JP2017098095A - Light emitting device, vehicular lighting fixture, display device and wavelength conversion device - Google Patents
Light emitting device, vehicular lighting fixture, display device and wavelength conversion device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017098095A JP2017098095A JP2015229519A JP2015229519A JP2017098095A JP 2017098095 A JP2017098095 A JP 2017098095A JP 2015229519 A JP2015229519 A JP 2015229519A JP 2015229519 A JP2015229519 A JP 2015229519A JP 2017098095 A JP2017098095 A JP 2017098095A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphor
- light
- emitting device
- wavelength conversion
- phosphor layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Description
本発明は、発光装置に関し、特に波長変換部を備えた発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device, and more particularly to a light emitting device including a wavelength conversion unit.
LEDや半導体レーザー等の発光素子の出射する光を、蛍光体層を配置した基板に入射させ、光の一部を蛍光に変換することにより波長変換する発光装置が例えば特許文献1、2に開示されている。 For example, Patent Documents 1 and 2 disclose light-emitting devices that perform wavelength conversion by causing light emitted from a light-emitting element such as an LED or a semiconductor laser to enter a substrate on which a phosphor layer is disposed and converting a part of the light into fluorescence. Has been.
特許文献1は、蛍光体粒子を透光性のバインダに分散させた蛍光体層を開示している。蛍光体層の表面の蛍光体粒子間のバインダの表面に窪みを設け、この窪みに光散乱層を配置している。よって、バインダを通過して、バインダの表面から出射しようとする光は、光散乱層によって散乱されて蛍光体粒子側に戻され、蛍光に変換されるため、発光素子から発せられた励起光がバインダのみを通り抜けて表面から出射されるのを防ぐことができ、色むらを抑制できる。 Patent Document 1 discloses a phosphor layer in which phosphor particles are dispersed in a translucent binder. A depression is provided in the surface of the binder between the phosphor particles on the surface of the phosphor layer, and a light scattering layer is disposed in this depression. Therefore, light that passes through the binder and is about to be emitted from the surface of the binder is scattered by the light scattering layer, returned to the phosphor particle side, and converted into fluorescence, so that the excitation light emitted from the light emitting element is It is possible to prevent light from being emitted from the surface through only the binder, and color unevenness can be suppressed.
特許文献2は、蛍光体層としての蛍光体プレートを備え、蛍光体プレートを仕切り部材により複数の領域(区画)に分割した構成を開示している。仕切り部材としては、金属材料を含む反射部材を用いている。この構成により、蛍光体プレート内で発せられた蛍光が、蛍光体プレートの上面と下面で繰り返し反射されて蛍光体プレート内を伝搬し、入射した光束よりも外側に広がって出射され、出射光束の径が広がるとともに、出射光束の外周側ほど蛍光強度が強くなる現象を防ぐことができる。 Patent Document 2 discloses a configuration in which a phosphor plate as a phosphor layer is provided and the phosphor plate is divided into a plurality of regions (partitions) by a partition member. As the partition member, a reflection member containing a metal material is used. With this configuration, the fluorescence emitted in the phosphor plate is repeatedly reflected on the upper and lower surfaces of the phosphor plate, propagates in the phosphor plate, is emitted outwardly from the incident light beam, and is emitted. As the diameter increases, the phenomenon that the fluorescence intensity increases toward the outer peripheral side of the outgoing light beam can be prevented.
特許文献1に記載の技術は、励起光がバインダのみを通過して出射されることにより生じる色むらを改善できる。また、蛍光体粒子とバインダの屈折率差により、蛍光体層内で面内方向へ伝搬しようとする蛍光は、蛍光体粒子とバインダとの界面で反射されるため、蛍光が面内方向に伝搬して外側に広がる現象(配光パターンのにじみ)もある程度改善されると思われる。しかしながら、蛍光体粒子の粒径にはばらつきがあるため、蛍光体の厚みにばらつきが生じ、蛍光の色むらの原因となる。 The technique described in Patent Document 1 can improve color unevenness caused by excitation light passing through only a binder and emitted. In addition, due to the refractive index difference between the phosphor particles and the binder, the fluorescence that is going to propagate in the in-plane direction within the phosphor layer is reflected at the interface between the phosphor particles and the binder, so that the fluorescence propagates in the in-plane direction. Thus, the phenomenon of spreading outwards (the blurring of the light distribution pattern) seems to be improved to some extent. However, since the particle diameter of the phosphor particles varies, the thickness of the phosphor varies, which causes uneven color of the fluorescence.
一方、特許文献2に記載の技術では、蛍光体プレートを用いるため、厚みが均一であり、蛍光の色むらは抑制される。また、仕切り部材が、蛍光体プレートの面内方向の蛍光の伝搬を防ぐため、配光パターンのにじみも改善される。しかしながら、仕切り部材は、反射材料であるため、蛍光体プレートの上面の仕切り部材の部分から光が出射されず、仕切り部材に対応する領域が暗く投影されて、色むらを生じる。 On the other hand, in the technique described in Patent Document 2, since the phosphor plate is used, the thickness is uniform, and the uneven color of the fluorescence is suppressed. Moreover, since the partition member prevents the propagation of fluorescence in the in-plane direction of the phosphor plate, the bleeding of the light distribution pattern is also improved. However, since the partition member is a reflective material, light is not emitted from the partition member portion on the upper surface of the phosphor plate, and a region corresponding to the partition member is projected darkly, resulting in color unevenness.
