JP7063100B2 - Wavelength conversion member - Google Patents
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Description
本発明は、光の波長を変換する波長変換部材に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion member that converts the wavelength of light.
従来、光の波長を変換する波長変換材料が知られている。この種の波長変換材料では、所定範囲の波長の光を吸収して別の範囲の波長の光を放出することによって、光の波長を変換する。 Conventionally, wavelength conversion materials that convert the wavelength of light are known. In this type of wavelength conversion material, the wavelength of light is converted by absorbing light having a wavelength in a predetermined range and emitting light having a wavelength in another range.
例えば、特許文献1には、紫外光を可視光に変換する波長変換材料を用いた波長変換構造(換言すると、波長変換部材、あるいは、波長変換装置)が開示されている。さらに、特許文献1では、波長変換層における蛍光体粉末の体積率等を調整することによって、液晶ディスプレイ用のバックライトモジュールのような比較的大平面の可視光平面光源に適用可能な波長変換構造を提供しようとしている。
For example,
また、特許文献2には、所定範囲の波長の光を使用者の皮膚に照射することによって、美容効果あるいは医療効果を得る光照射装置が開示されている。さらに、特許文献2には、600nm~700nm程度の波長の赤色光を皮膚に照射することで、皮膚のシミやしわを改善する効果、あるいは皮膚の老化を抑制する効果が得られることも開示されている。
Further,
また、特許文献3には、所定範囲の波長の光を農作物に照射するための農作物栽培用資材が開示されている。さらに、特許文献3には、450nm~700nmの波長の光を野菜等の農作物に照射することで、農作物の成長を促進する効果や農作物の防虫効果が得られることも開示されている。
Further,
ここで、特許文献2に開示された美容効果や医療効果、あるいは、特許文献3に開示された農作物の生産性向上効果や防虫効果を容易に得る手段として、特許文献1に記載されたような波長変換材料を用いて、所望の範囲の波長の光を皮膚、あるいは、農作物に照射する手段が考えられる。
Here, as described in
例えば、波長変換材料をサンバイザーのつば部、日傘、帽子のつば部等に適用し、太陽光を受光できる場所へ移動することで、電源等を必要とすることなく容易に赤色光を皮膚に照射することができる。また、波長変換材料を農作物へ光を照射する照射装置等に適用することで、農作物の成長を促進する波長の光を農作物に照射することができる。 For example, by applying a wavelength conversion material to the brim of a sun visor, sunshade, brim of a hat, etc., and moving it to a place where sunlight can be received, red light can be easily applied to the skin without the need for a power source. Can be irradiated. Further, by applying the wavelength conversion material to an irradiation device or the like that irradiates the crop with light, it is possible to irradiate the crop with light having a wavelength that promotes the growth of the crop.
しかしながら、単に、波長変換材料を用いて太陽光に含まれる所定範囲の波長の光を、所望の範囲の波長の光に変換して照射するだけでは、美容効果、医療効果、農作物の生産性向上効果、農作物の防虫効果等を期待できる程度の光強度の光を得ることは難しい。 However, simply converting the light having a wavelength in a predetermined range contained in sunlight into light having a wavelength in a desired range and irradiating it with a wavelength conversion material improves the beauty effect, the medical effect, and the productivity of agricultural products. It is difficult to obtain light with a light intensity that can be expected to have an effect and an insect repellent effect on agricultural products.
本発明は、上記点に鑑み、光強度の低下を抑制しつつ所望の範囲の波長の光を照射可能な波長変換部材を提供することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a wavelength conversion member capable of irradiating light having a wavelength in a desired range while suppressing a decrease in light intensity.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、吸収波長が互いに異なる複数の波長変換材料を備え、複数の波長変換材料の発光波長は、予め定めた基準波長Kλ±50nm以内になっており、基準波長Kλは、450nm~700nmの範囲内に設定されている波長変換部材である。
In order to achieve the above object, the invention according to
これによれば、吸収波長が互いに異なる複数の波長変換材料を備えているので、太陽光等の入射光から種々の波長の光を吸収することができる。そして、複数の波長変換材料から基準波長Kλ±50nm以内の波長の光を放出するので、当該範囲内の波長の光の光強度の低下を抑制することができる。 According to this, since a plurality of wavelength conversion materials having different absorption wavelengths are provided, it is possible to absorb light having various wavelengths from incident light such as sunlight. Since the light having a wavelength within the reference wavelength Kλ ± 50 nm is emitted from the plurality of wavelength conversion materials , it is possible to suppress a decrease in the light intensity of the light having a wavelength within the range.
ここで、基準波長Kλ±50nm以内の波長の光は、使用者が概ね単色と感じる光となる。例えば、基準波長Kλを650nmとして、600nm~700nm程度の波長の光に変換すれば、使用者が概ね赤色と感じる光を照射することができる。さらに、概ね単色と感じる光を照射するために、より好ましくは基準波長Kλ±25nmとしてもよい。 Here, the light having a wavelength within the reference wavelength Kλ ± 50 nm is light that the user feels to be generally monochromatic. For example, if the reference wavelength Kλ is set to 650 nm and the light is converted into light having a wavelength of about 600 nm to 700 nm, it is possible to irradiate light that the user feels to be generally red. Further, in order to irradiate light that is felt to be substantially monochromatic, the reference wavelength may be Kλ ± 25 nm.
