JP5523876B2 - Light source device and lighting device - Google Patents
Light source device and lighting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5523876B2 JP5523876B2 JP2010050749A JP2010050749A JP5523876B2 JP 5523876 B2 JP5523876 B2 JP 5523876B2 JP 2010050749 A JP2010050749 A JP 2010050749A JP 2010050749 A JP2010050749 A JP 2010050749A JP 5523876 B2 JP5523876 B2 JP 5523876B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- solid
- light sources
- phosphor
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical group [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 235
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 209
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 72
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 40
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 30
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 20
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 19
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 11
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 9
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 5
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- -1 Eu 2+ Chemical compound 0.000 description 1
- 229910017414 LaAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Description
本発明は、光源装置および照明装置に関する。 The present invention relates to a light source device and an illumination device.
近年、LED等の固体光源を用いた照明装置が用いられており、その1つとして、青色光を出射する固体光源と蛍光体とを組み合わせて(固体光源からの青色光を蛍光体に照射して)、白色光を実現した照明光源が開発されている(特許文献1)。しかし、蛍光体の熱劣化が問題となる大光量光源においては、冷却について考慮する必要がある。 In recent years, lighting devices using solid-state light sources such as LEDs have been used, and one of them is a combination of a solid-state light source emitting blue light and a phosphor (irradiating phosphor with blue light from a solid-state light source). An illumination light source that realizes white light has been developed (Patent Document 1). However, it is necessary to consider cooling in a large light amount light source in which thermal degradation of the phosphor is a problem.
これに対し、主にプロジェクターの光源として、例えば特許文献2に示すような蛍光体を所定の領域に配置した円盤状回転体(以下、蛍光回転体と称す)を利用した光源装置が開発されている。図1には、この種の蛍光回転体91が示されている。図1を参照すると、蛍光回転体91は、透明な基板(例えば石英ガラス基板)上に紫外光を照射すると赤色または緑色または青色の蛍光を発光するそれぞれの蛍光体層92a,92b,92cが3つの分割された領域として配置されており、蛍光回転体91の回転軸(回転中心)を通って半径方向に延びる直線93a,93b,93cにより3色の蛍光体層92a,92b,92cの面積がほぼ等しくなるように分割配置されている。
On the other hand, as a light source of a projector, for example, a light source device using a disk-shaped rotating body (hereinafter referred to as a fluorescent rotating body) in which a phosphor as shown in
図2は図1の蛍光回転体91を用いた光源装置を示す図である。図2を参照すると、この光源装置は、図1の蛍光回転体91をモーター94で回転させ、固体光源(例えばレーザーダイオード光源)95の前に配置することにより、光源95の光軸上で励起された各蛍光体層92a,92b,92cが各々の色で順次発光することになる。すなわち、赤緑青の光が順次発光することになるが、発光周期が早くなると、つまり蛍光回転体の回転数を上げると(例えば3600rpmにすると)、それぞれの発光色を認識できなくなり白色光として視認できるようになる。
FIG. 2 is a view showing a light source device using the
特許文献2の光源装置では、蛍光回転体を用いていることで(蛍光回転体が回転することで)、蛍光体の熱劣化が問題となる大光量光源においても、冷却効果に優れた光源装置を提供できる。さらに、蛍光回転体を用いたこの種の光源装置において、大光量の光源を実現するために、複数の光源を用いることが考えられる。
The light source device of
複数の光源を用いる場合に、具体的には、複数の光源の光軸を揃えて蛍光回転体の1点を照射する仕方や、特許文献3に示されているように2つの光源で蛍光回転体の2つの場所を照射する仕方が考えられる。 When using a plurality of light sources, specifically, a method of irradiating one point of the fluorescent rotator with the optical axes of the plurality of light sources aligned, or fluorescence rotation with two light sources as disclosed in Patent Document 3 It is possible to irradiate two places on the body.
図3は特許文献3に開示された仕方を説明するための図である。図3を参照すると、特許文献3に開示の光源装置は、蛍光回転体として、赤緑青の一組の蛍光体層102a,102b,102cを光源の数(2つ)だけ繰り返し配置した蛍光回転体101を用い、蛍光回転体101の直径上の回転軸X(回転中心)を挟んで両サイドに光源103a,103bをそれぞれ配置したものとなっている。
FIG. 3 is a diagram for explaining the method disclosed in Patent Document 3. In FIG. Referring to FIG. 3, the light source device disclosed in Patent Document 3 is a fluorescent rotator in which a pair of red, green, and
大光量を得るために複数の光源の光軸を揃えて蛍光回転体の1点を照射する場合には、冷却効果に優れた蛍光回転体とはいえ、限界があることは否めない。これに対し、図3の光源装置では、2つの光源103a,103bで蛍光回転体101の2つの場所を照射するので、冷却効果にとっては有利である。
In order to obtain a large amount of light and align the optical axes of a plurality of light sources and irradiate one point of the fluorescent rotator, it cannot be denied that the fluorescent rotator is excellent in cooling effect but has a limit. On the other hand, in the light source device of FIG. 3, two places of the
しかしながら、図3の構成では、2つ(複数)の光源103a,103bを用いているものの、2つの光源103a,103bからの光が、同時に、同じ色の蛍光を発光する蛍光体層しか照射しないので、蛍光回転体の回転に伴って、発光色が時間的に変化し、いわゆるカラーブレイク現象が生じてしまう。
However, in the configuration of FIG. 3, although two (plural)
カラーブレイク現象は本来白色として観察されるはずの赤緑青の順次発光の個々の色が瞬間的に視認されてしまう現象をいう。例えば図3に示す蛍光回転体101を回転数1800rpmで駆動すれば、赤緑青の順次発光を一周期とした場合に60Hzでこの順次発光を繰り返すことになり、明るい室内で普通に観察する限りはカラーブレイク現象は生じることはないが、暗い部屋で観察する場合や光源もしくは照明場所から急に目をそむけた時などにカラーブレイク現象が生じてしまう。
The color break phenomenon is a phenomenon in which individual colors of red, green and blue light emission which should be originally observed as white are visually recognized. For example, if the
蛍光回転体の回転速度を早くして順次発光の繰返し周期を短くすれば、ある程度はカラーブレイク現象が起き難くなるが、回転数上昇によるモーター音の増大など別の要因で人を不愉快にさせてしまう。 If the rotational speed of the fluorescent rotator is increased and the repetition cycle of light emission is shortened, the color break phenomenon will not occur to some extent, but it may be unpleasant for other reasons, such as an increase in motor noise due to an increase in the rotational speed. End up.
このような問題を回避するため、本願の発明者は、本願の先願である特願2009−278187(以下、先願と称す)において、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することの可能な光源装置および照明装置を案出した。 In order to avoid such a problem, the inventor of the present application irradiates a plurality of places of a fluorescent rotating body with a plurality of light sources in Japanese Patent Application No. 2009-278187 (hereinafter referred to as a prior application) which is a prior application of the present application. Thus, the present invention has devised a light source device and an illuminating device capable of preventing the color break phenomenon without increasing the rotation speed of the fluorescent rotator so as to increase the motor sound when obtaining a large amount of light.
すなわち、本願の先願では、例えば図4に示すように(なお、図4では、図1、図2と同様の箇所には同じ符号を付している)、複数の固体光源95a,95b,95cで蛍光回転体91の複数の場所を照射して大光量を得るのに、複数の固体光源95a,95b,95cからの光が、同時に、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域92a,92b,92cを照射するように複数の固体光源95a,95b,95cが配置され、これにより、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
That is, in the prior application of the present application, for example, as shown in FIG. 4 (in FIG. 4, the same reference numerals are given to the same parts as in FIGS. 1 and 2), a plurality of
しかしながら、この場合、複数の固体光源95a,95b,95cの光軸と蛍光回転体91との交点の蛍光回転体91の回転軸Xからの距離が、複数の固体光源95a,95b,95cで同じであるときには(概略的に、例えば図4に示すように、複数の固体光源95a,95b,95cが蛍光回転体91の回転軸Xから同じ距離に配置されているときには)、複数の固体光源95a,95b,95cからの光は、蛍光回転体91の1つの同心円上の部分(蛍光回転体91の同一半径の同心円上の部分)を照射し続けることになり、その部分の蛍光体の劣化を招いてしまう。
However, in this case, the distance between the optical axis of the plurality of
本発明は、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することが可能であって、さらにこの場合にも、蛍光回転体の蛍光体の劣化を少なくすることの可能な光源装置および照明装置を提供することを目的としている。 The present invention provides a color break phenomenon without increasing the rotation speed of the fluorescent rotator so as to cause an increase in motor sound or the like when illuminating a plurality of locations on the fluorescent rotator with a plurality of light sources to obtain a large amount of light. It is an object of the present invention to provide a light source device and an illuminating device that can prevent the deterioration of the phosphor of the fluorescent rotating body.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、紫外光を発光する複数の固体光源と、回転軸の周りに回転可能であって、紫外光を照射すると互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する蛍光回転体とを備え、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の全ての蛍光体領域を照射するように前記複数の固体光源が配置され、前記複数の固体光源の光軸と前記蛍光回転体との交点の前記蛍光回転体の回転軸からの距離が、前記複数の固体光源ごとに異なっていることを特徴とする光源装置である。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is characterized in that a plurality of solid-state light sources that emit ultraviolet light and a rotation light that can be rotated around an axis of rotation, and emit fluorescence of different colors when irradiated with ultraviolet light. A fluorescent rotator having a plurality of phosphor regions that emit light, and ultraviolet light from the plurality of solid-state light sources simultaneously irradiates all of the plurality of phosphor regions that emit fluorescence of different colors. The plurality of solid light sources are arranged, and the distance from the rotation axis of the fluorescent rotator at the intersection of the optical axes of the plurality of solid light sources and the fluorescent rotator is different for each of the plurality of solid light sources. The light source device is characterized.