本発明の目的は、配光パターンのにじみと、色むらの両方を低減することのできる発光装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light-emitting device capable of reducing both blurring of a light distribution pattern and color unevenness.
上記目的を達成するために、本発明では、光源と、光源から発せられた光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部とを有する発光装置を提供する。波長変換部は、基板と、基板上に配置された蛍光体層とを含む。蛍光体層は、基板上に配置された第1蛍光体層と、第1蛍光体層の上に配置された第2蛍光体層とを含む。第1および第2蛍光体層はそれぞれ、所定形状の蛍光体含有プレートを所定の幅の間隙をあけて主平面内に2次元に配列した構成である。第2蛍光体層の蛍光体含有プレートは、第1蛍光体層の蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a light emitting device having a light source and a wavelength conversion unit that converts the wavelength of at least a part of the light emitted from the light source. The wavelength conversion unit includes a substrate and a phosphor layer disposed on the substrate. The phosphor layer includes a first phosphor layer disposed on the substrate and a second phosphor layer disposed on the first phosphor layer. Each of the first and second phosphor layers has a configuration in which phosphor-containing plates having a predetermined shape are two-dimensionally arranged in the main plane with a gap of a predetermined width. The phosphor-containing plate of the second phosphor layer is disposed so as to cover the gap between the phosphor-containing plates of the first phosphor layer.
本発明によれば、蛍光体含有プレートが間隙をあけて配列されているため、蛍光の面内方向の伝搬を防止し、配光パターンのにじみを低減することができる。また、第2蛍光体層の蛍光体含有プレートが、第1蛍光体層の蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されているため、励起光が間隙のみを通過して出射するのを抑制でき、色むらも低減できる。 According to the present invention, since the phosphor-containing plates are arranged with a gap, it is possible to prevent the fluorescence from propagating in the in-plane direction and reduce the bleeding of the light distribution pattern. In addition, since the phosphor-containing plate of the second phosphor layer is disposed so as to cover the gap between the phosphor-containing plates of the first phosphor layer, the excitation light is prevented from being emitted only through the gap. Color unevenness.
本発明の実施形態について説明する。
<第一実施形態>
第一の実施形態として、発光装置について図1等を用いて説明する。
An embodiment of the present invention will be described.
<First embodiment>
As a first embodiment, a light emitting device will be described with reference to FIG.
本実施形態の発光装置10は、図1のように光源12と、光源12から発せられた光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部(波長変換装置)18とを有する。波長変換部18は、図2のように、基板201と、基板201上に配置された蛍光体層50とを含む。蛍光体層50は、基板201上に配置された第1蛍光体層203と、第1蛍光体層203の上に配置された第2蛍光体層204とを含む。
As shown in FIG. 1, the
第1蛍光体層203は、所定形状の蛍光体含有プレート205aを2次元に配列することによって構成されている。隣り合う蛍光体含有プレート205aの間には、所定の幅の間隙sが設けられている。同様に、第2蛍光体層204は、所定形状の蛍光体含有プレート205bを2次元に配列することによって構成されている。隣り合う蛍光体含有プレート205bの間には、所定の幅の間隙sが設けられている。このとき、蛍光体含有プレート205bは、第1蛍光体層203の蛍光体含有プレート205aの間隙sを覆うように配置されている。
The
蛍光体含有プレート205aおよび205bには、光源12からの光(以下、励起光と呼ぶ)によって励起され、蛍光を発する蛍光体が含有されている。
The phosphor-containing
波長変換部18は、光源12からの励起光が、ほぼ厚み方向に入射する位置に配置される。励起光の光束の径は、波長変換部18の面内方向の大きさよりも小さく、波長変換部18は、励起光の光束の照射パターン(配光パターン)を波長変換し、外部に向かって出射することにより投影する。波長変換部18に光源12からの励起光が入射する面は、基板201側であっても蛍光体層50側の面であっても構わないが、例えば、基板201側から入射させる場合には、基板201として光源12から発せられた励起光を透過するものを用いる。
The
基板201に入射した励起光は、基板201を通過して、第1蛍光体層203に到達し、大部分は、図2の経路C,Dのように蛍光体含有プレート205aに入射し、一部は、経路Eのように第1蛍光体層203の間隙sに入射する。蛍光体含有プレート205aに入射した励起光(C,D)は、含有される蛍光体を励起する。これにより、第1蛍光体層203の蛍光体含有プレート205aの内部では、蛍光体から四方八方に蛍光が発せられる。
The excitation light incident on the
発せられた蛍光のうち、蛍光体含有プレート205a内部から上方の第2蛍光体層204に向かって進む蛍光は、第2蛍光体層204の蛍光体含有プレート205bを通過して、または、第2蛍光体層204の間隙sを通過して、外部に出射される。内部から下方の基板201に向かって進む蛍光は、一部が基板との界面で反射されて上方に向かい、第2蛍光体層204を通過して出射される。
Of the emitted fluorescence, the fluorescence that travels from the inside of the phosphor-containing
