JP2012089687A - Light-emitting unit, light-emitting device and headlight - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発光ユニット、発光装置および前照灯に関し、特に、励起光を蛍光に変換する蛍光部材を備えた発光ユニット、発光装置および前照灯に関する。 The present invention relates to a light emitting unit, a light emitting device, and a headlamp, and more particularly, to a light emitting unit, a light emitting device, and a headlamp provided with a fluorescent member that converts excitation light into fluorescence.
従来、励起光を蛍光に変換する蛍光部材を備えた発光装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a light-emitting device including a fluorescent member that converts excitation light into fluorescence is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、紫外線(励起光)を出射する紫外線LD素子(励起光源)と、紫外線LD素子の前方に配置され、紫外線LD素子から出射した励起光を可視光(蛍光)に変換する蛍光体(蛍光部材)と、蛍光体の前方に配置され、蛍光体を透過した紫外線を反射する紫外線反射鏡と、蛍光体から出射した可視光を反射する可視光反射鏡とを備えた光源装置(発光装置)が開示されている。
In
上記特許文献1のように、励起光を蛍光部材に照射する構造では、励起光の一部は、蛍光に変換されることなく蛍光部材を透過する。このため、上記特許文献1では、蛍光体の前方に、蛍光体を透過した紫外線(励起光)を反射する紫外線反射鏡を設けている。これにより、蛍光体を透過した励起光を、蛍光体に再度入射させることが可能であり、励起光を蛍光に変換させやすくすることが可能である。すなわち、光の変換効率が低下するのをある程度抑制することが可能である。
In the structure in which the excitation light is irradiated to the fluorescent member as in
しかしながら、上記特許文献1のように構成しても、紫外線反射鏡で反射され、蛍光体に再度入射した励起光の一部は、蛍光に変換されることなく蛍光体を透過し、紫外線LD素子に戻ってしまう。このため、光の変換効率をより向上させるのが困難であるという問題点がある。
However, even when configured as in
なお、励起光が蛍光に変換されることなく蛍光体を透過してしまうのを抑制するためには、蛍光体を大型化すればよいが、この場合、蛍光体が大型化するとともに、蛍光体のコストが増加してしまう。 In order to suppress the excitation light from being transmitted through the phosphor without being converted into fluorescence, the phosphor may be enlarged. In this case, the phosphor is enlarged and the phosphor Costs increase.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、蛍光部材が大型化するのを抑制しながら、光の変換効率を向上させることが可能な発光ユニット、発光装置および前照灯を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to emit light capable of improving light conversion efficiency while suppressing an increase in size of a fluorescent member. It is to provide a unit, a light emitting device and a headlamp.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による発光ユニットは、励起光を蛍光に変換する機能を有するとともに、励起光が入射される光入射面、および、蛍光を出射する光出射面を含む蛍光部材と、光を反射する光反射面を含む反射部材とを備え、反射部材の光反射面は、光入射面に入射した励起光の光軸上に配置され、励起光を反射する第1反射領域と、第1反射領域で反射された励起光の光軸上に配置され、励起光を反射する第2反射領域とを含む。 To achieve the above object, a light emitting unit according to a first aspect of the present invention has a function of converting excitation light into fluorescence, a light incident surface on which excitation light is incident, and light emission that emits fluorescence. A fluorescent member including a surface and a reflecting member including a light reflecting surface for reflecting light, and the light reflecting surface of the reflecting member is disposed on the optical axis of the excitation light incident on the light incident surface and reflects the excitation light. And a second reflection region that is disposed on the optical axis of the excitation light reflected by the first reflection region and reflects the excitation light.
なお、本明細書中において、光軸とは、光束が最も高い方向(軸)をいう。 In this specification, the optical axis refers to the direction (axis) in which the luminous flux is highest.
この第1の局面による発光ユニットでは、上記のように、反射部材の光反射面に、光入射面に入射した励起光の光軸上に配置され、励起光を反射する第1反射領域と、第1反射領域で反射された励起光の光軸上に配置され、励起光を反射する第2反射領域とを設ける。これにより、蛍光部材に入射した励起光は、反射部材で2回以上反射して、発光ユニット(蛍光部材)から外部に出射する。このため、例えば反射部材で1回も反射せず、または、1回だけ反射して、励起光が発光ユニット(蛍光部材)から外部に出射する場合に比べて、蛍光部材内の励起光の光路長を大きくすることができる。これにより、励起光が蛍光に変換されずに発光ユニット(蛍光部材)から外部に出射するのを抑制することができる。その結果、光の変換効率を向上させることができる。 In the light emitting unit according to the first aspect, as described above, the light reflecting surface of the reflecting member is disposed on the optical axis of the excitation light incident on the light incident surface, and the first reflection region that reflects the excitation light; A second reflection region is provided that is disposed on the optical axis of the excitation light reflected by the first reflection region and reflects the excitation light. As a result, the excitation light that has entered the fluorescent member is reflected twice or more by the reflecting member and is emitted from the light emitting unit (fluorescent member) to the outside. For this reason, for example, the optical path of the excitation light in the fluorescent member is not compared with the case where the excitation light is not reflected once or reflected only once and the excitation light is emitted from the light emitting unit (fluorescent member) to the outside. The length can be increased. Thereby, it can suppress that excitation light is radiate | emitted outside from a light emission unit (fluorescence member), without being converted into fluorescence. As a result, the light conversion efficiency can be improved.
また、蛍光部材内の励起光の光路長を大きくすることができるので、励起光が蛍光に変換されずに発光ユニット(蛍光部材)から外部に出射するのを抑制するために、蛍光部材を大型化する必要がない。これにより、蛍光部材が大型化するのを抑制することができ、蛍光部材のコストが増加するのを抑制することができる。 Moreover, since the optical path length of the excitation light in the fluorescent member can be increased, the fluorescent member is made large in order to suppress the excitation light from being emitted from the light emitting unit (fluorescent member) without being converted into fluorescence. There is no need to Thereby, it can suppress that a fluorescent member enlarges, and can suppress that the cost of a fluorescent member increases.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、好ましくは、光反射面の第1反射領域は、光入射面に入射した励起光の光軸に対して傾斜している。このように構成すれば、第1反射領域で反射した励起光が第2反射領域で反射せずに蛍光部材(発光ユニット)から外部に出射するのを、容易に抑制することができる。 In the light emitting unit according to the first aspect, preferably, the first reflection region of the light reflecting surface is inclined with respect to the optical axis of the excitation light incident on the light incident surface. If comprised in this way, it can suppress easily that the excitation light reflected in the 1st reflective area is not reflected in a 2nd reflective area, but is radiate | emitted outside from a fluorescent member (light emitting unit).
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、好ましくは、光反射面の第2反射領域は、第1反射領域に対して交差する方向に延びるように形成されている。このように構成すれば、第2反射領域で反射した励起光の進行方向を、容易に制御できる。 In the light emitting unit according to the first aspect, preferably, the second reflection region of the light reflection surface is formed to extend in a direction intersecting the first reflection region. If comprised in this way, the advancing direction of the excitation light reflected in the 2nd reflective area | region can be controlled easily.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、好ましくは、反射部材の光反射面は、第2反射領域で反射された励起光の光軸上に配置され、励起光を反射する第3反射領域をさらに含む。このように構成すれば、励起光を反射部材で3回以上反射させることができる。これにより、蛍光部材内の励起光の光路長をより大きくすることができるので、光の変換効率をより向上させることができる。 In the light emitting unit according to the first aspect, preferably, the light reflecting surface of the reflecting member is disposed on the optical axis of the excitation light reflected by the second reflection region, and further includes a third reflection region that reflects the excitation light. Including. If comprised in this way, excitation light can be reflected 3 times or more by a reflection member. Thereby, since the optical path length of the excitation light in the fluorescent member can be further increased, the light conversion efficiency can be further improved.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、蛍光部材は、底面および側面を含む円錐形状または多角錐形状の少なくとも一部を形成しており、光入射面および光出射面は、底面を形成し、光反射面は、側面を覆うように形成されていてもよい。 In the light emitting unit according to the first aspect, the fluorescent member forms at least a part of a conical shape or a polygonal pyramid shape including a bottom surface and a side surface, the light incident surface and the light emitting surface form a bottom surface, and light The reflective surface may be formed so as to cover the side surface.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、蛍光部材は、底面および側面を含む円錐形状または多角錐形状の少なくとも一部を形成しており、光入射面は、側面を形成し、光出射面は、底面を形成し、光反射面は、側面を覆うように形成されていてもよい。 In the light emitting unit according to the first aspect, the fluorescent member forms at least part of a conical shape or a polygonal pyramid shape including a bottom surface and a side surface, the light incident surface forms a side surface, and the light emitting surface is The bottom surface may be formed, and the light reflecting surface may be formed to cover the side surface.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、蛍光部材は、一方面、他方面および側面を含む円柱形状または多角柱形状の少なくとも一部を形成しており、光入射面および光出射面は、一方面を形成し、光反射面は、他方面および側面を覆うように形成されていてもよい。 In the light emitting unit according to the first aspect, the fluorescent member forms at least a part of a cylindrical shape or a polygonal prism shape including one surface, the other surface, and the side surface, and the light incident surface and the light emitting surface are on one surface. The light reflecting surface may be formed so as to cover the other surface and the side surface.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、蛍光部材は、一方面、他方面および側面を含む円柱形状または多角柱形状の少なくとも一部を形成しており、光入射面は、他方面を形成し、光出射面は、一方面を形成し、光反射面は、少なくとも側面を覆うように形成されていてもよい。 In the light emitting unit according to the first aspect, the fluorescent member forms at least a part of a cylindrical shape or a polygonal prism shape including one surface, the other surface, and the side surface, and the light incident surface forms the other surface, The light emitting surface may form one surface, and the light reflecting surface may be formed to cover at least the side surface.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、蛍光部材は、一方面、他方面および側面を含む円錐台形状または多角錐台形状の少なくとも一部を形成しており、他方面は、一方面よりも大きい面積を有し、光入射面は、他方面を形成し、光出射面は、一方面を形成し、光反射面は、他方面および側面を覆うように形成されていてもよい。 In the light emitting unit according to the first aspect, the fluorescent member forms at least part of a truncated cone shape or a polygonal truncated cone shape including one surface, the other surface, and the side surface, and the other surface is larger than the one surface. The light incident surface may form the other surface, the light emitting surface may form one surface, and the light reflecting surface may cover the other surface and the side surface.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、好ましくは、反射部材は、蛍光部材の表面に密着するように設けられている。このように構成すれば、反射部材が大型化するのを、容易に抑制することができる。また、発光ユニットを、容易に製造することができる。 In the light emitting unit according to the first aspect, preferably, the reflecting member is provided in close contact with the surface of the fluorescent member. If comprised in this way, it can suppress easily that a reflecting member enlarges. In addition, the light emitting unit can be easily manufactured.
