JP2017228390A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
【課題】 色むらを抑えた照明光を出射することができる照明装置を提供する。【解決手段】 照明装置1は、光源10と、光源10からの光が照射され、該照射された光の反射により発光を生じる波長変換部30と、光源10と波長変換部30との間に配置され、少なくとも一対の開口50a,50bを波長変換部30の基準面に垂直な垂直軸に対して対称な位置に有して、光源10からの光が一対の開口50a,50bを介して波長変換部30に照射され、波長変換部30で生じた発光を裏面に設けられたミラーで反射させるリフレクタ50と、を備える。【選択図】 図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminating device capable of emitting illumination light with suppressed color unevenness. An illumination apparatus includes a light source, a wavelength conversion unit that is irradiated with light from the light source and generates light by reflection of the irradiated light, and the light source between the light source and the wavelength conversion unit. The at least one pair of openings 50a and 50b is disposed at a symmetrical position with respect to a vertical axis perpendicular to the reference plane of the wavelength conversion unit 30, and the light from the light source 10 has a wavelength through the pair of openings 50a and 50b. And a reflector 50 that irradiates the conversion unit 30 and reflects light emitted from the wavelength conversion unit 30 by a mirror provided on the back surface. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、光源と蛍光体とを組み合せた照明装置に関する。 The present invention relates to an illumination device that combines a light source and a phosphor.
近年、レーザダイオードから出射されるレーザ光を、蛍光体を含む発光部に照射し、さらに発光部で励起された蛍光をリフレクタで反射させて前方に出射する照明装置が普及し、車両用ヘッドライト等に利用されている。 In recent years, lighting devices that radiate laser light emitted from a laser diode onto a light emitting unit including a phosphor, and further reflect the fluorescence excited by the light emitting unit with a reflector and emit the light forward, have been widely used. Etc. are used.
例えば、特許文献1の発光装置では、レーザ素子から出射したレーザ光(青色光)がパラボラミラーの窓部を通じて、蛍光(黄色光)を発する発光部に照射される。すなわち、レーザ光を用いて蛍光体を励起し、蛍光体から生じる蛍光を照明光の光成分として利用する。 For example, in the light emitting device disclosed in Patent Document 1, laser light (blue light) emitted from a laser element is applied to a light emitting unit that emits fluorescence (yellow light) through a window portion of a parabolic mirror. That is, the phosphor is excited using laser light, and the fluorescence generated from the phosphor is used as the light component of the illumination light.
さらに、蛍光体の励起に寄与しなかった青色光の成分も散乱させることによって照明光の光成分として活用し、散乱された青色光と蛍光体の黄色光とを混合することによって、照明装置の白色光を得ている(段落0031,図1)。 Furthermore, the blue light component that has not contributed to the excitation of the phosphor is also scattered to be used as the light component of the illumination light, and the scattered blue light and the yellow light of the phosphor are mixed, thereby White light is obtained (paragraph 0031, FIG. 1).
しかしながら、特許文献1のように、レーザ光を所定の入射角度で発光部に入射させた場合、発光部の上面で入射角と同じ角度の反射光(青色光)が生じ、スクリーンに投影したとき、色むらとして現れることがある。 However, when laser light is incident on the light emitting unit at a predetermined incident angle as in Patent Document 1, reflected light (blue light) having the same angle as the incident angle is generated on the upper surface of the light emitting unit and projected onto the screen. May appear as uneven color.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、色むらを抑えた照明光を出射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。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the illuminating device which can radiate | emit the illumination light which suppressed the color nonuniformity.
本発明の照明装置は、光源と、前記光源からの光が照射され、照射された光の反射により発光を生じる発光部と、前記光源と前記発光部との間に配置され、少なくとも一対の開口を該発光部の基準面に垂直な垂直軸に対して対称な位置に有し、該光源からの光が該一対の開口を介して該発光部に照射され、該発光部で生じた発光を裏面に設けられたミラーで反射させるリフレクタと、を備えたことを特徴とする。 The illuminating device of the present invention includes a light source, a light emitting unit that emits light from the light source and emits light by reflection of the irradiated light, and is disposed between the light source and the light emitting unit, and includes at least a pair of openings. At a position symmetric with respect to a vertical axis perpendicular to the reference plane of the light emitting unit, and the light from the light source is irradiated to the light emitting unit through the pair of openings, and the light emitted from the light emitting unit is emitted. And a reflector that is reflected by a mirror provided on the back surface.