一方、蛍光体含有プレート205a内の蛍光体から発せられた蛍光のうち、面内方向に進む蛍光は、蛍光体含有プレート205aの側面に到達し、側面において反射され、図3のように、蛍光体含有プレート205aの内部側に戻される。側面での反射によって上方の第2蛍光体層204に向かう蛍光は、第2蛍光体層204を通過して外部に出射される。下方の基板201の方向に進む蛍光は、一部が基板201との界面で反射されて第2蛍光体層204を通過して出射される。
On the other hand, among the fluorescence emitted from the phosphors in the phosphor-containing
これにより、蛍光体含有プレート205a内で面内方向に進む蛍光が、間隙sを面内方向に通り抜けて隣の蛍光体含有プレート205aに入射して、さらに面内方向に進み、面内方向に伝搬していくのを抑制することができる。よって、光源12から波長変換部18に入射した励起光の光束径よりも、蛍光が面内方向の外周側に広がって波長変換部18から出射され、配光パターンのにじみを生じるのを防ぐことができる。
As a result, the fluorescent light traveling in the in-plane direction within the phosphor-containing
また、図2の経路Cにより第2蛍光体層204に到達した励起光は、第2蛍光体層204の蛍光体含有プレート205bに入射し、蛍光体含有プレート205b内の蛍光体を励起し、蛍光体から四方八方に蛍光が発せられる。発せられた蛍光のうち、上方に進む蛍光は、蛍光体含有プレート205bの上面から外部に放出される。下方に進む蛍光は、第1蛍光体層203との界面で一部反射され、上方に向かって外部に放出される。また、面内方向に進む蛍光は、図3のように側面で反射されて蛍光体含有プレート205bの内部側に戻される。これにより、蛍光体含有プレート205b内で面内方向に進む蛍光が、間隙sを面内方向に通り抜けて隣の蛍光体含有プレート205bに入射し、さらに面内方向に進んで伝搬していくのを抑制することができる。よって、配光パターンのにじみを防ぐことができる。
In addition, the excitation light that has reached the
一方、図2の経路Eのように、第1蛍光体層203の間隙sに入射した励起光は、間隙sを通過して第2蛍光体層204に到達し、この間隙sを覆うように配置されている第2蛍光体層204の蛍光体含有プレート205bに入射し、上述した経路Cで蛍光体含有プレート205bに到達した励起光と同様に、蛍光体含有プレート205bの蛍光を励起する。
On the other hand, as shown in the path E of FIG. 2, the excitation light that has entered the gap s of the
また、図2の経路Dのように、第1蛍光体層203に入射してこれを通過した後、第2蛍光体層204の間隙sに入射する励起光は、そのまま外部に出射される。
Further, as shown in the path D of FIG. 2, the excitation light that enters the gap s of the
図2の経路D,E,Cから明らかなように、光源12から発せられ、波長変換部18の厚み方向に入射した励起光は、第1及び第2蛍光体層203,204のうち少なくとも1層を通過する。よって、励起光(例えば青色光)の一部を蛍光(黄色光)に変換することができ、蛍光と励起光との混合光(白色光)として出射できるため、波長変換部18から出射される光の主平面方向についての色むらも抑制することができる。
As apparent from the paths D, E, and C of FIG. 2, the excitation light emitted from the
また、第1及び第2蛍光体層203、204に入射した励起光の一部は、蛍光体で散乱されて面内方向に進むが、蛍光と同様に、蛍光体含有プレート205a,205bの側面で反射されるため、間隙sを超えて隣の蛍光体含有プレート205a、205bに入射し、面内方向に伝搬していくことを防ぐことができる。よって、励起光が面内方向に伝搬しながら、蛍光体を励起して蛍光を発生させ、その蛍光が蛍光体含有プレート205bの上面から出射されたり、また、伝搬した励起光自体が散乱により蛍光体含有プレート205bの上面から出射されたりすることを防ぐことができ、励起光の配光パターンのにじみを抑制できる。
Further, part of the excitation light incident on the first and second phosphor layers 203 and 204 is scattered by the phosphor and proceeds in the in-plane direction, but the side surfaces of the phosphor-containing
上述してきたように、本実施形態の波長変換部18を用いることにより、蛍光の投影パターンが励起光の投影パターンよりも外側に広がることによる配光パターンのにじみを防止することができると同時に、出射光の色むらも防止することができる。
As described above, by using the
なお、蛍光体含有プレート205a、205bの主平面方向(面内方向)の大きさは、光源12から波長変換部18に入射する励起光の光束の径よりも小さいことが望ましい。これにより、配光パターンのにじみを効果的に抑制することができる。蛍光体含有プレート205a,205bの面内方向のサイズは、小さいほど配光パターンのにじみを低減できる。
The size of the phosphor-containing
蛍光体含有プレート205a,205bの厚さは、特に限定されないが、必要とされる波長変換後の光の色味に応じて決定すればよい。
The thicknesses of the phosphor-containing
蛍光体含有プレート205a,205bの面内方向の形状および配列パターンは、所望の形状および配列パターンにすることができる。色むらをより低減するために、間隙sの面積が小さくなるように配列パターンを設計することが望ましい。例えば、図4(a),(b)のように、面内方向の形状が正方形の蛍光体含有プレート205a,205bを用い、マトリクス状に縦横に配列することが可能である。なお、図4(a)、(b)は、上面図であるが、構造の把握を容易にするため、ハッチングを付している。本明細書における他の上面図においても同様である。
The shape and arrangement pattern in the in-plane direction of the phosphor-containing
第1および第2蛍光体層203,204の蛍光体含有プレート205a、205bの間隙sは、蛍光体含有プレート205a,205bよりも屈折率の低い物質で満たされていることが望ましい。例えば、図2のように、間隙sは、空気で満たされている構成にすることも可能であるし、図5(a)、(b)のように、蛍光体含有プレート205a、205bよりも、蛍光体に対して屈折率の低いバインダ202で充填した構成にすることも可能である。バインダ202によって間隙sを充填した構成にする場合、バインダ202は、励起光に対して透明であることが望ましい。
The gap s between the phosphor-containing
基板201と蛍光体層50との間には、図6(a)、(b)のように、基板201側から蛍光体層50に入射する励起光を通過し、蛍光体含有プレートの発する蛍光を反射する反射膜901を配置することも可能である。例えば、反射膜901としてダイクロイックミラーを用いることができる。これにより、第1及び第2蛍光体層203、204で発せられた蛍光のうち、基板201側に進む蛍光を反射膜901で反射することができるため、第2蛍光体層204の上面からの蛍光の取り出し効率を高めることができる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the excitation light incident on the