上記反射部材が蛍光部材の表面に密着するように設けられている発光ユニットにおいて、好ましくは、反射部材は、蛍光部材の表面に形成された金属膜を含む。このように構成すれば、蛍光部材の表面に密着するように、容易に反射部材を設けることができる。また、反射部材が大型化・重量化するのを抑制することができるので、発光ユニットが大型化・重量化するのを抑制することができる。 In the light emitting unit provided so that the reflective member is in close contact with the surface of the fluorescent member, the reflective member preferably includes a metal film formed on the surface of the fluorescent member. If comprised in this way, a reflecting member can be easily provided so that it may closely_contact | adhere to the surface of a fluorescent member. Moreover, since it can suppress that a reflecting member enlarges and weights, it can suppress that a light emitting unit enlarges and weights.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、光反射面は、凹形状に形成され、蛍光部材は、光反射面の頂点の近傍、または、光反射面の頂点を含む領域に配置され、光反射面の一部は、蛍光部材から出射した光を所定の方向に反射してもよい。 In the light emitting unit according to the first aspect, the light reflecting surface is formed in a concave shape, and the fluorescent member is disposed in the vicinity of the vertex of the light reflecting surface or in the region including the vertex of the light reflecting surface. A part of the light may reflect the light emitted from the fluorescent member in a predetermined direction.
上記光反射面が凹形状に形成された発光ユニットにおいて、好ましくは、反射部材には、励起光を通過させるための貫通穴が設けられている。このように構成すれば、励起光を、蛍光部材の所望の位置に、かつ、所望の入射角で、入射させることができる。 In the light emitting unit in which the light reflecting surface is formed in a concave shape, the reflecting member is preferably provided with a through hole for allowing excitation light to pass therethrough. If comprised in this way, excitation light can be entered in the desired position of a fluorescent member and a desired incident angle.
上記光反射面が凹形状に形成された発光ユニットにおいて、好ましくは、光反射面の少なくとも一部は、放物面および楕円面の一方により形成されている。このように構成すれば、蛍光部材を光反射面の焦点を含む領域に配置することにより、発光ユニットから出射する光(照明光)を、容易に、平行光にしたり、集光することができる。 In the light emitting unit in which the light reflecting surface is formed in a concave shape, preferably, at least a part of the light reflecting surface is formed by one of a parabolic surface and an elliptical surface. If comprised in this way, the light (illumination light) radiate | emitted from a light emission unit can be easily made into a parallel light, or can be condensed by arrange | positioning a fluorescent member in the area | region containing the focus of a light reflection surface. .
上記光反射面が凹形状に形成された発光ユニットにおいて、好ましくは、光反射面は、焦点を有する形状に形成されており、蛍光部材は、光反射面の焦点を含む領域、または、光反射面の焦点の近傍に配置されている。このように構成すれば、発光ユニットから出射する光(照明光)を、容易に、例えば平行光にしたり集光することができる。 In the light emitting unit in which the light reflecting surface is formed in a concave shape, preferably, the light reflecting surface is formed in a shape having a focal point, and the fluorescent member is a region including the focal point of the light reflecting surface, or light reflecting. Located near the focal point of the surface. If comprised in this way, the light (illumination light) radiate | emitted from the light emission unit can be easily made into a parallel light, for example, or can be condensed.
上記光反射面が凹形状に形成された発光ユニットにおいて、好ましくは、光反射面には、蛍光部材を収納する凹部が形成されている。このように構成すれば、凹部を容易に所望の形状にすることができるので、蛍光部材を容易に所望の形状にすることができる。 In the light emitting unit in which the light reflecting surface is formed in a concave shape, preferably, the light reflecting surface is formed with a recess for housing the fluorescent member. If comprised in this way, since a recessed part can be made into a desired shape easily, a fluorescent member can be easily made into a desired shape.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、好ましくは、蛍光部材に入射される励起光は、P偏光であり、励起光の蛍光部材に対する入射角は、ブリュースター角である。このように構成すれば、入射角を約0°以外の角度にしながら、励起光が蛍光部材に入射する際の表面反射を抑制することができる In the light emitting unit according to the first aspect, preferably, the excitation light incident on the fluorescent member is P-polarized light, and the incident angle of the excitation light with respect to the fluorescent member is a Brewster angle. If comprised in this way, surface reflection at the time of excitation light entering a fluorescent member can be suppressed, making an incident angle into angles other than about 0 degree.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、好ましくは、励起光の蛍光部材に対する入射角は、0°以上80°以下である。このように構成すれば、励起光の入射角が大きくなり過ぎるのを抑制することができるので、励起光が蛍光部材に入射する際の表面反射を低減することができる。 In the light emitting unit according to the first aspect, the incident angle of the excitation light with respect to the fluorescent member is preferably 0 ° or more and 80 ° or less. If comprised in this way, it can suppress that the incident angle of excitation light becomes large too much, Therefore The surface reflection at the time of excitation light entering into a fluorescence member can be reduced.
上記第1の局面による発光ユニットにおいて、好ましくは、励起光は、レーザ光を含む。レーザ光が蛍光に変換されずに外部に出射すると、人間の眼に害を及ぼす場合があるので、励起光がレーザ光を含む場合に、上記のように構成することは、特に有効である。 In the light emitting unit according to the first aspect, preferably, the excitation light includes laser light. If the laser light is emitted to the outside without being converted into fluorescence, it may cause harm to human eyes. Therefore, the configuration as described above is particularly effective when the excitation light includes laser light.
この発明の第2の局面による発光装置は、上記の構成の発光ユニットと、発光ユニットの蛍光部材に照射される励起光を出射する励起光源とを備える。このように構成すれば、蛍光部材が大型化するのを抑制しながら、光の変換効率を向上させることが可能な発光装置を得ることができる。 A light-emitting device according to a second aspect of the present invention includes the light-emitting unit having the above-described configuration and an excitation light source that emits excitation light applied to a fluorescent member of the light-emitting unit. If comprised in this way, the light-emitting device which can improve the light conversion efficiency can be obtained, suppressing the enlargement of a fluorescent member.
この発明の第3の局面による前照灯は、上記の構成の発光装置を備える。このように構成すれば、蛍光部材が大型化するのを抑制しながら、光の変換効率を向上させることが可能な前照灯を得ることができる。 A headlamp according to a third aspect of the present invention includes the light emitting device having the above configuration. If comprised in this way, the headlamp which can improve the conversion efficiency of light can be obtained, suppressing that a fluorescent member enlarges.
以上のように、本発明によれば、蛍光部材が大型化するのを抑制しながら、光の変換効率を向上させることが可能な発光ユニット、発光装置および前照灯を容易に得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain a light-emitting unit, a light-emitting device, and a headlamp that can improve light conversion efficiency while suppressing an increase in the size of a fluorescent member. .
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするために、断面図であってもハッチングを施さない場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In order to facilitate understanding, even a cross-sectional view may not be hatched.
(第1実施形態)
まず、図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態による発光装置1の構造について説明する。
(First embodiment)
First, the structure of the
本発明の第1実施形態による発光装置1は、図1に示すように、半導体レーザ素子2と、発光ユニット10とを備えている。なお、半導体レーザ素子2は、本発明の「励起光源」の一例である。
The
半導体レーザ素子2は、励起光として機能するレーザ光を出射する。また、半導体レーザ素子2は、例えば、約405nmの中心波長を有する青紫色のレーザ光(励起光)を出射するように構成されている。
The
発光ユニット10は、半導体レーザ素子2から出射した励起光が照射される蛍光部材11と、光(励起光および蛍光)を反射する光反射面12aを有する反射膜12とを含んでいる。なお、反射膜12は、本発明の「反射部材」の一例である。
The
ここで、第1実施形態では、蛍光部材11は、図2および図3に示すように、D1の直径と、H1の高さと、θx1の頂角とを有する円錐形状に形成されている。例えば、第1実施形態では、蛍光部材11の直径D1を約5mm、高さH1を約2.5mm、頂角θx1を約90°としてもよい。
Here, in the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the
また、蛍光部材11は、底面11aと、側面11bとを含んでいる。第1実施形態では、底面11aは、半導体レーザ素子2から出射した励起光が入射される光入射面として機能するとともに、蛍光を出射する光出射面としても機能する。なお、底面11aは、本発明の「光入射面」および「光出射面」の一例である。
The
また、蛍光部材11は、例えば、青紫色光(励起光)を、赤色光、緑色光および青色光にそれぞれ変換して出射する3種類の蛍光体粒子の混合粉末を、封止材(例えばガラス材料)に練り込んだものである。そして、蛍光部材11から出射する赤色光、緑色光および青色光の蛍光が混色されることによって、白色光が得られる。
In addition, the
なお、蛍光体粒子の封止材は、励起光(青紫色光)および白色光(赤色光、緑色光および青色光)を透過する材料であればよく、例えば、AlN、サファイア、TiO2、SiO2、シリコン樹脂、エポキシ樹脂またはジルコニアなどを用いることが可能である。 The phosphor particle sealing material may be any material that transmits excitation light (blue-violet light) and white light (red light, green light, and blue light). For example, AlN, sapphire, TiO 2 , SiO 2. Silicon resin, epoxy resin or zirconia can be used.
