TWI817245B - 螢光發光元件、螢光發光模組及發光裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種螢光發光元件(1),包含:波長轉換構件(10),其含有螢光體材料,並具有第1主面(11)以及背向第1主面(11)的第2主面(12),且為平板形狀;以及金屬膜,其設置成與第1主面(11)以及第2主面(12)的至少其中一方接合;當俯視波長轉換構件(10)時,波長轉換構件(10),具有與金屬膜不重疊的區域(A1);金屬膜,具有與上述的其中一方接合的接合面,以及背向接合面的露出面。
Description
本發明係關於一種螢光發光元件、螢光發光模組以及發光裝置。
以往,被激發光激發而產生螢光的螢光發光元件,已為人所習知。螢光發光元件,例如,應用於投影機等的發光裝置。
於專利文獻1,揭示了螢光發光元件的例如螢光產生部。另外,專利文獻1所揭示之光源裝置,具備:螢光體用基板,其由板狀玻璃構件所構成;螢光產生部(螢光發光元件);分光膜,其位於螢光體用基板與螢光發光部之間;以及光射出部,其射出激發螢光產生部的激發光。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]
日本特開2012-9242號公報
[發明所欲解決的問題]
另外,當因為激發光的照射而螢光發光元件的溫度升高時,會發生所產生之螢光減少的現象(所謂溫度淬滅現象),已為人所習知。例如,在專利文獻1所揭示的光源裝置中,由於螢光發光元件的散熱性不夠充分,故容易發生溫度淬滅現象,其結果,從螢光發光元件射出的螢光便減少。因此,專利文獻1所揭示之螢光發光元件的光利用效率有時會降低。
因此,本發明提供一種光利用效率較高的螢光發光元件、螢光發光模組以及發光裝置。
[解決問題的手段]
本發明一實施態樣之螢光發光元件,具備:波長轉換構件,其含有螢光體材料,並具有第1主面以及背向該第1主面的第2主面,且為平板形狀;以及金屬膜,其設置成與該第1主面以及該第2主面的至少其中一方接合;當俯視該波長轉換構件時,該波長轉換構件,具有與該金屬膜不重疊的區域;該金屬膜,具有與該其中一方接合的接合面,以及背向該接合面的露出面。
另外,本發明一實施態樣之螢光發光模組,具備:上述的螢光發光元件;以及光射出部,其射出激發該螢光體材料的激發光,該激發光從該第1主面側射入該區域。
另外,本發明一實施態樣之發光裝置,具備上述的螢光發光模組。
[發明的功效]
若根據本發明,便可提供一種光利用效率較高的螢光發光元件、螢光發光模組以及發光裝置。
以下,針對本發明之實施態樣的螢光發光元件等,用圖式詳細進行說明。
另外,以下所說明之實施態樣,均係揭示概括或具體之例子者。以下實施態樣所揭示之數值、形狀、材料、構成要件、構成要件的配置位置以及連接態樣、製造步驟、製造步驟的順序等,僅為一例,並非對本發明形成限定之技術內容。
另外,各圖僅為示意圖,並非必定經過嚴謹之製圖繪示者。因此,例如,在各圖中縮尺等並不一定一致。另外,在各圖中,針對實質上相同的構造,會附上相同的符號,其重複說明省略或簡化之。
在本說明書中,平行或正交等表示要件之間的關係性的用語,以及圓形等表示要件的形狀的用語,還有數值範圍,並非表示嚴謹意義的表現方式,而係意指實質上同等範圍(例如包含數%左右之差異在內)的表現方式。
另外,在本說明書以及圖式中,x軸、y軸以及z軸,表示三維正交座標系統的三軸。在各實施態樣中,係以與波長轉換構件所具有之第1主面平行的2軸為x軸以及y軸,並以與x軸以及y軸正交的軸為z軸。
(實施態樣)
[構造]
首先,針對本實施態樣之螢光發光元件1的構造,用圖式進行說明。圖1A,係本實施態樣之螢光發光元件1的俯視圖。圖1B,係本實施態樣之螢光發光元件1的仰視圖。另外,當從z軸負方向觀察螢光發光元件1時為俯視圖,當從z軸正方向觀察螢光發光元件1時為仰視圖。另外,俯視圖的視點為俯視,仰視圖的視點為仰視。圖2,係表示圖1A的II-II線的螢光發光元件1的切斷面的剖面圖。在圖2中,將螢光發光元件1的剖面的一部分放大的剖面圖,係圖示於被二點鏈線的矩形所包圍的矩形範圍內。
螢光發光元件1,係接收激發光L1並放出含螢光之穿透光L2的光學構件。螢光發光元件1,適用於以投影機以及照明裝置等為代表的發光裝置。在本實施態樣中,螢光發光元件1,適用於投影機,在該投影機中係用來作為螢光體輪。此時,穿透光L2,係用來作為該投影機所輸出之投射光的光線。
如圖1A、圖1B以及圖2所示的,螢光發光元件1,具備:波長轉換構件10、複數層金屬膜,以及複數層鎳膜。在本實施態樣中,複數層金屬膜係第1金屬膜21、第2金屬膜22、第3金屬膜23以及第4金屬膜24,複數層鎳膜係第1鎳膜31、第2鎳膜32、第3鎳膜33以及第4鎳膜34。
首先,針對波長轉換構件10進行說明。
波長轉換構件10,係具有第1主面11以及第2主面12的平板形狀的構件。更具體而言,波長轉換構件10係具有圓形形狀的基板,亦即,具有圓板形狀。波長轉換構件10,係作為支持基板而支持複數層金屬膜以及複數層鎳膜的構件。第1主面11係作為基板的波長轉換構件10所具有的1個主面,第2主面12係波長轉換構件10所具有的另1個主面。另外,第2主面12,係背向第1主面11的主面。第1主面11以及第2主面12,在此為平面。
圓板形狀的波長轉換構件10的直徑,例如宜在30mm以上且90mm以下,較宜在35mm以上且70mm以下,更宜在40mm以上且50mm以下,惟不限於此。當螢光發光元件1適用於投影機時,係以可收納於該投影機的殼體內的方式,決定波長轉換構件10的直徑。
波長轉換構件10的厚度(亦即z軸方向的長度),宜在50μm以上且700μm以下。波長轉換構件10的厚度,較宜在80μm以上且500μm以下,更宜在100μm以上且300μm以下。在本實施態樣中,波長轉換構件10,為200μm。
波長轉換構件10,係含有螢光體材料的構件。在本實施態樣中,波長轉換構件10,係由作為主成分的螢光體材料所構成的構件。更具體而言,波長轉換構件10,係由燒結螢光體所構成的基板,該燒結螢光體係由螢光體材料所構成。
另外,在此針對本說明書之燒結螢光體進行說明。
燒結螢光體,係上述的作為主成分的螢光體材料(例如將螢光體材料的原料粉粒化的粒化體)的原料粉,以比螢光體材料的熔點更低的溫度煅燒的煅燒體。另外,燒結螢光體,在煅燒的過程中原料粉之間會結合。因此,燒結螢光體,幾乎不需要用以將各粒化體之間結合的結合劑。更具體而言,燒結螢光體,完全不需要結合劑。結合劑,例如,在上述的專利文獻1中,為透明樹脂。另外,結合劑,可使用Al
2O
3材料以及玻璃材料[亦即SiO
d(0<d≦2)]等習知材料。另外,同樣地,不限於結合劑,燒結螢光體,幾乎不需要燒結螢光體所具有之螢光體材料以外的材料(以下稱為其他材料),更具體而言,完全不需要其他材料。