なお、反射膜901であるダイクロイックミラーを、基板201の励起光入射面に配置してもよいし、基板201の両面に配置してもよい。
Note that the dichroic mirror as the
蛍光体含有プレート205a、205bの光の入射面および出射面(上面および下面)は、励起光および蛍光の取り出し効率を向上させるために、凹凸の無い鏡面であることが好ましい。
In order to improve the extraction efficiency of excitation light and fluorescence, the light incident surface and the light exit surface (upper surface and lower surface) of the phosphor-containing
蛍光体含有プレート205の側面も、蛍光を効率よく反射するために凹凸のない鏡面であることが好ましい。 The side surface of the phosphor-containing plate 205 is also preferably a mirror surface without irregularities in order to efficiently reflect fluorescence.
また、図7のように、蛍光体含有プレート205a,205bの側面における反射率を高める膜1001を蛍光体含有プレート205a、205bの側面に配置することも可能である。反射率を高める膜1001としては、少なくとも蛍光の波長の光に対して、蛍光体含有プレート205a、205bより屈折率の低い膜を用いることが可能である。また、膜1001として、屈折率の異なる複数の膜が積層された光学多層膜を用いることができる。図7では膜1001を蛍光体含有プレート205aおよび205bの両方に形成した場合を示したが、蛍光体含有プレート205aおよび205bのいずれか一方のみに膜1001を形成しても良い。また、上記の例はいずれも膜1001が透光性の膜であることが望ましい。透光性の膜1001を用いることにより、蛍光体含有プレート205bの側面に膜1001を形成しても、直下の蛍光体含有プレート205aからの光を遮断しない。
Further, as shown in FIG. 7, a
蛍光体含有プレート205a,205bの側面の微細な凹凸による光の散乱を防止し、反射率を高めるために、蛍光の波長の光に対して、蛍光体含有プレートの屈折率と同等またはそれよりも大きい屈折率の膜1002を図8のように配置することも可能である。このとき、間隙sは、蛍光体含有プレート205a,205bよりも屈折率の低いバインダ202もしくは空気で満たされるように構成する。これにより、蛍光体含有プレート205a,205bの内部を面内方向に進む蛍光を、蛍光体含有プレート205a,205bの側面を通過させて膜1002に入射させ、膜1002とバインダ202もしくは空気との界面iで反射させて、蛍光体含有プレート205a、205bの内部の戻すことができる。これにより、蛍光体含有プレート205a,205bの側面に微細な凹凸があっても高効率で蛍光を反射させることができるため、蛍光体含有プレート205a,205bの加工が容易になる。
In order to prevent scattering of light due to fine irregularities on the side surfaces of the phosphor-containing
なお、上記説明では、光源12が発する励起光を、基板201の下面側から波長変換部18に入射させ、蛍光と励起光を蛍光体層50の上面側から出射させる透過型の波長変換部18について説明したが、励起光を蛍光体層50の上面側から入射させて、基板201の下面側から蛍光及び励起光を出射させる透過型の波長変換部18の構成にすることも可能である。また、蛍光体層50の上面側から励起光を入射させ、励起光及び蛍光を、蛍光体層50と基板201との界面で反射させて出射させる、反射型の波長変換部18を構成することも可能である。反射型の場合、基板201として金属等の光反射性の基板を用いるか、もしくは、蛍光体層50と基板201との界面に蛍光と励起光の両方を反射する反射膜を配置することが望ましい。
In the above description, the transmission type
蛍光体含有プレート205a、205bとしては、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックスや、蛍光体粉末をガラスや樹脂とのバインダ中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体等をプレート状にしたものを用いることができる。蛍光体粉末をガラスや樹脂中に分散させたものの場合、波長変換した蛍光量のバラツキを抑制するために、蛍光体粉末を高密度で圧縮した蛍光体の厚みムラのないプレート状のものが望ましい。例えば、所定の組成の蛍光体粉末を1種または2種以上を混合して、P2O3,SiO2,B2O3,Al2O3などの成分を含むガラス中に分散させたものを用いることができる。
The phosphor-containing
蛍光体含有プレート205a,205bに含有される蛍光体としては、光源12の発する励起光の波長によって励起され、所望の波長の蛍光を発するものを用いる。具体的には例えば、光源12の発する励起光の波長が紫外光から青色光領域である場合、これを吸収し、所望の波長(赤色、黄色、緑色)の蛍光を発するものとして、以下のようなものを用いることができる。例えば、赤色の蛍光を発する蛍光体として、CaAlSiN3:Eu2+、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+,Ca2Si5N8:Eu2+、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu2+,KSiF6:Mn4+、KTiF6:Mn4+等を用いることができる。黄色の蛍光を発する蛍光体としては、Y3Al5O12:Ce3+,(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+,Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+等を用いることができる。緑色の蛍光を発する蛍光体としては、Lu3Al5O12:Ce3+,Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+,Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,CaSc2O4:Eu2+,(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+,Ba3Si6O12N2:Eu2+,(Si,Al)6(O,N)8:Eu2+等を用いることができる。
As the phosphors contained in the phosphor-containing
ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ce3+やEu2+を賦活剤として添加したCa−Si−Al−O−N系やY−Si−Al−O−N系などの酸窒化物系ガラス蛍光体を用いることができる。 As the glass phosphor in which the luminescent center ion is added to the glass matrix, an acid such as Ca—Si—Al—O—N or Y—Si—Al—O—N containing Ce 3+ or Eu 2+ as an activator is used. A nitride-based glass phosphor can be used.
