JP6398791B2 - 蛍光光源装置および照明装置 - Google Patents
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また、青領域の波長範囲の光と蛍光とを混色させて擬似白色光を得る技術が知られている。
前記レーザ光に青色光を混合する青色混合機構を備えており、前記凹面反射鏡および前記窓部材の少なくとも一方が前記レーザ光の波長領域の光を遮断する光遮断特性を有し、前記蛍光体の励起光入射面が、前記レーザ光に混合される青色光を反射すると共に拡散する特性を有することを特徴とする。
また、レーザ光が外部に放射されないので、一般照明等にも利用可能な安全性の高い蛍光光源装置を提供することができる。
図1は、本発明の蛍光光源装置の一例における構成の概略を示す正面図である。図2は、図1におけるA−A線断面図である。図3は、図1に示す蛍光光源装置の一部を示す拡大断面図である。
この蛍光光源装置は、励起光源10からの励起光としてのレーザ光を受けてレーザ光入射側に蛍光を発する蛍光体15を備えている。蛍光体15は、例えばセリウム付活のYAG蛍光体(ピークの発光波長:550nm付近)よりなる蛍光板により構成されており、筒状の蛍光体保持部材20によって保持されている。蛍光体15の保持構造については後述する。
各々の導熱部分22は、例えば、蛍光体保持部材20の中心軸(基体部分11の中心軸)Cに沿って延びる平板状の導熱板23により構成されている。この例においては、2枚の導熱板23が蛍光体保持部材20の中心軸Cを対称軸とする軸対称位置に配置されている。各導熱板23は、径方向における内端部が互いに接合されており、蛍光体保持部材20の中心軸C上において例えば柱状の蛍光体保持部23aを構成している。また、各導熱板23の径方向における外端部は、基体部分21の内周面に一体に接合されて熱的に接続されている。なお、蛍光体保持部材20は、基体部分21を形成する材料と、導熱部分22を形成する各導熱板23を接合して一体化されたものとされているが、例えば鋳造等により一体成型したものであってもよい。
凹面反射鏡30の中央部には、光導入用開口部32が形成されており、この光導入用開口部32には、集光レンズ35が設けられている。集光レンズ35は、光軸が蛍光体保持部材20の中心軸Cに一致し、焦点が蛍光体15の励起光入射面16上に位置された状態で配置されている。
凹面反射鏡30は、例えば、レーザ光の波長領域の光を吸収する膜が、基材の反射面31に形成されている。さらに、レーザ光の波長領域の光を透過し、蛍光を反射するように設計された光学膜としての多層膜を基材の表面に蒸着したものにより構成されている。基材としては、例えば、AlやNiなどの金属、硝子、プラスチックなどを例示することができる。
尚、上記例では、凹面反射鏡30の内面にレーザ光の波長領域の光を遮断するまたは吸収する膜を形成する構成のものを示したが、レーザ光の波長領域の光を反射しない硝子やプラスチックの基材の場合には、基材裏面にレーザ光の波長領域の光を吸収する吸収層を設けることもできる。
放熱部材45における筒状部46の他端側開口部には、コリメータレンズ12がその光軸が蛍光体保持部材20の中心軸Cに一致する状態で設けられている。
窓部材28は、例えば、レーザ光の波長領域の光を反射するように設計された光学膜としての多層膜を基材の表面に蒸着したものにより構成されている。基材としては、例えば、蛍光領域の透過率の高い白板硝子や耐光処理を施したプラスチックなどを例示することができる。
青色混合機構50は、青色LED光源51と、青色LED光源51からの光を、励起光源からのLD光に合成するためのダイクロイックミラー55とを備えている。
青色LED光源51は、放熱部材45を構成する一部の放熱フィン47に形成された光源保持部(図示せず)において、LED発光素子53の光軸が励起光源10の光軸に対してほぼ直交して延びる姿勢で、放熱基板54が放熱フィン47に熱的に接続されて配置されている。
このダイクロイックミラー55は、放熱部材45を構成する各放熱フィン47の内側面によって形成された円柱状空間部において、LD光入射面およびLD光出射面(LED光入射面)が励起光源10の光軸に対して傾斜した状態で配置されている。
具体的には、蛍光体15の励起光入射面16側に、LD光、LED光および蛍光体から発せられる蛍光について光透過性を有する板状の基材68が、スペーサ部材69を介して蛍光体15の励起光入射面16と平行に延びるよう配置されており、この基材68の一面に青色光拡散部材65が設けられていると共に基材68の他面にレーザ光透過性フィルタ60が設けられている。レーザ光透過性フィルタ60および青色光拡散部材65は、蛍光体15と励起光源10との間の光路上に位置されている。
スペーサ部材69を構成する材料としては、例えば厚み50μmのステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。
ダイクロイックミラー55は、上述したように、レーザ光について透過する波長選択特性を有することから、励起光源10からのLD光BLD はダイクロイックミラー55を透過して集光レンズ35に入射される。集光レンズ35に入射されたLD光BLD は当該集光レンズ35によって集光されて蛍光体15の励起光入射面16に照射される。このとき、図3に示すように、LD光(実線で示す光線追跡線)BLD は、青色光拡散部材65、基材68およびレーザ光透過性フィルタ60を透過する。
励起光としてのLD光BLD が蛍光体15に照射されることにより蛍光体15における蛍光物質が励起されて励起光入射面16から蛍光(二点鎖線で示す光線追跡線)YF が発せられる。蛍光体15からの蛍光YF は、凹面反射鏡30によって反射される。
ダイクロイックミラー55は、上述したように、LED光(青色光)BLED について反射する波長選択特性を有することから、青色LED光源51からのLED光BLED はダイクロイックミラー55によって蛍光体保持部材20の中心軸Cに沿った方向に反射されて集光レンズ35に入射される。集光レンズ35に入射されたLED光BLED は、当該集光レンズ35によって集光されて、図3に示すように、青色光拡散部材65によって拡散反射される。また、青色光拡散部材65に入射されたLED光BLED の一部は、青色光拡散部材65および基材68を透過するが、当該透過LED光TBLED は、レーザ光透過性フィルタ60によって反射される。
図4は、本発明の蛍光光源装置の他の例における光学系の構成を概略的に示す説明図である。
この蛍光光源装置においては、青色混色機構50を構成する青色LED光源51がその光軸が蛍光体保持部材20の中心軸Cと一致する状態で配置され、励起光源10がその光軸が蛍光体保持部材20の中心軸Cに対して直交して延びる姿勢で、配置された構成とされている。
ダイクロイックミラー55としては、例えば460〜490nmの波長範囲の光を透過し、その他の波長範囲の光を反射する波長選択特性、すなわち青色LED光源51からのLED光BLED を透過し、励起光源10からのLD光BLD を反射する波長選択特性を有するものが用いられている。
この照明装置においては、上記の蛍光光源装置から照射される白色光(青色光と蛍光とによる擬似白色光)が光ファイバ70に入射され、例えば光ファイバ70から出射されるスポット光を照射する構成とされている。
また、励起光源10からのLD光BLD を蛍光体保持部材20の中心軸Cに沿った方向に反射する第二の反射ミラー14が配置されている。
10a レーザ光源
11 半導体レーザ素子
12 コリメータレンズ
13 反射ミラー
14 第二の反射ミラー
15 蛍光体
16 励起光入射面(蛍光放射面)
17 蛍光体支持基板
20 蛍光体保持部材
21 基体部分(リム)
22 導熱部分(スポーク)
23 導熱板
23a 蛍光体保持部
24 窓部材保持部
28 窓部材
30 凹面反射鏡
31 反射面
32 光導入用開口部
35 集光レンズ
40 反射鏡保持部材
41 円筒状部
42 内方フランジ部
45 放熱部材
46 筒状部
47 放熱フィン
50 青色混合機構
51 青色LED光源
52 LED基板
53 LED発光素子
54 放熱基板
55 ダイクロイックミラー
58 コリメータレンズ
60 レーザ光透過性フィルタ
65 青色光拡散部材
68 基材
69 スペーサ部材
70 光ファイバ
71 入射端面
C 蛍光体保持部材の中心軸
NS 反射鏡位置規定面
OM 凹面反射鏡の光軸
Claims (5)
- レーザ光を励起光として放射する励起光源と、当該励起光源からのレーザ光を受けてレーザ光入射側に蛍光を発する蛍光体と、当該蛍光体から放射された蛍光を反射する凹面反射鏡と、当該凹面反射鏡で反射された光を透過する窓部材とを具備した蛍光光源装置において、
前記レーザ光に青色光を混合する青色混合機構を備えており、前記凹面反射鏡および前記窓部材の少なくとも一方が前記レーザ光の波長領域の光を遮断する光遮断特性を有し、前記蛍光体の励起光入射面が、前記レーザ光に混合される青色光を反射すると共に拡散する特性を有することを特徴とする蛍光光源装置。 - 前記蛍光体の励起光入射側に、前記レーザ光に混合される青色光を反射するレーザ光透過性フィルタが設けられ、且つ、当該レーザ光透過性フィルタと前記凹面反射鏡との間に前記レーザ光に混合される青色光を拡散する青色光拡散部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の蛍光光源装置。
- 前記窓部材は、前記レーザ光の波長領域の光を遮断する光遮断特性を有する光学膜を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蛍光光源装置。
- 前記凹面反射鏡は、前記レーザ光の波長領域の光を遮断する光遮断特性を有する光学膜を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の蛍光光源装置。
- 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の蛍光光源装置を備えてなることを特徴とする照明装置。
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