例如,當燒結螢光體的整體體積為100vol%時,燒結螢光體的整體體積中的螢光體材料的體積宜在70vol%以上。另外,燒結螢光體的整體體積中的螢光體材料的體積,較宜在80vol%以上,更宜在90vol%以上,最好在95vol%以上。
另外,若換言之,則當燒結螢光體的整體體積為100vol%時,燒結螢光體的整體體積中的其他材料(例如結合劑)的體積宜小於30vol%。另外,燒結螢光體的整體體積中的其他材料(例如結合劑)的體積,較宜小於20vol%,更宜小於10vol%,最好小於5vol%。
當燒結螢光體的整體體積中的其他材料的vol%較高(亦即其他材料的體積的比例較多)時,會因為存在於螢光體材料與其他材料的界面的缺陷,而發生聲子散射。其結果,燒結螢光體的熱傳導率會降低。尤其,當其他材料的體積在30vol%以上時,熱傳導率的降低會更顯著。另外,在上述界面的非發光再結合也會變多,發光效率會降低。換言之,燒結螢光體的整體體積中的其他材料的vol%越低(亦即其他材料的體積的比例越少),熱傳導率以及發光效率越高。本發明之燒結螢光體,係基於上述理由,而令燒結螢光體的整體體積中的其他材料的體積小於30vol%。
在此,針對螢光體材料進行說明。
螢光體材料,例如,係由具有石榴石構造的結晶相所構成的材料。石榴石構造,係以一般式A
3B
2C
3O
12表示的結晶構造。元素A,適用Ca、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb以及Lu等的稀土類元素;元素B,適用Mg、Al、Si、Ga以及Sc等的元素;元素C,適用Al、Si以及Ga等的元素。關於該等石榴石構造,可列舉出:YAG[釔・鋁・石榴石(Yttrium Aluminum Garnet)]、LuAG [鎦・鋁・石榴石(Lutetium Aluminum Garnet)]、Lu
2CaMg
2Si
3O
12[鎦・鈣・鎂・矽・石榴石(Lutetium Calcium Magnesium Silicon Garnet)]以及TAG[鋱・鋁・石榴石(Terbium Aluminum Garnet)]等。在本實施態樣中,螢光體材料,係由以(Y
1 - xCe
x)
3Al
2Al
3O
12[亦即(Y
1 - xCe
x)
3Al
5O
12](0.0001≦x<0.1)表示的結晶相(亦即YAG)所構成。
另外,當螢光體材料由YAG所構成時,有時會使用Al
2O
3作為原料。此時,在燒結螢光體中,Al
2O
3有時會作為未反應原料而殘留下來。然而,未反應原料(亦即Al
2O
3),與上述結合劑相異。另外,當燒結螢光體的整體體積為100vol%時,燒結螢光體的整體體積中的未反應原料(亦即Al
2O
3)的體積,在5vol%以下。
另外,構成螢光體材料的結晶相,亦可為化學組成相異的複數個石榴石結晶相的固溶體。關於該等固溶體,可列舉出:以(Y
1 - xCe
x)
3Al
2Al
3O
12(0.001≦x<0.1)表示的石榴石結晶相與以(Lu
1 - yCe
y)
3Al
2Al
3O
12(0.001≦y<0.1)表示的石榴石結晶相的固溶體[(1-a)(Y
1 - xCe
x)
3Al
5O
12・a(Lu
1 - yCe
y)
3Al
2Al
3O
12(0<a<1)]。另外,關於該等固溶體,可列舉出:以(Y
1 - xCe
x)
3Al
2Al
3O
12(0.001≦x<0.1)表示的石榴石結晶相與以(Lu
1 - zCe
z)
2CaMg
2Si
3O
12(0.0015≦z<0.15)表示的石榴石結晶相的固溶體[(1-b)(Y
1 - xCe
x)
3Al
2Al
3O
12・b(Lu
1 - zCe
z)
2CaMg
2Si
3O
12(0<b<1)]等。螢光體材料由化學組成相異的複數個石榴石結晶相的固溶體所構成,藉此,螢光體材料所放出之螢光的螢光光譜的頻帶範圍變得更廣,綠色的光分量與紅色的光分量增加。藉此,便可提供一種放出色域較廣之投射光的投影機。
另外,構成螢光體材料的結晶相,亦可包含化學組成相對於上述一般式A
3B
2C
3O
12所表示之結晶相有所偏異的結晶相。關於該等結晶相,可列舉出:相對於以(Y
1 - xCe
x)
3Al
2Al
3O
12(0.001≦x<0.1)表示的結晶相,Al較多的(Y
1 - xCe
x)
3Al
2 + δAl
3O
12(δ為正數)。另外,關於該等結晶相,可列舉出:相對於以(Y
1 - xCe
x)
3Al
2Al
3O
12(0.001≦x<0.1)表示的結晶相,Y較多的(Y
1 - xCe
x)
3 + ζAl
2Al
3O
12(ζ為正數)等。該等結晶相,相對於以一般式A
3B
2C
3O
12表示的結晶相,化學組成雖有偏異,惟仍維持石榴石構造。
再者,於構成螢光體材料的結晶相,亦可包含具有石榴石構造以外之構造的異質相。
由YAG所構成的螢光體材料,接收從波長轉換構件10所具有之第1主面11側(亦即z軸負側)射入的光作為激發光L1,並放出螢光。更具體而言,激發光L1照射到螢光體材料,而從螢光體材料放出螢光作為波長轉換光。亦即,螢光體材料所放出之波長轉換光,係波長比激發光L1的波長更長的光。
激發光L1,例如,係在380nm以上且490nm以下具有峰值波長的從近紫外到藍色的範圍內的光。此時,激發光L1的峰值波長,例如為455nm,激發光L1為藍色光。
在本實施態樣中,於螢光體材料所放出之波長轉換光,包含黃色螢光。螢光體材料,例如,吸收波長在380nm以上且490nm以下的光,並放出波長在490nm以上且580nm以下的範圍內具有螢光峰值波長的黃色螢光。螢光體材料由YAG所構成,藉此,便可輕易地放出波長在490nm以上且580nm以下的範圍內具有螢光峰值波長的螢光。
在本實施態樣中,如圖2所示的,所射入之激發光L1的一部分,其波長被螢光體材料轉換,並穿透螢光發光元件1,而從第2主面12側射出。另外,所射入之激發光L1的另一部分,其波長並未被螢光體材料轉換,而穿透螢光發光元件1,並從第2主面12側射出。穿透波長轉換構件10的穿透光L2,包含波長被轉換的黃色螢光以及波長並未被轉換的藍色激發光L1。亦即,穿透光L2,為該等光線所複合的光,而為白色光。
接著,針對該等激發光L1所射入之區域A1進行說明。
波長轉換構件10,在俯視時,具有並未與複數層金屬膜重疊的區域A1。另外,區域A1,在仰視時,亦為並未與複數層金屬膜重疊的區域。另外,在圖1A以及圖1B中係於區域A1附上網點,在圖2中則區域A1相當於被一點鏈線所包圍的矩形區域。
再者,如圖1A所示的,當俯視波長轉換構件10時,區域A1的形狀為圓環形狀,該圓環形狀的中心與波長轉換構件10的中心點C1重疊。區域A1,係在與波長轉換構件10的中心點C1的距離相等的圓周上設置圓形的環狀形狀。亦即,區域A1,在俯視下沿著周圍方向設置成帶狀。