また、蛍光体セラミックスとしては、特に透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。透光性を有する蛍光体セラミックスは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスであり、高い熱伝導率を示す。このため、励起光や蛍光を拡散により失うことなく出射させることができ、さらに蛍光体セラミックが発生した熱を基板201や空気やバインダ202に効率良く伝導させて拡散させることができる。また、透光性を示さない蛍光体セラミックスを用いる場合、ポアや不純物のできるだけ少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して95%以上のものが望ましい。
Further, as the phosphor ceramic, it is particularly desirable to use a phosphor ceramic having translucency. Translucent phosphor ceramics are phosphor ceramics that have become translucent because there are almost no pores or grain boundary impurities that cause light scattering in the sintered body. The conductivity is shown. For this reason, excitation light and fluorescence can be emitted without being lost by diffusion, and heat generated by the phosphor ceramic can be efficiently conducted and diffused to the
基板201の材料は、透過型波長変換部18の場合、透明性を有する材料が好ましいため、例えばガラス、サファイア、酸化マグネシウム等の金属酸化物の透明材料を利用することができる。励起光の透過率を高めるために、基板201の光の入射面および出射面は凹凸の無い鏡面であることが好ましい。
Since the material of the
図5(a)、(b)のように、間隙sにバインダ202を充填する場合、例えば、シリコーン樹脂やガラス等を用いることができる。
As shown in FIGS. 5A and 5B, when the
図6および図7の反射膜901をダイクロイックミラーで構成する場合、例えば、SiO2層とTiO2層とを交互に複数繰り返し積層した構造を用いることができる。それぞれの層厚は、蛍光および励起光の波長に応じて、蛍光を反射し、励起光を透過するように設計する。
When the
<第二実施形態>
第二実施形態として、波長変換部18の蛍光体層50を3層以上の構造にした発光装置10について図9(a),(b)を用いて説明する。
<Second embodiment>
As a second embodiment, a
第一実施形態では、第1蛍光体層203の上に第2蛍光体層204を配置した2層構造の蛍光体層50を基板201上に配置した波長変換部18について説明したが、本発明は、2層構造の蛍光体層50に限られるものではなく、図9(a),(b)のように3層以上の蛍光体層を積層することも可能である。具体的には例えば、図9(a)のように、基板201側から順に第1蛍光体層203および第2蛍光体層204を配置し、その上に、第3蛍光体層253を配置する。第1および第2蛍光体層203,204は、第一実施形態と同様に蛍光体含有プレート205a、205bを間隙sを空けて2次元に配列した構成である。第3蛍光体層253は、蛍光体含有プレート205dを間隙sを空けて2次元に配列した構成である。
In the first embodiment, the
このとき、第1、第2および第3蛍光体層203,204および253は、間隙sの位置が、相互にずれるように構成されている。これにより、図9(a)のように、光源12から蛍光体層50に入射した光束J1〜J6は、いずれも2層または3層の蛍光体層を通過するため、蛍光体層50から出射される光の色むらを低減することができる。他の構成および効果は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
At this time, the first, second, and third phosphor layers 203, 204, and 253 are configured such that the positions of the gaps s are shifted from each other. As a result, as shown in FIG. 9A, the light beams J1 to J6 incident on the
<第三実施形態>
第三実施形態として、第一および第二実施形態の発光装置10を用いた車両用灯具について、図10を用いて説明する。
<Third embodiment>
As a third embodiment, a vehicle lamp using the
図10の車両用灯具は、第一実施形態および第二実施形態に記載されているいずれかの発光装置10と、発光装置が発する光を通過させて外部に出射するレンズ20とを有する。
The vehicular lamp in FIG. 10 includes any one of the
発光装置10の光源12と波長変換部18との間には、光走査部として、光偏向器30が配置されている。光偏向器30は、光源12から出射された励起光Rを偏向することにより、励起光Rの波長変換部18への入射位置を、波長変換部18の主平面上で所望のパターンに二次元に走査する。波長変換部18は、その走査されて入射した励起光Rの一部を蛍光に変換して、波長変換部18を透過した励起光Rと混合して出射する。投影レンズ20は、波長変換部18から出射された光束を拡大して車両前方に投影する。これにより、光偏向器30が走査したパターンに対応する二次元像が車両前方に投影される。