本発明の照明装置では、光源からの光(青色光)が発光部に照射されて、反射により発光(黄色光)が生じる。この発光は、リフレクタ裏面のミラーで反射され、照明光を構成する。 In the illuminating device of the present invention, light (blue light) from the light source is irradiated to the light emitting unit, and light emission (yellow light) is generated by reflection. This emitted light is reflected by the mirror on the back of the reflector and constitutes illumination light.
光源からの光は、リフレクタに設けられた、発光部の基準面(発光部の発光面)に垂直な垂直軸に対して対称な位置にある一対の開口の一方から入射して、発光部で反射される。ここで、入射角と反射角が一致することから、正反射した光が一対の開口の他方から放出される。このため、光源からの光が特定部分に集中して、色むらが生じるのを防止することができる。 Light from the light source is incident from one of a pair of openings provided on the reflector and symmetrical with respect to a vertical axis perpendicular to the reference plane of the light emitting unit (light emitting surface of the light emitting unit). Reflected. Here, since the incident angle and the reflection angle coincide with each other, the specularly reflected light is emitted from the other of the pair of openings. For this reason, it can prevent that the light from a light source concentrates on a specific part, and color unevenness arises.
本発明において、前記光源の光軸と前記発光部の垂直軸とが所定方向において所定の傾斜角度で交差し、前記光源の光軸と前記所定方向と直交する方向とが垂直に交差していることが好ましい。 In the present invention, the optical axis of the light source and the vertical axis of the light emitting unit intersect at a predetermined inclination angle in a predetermined direction, and the optical axis of the light source and the direction orthogonal to the predetermined direction intersect perpendicularly. It is preferable.
この構成によれば、所定方向(例えば、照明装置を正面から見た場合の水平方向)において、光源の光軸と発光部の垂直軸とが所定の傾斜角度で交差しているので、光源からの光は発光部の基準面に対して斜め方向に入射し、反射される。 According to this configuration, the optical axis of the light source and the vertical axis of the light emitting unit intersect at a predetermined inclination angle in a predetermined direction (for example, a horizontal direction when the illumination device is viewed from the front). Is incident in an oblique direction with respect to the reference plane of the light emitting portion and reflected.
また、光源の光軸と所定方向と直交する方向(例えば、照明装置を側面から見た場合の水平方向)とが垂直に交差しているので、基準面で反射された光が確実に一対の開口の他方から放出される。 In addition, since the optical axis of the light source and the direction orthogonal to the predetermined direction (for example, the horizontal direction when the illumination device is viewed from the side) intersects perpendicularly, the light reflected by the reference plane is reliably paired. Released from the other side of the opening.
また、本発明において、前記所定の傾斜角度は、前記発光部の垂直軸に対して60°〜75°の間の角度であることが好ましい。 Moreover, in this invention, it is preferable that the said predetermined inclination angle is an angle between 60 degrees-75 degrees with respect to the vertical axis | shaft of the said light emission part.
光源の光軸と発光部の垂直軸とのなす傾斜角度を60°〜75°の間の角度に設定すると、光源からの光は、発光部に照射されたとき、ビーム径が所定の長短比の楕円形になる。すなわち、横方向に広い光となるから、車両用の照明等に用いる配光を容易に作ることができる。 When the inclination angle formed between the optical axis of the light source and the vertical axis of the light emitting unit is set to an angle between 60 ° and 75 °, the light from the light source has a beam diameter of a predetermined length / short ratio when irradiated on the light emitting unit. Become an oval. That is, since the light is wide in the lateral direction, a light distribution used for vehicle lighting or the like can be easily made.
また、本発明において、前記光源は、少なくとも一対の光源であり、前記一対の光源は、前記一対の開口に対応した位置に配置されていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the light sources are at least a pair of light sources, and the pair of light sources are disposed at positions corresponding to the pair of openings.
この構成によれば、一対の光源を、それぞれ一対の開口に対応した位置に配置することで、各光源からの光が発光部に照射されると、正反射した光が入射した開口とは異なる、他方の開口から放出される。これにより、各光源からの光が特定部分に集中して、色むらが生じるのを防止することができる。 According to this configuration, by arranging the pair of light sources at positions corresponding to the pair of openings, respectively, when the light from each light source is irradiated on the light emitting unit, it is different from the opening through which the regularly reflected light is incident. , From the other opening. Thereby, it is possible to prevent light from each light source from concentrating on a specific portion and causing color unevenness.