另外,如圖1A、圖1B以及圖2所示的,波長轉換構件10,不需要被其他構成要件支持。亦即,波長轉換構件10,具有剛硬性質。波長轉換構件10為燒結螢光體,且波長轉換構件10的厚度在上述範圍內,因此,波長轉換構件10具有剛硬性質。另外,相較於專利文獻1所揭示之由含有螢光體與透明樹脂的塗料所形成的螢光產生部等,本實施態樣之波長轉換構件10,剛性遠比其更高,而具有「波長轉換構件10旋轉時的外力所導致的變形量較小」此等性質。
接著,針對金屬膜進行說明。
如上所述的,螢光發光元件1,具備第1金屬膜21、第2金屬膜22、第3金屬膜23以及第4金屬膜24,作為複數層金屬膜。另外,第1金屬膜21,具有本體部211以及複數個散熱片212。第1金屬膜21、第2金屬膜22、第3金屬膜23以及第4金屬膜24,係由金屬材料所構成的構成要件。
另外,當螢光發光元件1具備1層金屬膜時,1層金屬膜係「設置成與波長轉換構件10所具有之第1主面11以及第2主面12的至少其中一方接合」的構件。在本實施態樣中,螢光發光元件1具備複數層金屬膜,複數層金屬膜設置於第1主面11以及第2主面12雙方。第1金屬膜21以及第2金屬膜22,設置成與位於z軸負側的第1主面11接合。第3金屬膜23以及第4金屬膜24,設置成與位於z軸正側的第2主面12接合。當俯視或仰視波長轉換構件10時,複數層金屬膜,設置於區域A1的形狀(亦即圓環形狀)的內側與外側。以下,將設置於內側的金屬膜稱為「內側的金屬膜」,第1金屬膜21以及第3金屬膜23稱為「內側的金屬膜」。另外,將設置於外側的金屬膜稱為「外側的金屬膜」,第2金屬膜22以及第4金屬膜24稱為「外側的金屬膜」。
第1金屬膜21所具有之本體部211、第2金屬膜22、第3金屬膜23,以及第4金屬膜24,係以與波長轉換構件10堆疊的方式設置的薄膜。本體部211、第2金屬膜22、第3金屬膜23,以及第4金屬膜24各自的厚度(z軸方向的長度),只要在10μm以上且1200μm以下即可。該厚度,若為30μm以上且500μm以下較佳,若為50μm以上且200μm以下更佳。另外,在本實施態樣中,本體部211、第2金屬膜22、第3金屬膜23,以及第4金屬膜24各自的厚度係相同,惟不限於此。
在俯視下,本體部211的形狀為圓形形狀,該圓形形狀的中心與波長轉換構件10的中心點C1重疊。另外,在俯視下,第2金屬膜22的形狀為圓環形狀,該圓環形狀的中心與波長轉換構件10的中心點C1重疊。在俯視下,第2金屬膜22的圓環形狀的外側圓周,與波長轉換構件10的圓形形狀的外側圓周重疊。
同樣地,在仰視時,第3金屬膜23的形狀為圓形形狀,該圓形形狀的中心與波長轉換構件10的中心點C1重疊。另外,在仰視時,第4金屬膜24的形狀為圓環形狀,該圓環形狀的中心與波長轉換構件10的中心點C1重疊。在仰視時,第4金屬膜24的圓環形狀的外側圓周,與波長轉換構件10的圓形形狀的外側圓周重疊。
根據該等構造,亦可謂在俯視以及仰視時,區域A1,被內側的金屬膜與外側的金屬膜所夾住。
另外,例如,當螢光發光元件1具備1層金屬膜時,1層金屬膜具有:與第1主面11以及第2主面12的至少其中一方接合的接合面;以及背向該接合面的露出面。在本實施態樣中,複數層金屬膜,各自具有:與波長轉換構件10所具有之主面接合的接合面,以及背向該接合面的露出面。
如圖2所示的,第1金屬膜21,具有接合面21a以及露出面21b。同樣地,第2金屬膜22具有接合面22a以及露出面22b,第3金屬膜23具有接合面23a以及露出面23b,第4金屬膜24具有接合面24a以及露出面24b。2個接合面21a以及22a,係與第1主面11接合的面。2個接合面23a以及24a,係與第2主面12接合的面。4個露出面21b、22b、23b以及24b,係露出於螢光發光元件1的周圍的大氣中的面。換言之,4個露出面21b、22b、23b以及24b,係分別背向4個接合面21a、22a、23a以及24a而露出於外界的面。
另外,在複數層金屬膜與波長轉換構件10之間設置了複數層鎳膜。例如,第1金屬膜21的接合面21a透過第1鎳膜31與第1主面11接合。同樣地,第2金屬膜22的接合面22a,透過第2鎳膜32與第1主面11接合;第3金屬膜23的接合面23a,透過第3鎳膜33與第2主面12接合;第4金屬膜24的接合面24a,透過第4鎳膜34與第2主面12接合。
在本實施態樣中,像這樣,波長轉換構件10的第1主面11以及第2主面12與複數層金屬膜的接合面21a、22a、23a以及24a接合。因此,即便因為激發光L1的照射而在波長轉換構件10中產生熱時,該熱仍會輕易地從波長轉換構件10移動到複數層金屬膜。另外,一般而言,構成複數層金屬膜的金屬材料,相較於YAG等的螢光體材料,熱傳導率更高。因此,該熱容易在複數層金屬膜中移動。再者,具有複數層金屬膜露出於大氣中的面(亦即露出面21b、22b、23b以及24b),因此,該熱容易從露出面21b、22b、23b以及24b散逸。亦即,藉由將螢光發光元件1設置成上述構造,便可提高螢光發光元件1的散熱性。
在此,針對本實施態樣之螢光發光元件1的功效進行說明。
如上所述的,在以往的螢光發光元件中,若發生溫度淬滅現象,光利用效率便會降低。然而,在本實施態樣中,由於可提高螢光發光元件1的散熱性,故可防止激發光L1的照射所導致之波長轉換構件10的溫度的上升。因此,不易發生溫度淬滅現象,故可防止螢光減少。亦即,可實現光利用效率較高的螢光發光元件1。
另外,在本實施態樣中,區域A1被內側的金屬膜與外側的金屬膜夾住。此時,因為激發光L1的照射而在區域A1所產生的熱,可向夾著區域A1的2層金屬膜雙方移動。此時,例如,相較於螢光發光元件1僅在區域A1的內側或外側的其中一方具備金屬膜的態樣,更可提高波長轉換構件10的散熱性。藉此,便可防止波長轉換構件10的溫度上升,故可防止螢光減少。
再者,針對複數個散熱片212進行說明。在本實施態樣中,設置於第1主面11的內側的金屬膜,亦即第1金屬膜21,具有複數個散熱片212。
複數個散熱片212,係從本體部211往與朝向波長轉換構件10的方向相反的方向立起設置的突起。亦即,複數個散熱片212,係與本體部211接觸,並往z軸負方向突出的部分。另外,於圖2,顯示出複數個散熱片212在波長轉換構件10的厚度方向(z軸方向)上的厚度D。另外,複數個散熱片212各自的厚度D相同,惟不限於此。
如圖1A所示的,在此係設置了8個散熱片212。當俯視時,8個散熱片212,係設置成放射狀延伸。更具體而言,8個散熱片212,係配置成以波長轉換構件10的中心點C1為中心放射狀延伸。如圖1A所示的,8個散熱片212,係以中心點C1為中心,以等間隔分布的方式放射狀延伸。
例如,當設置n個散熱片212時,所謂「以等間隔分布的方式」,係指「1個散熱片212的延伸方向與該1個散熱片212所鄰接之另1個散熱片212的延伸方向所形成的角度為360°÷n」的意思。在本實施態樣中,在8個散熱片212之中,1個散熱片212的延伸方向與該1個散熱片212所鄰接之另1個散熱片212的延伸方向所形成的角度,為45°。
