WO2019198430A1 - 照明装置 - Google Patents

照明装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2019198430A1
WO2019198430A1 PCT/JP2019/011095 JP2019011095W WO2019198430A1 WO 2019198430 A1 WO2019198430 A1 WO 2019198430A1 JP 2019011095 W JP2019011095 W JP 2019011095W WO 2019198430 A1 WO2019198430 A1 WO 2019198430A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
wavelength
wavelength conversion
conversion member
laser light
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/011095
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
達也 奥野
和幸 山江
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックIpマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックIpマネジメント株式会社
Priority to JP2020513139A priority Critical patent/JP7054877B2/ja
Priority to US17/045,390 priority patent/US11384920B2/en
Priority to CN201980022550.4A priority patent/CN111936786B/zh
Priority to EP19786060.4A priority patent/EP3779268A4/en
Publication of WO2019198430A1 publication Critical patent/WO2019198430A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/22Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
    • F21V7/28Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by coatings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/76Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section
    • F21V29/763Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section the planes containing the fins or blades having the direction of the light emitting axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/02Globes; Bowls; Cover glasses characterised by the shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/20Dichroic filters, i.e. devices operating on the principle of wave interference to pass specific ranges of wavelengths while cancelling others
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/32Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30Semiconductor lasers

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device, and more particularly, to a lighting device using laser light.
  • an illuminating device using laser light one provided with a laser light source that emits laser light and a wavelength conversion member such as a phosphor is known.
  • the laser light is mixed in color to obtain illumination light of a desired light color.
  • an illuminating device that includes a laser light source that emits blue laser light and a phosphor that emits yellow-green light
  • a part of blue light emitted from the laser light source is absorbed by the phosphor and emitted from the phosphor.
  • Yellow-green light (wavelength converted light) and blue light (laser light) not absorbed by the phosphor are mixed to obtain white illumination light.
  • illumination light is emitted by color mixing of wavelength converted light by the wavelength converting member and laser light reflected by the wavelength converting member by causing the laser light to enter the surface of the wavelength converting member from an oblique direction.
  • Laser light has higher directivity than other lights such as LEDs. For this reason, in the conventional illuminating device using a laser beam, there exists a subject that a color nonuniformity generate
  • the laser beam is diffused (scattered) when the wavelength conversion member reflects the laser beam. ) To reduce the directivity of the laser beam.
  • the phenomenon that the laser light incident on the wavelength conversion member is scattered back before being absorbed by the wavelength conversion member and is emitted outside the wavelength conversion member becomes unavoidable.
  • the absorptance of the wavelength conversion member will be reduced.
  • the laser light is blue light
  • the degree of freedom in color design of mixed light is reduced.
  • the diffusibility of the laser light and the absorption rate of the wavelength conversion member are in a trade-off relationship, the color of the mixed light of the laser light and the wavelength conversion light There is a problem that the range becomes narrow.
  • a method of diffusing the mixed light after the laser light and the wavelength converted light are mixed instead of diffusing the laser light with the wavelength conversion member, can be considered.
  • a method of diffusing the mixed light of the laser light and the wavelength converted light by arranging a diffusion transmission member such as a diffusion transmission panel or a diffusion transmission film in the opening of the lighting device can be considered.
  • the laser light included in the mixed light is diffused, and at the same time, part of the wavelength-converted light that does not need to be diffused and has no directivity is backscattered. For this reason, the light extraction efficiency as an illuminating device falls.
  • the present invention has been made in order to solve such problems, and it is possible to suppress color unevenness of illumination light without reducing light extraction efficiency, and to perform color design of mixed light in a wide color range.
  • An object of the present invention is to provide a lighting device that can be used.
  • one embodiment of a lighting device includes a housing having an opening and a wavelength that is disposed in the housing and is different from the wavelength of the laser light when the laser light is incident.
  • a wavelength conversion member that emits wavelength-converted light that is light, and covers the opening, the transmittance for the wavelength-converted light is 80% or more, and the transmittance for the peak wavelength of the wavelength-converted light
  • the present invention it is possible to suppress the color unevenness of the illumination light without reducing the light extraction efficiency, and to design the color of the mixed light in a wide color range.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a lighting device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a transmission spectrum of the optical film in the illumination device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of a region III surrounded by a broken line in FIG.
  • FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view showing the configuration of the illumination device according to the first modification.
  • FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing the configuration of the illumination device according to the second modification.
  • FIG. 6 is a diagram showing a ray trajectory of the illumination device according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view of a lighting device according to an application example.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a lighting device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a transmission spectrum of the optical film in the illumination device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of a region III
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a lighting device according to an application example.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a lighting device according to the third modification.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a lighting device according to the fourth modification.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a lighting device 1 according to an embodiment.
  • the cross section is shown.
  • the lighting device 1 includes a housing 10 having an opening 10 a, a wavelength conversion member 20 disposed in the housing 10, and an optical film 30 provided in the opening 10 a of the housing 10. And a light diffusion structure 40 provided on at least a part of the inner wall of the housing 10.
  • the illumination device 1 in the present embodiment further includes a light source 50.
  • the housing 10 is a storage body having an opening 10a.
  • a wavelength conversion member 20 is accommodated in the housing 10.
  • the housing 10 includes a bottom portion 11 and a side wall portion 12 standing on the bottom portion 11.
  • the bottom 11 faces the opening 10a.
  • the planar view shape of the bottom part 11 is a rectangular shape. In this case, the bottom portion 11 is surrounded by the four side wall portions 12.
  • the housing 10 supports the wavelength conversion member 20 and the optical film 30. Specifically, the wavelength conversion member is supported on the bottom 11 of the housing 10. The optical film 30 is supported by the opening end of the opening 10 a of the housing 10. The wavelength conversion member 20 and the optical film 30 are fixed to the housing 10 by adhesion, a locking structure, screwing, or the like.
  • the housing 10 is made of, for example, a metal material, a resin material, ceramic, or the like.
  • the housing 10 in order to dissipate the heat generated in the wavelength conversion member 20, is preferably made of a material having high thermal conductivity. Therefore, the housing 10 may be made of a metal material, a resin material having high thermal conductivity, or ceramic.
  • the wavelength conversion member 20 is disposed in the housing 10. Specifically, the wavelength conversion member 20 is placed on the bottom 11 of the housing 10.
  • the wavelength conversion member 20 emits wavelength-converted light that is light having a wavelength different from the wavelength of the laser light when the laser light is incident. That is, the wavelength conversion member 20 converts the laser light incident on the wavelength conversion member 20 into light having a wavelength different from that of the laser light. Specifically, the wavelength conversion member 20 outputs light having a wavelength different from the laser light by absorbing laser light having a specific wavelength.
  • the wavelength conversion member 20 does not absorb all of the laser light and convert it to light of another wavelength, but absorbs part of the laser light and outputs light of another wavelength, Other parts are reflected without being absorbed. That is, a part of the laser light incident on the wavelength conversion member 20 becomes wavelength converted light whose wavelength is converted by the wavelength conversion member 20 and is radiated from the wavelength conversion member 20 and is incident on the wavelength conversion member 20. The other part is not wavelength-converted by the wavelength conversion member 20 but is reflected by the wavelength conversion member 20 and emitted from the wavelength conversion member 20.
  • the wavelength conversion member 20 has an incident surface 20a on which the laser light is incident. When the laser light is irradiated on the incident surface 20a, the wavelength converting member 20 absorbs a part of the laser light and receives another laser beam. While outputting the light of the wavelength, the incident surface 20a reflects the other part of the laser light.
  • the wavelength conversion member 20 for example, a phosphor element containing at least one kind of phosphor can be used.
  • the wavelength conversion member 20 (phosphor element) emits fluorescence using incident light as excitation light.
  • the wavelength conversion member 20 may be a phosphor element in which phosphor particles are dispersed in a binder made of a resin material such as silicone resin or an inorganic material such as glass or ceramic.
  • the wavelength conversion member 20 (phosphor element) is excited when the laser light emitted from the light source 50 is irradiated as excitation light, and emits fluorescence of a desired color (wavelength). That is, when the laser light emitted from the light source 50 enters the wavelength conversion member 20, the wavelength conversion member 20 is excited by absorbing a part of the laser light. Thereby, fluorescence of a predetermined color (wavelength) is emitted from the wavelength conversion member 20 as wavelength converted light.
  • the wavelength conversion member 20 includes a phosphor that absorbs blue light with a wavelength in the range of 420 nm to 480 nm and emits yellow-green light with a wavelength between 510 nm and 590 nm.