また、第1実施形態では、蛍光部材11を透過する励起光が反射膜12で2回反射するように、蛍光部材11および反射膜12が形成されている。
In the first embodiment, the
具体的には、第1実施形態では、図4に示すように、半導体レーザ素子2から出射し、蛍光部材11に入射した励起光P1の光軸C1の底面11aに対する角度(励起光P1の屈折角)θ1が、
θ1+θx1≦90°・・・(1)
を満たすように、蛍光部材11が形成されている。
Specifically, in the first embodiment, as shown in FIG. 4, the angle of the excitation light P1 emitted from the
θ1 + θx1 ≦ 90 ° (1)
The
なお、蛍光部材11の屈折率をn1とし、空気の屈折率をn0とし、半導体レーザ素子2から出射した励起光P0の光軸C0の底面11aに対する角度(励起光P0の入射角)をθ0とすると、励起光P1の屈折角θ1は、n1×sinθ1=n0×sinθ0を満たしている。例えば、第1実施形態では、蛍光部材11の屈折率n1を約1.44としてもよいし、励起光P0の入射角θ0を約0°としてもよい。なお、励起光P0の入射角θ0を約0°にすれば、励起光P0が蛍光部材11の表面で反射するのを抑制することができる。また、励起光P0をP偏光にし、励起光P0の蛍光部材11に対する入射角θ0をブリュースター角に合わせれば、入射角θ0を約0°以外の角度にしながら、励起光P0が蛍光部材11に入射する際の表面反射を抑制することが可能である。
The refractive index of the
また、半導体レーザ素子2から出射した励起光P0の蛍光部材11に対する入射位置は、蛍光部材11の端部から距離L1離れている。例えば、第1実施形態では、距離L1を約1mmとしてもよい。
The incident position of the excitation light P0 emitted from the
反射膜12の光反射面12aは、蛍光部材11の側面11bを覆うように形成されている。また、反射膜12は、蛍光部材11の側面11bに密着するように設けられている。
The light reflection surface 12 a of the
また、反射膜12は、光を反射する機能を有する金属膜により形成されている。具体的には、反射膜12は、例えば、約30nmの厚みを有するTi膜と、約300nmの厚みを有するAu膜とによって形成されている。なお、反射膜12は、光を反射する機能を有していれば上記の構造に限定されない。例えば、約30nmの厚みを有するMo膜と、約20nmの厚みを有するPt層と、約200nmの厚みを有するAu膜とによって、反射膜12を形成してもよい。
The
また、第1実施形態では、反射膜12の光反射面12aは、蛍光部材11の底面11aに入射した励起光P1の光軸C1上に配置され、励起光P1を反射する領域12bと、領域12bで反射された励起光P2の光軸C2上に配置され、励起光P2を反射する領域12cとを含んでいる。なお、領域12bは、本発明の「第1反射領域」の一例であり、領域12cは、本発明の「第2反射領域」の一例である。
In the first embodiment, the
この光反射面12aの領域12bおよび12cは、蛍光部材11の底面11aに対して傾斜している。また、領域12bは、底面11aに入射した励起光P1の光軸C1に対して、傾斜している(垂直ではない)。また、領域12cは、領域12bに対して交差(直交)する方向に延びるように形成されている。
The
次に、図4を参照して、励起光の光路(励起光の光軸上を進行する光の光路)について説明する。 Next, the optical path of the excitation light (the optical path of the light traveling on the optical axis of the excitation light) will be described with reference to FIG.
第1実施形態では、図4に示すように、半導体レーザ素子2から出射した励起光P0は、入射角θ0で蛍光部材11の底面11aに入射する。そして、蛍光部材11に入射した励起光P1は、屈折角θ1で進行する。
In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the excitation light P0 emitted from the
蛍光部材11に入射し、蛍光部材11を透過した励起光P1は、反射膜12の領域12bで反射される。そして、領域12bで反射された励起光P2は、反射膜12の領域12cに向かって進行する。
The excitation light P1 incident on the
このとき、第1実施形態では、蛍光部材11は、上記式(1)を満たすように形成されているので、領域12bで反射された励起光P2は、底面11aと平行、または、底面11aに対して離れる方向に傾斜して進行する。このため、領域12bで反射された励起光P2は、領域12c(光反射面12aのうちの、領域12bとは反対側の領域)に必ず到達する。すなわち、励起光P2が領域12cで反射されずに底面11aから出射することはない。
At this time, in the first embodiment, since the
蛍光部材11を透過した励起光P2は、反射膜12の領域12cで反射される。そして、領域12cで反射された励起光P3は、蛍光部材11の底面11aに向かって進行し、底面11aから出射する。
The excitation light P2 that has passed through the
なお、蛍光部材11中を進行する励起光の大部分は、進行過程において蛍光部材11中の蛍光体粒子により蛍光に変換されるので、蛍光部材11から出射する励起光は、ほとんど無い。
Note that most of the excitation light traveling in the
このように、第1実施形態では、上記式(1)を満たすように、蛍光部材11を形成することにより、励起光を反射膜12の領域12bおよび12cで反射させることが可能である。すなわち、励起光を反射膜12で2回反射させることが可能である。しかしながら、上記式(1)を満たすように蛍光部材11を形成することは、必須ではない。すなわち、上記式(1)を満たさないように蛍光部材11を形成した場合、領域12bで反射された励起光P2は底面11aに対して近づく方向に傾斜して進行するが、励起光P1が反射する位置(領域12b)を底面11aから離して設定すれば、励起光P2を領域12cに到達させることが十分可能である。このため、上記式(1)を満たさないように蛍光部材11を形成したとしても、励起光を反射膜12で2回反射させることは、十分可能である。
As described above, in the first embodiment, the excitation light can be reflected by the
次に、図2および図5を参照して、発光ユニット10の製造方法について説明する。
Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 5, the manufacturing method of the
まず、円錐形状の蛍光部材11を準備する。円錐形状の蛍光部材11は、例えば、蛍光体粒子を含有する封止材(例えばガラス材料)を、鋳型(図示せず)に注入し固めるなどにより、容易に形成することが可能である。
First, a
そして、蛍光部材11の底面11a上にレジスト20(図5参照)を形成する。その後、図5に示すように、蛍光部材11およびレジスト20を、基板30上に設置する。
Then, a resist 20 (see FIG. 5) is formed on the
そして、例えばEB(Electron Beam)蒸着装置などを用いて、蛍光部材11の側面11b上に、Ti膜およびAu膜(または、Mo膜、Pt膜およびAu膜など)を順次積層し、反射膜12(図2参照)を形成する。
Then, using, for example, an EB (Electron Beam) vapor deposition apparatus or the like, a Ti film and an Au film (or a Mo film, a Pt film, an Au film, and the like) are sequentially stacked on the
このようにして、発光ユニット10が製造される。
In this way, the
第1実施形態では、上記のように、反射膜12の光反射面12aに、底面11aに入射した励起光P1の光軸C1上に配置され、励起光P1を反射する領域12bと、領域12bで反射された励起光P2の光軸C2上に配置され、励起光P2を反射する領域12cとを設ける。これにより、蛍光部材11に入射した励起光は、反射膜12で2回反射して、発光ユニット10(蛍光部材11)から外部に出射する。このため、例えば反射膜12で1回だけ反射して(または、1回も反射せず)、励起光が発光ユニット10(蛍光部材11)から外部に出射する場合に比べて、蛍光部材11内の励起光の光路長を大きくすることができる。これにより、励起光が蛍光に変換されずに発光ユニット10(蛍光部材11)から外部に出射するのを抑制することができる。その結果、光の変換効率を向上させることができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、蛍光部材11内の励起光の光路長を大きくすることができるので、励起光が蛍光に変換されずに発光ユニット10(蛍光部材11)から外部に出射するのを抑制するために、蛍光部材11を大型化する必要がない。これにより、蛍光部材11が大型化するのを抑制することができ、蛍光部材11のコストが増加するのを抑制することができる。
In addition, since the optical path length of the excitation light in the
また、第1実施形態では、上記のように、光反射面12aの領域12bを、底面11aに入射した励起光P1の光軸C1に対して傾斜させる。これにより、領域12bで反射した励起光P1が領域12cで反射せずに蛍光部材11(発光ユニット10)から外部に出射するのを、容易に抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、光反射面12aの領域12cを、領域12bに対して交差(直交)する方向に延びるように形成する。これにより、領域12cで反射した励起光P3の進行方向を、容易に制御できる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、蛍光部材11の表面(側面11b)に、金属膜からなる反射膜12を設ける。これにより、反射膜12が大型化・重量化するのを抑制することができるので、発光ユニット10が大型化・重量化するのを抑制することができる。また、発光ユニット10を、容易に製造することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、励起光としてレーザ光を用いる。レーザ光が蛍光に変換されずに外部に出射すると、人間の眼に害を及ぼす場合があるので、励起光としてレーザ光を用いる場合に、上記のように構成することは、特に有効である。 In the first embodiment, as described above, laser light is used as excitation light. If the laser light is emitted to the outside without being converted into fluorescence, it may cause harm to human eyes. Therefore, when the laser light is used as the excitation light, the above configuration is particularly effective.
(第2実施形態)
この第2実施形態では、図6〜図11を参照して、上記第1実施形態と異なり、励起光が、反射膜112で3回以上反射して蛍光部材111から出射する場合について説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, with reference to FIGS. 6 to 11, unlike the first embodiment, the case where the excitation light is reflected by the
まず、図6〜図10を参照して、本発明の第2実施形態による発光装置101の構造について説明する。
First, the structure of the light-emitting
本発明の第2実施形態による発光装置101は、図6に示すように、半導体レーザ素子2と、発光ユニット110とを備えている。
A
第2実施形態では、半導体レーザ素子2は、発光ユニット110の後側に配置されており、励起光は、後側から発光ユニット110(後述する蛍光部材111)に照射される。このように、半導体レーザ素子2を発光ユニット110の後側に配置することによって、半導体レーザ素子2が発光ユニット110からの光を遮るおそれがなく、半導体レーザ素子2の設置位置の自由度が高くなるので、発光装置101およびその周辺部分の設計自由度が高くなる。
In the second embodiment, the
発光ユニット110は、蛍光部材111と、反射膜112とを含んでいる。なお、反射膜112は、本発明の「反射部材」の一例である。
The
ここで、第2実施形態では、蛍光部材111は、図7〜図9に示すように、円錐形状の一部を切り取った形状に形成されている。例えば、第2実施形態では、蛍光部材111は、上記第1実施形態の蛍光部材11の一部を切り取った形状に形成されている。
Here, in 2nd Embodiment, as shown in FIGS. 7-9, the
また、蛍光部材111は、底面111aと、側面111bと、底面111aに対して傾斜した切取面111cとを含んでいる。なお、底面111aは、本発明の「光出射面」の一例であり、側面111bは、本発明の「光入射面」の一例である。
The
第2実施形態では、底面111aは、円錐形状の底面の一部を形成しているとともに、蛍光を出射する光出射面として機能する。
In the second embodiment, the
また、第2実施形態では、側面111bは、円錐形状の側面の一部を形成しているとともに、半導体レーザ素子2から出射したレーザ光(励起光)が入射する光入射面として機能する。
In the second embodiment, the
切取面111cは、図7に示すように、断面的に見て、反射膜112の後述する領域112eと平行に形成されている。
As shown in FIG. 7, the
反射膜112は、蛍光部材111の側面111bおよび切取面111cを覆うように形成されている。また、第2実施形態では、反射膜112には、半導体レーザ素子2から出射した励起光(レーザ光)を蛍光部材111に入射させるための貫通穴112aが形成されている。例えば、貫通穴112aの直径を、約1mmとしてもよい。
The
ここで、第2実施形態では、蛍光部材111を透過する励起光が反射膜112で3回以上反射するように、蛍光部材111および反射膜112が形成されている。
Here, in the second embodiment, the
具体的には、第2実施形態では、図10に示すように、反射膜112の光反射面112bは、蛍光部材111の側面111bに入射した励起光P101の光軸C101上に配置され、励起光P101を反射する領域112cと、領域112cで反射された励起光P102の光軸C102上に配置され、励起光P102を反射する領域112dと、領域112dで反射された励起光P103の光軸C103上に配置され、励起光P103を反射する領域112eとを含んでいる。
Specifically, in the second embodiment, as shown in FIG. 10, the
言い換えると、領域112c(蛍光部材111の切取面111c)は、領域112cで反射した励起光P102が領域112dに到達するように形成されている。また、領域112dは、領域112dで反射した励起光P103が領域112eに到達するように形成されている。なお、領域112cは、本発明の「第1反射領域」の一例であり、領域112dは、本発明の「第2反射領域」の一例である。また、領域112eは、本発明の「第3反射領域」の一例である。
In other words, the
また、半導体レーザ素子2および反射膜112の貫通穴112aは、蛍光部材111に入射した励起光P101が反射膜112の領域112c(蛍光部材111の切取面111c)に到達するように配置されている。例えば、半導体レーザ素子2は、半導体レーザ素子2から出射した励起光P100の、蛍光部材111の側面111bに対する入射角θ100が約20°になるように配置されている。また、貫通穴112aは、円錐形状の頂点から貫通穴112aの中心までの距離(領域112dから貫通穴112aの中心までのA方向の距離)L100が、切取面111c(領域112c)のA方向の長さL101よりも小さくなるように、形成されていてもよい。
Further, the through
なお、第2実施形態のその他の構造は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining structure of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
次に、図10を参照して、励起光の光路(励起光の光軸上を進行する光の光路)について説明する。 Next, the optical path of the excitation light (the optical path of the light traveling on the optical axis of the excitation light) will be described with reference to FIG.
第2実施形態では、図10に示すように、半導体レーザ素子2から出射した励起光P100は、入射角θ100(例えば、約20°)で蛍光部材111の側面111bに入射する。そして、蛍光部材111に入射した励起光P101は、屈折角θ101(例えば、約14°)で進行する。
In the second embodiment, as shown in FIG. 10, the excitation light P100 emitted from the
蛍光部材111に入射し、蛍光部材111を透過した励起光P101は、反射膜112の領域112cで反射される。そして、領域112cで反射された励起光P102は、反射膜112の領域112dに向かって進行する。
The excitation light P101 incident on the
蛍光部材111を透過した励起光P102は、反射膜112の領域112dで反射される。そして、領域112dで反射された励起光P103は、反射膜112の領域112eに向かって進行する。
The excitation light P102 that has passed through the
蛍光部材111を透過した励起光P103は、反射膜112の領域112eで反射される。そして、領域112eで反射された励起光P104は、蛍光部材111の底面111aに向かって進行し、底面111aから出射する。なお、半導体レーザ素子2の設置角度(励起光P100の入射角θ100)を変更することにより、反射膜112の領域112eで反射された励起光P104を、再度反射膜112の領域112cに向かって進行させ、領域112cと領域112eとの間で反射を繰り返した後に、底面111aから出射させることも可能である。すなわち、励起光を反射膜112で4回以上反射させることも可能である。
The excitation light P103 transmitted through the
このように、第2実施形態では、蛍光部材111を透過する励起光は、反射膜112で3回以上反射して、発光ユニット110(蛍光部材111)から外部に出射する。
Thus, in 2nd Embodiment, the excitation light which permeate | transmits the
次に、図7および図11を参照して、発光ユニット110の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、蛍光部材111を準備する。このとき、鋳型(図示せず)により、図11に示した形状の蛍光部材111を形成してもよいし、上記第1実施形態の蛍光部材11の一部を切り取ることにより、蛍光部材111を形成してもよい。
First, the
そして、蛍光部材111の底面111a上にレジスト120(図11参照)を形成する。その後、図11に示すように、蛍光部材111およびレジスト120を、基板30上に設置する。
Then, a resist 120 (see FIG. 11) is formed on the
そして、蛍光部材111の側面111bのうちの、貫通穴112a(図7参照)が形成される予定の領域上に、レジスト121を形成する。
Then, a resist 121 is formed on the region of the
その後、例えばEB蒸着装置などを用いて、蛍光部材111の側面111bおよび切取面111c上に、反射膜112(図7参照)を形成する。
Thereafter, the reflective film 112 (see FIG. 7) is formed on the
このようにして、発光ユニット110が製造される。
In this way, the
なお、第2実施形態のその他の製造方法は、上記第1実施形態と同様である。 In addition, the other manufacturing method of 2nd Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.
第2実施形態では、上記のように、反射膜112の光反射面112bに、領域112c、112dおよび112eを設ける。これにより、励起光を反射膜112で3回以上反射させることができる。これにより、蛍光部材111内の励起光の光路長をより大きくすることができるので、光の変換効率をより向上させることができる。
In the second embodiment, the
第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
(第3実施形態)
この第3実施形態では、図12〜図16を参照して、上記第1および第2実施形態と異なり、蛍光部材211が円柱形状に形成されている場合について説明する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a case where the
まず、図12〜図15を参照して、本発明の第3実施形態による発光装置201の構造について説明する。
First, the structure of the
本発明の第3実施形態による発光装置201は、図12に示すように、半導体レーザ素子2と、発光ユニット210とを備えている。発光ユニット210は、蛍光部材211と、反射膜212とを含んでいる。なお、反射膜212は、本発明の「反射部材」の一例である。
A
ここで、第3実施形態では、図13および図14に示すように、蛍光部材211は、D201の直径と、H201の高さとを有する円柱形状に形成されている。例えば、第3実施形態では、蛍光部材211の直径D201を約5mm、高さH201を約3.5mmとしてもよい。
Here, in 3rd Embodiment, as shown in FIG.13 and FIG.14, the
また、蛍光部材211は、一方面211aと、側面211bと、他方面211cとを含んでいる。第3実施形態では、一方面211aは、半導体レーザ素子2から出射したレーザ光(励起光)が入射される光入射面として機能するとともに、蛍光を出射する光出射面としても機能する。なお、一方面211aは、本発明の「光入射面」および「光出射面」の一例である。
The
また、第3実施形態では、蛍光部材211を透過する励起光が反射膜212で3回以上反射するように、蛍光部材211および反射膜212が形成されている。
In the third embodiment, the
具体的には、第3実施形態では、図15に示すように、半導体レーザ素子2から出射した励起光P200の蛍光部材211に対する入射位置を、蛍光部材211の端部(側面211b)から距離L201離れた位置であるとした場合に、蛍光部材211に入射した励起光P201の光軸C201の一方面211aに対する角度(励起光P201の屈折角)θ201が、
H201≧(L201+D201)/2tanθ201・・・(2)
を満たすように、蛍光部材211が形成されている。
Specifically, in the third embodiment, as shown in FIG. 15, the incident position of the excitation light P200 emitted from the
H201 ≧ (L201 + D201) / 2 tan θ201 (2)
The
例えば、第3実施形態では、距離L201を約1mm、励起光P200の入射角θ200を約57°、励起光P201の屈折角θ201を約40°としてもよい。なお、励起光P200の入射角θ200が大きくなり過ぎると、励起光P200が蛍光部材211に入射する際の表面反射が多くなるので、入射角θ200は、約0°以上約80°以下であることが好ましい。
For example, in the third embodiment, the distance L201 may be about 1 mm, the incident angle θ200 of the excitation light P200 may be about 57 °, and the refraction angle θ201 of the excitation light P201 may be about 40 °. If the incident angle θ200 of the excitation light P200 becomes too large, surface reflection when the excitation light P200 enters the
反射膜212の光反射面212aは、蛍光部材211の側面211bおよび他方面211cを覆うように形成されている。
The
また、第3実施形態では、反射膜212の光反射面212aは、蛍光部材211の一方面211aに入射した励起光P201の光軸C201上に配置され、励起光P201を反射する領域212bと、領域212bで反射された励起光P202の光軸C202上に配置され、励起光P202を反射する領域212cと、領域212cで反射された励起光P203の光軸C203上に配置され、励起光P203を反射する領域212dとを含んでいる。なお、領域212bは、本発明の「第1反射領域」の一例であり、領域212cは、本発明の「第2反射領域」の一例である。また、領域212dは、本発明の「第3反射領域」の一例である。
In the third embodiment, the
また、領域212bおよび212dは、蛍光部材211の側面211b上に配置されているとともに、領域212cは、蛍光部材211の他方面211c上に配置されている。
The
なお、第3実施形態のその他の構造は、上記第1および第2実施形態と同様である。 The remaining structure of the third embodiment is the same as that of the first and second embodiments.
次に、図15を参照して、励起光の光路(励起光の光軸上を進行する光の光路)について説明する。 Next, the optical path of the excitation light (the optical path of the light traveling on the optical axis of the excitation light) will be described with reference to FIG.
第3実施形態では、半導体レーザ素子2から出射した励起光P200は、入射角θ200で蛍光部材211の一方面211aに入射する。そして、蛍光部材211に入射した励起光P201は、屈折角θ201で進行する。
In the third embodiment, the excitation light P200 emitted from the
蛍光部材211に入射し、蛍光部材211を透過した励起光P201は、反射膜212の領域212bで反射される。そして、領域212bで反射された励起光P202は、反射膜212の領域212cに向かって進行する。
The excitation light P201 incident on the
蛍光部材211を透過した励起光P202は、反射膜212の領域212cで反射される。そして、領域212cで反射された励起光P203は、反射膜212の領域212dに向かって進行する。
The excitation light P202 that has passed through the
このとき、第3実施形態では、蛍光部材211は、上記式(2)を満たすように形成されているので、領域212cで反射された励起光P203は、領域212dに到達する。すなわち、励起光P203が領域212dで反射されずに一方面211aから出射することはない。
At this time, in the third embodiment, since the
そして、蛍光部材211を透過した励起光P203は、反射膜212の領域212dで反射される。そして、領域212dで反射された励起光P204は、蛍光部材211の一方面211aに向かって進行し、一方面211aから出射する。
Then, the excitation light P203 transmitted through the
このように、第3実施形態では、蛍光部材211を上記式(2)を満たすように形成することにより、励起光を反射膜212の領域212b、212cおよび212dで反射させることが可能となる。すなわち、励起光を反射膜212で3回反射させることが可能となる。
As described above, in the third embodiment, by forming the
なお、例えば、励起光P200の入射角θ200を大きくし、または、蛍光部材211の高さH201を大きくすることなどにより、励起光を反射膜212で4回以上反射させることも可能である。
For example, the excitation light can be reflected four or more times by the
次に、図13および図16を参照して、発光ユニット210の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、円柱形状の蛍光部材211を準備する。そして、蛍光部材211の一方面211a上にレジスト220(図16参照)を形成する。その後、図16に示すように、蛍光部材211およびレジスト220を、基板30上に設置する。
First, a
そして、例えばEB蒸着装置などを用いて、蛍光部材211の側面211bおよび他方面211c上に、反射膜212(図13参照)を形成する。
Then, the reflective film 212 (see FIG. 13) is formed on the
このようにして、発光ユニット210が製造される。
In this way, the
なお、第3実施形態のその他の製造方法は、上記第1および第2実施形態と同様である。 In addition, the other manufacturing method of 3rd Embodiment is the same as that of the said 1st and 2nd embodiment.
また、第3実施形態のその他の効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。 The remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first and second embodiments.
(第4実施形態)
この第4実施形態では、図17〜図22を参照して、上記第1〜第3実施形態と異なり、蛍光部材311が円錐台形状に形成されている場合について説明する。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, a case where the
まず、図17〜図21を参照して、本発明の第4実施形態による発光装置301の構造について説明する。
First, the structure of the
本発明の第4実施形態による発光装置301は、図17に示すように、半導体レーザ素子2と、発光ユニット310とを備えている。発光ユニット310は、蛍光部材311と、反射膜312とを含んでいる。なお、反射膜312は、本発明の「反射部材」の一例である。
The
ここで、第4実施形態では、蛍光部材311は、図18〜図20に示すように、一方面311aと、側面311bと、一方面311aよりも大きい面積(直径)を有する他方面311cとを含む円錐台形状に形成されている。なお、一方面311aは、本発明の「光出射面」の一例であり、他方面311cは、本発明の「光入射面」の一例である。
Here, in the fourth embodiment, as shown in FIGS. 18 to 20, the
一方面311aは、蛍光を出射する光出射面として機能する。
The one
側面311bは、図18に示すように、他方面311cに対して角度θx301傾斜している。例えば、第4実施形態では、角度θx301を約75°としてもよい。
As shown in FIG. 18, the
他方面311cは、D301の直径を有するとともに、半導体レーザ素子2から出射したレーザ光(励起光)が入射される光入射面として機能する。例えば、第4実施形態では、直径D301を約5mmとしてもよい。
The
反射膜312は、蛍光部材311の側面311bおよび他方面311cを覆うように形成されている。また、第3実施形態では、反射膜312には、半導体レーザ素子2から出射した励起光(レーザ光)を蛍光部材311に入射させるための貫通穴312aが形成されている。例えば、貫通穴312aの直径を、約1mmとしてもよい。
The
また、第4実施形態では、蛍光部材311を透過する励起光が反射膜312で3回以上(例えば、5回)反射するように、蛍光部材311および反射膜312が形成されている。
In the fourth embodiment, the
具体的には、第4実施形態では、図21に示すように、反射膜312の光反射面312bは、蛍光部材311の他方面311cに入射した励起光P301の光軸C301上に配置され、励起光P301を反射する領域312cと、領域312cで反射された励起光P302の光軸C302上に配置され、励起光P302を反射する領域312dと、領域312dで反射された励起光P303の光軸C303上に配置され、励起光P303を反射する領域312eと、領域312eで反射された励起光P304の光軸C304上に配置され、励起光P304を反射する領域312fと、領域312fで反射された励起光P305の光軸C305上に配置され、励起光P305を反射する領域312gとを含んでいる。
Specifically, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 21, the
言い換えると、領域312cは、領域312cで反射した励起光P302が領域312dに到達するように形成されている。また、領域312dは、領域312dで反射した励起光P303が領域312eに到達するように形成されている。また、領域312eは、領域312eで反射した励起光P304が領域312fに到達するように形成されている。また、領域312fは、領域312fで反射した励起光P305が領域312gに到達するように形成されている。なお、領域312cは、本発明の「第1反射領域」の一例であり、領域312dは、本発明の「第2反射領域」の一例である。また、領域312eは、本発明の「第3反射領域」の一例である。
In other words, the
また、半導体レーザ素子2および反射膜312の貫通穴312aは、蛍光部材311に入射した励起光P301が反射膜312の領域312c(蛍光部材311の側面311b)に到達するように配置されている。例えば、半導体レーザ素子2から出射した励起光P300の、蛍光部材311の他方面311cに対する入射角θ300が約46°になるように、半導体レーザ素子2を配置し、蛍光部材311に入射した励起光P301の屈折角θ301を約30°にしてもよい。
Further, the through
また、貫通穴312aは、蛍光部材311の端部から距離L301離れた位置に形成されている。例えば、第4実施形態では、距離L301を約0.8mmとしてもよい。
In addition, the through
なお、第4実施形態のその他の構造は、上記第1〜第3実施形態と同様である。 The remaining structure of the fourth embodiment is similar to that of the aforementioned first to third embodiments.
次に、図21を参照して、励起光の光路(励起光の光軸上を進行する光の光路)について説明する。 Next, the optical path of the excitation light (the optical path of the light traveling on the optical axis of the excitation light) will be described with reference to FIG.
第4実施形態では、図21に示すように、半導体レーザ素子2から出射した励起光P300は、入射角θ300で蛍光部材311の他方面311cに入射する。そして、蛍光部材311に入射した励起光P301は、屈折角θ301で進行する。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 21, the excitation light P300 emitted from the
蛍光部材311に入射した励起光P301は、蛍光部材311を透過し、反射膜312の領域312cで反射される。そして、領域312cで反射された励起光P302は、反射膜312の領域312dに向かって進行する。
The excitation light P301 incident on the
蛍光部材311を透過した励起光P302は、反射膜312の領域312dで反射される。そして、領域312dで反射された励起光P303は、反射膜312の領域312eに向かって進行する。
The excitation light P302 that has passed through the
蛍光部材311を透過した励起光P303は、反射膜312の領域312eで反射される。そして、領域312eで反射された励起光P304は、反射膜312の領域312fに向かって進行する。
The excitation light P303 transmitted through the
蛍光部材311を透過した励起光P304は、反射膜312の領域312fで反射される。そして、領域312fで反射された励起光P305は、反射膜312の領域312gに向かって進行する。
The excitation light P304 that has passed through the
蛍光部材311を透過した励起光P305は、反射膜312の領域312gで反射される。そして、領域312gで反射された励起光P306は、蛍光部材311の一方面311aに向かって進行し、一方面311aから出射する。
The excitation light P305 that has passed through the
このように、第4実施形態では、蛍光部材311を透過する励起光は、反射膜312で5回反射して、発光ユニット310(蛍光部材311)から外部に出射する。
As described above, in the fourth embodiment, the excitation light transmitted through the
なお、例えば、励起光P300の入射角θ300、蛍光部材311の直径D301および角度θx301などを変更することにより、励起光を反射膜312で6回以上反射させることも可能である。
For example, by changing the incident angle θ300 of the excitation light P300, the diameter D301 and the angle θx301 of the
次に、図18および図22を参照して、発光ユニット310の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、円錐台形状の蛍光部材311を準備する。そして、蛍光部材311の一方面311a上にレジスト320(図22参照)を形成する。その後、図22に示すように、蛍光部材311およびレジスト320を、基板30上に設置する。
First, a frustoconical
そして、蛍光部材311の他方面311cのうちの、貫通穴312a(図18参照)が形成される予定の領域上に、レジスト321を形成する。
Then, a resist 321 is formed on a region of the
その後、例えばEB蒸着装置などを用いて、蛍光部材311の側面311bおよび他方面311c上に、反射膜312(図18参照)を形成する。
Thereafter, the reflective film 312 (see FIG. 18) is formed on the
このようにして、発光ユニット310が製造される。
In this way, the
なお、第4実施形態のその他の製造方法は、上記第1〜第3実施形態と同様である。 In addition, the other manufacturing method of 4th Embodiment is the same as that of the said 1st-3rd embodiment.
第4実施形態では、上記のように、励起光を、例えば5回反射させることができるので、蛍光部材311内の励起光の光路長をさらに大きくすることができる。これにより、光の変換効率をさらに向上させることができる。
In the fourth embodiment, as described above, since the excitation light can be reflected, for example, five times, the optical path length of the excitation light in the
第4実施形態のその他の効果は、上記第1〜第3実施形態と同様である。 Other effects of the fourth embodiment are the same as those of the first to third embodiments.
(第5実施形態)
この第5実施形態では、図23〜図25を参照して、発光装置が前照灯として用いられる場合について説明する。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, a case where the light emitting device is used as a headlamp will be described with reference to FIGS. 23 to 25.
まず、図23および図24を参照して、本発明の第5実施形態による前照灯401の構造について説明する。なお、前照灯401は、本発明の「発光装置」の一例である。
First, with reference to FIG. 23 and FIG. 24, the structure of the
本発明の第5実施形態による前照灯401は、車両(例えば自動車)(図示せず)などに搭載され、車両前方を照明するためのものである。この前照灯401は、図23に示すように、半導体レーザ素子2と、発光ユニット410とを備えている。発光ユニット410は、蛍光部材411と、反射膜412と、反射板413とを含んでいる。なお、反射膜412および反射板413は、本発明の「反射部材」の一例である。
A
蛍光部材411は、図24に示すように、底面411aと、凸面411bとを含むドーム形状(半球形状)に形成されている。なお、底面411aは、本発明の「光入射面」および「光出射面」の一例である。
As shown in FIG. 24, the
反射膜412の光反射面412aは、蛍光部材411の凸面411bを覆うように形成されている。
The
また、第5実施形態では、蛍光部材411を透過する励起光が反射膜412で2回反射するように、蛍光部材411および反射膜412が形成されている。
In the fifth embodiment, the
また、反射膜412と反射板413との間には、半田などからなる接着層(図示せず)が設けられており、接着層により、反射膜412および蛍光部材411が反射板413に固定されている。
In addition, an adhesive layer (not shown) made of solder or the like is provided between the
反射板413は、例えば、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属板により形成されている。また、反射板413には、図23に示すように、半導体レーザ素子2から出射した励起光を通過させるための貫通穴413aが形成されている。この貫通穴413aは、反射板413のうちの、蛍光部材411よりも前側の部分に、形成されている。
The
ここで、第5実施形態では、反射板413の光反射面413bは、凹形状に形成されているとともに、光を反射する機能を有する。また、光反射面413bは、例えば放物面により形成されている。
Here, in the fifth embodiment, the
そして、第5実施形態では、図24に示すように、蛍光部材411は、反射板413の光反射面413bの頂点V401近傍に配置されている。なお、蛍光部材411は、光反射面413bの頂点V401を含む領域に配置されていてもよい。
And in 5th Embodiment, as shown in FIG. 24, the
また、第5実施形態では、蛍光部材411は、光反射面413bの焦点F401を含む領域に配置されている。なお、蛍光部材411は、光反射面413bの焦点F401近傍に配置されていてもよい。これにより、蛍光部材411から出射した光は、光反射面413bにより略平行光にされ、発光ユニット410(前照灯401)から前方に出射される。
In the fifth embodiment, the
なお、第5実施形態のその他の構造は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining structure of the fifth embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
次に、図23および図25を参照して、励起光の光路(励起光の光軸上を進行する光の光路)について説明する。 Next, the optical path of the excitation light (the optical path of the light traveling on the optical axis of the excitation light) will be described with reference to FIGS.
第5実施形態では、図25に示すように、半導体レーザ素子2(図23参照)から出射した励起光P400は、反射板413の光反射面413bで反射された後に、蛍光部材411の底面411aに入射する。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 25, the excitation light P400 emitted from the semiconductor laser element 2 (see FIG. 23) is reflected by the
そして、蛍光部材411に入射した励起光P401は、反射膜412の領域412bおよび412cで反射された後に、底面411aから出射する。なお、領域412bは、本発明の「第1反射領域」の一例であり、領域412cは、本発明の「第2反射領域」の一例である。
Then, the excitation light P401 that has entered the
このように、第5実施形態では、蛍光部材411を透過する励起光は、反射膜412で2回反射して、発光ユニット410(蛍光部材411)から外部に出射する。
As described above, in the fifth embodiment, the excitation light transmitted through the
なお、第5実施形態の蛍光部材411および反射膜412の製造方法は、上記第1実施形態と同様である。
In addition, the manufacturing method of the
第5実施形態では、上記のように、蛍光部材411を、光反射面413bの頂点V401の近傍(または、光反射面413bの頂点V401を含む領域)に配置する。これにより、蛍光部材411を反射板413に近づけて配置することができるので、蛍光部材411で発生した熱を、容易に、反射板413に放熱させることができる。これにより、蛍光部材411が高温になり過ぎるのを抑制することができるので、蛍光部材411の光の変換効率が低下するのを抑制することができる。
In the fifth embodiment, as described above, the
また、第5実施形態では、上記のように、反射板413に、励起光を通過させるための貫通穴413aを設ける。これにより、励起光を、蛍光部材411の所望の位置に、かつ、所望の入射角で、入射させることができる。
Moreover, in 5th Embodiment, as mentioned above, the through-
また、第5実施形態では、上記のように、蛍光部材411を、光反射面413bの焦点F401を含む領域(または、焦点F401の近傍)に配置する。これにより、発光ユニット410から出射する光(照明光)を、容易に、略平行光にすることができる。
In the fifth embodiment, as described above, the
なお、蛍光部材411が大型化すると、発光ユニット410から出射する光(光反射面413bで反射される光)は平行光になりにくいが、本発明は蛍光部材411を小型化することができるので、発光ユニット410から出射する光を平行光に近づけることができる。これにより、照明光の照明領域を、容易に制御することができる。
Note that when the
第5実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other effects of the fifth embodiment are the same as those of the first embodiment.
(第6実施形態)
この第6実施形態では、図26〜図28を参照して、上記第5実施形態と異なり、蛍光部材511の後側から励起光が照射される場合について説明する。
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, a case where excitation light is irradiated from the rear side of the
まず、図26および図27を参照して、本発明の第6実施形態による前照灯501の構造について説明する。なお、前照灯501は、本発明の「発光装置」の一例である。
First, with reference to FIG. 26 and FIG. 27, the structure of the
本発明の第6実施形態による前照灯501は、図26に示すように、半導体レーザ素子2と、発光ユニット510とを備えている。発光ユニット510は、蛍光部材511と、反射膜512と、反射板513と、反射片514とを含んでいる。なお、反射膜512、反射板513および反射片514は、本発明の「反射部材」の一例である。
A
蛍光部材511は、図27に示すように、ドーム形状(半球形状)の一部を切り取った形状に形成されている。
As shown in FIG. 27, the
また、蛍光部材511は、底面511aと、凸面511bと、底面511aに対して傾斜した切取面511cとを含んでいる。なお、底面511aは、本発明の「光出射面」の一例であり、凸面511bは、本発明の「光入射面」の一例である。
The
底面511aは、光を出射する光反射面として機能する。
The
凸面511bは、半導体レーザ素子2から出射した励起光が入射する光入射面として機能する。
The
反射膜512の光反射面512aは、蛍光部材511の凸面511bを覆うように形成されている。
The
また、反射膜512には、半導体レーザ素子2(図26参照)から出射した励起光を蛍光部材511に入射させるための貫通穴512bが形成されている。
The
反射板513には、半導体レーザ素子2(図26参照)から出射した励起光を通過させるための貫通穴513aが形成されている。この貫通穴513aは、反射膜512の貫通穴512bと接続するように形成されているとともに、反射板513のうちの、蛍光部材511の後側の部分に、形成されている。
The
反射片514は、蛍光部材511の切取面511c上に設けられている。また、反射片514には、光を反射する機能を有する光反射面514aが形成されている。
The
この光反射面514aは、蛍光部材511に入射した励起光の光軸に対して傾斜するように形成されている。すなわち、光反射面514aは、光反射面514aで反射した励起光が反射膜512に到達するように形成されている。
The
そして、第6実施形態では、蛍光部材511を透過する励起光が反射膜512および反射片514で3回以上(例えば4回)反射するように、蛍光部材511、反射膜512および反射片514が形成されている。
In the sixth embodiment, the
なお、第6実施形態のその他の構造は、上記第2および第5実施形態と同様である。 The remaining structure of the sixth embodiment is similar to that of the aforementioned second and fifth embodiments.
次に、図26および図28を参照して、励起光の光路(励起光の光軸上を進行する光の光路)について説明する。 Next, the optical path of the excitation light (the optical path of light traveling on the optical axis of the excitation light) will be described with reference to FIGS.
第6実施形態では、図28に示すように、半導体レーザ素子2から出射した励起光P500は、蛍光部材511の凸面511bに入射する。
In the sixth embodiment, as shown in FIG. 28, the excitation light P500 emitted from the
そして、蛍光部材511に入射した励起光P501は、反射片514の光反射面514aの領域514b、反射膜512の領域512c、512dおよび512eで反射された後に、底面511aから出射する。なお、反射膜512の領域512dで反射された励起光が、領域512eに到達することなく底面511aから出射するように、蛍光部材511、反射膜512および反射片514が形成されていてもよい。また、領域514bは、本発明の「第1反射領域」の一例であり、領域512cは、本発明の「第2反射領域」の一例である。また、領域512dは、本発明の「第3反射領域」の一例である。
Then, the excitation light P501 incident on the
このように、第6実施形態では、蛍光部材511を透過する励起光は、反射膜512および反射片514で4回(3回以上)反射して、発光ユニット510(蛍光部材511)から外部に出射する。
As described above, in the sixth embodiment, the excitation light transmitted through the
なお、第6実施形態の蛍光部材511および反射膜512の製造方法は、上記第2および第5実施形態と同様である。
In addition, the manufacturing method of the
また、第6実施形態の効果は、上記第2および第5実施形態と同様である。 The effects of the sixth embodiment are the same as those of the second and fifth embodiments.
(第7実施形態)
この第7実施形態では、図29〜図31を参照して、上記第5および第6実施形態と異なり、蛍光部材611が反射板613の凹部613cに埋め込まれている場合について説明する。
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment, a case where the
まず、図29および図30を参照して、本発明の第7実施形態による前照灯601の構造について説明する。なお、前照灯601は、本発明の「発光装置」の一例である。
First, with reference to FIG. 29 and FIG. 30, the structure of the
本発明の第7実施形態による前照灯601は、図29に示すように、半導体レーザ素子2と、発光ユニット610とを備えている。発光ユニット610は、蛍光部材611と、光反射面612a(図30参照)を有する反射膜612と、反射板613とを含んでいる。なお、反射膜612および反射板613は、本発明の「反射部材」の一例である。
A
蛍光部材611は、図30に示すように、底面611aと、側面611bとを含む円錐形状に形成されている。なお、底面611aは、本発明の「光入射面」および「光出射面」の一例である。
As shown in FIG. 30, the
また、第7実施形態では、蛍光部材611を透過する励起光が反射膜612で2回以上(例えば4回)反射するように、蛍光部材611および反射膜612が形成されている。例えば、第7実施形態では、蛍光部材611の頂角を約60°にしてもよい。
In the seventh embodiment, the
反射板613には、図29に示すように、半導体レーザ素子2から出射した励起光を通過させるための貫通穴613aが形成されている。
As shown in FIG. 29, the
ここで、第7実施形態では、図30に示すように、反射板613の光反射面613bには、蛍光部材611が埋め込まれる(収納される)円錐形状の凹部613cが形成されている。この凹部613cは、反射板613のうちの、光反射面613bの頂点を含む領域に形成されている。また、凹部613cは、反射板613のうちの、光反射面613bの焦点近傍の領域に形成されている。
Here, in the seventh embodiment, as shown in FIG. 30, a
なお、反射板613の凹部613cの周辺部分は、反射板613の凹部613c周辺以外の部分(反射板613の前側部分)に比べて、大きい厚みに形成されていてもよい。
In addition, the peripheral part of the recessed
第7実施形態のその他の構造は、上記第1および第5実施形態と同様である。 Other structures of the seventh embodiment are the same as those of the first and fifth embodiments.
次に、図29および図31を参照して、励起光の光路(励起光の光軸上を進行する光の光路)について説明する。 Next, with reference to FIGS. 29 and 31, the optical path of the excitation light (the optical path of the light traveling on the optical axis of the excitation light) will be described.
第7実施形態では、図31に示すように、半導体レーザ素子2(図29参照)から出射した励起光P600は、蛍光部材611の底面611aに入射する。そして、蛍光部材611に入射した励起光P601は、反射膜612の光反射面612aの領域612b、612c、612dおよび612eで反射された後に、底面611aから出射する。なお、領域612bは、本発明の「第1反射領域」の一例であり、領域612cは、本発明の「第2反射領域」の一例である。また、領域612dは、本発明の「第3反射領域」の一例である。
In the seventh embodiment, as shown in FIG. 31, the excitation light P600 emitted from the semiconductor laser element 2 (see FIG. 29) enters the
このように、第7実施形態では、蛍光部材611を透過する励起光は、反射膜612で4回反射して、発光ユニット610(蛍光部材611)から外部に出射する。
As described above, in the seventh embodiment, the excitation light transmitted through the
なお、第7実施形態の蛍光部材611および反射膜612の製造方法は、上記第1実施形態と同様である。
In addition, the manufacturing method of the
第7実施形態では、上記のように、反射板613の光反射面613bに、蛍光部材611を収納する凹部613cを形成する。これにより、凹部613cを容易に所望の形状(三角錐形状)にすることができるので、蛍光部材611を容易に所望の形状(三角錐形状)にすることができる。
In the seventh embodiment, as described above, the
第7実施形態のその他の効果は、上記第1および第5実施形態と同様である。 The other effects of the seventh embodiment are the same as those of the first and fifth embodiments.
(第8実施形態)
この第8実施形態では、図32〜図34を参照して、上記第5〜第7実施形態と異なり、蛍光部材711が円錐台形状に形成されている場合について説明する。
(Eighth embodiment)
In the eighth embodiment, a case where the
まず、図32および図33を参照して、本発明の第8実施形態による前照灯701の構造について説明する。なお、前照灯701は、本発明の「発光装置」の一例である。
First, with reference to FIG. 32 and FIG. 33, the structure of the
本発明の第8実施形態による前照灯701は、図32に示すように、半導体レーザ素子2と、発光ユニット710とを備えている。発光ユニット710は、蛍光部材711と、光反射面712b(図33参照)を有する反射膜712と、反射板713とを含んでいる。なお、反射膜712および反射板713は、本発明の「反射部材」の一例である。
A
蛍光部材711は、図33に示すように、一方面711aと、側面711bと、他方面711cとを含む円錐台形状に形成されている。なお、一方面711aは、本発明の「光出射面」の一例であり、他方面711cは、本発明の「光入射面」の一例である。
As shown in FIG. 33, the
反射膜712には、半導体レーザ素子2(図32参照)から出射した励起光を蛍光部材711に入射させるための貫通穴712aが形成されている。
The
また、第8実施形態では、蛍光部材711を透過する励起光が反射膜712で3回以上(例えば5回)反射するように、蛍光部材711および反射膜712が形成されている。
In the eighth embodiment, the
反射板713の光反射面713aには、蛍光部材711が埋め込まれる凹部713bが形成されている。
A
また、反射板713には、半導体レーザ素子2(図32参照)から出射した励起光を通過させるための貫通穴713cが形成されている。この貫通穴713cは、凹部713bに接続されている。
The
第8実施形態のその他の構造は、上記第4、第6および第7実施形態と同様である。 Other structures of the eighth embodiment are the same as those of the fourth, sixth and seventh embodiments.
次に、図32および図34を参照して、励起光の光路(励起光の光軸上を進行する光の光路)について説明する。 Next, with reference to FIGS. 32 and 34, the optical path of the excitation light (the optical path of the light traveling on the optical axis of the excitation light) will be described.
第8実施形態では、図34に示すように、半導体レーザ素子2(図32参照)から出射した励起光P700は、蛍光部材711の他方面711cに入射する。そして、蛍光部材711に入射した励起光P701は、反射膜712の光反射面712bの領域712c、712d、712e、712fおよび712gで反射された後に、一方面711aから出射する。なお、領域712cは、本発明の「第1反射領域」の一例であり、領域712dは、本発明の「第2反射領域」の一例である。また、領域712eは、本発明の「第3反射領域」の一例である。
In the eighth embodiment, as shown in FIG. 34, the excitation light P700 emitted from the semiconductor laser element 2 (see FIG. 32) is incident on the
このように、第8実施形態では、蛍光部材711を透過する励起光は、反射膜712で5回反射して、発光ユニット710(蛍光部材711)から外部に出射する。
As described above, in the eighth embodiment, the excitation light transmitted through the
なお、第8実施形態の蛍光部材711および反射膜712の製造方法は、上記第4実施形態と同様である。
In addition, the manufacturing method of the
また、第8実施形態の効果は、上記第4、第6および第7実施形態と同様である。 The effects of the eighth embodiment are the same as those of the fourth, sixth and seventh embodiments.
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、上記第5〜第8実施形態では、本発明の発光装置を、車両(例えば自動車)の前照灯に適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、本発明の発光装置を、飛行機、船舶、ロボット、バイクまたは自転車や、その他の移動体の前照灯に適用してもよい。また、本発明の発光装置を、ダウンライトまたはスポットライトや、その他の照明装置に適用してもよい。 For example, in the fifth to eighth embodiments, the example in which the light-emitting device of the present invention is applied to a headlight of a vehicle (for example, an automobile) is shown. However, the present invention is not limited to this, and the light-emitting device of the present invention. May be applied to headlights of airplanes, ships, robots, motorcycles or bicycles, and other moving objects. In addition, the light-emitting device of the present invention may be applied to a downlight, a spotlight, or other lighting devices.
また、上記実施形態では、白色光を出射するように、励起光源(半導体レーザ素子)および蛍光部材を構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、白色光以外の光を出射するように、励起光源および蛍光部材を構成してもよい。 In the above embodiment, an example in which the excitation light source (semiconductor laser element) and the fluorescent member are configured to emit white light has been described. However, the present invention is not limited thereto, and light other than white light is emitted. As such, an excitation light source and a fluorescent member may be configured.
また、上記実施形態では、励起光を可視光(赤色光、緑色光および青色光)に変換した例について示したが、本発明はこれに限らず、励起光を可視光以外の光に変換してもよい。例えば、励起光を赤外光に変換する場合には、セキュリティ用CCDカメラの夜間照明装置(発光装置)や、赤外線暖房機の赤外線発光装置などにも適用可能である。 In the above embodiment, an example in which excitation light is converted into visible light (red light, green light, and blue light) has been described. However, the present invention is not limited to this, and excitation light is converted into light other than visible light. May be. For example, when excitation light is converted into infrared light, it can be applied to a night illumination device (light emitting device) of a security CCD camera, an infrared light emitting device of an infrared heater, or the like.
また、上記実施形態では、レーザ光を出射する励起光源として、半導体レーザ素子を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、レーザ光を出射する励起光源として、半導体レーザ素子以外のレーザ発生器を用いてもよい。 In the above-described embodiment, an example in which a semiconductor laser element is used as an excitation light source that emits laser light has been described. A laser generator may be used.
また、上記実施形態では、励起光源として、レーザ光を出射する半導体レーザ素子を用いた例について説明したが、本発明はこれに限らず、励起光源として、LED(Light Emitting Diode)などを用いてもよい。この場合、LEDの光出射側に、LEDから出射した光を平行光にする(または、集光する)レンズを設けてもよい。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which used the semiconductor laser element which radiate | emits a laser beam as an excitation light source, this invention is not restricted to this, LED (Light Emitting Diode) etc. are used as an excitation light source. Also good. In this case, you may provide the lens which makes the light radiate | emitted from LED parallel light (or condenses) in the light emission side of LED.
また、上記実施形態で示した数値は一例であり、各数値は限定されない。 Moreover, the numerical value shown by the said embodiment is an example, and each numerical value is not limited.
また、半導体レーザ素子から出射したレーザ光(励起光)を蛍光部材に導光するための導光部材を設けてもよい。 Further, a light guide member for guiding laser light (excitation light) emitted from the semiconductor laser element to the fluorescent member may be provided.
また、上記実施形態では、反射板の光反射面を、放物面により形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、光反射面を、楕円面の一部により形成してもよい。また、反射板を、CPC(Compound Parabolic Concentrator)型の反射板により形成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the example which formed the light reflection surface of the reflecting plate by the paraboloid was shown, this invention is not restricted to this, Even if a light reflection surface is formed by a part of ellipsoidal surface. Good. Further, the reflection plate may be formed of a CPC (Compound Parabolic Concentrator) type reflection plate.
また、上記実施形態では、励起光源を1つだけ設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、励起光源を複数設けてもよい。 In the above embodiment, an example in which only one excitation light source is provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of excitation light sources may be provided.
また、上記第1〜第4実施形態では、蒸着により、反射膜を形成する例について説明したが、本発明はこれに限らず、蒸着以外の、スパッタリング等の一般的に知られている薄膜形成方法により、反射膜を形成することが可能である。 Moreover, although the said 1st-4th embodiment demonstrated the example which forms a reflecting film by vapor deposition, this invention is not restricted to this, Generally known thin film formation of sputtering etc. other than vapor deposition A reflective film can be formed by the method.
また、例えば上記第1実施形態では、蛍光部材の側面の全面に、反射膜を形成した例について説明したが、本発明はこれに限らず、励起光を反射する必要がある部分のみに、反射膜が形成されていてもよい。 Further, for example, in the first embodiment, the example in which the reflection film is formed on the entire side surface of the fluorescent member has been described. However, the present invention is not limited to this, and only the portion that needs to reflect the excitation light is reflected. A film may be formed.
また、上記実施形態では、蛍光部材を、例えば、円錐形状、円柱形状または円錐台形状に形成した例について説明したが、本発明はこれに限らず、蛍光部材を、多角錐形状、多角柱形状または多角錐台形状に形成してもよいし、その他の様々な形状にすることが可能である。 In the above-described embodiment, an example in which the fluorescent member is formed in, for example, a conical shape, a cylindrical shape, or a truncated cone shape has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the fluorescent member is formed in a polygonal pyramid shape, a polygonal prism shape. Alternatively, it may be formed in a polygonal frustum shape, or may have other various shapes.
また、上記第1〜第4実施形態では、蛍光部材の表面上に、反射膜を設けた例について説明したが、本発明はこれに限らず、蛍光部材の表面上に、反射板を設けてもよい。 Moreover, although the said 1st-4th embodiment demonstrated the example which provided the reflecting film on the surface of the fluorescent member, this invention is not restricted to this, A reflecting plate is provided on the surface of the fluorescent member. Also good.
また、例えば上記第5実施形態では、発光ユニットを、蛍光部材、反射膜および反射板により構成した例について説明したが、本発明はこれに限らず、発光ユニットを、蛍光部材および反射板により構成してもよい。すなわち、蛍光部材の表面上に反射膜を設けず、励起光を反射板の光反射面で反射させてもよい。この場合、蛍光体粒子を含有する封止材(例えばガラス材料)を、反射板の内部(または凹部の内部)に流し込み固めることにより、蛍光部材を形成してもよい。 Further, for example, in the fifth embodiment, the example in which the light emitting unit is configured by the fluorescent member, the reflective film, and the reflective plate has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the light emitting unit is configured by the fluorescent member and the reflective plate. May be. That is, the excitation light may be reflected by the light reflection surface of the reflection plate without providing a reflection film on the surface of the fluorescent member. In this case, the fluorescent member may be formed by pouring and sealing a sealing material (for example, a glass material) containing phosphor particles into the reflecting plate (or the inside of the recess).
また、上記第2実施形態では、励起光を3回以上反射させるために、蛍光部材を、円錐形状の一部を切り取った形状に形成した例について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、図35に示した本発明の第1変形例による発光ユニット810のように構成してもよい。すなわち、図35に示すように、反射膜812を、蛍光部材11の側面11b上だけでなく、底面11aの一部上にも形成する。このように構成しても、励起光を3回以上(例えば、5回)反射させることが可能である。
Moreover, in the said 2nd Embodiment, in order to reflect excitation light 3 times or more, although the example which formed the fluorescent member in the shape which cut off a part of cone shape was demonstrated, this invention is not limited to this, For example, you may comprise like the
また、上記第3実施形態では、蛍光部材を円柱形状に形成した場合に、励起光を前側から発光ユニットに照射した例について示したが、本発明はこれに限らず、例えば図36に示した本発明の第2変形例による発光装置901のように、半導体レーザ素子2を発光ユニット910の後側に配置し、励起光を後側から発光ユニット910に照射させてもよい。
Moreover, in the said 3rd Embodiment, when the fluorescent member was formed in the column shape, it showed about the example which irradiated the light emission unit from the front side, but this invention is not limited to this, For example, it showed in FIG. As in the
具体的には、図36に示すように、蛍光部材911を、D901(例えば、約20mm)の直径と、H901(例えば、約40mm)の高さとを有する円柱形状に形成する。また、反射膜912の光反射面912aを、蛍光部材911の側面911bおよび他方面(光入射面)911cを覆うように形成するとともに、反射膜912に、励起光P900を蛍光部材911に入射させるための貫通穴912b(例えば、直径が約1mm)を形成する。
Specifically, as shown in FIG. 36, the
そして、半導体レーザ素子2から出射した励起光P900の蛍光部材911に対する入射位置を蛍光部材911の端部(側面911b)から距離L900(例えば、約8mm)離れた位置に設定するとともに、励起光P900の入射角θ900を約70°、蛍光部材911に入射した励起光P901の屈折角θ901を約41°にすれば、蛍光部材911を透過する励起光は、反射膜912で2回以上反射した後に、蛍光部材911の一方面(光出射面)911aから出射される。なお、例えば、蛍光部材911の直径D901を小さくしたり、高さH901を大きくすることなどにより、励起光を反射膜912で3回以上反射させることも可能である。
The incident position of the excitation light P900 emitted from the
また、発光ユニット910は、上記実施形態と同様にして製造することが可能である。すなわち、円柱形状の蛍光部材911を準備し、蛍光部材911の一方面911a上にレジスト920(図37参照)を形成する。そして、蛍光部材911およびレジスト920を基板30上に設置する。その後、蛍光部材911の他方面911cのうちの、貫通穴912b(図36参照)が形成される予定の領域上に、レジスト921を形成する。そして、蛍光部材911の側面911bおよび他方面911c上に、反射膜912を形成することにより、発光ユニット910を製造することが可能である。
The
また、上記実施形態では、反射部材(反射膜)を、蛍光部材に密着するように設けた例について説明したが、本発明はこれに限らず、反射部材と蛍光部材との間に、隙間(空間)を設けてもよい。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which provided the reflecting member (reflective film) so that it might closely_contact | adhere to a fluorescent member, this invention is not restricted to this, A clearance gap (( Space) may be provided.
1、101、201、301、901 発光装置
2 半導体レーザ素子(励起光源)
10、110、210、310、410、510、610、710、810、910 発光ユニット
11、111、211、311、411、511、611、711、911 蛍光部材
11a、411a、611a 底面(光入射面、光出射面)
11b、211b、311b、611b、711b、911b 側面
12、112、212、312、412、512、612、712、812、912 反射膜(反射部材)
12a、112b、212a、312b、412a、413b、512a、514a、612a、613b、712b、713a、912a 光反射面
12b、112c、212b、312c、412b、514b、612b、712c 領域(第1反射領域)
12c、112d、212c、312d、412c、512c、612c、712d 領域(第2反射領域)
111a、511a、711a 底面(光出射面)
111b 側面(光入射面)
112e、212d、312e、512d、612d、712e 領域(第3反射領域)
211a 一方面(光入射面、光出射面)
211c 他方面
311a、911a 一方面(光出射面)
311c、711c、911c 他方面(光入射面)
401、501、601、701 前照灯(発光装置)
413、513、613、713 反射板(反射部材)
413a、513a、613a、713c 貫通穴
511b 凸面(光入射面)
514 反射片(反射部材)
613c、713b 凹部
C0〜C2、C101〜C103、C201〜C203、C301〜C305 光軸
F401 焦点
P0〜P3、P100〜P104、P200〜P203、P300〜P306、P400、P401、P500、P501、P600、P601、P700、P701、P900、P901 励起光
V401 頂点
1, 101, 201, 301, 901
10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810, 910
11b, 211b, 311b, 611b, 711b,
12a, 112b, 212a, 312b, 412a, 413b, 512a, 514a, 612a, 613b, 712b, 713a, 912a
12c, 112d, 212c, 312d, 412c, 512c, 612c, 712d region (second reflection region)
111a, 511a, 711a Bottom surface (light exit surface)
111b Side surface (light incident surface)
112e, 212d, 312e, 512d, 612d, 712e area (third reflection area)
211a One side (light incident surface, light exit surface)
211c
311c, 711c, 911c The other surface (light incident surface)
401, 501, 601, 701 Headlamp (light emitting device)
413, 513, 613, 713 Reflector (reflective member)
413a, 513a, 613a, 713c Through
514 Reflective piece (reflective member)
613c, 713b Recess C0-C2, C101-C103, C201-C203, C301-C305 Optical axis F401 Focus P0-P3, P100-P104, P200-P203, P300-P306, P400, P401, P500, P501, P600, P601 , P700, P701, P900, P901 Excitation light V401 vertex
Claims (21)
光を反射する光反射面を含む反射部材とを備え、
前記反射部材の光反射面は、
前記光入射面に入射した前記励起光の光軸上に配置され、前記励起光を反射する第1反射領域と、
前記第1反射領域で反射された前記励起光の光軸上に配置され、前記励起光を反射する第2反射領域とを含むことを特徴とする発光ユニット。 A fluorescent member having a function of converting excitation light into fluorescence, a light incident surface on which the excitation light is incident, and a fluorescent member including a light emission surface that emits the fluorescence;
A reflection member including a light reflection surface for reflecting light,
The light reflecting surface of the reflecting member is
A first reflection region disposed on the optical axis of the excitation light incident on the light incident surface and reflecting the excitation light;
A light emitting unit, comprising: a second reflection region disposed on an optical axis of the excitation light reflected by the first reflection region and reflecting the excitation light.
前記光入射面および前記光出射面は、前記底面を形成し、
前記光反射面は、前記側面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光ユニット。 The fluorescent member forms at least a part of a conical shape or a polygonal pyramid shape including a bottom surface and a side surface,
The light incident surface and the light emitting surface form the bottom surface,
The light-emitting unit according to claim 1, wherein the light reflecting surface is formed so as to cover the side surface.
前記光入射面は、前記側面を形成し、
前記光出射面は、前記底面を形成し、
前記光反射面は、前記側面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光ユニット。 The fluorescent member forms at least a part of a conical shape or a polygonal pyramid shape including a bottom surface and a side surface,
The light incident surface forms the side surface;
The light exit surface forms the bottom surface;
The light-emitting unit according to claim 1, wherein the light reflecting surface is formed so as to cover the side surface.
前記光入射面および前記光出射面は、前記一方面を形成し、
前記光反射面は、前記他方面および前記側面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光ユニット。 The fluorescent member forms at least a part of a cylindrical shape or a polygonal prism shape including one side, the other side and a side surface,
The light incident surface and the light emitting surface form the one surface,
The light-emitting unit according to claim 1, wherein the light reflecting surface is formed so as to cover the other surface and the side surface.
前記光入射面は、前記他方面を形成し、
前記光出射面は、前記一方面を形成し、
前記光反射面は、少なくとも前記側面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光ユニット。 The fluorescent member forms at least a part of a cylindrical shape or a polygonal prism shape including one side, the other side and a side surface,
The light incident surface forms the other surface;
The light exit surface forms the one surface;
The light-emitting unit according to claim 1, wherein the light reflecting surface is formed so as to cover at least the side surface.
前記他方面は、前記一方面よりも大きい面積を有し、
前記光入射面は、前記他方面を形成し、
前記光出射面は、前記一方面を形成し、
前記光反射面は、前記他方面および前記側面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光ユニット。 The fluorescent member forms at least a part of a truncated cone shape or a polygonal frustum shape including one surface, the other surface and side surfaces,
The other surface has a larger area than the one surface;
The light incident surface forms the other surface;
The light exit surface forms the one surface;
The light-emitting unit according to claim 1, wherein the light reflecting surface is formed so as to cover the other surface and the side surface.
前記蛍光部材は、前記光反射面の頂点の近傍、または、前記光反射面の頂点を含む領域に配置され、
前記光反射面の一部は、前記蛍光部材から出射した光を所定の方向に反射することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の発光ユニット。 The light reflecting surface is formed in a concave shape,
The fluorescent member is disposed in the vicinity of the vertex of the light reflecting surface, or in a region including the vertex of the light reflecting surface,
The light emitting unit according to claim 1, wherein a part of the light reflecting surface reflects light emitted from the fluorescent member in a predetermined direction.
前記蛍光部材は、前記光反射面の焦点を含む領域、または、前記光反射面の焦点の近傍に配置されていることを特徴とする請求項12〜14のいずれか1項に記載の発光ユニット。 The light reflecting surface is formed in a shape having a focal point,
The light emitting unit according to any one of claims 12 to 14, wherein the fluorescent member is disposed in a region including a focal point of the light reflecting surface or in the vicinity of the focal point of the light reflecting surface. .
前記励起光の前記蛍光部材に対する入射角は、ブリュースター角であることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の発光ユニット。 Excitation light incident on the fluorescent member is P-polarized light,
The light emitting unit according to claim 1, wherein an incident angle of the excitation light with respect to the fluorescent member is a Brewster angle.
前記発光ユニットの蛍光部材に照射される励起光を出射する励起光源とを備えることを特徴とする発光装置。 The light emitting unit according to any one of claims 1 to 19,
A light-emitting device comprising: an excitation light source that emits excitation light that is emitted to the fluorescent member of the light-emitting unit.
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