另外,在此,雖設置了8個散熱片212,惟不限於此,亦可設置1個以上的散熱片212。另外,複數個散熱片212,不限於上述,例如,亦可配置成行列形狀,或是以中心點C1為中心的圓環形狀。另外,從馬達(亦即旋轉部,詳細後述)的負載以及長期可靠度的觀點來看,螢光發光元件1的重心宜與波長轉換構件10的中心點C1(詳細後述)對齊一致。因此,在此,係揭示複數個散熱片212以等間隔分布的方式配置的構造,作為令重心與中心點C1容易對齊一致的構造。然而,只要令重心與中心點C1對齊一致,便無複數個散熱片212必須以等間隔分布的方式配置之必要。
其中1層金屬膜,亦即第1金屬膜21,具有複數個散熱片212,藉此,第1金屬膜21的表面積增加。表面積增加,熱便更容易從第1金屬膜21釋放,亦即,可更進一步提高螢光發光元件1的散熱性。
再者,複數層金屬膜,係由銅(Cu)所構成。Cu係表現出高熱傳導率的金屬材料,Cu的熱傳導率為395W/m・K。構成螢光體材料的YAG的熱傳導率為11.2W/m・K。因此,複數層金屬膜由Cu所構成,可更進一步提高波長轉換構件10的散熱性。
另外,複數層金屬膜亦可由Cu以外的金屬所構成,例如,宜由從Ni、Pd、Rh、Mo以及W選出的1個以上的金屬元素或合金所構成。關於各個元素的熱傳導率,Ni為83W/m・K,Pd為73W/m・K,Rh為150W/m・K,Mo為135W/m・K,W為163W/m・K。因此,複數層金屬膜由該等金屬材料所構成,可更進一步提高波長轉換構件10的散熱性。
接著,針對複數層鎳膜進行說明。
複數層鎳膜,如上所述的,係設置在複數層金屬膜與波長轉換構件10之間的膜層。複數層鎳膜,係由Ni所構成的膜層。
複數層鎳膜各自的厚度(z軸方向的長度),只要在0.1μm以上且100μm以下即可。該厚度,若在0.5μm以上且50μm以下較佳,若在1μm以上且5μm以下更佳。
複數層鎳膜,與波長轉換構件10以及複數層金屬膜雙方均具有高密合性。因此,相較於並未設置複數層鎳膜的態樣,更可防止複數層金屬膜剝離。若複數層金屬膜剝離,螢光發光元件1的散熱性會降低。另外,藉由設置複數層鎳膜,可防止構成複數層金屬膜的Cu擴散到波長轉換構件10。亦即,複數層鎳膜,可用來作為防止Cu擴散用的障蔽膜。另外,Ni,如上所述的熱傳導率較高。因此,即使複數層鎳膜設置在波長轉換構件10與複數層金屬膜之間,也難以阻礙熱從波長轉換構件10移動到複數層金屬膜。
在俯視下,複數層鎳膜各自的形狀,與複數層鎳膜各自所接觸之複數層金屬膜各自的形狀,宜相同。亦即,第1鎳膜31的形狀,與第1金屬膜21所具有的本體部211相同,在俯視下為圓形形狀,該圓形形狀的中心與波長轉換構件10的中心點C1重疊。第2鎳膜32的形狀,與第2金屬膜22相同,在俯視下,為圓環形狀,該圓環形狀的中心與波長轉換構件10的中心點C1重疊。第3鎳膜33的形狀,與第3金屬膜23相同,在俯視下為圓形形狀,該圓形狀的中心與波長轉換構件10的中心點C1重疊。第4鎳膜34的形狀,與第4金屬膜24相同,在俯視下,為圓環形狀,該圓環形狀的中心與波長轉換構件10的中心點C1重疊。
複數層鎳膜的形狀為上述形狀,複數層金屬膜與波長轉換構件10若不透過複數層鎳膜則不互相接合。亦即,複數層金屬膜與波長轉換構件10不直接接觸,故較易實現防止複數層金屬膜剝離以及Cu擴散之目的。
[投影機的構造]
以上述方式構成之螢光發光元件1,可用於圖3所示的投影機500。圖3,係表示本實施態樣之投影機500的外觀的立體圖。圖4A,係表示本實施態樣之投影機500的構造的示意圖。圖4B,係表示本實施態樣之螢光發光模組300的示意圖。圖5,係表示本實施態樣之螢光發光元件1與旋轉部100的位置關係的俯視圖。以下,針對本實施態樣之投影機500的構造,用圖4A、圖4B以及圖5進行說明。另外,在圖4B中,與圖2同樣,螢光發光元件1以剖面圖表示之。
如圖4A所示的,本實施態樣之投影機500,具備螢光發光模組300。另外,投影機500,與習知的投影機同樣,具備:均一化光學系統601、顯示元件部602、投光部603,以及控制顯示元件部602的控制電路604。均一化光學系統601,係由2枚的多透鏡陣列(Multi-Lens Array,MLA)所構成。顯示元件部602,係控制從螢光發光模組300輸出並經過均一化光學系統601的穿透光L2並輸出作為影像的大略平面狀的元件。換言之,顯示元件部602,生成影像用的光。顯示元件部602,具體而言,係透光型液晶面板。顯示元件部602,將穿透光L2分離成紅色光、綠色光以及藍色光。之後,所分離的紅色光、綠色光以及藍色光,各自由對應的顯示元件部602分別進行光學調變。其結果,生成影像;紅色光、綠色光以及藍色光,其波長在RGB合成部(亦即正交稜鏡,圖中未顯示)中合成。投光部603,為天塞型。螢光發光模組300所輸出之穿透光L2,被均一化光學系統601、顯示元件部602以及投光部603,依照該順序控制,而成為放大投射於例如螢幕等的投射光。控制電路604,係控制顯示元件部602的電路,例如,由微電腦實現之,惟亦可由處理器實現之。然而,並非僅限於本構造,均一化光學系統601亦可為光導管等萬花筒系列的構造物。另外,在不需要投射影像均一性的投影機以及發光裝置中,亦可不設置均一化光學系統601。顯示元件部602,亦可為DMD(Digital Micro mirror Device,數位微鏡裝置)以及LCOS(Liquid Crystal On Silicon,矽基液晶)。另外,例如,顯示元件部602,亦可為反射型液晶面板,亦可為具有DMD的DLP(Digital Light Processing,數位光處理技術)。在時間分割式以及白黑式的投影機以及發光裝置中,穿透光L2亦可不分離成紅色光、綠色光以及藍色光。投光部603亦可為高斯型等其他類型。
如圖4B所示的,螢光發光模組300,係具有螢光發光元件1以及2個光射出部200的模組。另外,螢光發光模組300,亦可具有1個光射出部200。另外,螢光發光模組300,具有:旋轉部100、第1光學元件301、第2光學元件302、第3光學元件303,以及第4光學元件304。
2個光射出部200,係射出激發光L1的光源。激發光L1,係激發波長轉換構件10所具有之螢光體材料的光線。2個光射出部200,例如係半導體雷射光源或LED(Light Emitting Diode,發光二極體)光源,被驅動電流驅動,射出既定顏色(波長)的激發光L1。
在本實施態樣中,2個光射出部200,係半導體雷射光源。另外,2個光射出部200所具備之半導體雷射元件,例如係由氮化物半導體材料所構成的GaN類半導體雷射元件(雷射晶片)。在本實施態樣中,作為半導體雷射光源的2個光射出部200,係準直透鏡一體式TO-CAN(transmitter outline can,發射罐)型的發光裝置。另外,2個光射出部200,亦可為如專利文獻日本特開2016-219779所示的多晶片型雷射,準直透鏡與TO-CAN亦可為個別構件。