An
本実施形態の車両用灯具は、波長変換部18として、第一および第二実施形態に記載された波長変換部18のいずれかを用いるため、波長変換部18から出射される配光パターンのにじみが抑制され、しかも、色むらが低減されている。よって、車両用灯具から車両前方に投影される二次元像のにじみおよび色むらを低減することができる。
Since the vehicular lamp according to the present embodiment uses any one of the
光源12は、例えば、励起光として青色域(例えば、発光波長が450nm)のレーザー光を放出するレーザーダイオード(LD)等の半導体発光素子を用いることができる。波長変換部18の蛍光体層50に含有される蛍光体は、450nmの励起光を受けて、黄色の蛍光を発するものを用いる。これにより、車両用灯具は、青色励起光と黄色蛍光が混合された白色光により所望のパターンを描画して車両前方に投影することができる。
As the
また、波長の異なる2以上の光源12を用いて、白色光を投影することも可能である。例えば、青色光を発する第1光源12と、赤色光を発する第2光源12とを備え、第1光源12の発する青色光の一部を、青色光で励起され、緑色の蛍光を発する蛍光体を用いた波長変換部18により緑色光に変換し、第2光源12から発せられた赤色光と混合することにより白色光の所望のパターンを描画して車両前方に投影することができる。この場合、光偏向器30は、第1光源12と第2光源12についてそれぞれ配置し、波長変換部18は、第1光源12の発する青色光に対してのみ配置すればよい。
Moreover, it is also possible to project white light using two or more
光源12は、近紫外域(例えば、発光波長が405nm)の光を発するものでもよい。この場合、波長変換部18は、例えば、赤、緑、青の3色を発光する蛍光体含有プレートを用いて、3色の蛍光が混合されるようにする。近紫外光は、目視できないため、3色の蛍光の混合された白色光のみが視認される。
The
また、光源12は、レーザーに限られるものではなく、LEDであってもよい。
The
光偏向器30はミラー部(不図示)を備え、ミラー部が搖動することにより、ミラー部に入射した励起光Rを二次元に走査する構造のものを用いることができる。例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)スキャナを用いることができる。光偏向器の駆動方式には大別して圧電方式、静電方式、電磁方式があるが、いずれの方式であってもよい。
The
光偏向器30が励起光を走査するパターンは、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターン等の複数種類であってもよい。
The
図10では、光偏向器30とレンズ20との間に波長変換部18を配置した例を示したが、光源12と光偏向器30との間に波長変換部18を配置することも可能である。
Although FIG. 10 shows an example in which the
<第四実施形態>
第四実施形態として、第一および第二実施形態に記載のいずれかの発光装置10を用いて所望のパターンに光を投影して像を形成するディスプレイ装置について説明する。一例として、ヘッドアップディスプレイ(HUD)装置1201について図11を用いて説明する。HUD装置1201は、光源12、光偏向器30、および波長変換部18を備える発光装置を内蔵している。発光装置は、所望のパターンを車両のフロントウィンドウ1205上に投影する。この所望のパターンは、フロントウィンドウ1205に反射され、観察者1207の目に入射する。この所望のパターンは、観察者1207(の目)と該所望のパターンを結ぶ延長上に虚像1206を結像するように描画される。よって、観察者1207はフロントウィンドウ1205の前方の景色と虚像1206の画像を重ねて視認できる。
<Fourth embodiment>
As a fourth embodiment, a display device that forms an image by projecting light in a desired pattern using any one of the
このようなHUD1201装置の発光装置として、第一および第二実施形態に記載のいずれかの発光装置を用いることにより、フロントウィンドウ1205に投影される所望のパターンのにじみおよび色むらを低減することができるため、優れた画質の画像を表示することができる。
By using any one of the light emitting devices described in the first and second embodiments as the light emitting device of such a
なお、本実施形態の発光装置は、上述した車両用灯具あるいはHUD装置1201に限らず、一般照明、街路灯、ヘッドランプなどに用いることができる。
In addition, the light-emitting device of this embodiment can be used not only for the vehicle lamp or the
<実施例1>
実施例1として、間隙sが空気で満たされた図2、図3、図4の波長変換部18の製造方法を図12を用いて説明する。
<Example 1>
As a first embodiment, a manufacturing method of the
まず、厚み0.5mmのサファイアウェハーの入射面および出射面を鏡面仕上げし、所定のサイズ(10mm*10mm)にカットして基板201を用意する(不図示)。 First, the entrance surface and the exit surface of a sapphire wafer having a thickness of 0.5 mm are mirror-finished and cut into a predetermined size (10 mm * 10 mm) to prepare a substrate 201 (not shown).