  • the wavelength conversion member 20 emits yellow-green light as wavelength conversion light.
  • a phosphor for example, cerium (Ce) activated yttrium-aluminum-garnet (YAG) phosphor particles can be used.
  • the wavelength conversion member 20 may include a plurality of phosphors having different fluorescence peak wavelengths.
  • the wavelength conversion light emitted from the wavelength conversion member 20 is diffused light and has no directivity.
  • the fluorescence emitted from the phosphor radiates in all directions.
  • the directivity of the laser light reflected by the wavelength conversion member 20 can be somewhat weakened by the light diffusibility of the wavelength conversion member 20, but what is the light diffusibility and light absorption rate of the wavelength conversion member 20? Since there is basically a trade-off relationship, in the present embodiment, the light absorption rate of the wavelength conversion member 20 is prioritized and the light diffusibility is preferably as small as possible. Therefore, it is better that the wavelength conversion member 20 does not contain a light diffusing material such as a filler or fine particles that scatters light. However, in order to diffuse some of the laser light, the wavelength conversion member 20 has no light. A diffusing material may be included.
  • Examples of the wavelength conversion member 20 using phosphor particles include those obtained by sealing phosphor particles with an arbitrary sealing material.
  • the light diffusibility and the light absorption rate of the wavelength conversion member 20 can be adjusted by the particle shape and size of the phosphor particles and the refractive index of the particles.
  • the phosphor element including the phosphor is exemplified as the wavelength conversion member 20, but the wavelength conversion member 20 may convert the wavelength of the incident laser light into another wavelength and output it.
  • the material is not particularly limited.
  • the optical film 30 covers the opening 10a of the housing 10 in which the wavelength conversion member 20 on which the laser light is incident is disposed.
  • the optical film 30 is converted into the wavelength converted light emitted from the wavelength conversion member 20 after being converted by the wavelength conversion member 20 among the laser light incident on the wavelength conversion member 20 and the laser incident on the wavelength conversion member 20.
  • the laser beam reflected by the wavelength conversion member 20 without being converted by the wavelength conversion member 20 is incident.
  • not only these direct lights are incident on the optical film 30, but also diffused light obtained by diffusing and reflecting the laser light and the wavelength converted light by the light diffusion structure 40 is incident.
  • the optical film 30 has an optical characteristic of selectively transmitting and reflecting a specific wavelength of light incident on the optical film 30.
  • the optical film 30 has an optical characteristic that the transmittance for the wavelength converted light emitted from the wavelength converting member 20 is 80% or more. That is, the optical film 30 has a high transmittance with respect to the wavelength conversion light emitted from the wavelength conversion member 20, and most of the wavelength conversion light emitted from the wavelength conversion member 20 and incident on the optical film 30. Transparent. More preferably, the transmittance of the optical film 30 with respect to the wavelength converted light is 90% or more.
  • the optical film 30 not only has a high transmittance with respect to the wavelength-converted light emitted from the wavelength conversion member 20, but also converts the wavelength-converted light except for the wavelength band of the laser light emitted from the light source 50. It has high transmittance for light other than the above.
  • the transmittance of the optical film 30 outside the wavelength band of the laser light incident on the wavelength conversion member 20 is preferably 80% or more. Thereby, the light extraction efficiency of the illumination light irradiated from the illuminating device 1 can be improved. More preferably, the transmittance of the optical film 30 outside the wavelength band of the laser light incident on the wavelength conversion member 20 is 90% or more. That is, it is preferable that the light is transparent to light having a wavelength other than the wavelength band of the laser light incident on the wavelength conversion member 20.
  • the optical film 30 has an optical characteristic of reflecting a part of the laser light incident on the optical film 30 and transmitting the other part of the laser light. That is, the optical film 30 has both reflection and transmission optical characteristics for the laser light emitted from the light source 50.
  • the transmittance of the optical film 30 in the wavelength band of the laser light emitted from the light source 50 is 40% to 80%.
  • the optical film 30 has an optical characteristic in which the transmittance of the peak wavelength of the laser light incident on the wavelength conversion member 20 is 80% or less with respect to the transmittance of the peak wavelength of the wavelength conversion light emitted from the wavelength conversion member 20.
  • the laser light emitted from the light source 50 is blue light having a wavelength of 420 nm to 480 nm (peak wavelength 450 nm), and the wavelength converted light emitted from the wavelength conversion member 20 has a wavelength of 510 nm to 590 nm. Since it is yellow-green light (peak wavelength 550 nm), as an example, the optical film 30 has the optical characteristic of the transmission spectrum (transmittance distribution) shown in FIG.
  • the transmittance of the optical film 30 with respect to wavelength converted light (yellowish green light) in the wavelength band of 510 nm to 590 nm is 80% or more. It has a high transmittance for the converted light.
  • the transmittance of the optical film 30 with respect to the laser light (blue light) in the wavelength band of 420 nm to 480 nm is 48% to 75%, which corresponds to the peak wavelength (450 nm) of the laser light.
  • the transmittance of the optical film 30 is 63.1%. That is, more than half of the laser light incident on the optical film 30 is transmitted and less than half of the laser light incident on the optical film 30 is reflected. A part of the laser light incident on the optical film 30 is absorbed by the optical film 30 and becomes heat.
  • the transmittance at the peak wavelength (550 nm) of the wavelength converted light is 83.1%, and the transmittance at the peak wavelength (450 nm) of the laser light is 63.1%.
  • the optical film 30 having such optical characteristics can be constituted by a dielectric multilayer film composed of a plurality of dielectric films having different refractive indexes.
  • the dielectric multilayer film may be made of an organic material or may be made of an inorganic material.
  • the shape of the optical film 30 is, for example, a film shape, a sheet shape, or a plate shape, but is not particularly limited.
  • the light diffusion structure 40 is provided on the inner wall of the housing 10. Specifically, the light diffusion structure 40 is provided on the bottom surface of the bottom portion 11 and the inner surface of the side wall portion 12 of the housing 10. In the present embodiment, the light diffusion structure 40 is provided on the entire inner surface of the housing 10.
  • the light diffusion structure 40 diffuses and reflects at least the laser light reflected by the optical film 30. Specifically, the laser light reflected by the optical film 30 is diffused by being scattered and reflected by the light diffusion structure 40.
  • the light diffusing structure 40 is mainly for diffusing highly directional laser light reflected by the optical film 30. However, not only the wavelength band of the laser light but also light in the entire wavelength region of the visible light region. It may be diffusely reflected. In this case, the reflectance of the light diffusion structure 40 with respect to the entire wavelength region of the visible light region is preferably 100%, but is not necessarily 100%, and is preferably at least 90% or more.
  • the light diffusion structure 40 may be one that diffuses and reflects only the laser light reflected by the optical film 30.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a region III surrounded by a broken line in FIG.
  • the light diffusion structure 40 is a light diffusion film in which a light diffusion material 41 is dispersed in a resin 42, and is formed on the inner wall of the housing 10.
  • a resin film in which light diffusion fine particles are dispersed as a light diffusion material 41 in a resin 42 which is a binder resin such as polycarbonate or acrylic can be used.
  • a white resin film using white fine particles can be used as the light diffusing material 41 (light diffusing fine particles).
  • Such a light diffusion structure 40 can be formed as a light diffusion coating film.
  • a light diffusion coating film can be formed on the inner wall surface of the housing 10 by applying a dispersion liquid in which an infinite number of light diffusing materials 41 are dispersed in a binder resin solution to the inner wall surface of the housing 10 and curing. .
  • a light diffusing film made of an aggregate of transparent inorganic fillers may be used by using a transparent inorganic filler as the light diffusing material 41A.
  • a part of the light diffusing material 41A may be exposed from the resin 42, or the light diffusing material 41A may not be exposed.
  • the light diffusing material 41 may be exposed from the resin 42.
  • the light diffusing structures 40 and 40A are separate from the casing 10, but the light diffusing structures 40 and 40A may be integrated with the casing 10.
  • the housing 10 is formed using the same material as the light diffusion structures 40 and 40A.
  • the light diffusion structure 40B may be an uneven structure provided on the inner wall of the housing 10 instead of the aggregate of the light diffusion materials 40 and 40A. That is, the laser light reflected by the optical film 30 may be diffusely reflected depending on the shape of the concavo-convex structure.
  • the concavo-convex structure is a repeating structure with a plurality of minute convex portions and / or a plurality of minute concave portions.
  • the uneven structure preferably includes an uneven surface having a surface roughness Ra (arithmetic average roughness) of 10 ⁇ m or more.
  • the uneven structure capable of diffusing and reflecting light may be an uneven film having a surface uneven structure separate from the housing 10 as shown in FIG. There may be. That is, an uneven structure may be formed on the surface of the housing 10.
  • the light diffusion structures 40 and 40A may be formed over the entire surface of the housing 10 or may be formed in part. Further, the light diffusion structures 40 and 40A may include partially different structures.
  • the desired characteristics of the lighting device 1 can be adjusted by the ratio of the formation area of the light diffusion structures 40 and 40A and the degree of mixing of the structures. For example, the light extraction efficiency and color temperature of the illumination light emitted from the illumination device 1 can be adjusted according to the degree of the formation area.
  • the light diffusion structure 40 can control the reflectance of light according to the thickness and the degree of scattering intensity. By controlling the reflectance of the light diffusing structure 40, the light extraction efficiency, the color temperature, and the like of the illumination light emitted from the illumination device 1 can be adjusted.
  • the light source 50 is a laser light source that emits laser light.