また、本発明において、前記光源は、青色レーザダイオードであり、前記発光部には、前記青色レーザダイオードの光が照射された場合に黄色の蛍光が発生する蛍光体が含まれ、前記発光は、前記青色レーザダイオードの青色光と前記蛍光の黄色光とであることが好ましい。 In the present invention, the light source is a blue laser diode, and the light emitting unit includes a phosphor that generates yellow fluorescence when irradiated with light of the blue laser diode. The blue light of the blue laser diode and the fluorescent yellow light are preferable.
この構成によれば、青色レーザダイオードから出射されるレーザ光が発光部の蛍光体を照射して、蛍光が励起される。発光は、青色光であるレーザ光と黄色光である蛍光とであり、これらを組み合わせて白色の照明光が得られる。 According to this configuration, the laser light emitted from the blue laser diode irradiates the phosphor of the light emitting unit, and the fluorescence is excited. The emitted light is laser light that is blue light and fluorescence that is yellow light, and white illumination light is obtained by combining these.
また、前記光源は、RGBレーザダイオードであり、前記発光部には、前記RGBレーザダイオードの光を拡散する光拡散板が含まれ、前記発光は、前記光拡散板により拡散された光であってもよい。 The light source is an RGB laser diode, and the light emitting unit includes a light diffusing plate that diffuses light of the RGB laser diode, and the light emission is light diffused by the light diffusing plate. Also good.
この構成によれば、光源は赤色、緑色、青色のRGBレーザダイオードであり、3色のレーザ光が光拡散板で拡散される。発光は、光拡散板により拡散された光であり、レーザ光の混色により白色の照明光が得られる。 According to this configuration, the light sources are red, green, and blue RGB laser diodes, and the three colors of laser light are diffused by the light diffusion plate. The emitted light is light diffused by the light diffusing plate, and white illumination light is obtained by mixing the laser light.
また、本発明において、前記光源からの光を前記開口に誘導する光ファイバを備えていることが好ましい。 Moreover, in this invention, it is preferable to provide the optical fiber which guide | induces the light from the said light source to the said opening.
この構成によれば、光ファイバを用いて光源からの光を開口に誘導することで、光の伝搬による損失を低減し、装置を小型化することができる。 According to this configuration, the light from the light source is guided to the opening using the optical fiber, so that the loss due to the propagation of the light can be reduced and the apparatus can be downsized.
図1は、本発明の実施形態に係る照明装置1の全体構成を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a lighting device 1 according to an embodiment of the present invention.
照明装置1は、光源10、コリメートレンズ20、波長変換部30、反射性基板40、リフレクタ50、集光レンズ60及びミラー部70で構成されている。 The illumination device 1 includes a light source 10, a collimating lens 20, a wavelength conversion unit 30, a reflective substrate 40, a reflector 50, a condenser lens 60, and a mirror unit 70.
図1に示されるように、光源10と波長変換部30との間にコリメートレンズ20が配設されている。これにより、光源10から出射された光がコリメートレンズ20を通して平行光に変換され、波長変換部30に照射される。波長変換部30では、光源10から入射した光の波長を変換して、黄色光を生じさせる。なお、波長変換部30は、本発明の「発光部」に相当する。 As shown in FIG. 1, a collimating lens 20 is disposed between the light source 10 and the wavelength conversion unit 30. As a result, the light emitted from the light source 10 is converted into parallel light through the collimating lens 20 and is irradiated to the wavelength conversion unit 30. The wavelength conversion unit 30 converts the wavelength of light incident from the light source 10 to generate yellow light. The wavelength conversion unit 30 corresponds to the “light emitting unit” of the present invention.
光源10は、内面(裏面)が反射鏡となっているリフレクタ50の外側に配設され、波長変換部30は、リフレクタ50の内側に配設されている。リフレクタ50は、波長変換部30が配設された位置を概ね焦点位置とする回転楕円体形状である。 The light source 10 is disposed outside the reflector 50 whose inner surface (back surface) is a reflecting mirror, and the wavelength conversion unit 30 is disposed inside the reflector 50. The reflector 50 has a spheroid shape with the position where the wavelength conversion unit 30 is disposed approximately as a focal position.
波長変換部30で生じた黄色光と、波長変換部30の上面での反射光(散乱光)とがリフレクタ50の内面で反射され、前方(図の右側)に進む。さらに、リフレクタ50の前側には集光レンズ60が配設され、これらの光学系により照明光が前方に出射される。なお、リフレクタ50の内面で反射された光が集光レンズ60に進むように、リフレクタ50の先端付近(底面)にミラー部70が配設されている。 The yellow light generated in the wavelength conversion unit 30 and the reflected light (scattered light) on the upper surface of the wavelength conversion unit 30 are reflected on the inner surface of the reflector 50 and proceed forward (right side in the figure). Further, a condenser lens 60 is disposed on the front side of the reflector 50, and illumination light is emitted forward by these optical systems. In addition, the mirror part 70 is arrange | positioned by the front-end | tip vicinity (bottom surface) of the reflector 50 so that the light reflected by the inner surface of the reflector 50 advances to the condensing lens 60. FIG.