如上所述的,2個光射出部200,射出在波長380nm以上且490nm以下具有峰值波長的從近紫外到藍色的範圍內的雷射光,作為激發光L1。此時,激發光L1的峰值波長,例如為445nm,激發光L1為藍色光。
旋轉部100,係以在螢光發光元件1的厚度方向(z軸方向)上延伸的軸B1為中心令螢光發光元件1旋轉的構件,例如為馬達。作為一例,如圖5的箭號所示的,旋轉部100,以軸B1為中心在俯視下順時鐘令螢光發光元件1旋轉。軸B1,通過螢光發光元件1的中心(亦即中心點C1),換言之,貫通螢光發光元件1。另外,旋轉部100,具有以軸B1為軸芯的旋轉軸。另外,如圖5所示的,在俯視下,螢光發光元件1,設置於與該等旋轉部100重疊的位置。
第1光學元件301、第2光學元件302以及第3光學元件303,係用以控制螢光發光元件1所輸出之穿透光L2的光學路徑的光學構件。例如,第1光學元件301、第2光學元件302以及第3光學元件303,均係用以集中穿透光L2的透鏡。如圖4B所示的,第1光學元件301、第2光學元件302以及第3光學元件303,配置於波長轉換構件10的第2主面12側。另外,當投影機500有必要小型化時,會要求將螢光發光元件1與第1光學元件301、第2光學元件302以及第3光學元件303的距離縮小。
第4光學元件304,係用以控制2個光射出部200所輸出之激發光L1的光學路徑的光學構件。例如,第4光學元件304,係用以集中穿透光L2的透鏡。如圖4B所示的,第4光學元件304,配置於波長轉換構件10的第1主面11側。
接著,針對圖4B中的光線的運行進行說明。
2個光射出部200所射出之激發光L1,射入螢光發光元件1之波長轉換構件10所具有的區域A1。所射入之激發光L1的一部分,其波長被區域A1所包含的螢光體材料轉換成螢光,並穿透波長轉換構件10。另外,所射入之激發光L1的另一部分,其波長並未被區域A1所包含的螢光體材料轉換,而穿透波長轉換構件10。穿透過波長轉換構件10的穿透光L2,係包含黃色光(亦即螢光)與波長未被轉換的藍色光(亦即激發光L1)在內的複合光,為白色光。再者,穿透光L2,從螢光發光元件1大致以朗伯光分布的方式射出。亦即,如圖4B所示的,在本實施態樣中,螢光發光元件1,係用來作為透光型的螢光體輪。
另外,如上所述的,區域A1的形狀為圓環形狀,故當利用旋轉部100令螢光發光元件1旋轉時,激發光L1容易射入區域A1。因此,更容易利用螢光發光元件1作為螢光體輪。
螢光發光元件1所射出之穿透光L2,因為第1光學元件301、第2光學元件302以及第3光學元件303而大致準直地射出。另外,第1光學元件301、第2光學元件302以及第3光學元件303,亦可並未將螢光發光元件1所射出的穿透光L2集中。例如,第1光學元件301、第2光學元件302以及第3光學元件303,亦可將所射出之穿透光L2集中,或將其稍微擴大放射之。第1光學元件301、第2光學元件302以及第3光學元件303所射出之穿透光L2的放射角,只要是在使用螢光發光元件1的投影機500以及照明裝置中可有效率地傳導光線的放射角即可。
所射出之穿透光L2,射向圖4A所示的均一化光學系統601。如上所述的,螢光發光模組300所輸出之穿透光L2,依照均一化光學系統601、顯示元件部602以及投光部603的順序受到控制,而成為放大投射於螢幕的投射光。亦即,穿透光L2,係被用來作為投影機500所輸出之投射光的光線。另外,亦可在第3光學元件303與均一化光學系統601之間,設置圖中未顯示的光學元件等,並利用該光學元件控制穿透光L2的光學路徑。
在本實施態樣中,螢光發光模組300,具有光利用效率較高的螢光發光元件1。因此,可實現光利用效率較高的螢光發光模組300。另外,螢光發光模組300,具有2個光射出部200,其射出激發光L1,該激發光L1射入區域A1。區域A1,係波長轉換構件10中的與複數層金屬膜不重疊的區域。因此,不易發生激發光L1被複數層金屬膜反射等的光損失。因此,激發光L1容易射入波長轉換構件10,而可產生波長被轉換的光,亦即螢光。
如上所述的,穿透光L2,從螢光發光元件1大致以朗伯光分布的方式射出。因此,為了令螢光發光元件1所射出之穿透光L2有效率地被利用且受到光控制,有必要在螢光發光元件1的附近配置第1光學元件301。具體而言,從第2主面12到第1光學元件301的入射側面的距離,宜比第1光學元件301的厚度更小。更具體而言,從第2主面12到第1光學元件301的入射側面的距離,宜在2mm以下,較宜在1.5mm以下,更宜在1.0mm以下。
為了令投影機500小型化,有時會要求將螢光發光元件1與第1光學元件301、第2光學元件302以及第3光學元件303的距離更進一步縮小。即使在該等情況下,藉由將第1金屬膜21所具有之複數個散熱片212設置於第1主面11側,便可防止第1光學元件301與複數個散熱片212接觸、損壞。
如上所述的,為了有效率地控制從螢光發光元件1大致以朗伯光分布的方式射出的穿透光L2,有必要在螢光發光元件1的附近配置第1光學元件301。另一方面,第4光學元件304,只要可將激發光L1集中在螢光發光元件1上即可,故從第1主面11到第4光學元件304的射出面的距離,可比從第2主面12到第1光學元件301的入射側面的距離更大。例如,此時,在螢光發光元件1上的激發光L1的光點尺寸,比穿透光L2的光點尺寸更小。因此,當於第3金屬膜23以及第4金屬膜24形成複數個散熱片212時,複數個散熱片212的高度,有必要比形成於第1金屬膜21(更具體而言係本體部211)的複數個散熱片212的高度更低。另外,亦可於第2金屬膜22形成複數個散熱片212。該形成於第2金屬膜22的複數個散熱片212的高度,亦可與形成於第1金屬膜21的複數個散熱片212相同高度。然而,如後所述的,複數個散熱片212形成於第1金屬膜者,冷卻功效較高。另外,複數個散熱片212,若形成於第2金屬膜22以及第4金屬膜24,則會位於更靠螢光發光元件1的外周圍部位的位置。此時,相較於複數個散熱片212形成於第1金屬膜21以及第3金屬膜23的態樣,馬達(亦即旋轉部100)的負載會變得更高。亦即,當分別於第1金屬膜21、第2金屬膜22、第3金屬膜23以及第4金屬膜24形成複數個散熱片212時,複數個散熱片212的高度,宜如以下所述。亦即,宜依照第4金屬膜24的複數個散熱片212、第3金屬膜23的複數個散熱片212、第2金屬膜22的複數個散熱片212、第1金屬膜21的複數個散熱片212的順序,高度變高。
另外,在本實施態樣中,發光裝置的一例,亦即投影機500,具備光利用效率較高的螢光發光模組300。因此,可實現投影機500成為光利用效率較高的發光裝置之目的。
[既定參數與波長轉換構件的溫度的關係]
以下,針對螢光發光元件1相關的4個既定參數各自與波長轉換構件10的溫度的關係,進行說明。