従って、請求項1に記載の発明によれば、光強度の低下を招くことなく所望の範囲の波長の光を照射可能な波長変換部材を提供することができる。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a wavelength conversion member capable of irradiating light having a wavelength in a desired range without causing a decrease in light intensity.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示す一例である。 It should be noted that the reference numerals in parentheses of each means described in this column and the scope of claims are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
(第1実施形態)
図1~図3を用いて、本発明に係る波長変換部材1を説明する。本実施形態の波長変換部材1は、日除けとして利用されるサンバイザーのつば部(いわゆる、ひさしの部分)に適用されている。また、以下の説明において、400nmより短い波長の光は、紫外光である。400nmから700nmの波長の光は、可視光である。可視光のうち600nm~700nmの波長の光は、赤色光である。
(First Embodiment)
The
本実施形態の波長変換部材1は、図1の模式的な断面図に示すように、いずれも薄膜状に形成される第1~第4波長変換材料11~14、並びに、板状に形成された基材15を有している。より詳細には、第1~第4波長変換材料11~14、並びに、基材15は、互いに積層配置されて板状に一体化されている。
As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 1, the
第1~第4波長変換材料11~14は、所定の波長の光を吸収して別の範囲の波長の光を放出することによって、光の波長を変化するものである。
The first to fourth
第1~第4波長変換材料11~14の吸収波長(すなわち、波長変換材料が励起される光の波長)は、図2に示すように、互いに異なっている。一方、第1~第4波長変換材料11~14の発光波長(すなわち、波長変換材料が励起されることによって放出する光の波長)は、600nmから650nmの範囲にピークがある。このため、第1~第4波長変換材料11~14が積層配置された、波長変換部材1では、図2の太実線に示すように、ほぼ同等の波長の赤色光を発光する。
As shown in FIG. 2, the absorption wavelengths of the first to fourth
換言すると、本実施形態では、基準波長Kλを625nmとしたときに、第1~第4波長変換材料11~14の発光波長が基準波長Kλ±50nm以内の波長となっている。このため、第1~第4波長変換材料11~14にて変換された波長の光は、使用者が概ね単色と感じる程度に同等の波長の赤色光となって重なって発光する。より好ましくは、第1~第4波長変換材料11~14の発光波長が基準波長Kλ±25nm以内の波長となっていることが望ましい。
In other words, in the present embodiment, when the reference wavelength Kλ is 625 nm, the emission wavelengths of the first to fourth
具体的には、本実施形態の第1波長変換材料11は、基材15の一方の面側に配置されている。第1波長変換材料11は、第1~第4波長変換材料11~14のうち、最も外側に配置されている。第1波長変換材料11は、波長変換部材1において、光を入射させる入射面10aを形成している。
Specifically, the first
第1波長変換材料11は、Eu錯体(すなわち、ユウロピウム錯体)の赤い発光材料であり、具体的には、ルミシス(登録商標)を採用している。この第1波長変換材料11の吸収波長(換言すると、励起波長)は、図2に示すように、300nmから400nmであり、発光波長は620nmである。
The first
第2波長変換材料12は、第1波長変換材料11よりも基材15側に配置されている。第2波長変換材料12は、有機蛍光材料であり、具体的には、Di-8-ANEPPSを採用している。この第2波長変換材料12の吸収波長は、図2に示すように、467nm程度であり、発光波長は631nmである。
The second
第3波長変換材料13は、第2波長変換材料12よりも基材15側に配置されている。第3波長変換材料13は、有機蛍光材料であり、具体的には、Ethidium bromide(臭化エチジウム)である。この第3波長変換材料13の吸収波長は、図2に示すように、518nmであり、発光波長は603nmである。
The third
第4波長変換材料14は、第3波長変換材料13よりも基材15側に配置されて、基材15に一方の面に接合されている。第4波長変換材料14は、有機蛍光材料であり、具体的には、ATTO-TEC株式会社製のATTO 594を採用している。この第4波長変換材料14の吸収波長は、図2に示すように、601nmであり、発光波長は624nmである。
The fourth
このため、図3の模式的なグラフに示すように、第1波長変換材料11の吸収波長(図3の細実線)、第2波長変換材料12の吸収波長(図3の細破線)、第3波長変換材料11の吸収波長(図3の細一点鎖線)、および第4波長変換材料14の吸収波長(図3の細二点鎖線)のピーク値は、互いに異なっている。さらに、第1~第4波長変換材料11~14の発光は、図3の太実線に示すように、使用者が概ね単色と感じる程度に同等の波長の赤色光となって重なって発光する。
Therefore, as shown in the schematic graph of FIG. 3, the absorption wavelength of the first wavelength conversion material 11 (fine solid line in FIG. 3), the absorption wavelength of the second wavelength conversion material 12 (fine broken line in FIG. 3), and the second The peak values of the absorption wavelength of the three-wavelength conversion material 11 (fine one-dot chain line in FIG. 3) and the absorption wavelength of the fourth wavelength conversion material 14 (fine two-dot chain line in FIG. 3) are different from each other. Further, as shown by the thick solid line in FIG. 3, the light emission of the first to fourth