また、請求項2記載の発明は、可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有し、回転軸の周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、前記複数の固体光源からの光が、前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域の全ての領域を同時に照射するように前記複数の固体光源が配置され、前記複数の固体光源の光軸と前記蛍光回転体との交点の前記蛍光回転体の回転軸からの距離が、前記複数の固体光源ごとに異なっていることを特徴とする光源装置である。
The invention according to
また、請求項3記載の発明は、前記蛍光回転体が透過型蛍光回転体である場合に、前記蛍光回転体の前記蛍光体領域は、蛍光体層と、該蛍光体層が配置される透明な基板と、該透明な基板の前記蛍光体層よりも前記固体光源側に配置され、前記固体光源が発する光を透過し前記蛍光体層が発する光を反射する光学手段とを有していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源装置である。 According to a third aspect of the present invention, when the fluorescent rotator is a transmission type fluorescent rotator, the phosphor region of the fluorescent rotator includes a phosphor layer and a transparent layer on which the phosphor layer is disposed. A transparent substrate, and an optical means disposed on the solid light source side of the transparent substrate and transmitting light emitted from the solid light source and reflecting light emitted from the phosphor layer. The light source device according to claim 1 , wherein the light source device is a light source device.
また、請求項4記載の発明は、前記蛍光回転体が反射型蛍光回転体である場合に、前記蛍光回転体の前記蛍光体層が配置される基板には、反射面が設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の光源装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, when the fluorescent rotator is a reflection type fluorescent rotator, the substrate on which the phosphor layer of the fluorescent rotator is disposed is provided with a reflective surface. It is a light source device as described in any one of Claims 1 thru | or 3 characterized by these.
また、請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置である。 The invention according to claim 5 is an illumination device characterized by using the light source device according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1、請求項3乃至請求項5記載の発明によれば、紫外光を発光する複数の固体光源と、回転軸の周りに回転可能であって、紫外光を照射すると互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する蛍光回転体とを備え、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の全ての蛍光体領域を照射するように前記複数の固体光源が配置され、前記複数の固体光源の光軸と前記蛍光回転体との交点の前記蛍光回転体の回転軸からの距離が、前記複数の固体光源ごとに異なっているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することが可能であって、さらにこの場合にも、蛍光回転体の蛍光体の劣化を少なくすることの可能な光源装置および照明装置を提供することができる。 According to the inventions of claim 1 and claims 3 to 5 , a plurality of solid-state light sources that emit ultraviolet light and the rotation of the solid light source around the rotation axis, and different colors when irradiated with ultraviolet light. A fluorescent rotator having a plurality of phosphor regions that emit fluorescence, and the ultraviolet light from the plurality of solid-state light sources simultaneously irradiates all of the plurality of phosphor regions that emit fluorescence of different colors. The plurality of solid light sources are arranged as described above, and the distance from the rotation axis of the fluorescent rotator to the intersection of the optical axes of the plurality of solid light sources and the fluorescent rotator is different for each of the plurality of solid light sources. So, when illuminating multiple places on the fluorescent rotator with multiple light sources to obtain a large amount of light, the color break phenomenon is prevented without increasing the rotational speed of the fluorescent rotator so as to cause an increase in motor sound. It is possible to Further in this case, it is possible to provide a light source device and a lighting device capable of reducing the deterioration of the phosphor of the fluorescent rotor.
また、請求項2乃至請求項5記載の発明によれば、可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有し、回転軸の周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、前記複数の固体光源からの光が、前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域の全ての領域を同時に照射するように前記複数の固体光源が配置され、前記複数の固体光源の光軸と前記蛍光回転体との交点の前記蛍光回転体の回転軸からの距離が、前記複数の固体光源ごとに異なっているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することが可能であって、さらにこの場合にも、蛍光回転体の蛍光体の劣化を少なくすることの可能な光源装置および照明装置を提供することができる。
Further, according to the inventions of
特に、請求項3、請求項4記載の発明では、透過型蛍光回転体においては、蛍光回転体の蛍光体層より固体光源側に、固体光源が発する光を透過し前記蛍光体層が発する光を反射する光学手段(バンドパスフィルター)を設けることにより、また、反射型蛍光回転体においては、蛍光回転体の蛍光体層を配置する基板上に反射面を形成したりすることにより、効率の高い光源装置および照明装置を提供することができる。
In particular, in the inventions according to claim 3 and
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第1の実施形態は、紫外光を発光する複数の固体光源と、回転軸の周りに回転可能であって、紫外光を照射すると互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する蛍光回転体とを備え、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を照射するように前記複数の固体光源が配置され、前記複数の固体光源の光軸と前記蛍光回転体との交点の前記蛍光回転体の回転軸からの距離が、前記複数の固体光源ごとに異なっていることを特徴としている。 The first embodiment of the present invention includes a plurality of solid-state light sources that emit ultraviolet light and a plurality of phosphors that can rotate around a rotation axis and emit fluorescence of different colors when irradiated with ultraviolet light. A plurality of solid-state light sources arranged such that ultraviolet light from the plurality of solid-state light sources simultaneously irradiates a plurality of phosphor regions that emit fluorescence of different colors. The distance between the optical axis of the plurality of solid state light sources and the fluorescence rotator from the axis of rotation of the fluorescence rotator is different for each of the plurality of solid state light sources.
より好適には、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の全ての蛍光体領域を照射することを特徴としている。 More preferably, the ultraviolet light from the plurality of solid-state light sources simultaneously irradiates a plurality of phosphor regions that emit fluorescence of different colors.
なお、上記蛍光体領域とは、蛍光体層を有する領域であって、後述のように、蛍光体層に対応させて、バンドパスフィルターや調整層などが設けられる場合には、蛍光体層とともに、これらをも含めたものを指すものとする。以下では、便宜上、蛍光体層とこれに対応する蛍光体領域には、同じ符号を付している。 The phosphor region is a region having a phosphor layer. When a bandpass filter, an adjustment layer, or the like is provided corresponding to the phosphor layer as described later, the phosphor region is combined with the phosphor layer. , Including these. In the following, for the sake of convenience, the same reference numerals are assigned to the phosphor layers and the corresponding phosphor regions.
図5は、本発明の第1の実施形態の光源装置の一構成例を示す図(概略正面図)である。図5を参照すると、この光源装置10は、紫外光を出射する3つの固体光源5a,5b,5cと、回転軸Xの周りに回転可能な(モーター4によって回転する)蛍光回転体1とを備えている。図6は、図5の光源装置10に用いられる蛍光回転体1の一例を示す図(平面図)である(なお、図6には、固体光源5a,5b,5cの位置も図示されている)。図6の例では、蛍光回転体1は、図1、図4と同様のものとなっており、透明な基板(例えば石英ガラス基板)上に、紫外光を照射すると赤色、緑色、青色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層2a,2b,2cが3つの分割された領域(3等分された領域)として配置されている。そして、図6に示されているように、図5の光源装置10では、3つの固体光源5a,5b,5cは、3つの固体光源5a,5b,5cからの紫外光が、同時に、3つの全ての蛍光体層2a,2b,2cを照射するように配置されている。
FIG. 5 is a diagram (schematic front view) showing a configuration example of the light source device according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, this
さらに、図5の光源装置10では、3つの固体光源5a,5b,5cは、3つの固体光源5a,5b,5cの光軸と蛍光回転体1との交点の蛍光回転体1の回転軸Xからの距離が、3つの固体光源5a,5b,5cごとに異なっている。概略的には、図6に示すように、3つの固体光源5a,5b,5cが蛍光回転体1の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されている。
Further, in the
図5、図6の構成では、モーター4によって蛍光回転体1を回転させることで、赤緑青の3色の混色により白色光を得るとき、紫外光を出射する3つの固体光源5a,5b,5cが、同時に、それぞれ異なる蛍光体層2a,2b,2cを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
In the configuration of FIGS. 5 and 6, three solid
例えば図6に示した赤緑青の3つの蛍光体領域を有する蛍光回転体を3つの固体光源で照射する場合、ある1つの光源だけに注目した場合は、時間順次で赤緑青の発光を繰り返しカラーブレイクを生じることになるが、別の光源では同時に必ず別の色を励起するようにすれば、複数の光源によって励起された異なった発光色の混色を観察することになり、カラーブレイクは生じ難い。特に図6に示した光源位置のように、3等分された蛍光回転体を同じく角度間隔が120°で3等分された同じ個数の光源で励起する場合は、ある瞬間では必ず赤緑青の3色の蛍光色が発光していることになり、常にこの関係が保持されることになるので、全くカラーブレイクを感じない光源装置を実現できる。 For example, when irradiating a fluorescent rotating body having three red, green, and blue phosphor regions shown in FIG. 6 with three solid light sources, if attention is paid to only one light source, red, green, and blue light emission is repeated in time sequence. If a different light source is used to excite different colors at the same time, a mixed color of different luminescent colors excited by multiple light sources will be observed, and a color break is unlikely to occur. . In particular, as in the light source position shown in FIG. 6, when a fluorescent rotator divided into three equal parts is excited with the same number of light sources divided into three equal parts at an angular interval of 120 °, the red, green, and blue colors are always generated at a certain moment. Since three fluorescent colors emit light and this relationship is always maintained, a light source device that does not feel any color break can be realized.