4個既定參數,係複數層金屬膜的厚度、複數個散熱片212的設置位置、複數個散熱片212的厚度D,以及,複數個散熱片212的個數。針對4個既定參數,分別以第1例~第4例進行說明。在此,用熱模擬,計算激發光L1照射時的波長轉換構件10的溫度。另外,在第1例~第4例中,為了簡化,即使在以下的3個態樣中仍記載為螢光發光元件1並進行說明。3個態樣,係「螢光發光元件不具備複數層金屬膜」的態樣,「螢光發光元件所具備之金屬膜不具有複數個散熱片」的態樣,以及,「螢光發光元件具備之複數層金屬膜所具有的複數個散熱片設置於外側的金屬膜」的態樣。
<第1例>
首先,針對既定參數為複數層金屬膜的厚度的態樣,進行說明。更具體而言,所謂複數層金屬膜的厚度,係指「z軸方向的本體部211、第2金屬膜22、第3金屬膜23以及第4金屬膜24各自的厚度」的意思。
另外,在此,針對波長轉換構件10的厚度為100μm、200μm以及550μm這3個條件,實行熱模擬。
圖6,係表示本實施態樣之波長轉換構件10的溫度與複數層金屬膜的厚度的關係圖。更具體而言,於圖6,顯示出當激發光L1照射於波長轉換構件10所具有之區域A1時的溫度(以下稱為波長轉換構件10的溫度)與複數層金屬膜的厚度的關係的折線圖。另外,在圖6所示的折線圖中,縱軸為波長轉換構件10的溫度,橫軸為複數層金屬膜的厚度。該折線圖的左端,亦即當複數層金屬膜的厚度為0μm時,係表示螢光發光元件1不具備複數層金屬膜的態樣。另外,波長轉換構件10的厚度為100μm的例子以四角符號表示之,波長轉換構件10的厚度為200μm的例子以三角符號表示之,波長轉換構件10的厚度為550μm的例子以圓形符號表示之。
另外,圖6所示之折線圖的縱軸,以100%為「螢光發光元件1不具備複數層金屬膜,且波長轉換構件10的厚度為100μm」時的溫度(℃),以0%為0℃,將其規格化。
在波長轉換構件10的厚度不同的任一例子中,當複數層金屬膜的厚度從0μm增加到100μm時,波長轉換構件10的溫度均急遽地下降。同樣地,當複數層金屬膜的厚度從100μm增加到1000μm,波長轉換構件10的溫度僅稍微下降。
亦即,其顯示出:複數層金屬膜的厚度越厚,越可提高螢光發光元件1的散熱性。例如,其顯示出:為了令螢光發光元件1具有充分的散熱性,只要複數層金屬膜的厚度在100μm以上即可。另一方面,複數層金屬膜的厚度越厚,螢光發光元件1的重量越增加。因此,會有「在利用上述的旋轉部100等令螢光發光元件1旋轉時,需要更多的能量」的問題。因此,複數層金屬膜的厚度,如上所述的,只要在10μm以上且1200μm以下即可,若在30μm以上且500μm以下較佳,若在50μm以上且200μm以下更佳。
另外,在圖6所示的折線圖中,顯示出:波長轉換構件10的厚度越厚,波長轉換構件10的溫度越低,可提高螢光發光元件1的散熱性。然而,波長轉換構件10的厚度越厚,螢光發光元件1的重量越增加。因此,與複數層金屬膜的厚度較厚時同樣,會有「當利用旋轉部100等令螢光發光元件1旋轉時,需要更多的能量」的問題。再者,波長轉換構件10的厚度越厚,在波長轉換構件10中激發光L1越容易散射。其結果,仰視時的波長轉換構件10中的穿透光L2的發光點半徑會變大。其結果,例如在投影機500中,配置在穿透光L2的光學路徑上的透鏡(第1光學元件301、第2光學元件302以及第3光學元件303)等的光學元件會巨大化,因此,會發生投影機500巨大化等的問題。因此,波長轉換構件10的厚度,如上所述的,宜在50μm以上且700μm以下,較宜在80μm以上且500μm以下,更宜在100μm以上且300μm以下。
<第2例>
接著,針對既定參數為複數個散熱片212的設置位置的態樣,進行說明。更具體而言,針對複數個散熱片212設置於內側的金屬膜或外側的金屬膜的態樣,進行說明。另外,在第2例中,複數層金屬膜的厚度(z軸方向的本體部211、第2金屬膜22、第3金屬膜23以及第4金屬膜24各自的厚度)為100μm,波長轉換構件10的厚度為200μm。複數層金屬膜的厚度與波長轉換構件10的厚度,在以下的第3例以及第4例中亦相同。
圖7,係表示本實施態樣之波長轉換構件10的溫度與複數個散熱片212的設置位置的關係圖。
另外,在圖7所示的折線圖中,無論是「無散熱片」、「有散熱片 位置:內側」以及「有散熱片 位置:外側」的其中哪一個態樣,都設置了本體部211、第2金屬膜22、第3金屬膜23以及第4金屬膜24。再者,「無散熱片」表示並未設置複數個散熱片212的態樣。另外,「有散熱片 位置:內側」表示複數個散熱片212設置於內側的金屬膜的態樣,「有散熱片 位置:外側」表示複數個散熱片212設置於外側的金屬膜的態樣。
另外,圖7所示的折線圖的縱軸,以100%為「無散熱片」的態樣的溫度(℃),以0%為0℃,將其規格化。
在圖7中,於「有散熱片 位置:外側」,顯示出與「無散熱片」同等程度的波長轉換構件10的溫度。另一方面,於「有散熱片 位置:內側」,相較於「無散熱片」,顯示出波長轉換構件10的溫度下降。
藉由設置複數個散熱片212,在利用上述的旋轉部100等令螢光發光元件1旋轉時,會產生氣流。此時,係從波長轉換構件10的中心點C1向具有圓形形狀的波長轉換構件10的圓周產生該氣流。
如上述所說明的,在本實施態樣中,複數個散熱片212,設置於內側的金屬膜的其中1層,亦即第1金屬膜21。此時,該氣流,在流向激發光L1所照射的區域A1之後,流向波長轉換構件10的圓周。藉此,因為激發光L1的照射而在區域A1所產生的熱被該氣流所冷卻,故可防止波長轉換構件10的溫度上升。亦即,藉由將複數個散熱片212設置於內側的金屬膜,便可更進一步提高螢光發光元件1的散熱性。
再者,在俯視下,複數個散熱片212,設置成放射狀延伸。因此,當利用旋轉部100等令螢光發光元件1旋轉時,會產生流速更高的氣流。藉此,因為激發光L1的照射所產生的熱更容易被冷卻,故可更進一步防止波長轉換構件10的溫度上升。亦即,藉由將複數個散熱片212設置成放射狀,便可更進一步提高螢光發光元件1的散熱性。
另一方面,當將複數個散熱片212設置於外側的金屬膜(例如第2金屬膜22等)時,該氣流不會流向區域A1。因此,在此時,難以獲得該氣流所致之冷卻功效。
<第3例>
接著,針對既定參數為複數個散熱片212的厚度D的態樣,進行說明。
圖8,係表示本實施態樣之波長轉換構件10的溫度與複數個散熱片212的厚度D的關係圖。在第3例中,係在4個條件下,計算波長轉換構件10的溫度。為了簡化,將圖8的「第1條件 有散熱片 厚度:200μm 個數:36個」簡略記載為「第1條件」。同樣地,將「第2條件 有散熱片 厚度:600μm 個數:12個」簡略記載為「第2條件」,將「第3條件 有散熱片 厚度:900μm 個數:8個」簡略記載為「第3條件」。
在圖8所示的折線圖中,無論是「無散熱片」、「第1條件」、「第2條件」以及「第3條件」的其中哪一個態樣,都設置了本體部211、第2金屬膜22、第3金屬膜23以及第4金屬膜24。