基材15は、透明なアクリル樹脂にて形成されている。基材15の他方の面、すなわち第4波長変換材料14が配置される側の反対側の面は、入射面10aの反対側となる反対面10bを形成している。基材15を形成するアクリル樹脂は、紫外光を透過させない性質を有している。
The
次に、本実施形態の波長変換部材1の製造方法について説明する。まず、基材15の入射面10a側の面に第4波長変換材料14を印刷あるいはロールコート法により塗布して乾燥させる(第4膜生成工程)。
Next, a method for manufacturing the
同様に、第4波長変換材料14の乾燥後、第4波長変換材料14の外側の面(基材15の反対側の面)に第3波長変換材料13を塗布して乾燥させる(第3膜生成工程)。
Similarly, after the fourth
同様に、第3波長変換材料13の乾燥後、第3波長変換材料13の外側の面(基材15の反対側の面)に第2波長変換材料12を塗布して乾燥させる(第2膜生成工程)。
Similarly, after the third
同様に、第2波長変換材料12の乾燥後、第2波長変換材料12の外側の面(基材15の反対側の面)に第1波長変換材料11を塗布して乾燥させる(第1膜生成工程)。これにより、波長変換部材1が製造される。
Similarly, after the second
次に、本実施形態の波長変換部材1の作用効果について説明する。本実施形態の波長変換部材1は、サンバイザーのつば部に適用されているので、使用者が太陽光を受光可能な場所へ移動すると、波長変換部材1の入射面10aから入射した太陽光の波長が変換される。そして、変換された603nm~631nmの波長の変換光(すなわち、赤色光)を、反対面10b等から使用者側へ照射することができる。
Next, the action and effect of the
この際、本実施形態の波長変換部材1では、吸収波長が互いに異なる複数の第1~第4波長変換材料11~14を備えているので、太陽光から種々の波長の光を吸収することができる。そして、複数の第1~第4波長変換材料11~14から、603nm~631nmの波長の赤色光を放出するので、赤色光の光強度の低下を抑制することができる。
At this time, since the
従って、本実施形態の波長変換部材1が適用されたサンバイザーによれば、着用している使用者が太陽光を受光可能は場所へ移動することで、光強度の低下を招くことなく、所望の範囲の波長に変換された変換光(本実施形態では、赤色光)を、皮膚に照射することができる。そして、シミやしわを改善する美容効果、皮膚の老化を抑制する医療効果等を得ることができる。
Therefore, according to the sun visor to which the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態の変形例として、波長変換部材1aについて説明する。本実施形態の波長変換部材1aは、図4の断面図に示すように、第1~第4波長変換材料11~14を、それぞれ異なる板状の第1~第4基材15a~15dに塗布し、これらの第1~第4基材15a~15dを互いに積層配置することによって形成されている。第1~第4基材15a~15dは、第1実施形態で説明した基材15と同等のものである。
(Second Embodiment)
In this embodiment, the wavelength conversion member 1a will be described as a modification of the first embodiment. In the wavelength conversion member 1a of the present embodiment, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the first to fourth
なお、図4は、第1実施形態で説明した図1に対応する図面であって、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。 Note that FIG. 4 is a drawing corresponding to FIG. 1 described in the first embodiment, and the same or equal parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals. This also applies to the following drawings.
次に、本実施形態の波長変換部材1aの製造方法について説明する。まず、第1基材15aに第1波長変換材料11を塗布して乾燥させる(第1基材製造工程)。同様に、第2~第4基材15b~15dに、それぞれ第2~第4波長変換材料12~14を塗布して乾燥させる(第2~第4基材製造工程)。
Next, a method for manufacturing the wavelength conversion member 1a of the present embodiment will be described. First, the first
そして、入射面10a側から、第1波長変換材料11が塗布された第1基材15a→第2波長変換材料12が塗布された第2基材15b→第3波長変換材料13が塗布された第3基材15c→第4波長変換材料14が塗布された第4基材15dの順に積層配置して互いに接合して固定する(基材積層工程)。
Then, from the
従って、本実施形態の波長変換部材1aが適用されたサンバイザーによれば、第1実施形態と同様に、光強度の低下を招くことなく、複数の第1~第4波長変換材料11~14にて所望の範囲の波長に変換された変換光を使用者側へ照射することができる。
Therefore, according to the sun visor to which the wavelength conversion member 1a of the present embodiment is applied, as in the first embodiment, the plurality of first to fourth
さらに、波長変換部材1aの製造方法では、それぞれの基材製造工程を実施する際に、他の基材製造工程における波長変換材料の乾燥を待つ必要がない。つまり、第1~第4基材製造工程を同時に実施することができる。従って、波長変換部材の生産性を向上させることができる。 Further, in the method for manufacturing the wavelength conversion member 1a, it is not necessary to wait for the wavelength conversion material to dry in the other base material manufacturing steps when each base material manufacturing step is carried out. That is, the first to fourth base material manufacturing steps can be carried out at the same time. Therefore, the productivity of the wavelength conversion member can be improved.