さらに、図5、図6の構成では、3つの固体光源5a,5b,5cは、3つの固体光源5a,5b,5cの光軸と蛍光回転体1との交点の蛍光回転体1の回転軸Xからの距離が、3つの固体光源5a,5b,5cごとに異なっているので(概略的には、図6に示すように、3つの固体光源5a,5b,5cは、蛍光回転体1の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されているので)、個々の固体光源5a,5b,5cからの光は蛍光回転体1のそれぞれ異なる半径の同心円上を照射することになり、蛍光回転体1の蛍光体の劣化を少なくすることができる。
Further, in the configuration of FIGS. 5 and 6, the three solid
なお、図5に示した光源装置10では、蛍光回転体1が透過型のものとして構成され、固体光源5a,5b,5cからの励起光によって励起された各蛍光体層2a,2b,2cからの発光のうち、固体光源5a,5b,5c側とは反対側に出射する光を用いるようになっている。以下、この形式の蛍光回転体を、透過型蛍光回転体と称す。ここで、各蛍光体層2a,2b,2cからの出射光を考えると、上記透過光(固体光源5a,5b,5c側とは反対側に出射する光)とともに、蛍光体層2a,2b,2cで反射されて固体光源5a,5b,5c側へ戻って行く発光、つまり反射光も存在している。蛍光体領域に蛍光体層を単に配置しただけの蛍光回転体では、この反射光は照明光として利用できない光となってしまう。
In the
蛍光回転体1として透過型蛍光回転体を用いる場合に、蛍光体層2a,2b,2cからの上記反射光を照明光として利用するため、図7に示すように(なお、図7は図6のB−B線における断面図である)、蛍光回転体1の蛍光体層2a,2b,2cより固体光源5a,5b,5c側に、紫外光を透過し可視光を反射する光学手段(バンドパスフィルター)12を設けることができる。より具体的には、蛍光回転体1の蛍光体層2a,2b,2cが固体光源5a,5b,5c側とは反対側の基板11面上に配置されており、かつ、固体光源5a,5b,5c側の基板11面上には、紫外光を透過し可視光(赤色光または緑色光または青色光)を反射する光学手段(バンドパスフィルター)12が設けられている。固体光源5a,5b,5c側の基板11面上に、紫外光を透過し可視光(赤色光または緑色光または青色光)を反射する光学手段(バンドパスフィルター)12が設けられていることにより、蛍光体層2a,2b,2cで反射されて固体光源5a,5b,5c側へ戻って行く発光、つまり反射光をも、照明光として利用することができる。すなわち、効率の高い光源装置を実現できる。
When a transmission type fluorescent rotator is used as the fluorescent rotator 1, the reflected light from the phosphor layers 2 a, 2 b, 2 c is used as illumination light, as shown in FIG. , An optical means (band) that transmits ultraviolet light and reflects visible light from the
なお、蛍光体領域の蛍光体層での励起光から蛍光への変換効率は、蛍光体層を形成する蛍光体材料により異なるが、50%から99%程度である。従って、本発明では、この変換効率を考慮に入れた蛍光回転体1を設計する必要がある。具体的には、変換効率が高い蛍光体層が配置された蛍光体領域の透過率もしくは反射率を調整する設計手法が考えられる。蛍光体領域2a,2b,2cの透過率もしくは反射率を調整する方法としては、蛍光体層2a,2b,2cに重ねて所定の透過率を有する調整層をさらに設ける方法などが考えられる。ここで、調整層としては、それぞれの蛍光体の蛍光波長付近に吸収波長を有する顔料を薄膜として配置するなどの方法が利用できる。
The conversion efficiency from excitation light to fluorescence in the phosphor layer in the phosphor region is about 50% to 99%, although it varies depending on the phosphor material forming the phosphor layer. Therefore, in the present invention, it is necessary to design the fluorescent rotator 1 taking this conversion efficiency into consideration. Specifically, a design method for adjusting the transmittance or reflectance of the phosphor region in which the phosphor layer having high conversion efficiency is arranged can be considered. As a method of adjusting the transmittance or reflectance of the
図8は、本発明の第1の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図(概略正面図)である。なお、図8において、図5と対応する箇所には同じ符号を付している。図8の光源装置30も、図5の光源装置10と同様に、紫外光を出射する3つの固体光源5a,5b,5cと、回転軸Xの周りに回転可能な(モーター4によって回転する)蛍光回転体21とを備えている。ここで、蛍光回転体21は、図6に示す蛍光体層(紫外光を照射すると赤色または緑色または青色の蛍光を発光する蛍光体層)2a,2b,2cが蛍光体領域として設けられているものを用いているが、図8の光源装置30では、蛍光回転体21が反射型のものとして構成され、固体光源5a,5b,5cからの励起光によって励起された各蛍光体層2a,2b,2cからの発光のうち固体光源5a,5b,5c側に出射する光を用いるようになっている。以下、この形式の蛍光回転体を、反射型蛍光回転体という。ここで、蛍光体層2a,2b,2cからの出射光を考えると、入射励起光に対して反射する光とともに、蛍光体層2a,2b,2cで多重反射され固体光源5a,5b,5cとは反対側に透過する発光や、蛍光体層2a,2b,2cを励起せず励起光のまま固体光源5a,5b,5cと反対側に透過する光も存在している。もし、蛍光回転体21の蛍光体層2a,2b,2cを配置する基板が透明であるとすると、これらの光は蛍光回転体21の裏側に抜ける透過光となり、照明光として利用できない光となってしまう。
FIG. 8 is a diagram (schematic front view) showing another configuration example of the light source device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 8, portions corresponding to those in FIG. Similarly to the
反射型蛍光回転体21を用いる場合に、蛍光体層2a,2b,2cからの上記透過光を照明光として利用するため、図9に示すように(図9は図7(透過型蛍光回転体)に対応する図である)、蛍光回転体21の基板31自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体21の蛍光体層2a,2b,2cを配置する基板上に反射面を設けることができる。具体的には、透明な基板上に金属膜を配置することができる。これにより、効率の高い光源装置を実現できる。
When the reflection
なお、反射型蛍光回転体21においても、透過型蛍光回転体1と同様に、蛍光体領域の蛍光体層での励起光から蛍光への変換効率を考慮に入れた蛍光回転体を設計する必要がある。
In the reflection-
図8の光源装置30も、モーター4によって蛍光回転体21を回転させることで、赤緑青の3色の混色により白色光を得るとき、紫外光を出射する3つの固体光源5a,5b,5cが、同時に、それぞれ異なる蛍光体層2a,2b,2cを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
The
例えば図6に示した赤緑青の3つの蛍光体領域を有する蛍光回転体を3つの固体光源で照射する場合、ある1つの光源だけに注目した場合は、時間順次で赤緑青の発光を繰り返しカラーブレイクを生じることになるが、別の光源では同時に必ず別の色を励起するようにすれば、複数の光源によって励起された異なった発光色の混色を観察することになり、カラーブレイクは生じ難い。特に図6に示した光源位置のように、3等分された蛍光回転体を同じく角度間隔が120°で3等分された同じ個数の光源で励起する場合は、ある瞬間では必ず赤緑青の3色の蛍光色が発光していることになり、常にこの関係が保持されることになるので、全くカラーブレイクを感じない光源装置を実現できる。 For example, when irradiating a fluorescent rotating body having three red, green, and blue phosphor regions shown in FIG. 6 with three solid light sources, if attention is paid to only one light source, red, green, and blue light emission is repeated in time sequence. If a different light source is used to excite different colors at the same time, a mixed color of different luminescent colors excited by multiple light sources will be observed, and a color break is unlikely to occur. . In particular, as in the light source position shown in FIG. 6, when a fluorescent rotator divided into three equal parts is excited with the same number of light sources divided into three equal parts at an angular interval of 120 °, the red, green, and blue colors are always generated at a certain moment. Since three fluorescent colors emit light and this relationship is always maintained, a light source device that does not feel any color break can be realized.
さらに、図8、図6の構成では、3つの固体光源5a,5b,5cは、3つの固体光源5a,5b,5cの光軸と蛍光回転体21との交点の蛍光回転体21の回転軸Xからの距離が、3つの固体光源5a,5b,5cごとに異なっているので(概略的には、図6に示すように、3つの固体光源5a,5b,5cは、蛍光回転体21の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されているので)、個々の固体光源5a,5b,5cからの光は蛍光回転体21のそれぞれ異なる半径の同心円上を照射することになり、蛍光回転体21の蛍光体の劣化を少なくすることができる。
Further, in the configuration of FIGS. 8 and 6, the three solid
また、図10は、本発明の第1の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図(概略正面図)である。なお、図10において、図8と対応する箇所には同じ符号を付している。 FIG. 10 is a diagram (schematic front view) showing another configuration example of the light source device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 10, the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG.