図2は、図1の照明装置1のA−A線の断面を正面側(図1の右側)から見た様子を示している。 FIG. 2 shows a cross-section taken along line AA of the illumination device 1 of FIG. 1 as viewed from the front side (right side of FIG. 1).
図2に示されるように、光源10は、レーザダイオード10a,10bで構成されている。レーザダイオード10a,10bは、InGaN系やGaN系の半導体から構成され、図示しない電源から所定の電圧を印加することにより、紫外から青紫色(波長420〜490nm)のレーザ光を出力する。 As shown in FIG. 2, the light source 10 includes laser diodes 10a and 10b. The laser diodes 10a and 10b are made of an InGaN-based or GaN-based semiconductor, and output laser light from ultraviolet to blue-violet (wavelength 420 to 490 nm) by applying a predetermined voltage from a power source (not shown).
また、コリメートレンズ20は、それぞれレーザダイオード10a,10bに対応したレンズ20a,20bで構成されている。照明装置1では、レーザダイオード10a,10b(又は、レーザ光の光軸)を、波長変換部30の基準面(波長変換部30の発光面)に垂直な垂直軸(図中の破線)に対して角度θだけ傾けた状態で配設している。なお、光源10、コリメートレンズ20及び波長変換部30は、図示しない構造体によって所定の距離を維持するように支持されている。 The collimating lens 20 is composed of lenses 20a and 20b corresponding to the laser diodes 10a and 10b, respectively. In the illuminating device 1, the laser diodes 10 a and 10 b (or the optical axis of the laser light) are arranged with respect to a vertical axis (broken line in the drawing) perpendicular to the reference surface of the wavelength conversion unit 30 (the light emitting surface of the wavelength conversion unit 30). Are arranged in a state inclined by an angle θ. The light source 10, the collimating lens 20, and the wavelength conversion unit 30 are supported by a structure (not shown) so as to maintain a predetermined distance.
リフレクタ50には、レーザダイオード10aから出射されたレーザ光が通過する開口50a、レーザダイオード10bから出射されたレーザ光が通過する開口50bが設けられている。 The reflector 50 is provided with an opening 50a through which the laser light emitted from the laser diode 10a passes and an opening 50b through which the laser light emitted from the laser diode 10b passes.
開口50a,50bを通過したレーザ光は、それぞれリフレクタ50内部の波長変換部30を照射する。図示するように、レーザダイオード10aから出射され、開口50aを通過したレーザ光は、入射角θで波長変換部30に入射し、反射される。また、入射角と反射角は一致することから、正反射した光は、反射角θで開口50bからリフレクタ50の外側に放出される。 The laser beams that have passed through the openings 50a and 50b irradiate the wavelength conversion unit 30 inside the reflector 50, respectively. As shown in the drawing, the laser light emitted from the laser diode 10a and passing through the opening 50a enters the wavelength conversion unit 30 at an incident angle θ and is reflected. Since the incident angle and the reflection angle coincide with each other, the specularly reflected light is emitted from the opening 50b to the outside of the reflector 50 at the reflection angle θ.
同様に、レーザダイオード10bから出射され、開口50bを通過したレーザ光は、入射角θで波長変換部30に入射し、反射される。そして、正反射した光は、反射角θで開口50aから放出される。 Similarly, laser light emitted from the laser diode 10b and passing through the opening 50b is incident on the wavelength conversion unit 30 at an incident angle θ and reflected. The regularly reflected light is emitted from the opening 50a at a reflection angle θ.
このように、リフレクタ50には、波長変換部30中央の垂直軸を対称とした一対の開口50a,50bが設けられ、一対の開口の一方を介して入射して、波長変換部30で正反射した光は、入射した開口と対称の位置にある開口を介してリフレクタ50の外側に放出される。これにより、照明装置1は、入射光の正反射成分が1点に集中して、照明光に色むらが生じるのを防止することができる。 As described above, the reflector 50 is provided with a pair of openings 50 a and 50 b that are symmetrical with respect to the vertical axis at the center of the wavelength conversion unit 30, and is incident through one of the pair of openings and is regularly reflected by the wavelength conversion unit 30. The emitted light is emitted to the outside of the reflector 50 through an opening at a position symmetrical to the incident opening. Thereby, the illuminating device 1 can prevent that the regular reflection component of incident light concentrates on one point, and color unevenness arises in illumination light.