厚み0.05mmの蛍光体プレート(蛍光体:YAG:Ce3+)の所定のサイズにダイシングし(例えば、0.09mm*0.09mm角)、蛍光体含有プレート205a、205bを用意する。ダイシングの前に励起光の入射面および出射面を鏡面仕上げしてもよい。
Dicing is performed to a predetermined size of a phosphor plate (phosphor: YAG: Ce 3+ ) having a thickness of 0.05 mm (for example, 0.09 mm * 0.09 mm square) to prepare phosphor-containing
カットしたサファイア基板201の所定の位置に、ディスペンサーを用いて、接合層1202(図3参照)となるシリコーン樹脂を滴下する(図12(a))。シリコーン樹脂の量は、硬化後の接合層1202の厚さができるだけ薄く(例えば、1μm以下)なるように調整する。滴下したシリコーン樹脂の上に第一蛍光体層203用の蛍光体含有プレート205aをダイボンダー等により所定のピッチd1(d1=0.1mm)で、図4(a),(b)のようにマトリクス状に搭載する(図12(b))。その後、シリコーン樹脂を硬化させ(例えば、硬化条件150℃、4時間)、接合層1202を形成する。これにより、0.01mmの間隙sを挟んで蛍光体含有プレート205aがマトリクス状に搭載された第1蛍光体層203が形成される。
A silicone resin to be the bonding layer 1202 (see FIG. 3) is dropped onto a predetermined position of the
つぎに、ディスペンサーを用いて、マトリックス状に配置された複数の蛍光体含有プレート205a上の所定の位置に接合層1202となるシリコーン樹脂を滴下する(図12(c))。ダイボンダー等を用いて、滴下したシリコーン樹脂の上に蛍光体含有プレート205bをピッチd1(d1=0.1mm)でマトリクス状に搭載する(図12(d))。このとき、図4(b)に示すように、蛍光体含有プレート205aの辺a1とそれに直交する辺b1に対して、対応する蛍光体含有プレート205bの辺a2と辺b2がそれぞれd2、d3でずれるように搭載する(例えば、d2=d3=0.05mm)。その後、シリコーン樹脂を硬化させ(例えば、硬化条件150℃、4時間)、接合層1202を形成する。これにより、第1蛍光体層203の間隙sを覆うように蛍光体含有プレート205bが配置され、かつ、蛍光体含有プレート205b間に0.01mmの間隙sがある第2蛍光体層204が形成される。
Next, using a dispenser, a silicone resin that becomes the
以上により、間隙sに空気が満たされた図2〜図4の波長変換部18を製造できる。
As described above, the
なお、上述した製造方法では、接合層1202としてのシリコーン樹脂を基板201および蛍光体含有プレート205a上に滴下する方法を用いたが、蛍光体含有プレート205aおよび蛍光体含有プレート205bの励起光の入射面にシリコーン樹脂を塗布して、基板201および蛍光体プレート含有205aの出射面上にそれぞれ接合してもよい。
In the manufacturing method described above, a method of dropping the silicone resin as the
<実施例2>
実施例2として、間隙sがバインダ202で満たされた図5の波長変換部18の製造方法を説明する。
<Example 2>
As a second embodiment, a method of manufacturing the
図5の波長変換部18の製造方法は、実施例1の製造方法とほぼ同様であるが、図12(b)の工程の後で、蛍光体含有プレート205aの間隙sにシリコーン樹脂を滴下して充填し、その後硬化させる。図12(d)の工程後も同様に蛍光体含有プレート205bの間隙sにシリコーン樹脂を滴下して充填し、その後硬化させる。他の工程は、実施例1と同様である。
The manufacturing method of the
これにより、間隙sがバインダ202で満たされた図5の波長変換部18を製造できる。
Thereby, the
なお、蛍光体プレート205がYAG(屈折率1.8)の場合、バインダ202の材料としては、屈折率1.4のシリコーン樹脂を用いることができる。バインダ202と接合層1202は、同じ材料を用いることも可能であるし、異なる材料であっても構わない。
In addition, when the fluorescent substance plate 205 is YAG (refractive index 1.8), as a material of the
<実施例3>
実施例3として、第1蛍光体層203と基板201との間に反射膜901を備えた図6の波長変換部18の製造方法を説明する。
<Example 3>
As Example 3, a manufacturing method of the
図6の波長変換部18の製造方法は、実施例1の製造方法とほぼ同様であるが、図12(a)の工程の前に、サファイア基板201の上面に気相成長法等でSiO2膜とTiO2膜とを所定の膜厚で交互に複数組積層し、ダイクロイックミラー層を反射膜901として形成する。所定の膜厚は、蛍光を反射し、励起光を透過するように設計する。他の工程は、実施例1と同様である。これにより、図6の波長変換部18を製造できる。
The manufacturing method of the
<実施例4>
実施例4として、蛍光体含有プレート205a、205bの側面に膜1001を備えた図7の波長変換部18の製造方法を説明する。
<Example 4>
As Example 4, a method of manufacturing the
図7の波長変換部18の製造方法は、実施例3の製造方法とほぼ同様であるが、図12(a)の工程の前に、蛍光体含有プレート205a、205bの側面に気相成長法等でSiO2膜とTiO2膜とを所定の膜厚で交互に複数組積層し、膜1001を形成する。このとき、蛍光体含有プレート205a、205bの上面および下面には成膜されないようにマスクを施すことが望ましい。他の工程は、実施例3と同様である。これにより、図7の波長変換部18を製造できる。
The manufacturing method of the
10・・・発光装置、12・・・光源、18・・・波長変換部(波長変換装置)、20・・・レンズ、30・・・光偏向器(光走査部)、50・・・蛍光体層、201・・・基板、203・・・第一蛍光体層、204・・・第二蛍光体層、205a、205b・・・蛍光体含有プレート、253・・・第三蛍光体層、901・・・反射膜、1001・・・膜、1002・・・膜、1201・・・ヘッドアップディスプレイ装置(ディスプレイ装置)、1202・・・接合層
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記波長変換部は、基板と、前記基板上に配置された蛍光体層とを含み、
前記蛍光体層は、前記基板上に配置された第1蛍光体層と、前記第1蛍光体層の上に配置された第2蛍光体層とを含み、前記第1および第2蛍光体層はそれぞれ、所定形状の蛍光体含有プレートを所定の幅の間隙をあけて主平面内に2次元に配列した構成であり、前記第2蛍光体層の前記蛍光体含有プレートは、前記第1蛍光体層の前記蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されていることを特徴とする発光装置。 A light source, and a wavelength conversion unit that converts the wavelength of at least part of the light emitted from the light source,
The wavelength conversion unit includes a substrate and a phosphor layer disposed on the substrate,
The phosphor layer includes a first phosphor layer disposed on the substrate and a second phosphor layer disposed on the first phosphor layer, and the first and second phosphor layers Each has a configuration in which phosphor-containing plates having a predetermined shape are two-dimensionally arranged in a main plane with a gap of a predetermined width, and the phosphor-containing plate of the second phosphor layer has the first fluorescence. A light emitting device, wherein the light emitting device is disposed so as to cover a gap between the phosphor-containing plates of the body layer.