図10を参照すると、この光源装置35は、紫外光を出射する3つの固体光源5a,5b,5cと、回転軸Xの周りに回転可能な(モーター4によって回転する)円錐形状の蛍光回転体21とを備えている。すなわち、図8の構成例では、蛍光回転体21に平板状の蛍光回転体を用いたが、図10の構成例では、蛍光回転体21に円錐形状の蛍光回転体を用いている。図11は、図10の光源装置35に用いられる蛍光回転体21(すなわち、円錐形状の蛍光回転体21)の一例を示す図(平面図)である(なお、図11には、固体光源5a,5b,5cの位置も図示されている)。図11の例では、蛍光回転体21は、円錐形状の基板上に、紫外光を照射すると赤色、緑色、青色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層2a,2b,2cが3つの分割された領域(3等分された領域)として配置されている。そして、図10の光源装置35では、3つの固体光源5a,5b,5cは、それぞれ異なる高さ位置に配置され(これに従い、図11に示すように、3つの固体光源5a,5b,5cは、蛍光回転体21の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置され)、また、3つの固体光源5a,5b,5cは、図11に示されているように、3つの固体光源5a,5b,5cから矢印A1の方向に出射された紫外光が、同時に、3つの全ての蛍光体層2a,2b,2cを照射するように配置されている。
Referring to FIG. 10, the
また、図10の光源装置35では、円錐形状の蛍光回転体21が反射型のものとして(すなわち、反射型蛍光回転体として)構成され、固体光源5a,5b,5cから矢印A1の方向に出射された紫外光(励起光)によって励起された各蛍光体層2a,2b,2cからの発光のうち、円錐形状の蛍光回転体21で反射されて矢印A2の方向に出射する光を照明光として利用できるようになっている。ここで、円錐形状の蛍光回転体21は反射型蛍光回転体となっているので、図9で説明したように、蛍光回転体21の蛍光体層2a,2b,2cを配置する基板自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体1の蛍光体層2a,2b,2cを配置する基板上に反射面を設けることができる。具体的には、透明な基板上に金属膜を配置することができる。これにより、効率の高い光源装置を実現できる。なお、前述したように、この反射型蛍光回転体21においても、透過型蛍光回転体1と同様に、蛍光体領域の蛍光体層での励起光から蛍光への変換効率を考慮に入れた蛍光回転体を設計する必要がある。
Further, in the
図10、図11の構成では、モーター4によって蛍光回転体21を回転させることで、赤緑青の3色の混色により白色光を得るとき、紫外光を出射する3つの固体光源5a,5b,5cが、同時に、それぞれ異なる蛍光体層2a,2b,2cを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
10 and 11, when the white light is obtained by mixing the three colors of red, green and blue by rotating the
さらに、図10、図11の構成では、3つの固体光源5a,5b,5cは、3つの固体光源5a,5b,5cの光軸と蛍光回転体21との交点の蛍光回転体21の回転軸Xからの距離が、3つの固体光源5a,5b,5cごとに異なっているので(より具体的に、3つの固体光源5a,5b,5cは、それぞれ異なる高さ位置に配置され、これに従い、図11に示すように、3つの固体光源5a,5b,5cは、円錐形状の蛍光回転体21の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されているので)、個々の固体光源5a,5b,5cからの光は円錐形状の蛍光回転体21のそれぞれ異なる半径の同心円上を照射することになり、円錐形状の蛍光回転体21の蛍光体の劣化を少なくすることができる。
Furthermore, in the configuration of FIGS. 10 and 11, the three solid
さらに、図10、図11の構成では、円錐形状の反射型蛍光回転体を使用しているので、例えば円錐の頂角を90度(回転軸Xに対する傾き角は45度)とし、固体光源の光軸と回転軸Xとのなす角度を90度とする等、所定の関係にすれば、反射型蛍光回転体の回転軸X方向に主照射方向を有する(主照射方向A2を回転軸X方向に一致させる)光源装置を実現することができる。これにより、余計な光学系を設ける必要なく、複数(いまの場合、3つ)の光(白色光)の出射方向を統一できる。 Further, in the configurations of FIGS. 10 and 11, since the conical reflection type fluorescent rotator is used, for example, the apex angle of the cone is set to 90 degrees (the tilt angle with respect to the rotation axis X is 45 degrees), and the solid light source If a predetermined relationship is established such that the angle between the optical axis and the rotation axis X is 90 degrees, the main irradiation direction is in the rotation axis X direction of the reflective fluorescent rotator (the main irradiation direction A2 is the rotation axis X direction). The light source device can be realized. This makes it possible to unify the emission directions of a plurality (three in this case) of light (white light) without providing an extra optical system.
以下、本発明の第1の実施形態の光源装置10、30、35をより詳細に説明する。
Hereinafter, the
本発明の第1の実施形態の光源装置10、30、35において、固体光源5a,5b,5cとしては、いずれも同じ構成のものを用いることができる。すなわち、固体光源5a,5b,5cには、例えば、InGaN系の材料を用いた発光波長が約380nmの近紫外光を発光する発光ダイオードを用いることができる。なお、固体光源5a,5b,5cとしては、発光ダイオードに限らず、紫外光を放出する光源であれば良く、半導体レーザー等を用いることもできる。
In the
また、蛍光回転体1、21には、赤、緑、青の発光色に対応する蛍光体層2a,2b,2cが、図6、図11に示すように、各色が同じ形(面積)となるように(各色が3等分されるように)塗り分けられたものを使用できる。なお、変換効率が各色の蛍光体間で異なる場合は、前述した設計手法に従い蛍光回転体を作製することになる。塗り分けは、それぞれの蛍光体層パターンに対応する開口部(メタルメッシュ開口)を有するスクリーンを用いた印刷法などが利用できる。また、透過型蛍光回転体1の基板11としては、透明基板(石英ガラス基板など)が使用され、反射型蛍光回転体21の基板31としては、アルミなどの金属基板が使用可能である。
The
ここで、各色が同じ形になる(各色が3等分されている)上記蛍光回転体に対して、固体光源5a,5b,5cも蛍光回転体1、21の回転軸Xを中心として同じ角度間隔(120°の角度間隔)で配置されている。このような配置を採用することにより、常に蛍光回転体の全ての色が同時に発光している状態を作り出すことができる。ただし、前述したように、3つの固体光源5a,5b,5cは、3つの固体光源5a,5b,5cの光軸と蛍光回転体1、21との交点の蛍光回転体1、21の回転軸Xからの距離が、3つの固体光源5a,5b,5cごとに異なっている(概略的には、3つの固体光源5a,5b,5cは蛍光回転体1、21の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されている)。
Here, the solid
また、蛍光体層2a,2b,2cには、波長が約380nmないし約400nmの紫外光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体層2aには、CaAlSiN3:Eu2+、Ca2Si5N8:Eu2+、La2O2S:Eu3+、KSiF6:Mn4+、 KTiF6:Mn4+等を用いることができ、緑色蛍光体層2bには、(Si,Al)6(O,N)8:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+等を用いることができ、青色蛍光体層2cには、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、LaAl(Si,Al)6(N,O)10:Ce3+等を用いることができる。
The phosphor layers 2a, 2b, and 2c are excited by ultraviolet light having a wavelength of about 380 nm to about 400 nm. For example, the
図7に示す透過型蛍光回転体1では、透明な石英ガラス基板11の固体光源5a,5b,5cとは反対側の面に蛍光体層2a,2b,2cが設けられ、また、固体光源5a,5b,5c側の面には光学手段(バンドパスフィルター)12が配置されている。ここで、バンドパスフィルター12には、紫外光を透過して可視光を反射させるように設計された誘電体多層膜(具体的には、高屈折率材料(TiO2,LaTiO,Ta2O5,Nb2O5等)と低屈折率材料(SiO2,MgF2等)とが交互に積層された膜)からなるバンドパスフィルターを使用することができる。
In the transmission type fluorescent rotator 1 shown in FIG. 7,
また、図9に示す反射型蛍光回転体21では、アルミ金属基板31上に蛍光体層2a,2b,2cが配置されている。なお、基板31に石英ガラス基板のような透明なものを使用する場合は、基板31上に反射面としてアルミなどの金属膜を蒸着などの方法で形成する必要がある。図9に示すようなアルミなどの金属基板を使用する場合は反射面の新たな形成は不要である。
Further, in the reflection
なお、上述した例では、3つの固体光源5a,5b,5cが、同時に、3つの蛍光体層(すなわち、全ての蛍光体層)2a,2b,2cを照射するようにしており、これにより、より完全にカラーブレイク現象を防止できるが、本発明は、この構成に限定されず、種々の変形が可能である。例えば図12に示すように、蛍光回転体上の3つの蛍光体層2a,2b,2cに対し、固体光源の個数が2であり、2つの固体光源5a,5bが、同時に、3つの蛍光体層2a,2b,2cのうちの2つの蛍光体層を照射し、かつ、2つの固体光源5a,5bが蛍光回転体の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されているような場合も、本発明の範囲に含まれる。なお、この場合は、例えば図6に示す場合に比べれば劣るが、図1に示す場合に比べれば、格段にカラーブレイク現象を防止できる。また、上述の例では、蛍光回転体には、赤緑青の3つの蛍光体領域2a,2b,2cが設けられている場合を示したが、例えば図3に示したように赤緑青の蛍光体領域がそれぞれ2つずつ赤緑青の順に繰り返し設けられている場合(6つの蛍光体領域が設けられている場合)において、固体光源5a,5b,5cを図13(a)や図13(b)のように配置する場合(この場合も、3つの固体光源5a,5b,5cは蛍光回転体の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されている)なども、本発明の範囲に含まれる。
In the above-described example, the three solid
本発明の第2の実施形態の光源装置は、可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有し、回転軸の周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、前記複数の固体光源からの光が、前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域のうちの2つ以上の領域を同時に照射するように前記複数の固体光源が配置され、前記複数の固体光源の光軸と前記蛍光回転体との交点の前記蛍光回転体の回転軸からの距離が、前記複数の固体光源ごとに異なっていることを特徴としている。 The light source device according to the second embodiment of the present invention includes a plurality of solid-state light sources that emit visible light, and at least one phosphor that is excited by the solid-state light source and emits fluorescence having a wavelength longer than the emission wavelength of the solid-state light source. An area and a non-phosphor area in which no phosphor is arranged are divided into areas, and includes a fluorescent rotator that can rotate around a rotation axis, and light from the plurality of solid-state light sources The plurality of solid light sources are arranged so as to simultaneously irradiate two or more regions of the phosphor region and the non-phosphor region, and an intersection of an optical axis of the plurality of solid light sources and the fluorescent rotator The distance from the rotation axis of the fluorescent rotator is different for each of the plurality of solid-state light sources.