波長変換部30は、レーザダイオード10a,10bから照射されるレーザ光を吸収し、レーザ光と異なる波長の蛍光を発生する蛍光体層30aを含む。蛍光体層30aは、レーザ光を励起光として吸収し、発光する蛍光体を含む層であり、蛍光体として、例えば、Y3Al5O12:Ce3+(YAG)、(Si,Ba)2SiO4:Eu2+、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+等の黄色蛍光体を用いることができる。 The wavelength converter 30 includes a phosphor layer 30a that absorbs laser light emitted from the laser diodes 10a and 10b and generates fluorescence having a wavelength different from that of the laser light. The phosphor layer 30a is a layer including a phosphor that absorbs laser light as excitation light and emits light. Examples of the phosphor include Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG), (Si, Ba) 2. Yellow phosphors such as SiO 4 : Eu 2+ and Ca x (Si, Al) 12 (O, N) 16 : Eu 2+ can be used.
蛍光体層30aの下面側に配設された反射性基板40は、蛍光体層30aの支持基板として機能すると共に、蛍光体層30aで生じる蛍光や蛍光体層30aで吸収されなかったレーザ光をその入射方向に反射する。また、反射性基板40は、蛍光体層30aで発生する熱を外に放散させる機能を持つ。 The reflective substrate 40 disposed on the lower surface side of the phosphor layer 30a functions as a support substrate for the phosphor layer 30a, and also emits fluorescence generated in the phosphor layer 30a and laser light not absorbed by the phosphor layer 30a. Reflects in the incident direction. The reflective substrate 40 has a function of radiating heat generated in the phosphor layer 30a to the outside.
これら機能を持つ反射性基板40には、光反射特性がよく熱伝導性の良好な材料が用いられる。具体的には、アルミニウムや銀、銀合金等の金属基板が好適である。波長変換部30は、反射性基板40に、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属ろう等で接合されている。 For the reflective substrate 40 having these functions, a material having good light reflection characteristics and good thermal conductivity is used. Specifically, a metal substrate such as aluminum, silver, or a silver alloy is preferable. The wavelength conversion unit 30 is joined to the reflective substrate 40 with an organic adhesive, an inorganic adhesive, low-melting glass, metal brazing, or the like.
蛍光体層30aは、上述した蛍光体の粉末をガラスや樹脂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、樹脂等の結合剤を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができる。ガラスに蛍光塗料を塗布したものであってもよい。 For the phosphor layer 30a, the above-described phosphor powder is dispersed in glass or resin, a glass phosphor in which a luminescent center ion is added to a glass matrix, or a phosphor ceramic that does not contain a binder such as a resin. be able to. The glass may be a fluorescent paint applied.
レーザダイオード10a(又はレーザダイオード10b)の位置に、赤色、緑色、青色で構成されるRGBレーザダイオードを配設してもよい。この場合、各レーザダイオードの光は、ハーフミラーにより1本の光ファイバに導かれる。また、波長変換部30には、レーザ光を拡散する光拡散板が必要となる。光拡散板では、拡散角度を制御しながら光を円形に成型する。これにより、混色されて白色となった照明光を作ることができる。 You may arrange | position the RGB laser diode comprised by red, green, and blue in the position of the laser diode 10a (or laser diode 10b). In this case, the light from each laser diode is guided to one optical fiber by a half mirror. Further, the wavelength converter 30 requires a light diffusing plate that diffuses the laser light. In the light diffusing plate, the light is formed into a circular shape while controlling the diffusion angle. Thereby, it is possible to create illumination light that is mixed and turned white.
次に、図3,図4を参照して、レーザ光の波長変換部30への入射角θとビーム径の長短比の関係を説明する。 Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the relationship between the incident angle θ of the laser beam to the wavelength conversion unit 30 and the length ratio of the beam diameter will be described.
まず、光源10の光(レーザ光)が真上から波長変換部30に照射される場合(入射角0°)を考えると、光のエネルギー密度は光軸に近い部分が最も高く、光軸から離れるにつれて徐々にエネルギー密度が低くなる(ガウシアン分布)。このレーザ光が波長変換部30に照射された場合、ビーム径の長短比(縦軸aと横軸bの比)は1となり、ビームスポットは、a:b=1:1の円になる(図4参照)。 First, considering the case where the light from the light source 10 (laser light) is irradiated onto the wavelength converter 30 from directly above (incident angle 0 °), the energy density of light is highest at the portion close to the optical axis, and from the optical axis. The energy density gradually decreases with increasing distance (Gaussian distribution). When this laser beam is applied to the wavelength conversion unit 30, the length ratio of the beam diameter (ratio of the vertical axis a and the horizontal axis b) is 1, and the beam spot is a circle of a: b = 1: 1 ( (See FIG. 4).
実施形態の照明装置1において、光源10の光は、斜め方向から波長変換部30の発光面に入射している(図2参照)。その理由は後述するが、光源10の光軸と波長変換部30の垂直軸とは、照明装置1を正面から見た場合の水平方向において所定の傾斜角度(入射角θ)で交差し、光源10の光軸は、照明装置1を側面から見た場合の水平方向と垂直に交差していることが望ましい(図1参照)。 In the illumination device 1 of the embodiment, the light from the light source 10 is incident on the light emitting surface of the wavelength conversion unit 30 from an oblique direction (see FIG. 2). Although the reason will be described later, the optical axis of the light source 10 and the vertical axis of the wavelength conversion unit 30 intersect each other at a predetermined inclination angle (incident angle θ) in the horizontal direction when the illumination device 1 is viewed from the front. It is desirable that the 10 optical axes intersect perpendicularly with the horizontal direction when the illumination device 1 is viewed from the side (see FIG. 1).
そして、図3に示されるように、入射角θを大きくしていくと、ビーム径の長短比(b/a)は、徐々に大きな値に変化していく。図3によれば、入射角θが60°のとき、ビーム径の長短比が2であり、ビームスポットは、a:b=1:2の楕円となる(図4参照)。また、入射角θが70°のときビーム径の長短比が約3.5であって、入射角θが80°のときビーム径の長短比が約5.8であることが分かる。 As shown in FIG. 3, as the incident angle θ is increased, the beam diameter length ratio (b / a) gradually changes to a larger value. According to FIG. 3, when the incident angle θ is 60 °, the beam diameter length ratio is 2, and the beam spot is an ellipse with a: b = 1: 2 (see FIG. 4). It can also be seen that the beam diameter length ratio is about 3.5 when the incident angle θ is 70 °, and the beam diameter length ratio is about 5.8 when the incident angle θ is 80 °.
照明装置1を車両用灯具として用いる場合、横方向に広い配光が求められる。このため、波長変換部30の発光面は、縦横比が1:2〜1:4の長方形であることが好ましい。図3によれば、ビーム径の長短比が4となる入射角θは約75°であるから、入射角θは60°〜75°の間の角度に設定とすると、車両用灯具として最適である。 When the illumination device 1 is used as a vehicular lamp, a wide light distribution in the lateral direction is required. For this reason, it is preferable that the light emission surface of the wavelength conversion part 30 is a rectangle whose aspect ratio is 1: 2-1: 4. According to FIG. 3, the incident angle θ at which the beam diameter length ratio is 4 is about 75 °. Therefore, when the incident angle θ is set to an angle between 60 ° and 75 °, it is optimal as a vehicle lamp. is there.
最後に、図5A〜図5Cを参照して、複数の光源によるビームスポットの重なりについて説明する。 Finally, with reference to FIG. 5A to FIG. 5C, overlapping of beam spots by a plurality of light sources will be described.
照明装置1を車両用灯具として用いる場合、映像投射領域の中央にいくほど輝度の高い配光とする必要がある。レンズ等の部材により該中央の輝度を高める手法もあるが、ここでは、波長変換部30の発光面中央の輝度が高くなるように光源10を配置することで、配光の形成を容易にする。 When the lighting device 1 is used as a vehicular lamp, it is necessary to obtain a light distribution with higher luminance as it goes to the center of the video projection area. Although there is a method of increasing the brightness at the center by a member such as a lens, here, the light source 10 is arranged so that the brightness at the center of the light emitting surface of the wavelength conversion unit 30 is increased, thereby facilitating the formation of light distribution. .
まず、図5Aに示されるように、レーザダイオード10aのレーザ光のビームスポット10a’と、レーザダイオード10bのレーザ光のビームスポット10b’とが大きくずれる配置となっている場合、互いの輝度ピークが離れた位置に現れる。従って、各レーザ光の輝度分布を重ね合わせたとき(グラフの太線)、中央(位置0の付近)の領域の輝度が特に小さくなる。 First, as shown in FIG. 5A, when the beam spot 10a ′ of the laser beam from the laser diode 10a and the beam spot 10b ′ of the laser beam from the laser diode 10b are arranged to greatly deviate from each other, the luminance peak of each other is Appears at a distance. Therefore, when the luminance distributions of the respective laser beams are superimposed (thick line in the graph), the luminance in the center (near position 0) is particularly small.
次に、図5Bに示されるように、ビームスポット10a’とビームスポット10b’とがもう少し重なる配置となっている場合、各レーザ光の輝度分布を重ね合わせたとき、中央の領域の輝度が相対的に大きくなる。 Next, as shown in FIG. 5B, when the beam spot 10a ′ and the beam spot 10b ′ are arranged to be slightly overlapped, when the luminance distributions of the respective laser beams are superimposed, the luminance of the central region is relatively Become bigger.
次に、図5Cに示されるように、ビームスポット10a’と、ビームスポット10b’が一致する配置となっている場合、各レーザ光の輝度分布は、完全に重なり合った状態となる。このため、中央の領域の輝度が最大となり、映像投射領域の中央の輝度を高くすることができる。 Next, as illustrated in FIG. 5C, when the beam spot 10 a ′ and the beam spot 10 b ′ are arranged to coincide with each other, the luminance distributions of the respective laser beams are completely overlapped. For this reason, the brightness in the center area is maximized, and the brightness in the center of the video projection area can be increased.
以上により、レーザダイオード10a,10bから波長変換部30に入射するレーザ光の入射角θを60°〜75°に設定し、さらに、図5Cに示すように、各レーザ光のビームスポット10a’,10b’が同じ位置となるようにレーザダイオード10a,10bを配置することで、横方向に広く、中央部分の輝度が高い配光を作ることができる。 As described above, the incident angle θ of the laser light incident on the wavelength conversion unit 30 from the laser diodes 10a and 10b is set to 60 ° to 75 °, and as shown in FIG. 5C, the beam spots 10a ′, By arranging the laser diodes 10a and 10b so that 10b 'is at the same position, it is possible to create a light distribution that is wide in the lateral direction and has a high luminance at the center.
実施形態の照明装置1は、主に車両用前照灯(ヘッドライト)に適用することができる。また、照明装置1を一般照明に適用してもよい。上記の実施形態は一例であり、これ以外にも様々な変形例が考えられる。 The illuminating device 1 of embodiment is mainly applicable to a vehicle headlamp (headlight). Moreover, you may apply the illuminating device 1 to general illumination. The above-described embodiment is an example, and various modifications other than this are possible.
実施形態の照明装置1は、光源10の後段にコリメートレンズ20が配置されていたが、光源10とコリメートレンズ20の間に光ファイバを配設し、光源10の光をコリメートレンズ20に導いてもよい。さらに、コリメートレンズ20と開口50a,50bの間に光ファイバを配設し、光源10の光を開口50a,50bまで導いてもよい。これにより、装置を小型化したり、光の伝搬による損失を抑えつつ、複数のレーザダイオードからの光をレンズで集光して、高出力の光源とすることができる。 In the illuminating device 1 of the embodiment, the collimating lens 20 is disposed at the subsequent stage of the light source 10, but an optical fiber is disposed between the light source 10 and the collimating lens 20, and the light from the light source 10 is guided to the collimating lens 20. Also good. Furthermore, an optical fiber may be provided between the collimating lens 20 and the openings 50a and 50b, and the light from the light source 10 may be guided to the openings 50a and 50b. Thereby, it is possible to reduce the size of the apparatus and suppress the loss due to the propagation of light while condensing the light from the plurality of laser diodes with the lens to obtain a high output light source.
波長変換部30の蛍光体層30aは、レーザ光が入射する表面側の形状を加工すると蛍光が励起され易くなる。蛍光体層30aの表面に、レーザ光の光軸から離れるほど、レーザ光の入射角が小さくなるような傾斜面を形成することで、蛍光体層30aの表面の各領域で同等の蛍光及び反射光が生じるようになる。これにより、色むらの少ない照明光を得ることができる。なお、このような構造を形成するためには、蛍光体(YAG)と透明粒子であるAl2O3(アルミナ)を紛体から型内で圧縮形成し、焼成する方法がある。 If the phosphor layer 30a of the wavelength conversion unit 30 is processed to have a shape on the surface side on which the laser light is incident, the fluorescence is easily excited. By forming an inclined surface on the surface of the phosphor layer 30a such that the incident angle of the laser beam decreases as the distance from the optical axis of the laser beam increases, the same fluorescence and reflection in each region of the surface of the phosphor layer 30a. Light is generated. Thereby, illumination light with little color unevenness can be obtained. In order to form such a structure, there is a method in which a phosphor (YAG) and Al 2 O 3 (alumina) which is transparent particles are compressed from a powder in a mold and fired.
リフレクタ50の開口は、光源10の数と一致させる必要はない。光源10に対応した一対又は複数対の開口の他に、光を放出するためだけの開口があってもよい。 The opening of the reflector 50 does not need to match the number of the light sources 10. In addition to a pair or a plurality of openings corresponding to the light source 10, there may be openings only for emitting light.
1…照明装置、10…光源、10a,10b…レーザダイオード、20…コリメートレンズ、20a,20b…レンズ、30…波長変換部、30a…蛍光体層、40…反射性基板、50…リフレクタ、50a,50b…開口、60…集光レンズ、70…ミラー部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device, 10 ... Light source, 10a, 10b ... Laser diode, 20 ... Collimating lens, 20a, 20b ... Lens, 30 ... Wavelength conversion part, 30a ... Phosphor layer, 40 ... Reflective substrate, 50 ... Reflector, 50a , 50b ... aperture, 60 ... condensing lens, 70 ... mirror part.
Claims (7)
前記光源からの光が照射され、照射された光の反射により発光を生じる発光部と、
前記光源と前記発光部との間に配置され、少なくとも一対の開口を該発光部の基準面に垂直な垂直軸に対して対称な位置に有し、該光源からの光が該一対の開口を介して該発光部に照射され、該発光部で生じた発光を裏面に設けられたミラーで反射させるリフレクタと、を備えたことを特徴とする照明装置。 A light source;
A light emitting unit that is irradiated with light from the light source and generates light by reflection of the irradiated light;
The light source is disposed between the light source and the light emitting unit, and has at least a pair of openings at positions symmetrical to a vertical axis perpendicular to a reference plane of the light emitting unit, and light from the light source has the pair of openings. And a reflector that irradiates the light emitting unit through the light emitting unit and reflects the light emitted from the light emitting unit with a mirror provided on the back surface.
前記光源の光軸と前記発光部の垂直軸とが所定方向において所定の傾斜角度で交差し、
前記光源の光軸と前記所定方向と直交する方向とが垂直に交差していることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 1.
The optical axis of the light source and the vertical axis of the light emitting unit intersect at a predetermined inclination angle in a predetermined direction,
An illumination device, wherein an optical axis of the light source and a direction orthogonal to the predetermined direction intersect perpendicularly.
前記所定の傾斜角度は、前記発光部の垂直軸に対して60°〜75°の間の角度であることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 2,
The illumination device according to claim 1, wherein the predetermined inclination angle is an angle between 60 ° and 75 ° with respect to a vertical axis of the light emitting unit.
前記光源は、少なくとも一対の光源であり、
前記一対の光源は、前記一対の開口に対応した位置に配置されていることを特徴とする照明装置。 In the illuminating device of any one of Claims 1-3,
The light sources are at least a pair of light sources,
The pair of light sources are arranged at positions corresponding to the pair of openings.
前記光源は、青色レーザダイオードであり、
前記発光部には、前記青色レーザダイオードの光が照射された場合に黄色の蛍光が発生する蛍光体が含まれ、
前記発光は、前記青色レーザダイオードの青色光と前記蛍光の黄色光とであることを特徴とする照明装置。 In the illuminating device of any one of Claims 1-4,
The light source is a blue laser diode;
The light emitting unit includes a phosphor that generates yellow fluorescence when irradiated with light of the blue laser diode,
The illuminating device characterized in that the emitted light is blue light of the blue laser diode and yellow light of the fluorescence.
前記光源は、RGBレーザダイオードであり、
前記発光部には、前記RGBレーザダイオードの光を拡散する光拡散板が含まれ、
前記発光は、前記光拡散板により拡散された光であることを特徴とする照明装置。 In the illuminating device of any one of Claims 1-4,
The light source is an RGB laser diode;
The light emitting unit includes a light diffusion plate that diffuses the light of the RGB laser diode,
The illumination device according to claim 1, wherein the light emission is light diffused by the light diffusion plate.
前記光源からの光を前記開口に誘導する光ファイバを備えていることを特徴とする照明装置。 In the illuminating device of any one of Claims 1-6,
An illumination device comprising an optical fiber that guides light from the light source to the opening.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019169251A (en) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | 岩崎電気株式会社 | Luminaire and laser diode |
| WO2021020394A1 (en) * | 2019-07-29 | 2021-02-04 | 株式会社小糸製作所 | Beam adjusting method and beam adjusting device |
-
2016
- 2016-06-21 JP JP2016122576A patent/JP2017228390A/en active Pending
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