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態の変形例として、波長変換部材1bについて説明する。本実施形態の波長変換部材1bは、図5の断面図に示すように、第1~第4波長変換材料11~14を、それぞれ異なる板状の第1~第4含有基材15e~15hに含有させて、これらの第1~第4含有基材15e~15hを互いに積層配置することによって形成されている。
(Third Embodiment)
In this embodiment, the
次に、本実施形態の波長変換部材1bの製造方法について説明する。まず、有機溶剤に溶解させた第1波長変換材料11を、加熱して融解させた透明なアクリル樹脂製の基材に混合する。さらに、第1波長変換材料11が混合された基材を冷却して凝固させる。これにより、板状の第1含有基材15eが製造される(第1含有基材製造工程)。
Next, a method for manufacturing the
同様に、有機溶剤に溶解させた第2~第4波長変換材料12~14を、それぞれ加熱して融解させた透明なアクリル樹脂製の基材に混合する。さらに、第2~第4波長変換材料12~14が混合されたそれぞれの基材を冷却して凝固させる。これにより、板状の第2~第4含有基材15f~15hが製造される(第2~第4含有基材製造工程)。
Similarly, the second to fourth
そして、入射面10a側から、第1含有基材15e→第2含有基材15f→第3含有基材15g→第4含有基材15hの順に積層配置して互いに接合して固定する(含有基材積層工程)。
Then, from the
従って、本実施形態の波長変換部材1bが適用されたサンバイザーによれば、第1実施形態と同様に、光強度の低下を招くことなく、複数の第1~第4波長変換材料11~14にて所望の範囲の波長に変換された変換光を使用者側へ照射することができる。さらに、波長変換部材1bの製造方法では、第1~第4含有基材製造工程を同時に実施することができる。従って波長変換部材の生産性を向上させることができる。
Therefore, according to the sun visor to which the
(第4実施形態)
本実施形態の波長変換部材1では、第1実施形態の波長変換部材1に対して、図6の断面図に示すように、第1波長変換材料11と第2波長変換材料12との間に、薄膜状の赤外線反射材料16を配置している。
(Fourth Embodiment)
In the
赤外線反射材料16は、スズドープ酸化インジウムのナノ粒子をシロキサンおよび樹脂に混合したものである。本実施形態の赤外線反射材料16は、図7に示すように、1000nm以上の波長の赤外光を反射するとともに、バンドギャップから400nm以下の波長の紫外光を吸収する性質を有している。
The infrared
従って、赤外線反射材料16は、第1波長変換材料11にて変換された620nmの波長の赤色光を透過させる性質を有するとともに、1000nm以上の波長の赤外光および400以下の波長の紫外光を透過させない性質を有している。
Therefore, the infrared
より好ましくは、赤外線反射材料16は、700nm以上の波長の赤外光を反射させる性質を有していることが望ましい。このような赤外線反射材料16における反射波長は、赤外線反射材料16の板厚を変化させることによって調整することができる。
More preferably, the infrared
次に、本実施形態の波長変換部材1の製造方法について説明する。本実施形態では、第1実施形態に対して、第2波長変換材料14の乾燥後に、第2波長変換材料14にスズ添加参加インジウムのナノ粒子溶液とシロキサン溶液、アクリル樹脂溶液を混合させた溶液を塗布して乾燥させる(赤外線反射膜生成工程)。そして、赤外線反射材料16の乾燥後、赤外線反射材料16に第1波長変換材料11を塗布して乾燥させる。その他の工程は第1実施形態と同様である。
Next, a method for manufacturing the
従って、本実施形態の波長変換部材1によれば、第1実施形態と同様に、光強度の低下を招くことなく、複数の第1~第4波長変換材料11~14にて所望の範囲の波長に変換された変換光(本実施形態では、赤色光)を使用者側へ照射することができる。
Therefore, according to the
さらに、本実施形態の波長変換部材1によれば、赤外線反射材料16にて赤外光が反射されるので、使用者へ赤色光が照射されても熱くならない。また、赤外線反射材料16にて紫外光が吸収されるので、使用者へ皮膚癌等の原因となり得る紫外光が照射されてしまうことを抑制することができる。
Further, according to the
また、本実施形態では、赤外線反射材料16が、第1波長変換材料11と第2波長変換材料12との間に配置されている。つまり、赤外線反射材料16が、第1波長変換材料から照射される光に含まれる赤外線を反射するように配置されている。この配置によれば、第1波長変換材料11にて400nm以下の波長の光(すなわち、紫外光)を吸収させて、620nmの波長の赤色光を確実に発光させることができる。
Further, in the present embodiment, the infrared
(第5実施形態)
本実施形態では、第4実施形態の変形例として、図8の断面図に示すように、赤外線反射材料16に代えて、赤外線吸収材料16aを採用した波長変換部材1について説明する。
(Fifth Embodiment)
In the present embodiment, as a modification of the fourth embodiment, the
赤外線吸収材料16aは、酸化インジウムのナノ粒子をシロキサンおよび樹脂に混合したものである。本実施形態の赤外線吸収材料16aは、1000nm以上の波長の赤外光および400nm以下の波長の紫外光を吸収して、熱エネルギーに変換する性質を有している。
The infrared
従って、赤外線吸収材料16aは、第4実施形態で説明した赤外線反射材料16と同様に、第1波長変換材料11にて変換された620nmの波長の赤色光を透過させる性質を有するとともに、1000nm以上の波長の赤外光および400以下の波長の紫外光を透過させない性質を有している。
Therefore, the infrared
より好ましくは、赤外線吸収材料16aは、700nm以上の波長の赤外光を吸収させる性質を有していることが望ましい。このような赤外線吸収材料16aにおける吸収波長は、赤外線吸収材料16aの板厚を変化させることによって調整することができる。また、本実施形態の波長変換部材1は、第4実施形態と同様に製造することができる。
More preferably, the infrared
従って、本実施形態の波長変換部材1によれば、第4実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第4実施形態で説明した赤外線反射材料16の板厚を変化させることによって、赤外線吸収材料として用いることもできる。さらに、赤外線反射材料16あるいは赤外線吸収材料16aの板厚を変化させることによって、所定の波長以上の赤外光の一部を反射して、残余を吸収する赤外線反射吸収部材として用いることもできる。
Therefore, according to the
(第6実施形態)
第1~第5実施形態では、主に波長変換部材1、1a、1bの反対面10bから使用者側へ照射される変換光について説明した。
(Sixth Embodiment)
In the first to fifth embodiments, the conversion light emitted mainly from the
ここで、第1~第4波長変換材料11~14では、全反射条件のため、吸収したエネルギーの約15%分の変換光が入射面10aから照射され、約15%分の変換光が反対面10bから照射され、残余の70%分の変換光が入射面10aの端部と反対面10bの端部とを結ぶ端面10cから照射されることが判っている。