より好適には、前記複数の固体光源からの可視光が、前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域の全ての領域を同時に照射することを特徴としている。 More preferably, the visible light from the plurality of solid-state light sources irradiates all the regions of the phosphor region and the non-phosphor region at the same time.
なお、上記蛍光体領域とは、蛍光体層を有する領域であって、後述のように、蛍光体層に対応させて、バンドパスフィルターや調整層などが設けられる場合には、蛍光体層とともに、これらをも含めたものを指すものとする。以下では、便宜上、蛍光体層とこれに対応する蛍光体領域には、同じ符号を付している。また、非蛍光体領域とは、蛍光体層を有しない領域を指すものとする。 The phosphor region is a region having a phosphor layer. When a bandpass filter, an adjustment layer, or the like is provided corresponding to the phosphor layer as described later, the phosphor region is combined with the phosphor layer. , Including these. In the following, for the sake of convenience, the same reference numerals are assigned to the phosphor layers and the corresponding phosphor regions. The non-phosphor region refers to a region that does not have a phosphor layer.
図14は、本発明の第2の実施形態の光源装置の一構成例を示す図(概略正面図)である。なお、図14において、図5と同様の箇所には同じ符号を付している。図14を参照すると、この光源装置50は、可視光(例えば、青色光)を出射する3つの固体光源45a,45b,45cと、回転軸Xの周りに回転可能な(モーター4によって回転する)蛍光回転体41とを備えている。図15は、図14の光源装置50に用いられる蛍光回転体41の一例を示す図(平面図)である(なお、図15には、固体光源45a,45b,45cの位置も図示されている)。図15の例では、蛍光回転体41は、透明な基板(例えば石英ガラス基板)上に、可視光(例えば、青色光)を照射すると赤色、緑色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層42a,42bが2つの分割された蛍光体領域として配置され、蛍光体層が設けられていない領域42cが非蛍光体領域として配置されている。ここで、領域42a,42b,42cは、3等分された領域として構成されている。そして、図15に示されているように、図14の光源装置50では、3つの固体光源45a,45b,45cは、3つの固体光源45a,45b,45cからの可視光(例えば、青色光)が、同時に、3つの全ての領域42a,42b,42cを照射するように配置されている。
FIG. 14: is a figure (schematic front view) which shows the example of 1 structure of the light source device of the 2nd Embodiment of this invention. In FIG. 14, the same reference numerals are given to the same portions as in FIG. 5. Referring to FIG. 14, the
さらに、図14の光源装置50では、3つの固体光源45a,45b,45cは、3つの固体光源45a,45b,45cの光軸と蛍光回転体41との交点の蛍光回転体41の回転軸Xからの距離が、3つの固体光源45a,45b,45cごとに異なっている。概略的には、図15に示すように、3つの固体光源45a,45b,45cが蛍光回転体41の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されている。
Further, in the
図14、図15の構成では、可視光(例えば青色光)を発光する固体光源45a,45b,45cの色(いまの例では、青色)と、固体光源45a,45b,45cにより励起され固体光源45a,45b,45cの発光波長よりも長波長の蛍光色(赤色と緑色)との混色により、白色光を得るとき、青色光を出射する3つの固体光源45a,45b,45cが、同時に、それぞれ異なる領域42a,42b,42cを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
14 and 15, the color of solid
さらに、図14、図15の構成では、3つの固体光源45a,45b,45cは、3つの固体光源45a,45b,45cの光軸と蛍光回転体41との交点の蛍光回転体41の回転軸Xからの距離が、3つの固体光源45a,45b,45cごとに異なっているので(概略的には、図15に示すように、3つの固体光源45a,45b,45cは、蛍光回転体41の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されているので)、個々の固体光源45a,45b,45cからの光は蛍光回転体41のそれぞれ異なる半径の同心円上を照射することになり、蛍光回転体41の蛍光体の劣化を少なくすることができる。
Furthermore, in the configuration of FIGS. 14 and 15, the three solid
なお、図14に示した光源装置50では、蛍光回転体41が透過型のものとして構成され、固体光源45a,45b,45cからの励起光によって励起された2つの蛍光体領域(蛍光体層42a,42b)からの発光のうち固体光源45a,45b,45c側とは反対側に出射する光、および、非蛍光体領域42cを透過する可視光固体光源(青色固体光源)45a,45b,45cの光を用いている。以下、この形式の蛍光回転体を、透過型蛍光回転体と称す。ここで、各蛍光体層42a,42bからの出射光を考えると、上記透過光(固体光源45a,45b,45c側とは反対側に出射する光)とともに蛍光体層42a,42bで反射されて固体光源45a,45b,45c側へ戻って行く発光、つまり反射光も存在している。蛍光体領域に蛍光体層を単に配置しただけの蛍光回転体では、この反射光は照明光として利用できない光となってしまう。
In the
蛍光回転体41として透過型蛍光回転体を用いる場合に、蛍光体層42a,42bからの上記反射光を照明光として利用するため、図16に示すように(なお、図16は図15のC−C線における断面図である)、蛍光回転体41の蛍光体層42a,42bより固体光源45a,45b,45c側に、固体光源45a,45b,45cが発する光を透過し蛍光体層42a,42bが発する光を反射する光学手段(バンドパスフィルター)52を設けることができる。より具体的には、蛍光回転体41の蛍光体層42a,42bが固体光源45a,45b,45c側とは反対側の基板51面上に配置されており、かつ、固体光源45側の基板51面上には、固体光源45a,45b,45cが発する光(青色光)を透過し蛍光体層42a,42bが発する光(赤色光、緑色光)を反射する光学手段(バンドパスフィルター)52が設けられている。固体光源45a,45b,45cが発する光(青色光)を透過し蛍光体層42a,42bが発する光(赤色光、緑色光)を反射する光学手段(バンドパスフィルター)52が設けられていることにより、蛍光体層42a,42bで反射されて固体光源45a,45b,45c側へ戻って行く発光、つまり反射光をも、照明光として利用することができる。すなわち、効率の高い光源装置を実現できる。
When a transmission type fluorescent rotator is used as the
なお、蛍光体領域の蛍光体層での励起光から蛍光への変換効率は、蛍光体層を形成する蛍光体材料により異なるが、50%から99%程度である。従って、本発明では、この変換効率を考慮に入れた蛍光回転体41を設計する必要がある。具体的には、非蛍光体領域42c(変換効率が100%)や変換効率が高い蛍光体層が配置された蛍光体領域の透過率もしくは反射率を調整したり、あるいは、非蛍光体領域42cに散乱性を持たせて透過率もしくは反射率を調整する設計手法が考えられる。透過率もしくは反射率を調整する方法としては、非蛍光体領域42cでは、非蛍光体領域42c上に所定の透過率を有する調整層を設け、また、蛍光体領域42a,42bでは、蛍光体層42a,42bに重ねて所定の透過率を有する調整層をさらに設ける方法などが考えられる。ここで、非蛍光体領域42c上に設けられる調整層としては、青色光を一部吸収する顔料を薄膜として配置するなどの方法が利用できる。また、蛍光体層42a,42bに重ねて設けられる調整層としては、それぞれの蛍光体の蛍光波長付近に吸収波長を有する顔料を薄膜として配置するなどの方法が利用できる。また、非蛍光体領域42cに散乱性を持たせるためには、蛍光回転体41の基板51表面に微細な凹凸を付けたり、散乱材を混入した散乱層を蛍光回転体41の基板51上に配置する方法などが考えられる。
The conversion efficiency from excitation light to fluorescence in the phosphor layer in the phosphor region is about 50% to 99%, although it varies depending on the phosphor material forming the phosphor layer. Therefore, in the present invention, it is necessary to design the
図17は、本発明の第2の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。なお、図17において、図14と対応する箇所には同じ符号を付している。図17の光源装置70も、図14の光源装置50と同様に、可視光(例えば、青色光)を出射する3つの固体光源45a,45b,45cと、回転軸Xの周りに回転可能な(モーター4によって回転する)蛍光回転体61とを備えている。ここで、蛍光回転体61は、図15に示すように、蛍光体層(可視光(例えば、青色光)を照射すると赤色または緑色の蛍光を発光する蛍光体層)42a,42bが蛍光体領域として配置され、蛍光体層が設けられていない領域42cが非蛍光体領域として配置されているものを用いているが、図17の光源装置70では、蛍光回転体61が反射型のものとして構成され、固体光源45a,45b,45cからの励起光によって励起された各蛍光体領域(各蛍光体層)42a,42bからの発光のうち固体光源45a,45b,45c側に出射する光(赤色光、緑色光)、および、非蛍光体領域42cで反射する可視光固体光源(青色固体光源)45a,45b,45cの光(青色光)を用いている。以下、この形式の蛍光回転体を、反射型蛍光回転体と称す。ここで、蛍光体層42a,42bからの出射光を考えると、入射励起光に対して反射する光とともに蛍光体層42a,42bで多重反射され固体光源45a,45b,45cとは反対側に透過する発光や、蛍光体層42a,42bを励起せず励起光のまま固体光源45a,45b,45cと反対側に透過する光も存在している。もし、蛍光回転体61の蛍光体層42a,42bを配置する基板が透明であるとすると、これらの光は蛍光回転体の裏側に抜ける透過光となり、照明光として利用できない光となってしまう。