前記発光装置は、請求項1ないし9のいずれか1項に記載の発光装置であることを特徴とする車両用灯具。 A vehicle lamp having a light emitting device and a lens that transmits light emitted from the light emitting device and emits the light to the outside,
The vehicular lamp, wherein the light-emitting device is the light-emitting device according to any one of claims 1 to 9.
前記蛍光体層は、前記基板上に配置された第1蛍光体層と、前記第1蛍光体層の上に配置された第2蛍光体層とを含み、前記第1および第2蛍光体層はそれぞれ、所定形状の蛍光体含有プレートを所定の幅の間隙をあけて主平面内に2次元に配列した構成であり、前記第2蛍光体層の前記蛍光体含有プレートは、前記第1蛍光体層の前記蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されていることを特徴とする波長変換装置。 A wavelength conversion device that includes a substrate and a phosphor layer disposed on the substrate, and converts the wavelength of at least part of incident light,
The phosphor layer includes a first phosphor layer disposed on the substrate and a second phosphor layer disposed on the first phosphor layer, and the first and second phosphor layers Each has a configuration in which phosphor-containing plates having a predetermined shape are two-dimensionally arranged in a main plane with a gap of a predetermined width, and the phosphor-containing plate of the second phosphor layer has the first fluorescence. A wavelength conversion device, which is disposed so as to cover a gap between the phosphor-containing plates in the body layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015229519A JP2017098095A (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Light emitting device, vehicular lighting fixture, display device and wavelength conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015229519A JP2017098095A (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Light emitting device, vehicular lighting fixture, display device and wavelength conversion device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017098095A true JP2017098095A (en) | 2017-06-01 |
Family
ID=58817232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015229519A Pending JP2017098095A (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Light emitting device, vehicular lighting fixture, display device and wavelength conversion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017098095A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020012939A (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 国立大学法人京都大学 | Wavelength conversion device and light source device |
-
2015
- 2015-11-25 JP JP2015229519A patent/JP2017098095A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020012939A (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 国立大学法人京都大学 | Wavelength conversion device and light source device |
| CN110726122A (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-24 | 斯坦雷电气株式会社 | Wavelength conversion device and light source device |
| JP7140327B2 (en) | 2018-07-17 | 2022-09-21 | 国立大学法人京都大学 | Wavelength conversion device and light source device |
| CN110726122B (en) * | 2018-07-17 | 2023-04-07 | 斯坦雷电气株式会社 | Wavelength conversion device and light source device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6253392B2 (en) | Light emitting device and light source for projector using the same | |
| JP6246622B2 (en) | Light source device and lighting device | |
| US10365551B2 (en) | Wavelength conversion member including phosphor | |
| JP6244906B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| US9164354B2 (en) | Conversion component | |
| CN105467734B (en) | Wavelength conversion element, light source device, projector | |
| CN102798085B (en) | Light supply apparatus and illuminator | |
| KR102537648B1 (en) | Light emitting device and manufacturing method for light emitting device | |
| JP2013102078A (en) | Light source device and luminaire | |
| JP2016021582A (en) | Light emitting module | |
| JP7048873B2 (en) | Light emitting device and manufacturing method of light emitting device | |
| JP6089686B2 (en) | Light emitting device | |
| CN103210509A (en) | Wavelength conversion element and light source provided with same | |
| KR102361693B1 (en) | Lighting system | |
| JP6648660B2 (en) | Phosphor-containing member and light emitting device including phosphor-containing member | |
| JP6162537B2 (en) | LIGHT SOURCE DEVICE, LIGHTING DEVICE, AND VEHICLE LIGHT | |
| JP2016061853A (en) | Light source device and projector | |
| JP6337919B2 (en) | Optical component and light emitting device | |
| JP2017098095A (en) | Light emitting device, vehicular lighting fixture, display device and wavelength conversion device | |
| JP2013161561A (en) | Light source device and lighting device | |
| JP6266796B2 (en) | Light emitting device, lighting device, spotlight, vehicle headlamp, and endoscope | |
| JP2013172084A (en) | Luminaire | |
| JP2018026596A (en) | Semiconductor light emitting device | |
| TWI902256B (en) | Fluorescent element, light source module and projector | |
| US11193651B2 (en) | Illumination device including laser light source, molded body with obtusely inclined side surfaces, and phosphor layer |