Here, in the first to fourth
そこで、本実施形態では、波長変換部材1において、図9に断面図に示すように、入射面10aよりも反対面10bが拡がるように端面10cを傾斜させている。そして、端面10cに、第1~第4波長変換材料11~14にて変換された変換光を反射させる反射材17を配置している。このような反射材17は、アルミニウムの薄板で形成することができる。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
Therefore, in the present embodiment, in the
従って、本実施形態の波長変換部材1によれば、第1実施形態と同様に、光強度の低下を招くことなく、複数の第1~第4波長変換材料11~14にて変換された変換光を使用者側へ照射することができる。この際、端面10cに反射材17を配置しているので、反対面10bから照射される変換光に加えて、端面10cから照射される変換光についても照射方向を転向させて使用者側へ照射することができる。
Therefore, according to the
(第7実施形態)
本実施形態では、第6実施形態に対して、図10の断面図に示すように、基材15を湾曲した板状に形成することによって、端面10cの少なくとも一部を、反対面10bと平行に配置している。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
(7th Embodiment)
In the present embodiment, as shown in the cross-sectional view of FIG. 10, the
従って、本実施形態の波長変換部材1によれば、第1実施形態と同様に、光強度の低下を招くことなく、複数の第1~第4波長変換材料11~14にて変換された変換光を使用者側へ照射することができる。この際、端面10cの少なくとも一部を、反対面10bと平行に配置しているので、反対面10bから照射される変換光に加えて、端面10cから照射される変換光も使用者側へ効率良く照射することができる。
Therefore, according to the
(第8実施形態)
本実施形態では、波長変換部材1を、いわゆる植物工場における水耕栽培に用いられて、野菜等に対して所定の範囲内の波長の光を照射する照射装置2に適用した例を説明する。
(8th Embodiment)
In this embodiment, an example in which the
照射装置2は、図11、図12に示すように、波長変換部材1の一つの端面10cに集光器18および光ファイバー19を配置している。さらに、反対面10bおよび他の端面10cに第6実施形態と同様の反射材17を配置している。
As shown in FIGS. 11 and 12, the
集光器18は、内部で光を反射させて、他方の端面10cから照射された光を集光するものである。光ファイバー19は、集光器18にて集光された光を照射対象物(本実施形態では、野菜等の農作物)側へ導く伝送路を形成するものである。
The
従って、本実施形態の波長変換部材1によれば、第1実施形態と同様に、光強度の低下を招くことなく、複数の第1~第4波長変換材料11~14にて、変換された所望の範囲の波長の光を照射対象物へ照射することができる。
Therefore, according to the
さらに、本実施形態の波長変換部材1では、集光器18を備えているので、複数の第1~第4波長変換材料11~14にて変換された変換光を集光して効率的に照射対象物へ照射することができる。そして、農作物の生産性向上効果、農作物の防虫効果等を得ることができる。
Further, since the
(第9実施形態)
上述の各実施形態では、第1~第4波長変換材料11~14を薄膜状に形成して積層配置した例を説明したが、本実施形態の波長変換部材1cでは、図13に示すように、粒状の第1~第4波長変換材料11~14を採用している。より詳細には、本実施形態の波長変換部材1cは、粒状の第1~第4波長変換材料11~14が混合された結合剤(バインダー)を、基材15に塗布して乾燥させることによって製造されたものである。
(9th Embodiment)
In each of the above-described embodiments, an example in which the first to fourth
ここで、本実施形態における粒状には、球状、柱状、筒状、繊維状等、種々の形状が含まれる。それぞれの粒の大きさとしては、同じ体積の球に換算した際の直径が1nm~1mm程度のものまで広く採用することができる。本実施形態では、第1~第4波長変換材料11~14における変換光の散乱を抑制するために、同じ体積の球に換算した際の直径が1nm~100nm程度の細粒を採用している。
Here, the granules in the present embodiment include various shapes such as spherical, columnar, tubular, and fibrous. As the size of each grain, those having a diameter of about 1 nm to 1 mm when converted into a sphere having the same volume can be widely adopted. In the present embodiment, in order to suppress the scattering of the converted light in the first to fourth
本実施形態の波長変換部材1cように、粒状の第1~第4波長変換材料11~14を採用しても、第1実施形態と同様に、光強度の低下を招くことなく、複数の第1~第4波長変換材料11~14にて、所望の範囲の波長に変換された変換光を照射対象物へ照射することができる。
Even if the granular first to fourth
(第10実施形態)
本実施形態では、波長変換部材1を、図14に示すように、ヘルメット3に適用した例を説明する。
(10th Embodiment)
In this embodiment, an example in which the
ヘルメット3は、第1実施形態で説明した波長変換部材1を、ヘルメット状(帽子状)に成形したものである。ヘルメット3は、使用者の頭部を覆う本体部3a、および本体部3aから前方側(使用者の視線方向)へ突出する三日月状のつば部3bを形成している。本体部3aおよびつば部3bの外表面には、入射面10aが形成される。本体部3aの内面側には、頭部を保護するためのスポンジ等の緩衝材20が配置されている。
The
また、本体部3aおよびつば部3bの内面(本実施形態では、第1実施形態で説明した反射面、および第7実施形態で説明した端面に対応する面)には、反射材17が配置されている。さらに、つば部3bの内面のうち本体部3a側の根本部Px、およびつば部3bの先端部Pyには、つば部3bの縁部の形状に沿って、半円弧状に反射材17が配置されていない部位が設けられている。
Further, the
このため、入射面10aから入射した太陽光は、波長変換部材1にて所望の範囲の波長に変換された変換光となって、波長変換部材1内を反射する。そして、変換光は、反射材17が配置されていない半円弧状の部位(すなわち、根本部Px、および先端部Py)から使用者の顔面に向けて照射される。
Therefore, the sunlight incident from the
従って、本実施形態のヘルメット3によれば、第1実施形態と同様に、光強度の低下を招くことなく、所望の範囲の波長に変換された変換光を顔面に照射することができる。さらに、反射材17を設ける位置によって、変換光が照射される方向や部位を容易に調整することができる。