FIG. 17 is a diagram illustrating another configuration example of the light source device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 17, the same reference numerals are given to the portions corresponding to those in FIG. 14. Similarly to the
反射型蛍光回転体61を用いる場合に、蛍光体層42a,42bからの上記透過光を照明光として利用するため、図18に示すように(図18は図16(透過型蛍光回転体)に対応する図である)、蛍光回転体61の基板71自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体61の蛍光体層42a,42bを配置する基板上に反射面を設けることができる。具体的には、透明な基板上に金属膜を配置することができる。
When the reflection
なお、反射型蛍光回転体61においても、透過型蛍光回転体41と同様に、蛍光体領域の蛍光体層での励起光から蛍光への変換効率を考慮に入れた蛍光回転体を設計する必要がある。また、非蛍光体領域には、調整層などが配置される。
In the reflection-
図17の光源装置70も、可視光(例えば青色光)を発光する固体光源45a,45b,45cの色(いまの例では、青色)と、固体光源45a,45b,45cにより励起され固体光源45a,45b,45cの発光波長よりも長波長の蛍光色(赤色と緑色)との混色により、白色光を得るとき、青色光を出射する3つの固体光源45a,45b,45cが、同時に、それぞれ異なる領域42a,42b,42cを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
The
さらに、図17、図15の構成では、3つの固体光源45a,45b,45cは、3つの固体光源45a,45b,45cの光軸と蛍光回転体61との交点の蛍光回転体61の回転軸Xからの距離が、3つの固体光源45a,45b,45cごとに異なっているので(概略的には、図15に示すように、3つの固体光源45a,45b,45cは、蛍光回転体61の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されているので)、個々の固体光源45a,45b,45cからの光は蛍光回転体61のそれぞれ異なる半径の同心円上を照射することになり、蛍光回転体61の蛍光体の劣化を少なくすることができる。
Furthermore, in the configuration of FIGS. 17 and 15, the three solid
また、図19は、本発明の第2の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図(概略正面図)である。なお、図19において、図17と対応する箇所には同じ符号を付している。 Moreover, FIG. 19 is a figure (schematic front view) which shows the other structural example of the light source device of the 2nd Embodiment of this invention. In FIG. 19, the same reference numerals are given to the portions corresponding to those in FIG. 17.
図19を参照すると、この光源装置75は、可視光(例えば青色光)を出射する3つの固体光源45a,45b,45cと、回転軸Xの周りに回転可能な(モーター4によって回転する)円錐形状の蛍光回転体61とを備えている。すなわち、図17の構成例では、蛍光回転体61に平板状の蛍光回転体を用いたが、図19の構成例では、蛍光回転体61に円錐形状の蛍光回転体を用いている。図20は、図19の光源装置75に用いられる蛍光回転体61(図19では、円錐形状の蛍光回転体61)の一例を示す図(平面図)である(なお、図20には、固体光源45a,45b,45cの位置も図示されている)。図20の例では、蛍光回転体61は、基板上に、可視光(例えば、青色光)を照射すると赤色、緑色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層42a,42bが2つの分割された蛍光体領域として配置され、蛍光体層が設けられていない領域42cが非蛍光体領域として配置されている。ここで、領域42a,42b,42cは、3等分された領域として構成されている。そして、図19の光源装置75では、3つの固体光源45a,45b,45cは、それぞれ異なる高さ位置に配置され(これに従い、図20に示すように、3つの固体光源45a,45b,45cは、蛍光回転体61の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置され)、また、3つの固体光源45a,45b,45cは、図20に示されているように、3つの固体光源45a,45b,45cから矢印A1の方向に出射された可視光(例えば青色光)が、同時に、3つの全ての領域42a,42b,42cを照射するように配置されている。
Referring to FIG. 19, the
また、図19の光源装置75では、円錐形状の蛍光回転体61が反射型のものとして(すなわち、反射型蛍光回転体として)構成され、固体光源45a,45b,45cから矢印A1の方向に出射された可視光(例えば青色光)による各領域42a,42b,42cからの光のうち、円錐形状の蛍光回転体61で反射されて矢印A2の方向に出射する光を照明光として利用できるようになっている。ここで、円錐形状の蛍光回転体61は反射型蛍光回転体となっているので、図18で説明したように、蛍光回転体61の基板自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体61の蛍光体層42a,42bを配置する基板上に反射面を設けることができる。具体的には、透明な基板上に金属膜を配置することができる。これにより、効率の高い光源装置を実現できる。なお、前述したように、この反射型蛍光回転体61においても、透過型蛍光回転体41と同様に、蛍光体領域の蛍光体層での励起光から蛍光への変換効率を考慮に入れた蛍光回転体を設計する必要がある。
In the
図19、図20の構成では、モーター4によって蛍光回転体61を回転させることで、赤緑青の3色の混色により白色光を得るとき、可視光(例えば青色光)を出射する3つの固体光源45a,45b,45cが、同時に、それぞれ異なる領域42a,42b,42cを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
19 and 20, three solid-state light sources that emit visible light (for example, blue light) when rotating the
さらに、図19、図20の構成では、3つの固体光源45a,45b,45cは、3つの固体光源45a,45b,45cの光軸と蛍光回転体61との交点の蛍光回転体61の回転軸Xからの距離が、3つの固体光源45a,45b,45cごとに異なっているので(より具体的に、3つの固体光源45a,45b,45cは、それぞれ異なる高さ位置に配置され、これに従い、図20に示すように、3つの固体光源45a,45b,45cは、円錐形状の蛍光回転体61の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されているので)、個々の固体光源45a,45b,45cからの光は円錐形状の蛍光回転体61のそれぞれ異なる半径の同心円上を照射することになり、円錐形状の蛍光回転体61の蛍光体の劣化を少なくすることができる。
Further, in the configuration of FIGS. 19 and 20, the three solid
さらに、図19、図20の構成では、円錐形状の反射型蛍光回転体を使用しているので、例えば円錐の頂角を90度(回転軸Xに対する傾き角は45度)とし、固体光源の光軸と回転軸Xとのなす角度を90度とする等、所定の関係にすれば、反射型蛍光回転体の回転軸X方向に主照射方向を有する(主照射方向A2を回転軸X方向に一致させる)光源装置を実現することができる。これにより、余計な光学系を設ける必要なく、複数(いまの場合、3つ)の光(白色光)の出射方向を統一できる。 Further, in the configurations of FIGS. 19 and 20, since the conical reflection type fluorescent rotator is used, for example, the apex angle of the cone is set to 90 degrees (the inclination angle with respect to the rotation axis X is 45 degrees), and the solid light source If a predetermined relationship is established such that the angle between the optical axis and the rotation axis X is 90 degrees, the main irradiation direction is in the rotation axis X direction of the reflective fluorescent rotator (the main irradiation direction A2 is the rotation axis X direction). The light source device can be realized. This makes it possible to unify the emission directions of a plurality (three in this case) of light (white light) without providing an extra optical system.