「無散熱片」,表示並未設置複數個散熱片212的態樣。再者,在「第1條件」、「第2條件」以及「第3條件」這3個條件各自之中,係依照以下的條件設計之。在該3個條件各自之中,係以複數個散熱片212的全部的表面積(複數個散熱片212與大氣接觸的全部的表面的總面積)相等的方式,設計複數個散熱片212的形狀。具體而言,「第1條件」的複數個散熱片212的全部的表面積、「第2條件」的複數個散熱片212的全部的表面積,以及「第3條件」的複數個散熱片212的全部的表面積,為相等。
在此,在「第1條件」中,複數個散熱片212的厚度D為200μm,複數個散熱片212的數量為36個。另外,在「第2條件」中,複數個散熱片212的厚度D為600μm,複數個散熱片212的數量為12個。另外,在「第3條件」中,複數個散熱片212的厚度D為900μm,複數個散熱片212的數量為8個。
另外,圖8所示的折線圖的縱軸,以100%為「無散熱片」的態樣的溫度(℃),以0%為0℃,將其規格化。
在圖8中,顯示出:依照「無散熱片」、「第1條件」、「第2條件」、「第3條件」的順序,波長轉換構件10的溫度下降。複數個散熱片212的厚度D越厚,在利用旋轉部100等令螢光發光元件1旋轉時,會產生流速更高的氣流。因此,複數個散熱片212的厚度D越厚,越可防止波長轉換構件10的溫度上升。
再者,在波長轉換構件10的厚度方向(z軸方向)上,複數個散熱片212的厚度D,宜比波長轉換構件10的厚度更大。例如,複數個散熱片212的厚度D,宜在100μm以上且1500μm以下,較宜在200μm以上且1000μm以下,更宜在400μm以上且800μm以下。如圖8所示的,當條件從「第1條件」變更到「第2條件」時,波長轉換構件10的溫度大幅下降。條件從「第1條件」變更到「第2條件」時,係複數個散熱片212的厚度D從200μm變更到600μm時。亦即,本實施態樣之波長轉換構件10的厚度為200μm,當複數個散熱片212的厚度D比波長轉換構件10的厚度更大時,可更進一步防止波長轉換構件10的溫度上升。亦即,可更進一步提高螢光發光元件1的散熱性。
<第4例>
最後,針對既定參數為複數個散熱片212的個數的態樣,進行說明。
圖9,係表示本實施態樣之波長轉換構件10的溫度與複數個散熱片212的個數的關係圖。如上所述的,在本實施態樣中,複數個散熱片212的數量為8個,設置了8個散熱片212。
在此,複數個散熱片212,設置於內側的金屬膜(例如第1金屬膜21)。另外,與第3例相異,無關複數個散熱片212的個數,複數個散熱片212全部的厚度均為固定。
在圖9所示的折線圖中,縱軸為波長轉換構件10的溫度,橫軸為複數個散熱片212的數量。該折線圖的左端,亦即當複數個散熱片212的數量為0時,表示並未設置複數個散熱片212的態樣。
另外,圖9所示的折線圖的縱軸,以100%為「並未設置複數個散熱片212」的態樣的溫度(℃),以0%為0℃,將其規格化。
在圖9中,當複數個散熱片212的數量從0個增加到8個時,波長轉換構件10的溫度下降。亦即,藉由設置複數個散熱片212,當利用旋轉部100等令螢光發光元件1旋轉時,會產生氣流,故可防止波長轉換構件10的溫度上升。亦即,可更進一步提高螢光發光元件1的散熱性。
另外,當複數個散熱片212的數量從0個增加到8個時,波長轉換構件10的溫度便急遽地下降。然而,在複數個散熱片212的數量從8個到48個的範圍內,波長轉換構件10溫度為相同程度。亦即,如本實施態樣所示的,藉由設置8個散熱片212,便可充分提高螢光發光元件1的散熱性。
[製造方法]
在此,針對螢光發光元件1的製造方法,簡單進行說明。
首先,製造波長轉換構件10。
波長轉換構件10所具有之螢光體材料,係由以(Y
0.999Ce
0.001)
3Al
5O
12表示的結晶相所構成的材料。另外,螢光體材料,均由Ce
3 +活化螢光體所構成。
為了製造波長轉換構件10,使用以下3種化合物粉末作為原料。具體而言,使用Y
2O
3(純度3N,日本釔股份有限公司)、Al
2O
3(純度3N,住友化學股份有限公司)以及CeO
2(純度3N,日本釔股份有限公司)。
首先,以製成化學計量組成之化合物(Y
0.999Ce
0.001)
3Al
5O
12的方式,對上述原料進行量秤。接著,將所量秤之原料與氧化鋁製球體(直徑10mm),置入塑膠製容器。氧化鋁製球體的量,約為將塑膠製容器的容積填充到1/3左右的量。之後,將純水置入塑膠製容器,利用容器旋轉裝置(日陶化學股份有限公司製,BALL MILL ANZ-51S),將原料與純水混合。該混合步驟實施12小時。以該等方式,製得漿狀的混合原料。
漿狀的混合原料,用乾燥機乾燥之。具體而言,以覆蓋金屬製桶內壁的方式敷設納氟龍薄片(Naflon sheet),並令混合原料流到納氟龍薄片的上方。金屬製桶、納氟龍薄片以及混合原料,以設定成150℃的乾燥機進行8小時的處理,令其乾燥。之後,將乾燥後的混合原料回收,並利用噴霧式乾燥裝置令混合原料顆粒化。另外,在顆粒化時,粘著劑(binder)係使用丙烯酸類粘著劑。
顆粒化之混合原料,利用電動油壓衝壓機(理研精機股份有限公司製,EMP-5)與圓柱形狀的模具,暫且成型為圓柱形狀。成型時的壓力,為5MPa。接著,利用冷均壓加壓裝置,令暫且成型後的成型體正式成型。正式成型時的壓力,為300MPa。另外,正式成型後的成型體,為了達到將顆粒化時所使用的粘著劑(binder)除去之目的,會實行加熱處理(去除粘著劑處理)。加熱處理的溫度,為500℃。另外,加熱處理的時間,為10小時。
加熱處理後的成型體,用管狀氛圍爐煅燒。煅燒溫度為1675℃。另外,煅燒時間為4小時。煅燒氛圍,為氮氣與氫氣的混合氣體氛圍。
煅燒後的圓柱形狀的煅燒物,用多線鋸,切片。所切片之圓柱形狀的煅燒物的厚度,約為700μm。
用研磨裝置,研磨切片後的煅燒物,調整煅燒物的厚度。藉由實行該調整,煅燒物便成為波長轉換構件10。調整厚度,令波長轉換構件10的厚度為200μm。
接著,於波長轉換構件10,形成複數層鎳膜以及複數層金屬膜。
在此,於波長轉換構件10形成了複數層鎳膜之後,接著,以與複數層鎳膜接觸的方式形成複數層金屬膜。複數層鎳膜以及複數層金屬膜利用乾式程序或濕式程序形成,例如,用電鍍形成之。
(其他實施態樣)
以上,係針對本發明之螢光發光元件1等,根據各實施態樣進行說明,惟本發明並非僅限於該等實施態樣。在不超出本發明之發明精神的情況下,於實施態樣實施本領域從業人員所思及之各種變化實施例者,或將各實施態樣之一部分的構成要件組合所構築的其他態樣,亦包含在本發明的範圍內。
螢光發光元件1,具備:波長轉換構件10、複數層金屬膜,以及複數層鎳膜,惟不限於此。
例如,螢光發光元件1,只要具備波長轉換構件10、1層金屬膜(例如第3金屬膜23)即可。此時,亦可提高螢光發光元件1的散熱性。因此,可防止激發光L1的照射所導致之波長轉換構件10的溫度的上升。藉此,便不易發生溫度淬滅現象,故可防止螢光減少。亦即,可實現光利用效率較高的螢光發光元件1。
另外,如上所述的,本實施態樣之螢光發光元件1,並未具備用以支持波長轉換構件10的構成要件(例如專利文獻1所揭示之透明螢光體用基板)等。在專利文獻1中,揭示了激發光係從大氣射入到螢光體用基板。再者,射入到螢光體用基板的激發光,會穿透螢光體用基板並射入到螢光產生部,而在螢光產生部產生螢光。因此,該螢光體用基板的折射率與大氣的折射率的差,會導致從大氣射入螢光體用基板的激發光的一部分向大氣側反射。亦即,會在螢光體用基板與大氣的界面,發生激發光的光損失。
然而,在本實施態樣中,如上所述的,本實施態樣之螢光發光元件1,並未具備用以支持波長轉換構件10的構成要件。因此,並無如上所述之激發光L1的光損失,故射入波長轉換構件10的激發光L1會增加。其結果,在波長轉換構件10中的螢光體材料所產生的螢光會增加。亦即,可更進一步提高螢光發光元件1的光利用效率。
另外,與上述相異,螢光發光元件1,亦可具備用以支持波長轉換構件10的基板。基板,宜具有高透光性。基板,例如,可使用鹼石灰玻璃、低鹼硼矽酸鹽玻璃以及無鹼鋁硼矽酸鹽玻璃等的玻璃板。另外,亦可使用聚碳酸酯、丙烯酸類樹脂以及聚對苯二甲酸乙二酯等的樹脂板。再者,基板,除了玻璃板以及樹脂板等硬質材料之外,更可使用薄膜等具有柔軟性的材料。當設置了具有高透光性的基板時,螢光發光元件1,便可用來作為透光型螢光體輪。
另外,在上述實施態樣中,係於內側的金屬膜(亦即第1金屬膜21)設有複數個散熱片212,惟不限於此。換言之,亦可於內側的金屬膜(亦即第1金屬膜21)具有複數個散熱片212,且於外側的金屬膜(亦即第2金屬膜22)也具有複數個散熱片。
例如,第2金屬膜22所具有之複數個散熱片的數量,可與複數個散熱片212相同,亦可相異。第2金屬膜22所具有之複數個散熱片,宜配置成以波長轉換構件10的中心點C1為中心放射狀延伸。
亦可像這樣,內側以及外側的金屬膜各自具有複數個散熱片。藉此,第1金屬膜21以及第2金屬膜22的表面積便增加。表面積增加,熱便更容易從第1金屬膜21以及第2金屬膜22散逸,亦即,可更進一步提高螢光發光元件1的散熱性。
另外,為了提高激發效率以及光取出效率,螢光發光元件1,亦可在波長轉換構件10的第1主面11側,具備令激發光L1穿透並反射螢光的分光膜。作為分光膜,可為Ta
2O
3/SiO
2多層膜,亦可為TiO
2/SiO
2多層膜,而且不限於該等態樣。另外,螢光發光元件1,亦可在波長轉換構件10的第2主面12側具備AR(Anti-Reflect,抗反射)膜。
另外,上述實施態樣,可在請求範圍或其均等範圍內,實施各種變更、置換、附加、省略等。
1:螢光發光元件
10:波長轉換構件
11:第1主面
12:第2主面
21:第1金屬膜
21a:接合面
21b:露出面
22:第2金屬膜
22a:接合面
22b:露出面
23:第3金屬膜
23a:接合面
23b:露出面
24:第4金屬膜
24a:接合面
24b:露出面
31:第1鎳膜
32:第2鎳膜
33:第3鎳膜
34:第4鎳膜
100:旋轉部
200:光射出部
211:本體部
212:散熱片
300:螢光發光模組
301:第1光學元件
302:第2光學元件
303:第3光學元件
304:第4光學元件
500:投影機
601:均一化光學系統
602:顯示元件部
603:投光部
604:控制電路
A1:區域
B1:軸
C1:中心點
D:厚度
L1:激發光
L2:穿透光
II-II:剖面線
x,y,z:軸
[圖1A]係實施態樣之螢光發光元件的俯視圖。
[圖1B]係實施態樣之螢光發光元件的仰視圖。
[圖2]係表示圖1A的II-II線的螢光發光元件的切斷面的剖面圖。
[圖3]係表示實施態樣之投影機的外觀的立體圖。
[圖4A]係表示實施態樣之投影機的構造的示意圖。
[圖4B]係表示實施態樣之螢光發光模組的示意圖。
[圖5]係表示實施態樣之螢光發光元件與旋轉部的位置關係的俯視圖。
[圖6]係表示實施態樣之波長轉換構件的溫度與複數層金屬膜的厚度的關係圖。
[圖7]係表示實施態樣之波長轉換構件的溫度與複數個散熱片的設置位置的關係圖。
[圖8]係表示實施態樣之波長轉換構件的溫度與複數個散熱片的厚度的關係圖。
[圖9]係表示實施態樣之波長轉換構件的溫度與複數個散熱片的個數的關係圖。
1:螢光發光元件
10:波長轉換構件
11:第1主面
12:第2主面
21:第1金屬膜
21a:接合面
21b:露出面
22:第2金屬膜
22a:接合面
22b:露出面
23:第3金屬膜
23a:接合面
23b:露出面
24:第4金屬膜
24a:接合面
24b:露出面
31:第1鎳膜
32:第2鎳膜
33:第3鎳膜
34:第4鎳膜
211:本體部
212:散熱片
A1:區域
D:厚度
L1:激發光
L2:穿透光
x,y,z:軸
Claims (7)
- 一種螢光發光元件,包含:波長轉換構件,其含有螢光體材料,並具有第1主面以及背向該第1主面的第2主面,且為平板形狀;以及金屬膜,其設置成與該第1主面以及該第2主面的至少其中一方接合;當俯視該波長轉換構件時,該波長轉換構件,具有與該金屬膜不重疊的區域;該金屬膜,具有與該其中一方接合的接合面,以及背向該接合面的露出面;該金屬膜,設有複數個散熱片。
- 如請求項1之螢光發光元件,其中,當俯視該波長轉換構件時,該複數個散熱片,設置成放射狀延伸;在該波長轉換構件的厚度方向上,該複數個散熱片的厚度,比該波長轉換構件的厚度更大。
- 如請求項1之螢光發光元件,其中,該複數個散熱片,設置於該第1主面側。
- 一種螢光發光元件,包含:波長轉換構件,其含有螢光體材料,並具有第1主面以及背向該第1主面的第2主面,且為平板形狀;以及金屬膜,其設置成與該第1主面以及該第2主面的至少其中一方接合; 當俯視該波長轉換構件時,該波長轉換構件,具有與該金屬膜不重疊的區域;該金屬膜,具有與該其中一方接合的接合面,以及背向該接合面的露出面;該金屬膜,係由銅所構成。
- 一種螢光發光元件,包含:波長轉換構件,其含有螢光體材料,並具有第1主面以及背向該第1主面的第2主面,且為平板形狀;金屬膜,其設置成與該第1主面以及該第2主面的至少其中一方接合;以及鎳膜,其設置在該金屬膜與該波長轉換構件之間;當俯視該波長轉換構件時,該波長轉換構件,具有與該金屬膜不重疊的區域;該金屬膜,具有與該其中一方接合的接合面,以及背向該接合面的露出面。
- 一種螢光發光模組,包含:如請求項1至5項中任一項所記載的螢光發光元件;以及光射出部,其射出激發該螢光體材料的激發光,該激發光從該第1主面側射入該區域。
- 一種發光裝置,包含:如請求項6所記載的螢光發光模組。
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