  • the light source 50 includes a semiconductor laser that emits laser light.
  • the laser light emitted from the light source 50 is blue light.
  • the laser light emitted from the light source 50 is, for example, light having a peak wavelength of 450 nm and a wavelength band of 420 nm to 480 nm.
  • the light source 50 is disposed outside the housing 10. Further, the light source 50 is disposed so that the laser light is incident on the wavelength conversion member 20. In the present embodiment, the light source 50 is arranged so that the laser light emitted from the light source 50 is incident obliquely with respect to the surface of the wavelength conversion member 20.
  • a through hole 10b is provided in the side wall portion 12 of the housing 10, and laser light emitted from the light source 50 enters the wavelength conversion member 20 through the through hole 10b.
  • optical members such as a collimator lens and a reflecting member are disposed between the light source 50 and the wavelength conversion member 20 in order to control the light distribution of the laser light emitted from the light source 50 or to perform beam shaping. May be.
  • the light source 50 may be disposed inside the housing 10 instead of outside the housing 10. In this case, the through hole 10b of the housing 10 is not necessary.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a trajectory of the light beam of the illumination device 1 according to the embodiment.
  • the laser beam LB1 when the laser beam LB1 is emitted from the light source 50, the laser beam LB1 (thick solid line in FIG. 6) enters the surface of the wavelength conversion member 20 from an oblique direction.
  • the laser beam LB1 When the laser beam LB1 is incident on the wavelength conversion member 20, a part of the laser beam LB1 is absorbed by the wavelength conversion member 20 to be wavelength-converted, and the wavelength conversion member 20 converts the wavelength at a wavelength different from that of the laser beam LB1.
  • the light LC2 (broken line in FIG. 6) is emitted, and another part of the laser light LB1 is reflected by the wavelength conversion member 20 without being absorbed by the wavelength conversion member 20, and is reflected by the laser light LB2 (in FIG. 6).
  • Bold line Bold line
  • the wavelength conversion member 20 emits the wavelength conversion light LC2 and the reflected laser light LB2. At this time, the wavelength-converted light LC2 is emitted in all directions. Further, the laser beam LB2 reflected by the wavelength conversion member 20 is emitted with directivity.
  • the wavelength conversion light LC2 and laser light LB2 emitted from the wavelength conversion member 20 travel toward the optical film 30 and enter the optical film 30.
  • the optical film 30 has a transmittance of 80% or more with respect to the wavelength converted light generated by the wavelength conversion member 20, most of the wavelength converted light LC2 incident on the optical film 30 is the optical film 30. Is transmitted to the outside of the housing 10.
  • the optical film 30 since the optical film 30 has both reflection and transmission optical characteristics with respect to the laser light emitted from the light source 50, a part of the laser light LB2 incident on the optical film 30 is transmitted straight through the optical film 30. Then, the laser beam LB3 (the thin solid line on the upper side in FIG. 6) is emitted to the outside of the housing 10, and the other part of the laser beam LB2 is reflected by the optical film 30 to be reflected by the laser beam LB4 (FIG. 6) and proceeds downward in the housing 10. That is, the laser beam LB2 incident on the optical film 30 is separated by the optical film 30 into a laser beam LB3 of a straight traveling light and a laser beam LB4 of a reflected light.
  • the laser beam LB4 reflected by the optical film 30 and traveling below the housing 10 is incident on the light diffusion structure 40 provided on the inner wall of the housing 10. Since the light diffusion structure 40 has a function of diffusing and reflecting at least the laser light emitted from the light source 50, the laser light LB4 incident on the light diffusion structure 40 is diffusely reflected by the light diffusion structure 40 and diffused light LD5 ( 6 is emitted from the light diffusion structure 40 in an isotropic manner.
  • the diffused light LD5 diffusely reflected by the light diffusing structure 40 travels upward in the housing 10. That is, the diffused light LD5 travels toward the optical film 30 and enters the optical film 30.
  • the wavelength of the diffused light LD5 is the same as the wavelength of the laser light emitted from the light source 50.
  • the optical film 30 has both reflection and transmission optical characteristics with respect to the laser light emitted from the light source 50. Therefore, a part of the diffused light LD5 incident on the optical film 30 is transmitted straight through the optical film 30 and radiated to the outside of the housing 10, and another part of the diffused light LD5 incident on the optical film 30 is Then, the light is reflected by the optical film 30, returns to the inside of the housing 10, and proceeds again downward in the housing 10.
  • the diffused light that is reflected by the optical film 30 in the diffused light LD5 and travels downward in the housing 10 is diffused and reflected again by the light diffusion structure 40 and is incident on the optical film 30 again. That is, the diffused light LD5 repeats reflection and transmission on the optical film 30 and diffuse reflection on the light diffusion structure 40.
  • the laser beam LB4 reflected by the optical film 30 after being reflected by the wavelength conversion member 20 is finally converted into diffused light by the light diffusion structure 40. That is, the laser beam LB4 is all diffused light, passes through the optical film 30, and is emitted from the outside of the housing 10. For this reason, the light diffusibility with respect to the laser beam LB1 emitted from the light source 50 can be ensured regardless of the absorption rate of the wavelength conversion member 20.
  • the laser beam LB4 is repeatedly reflected and transmitted by the optical film 30 and diffused and reflected by the light diffusion structure 40. Therefore, it is possible to reduce the uneven color of the irradiation pattern of the mixed light.
  • the illuminating device 1 which concerns on this Embodiment, even if it does not provide light diffusibility to the wavelength conversion member 20, it diffuses into a laser beam with high directivity by the optical film 30 and the light-diffusion structure 40. Can give sex.
  • the wavelength conversion light generated by the wavelength conversion member 20 using laser light as excitation light has diffusibility. That is, both the laser light and the wavelength-converted light emitted from the opening 10a of the housing 10 are diffused light, and are mixed light (mixed color light) mixed as desired. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of uneven color in the illumination light irradiation pattern emitted from the illumination device 1.
  • the illuminating device 1 which concerns on this Embodiment, in order to make light diffusibility high in the wavelength conversion member 20, an unevenness
  • corrugation is formed in the surface of the wavelength conversion member 20, or light scattering property is used for the wavelength conversion member 20. Therefore, it is not necessary to mix a filler having a wavelength, so that the absorption rate of the laser beam in the wavelength conversion member 20 can be kept high. Thereby, it can suppress that the color range of the mixed light which is mixed color light of a laser beam and wavelength conversion light becomes narrow, and can raise the freedom degree of the color design of mixed light.
  • the illumination device 1 since the part responsible for the function of diffusing the laser light and the part responsible for the function of absorbing the laser light and converting the wavelength are separated, the laser Of the light and wavelength-converted light, only laser light can be selectively diffused. Therefore, the diffused transmission member is disposed as in the prior art, and not only the laser light but also the wavelength converted light that does not need to be diffused is diffused more than necessary, and the light extraction efficiency as the illumination device 1 is reduced due to backscattering. There is nothing.
  • the illumination device 1 According to the illumination device 1 according to the present embodiment, it is possible to suppress color unevenness of illumination light without reducing light extraction efficiency and to perform color design of mixed light in a wide color range. it can.
  • FIG. 7 is a perspective view of a lighting device 1A according to an application example.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the illumination device 1A.
  • FIG. 7 shows a state where the optical film 30 is removed.
  • the lighting device 1 ⁇ / b> A further includes a base body 60, a lens 70, and a reflecting member 80.
  • the base body 60 is a main body that holds the housing 10 and the light source 50.
  • the housing 10 is placed on the upper surface of the base body 60.
  • the light source 50 is housed inside the base body 60.
  • the base body 60 also functions as a heat sink that dissipates heat generated by the wavelength conversion member 20 via the light source 50 and the housing 10. Therefore, the base 60 is preferably formed of a metal material such as aluminum or a material having high thermal conductivity such as a high thermal conductive resin.
  • the lens 70 is a collimating lens.
  • the laser light emitted radially from the light source 50 is converted by the lens 70 into parallel light having a predetermined beam diameter.
  • the reflection member 80 has a function of reflecting the laser light emitted from the light source 50 and irradiating the wavelength conversion member 20 disposed in the housing 10. Specifically, the reflecting member 80 reflects the laser light collimated by the lens 70. The reflecting member 80 is attached to a part of the base body 60.
  • the light source 50 is held by the base body 60.
  • the light source 50 is disposed outside the base body 60, and laser light using an optical fiber is transmitted from the light source 50 to the reflecting member 80. May be incident.
  • the end of the optical fiber is disposed at the position of the light source 50 in FIG.
  • the lighting device 1 may be a lighting fixture itself as a product, or may be used as a component (light source module) built in the lighting fixture.
  • the laser light emitted from the light source 50 is incident on the wavelength conversion member 20, but the present invention is not limited to this.
  • the laser beam emitted from the light source 50 may be transmitted using an optical fiber 90, and the wavelength conversion member 20 may be irradiated with the laser beam emitted from the end of the optical fiber 90.
  • the light emitting portion (the end portion of the optical fiber 90) is disposed inside the housing 10, but the light emitting portion may be disposed outside the housing 10.
  • the light diffusing structure 40 (FIG. 3) made of an aggregate of light diffusing materials or the light diffusing structure 40A (FIG. 4) having a concavo-convex structure on the surface is used.
  • the present invention is not limited to this.
  • the light diffusing structure 40 ⁇ / b> C may be a concave surface that is a curved inner surface (inner wall surface) of the housing 10.
  • the light diffusing structure 40C may be a smooth concave surface obtained by curving the inner wall surface of the housing 10, but the light diffusing material aggregate shown in FIGS. 3 and 4 is further formed on the concave surface.
  • the uneven structure shown in FIG. 5 may be formed.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

照明装置(1)は、開口部(10a)を有する筐体(10)と、筐体(10)内に配置され、レーザ光が入射することでレーザ光の波長とは異なる波長の光である波長変換光を放射する波長変換部材(20)と、開口部(10a)を覆い、波長変換光に対する透過率が80%以上であって、かつ、波長変換光のピーク波長の透過率に対するレーザ光のピーク波長の透過率が80%以下である光学特性を有する光学フィルム(30)と、筐体(10)の内壁の少なくとも一部に設けられ、少なくとも光学フィルム(30)で反射したレーザ光を拡散反射させる光拡散構造(40)とを備える。

Description

照明装置
 本発明は、照明装置に関し、特に、レーザ光を用いた照明装置に関する。
 従来、レーザ光を用いた照明装置として、レーザ光を出射するレーザ光源と、蛍光体等の波長変換部材とを備えるものが知られている。この種の照明装置では、レーザ光を波長変換部材に照射することによって、レーザ光の一部が波長変換部材で吸収されることで生成された波長変換光と、波長変換部材で波長変換されなかったレーザ光とが混色されて、所望の光色の照明光を得ている。
 例えば、青色光のレーザ光を出射するレーザ光源と黄緑色光を発する蛍光体とを備える照明装置では、レーザ光源から出射した青色光の一部が蛍光体で吸収されることで蛍光体から発する黄緑色光(波長変換光)と、蛍光体で吸収されなかった青色光(レーザ光)とが混色されて、白色光の照明光を得ている。
 従来、レーザ光を用いた照明装置として、レーザ光を波長変換部材の表面に斜め方向から入射させることによって、波長変換部材による波長変換光と波長変換部材で反射したレーザ光との混色により照明光を放射する反射型の照明装置が提案されている(例えば特許文献1)。
特開2014-135159号公報
 レーザ光は、LED等の他の光と比べて指向性が高い。このため、レーザ光を用いた従来の照明装置では、照明光に色むらが発生するという課題がある。つまり、波長変換部材で反射したレーザ光は高い指向性を持つ一方で、レーザ光が波長変換部材により波長変換されて生成された波長変換光は拡散光であり指向性を持たないため、レーザ光と波長変換光とが所望に混色されず、レーザ光と波長変換光との混色光である混合光(照明光)の照射パターンに色むらが発生する。
 そこで、波長変換部材の表面に凹凸を形成したり、波長変換部材に光散乱性を有するフィラー等を混合させたりすることで、波長変換部材でレーザ光が反射する際にレーザ光を拡散(散乱)させてレーザ光の指向性を緩和することが考えられる。
 しかしながら、この方法では、波長変換部材に入射するレーザ光を波長変換部材に吸収される前に後方散乱させ、波長変換部材外へ放出してしまう現象が顕著になることにより必然的にレーザ光に対する波長変換部材の吸収率を低下させてしまうことになる。この結果、例えばレーザ光が青色光である場合には、レーザ光と波長変換光との混合光における青色成分が低減されにくくなるので、混合光として低色温度の白色光が得にくくなるなど、混合光の色設計の自由度が低下する。このように、波長変換部材でレーザ光を拡散させる方法は、レーザ光の拡散性と波長変換部材の吸収率とがトレードオフの関係にあるため、レーザ光と波長変換光との混合光の色範囲が狭くなるという課題がある。
 また、波長変換部材でレーザ光を拡散させるのではなく、レーザ光と波長変換光とが混
色した後の混合光を拡散させる方法が考えられる。例えば、照明装置の開口部等に拡散透過パネルや拡散透過フィルム等の拡散透過部材を配置することで、レーザ光と波長変換光との混合光を拡散させる方法が考えられる。
 しかしながら、この方法では、混合光に含まれるレーザ光を拡散させると同時に、これ以上拡散させる必要のない、指向性を持たない波長変換光の一部を後方散乱させてしまうことになる。このため、照明装置としての光取り出し効率が低下する。
 本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、光取り出し効率を低下させることなく照明光の色むらを抑制し、かつ広い色範囲で混合光の色設計をすることができる照明装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置の一態様は、開口部を有する筐体と、前記筐体内に配置され、レーザ光が入射することで前記レーザ光の波長とは異なる波長の光である波長変換光を放射する波長変換部材と、前記開口部を覆い、前記波長変換光に対する透過率が80%以上であって、かつ、前記波長変換光のピーク波長の透過率に対する前記レーザ光のピーク波長の透過率が80%以下である光学特性を有する光学フィルムと、前記筐体の内壁の少なくとも一部に設けられ、少なくとも前記光学フィルムで反射した前記レーザ光を拡散反射させる光拡散構造とを備える。
 本発明によれば、光取り出し効率を低下させることなく照明光の色むらを抑制し、かつ広い色範囲で混合光の色設計をすることができる。
図1は、実施の形態に係る照明装置の構成を示す図である。 図2は、実施の形態に係る照明装置における光学フィルムの透過スペクトルを示す図である。 図3は、図1の破線で囲まれる領域IIIの部分拡大断面図である。 図4は、変形例1に係る照明装置の構成を示す部分拡大断面図である。 図5は、変形例2に係る照明装置の構成を示す部分拡大断面図である。 図6は、実施の形態に係る照明装置の光線の軌跡を示す図である。 図7は、応用例に係る照明装置の斜視図である。 図8は、応用例に係る照明装置の部分断面図である。 図9は、変形例3に係る照明装置の構成を示す図である。 図10は、変形例4に係る照明装置の構成を示す図である。
 以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
 各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
 (実施の形態)
 実施の形態に係る照明装置1の構成について、図1を用いて説明する。図1は、実施の形態に係る照明装置1の構成を示す図である。なお、図1において、光源50以外は、断面を示している。
 図1に示すように、照明装置1は、開口部10aを有する筐体10と、筐体10内に配置された波長変換部材20と、筐体10の開口部10aに設けられた光学フィルム30と、筐体10の内壁の少なくとも一部に設けられた光拡散構造40とを備える。本実施の形態における照明装置1は、さらに、光源50を備える。
 筐体10は、開口部10aを有する収納体である。本実施形態において、筐体10には、波長変換部材20が収納されている。筐体10は、底部11と、底部11に立設する側壁部12とを有する。底部11は、開口部10aに対向している。一例として、底部11の平面視形状は、矩形状である。この場合、底部11は、4つの側壁部12で囲まれる。
 また、筐体10は、波長変換部材20及び光学フィルム30を支持している。具体的に、波長変換部材は、筐体10の底部11に支持されている。また、光学フィルム30は、筐体10の開口部10aの開口端部で支持されている。波長変換部材20及び光学フィルム30は、接着、係止構造又はネジ止め等によって筐体10に固定されている。
 筐体10は、例えば、金属材料、樹脂材料又はセラミック等によって構成されている。なお、波長変換部材20で発生する熱を放熱するために、筐体10は、熱伝導率が高い材料によって構成されているとよい。したがって、筐体10は、金属材料、熱伝導率が高い樹脂材料、又はセラミックによって構成されているとよい。
 波長変換部材20は、筐体10内に配置されている。具体的には、波長変換部材20は、筐体10の底部11に載置されている。
 波長変換部材20は、レーザ光が入射することでレーザ光の波長とは異なる波長の光である波長変換光を放射する。つまり、波長変換部材20は、波長変換部材20に入射するレーザ光を当該レーザ光とは異なる波長の光に変換する。具体的には、波長変換部材20は、特定の波長のレーザ光を吸収することで、当該レーザ光とは異なる波長の光を出力する。
 また、波長変換部材20は、レーザ光の全てを吸収して別の波長の光に変換するのではなく、レーザ光の一部を吸収して別の波長の光を出力しつつ、レーザ光の他の一部については吸収することなく反射する。つまり、波長変換部材20に入射したレーザ光の一部は、波長変換部材20で波長が変換された波長変換光となって波長変換部材20から放射され、波長変換部材20に入射したレーザ光の他の一部は、波長変換部材20で波長変換されずに波長変換部材20で反射して波長変換部材20から放射される。具体的には、波長変換部材20は、レーザ光が入射する入射面20aを有しており、この入射面20aにレーザ光が照射されることで、レーザ光の一部を吸収して別の波長の光を出力しつつ、この入射面20aでレーザ光の他の一部を反射する。
 波長変換部材20としては、例えば、少なくとも1種類以上の蛍光体を含む蛍光体素子を用いることができる。この場合、波長変換部材20(蛍光体素子)は、入射する光を励起光として蛍光を発する。一例として、波長変換部材20は、シリコーン樹脂等の樹脂材料又はガラスやセラミック等の無機材料等からなるバインダに蛍光体粒子が分散された蛍光体素子を用いることができる。
 波長変換部材20(蛍光体素子)は、光源50から出射したレーザ光が励起光として照射されることで励起されて所望の色(波長)の蛍光を放射する。つまり、光源50から出射したレーザ光が波長変換部材20に入射することで、波長変換部材20はレーザ光の一部を吸収して励起される。これにより、波長変換部材20からは波長変換光として所定の色(波長)の蛍光が放射する。例えば、波長変換部材20は、波長が420nm~480nmの範囲の青色光を吸収し、波長が510nm~590nmの間の黄緑色光の光を放射する蛍光体を含む。つまり、波長変換部材20は、波長変換光として黄緑色光を放射する。このような蛍光体としては、例えば、セリウム(Ce)賦活のイットリウム・アルミニウム・ガーネット系(YAG)の蛍光体粒子を用いることができる。なお、波長変換部材20には、蛍光ピーク波長が異なる複数の蛍光体が含まれていてもよい。
 波長変換部材20から放射される波長変換光は、拡散光であって、指向性を持たない。例えば、蛍光体が発する蛍光は、全方位に放射する。一方、波長変換部材20で反射したレーザ光については、波長変換部材20の光拡散性によって指向性を幾分かは弱めることができるが、波長変換部材20の光拡散性と光吸収率とは基本的にはトレードオフの関係にあるため、本実施の形態では、波長変換部材20の光吸収率を優先し、光拡散性は小さいほどよい。したがって、波長変換部材20には、光を散乱させるフィラー又は微粒子等の光拡散材は含まれていない方がよいが、レーザ光を幾分か拡散させるために、波長変換部材20には、光拡散材が含まれていてもよい。
 蛍光体粒子を用いた波長変換部材20は、蛍光体粒子を任意の封止材で封止したものが挙げられる。この場合、蛍光体粒子の粒子形状やサイズ、粒子の屈折率によって、波長変換部材20の光拡散性及び光吸収率を調整することができる。
 なお、本実施の形態では、波長変換部材20として蛍光体を含む蛍光体素子を例示したが、波長変換部材20は、入射するレーザ光の波長を別の波長に変換して出力するものであれば、その材料は、特に限定されるものではない。
 光学フィルム30は、レーザ光が入射する波長変換部材20が配置された筐体10の開口部10aを覆っている。これにより、光学フィルム30には、波長変換部材20に入射したレーザ光のうち波長変換部材20で波長変換されて波長変換部材20から放射される波長変換光と、波長変換部材20に入射したレーザ光のうち波長変換部材20で波長変換されずに波長変換部材20で反射したレーザ光とが入射する。また、光学フィルム30には、これらの直接光が入射するだけではなく、レーザ光及び波長変換光が光拡散構造40で拡散反射した拡散光も入射する。
 光学フィルム30は、光学フィルム30に入射する光の特定波長を選択的に透過及び反射する光学特性を有する。
 具体的には、光学フィルム30は、波長変換部材20から放射された波長変換光に対する透過率が80%以上である光学特性を有する。つまり、光学フィルム30は、波長変換部材20から放射される波長変換光に対しては高い透過率を有しており、波長変換部材20から放射されて光学フィルム30に入射する波長変換光のほとんどを透過する。なお、より好ましくは、光学フィルム30の波長変換光に対する透過率は、90%以上であるとよい。
 本実施の形態において、光学フィルム30は、波長変換部材20から放射される波長変換光に対して高い透過率を有するだけではなく、光源50から出射したレーザ光の波長帯域を除いて波長変換光以外の光に対しても高い透過率を有している。例えば、波長変換部材20に入射するレーザ光の波長帯域以外における光学フィルム30の透過率は、80%以上であるとよい。これにより、照明装置1から照射される照明光の光取り出し効率を向上させることができる。なお、より好ましくは、波長変換部材20に入射するレーザ光の波長帯域以外における光学フィルム30の透過率は、90%以上である。つまり、波長変換部材20に入射するレーザ光の波長帯域以外の波長の光に対しては透明であるとよい。
 また、光学フィルム30は、光学フィルム30に入射するレーザ光の一部を反射して、レーザ光の他の一部を透過する光学特性を有している。つまり、光学フィルム30は、光源50から出射したレーザ光に対しては反射及び透過の両方の光学特性を有する。一例として、光源50から出射したレーザ光の波長帯域についての光学フィルム30の透過率は、40%~80%である。
 さらに、光学フィルム30は、波長変換部材20から放射された波長変換光のピーク波長の透過率に対して波長変換部材20に入射するレーザ光のピーク波長の透過率が80%以下である光学特性を有する。
 本実施の形態では、光源50から出射するレーザ光は、波長が420nm~480nmの青色光(ピーク波長450nm)であり、波長変換部材20から放射される波長変換光は、波長が510nm~590nmの黄緑色光(ピーク波長550nm)であるので、一例として、光学フィルム30は、図2に示される透過スペクトル(透過率分布)の光学特性を有する。
 具体的には、図2に示すように、510nm~590nmの波長帯域の波長変換光(黄緑色光)に対する光学フィルム30の透過率は、80%以上となっており、光学フィルム30は、波長変換光に対して高い透過率を有している。
 また、図2に示すように、420nm~480nmの波長帯域のレーザ光(青色光)に対する光学フィルム30の透過率は、48%~75%となっており、レーザ光のピーク波長(450nm)に対する光学フィルム30の透過率は、63.1%となっている。つまり、光学フィルム30に入射するレーザ光の半分以上が透過し、光学フィルム30に入射するレーザ光の半分以下が反射する。なお、光学フィルム30に入射するレーザ光の一部は、光学フィルム30で吸収して熱となる。
 さらに、図2において、波長変換光のピーク波長(550nm)における透過率が83.1%であり、レーザ光のピーク波長(450nm)における透過率が63.1%であるので、波長変換光のピーク波長の透過率(83.1%)に対するレーザ光のピーク波長の透過率(63.1%)は、63.1/83.1=76.0%となっている。
 このような光学特性を有する光学フィルム30は、屈折率が異なる複数の誘電体膜からなる誘電体多層膜によって構成することができる。誘電体多層膜は、有機材料によって構成されていてもよいし、無機材料によって構成されていてもよい。
 なお、光学フィルム30の形状は、一例として、フィルム形状、シート形状又はプレート形状等であるが、特に限定されるものではない。
 図1に示すように、光拡散構造40は、筐体10の内壁に設けられている。具体的には、光拡散構造40は、筐体10の底部11の底面及び側壁部12の内面に設けられている。本実施の形態において、光拡散構造40は、筐体10の内面の全面に設けられている。
 光拡散構造40は、少なくとも光学フィルム30で反射したレーザ光を拡散反射させる。具体的には、光学フィルム30で反射したレーザ光は、光拡散構造40によって散乱反射することで拡散する。なお、光拡散構造40は、主に光学フィルム30で反射した指向性の高いレーザ光を拡散させるためのものであるが、レーザ光の波長帯域だけではなく可視光領域の全波長域の光を拡散反射させてもよい。この場合、光拡散構造40の可視光領域の全波長域に対する反射率は100%であるとよいが、必ずしも100%である必要はなく、少なくとも90%以上であるとよい。光拡散構造40に入射した光のうち光拡散構造40で反射しなかった光は、光拡散構造40もしくは筐体10で吸収されて熱となり伝導する。なお、光拡散構造40は、光学フィルム30で反射したレーザ光のみを拡散反射させるものであってもよい。
 光拡散構造40としては、微細な光拡散材の凝集体からなる光拡散膜を用いることができる。ここで、図3を用いて、光拡散構造40の詳細な構成を説明する。図3は、図1の破線で囲まれる領域IIIの拡大断面図である。
 図3に示すように、光拡散構造40は、光拡散材41を樹脂42に分散させた光拡散膜であり、筐体10の内壁に形成されている。このような光拡散膜としては、ポリカーボネート又はアクリル等のバインダ樹脂である樹脂42に光拡散材41として光拡散微粒子が分散された樹脂膜を用いることができる。具体的には、光拡散材41(光拡散微粒子)として白色微粒子を用いた白色樹脂膜を用いることができる。このような光拡散構造40は、光拡散塗膜として形成することができる。例えば、バインダ樹脂溶液に無数の光拡散材41が分散された分散液を筐体10の内壁面に塗布して硬化することで光拡散塗膜を筐体10の内壁面に形成することができる。
 また、図4に示される光拡散構造40Aのように、光拡散材41Aとして透明な無機フィラーを用いて、透明な無機フィラーの集合体からなる光拡散膜を用いてもよい。この場合、図4に示すように、光拡散材41Aの一部が樹脂42から露出していてもよいし、光拡散材41Aが露出していなくてもよい。なお、図3においても、光拡散材41は、樹脂42から露出していてもよい。
 なお、本実施の形態において、光拡散構造40及び40Aは、筐体10と別体としたが、光拡散構造40及び40Aは、筐体10と一体であってもよい。この場合、筐体10は、光拡散構造40及び40Aと同じ材料を用いて形成される。
 また、図5に示すように、光拡散構造40Bは、光拡散材40及び40Aの凝集体ではなく、筐体10の内壁に設けられた凹凸構造であってもよい。つまり、凹凸構造の形状によって、光学フィルム30で反射したレーザ光を拡散反射させてもよい。凹凸構造は、複数の微小凸部及び/又は複数の微小凹部との繰り返し構造である。この場合、凹凸構造は、表面粗さRa(算術平均粗さ)が10μm以上である凹凸表面を含むとよい。これにより、光学フィルム30で反射したレーザ光を効率良く拡散反射させることができる。なお、光を拡散反射させることができる凹凸構造は、図5に示すように、筐体10とは別体の表面凹凸構造を有する凹凸膜であってもよいが、筐体10の一部であってもよい。つまり、筐体10の表面に凹凸構造を形成してもよい。
 光拡散構造40及び40Aは、筐体10の表面全体に亘り形成されていても良いし、一部に形成されていてもよい。また、光拡散構造40及び40Aには、部分的に異なる構造が混在していても良い。光拡散構造40及び40Aの形成面積の割合や構造の混在の程度よって所望の照明装置1としての特性を調整することができる。例えば、その形成面積の程度によって照明装置1から照射される照明光の光取り出し効率及び色温度等を調節することができる。
 また、光拡散構造40は、厚み及び散乱強度の程度によって光の反射率を制御することができる。光拡散構造40の反射率を制御することで、照明装置1から照射される照明光の光取り出し効率及び色温度等を調節することができる。
 光源50は、レーザ光を出射するレーザ光源である。例えば、光源50は、レーザ光を出射する半導体レーザを備える。本実施の形態において、光源50から出射するレーザ光は、青色光である。具体的には、光源50から出射するレーザ光は、例えばピーク波長が450nmで、420nm~480nmの波長帯域の光である。
 光源50は、筐体10の外部に配置されている。また、光源50は、レーザ光が波長変換部材20に入射するように配置されている。本実施の形態において、光源50は、光源50から出射したレーザ光が波長変換部材20の表面に対して斜めに入射するように配置されている。
 具体的には、筐体10の側壁部12に貫通孔10bが設けられており、光源50から出射してレーザ光は、貫通孔10bを通って波長変換部材20に入射する。
 なお、光源50から出射したレーザ光の配光を制御したりビーム成形したりするために、光源50と波長変換部材20との間には、コリメータレンズ及び反射部材等の光学部材が配置されていてもよい。また、光源50は、筐体10の外部ではなく、筐体10の内部に配置されていてもよい。この場合、筐体10の貫通孔10bは不要となる。
 次に、本実施の形態における照明装置1の光学作用について、図6を用いて説明する。図6は、実施の形態に係る照明装置1の光線の軌跡を示す図である。
 図6に示すように、光源50からレーザ光LB1が出射すると、レーザ光LB1(図6の太実線)は、波長変換部材20の表面に対して斜め方向から入射する。波長変換部材20にレーザ光LB1が入射すると、レーザ光LB1の一部は、波長変換部材20で吸収されることで波長変換され、波長変換部材20からはレーザ光LB1とは異なる波長の波長変換光LC2(図6の破線)が放射されるとともに、レーザ光LB1の他の一部は、波長変換部材20で吸収されることなく波長変換部材20で反射してレーザ光LB2(図6の中太実線)となる。
 この結果、波長変換部材20からは、波長変換光LC2と、反射したレーザ光LB2とが放射されることになる。このとき、波長変換光LC2は、全方位に放射する。また、波長変換部材20で反射したレーザ光LB2は、指向性を持ったまま放射される。
 波長変換部材20から放射された波長変換光LC2とレーザ光LB2とは、光学フィルム30に向かって進行して光学フィルム30に入射する。
 このとき、光学フィルム30は、波長変換部材20で生成された波長変換光に対しては80%以上の透過率を有するので、光学フィルム30に入射した波長変換光LC2のほとんどは、光学フィルム30を透過して筐体10の外部に放射される。
 一方、光学フィルム30は、光源50から出射したレーザ光に対しては反射及び透過の両方の光学特性を有するので、光学フィルム30に入射したレーザ光LB2の一部は、光学フィルム30を直進透過してレーザ光LB3(図6の上側の細実線)となって筐体10の外部に放射されるとともに、レーザ光LB2の他の一部は、光学フィルム30で反射してレーザ光LB4(図6の下側の細実線)となって筐体10内の下方に向かって進行する。つまり、光学フィルム30に入射したレーザ光LB2は、光学フィルム30によって直進光のレーザ光LB3と反射光のレーザ光LB4とに分離される。
 光学フィルム30で反射して筐体10の下方に進行するレーザ光LB4は、筐体10の内壁に設けられた光拡散構造40に入射する。光拡散構造40は、少なくとも光源50から出射するレーザ光に対して拡散反射させる機能を有するので、光拡散構造40に入射し
たレーザ光LB4は、光拡散構造40で拡散反射して拡散光LD5(図6の一点鎖線)となって光拡散構造40から等方散乱的に放射される。
 光拡散構造40で拡散反射した拡散光LD5は、筐体10内の上方に向かって進行する。つまり、拡散光LD5は、光学フィルム30に向かって進行して光学フィルム30に入射する。
 ここで、拡散光LD5の波長は、光源50から出射したレーザ光の波長と同じである。また、上述のように、光学フィルム30は、光源50から出射したレーザ光に対しては反射及び透過の両方の光学特性を有する。したがって、光学フィルム30に入射した拡散光LD5の一部は、光学フィルム30を直進透過して筐体10の外部に放射されるとともに、光学フィルム30に入射した拡散光LD5の他の一部は、光学フィルム30で反射して筐体10の内部に回帰し、再び筐体10内の下方に向かって進行する。
 そして、拡散光LD5のうち光学フィルム30で反射して筐体10内の下方に進行する拡散光は、再び光拡散構造40で拡散反射して光学フィルム30に再び入射することになる。つまり、拡散光LD5は、光学フィルム30での反射及び透過と光拡散構造40での拡散反射とを繰り返す。
 この結果、波長変換部材20で反射した後に光学フィルム30で反射したレーザ光LB4は、最終的には全て光拡散構造40で拡散光に変換される。つまり、レーザ光LB4は、全て拡散光となって光学フィルム30を透過して筐体10の外部から放射される。このため、波長変換部材20の吸収率に関わらず、光源50から出射したレーザ光LB1に対する光拡散性を担保することができる。
 このとき、レーザ光LB3については、レーザ光LB4が光学フィルム30での反射及び透過と光拡散構造40での拡散反射とを繰り返した結果、筐体10の外に拡散光として取り出される光量に対して十分小さな光量とすることができるため、混合光の照射パターンの色むらを低減することが可能である。
 このように、本実施の形態に係る照明装置1によれば、波長変換部材20に光拡散性を付与しなくても、光学フィルム30と光拡散構造40とによって指向性の高いレーザ光に拡散性を与えることができる。また、レーザ光を励起光として波長変換部材20で生成される波長変換光は、拡散性を有する。つまり、筐体10の開口部10aから放射されるレーザ光と波長変換光とは、いずれも拡散光であり、所望に混色された混合光(混色光)となる。したがって、照明装置1から照射される照明光の照射パターンに色むらが発生することを抑制できる。
 さらに、本実施の形態に係る照明装置1によれば、波長変換部材20において光拡散性を高くするために、波長変換部材20の表面に凹凸を形成したり、波長変換部材20に光散乱性を有するフィラーを混合させたりする必要がないので、波長変換部材20におけるレーザ光の吸収率を高く維持することができる。これにより、レーザ光と波長変換光との混色光である混合光の色範囲が狭くなることを抑制し、混合光の色設計の自由度を高めることができる。
 しかも、本実施の形態に係る照明装置1によれば、いわばレーザ光を拡散させる機能を担う部位とレーザ光を吸収し波長変換する機能を担う部位とが分離されている構成であるため、レーザ光及び波長変換光のうち主にレーザ光のみを選択的に拡散させることができる。したがって、従来のように拡散透過部材を配置してレーザ光だけではなく拡散させる必要のない波長変換光までも必要以上に拡散させ、後方散乱により照明装置1としての光取り出し効率を低下させてしまうことがない。
 以上説明したように、本実施の形態に係る照明装置1によれば、光取り出し効率を低下させることなく照明光の色むらを抑制し、かつ広い色範囲で混合光の色設計をすることができる。
 ここで、実施の形態に係る照明装置1の応用例について、図7及び図8を用いて説明する。図7は、応用例に係る照明装置1Aの斜視図である。図8は、同照明装置1Aの部分断面図である。なお、図7は、光学フィルム30を外した状態を示している。
 図7及び図8に示すように、本変形例に係る照明装置1Aは、さらに、基体60と、レンズ70と、反射部材80とを有する。
 基体60は、筐体10及び光源50を保持する本体である。筐体10は、基体60の上面に載置されている。また、光源50は、基体60の内部に収納されている。
 基体60は、光源50及び筐体10を介して波長変換部材20で発生する熱を放熱するヒートシンクとしても機能する。したがって、基体60は、アルミニウム等の金属材料又は高熱伝導樹脂等の熱伝導率の高い材料によって形成されているとよい。
 レンズ70は、コリメートレンズである。光源50から放射状に広がって出射したレーザ光は、レンズ70によって所定のビーム径の平行光に変換される。
 反射部材80は、光源50から出射したレーザ光を反射して筐体10内に配置された波長変換部材20に照射させる機能を有する。具体的には、反射部材80は、レンズ70によってコリメートされたレーザ光を反射する。反射部材80は、基体60の一部に取り付けられている。
 なお、本変形例において、光源50は、基体60に保持させたが、光源50を基体60の外部に配置し、光源50から光ファイバを用いたレーザ光を伝送して反射部材80にレーザ光を入射させてもよい。この場合、図8の光源50の位置に光ファイバの端部が配置される。
 (変形例)
 以上、本発明に係る照明装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
 例えば、上記実施の形態において、照明装置1は、これ自体が製品となる照明器具そのものであってもよいし、照明器具に内蔵される部品(光源モジュール)として用いられてもよい。
 また、上記実施の形態では、光源50から出射したレーザ光を波長変換部材20に入射させたが、これに限らない。例えば、図9に示すように、光源50から出射したレーザ光を光ファイバ90を用いて伝送して、光ファイバ90の端部から出射させたレーザ光を波長変換部材20に照射させてもよい。この場合、図9では、光出射部(光ファイバ90の端部)を筐体10の内部に配置しているが、光出射部は、筐体10の外部に配置されていてもよい。
 また、上記実施の形態において、光を拡散させる構造として、光拡散材の凝集体からなる光拡散構造40(図3)又は表面に凹凸構造を有する光拡散構造40A(図4)を筐体10の内壁に設けたが、これに限らない。例えば、図10に示すように、光拡散構造40Cは、筐体10の内壁の表面(内壁面)を湾曲させた凹面そのものであってもよい。この場合、光拡散構造40Cは、筐体10の内壁面を湾曲させた平滑な凹面であってもよいが、凹面の表面に、さらに、図3及び図4に示される光拡散材の凝集体又は図5に示される凹凸構造を形成してもよい。
 また、上記実施の形態では、波長変換部材20にレーザ光を反射させる反射型の照明装置としたが、本発明は、波長変換部材20にレーザ光を透過させる透過型の照明装置にも適用することができる。
 その他、実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
 1、1A 照明装置
 10 筐体
 10a 開口部
 10b 貫通孔
 11 底部
 12 側壁部
 20 波長変換部材
 30 光学フィルム
 40、40A、40B、40C 光拡散構造
 41、41A 光拡散材
 42 樹脂
 50 光源

Claims (8)

  1.  開口部を有する筐体と、
     前記筐体内に配置され、レーザ光が入射することで前記レーザ光の波長とは異なる波長の光である波長変換光を放射する波長変換部材と、
     前記開口部を覆い、前記波長変換光に対する透過率が80%以上であって、かつ、前記波長変換光のピーク波長の透過率に対する前記レーザ光のピーク波長の透過率が80%以下である光学特性を有する光学フィルムと、
     前記筐体の内壁の少なくとも一部に設けられ、少なくとも前記光学フィルムで反射した前記レーザ光を拡散反射させる光拡散構造とを備える、
     照明装置。
  2.  前記光学フィルムの前記波長変換光に対する透過率は、90%以上である、
     請求項1に記載の照明装置。
  3.  前記光拡散構造は、前記内壁に形成された光拡散膜である、
     請求項1又は2に記載の照明装置。
  4.  前記光拡散構造は、透明な無機フィラーの集合体である、
     請求項1又は2に記載の照明装置。
  5.  前記光拡散構造は、前記内壁に設けられた凹凸構造である、
     請求項1又は2に記載の照明装置。
  6.  前記凹凸構造は、表面粗さRaが10μm以上である凹凸表面を含む、
     請求項5に記載の照明装置。
  7.  前記光拡散構造は、前記内壁の表面を湾曲させた凹面である、
     請求項1又は2に記載の照明装置。
  8.  さらに、前記レーザ光を出射する光源を備える、
     請求項1~7のいずれか1項に記載の照明装置。
PCT/JP2019/011095 2018-04-12 2019-03-18 照明装置 WO2019198430A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020513139A JP7054877B2 (ja) 2018-04-12 2019-03-18 照明装置
US17/045,390 US11384920B2 (en) 2018-04-12 2019-03-18 Illumination device
CN201980022550.4A CN111936786B (zh) 2018-04-12 2019-03-18 照明装置
EP19786060.4A EP3779268A4 (en) 2018-04-12 2019-03-18 LIGHTING DEVICE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-076521 2018-04-12
JP2018076521 2018-04-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019198430A1 true WO2019198430A1 (ja) 2019-10-17

Family

ID=68162941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/011095 WO2019198430A1 (ja) 2018-04-12 2019-03-18 照明装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11384920B2 (ja)
EP (1) EP3779268A4 (ja)
JP (1) JP7054877B2 (ja)
CN (1) CN111936786B (ja)
WO (1) WO2019198430A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023546016A (ja) * 2020-10-08 2023-11-01 シグニファイ ホールディング ビー ヴィ 改善された明るさ及び熱管理を備えるレーザ・蛍光体光源
CN118103633A (zh) 2021-10-01 2024-05-28 昕诺飞控股有限公司 激光源可调节的白光模块

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011138658A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Toshiba Corp 発光装置
JP2012074241A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Olympus Corp 光源装置
JP2012182009A (ja) * 2011-03-01 2012-09-20 Stanley Electric Co Ltd 照明装置
JP2013004220A (ja) * 2011-06-14 2013-01-07 Stanley Electric Co Ltd 照明装置
US20130279151A1 (en) * 2010-12-29 2013-10-24 3M Innovative Properties Company Phosphor reflector assembly for remote phosphor led device
JP2014135159A (ja) 2013-01-09 2014-07-24 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 車両用灯具
JP2016197756A (ja) * 2010-12-29 2016-11-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー リモート蛍光体led構造

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7040774B2 (en) 2003-05-23 2006-05-09 Goldeneye, Inc. Illumination systems utilizing multiple wavelength light recycling
US7497581B2 (en) * 2004-03-30 2009-03-03 Goldeneye, Inc. Light recycling illumination systems with wavelength conversion
US7285802B2 (en) 2004-12-21 2007-10-23 3M Innovative Properties Company Illumination assembly and method of making same
JP5082862B2 (ja) 2008-01-09 2012-11-28 セイコーエプソン株式会社 光源装置、照明装置及び画像表示装置
WO2009092041A2 (en) 2008-01-16 2009-07-23 Abu-Ageel Nayef M Illumination systems utilizing wavelength conversion materials
US8575642B1 (en) * 2009-10-30 2013-11-05 Soraa, Inc. Optical devices having reflection mode wavelength material
US8118454B2 (en) * 2009-12-02 2012-02-21 Abl Ip Holding Llc Solid state lighting system with optic providing occluded remote phosphor
US8545083B2 (en) 2009-12-22 2013-10-01 Sumita Optical Glass, Inc. Light-emitting device, light source and method of manufacturing the same
JP5362538B2 (ja) 2009-12-22 2013-12-11 株式会社住田光学ガラス 発光装置
JP2014132515A (ja) 2011-04-19 2014-07-17 Sharp Corp 蛍光体基板および表示装置
JP6189661B2 (ja) 2013-07-22 2017-08-30 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置
US9863595B2 (en) * 2013-08-28 2018-01-09 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting unit with optical plate reflecting excitation light and transmitting fluorescent light, and light-emitting device, illumination device, and vehicle headlight including the unit
JP6342279B2 (ja) * 2014-09-24 2018-06-13 シャープ株式会社 発光装置
WO2016188744A1 (en) * 2015-05-26 2016-12-01 Koninklijke Philips N.V. An optical device for producing high brightness light
JP2017028251A (ja) * 2015-07-23 2017-02-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 波長変換部材、光源装置、照明装置車両、および波長変換部材の製造方法
WO2017068765A1 (ja) * 2015-10-20 2017-04-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 波長変換素子及び発光装置
CN105932140A (zh) * 2016-04-22 2016-09-07 江苏脉锐光电科技有限公司 一种近红外波长led光源
CN113237032B (zh) * 2016-05-13 2024-01-05 新唐科技日本株式会社 光源装置以及照明装置
JP6712785B2 (ja) * 2016-08-22 2020-06-24 パナソニックIpマネジメント株式会社 照明器具、および、照明システム
CN106324963A (zh) * 2016-11-16 2017-01-11 青岛蓝之虹光电技术有限公司 应用波长转换原理的新型透射式背光光源装置
US10788190B2 (en) * 2018-11-28 2020-09-29 Sharp Kabushiki Kaisha Light source unit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011138658A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Toshiba Corp 発光装置
JP2012074241A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Olympus Corp 光源装置
US20130279151A1 (en) * 2010-12-29 2013-10-24 3M Innovative Properties Company Phosphor reflector assembly for remote phosphor led device
JP2016197756A (ja) * 2010-12-29 2016-11-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー リモート蛍光体led構造
JP2012182009A (ja) * 2011-03-01 2012-09-20 Stanley Electric Co Ltd 照明装置
JP2013004220A (ja) * 2011-06-14 2013-01-07 Stanley Electric Co Ltd 照明装置
JP2014135159A (ja) 2013-01-09 2014-07-24 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 車両用灯具

Also Published As

Publication number Publication date
CN111936786B (zh) 2023-10-17
EP3779268A4 (en) 2021-06-02
JPWO2019198430A1 (ja) 2021-04-15
EP3779268A1 (en) 2021-02-17
US20210148547A1 (en) 2021-05-20
JP7054877B2 (ja) 2022-04-15
US11384920B2 (en) 2022-07-12
CN111936786A (zh) 2020-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6246622B2 (ja) 光源装置および照明装置
JP5598974B2 (ja) 照明装置
US7722211B2 (en) Light engine
JP5380498B2 (ja) 光源装置、照明装置、車両用前照灯および車両
US9863595B2 (en) Light-emitting unit with optical plate reflecting excitation light and transmitting fluorescent light, and light-emitting device, illumination device, and vehicle headlight including the unit
JP6890287B2 (ja) 照明器具
EP3358244B1 (en) Light source device and projection device
JP6271216B2 (ja) 発光ユニットおよび照明装置
JP2009206064A (ja) 車両用灯具
JP5722068B2 (ja) 光源装置、照明装置および車両用前照灯
JP2011114086A (ja) 発光装置
JP2012074241A (ja) 光源装置
JP6125666B2 (ja) 発光装置
WO2019198430A1 (ja) 照明装置
KR20140116773A (ko) 고체조명장치
JP4668131B2 (ja) 導光板、および照明装置
JP2015065142A (ja) 固体照明装置および波長変換部材
JP5797045B2 (ja) 発光装置、車両用前照灯および照明装置
JP2014175096A (ja) 照明装置
KR20100108549A (ko) 하이브리드 상부 반사기를 갖는 측면 발광 장치
JP2007311731A (ja) Ledを用いた発光装置
JP6300080B2 (ja) 発光装置、及び車両用灯具
JP2013030380A (ja) 発光装置
JP7043002B2 (ja) 発光装置
WO2019193760A1 (ja) 光源装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19786060

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020513139

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2019786060

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019786060

Country of ref document: EP

Effective date: 20201112