以下、本発明の第2の実施形態の光源装置50、70、75をより詳細に説明する。
Hereinafter, the
本発明の第2の実施形態の光源装置50、70、75において、固体光源45a,45b,45cとしては、いずれも同じ構成のものを用いることができる。すなわち、固体光源45a,45b,45cには、例えば、GaN系の材料を用いた発光波長が約460nmの青色光を発光する発光ダイオードを用いることができる。なお、固体光源45a,45b,45cとしては、発光ダイオードに限らず、青色光を放出する光源であれば良く、半導体レーザー等を用いることもできる。
In the
また、蛍光回転体41、61には、図15、図20に示すように、青色の励起光により赤色および緑色に発光する2つの蛍光体領域(蛍光体層42a,42b)と非蛍光体領域42cとが、各領域42a,42b,42cが同じ形(面積)となるように(各領域42a,42b,42cが3等分されるように)配置されたものを使用できる。なお、変換効率が各色の蛍光体間で異なる場合は、前述した設計手法に従い蛍光体領域を設計することになる。また、非蛍光体領域42cには、前述した調整層が、青色光を一部吸収して青色光の透過率を調整する顔料により設けられている。非蛍光体領域に配置される調整層や蛍光体領域の塗り分けは、それぞれの領域のパターンに対応する開口部(メタルメッシュ開口)を有するスクリーンを用いた印刷法などが利用できる。また、透過型蛍光回転体41の基板51としては、透明な基板(石英ガラス基板など)が使用され、反射型蛍光回転体61の基板71としてはアルミなどの金属基板が使用可能である。
Further, as shown in FIGS. 15 and 20, the
ここで、各領域42a,42b,42cが同じ形になる(各領域42a,42b,42cが3等分されている)上記蛍光回転体41、61に対して、固体光源45a,45b,45cも蛍光回転体41、61の回転軸Xを中心として同じ角度間隔(120°の角度間隔)で配置されている。このような配置を採用することにより、常に蛍光回転体41、61の全ての領域42a,42b,42cが同時に発光している状態を作り出すことができる。
Here, each of the
また、蛍光体層42a,42bとしては、波長が約440nmないし約470nmの青色光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体層42aには、CaAlSiN3:Eu2+、Ca2Si5N8:Eu2+、KSiF6:Mn4+、KTiF6:Mn4+等を用いることができ、緑色蛍光体層42bには、Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、CaSc2O4:Eu2+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、Ba3Si6O12N2:Eu2+、(Si,Al)6(O,N)8:Eu2+等を用いることができる。
The phosphor layers 42a and 42b are excited by blue light having a wavelength of about 440 nm to about 470 nm. For example, the
図16に示す透過型蛍光回転体41では、透明な石英ガラス基板51の固体光源45a,45b,45cとは反対側の面に蛍光体層42a,42bが設けられ、また、固体光源45a,45b,45c側の面には光学手段(バンドパスフィルター)52が配置されている。ここで、バンドパスフィルター52には、青色光を透過して赤色および緑色光を反射させるように設計された誘電体多層膜(具体的には、高屈折率材料(TiO2,LaTiO,Ta2O5,Nb2O5等)と低屈折率材料(SiO2,MgF2等)とが交互に積層された膜)からなるバンドパスフィルターを使用することができる。非蛍光体領域42cに相当する領域には、例えば調整層が配置され、バンドパスフィルターは配置されていない。
In the transmission
また、図18に示す反射型蛍光回転体61では、アルミ金属基板71上に蛍光体層42a,42bが配置されている。なお、基板71に石英ガラス基板のような透明なものを使用する場合は、基板71上に反射面としてアルミなどの金属膜を蒸着などの方法で形成する必要がある。基板71に図15に示すようなアルミなどの金属基板を使用する場合は反射面の新たな形成は不要である。
Further, in the reflection
なお、本発明の第2の実施形態の上述した例では、3つの固体光源45a,45b,45cが、同時に、3つの領域(すなわち、全ての領域)42a,42b,42cを照射するようにしており、これにより、より完全にカラーブレイク現象を防止できるが、本発明は、この構成に限定されず、種々の変形が可能である。例えば図21に示すように、蛍光回転体上の3つの領域42a,42b,42cに対し、固体光源の個数が2であり、2つの固体光源45a,45bが、同時に、3つの領域42a,42b,42cのうちの2つの領域を照射し、かつ、2つの固体光源45a,45bが蛍光回転体の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されているような場合も、本発明の範囲に含まれる。なお、この場合は、図15に示す場合に比べれば劣るものの、カラーブレイク現象を防止できる。また、上述の例では、蛍光回転体には、3つの領域42a,42b,42cが設けられている場合を示したが、3つの領域42a,42b,42cがそれぞれ2つずつ順に繰り返し設けられている場合(6つの蛍光体領域が設けられている場合)において、固体光源45a,45b,45cを図22(a)や図22(b)のように配置する場合(この場合も、3つの固体光源45a,45b,45cは蛍光回転体の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されている)なども、本発明の範囲に含まれる。
In the above-described example of the second embodiment of the present invention, the three solid
また、上述の例では、蛍光回転体として、図15や図22に示すものなどを用いたが、第2の実施形態における蛍光回転体としては、例えば1つの蛍光体領域と1つの非蛍光体領域との2つの領域で形成された蛍光回転体を用い、固体光源として可視光(例えば、青色光)を出射する2つの固体光源を用いる構成も可能である。図23、図24は、このような光源装置の構成例を示す図である。なお、図23の光源装置88は蛍光回転体72が透過型のものとして構成され、図24の光源装置89は蛍光回転体73が反射型のものとして構成されている。また、図23、図24において、図14、図17と同様の箇所には同じ符号を付している。
In the above example, the fluorescent rotator shown in FIGS. 15 and 22 is used as the fluorescent rotator. However, as the fluorescent rotator in the second embodiment, for example, one fluorescent region and one non-fluorescent material are used. A configuration in which two solid light sources that emit visible light (for example, blue light) are used as a solid light source using a fluorescent rotator formed in two regions is also possible. FIG. 23 and FIG. 24 are diagrams showing a configuration example of such a light source device. Note that the
図23、図24を参照すると、この光源装置88、89は、可視光(例えば、青色光)を出射する2つの固体光源45a,45bと、回転軸Xの周りに回転可能な(モーター4によって回転する)蛍光回転体72、73とを備えている。図25は、図23の光源装置88に用いられる蛍光回転体72、73の一例を示す図(平面図)である(なお、図25には、固体光源45a,45bの位置も図示されている)。図25の例では、蛍光回転体72、73は、基板上に、可視光(例えば、青色光)を照射すると黄色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層74が1つの蛍光体領域として配置され、蛍光体層が設けられていない領域75が1つの非蛍光体領域として配置されている(すなわち、青色の励起光により黄色に発光する蛍光体層を有する黄色蛍光体領域74と非蛍光体領域75とが配置されている)。ここで、各領域74、75は、同じ形(面積)の領域(2等分された領域)として構成されている。そして、図25に示されているように、図23、図24の光源装置88、89では、2つの固体光源45a,45bは、2つの固体光源45a,45bからの可視光(例えば、青色光)が、同時に、2つの領域74、75を照射するように配置されている。すなわち、各領域74、75が同じ形になっている上記蛍光回転体72、73に対して固体光源45a,45bも蛍光回転体72、73の回転軸Xを中心として同じ角度間隔(180°の角度間隔)で配置されている。このような配置を採用することにより、常に蛍光回転体72、73の全ての領域74、75が同時に発光している状態を作り出すことができる。また、このような構成において、各領域74、75における変換効率が同じになるように設定される必要があり、このため、例えば非蛍光体領域75には、前述した調整層が、青色光を一部吸収する顔料により設けられている。
Referring to FIGS. 23 and 24, the
さらに、図23、図24の光源装置88、89では、2つの固体光源45a,45bは、2つの固体光源45a,45bの光軸と蛍光回転体72、73との交点の蛍光回転体72、73の回転軸Xからの距離が、2つの固体光源45a,45bごとに異なっている。概略的には、図25に示すように、2つの固体光源45a,45bが蛍光回転体72、73の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されている。
Furthermore, in the
図23、図24、図25の構成では、可視光(例えば青色光)を発光する固体光源45a,45bの色(いまの例では、青色)と、固体光源45a,45bにより励起され固体光源45a,45bの発光波長よりも長波長の蛍光色(黄色)との混色により、白色光を得るとき、青色光を出射する2つの固体光源45a,45bが、同時に、それぞれ異なる領域74、75を照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
23, 24, and 25, the color of solid
さらに、図23、図24、図25の構成では、2つの固体光源45a,45bは、2つの固体光源45a,45bの光軸と蛍光回転体72、73との交点の蛍光回転体72、73の回転軸Xからの距離が、2つの固体光源45a,45bごとに異なっているので(概略的には、図25に示すように、2つの固体光源45a,45bは、蛍光回転体72、73の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されているので)、個々の固体光源45a,45bからの光は蛍光回転体72、73のそれぞれ異なる半径の同心円上を照射することになり、蛍光回転体72、73の蛍光体の劣化を少なくすることができる。
23, 24, and 25, the two
より詳細に、図23、図24、図25の光源装置88、89において、固体光源45a,45bには、例えば、GaN系の材料を用いた発光波長が約460nmの青色光を発光する発光ダイオードを用いることができる。なお、固体光源45a,45bとしては、発光ダイオードに限らず、青色光を放出する光源であれば良く、半導体レーザー等を用いることもできる。
More specifically, in the
また、黄色蛍光体層74としては、波長が約440nmないし約470nmの青色光により励起されるものとして、例えば、Y3Al5O12:Ce3+ (YAG)、(Sr,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
また、いずれの蛍光回転体72、73においても、非蛍光体領域に配置される調整層や蛍光体領域の形成には、蛍光体領域のパターンに対応する開口部(メタルメッシュ開口)を有するスクリーンを用いた印刷法などが利用できる。
Further, in any of the
また、図23に示した光源装置88では、蛍光回転体72が透過型のものとして構成され、固体光源45a,45bからの励起光によって励起された1つの蛍光体領域(蛍光体層74)からの発光のうち固体光源45a,45b側とは反対側に出射する光、および、非蛍光体領域75を透過する可視光固体光源(青色固体光源)45a,45bの光を用いている。以下、この形式の蛍光回転体を、透過型蛍光回転体と称す。
Further, in the
また、図24に示した光源装置89では蛍光回転体73が反射型のものとして構成され、固体光源45a,45bからの励起光によって励起された1つの蛍光体領域(蛍光体層)74からの発光のうち固体光源45a,45b側に出射する光(黄色光)、および、非蛍光体領域75で反射する可視光固体光源(青色固体光源)45a,45bの光(青色光)を用いている。以下、この形式の蛍光回転体を、反射型蛍光回転体と称す。
Further, in the
ここで、この蛍光回転体が透過型蛍光回転体72である場合には、図26に示すように、その基板76としては、透明基板(石英ガラス基板など)が使用され、この蛍光回転体が反射型蛍光回転体73である場合には、図27に示すように、その基板78としては、アルミなどの金属基板が使用可能である。
Here, when the fluorescent rotator is a transmission
図26に示す透過型蛍光回転体72では、透明な石英ガラス基板76の固体光源45a,45bとは反対側の面に蛍光体層74が配置され、また、固体光源45a,45b側の面には光学手段(バンドパスフィルター)77が配置されている。ここで、バンドパスフィルター77には、青色光を透過して黄色光を反射させるように設計された誘電体多層膜(具体的には、高屈折率材料(TiO2,LaTiO,Ta2O5,Nb2O5等)と低屈折率材料(SiO2,MgF2等)とが交互に積層された膜)からなるバンドパスフィルターを使用することができる。非蛍光体領域75に相当する領域にはバンドパスフィルターは配置されていない。
In the transmission
また、図27に示す反射型蛍光回転体73では、アルミ金属基板78上に蛍光体層74が配置されている。なお、基板78に石英ガラス基板のような透明なものを使用する場合は、基板78の反射面としてアルミなどの金属膜を蒸着などの方法で形成する必要がある。図27に示すようなアルミなどの金属基板を使用する場合は反射面の新たな形成は不要である。
In the reflection
なお、上述した図24、図25の光源装置89では、蛍光回転体73に平板状の蛍光回転体を用いたが、蛍光回転体73に円錐形状の蛍光回転体を用いることもでき、この場合には、前述したように、2つの固体光源45a,45bを、それぞれ異なる高さ位置に配置し、これに従い、2つの固体光源45a,45bを、円錐形状の蛍光回転体73の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置することで、個々の固体光源45a,45bからの光は円錐形状の蛍光回転体73のそれぞれ異なる半径の同心円上を照射することになり、円錐形状の蛍光回転体73の蛍光体の劣化を少なくすることができる。