Therefore, according to the
また、第6実施形態で説明したように、入射面の端部と反対面の端部とを結ぶ端面から照射される変換光の割合は比較的多い。従って、反射材17が配置されていない部位を端面に一致させることで、端面からより高い光強度の変換光を照射することができる。
Further, as described in the sixth embodiment, the ratio of the converted light emitted from the end surface connecting the end portion of the incident surface and the end portion of the opposite surface is relatively large. Therefore, by aligning the portion where the
(第11実施形態)
本実施形態では、波長変換部材1dを、図15に示すように、帽子4に適用した例を説明する。本実施形態の波長変換部材1dは、帽子4において使用者の頭部を覆う本体部4aを形成している。波長変換部材1dは、帽子において本体部4aから外周側へ突出する、つば部4bを除く部位を形成している。
(11th Embodiment)
In this embodiment, an example in which the
本実施形態の波長変換部材1dは、第1~第4波長変換材料11~14を含有する繊維状の基材15iを、図16に示すように、布状に織り込んだものである。
The
このような繊維状の基材15iは、第3実施形態と同様に、有機溶剤に溶解させた第1~第4波長変換材料11~14を、加熱して融解させた透明なアクリル樹脂製の基材に混合する。そして、波長変換材料を混合させたアクリル樹脂を、細孔から噴射させながら凝固させることによって製造することができる。
The
このため、本体部4aの外表面から入射した太陽光は、波長変換部材1dにて所望の範囲の波長に変換された変換光となり、本体部4aの内側面(使用者の頭部側の面)および繊維状の基材15iの端部から使用者の頭部に向けて照射される。従って、本実施形態の波長変換部材4が適用された帽子によれば、第1実施形態と同様に、光強度の低下を招くことなく、所望の範囲の波長に変換された変換光を頭部に照射することができる。
Therefore, the sunlight incident from the outer surface of the
また、本実施形態では、波長変換部材1dとして、第1~第4波長変換材料11~14を含有する繊維状の基材15iを採用した例を説明したが、第1~第4波長変換材料11~14を、それぞれ異なる繊維状に基材に含有させたものを採用してもよい。そして、これらの異なる種類の波長変換材料を含有する複数の繊維状の基材を、互いに布状に織り込んだもので本体部4aを形成してもよい。
Further, in the present embodiment, an example in which the
さらに、図17に示すように、波長変換部材1dによって、帽子において使用者の後頭部から首筋を覆うフード部4cを形成してもよい。これによれば、所望の範囲の波長に変換された変換光を使用者の後頭部から首筋に照射することができる。
Further, as shown in FIG. 17, the
また、繊維状の基材15iの周囲にEu錯体を樹脂材料に溶解したものをコーティングしてもよい。このようなEu錯体としては、セントラルテクノ株式会社製のサンルミシスレッドを採用することができる。これによれば、紫外線領域の波長の光を吸収して、600nm~700nmの波長の赤色光の発光を増強させることができる。
Further, the
(第12実施形態)
本実施形態では、波長変換部材1を、図18に示すように、フェイスバイザー5に適用した例を説明する。フェイスバイザー5は、日焼け防止等を目的として、日射しの強い夏季等に顔面への紫外線の照射を抑制するために着用されるものである。フェイスバイザー5は、板状の波長変換部材1を湾曲させることによって形成された本体部5aを有している。本体部5aは、フェイスバイザー5において、使用者の顔面を覆う部位である。
(12th Embodiment)
In this embodiment, an example in which the
本体部5aの上方側の端部には、反射材17が配置されている。一方、本体部5aの上方側の端部を除く、端部(すなわち、使用者の顔面に沿って湾曲する端部)は、その端面10cが使用者の顔面に対向するように折り曲げられている。
A
従って、本実施形態の波長変換部材1が適用されたフェイスバイザー5によれば、第1実施形態と同様に、顔面に紫外線が照射されてしまうことを抑制することができるとともに、光強度の低下を招くことなく、所望の範囲の波長に変換された変換光を顔面に照射することができる。さらに、本実施形態のフェイスバイザー5によれば、変換光を反対面10bおよび下方側の端面10cの双方から効率的に照射することができる。
Therefore, according to the
(第13実施形態)
本実施形態では、波長変換部材1の反対面10bの一部に、図19に示すように、粗面部10dを形成した例を説明する。粗面部10dは、光を照射する照射面に形成されて、光を入射させる入射面10aよりも表面粗さが粗い部位である。その他の構成は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の波長変換部材1によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(13th Embodiment)
In this embodiment, an example in which a rough surface portion 10d is formed on a part of the
ここで、波長変換部材1では、第1~第4波長変換材料11~14が吸入したエネルギーのうち約15%の変換光が反対面10bから照射される。このため、反対面10bのみを照射対象物へ変換光を照射する照射面として用いると、変換光の光強度が不充分になってしまうおそれがある。
Here, in the
これに対して、本実施形態の波長変換部材1では、反対面10bに粗面部10dが形成されているので、粗面部10dにて変換光を散乱させることができる。これにより、変換光が反対面10bにて全反射されてしまうことを抑制して、反対面10bから照射対象物へ照射される変換光の強度が不充分になってしまうことを抑制することができる。
On the other hand, in the
また、本実施形態では、粗面部10dを、反対面10bの一部に形成した例を説明したが、粗面部10dを、反対面10bの全面に形成してもよい。また、粗面部10dは、入射面10aよりも面祖度が高くなるように形成されたものであってもよいし、所定の方向に延びる複数のスリット溝によって形成されたものであってもよい。
Further, in the present embodiment, the example in which the rough surface portion 10d is formed on a part of the
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
上述の実施形態では、波長変換部材1、1a~1dを、サンバイザー、ヘルメット、帽子のつば部に適用した例を説明したが、本発明に係る波長変換部材1の適用はこれに限定されない。例えば、日傘等に適用してもよい。また、第8実施形態で説明した照射装置2ように、所望の波長の光を野菜等の農作物へ照射するために、波長変換部材1、1a~1dを、農業用ビニールハウス等に適用してもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
上述の実施形態では、複数の波長変換材料として、第1~第4波長変換材料11~14の4つの波長変換材料を採用した例を説明したが、さらに他の波長変換材料を追加してもよい。この場合は、他の波長変換材料として、第1~第4波長変換材料11~14とは異なる吸収波長で、発光波長が基準波長Kλ±50nm以内となっている波長変換部材を採用すればよい。
In the above-described embodiment, an example in which four wavelength conversion materials of the first to fourth
さらに、波長変換材料は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、上述の実施形態と同様に赤色光を得たい場合には、波長変換材料として、CellTrace BODIPY TR methyl esterを採用してもよい。この波長変換材料の吸収波長は598nmであり、発光波長は625nmである。 Furthermore, the wavelength conversion material is not limited to those disclosed in the above-described embodiment. For example, when it is desired to obtain red light as in the above-described embodiment, CellTrace BODIPY TR meshister may be adopted as the wavelength conversion material. The absorption wavelength of this wavelength conversion material is 598 nm, and the emission wavelength is 625 nm.
この他にも、波長変換材料として、BASF社製のlumogen(登録商標) F Red 305を採用してもよい。この波長変換材料の吸収波長は578nmであり、発光波長は613nmである。 In addition, as the wavelength conversion material, lumogen (registered trademark) F Red 305 manufactured by BASF may be adopted. The absorption wavelength of this wavelength conversion material is 578 nm, and the emission wavelength is 613 nm.
また、波長変換材料として、赤外光を吸収して、所望の波長の光に変換するものを採用してもよい。例えば、Y2O3(酸化イットリウム(III))にEr3+(エルビウムイオン)とYb3+(イッテルビウムイオン)をドープした材料が知られており、1550nmの波長の赤外光がEr3+によって吸収、励起され、Yb3+にエネルギー移動が起こり、660nmの赤色光を発光させることが出来る。
Further, as the wavelength conversion material, a material that absorbs infrared light and converts it into light having a desired wavelength may be adopted. For example, a material in which Y 2 O 3 (ytterbium oxide (III)) is doped with Er 3+ (erbium ion) and Yb 3+ (ytterbium ion) is known, and infrared light having a wavelength of 1550 nm is Er 3+ . It is absorbed and excited by Yb 3+ , causing energy transfer to
上述の実施形態では、波長変換材料が固定された基材15のうち、波長変換材料側の面を、光を入射させる入射面10aとしたが、これに限定されない。すなわち、基材15のうち、波長変換材料が固定されていない側の面を、入射面10aとしてもよい。さらに、上述の実施形態では、アクリル樹脂製の基材15を採用した例を説明したが、基材15はガラス製であってもよい。
In the above-described embodiment, of the
また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、第4実施形態で説明した赤外線反射材料16あるいは第5実施形態で説明した赤外線吸収材料16aを、第2実施形態で説明した波長変換部材1aあるいは第3実施形態で説明した波長変換部材1bに適用してもよい。
In addition, the means disclosed in each of the above embodiments may be appropriately combined to the extent feasible. For example, the infrared
具体的には、赤外線反射材料16あるいは赤外線吸収材料16aを、波長変換部材1aの第1波長変換材料11が塗布された第1基材15aと第2波長変換材料12が塗布された第2基材15bとの間に配置してもよい。また、波長変換部材1bの第1含有基材15eと第2含有基材15fとの間に配置してもよい。
Specifically, the infrared
例えば、第2実施形態で説明した波長変換部材1aあるいは第3実施形態で説明した波長変換部材1bに端面10cを形成し、これらの端面10cに第6実施形態と同様の反射材17を配置してもよい。
For example, an
例えば、第8実施形態で説明した照射装置2あるいは第10実施形態で説明したヘルメット3を、第2実施形態で説明した波長変換部材1a、第3実施形態で説明した波長変換部材1bあるいは第9実施形態で説明した波長変換部材1cで形成してもよい。
For example, the
1、1a~1d 波長変換部材
11 第1波長変換材料
12 第2波長変換材料
13 第3波長変換材料
14 第4波長変換材料
15、15a~15d 基材
1, 1a to 1d
Claims (16)
前記複数の波長変換材料の発光波長は、いずれも予め定めた基準波長Kλ±50nm以内になっており、
前記基準波長Kλは、450nm~700nmの範囲内に設定されている波長変換部材。 Equipped with multiple wavelength conversion materials with different absorption wavelengths,
The emission wavelengths of the plurality of wavelength conversion materials are all within the predetermined reference wavelength Kλ ± 50 nm.
The reference wavelength Kλ is a wavelength conversion member set in the range of 450 nm to 700 nm .
前記赤外線反射材料は、前記第1波長変換材料から照射される光に含まれる前記赤外線を反射するように配置されている請求項4に記載の波長変換部材。 The absorption wavelength of the first wavelength conversion material contained in the plurality of wavelength conversion materials is 400 nm or less.
The wavelength conversion member according to claim 4, wherein the infrared reflective material is arranged so as to reflect the infrared rays contained in the light emitted from the first wavelength conversion material.
前記赤外線吸収材料は、前記第1波長変換材料から照射される光に含まれる前記赤外線を吸収するように配置されている請求項6に記載の波長変換部材。 The absorption wavelength of the first wavelength conversion material contained in the plurality of wavelength conversion materials is 400 nm or less.
The wavelength conversion member according to claim 6, wherein the infrared absorbing material is arranged so as to absorb the infrared rays contained in the light emitted from the first wavelength conversion material.
前記基材は板状に形成されており、
前記複数の波長変換材料は、前記基材の一方の面に固定されており、
光を入射させる面を入射面と定義し、前記複数の波長変換材料が固定された前記基材のうち前記入射面の反対側の面を反対面と定義したときに、
前記入射面の端部と前記反対面の端部とを結ぶ端面は、前記入射面より前記反対面が拡がる側に傾斜しており、
前記端面には、光を反射させる反射材が配置されている請求項1ないし8のいずれか1つに記載の波長変換部材。 Further, a base material to which the plurality of wavelength conversion materials are fixed is provided.
The base material is formed in a plate shape and has a plate shape.
The plurality of wavelength conversion materials are fixed to one surface of the substrate, and the plurality of wavelength conversion materials are fixed to one surface.
When the surface on which light is incident is defined as the incident surface and the surface on the opposite side of the incident surface is defined as the opposite surface among the substrates to which the plurality of wavelength conversion materials are fixed.
The end surface connecting the end portion of the incident surface and the end portion of the opposite surface is inclined from the incident surface to the side where the opposite surface extends.
The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 8, wherein a reflective material that reflects light is arranged on the end face.
前記基材は湾曲した板状に形成されており、
前記複数の波長変換材料は、前記基材の一方の面に固定されており、
光を入射させる面を入射面と定義し、前記複数の波長変換材料が固定された前記基材のうち前記入射面の反対側の面を反対面と定義したときに、
前記入射面の端部と前記反対面の端部とを結ぶ端面の少なくとも一部は、前記反対面の少なくとも一部と平行に配置されている請求項1ないし8のいずれか1つに記載の波長変換部材。 Further, a base material to which the plurality of wavelength conversion materials are fixed is provided.
The base material is formed in the shape of a curved plate.
The plurality of wavelength conversion materials are fixed to one surface of the substrate, and the plurality of wavelength conversion materials are fixed to one surface.
When the surface on which light is incident is defined as the incident surface and the surface on the opposite side of the incident surface is defined as the opposite surface among the substrates to which the plurality of wavelength conversion materials are fixed.
The invention according to any one of claims 1 to 8, wherein at least a part of the end surface connecting the end portion of the incident surface and the end portion of the opposite surface is arranged in parallel with at least a part of the opposite surface. Wavelength conversion member.
前記基材は板状に形成されており、
前記複数の波長変換材料は、前記基材の一方の面に固定されており、
光を入射させる面を入射面と定義し、前記複数の波長変換材料が固定された前記基材のうち前記入射面の反対側の面を反対面と定義したときに、
さらに、前記入射面の端部と前記反対面の端部とを結ぶ端面から照射される光を集光する集光器と、
前記集光器にて集光された光の伝送路を形成する光ファイバーと、を備える請求項1ないし8のいずれか1つに記載の波長変換部材。 Further, a base material to which the plurality of wavelength conversion materials are fixed is provided.
The base material is formed in a plate shape and has a plate shape.
The plurality of wavelength conversion materials are fixed to one surface of the base material, and the plurality of wavelength conversion materials are fixed to one surface.
When the surface on which light is incident is defined as the incident surface and the surface on the opposite side of the incident surface is defined as the opposite surface among the substrates to which the plurality of wavelength conversion materials are fixed.
Further, a condenser that collects the light emitted from the end surface connecting the end portion of the incident surface and the end portion of the opposite surface, and
The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 8, further comprising an optical fiber forming a transmission path for light collected by the condenser.
前記板状の基材が、互いに積層配置されている請求項1に記載の波長変換部材。 The plurality of wavelength conversion materials are applied to different plate-shaped substrates .
The wavelength conversion member according to claim 1, wherein the plate-shaped base materials are laminated and arranged on each other.
前記板状の基材が、互いに積層配置されている請求項1に記載の波長変換部材。 The plurality of wavelength conversion materials are contained in different plate-shaped substrates, and the plurality of wavelength conversion materials are contained in different plate-shaped substrates.
The wavelength conversion member according to claim 1, wherein the plate-shaped base materials are laminated and arranged on each other.
前記照射面の少なくとも一部には、前記入射面よりも表面粗さが粗い祖面部が形成されている請求項1ないし13のいずれか1つに記載の波長変換部材。 When the surface on which light is incident is defined as the incident surface and the surface on which light is irradiated is defined as the irradiation surface,
The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 13, wherein a primary surface portion having a surface roughness coarser than that of the incident surface is formed on at least a part of the irradiation surface.
前記繊維状の基材は、布状に織り込まれている請求項1に記載の波長変換部材。 The plurality of wavelength conversion materials are contained in a fibrous base material, and the plurality of wavelength conversion materials are contained in a fibrous base material.
The wavelength conversion member according to claim 1, wherein the fibrous base material is woven into a cloth shape.
前記繊維状の基材は、互いに布状に織り込まれている請求項1に記載の波長変換部材。 The plurality of wavelength conversion materials are mixed with different fibrous substrates.
The wavelength conversion member according to claim 1, wherein the fibrous base materials are woven into each other in a cloth shape.
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