In the
また、上述した本発明の第1、第2の実施形態の各例では、1つの領域に対する光源の個数を1としたが、1つの領域について複数の光源を用いることも可能である。図28、図29は、図23、図25の構成例において、各領域に2つの光源を用いる場合を示す図である。すなわち、図28、図29の例では、1つの蛍光体領域74および非蛍光体領域75のそれぞれに2つの光源45a,46a、45b,46bを用いている。なお、この場合も、光源45a,46aと光源45b,46bとは蛍光回転体の回転軸Xからそれぞれ異なった距離に配置されている。このように、各領域のそれぞれに、複数の光源を設けることも可能である。すなわち、分割領域数と光源数とは、等しくなくてもよい。
In each example of the first and second embodiments of the present invention described above, the number of light sources for one area is set to 1, but a plurality of light sources can be used for one area. FIGS. 28 and 29 are diagrams showing a case where two light sources are used in each region in the configuration examples of FIGS. 23 and 25. That is, in the example of FIGS. 28 and 29, two
図30は第1、第2の実施形態で示した光源装置(10、30、35、50、70、75等)を用いた照明装置の一構成例を示す図である。図30の照明装置は、照明装置外郭を形作るケース82と、ケース82内に格納された光源装置(10、30、35、50、70、または、75等)と、光源装置(10、30、35、50、70、または、75等)からの光を前方に所定の配光特性を持って照射するレンズ系83とにより構成されている。
FIG. 30 is a diagram illustrating a configuration example of an illumination device using the light source devices (10, 30, 35, 50, 70, 75, etc.) shown in the first and second embodiments. 30 includes a
また、図31は第1、第2の実施形態で示した光源装置(10、30、35、50、70、75等)を用いた照明装置の他の構成例を示す図である。図31の照明装置は、照明装置外郭を形作るケース84と、ケース84内に格納された光源装置(10、30、35、50、70、または、75等)と、光源装置(10、30、35、50、70、または、75等)からの光を前方に所定の配光特性を持って照射するズームレンズ系85とにより構成されている。図26の照明装置では、ズームレンズ系85にすることによって配光を可変することができる。特に電動式のズームレンズ系を用いた時には遠隔操作によって配光を可変することができる。
FIG. 31 is a diagram showing another configuration example of an illumination device using the light source device (10, 30, 35, 50, 70, 75, etc.) shown in the first and second embodiments. 31 includes a
図30や図31のようにレンズ系を用いた時でも、本発明の光源装置を用いれば、大光量でカラーブレイクが生じない照明装置を実現できる。 Even when a lens system is used as shown in FIGS. 30 and 31, by using the light source device of the present invention, it is possible to realize an illumination device that does not cause a color break with a large amount of light.
さらに、透過型蛍光回転体においては、蛍光回転体の蛍光体層より固体光源側に、固体光源が発する光を透過し前記蛍光体層が発する光を反射する光学手段(バンドパスフィルター)を設けることにより、また、反射型蛍光回転体においては、蛍光回転体の蛍光体層を配置する基板上に反射面を形成したりすることにより、効率の高い光源装置および照明装置を提供することができる。 Further, in the transmission type fluorescent rotator, optical means (bandpass filter) for transmitting light emitted from the solid light source and reflecting light emitted from the phosphor layer is provided closer to the solid light source side than the phosphor layer of the fluorescent rotator. In addition, in the reflection type fluorescent rotator, a highly efficient light source device and illumination device can be provided by forming a reflective surface on a substrate on which the phosphor layer of the fluorescent rotator is disposed. .
本発明は、照明一般などに利用可能である。 The present invention can be used for lighting in general.
1、21、41、61、72、73 蛍光回転体
2a,2b,2c、42a,42b、74 蛍光体領域(蛍光体層)
42c、75 非蛍光体領域
4 モーター
5a,5b,5c、45a,45b,45c 固体光源
11、31、51、71、76、78 基板
12、52、77 光学手段(バンドパスフィルター)
10、30、35、50、70、75 光源装置
82、84 ケース
83 レンズ系
85 ズームレンズ系
1, 21, 41, 61, 72, 73 Fluorescent
42c, 75
10, 30, 35, 50, 70, 75
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010050749A JP5523876B2 (en) | 2010-03-08 | 2010-03-08 | Light source device and lighting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010050749A JP5523876B2 (en) | 2010-03-08 | 2010-03-08 | Light source device and lighting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011187295A JP2011187295A (en) | 2011-09-22 |
JP5523876B2 true JP5523876B2 (en) | 2014-06-18 |
Family
ID=44793350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010050749A Expired - Fee Related JP5523876B2 (en) | 2010-03-08 | 2010-03-08 | Light source device and lighting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5523876B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013046243A1 (en) * | 2011-09-26 | 2013-04-04 | 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 | Light source apparatus |
JP6394144B2 (en) | 2013-11-08 | 2018-09-26 | 日本電気硝子株式会社 | Fluorescent wheel for projector and light emitting device for projector |
WO2017019569A1 (en) | 2015-07-24 | 2017-02-02 | Cepheid | Molecular diagnostic assay system |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3640153B2 (en) * | 1999-11-18 | 2005-04-20 | 松下電工株式会社 | Illumination light source |
JP3894140B2 (en) * | 2003-02-27 | 2007-03-14 | 松下電器産業株式会社 | Color wheel and color sequential display device using the same |
JP4829470B2 (en) * | 2003-05-14 | 2011-12-07 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | Projection display |
TR201809376T4 (en) * | 2006-06-02 | 2018-07-23 | Philips Lighting Holding Bv | Lighting device that produces color and white light. |
JP2009245712A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Stanley Electric Co Ltd | Illumination fixture |
-
2010
- 2010-03-08 JP JP2010050749A patent/JP5523876B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011187295A (en) | 2011-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5507214B2 (en) | Light source device and lighting device | |
JP5523913B2 (en) | Light source device and lighting device | |
JP5399871B2 (en) | Light source device and lighting device | |
JP2011124002A (en) | Light source device and lighting system | |
JP6225338B2 (en) | Light source and image projection device | |
US8684560B2 (en) | Semiconductor light source apparatus and lighting unit | |
JP2017201632A (en) | Lighting device and projection device | |
JP6166723B2 (en) | Illumination device and projection device | |
TWI421448B (en) | Illumination device and image display apparatus | |
JP5341086B2 (en) | Lighting device | |
JP2011108502A (en) | Light source device and illuminating device | |
WO2012014439A1 (en) | Light-emitting module | |
JP6883783B2 (en) | Phosphor wheel and lighting device | |
US20120314411A1 (en) | Light source device and lighting device | |
JP2011513964A (en) | Light emitting diode device | |
JP2010507245A (en) | Light emitting device having collimated structure | |
JP6405723B2 (en) | Light source device and projector | |
JP5523876B2 (en) | Light source device and lighting device | |
JP5437129B2 (en) | Light source device and lighting device | |
EP2686603B1 (en) | A lighting device, a lamp and a luminaire | |
JP2021528805A (en) | High-efficiency and uniform white light generator by laser excitation | |
JP6417708B2 (en) | Light source device and projector provided with the light source device | |
TWI587066B (en) | Optical device | |
JP2011124011A (en) | Light source device and lighting system | |
JP2011009024A (en) | Irradiation unit and irradiation device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120912 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130218 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131213 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131224 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140219 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140325 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140409 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5523876 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |