DE102020203505A1

DE102020203505A1 - Wellenlängenumwandler und Leuchteinrichtung

Info

Publication number: DE102020203505A1
Application number: DE102020203505.9A
Authority: DE
Inventors: Yudai Shibata; Shintaro Hayashi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2020-10-01
Also published as: US20200309349A1; CN111828936A; US11022277B2; JP2020160366A

Abstract

Ein Wellenlängenumwandler (40) beinhaltet eine Basis (41), eine Wellenlängenumwandlungskomponente (43), die eine Wellenlänge wenigstens eines Teiles eines Anregungslichtes umwandelt und umgewandeltes Licht emittiert, und einen optischen Filter (42), der zwischen der Basis (41) und der Wellenlängenumwandlungskomponente (43) angeordnet ist. Der optische Filter (42) transmittiert oder absorbiert von dem umgewandelten Licht, das einen Wellenlängenbereich von annähernd 470 nm bis annähernd 750 nm beinhaltet, umgewandeltes Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, die in dem Wellenlängenbereich beinhaltet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wellenlängenumwandler und eine Leuchteinrichtung, die den Wellenlängenumwandler verwendet.
Hintergrund
Die Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2015 - 1709 offenbart beispielsweise eine Lichtquelleneinrichtung, die beinhaltet: einen Halbleiterlaser, eine Wellenlängenumwandlungskomponente, die Laserlicht, das Licht aus dem Halbleiterlaser ist, bezüglich der Wellenlänge umwandelt, und einen ersten Filter, der zwischen dem Halbleiterlaser und der Wellenlängenumwandlungskomponente angeordnet ist, Licht von dem Halbleiterlaser transmittiert und dabei Licht, das von der Wellenlängenumwandlungskomponente bezüglich der Wellenlänge umgewandelt worden ist, reflektiert.
Zitierstellenliste
Patentliteratur
PTL 1: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2015 - 1709
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der vorbeschriebenen herkömmlichen Technik reflektiert der erste Filter, wenn die Wellenlängenumwandlungskomponente das Licht, das aus der Wellenlängenumwandlung des Laserlichtes resultiert, das bezüglich der Wellenlänge umgewandelte Licht. Wird das Licht, das von der Wellenlängenumwandlungskomponente umgewandelt wird, jedoch beispielsweise zum Beleuchten der Umgebung verwendet, so treten Fälle auf, in denen eine Beleuchtung mit Licht, das eine ausreichende Farbwiedergabeeigenschaft aufweist, nicht möglich ist.
Eingedenk dessen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung in der Bereitstellung eines Wellenlängenumwandlers und einer Leuchteinrichtung, die dazu fähig sind, die Farbwiedergabeeigenschaft von Licht, das von dem Wellenlängenumwandler emittiert wird, zu verbessern.
Lösung des Problems
Um die vorbeschriebene Aufgabe zu lösen, offenbart ein Wellenlängenumwandler entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Basis, eine Wellenlängenumwandlungskomponente, die eine Wellenlänge wenigstens eines Teiles von Anregungslicht umwandelt und umgewandeltes Licht emittiert, und einen optischen Filter, der zwischen der Basis und der Wellenlängenumwandlungskomponente angeordnet ist, wobei der optische Filter von dem umgewandelten Licht, das einen Wellenlängenbereich von annähernd 470 nm bis annähernd 750 nm beinhaltet, umgewandeltes Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, die in dem Wellenlängenbereich beinhaltet ist, transmittiert oder absorbiert.
Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen, beinhaltet eine Leuchteinrichtung entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung zudem den vorbeschriebenen Wellenlängenumwandler und eine Anregungslichtquelle, die das Anregungslicht emittiert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der Wellenlängenumwandler und die Leuchteinrichtung entsprechend der vorliegenden Offenbarung sind dazu fähig, die Farbwiedergabeeigenschaft von Licht, das von dem Wellenlängenumwandler emittiert wird, zu verbessern.
Figurenliste

1A ist eine perspektivische Ansicht einer Leuchteinrichtung entsprechend einer Ausführungsform.
1B ist ein perspektivisches Diagramm einer Leuchteinrichtung entsprechend einer Abwandlung.
2A ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels von Strukturelementen entsprechend der Ausführungsform bei der Leuchteinrichtung in 1A und zeigt eine Querschnittsansicht unter anderem eines Leuchtkörpers entlang einer Linie II-II in 1A.
2B ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels von Strukturelementen entsprechend einer Abwandlung der Leuchteinrichtung in 1A und zeigt eine Querschnittsansicht unter anderem eines Leuchtkörpers entlang der Linie II-II in 1A.
2C ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels von Strukturelementen entsprechend einer Abwandlung der Leuchteinrichtung in 1A und zeigt eine Querschnittsansicht unter anderem eines Leuchtkörpers entlang der Linie II-II in 1A.
2D ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels von Strukturelementen entsprechend einer Abwandlung der Leuchteinrichtung in 1B und zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IID-IID in 1B.
2E ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels von Strukturelementen entsprechend einer Abwandlung der Leuchteinrichtung in 1B und zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie IID-IID in 1B.
3A ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines Beispiels einer optischen Faser und eines Wellenlängenumwandlers der Leuchteinrichtung entsprechend der Ausführungsform in 1A.
3B ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines Beispiels eines Wellenlängenumwandlers und eines Lichtleiters der Leuchteinrichtung in 1B entsprechend einer weiteren Form.
4 ist ein Graph zur Darstellung eines Beispiels der Wellenlänge und der Reflexionsfähigkeit von Licht von optischen Filtern von Wellenlängenumwandlern von Leuchteinrichtungen entsprechend der Ausführungsform und anderen Formen.
5 zeigt einen Graph zur Darstellung eines Beispiels der Intensität und der Wellenlänge von Licht, das von Wellenlängenumwandlern von Leuchteinrichtungen entsprechend der Ausführungsform und anderen Formen emittiert wird, und eine Tabelle zur Darstellung eines Beispiels eines Durchschnittsfarbwiedergabeindex.
6 ist ein Graph zur Darstellung eines Beispiels der Wellenlänge und der Reflexionsfähigkeit von Licht eines optischen Filters eines Wellenlängenumwandlers einer Leuchteinrichtung entsprechend einem Vergleichsbeispiel.
7 zeigt einen Graph zur Darstellung eines Beispiels der Intensität und der Wellenlänge von Licht, das von einem Wellenlängenumwandler einer Leuchteinrichtung entsprechend einem Vergleichsbeispiel emittiert wird, und eine Tabelle zur Darstellung eines Beispiels eines Durchschnittsfarbwiedergabeindex.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anhand der Zeichnung beschrieben. Man beachte, dass jede der nachfolgend beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. Die nummerischen Werte, Formen, Materialien, Strukturelemente sowie Anordnung und Verbindung der Strukturelemente wie auch Prozessschritte und die Abfolge der Schritte und dergleichen sind so, wie sie bei den nachfolgenden exemplarischen Ausführungsformen gezeigt sind, bloße Beispiele und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken. Daher sind von den Strukturelementen bei den nachfolgenden exemplarischen Ausführungsformen diejenigen Elemente, die nicht in einem der unabhängigen Ansprüche, die die breitesten Konzepte der vorliegenden Offenbarung angeben, aufgeführt sind, als beliebige Strukturelemente beschrieben.
Die jeweiligen Figuren sind schematische Diagramme und nicht unbedingt genaue Darstellungen. Daher sind beispielsweise die Skalierungen bzw. Maßstäbe und dergleichen in den jeweiligen Figuren nicht unbedingt gleichmäßig. In der Zeichnung sind zudem im Wesentlichen identische Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine doppelte Beschreibung ist weggelassen oder vereinfacht.
Ein Wellenlängenumwandler und eine Leuchteinrichtung entsprechend der nachfolgenden exemplarischen Ausführungsform werden nunmehr beschrieben.
Ausführungsform
Aufbau
Leuchteinrichtung 1
1A ist eine perspektivische Ansicht einer Leuchteinrichtung 1 entsprechend einer Ausführungsform. 2A ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels von Strukturelementen der Leuchteinrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform und zeigt eine Querschnittsansicht eines Leuchtkörpers 5 und dergleichen entlang der Linie II-II in 1A.
Wie in 1A und 2A dargestellt ist, ist die Leuchteinrichtung 1 eine Leuchteinrichtung vom Transmissionstyp, die Laserlicht verwendet und die eine Laservorrichtung 3, eine optische Faser 11, eine Endhülse 12 und einen Leuchtkörper 5 beinhaltet. Der Leuchtkörper 5 beinhaltet einen Wellenlängenumwandler 40. Die Leuchteinrichtung 1 wird beispielsweise bei einem Abwärtslicht, einem Punktlicht und dergleichen verwendet. Die Leuchteinrichtung 1 vom Transmissionstyp, die Laserlicht verwendet, ist hierbei eine Einrichtung, bei der die Rückfläche des Wellenlängenumwandlers 40 mit Laserlicht bestrahlt wird und umgewandeltes Licht (Fluoreszenz), das aus der Wellenlängenumwandlung resultiert, von der Vorderfläche des Wellenlängenumwandlers 40 emittiert wird.
Laservorrichtung 3
Die Laservorrichtung 3 ist eine Vorrichtung, die einen oder mehrere Laser beinhaltet und Laserlicht emittiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Laservorrichtung 3 einen oder mehrere Laser. Wie in 2A dargestellt ist, beinhaltet die Laservorrichtung 3 beispielsweise eine Laserlichtquelle 31 und eine Treiberschaltung 32. Laserlicht ist ein Beispiel für Anregungslicht.
Laserlichtquelle 31
Wie in 2A gezeigt ist, emittiert die Laserlichtquelle 31 Laserlicht. Die Laserlichtquelle 31 bewirkt, dass das Laserlicht an einer Einfallsfläche, die eine Endfläche der optischen Faser 11 ist, eintritt. Man beachte, dass bei der vorliegenden Ausführungsform eine einzige Laserlichtquelle 31 Verwendung finden kann oder auch mehrere Laserlichtquellen 31 Verwendung finden können. Die Laserlichtquelle 31 ist ein Beispiel für eine Anregungslichtquelle.
Die Laserlichtquelle 31 kann einen Halbleiterlaser verwenden oder kann beispielsweise eine InGaN-basierte Laserdiode oder eine AlInGaN-basierte Laserdiode verwenden. Die Laserlichtquelle 31 kann beispielsweise eine Licht emittierende Diode (LED) verwenden, solange das emittierte Licht die nachfolgend beschriebene Wellenlängenumwandlungskomponente 43 des Wellenlängenumwandlers 40 anregen kann.
Man beachte, dass die Ausgabe des Laserlichtes, das von der Laserlichtquelle 31 emittiert wird, von der Treiberschaltung 32 gesteuert bzw. geregelt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Laserlicht, das von der Laserlichtquelle 31 emittiert wird, Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, die in einem Wellenlängenband, das von Violett bis Blau reicht, beinhaltet ist. Laserlicht, das violett, blau und dergleichen ist, weist eine Farbe auf, die objektiv als Laserlicht, das purpurn, blau und dergleichen ist, wahrgenommen werden kann.
Treiberschaltung 32
Die Treiberschaltung 32 ist elektrisch mit einem Leistungssystem unter Verwendung einer Leistungsleitung oder dergleichen verbunden und führt der Laserlichtquelle 31 Leistung zu. Die Treiberschaltung 32 führt eine Treibersteuerung bzw. Regelung der Ausgabe der Laserlichtquelle 31 derart durch, dass die Laserlichtquelle 31 ein vorbestimmtes Laserlicht emittiert.
Des Weiteren weist die Treiberschaltung 32 eine Funktion des Anpassens des Laserlichtes, das von der Laserlichtquelle 31 emittiert wird, auf. Die Treiberschaltung 32 kann ein Oszillator sein, der die Laserlichtquelle 31 auf Grundlage von Pulssignalen antreibt.
Als Nächstes wird der Aufbau unter anderem der optischen Faser 11 anhand 3A beschrieben. 3A ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Beispiels einer optischen Faser 11 und eines Wellenlängenumwandlers 40 der Leuchteinrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform.
Optische Faser 11
Wie in 2A und 3A dargestellt ist, ist die optische Faser 11 eine Transmissionskomponente mit einer zweischichtigen Struktur, die aus einem Kern, der einen hohen Brechungsindex aufweist, und einer Verkleidungsschicht, die den Kern umgibt und einen niedrigeren Brechungsindex als der Kern aufweist, besteht und unter Verwendung eines Materials wie beispielsweise Siliziumoxidglas oder Kunststoff gebildet ist. Die optische Faser 11 transmittiert Laserlicht, das von der Laserlichtquelle 31 emittiert wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform transmittiert die optische Faser 11 das Laserlicht, das von einem entsprechenden Laser von der einen oder den mehreren Laserlichtquellen 31 emittiert wird. Das Laserlicht, das von der einen oder den mehreren Laserlichtquellen 31 emittiert wird, tritt an einem Ende der optischen Faser 11 ein und tritt am anderen Ende der optischen Faser 11 aus.
Man beachte, dass das eine Ende der optischen Faser 11 hierbei auch als stromaufwärts auf einem optischen Weg zur Transmission des Laserlichtes bezeichnet wird, während das andere Ende stromabwärts auf dem optischen Weg ist.
Wie in 3A dargestellt ist, beinhaltet die optische Faser 11 eine Emissionsfläche 11a, an der das geleitete Laserlicht emittiert wird. Die Emissionsfläche 11a ist das andere Ende der optischen Faser 11. Die Emissionsfläche 11a weist zu dem Wellenlängenumwandler 40 über die Endhülse 12, siehe 2A. Die Emissionsfläche 11a ist im Wesentlichen eine Spiegelfläche, das heißt, sie ist im Wesentlichen eine flache Oberfläche. Die raue Oberfläche der Emissionsfläche 11a kann beispielsweise durch Absanden bzw. Sandbestrahlen gebildet werden und kann durch Zertrennen (cleaving) der optischen Faser 11 gebildet werden. Man beachte, dass eine raue Oberfläche oder eine Struktur zum Verringern des Lichtverlustes an der Endfläche in der Emissionsfläche 11a ausgebildet sein kann. Eine AR-Beschichtung eines dielektrischen Filmes, eine Imprint-Bearbeitung und dergleichen können beispielsweise als Struktur zum Verringern des Lichtverlustes gegeben sein. Man beachte, dass vom Standpunkt des Laserwiderstandes aus, vorgezogen wird, wenn der dielektrische Film vorzugsweise ein anorganischer Film ist.
Endhülse 12
Die Endhülse 12 hält das andere Ende der optischen Faser 11. Insbesondere hält die Endhülse 12 das andere Ende der optischen Faser 11 derart, dass das Laserlicht, das von der Emissionsfläche 11a der optischen Faser 11 emittiert wird, in den Wellenlängenumwandler 40 eintritt. Die optische Achse der Endhülse 12 ist eine gerade Linie, die mit der Hauptrichtung der Lichtemission zusammenfällt und im Wesentlichen mit der Zentralachse O, die durch die lang und kurz gestrichelte Linie in 2A angedeutet ist, und dergleichen zusammenfällt.
Wellenlängenumwandler 40
Der Wellenlängenumwandler 40 ist ein Wellenlängenumwandlungskörper, der Laserlicht, das von der Laserlichtquelle 31 emittiert wird, umwandelt. Der Wellenlängenumwandler 40 ist eine tafelartige Platte. Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Wellenlängenumwandler 40 beispielsweise eine Basis 41, einen optischen Filter 42 und eine Wellenlängenumwandlungskomponente 43 und ist eine mehrschichtige Struktur, bei der diese Elemente nacheinander auflaminiert sind.
Die Basis 41 ist gegenüber der Endhülse 12 angeordnet. Die Basis 41 ist lichttransmissiv und ist beispielsweise ein Monokristallsaphir. Laserlicht, das von der Endhülse 12 emittiert wird, tritt in die Basis 41 ein. Insbesondere ist die Fläche der Basis 41, die zu der Endhülse 12 weist, die Einfallsfläche des Wellenlängenumwandlers 40. Die Einfallsfläche der Basis 41 ist senkrecht zur optischem Achse der Endhülse 12.
Die Basis 41 ist zudem an der nachstehend beschriebenen Wärmesenke 151 des Leuchtkörpers 5 in einem Zustand, in dem die Basis 41 in Kontakt mit der Wärmesenke 151 ist, gesichert. Entsprechend leitet die Basis 41 die Wärme, die während der Wellenlängenumwandlung des Laserlichtes durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 erzeugt wird, ab.
Der optische Filter 42 ist auf diejenige Fläche der Basis 41 auflaminiert, die auf der Seite entgegengesetzt zu der Seite ist, in die das Laserlicht eintritt. Insbesondere ist der optische Filter 42 zwischen der Basis 41 und der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist der optische Filter 42 schichtartig zwischen der Basis 41 und der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 eingeschlossen und in Kontakt mit jeder von der Basis 41 und der Wellenlängenumwandlungskomponente 43.
Der optische Filter 42 ist ein optischer Dünnfilm, der einen dielektrischen mehrschichtigen Film umfasst. Der optische Filter 42 transmittiert bei der vorliegenden Ausführungsform das Laserlicht, das von der Basis 41 eintritt, transmittiert oder absorbiert einen Teil des umgewandelten Lichtes, das aus der Wellenlängenumwandlung durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 resultiert, und reflektiert den Rest des umgewandelten Lichtes. Der optische Filter 42 transmittiert oder absorbiert insbesondere von dem umgewandelten Licht, das einen Wellenlängenbereich von annähernd 470 nm bis annähernd 750 nm beinhaltet, umgewandeltes Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, die in dem Wellenlängenbereich beinhaltet ist, und reflektiert den Rest des umgewandelten Lichtes. Bei der vorliegenden Ausführungsform transmittiert oder absorbiert der optische Filter 42 das umgewandelte Licht einer Wellenlänge, die höchstens annähernd 50 nm über und unter der Wellenlänge ist, bei der die Intensität des umgewandelten Lichtes maximal ist, und reflektiert den Rest des umgewandelten Lichtes. Da die Intensität des umgewandelten Lichtes bei annähernd 550 nm maximal ist, transmittiert oder absorbiert der optische Filter 42 von dem umgewandelten Licht das umgewandelte Licht einer Wellenlänge, die von annähernd 500 nm bis annähernd 600 nm reicht, und reflektiert den Rest des umgewandelten Lichtes. Insbesondere transmittiert oder absorbiert der optische Filter 42 vorzugsweise das umgewandelte Licht einer Wellenlänge, die annähernd 50 nm über und unter der Wellenlänge ist, bei der die Intensität des umgewandelten Lichtes maximal ist.
Des Weiteren ist die Reflexionsfähigkeit des optischen Filters 42 für die maximale Wellenlänge des umgewandelten Lichtes und benachbarte Wellenlängen hiervon vorzugsweise höchstens annähernd 50%. Alternativ ist die Absorptionsrate des optischen Filters 42 für umgewandeltes Licht einer vorbestimmten Wellenlänge vorzugsweise wenigstens annähernd 50%.
Die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 ist auf diejenige Fläche des optischen Filters 42 auflaminiert, die auf der Seite entgegengesetzt zu der Seite ist, die auf die Basis 41 auflaminiert ist. Insbesondere tritt Laserlicht, das von der Basis 41 und dem optischen Filter 42 transmittiert wird, in die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 ein. Bei dieser Ausführungsform beinhaltet die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 gelben Leuchtstoff und emittiert gelbes umgewandeltes Licht, wenn das Laserlicht eintritt.
Die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 ist beispielsweise in Form einer Platte ausgebildet. Die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 beinhaltet einen Leuchtstoff (bei der vorliegenden Ausführungsform gelben Leuchtstoff), der umgewandeltes Licht entsprechend dem Laserlicht emittiert, wobei der Leuchtstoff in einem verteilten Zustand durch ein Bindemittel gehalten wird, das ein transparentes Material ist, das aus Keramik, Silikonharz oder dergleichen besteht. Der Leuchtstoff, der in der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 beinhaltet ist, ist beispielsweise ein YAG-basierter Leuchtstoff (Yttrium-Aluminium-Granat YAG), ein CASN-basierter Leuchtstoff, ein SCASN-basierter Leuchtstoff oder ein BAM-basierter Leuchtstoff (Ba, Mg, Al; BAM) und kann entsprechend dem Typ von Laserlicht nach Bedarf ausgewählt werden. Man beachte, dass das Bindemittel nicht auf Keramik oder Silikonharz beschränkt ist, sondern auch ein anderes transparentes Material, so beispielsweise transparentes Glas und dergleichen, Verwendung finden kann.
Wie in 3A dargestellt ist, tritt das Laserlicht, das von der Laserlichtquelle 31 emittiert wird, in die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 ein, und die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 wandelt wenigstens einen Teil des eingetretenen Laserlichtes bezüglich der Wellenlänge um und emittiert umgewandeltes Licht, das aus der Wellenlängenumwandlung resultiert. Das umgewandelte Licht, das aus der Wellenlängenumwandlung durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 resultiert, ist fluoreszierend. Insbesondere weist die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 eine Funktion des Wellenlängenumwandelns wenigstens eines Teiles des eingetretenen Laserlichtes auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Fläche auf der Seite der Wellenlängenumwandlungskomponente 43, an der das Licht emittiert wird, die Vorderfläche 43a der Wellenlängenumwandlungskomponente 43, während die Fläche, die in Kontakt mit dem optischen Filter 42 ist, die Rückfläche 43b der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 ist. Bei der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 werden (i) umgewandeltes Licht, das aus der Wellenlängenumwandlung des Laserlichtes, das von der Rückfläche 43b eingetreten ist, resultiert, und (ii) Laserlicht, das bezüglich der Wellenlänge nicht umgewandelt worden ist (das heißt Laserlicht, das durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 ohne Wellenlängenumwandlung hindurchgetreten ist) von der Vorderfläche 43a emittiert. Bisweilen werden derartiges umgewandeltes Licht und Laserlicht kollektiv einfach als Licht bezeichnet.
Man beachte, dass der Lichtverlust während der Wellenlängenumwandlung in Wärme umgewandelt wird. Da die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 eine Thermal-Quenching-Eigenschaft aufweist, bei der sich die Wellenlängenumwandlungseffizienz bei steigender Temperatur verschlechtert, ist die Wärmeableitung der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 sehr wichtig. Die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 wird von der Wärmesenke 151 über die Basis 41 oder dergleichen unterstützt. Insbesondere ist die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 an der anderen Endfläche der Wärmesenke 151 über die Basis 41 und dergleichen an einer Position gesichert, die die Zentralachse O schneidet, sodass eine thermische Verbindung mit der Wärmesenke 151 gegeben ist. Mit anderen Worten, um die Ableitung von Wärme, die in der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 erzeugt wird, zu vereinfachen, ist eine Fläche des Wellenlängenumwandlers 40 in Kontakt mit der anderen Endfläche der ersten Wärmesenke 151. Wie in 2A dargestellt ist, ist die Zentralachse O beispielsweise für den Fall eines zylindrischen Leuchtkörpers 5 senkrecht zur Aperturebene des Lichtes, das von dem Leuchtkörper 5 emittiert wird, und ist eine gerade Linie, die durch das Zentrum der Apertur hindurchläuft.
Bei der vorliegenden Ausführungsform mischt sich in der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 grünes bis rotes umgewandeltes Licht, das aus einem Teil des absorbierten blauen Laserlichtes aus der Laservorrichtung 3 umgewandelt wird, mit dem blauen Laserlicht, das ohne Absorption durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 emittiert wird, wodurch pseudoweißes umgewandeltes Licht emittiert wird. Man beachte, dass in dem Fall, in dem die Laservorrichtung 3 blaues Laserlicht emittiert, die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 mehrere Typen von Leuchtstoffen beinhalten kann, die einen Teil des blauen Laserlichtes absorbieren und in beispielsweise grünes bis gelbes umgewandeltes Licht bezüglich der Wellenlänge umwandeln können.
Darüber hinaus sind, wenn die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 mehrere Typen von Leuchtstoffen beinhaltet, Fälle vorhanden, in denen es mehrere maximale Wellenlängen gibt, bei denen die Intensität des umgewandelten Lichtes maximal ist. In diesem Fall kann der optische Filter 42 das umgewandelte Licht einer Wellenlänge, die annähernd 50 nm über und unter einer maximalen Wellenlänge ist, transmittieren oder absorbieren oder kann das umgewandelte Licht einer Wellenlänge, die annähernd 50 nm über und unter einer jeden der mehreren maximalen Wellenlängen ist, transmittieren oder absorbieren.
Als Nächstes wird der Leuchtkörper 5 beschrieben, der die Lichtverteilung des Lichtes, das von der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 des Wellenlängenumwandlers 40 emittiert wird, steuert bzw. regelt.
Leuchtkörper 5
Wie in 1A und 2A dargestellt ist, wird der Leuchtkörper 5 zum Emittieren von Beleuchtungslicht verwendet, das man durch Kombinieren des umgewandelten Lichtes, das aus der Wellenlängenumwandlung des Laserlichtes von der Laservorrichtung 3, das über die optische Faser 11 transmittiert wird, resultiert, und des Laserlichtes, das bezüglich der Wellenlänge nicht umgewandelt worden ist, erhält. Der Leuchtkörper 5 besteht beispielsweise aus einer Faserkopplung aus rostfreiem Stahl, einer Glaslinse, einem Aluminiumhalter und einer Aluminiumaußenhülle.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Leuchtkörper 5 eine Wärmesenke 151, einen äußeren Abschnitt 153, einen Reflektor 157 und eine Linse 158.
Wärmesenke 151
Wie in 2A dargestellt ist, ist die Wärmesenke 151 eine Wärmeableitungskomponente zum Ableiten von Wärme, die in der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 generiert wird. Die Wärmesenke 151 hält den Wellenlängenumwandler 40 derart, dass dieser an einer Position, die die Zentralachse O schneidet, angeordnet ist.
Die Wärmesenke 151 beinhaltet mehrere Rippen und einen Einführabschnitt 151a.
Die Endhülse 12 wird in dem Einführabschnitt 151a gehalten. Der Einführabschnitt 151a ist ein Halter, der die Endhülse 12 in einem Zustand hält, in dem die Endhülse 12 darin eingeführt ist. Der Einführabschnitt 151a sichert die Endhülse 12 zudem in einer vorbestimmten Orientierung. Zudem ist der Einführabschnitt 151a an einer Position, die mit der Zentralachse O überlappt, ausgebildet.
Äußerer Abschnitt 153
Der äußere Abschnitt 153 ist mit der Wärmesenke 151 verbunden und stromabwärts auf dem optischen Weg angeordnet. Insbesondere ist der äußere Abschnitt 153 auf dem optischen Weg weiter stromabwärts als die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 angeordnet. Der äußere Abschnitt 153 ist ein bodenloser Zylinder mit Öffnungen, die sich auf dem optischen Weg nach vorne und hinten öffnen.
Reflektor 157
Der Reflektor 157 reflektiert das umgewandelte Licht, das von der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 emittiert wird, hin zu der Linse 158. Der Reflektor 157 ist schalenförmig und weist einen Durchmesser auf, der von der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 hin zu der Linse 158 zunimmt. Der Reflektor 157 ist an der anderen Endfläche der Wärmesenke 151 gesichert und umgibt den Umfang der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 und der Flächenlinse 158.
Linse 158
Die Linse 158 ist beispielsweise eine Fresnel-Linse. Die Linse 158 ist an dem äußeren Abschnitt 153 gesichert und versperrt so die Öffnung des äußeren Abschnittes 153. Insbesondere ist die Linse 158 an dem äußeren Abschnitt 153 in einer Orientierung gesichert, die entgegengesetzt zu der (derjenigen der) Wellenlängenumwandlungskomponente 43 ist, um das Eintreten von umgewandeltem Licht, das von der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 emittiert wird, zu ermöglichen. Zusätzlich ist die Linse 158 für die Steuerung bzw. Regelung der Lichtverteilung und die Emission des umgewandelten Lichtes zuständig, um eine vorbestimmte Beleuchtung zu verwirklichen.
Experimentelle Ergebnisse
Experimentelle Ergebnisse für den Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend beschrieben.
4 ist ein Graph zur Darstellung eines Beispiels der Wellenlänge und der Reflexionsfähigkeit des Lichtes des optischem Filters 42 des Wellenlängenumwandlers 40 der Leuchteinrichtung 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform und anderen Formen.
Wie in 4 dargestellt ist, wird bei dem Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform von dem umgewandelten Licht, das aus der Wellenlängenumwandlung von Laserlicht durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 resultiert, umgewandeltes Licht einer vorbestimmten Wellenlänge durch den optischen Filter 42 transmittiert. Der Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform transmittiert das umgewandelte Licht der gelben Wellenlänge, das in dem von annähernd 500 nm bis annähernd 650 nm reichenden Wellenlängenbereich des umgewandelten Lichtes beinhaltet ist. Die Reflexionsfähigkeit des optischen Filters 42 des Wellenlängenumwandlers 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform für die maximale Wellenlänge des umgewandelten Lichtes und benachbarte Wellenlängen hiervon ist höchstens annähernd 50%.
5 zeigt einen Graph zur Darstellung eines Beispiels der Intensität und Wellenlänge von Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 der Leuchteinrichtung 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform und anderen Formen emittiert wird, und ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels eines Durchschnittsfarbwiedergabeindex.
5 zeigt den Fall, in dem Laserlicht mit einer Spitze, die in einem Wellenlängenbereich von annähernd 430 nm bis annähernd 470 nm beinhaltet ist, in den Wellenlängenumwandler 40 eintritt, wenn die Reflexionsfähigkeit des optischen Filters 42 für die maximale Wellenlänge des umgewandelten Lichtes und benachbarte Wellenlängen hiervon gleich 0% ist (wenn das umgewandelte Licht vollständig transmittiert wird). 5 zeigt das Spektrum von Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird, wenn der Wellenlängenumwandler 40, der vorstehend beschrieben worden ist, Verwendung findet.
Gemäß 5 transmittiert der optische Filter 42 die gelbe Wellenlänge, die in dem von annähernd 470 nm bis annähernd 750 nm reichenden Wellenlängenbereich des umgewandelten Lichtes, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird, beinhaltet ist. Die Wellenlänge, bei der die Intensität des umgewandelten Lichtes maximal ist, ist in einem Bereich von annähernd 550 nm bis annähernd 570 nm beinhaltet. Gemäß 5 transmittiert der optische Filter 42 das umgewandelte Licht einer Wellenlänge, die annähernd 10 nm über und unter der Wellenlänge ist, bei der die Intensität des umgewandelten Lichtes maximal ist. Da die Reflexionsfähigkeit des optischen Filters 42 gleich 0% ist, halbiert sich die Intensität von Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 (Licht zur Beleuchtung) für das umgewandelte Licht mit einer Wellenlänge von annähernd 550 nm bis annähernd 570 nm emittiert wird, annähernd. Da das umgewandelte Licht, das aus der Wellenlängenumwandlung von Laserlicht durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 resultiert, in alle Richtungen emittiert wird, wird, wenn der optische Filter 42 Licht der maximalen Wellenlänge und benachbarter Wellenlängen hiervon vollständig transmittiert (wenn die Reflexionsfähigkeit des optischen Filters 42 gleich 0% ist), annähernd die Hälfte des umgewandelten Lichtes aus dem Wellenlängenumwandler 40 als Licht zur Beleuchtung emittiert. Die andere Hälfte des umgewandelten Lichtes, das von dem optischen Filter 42 transmittiert wird, wird beispielsweise von dem Leuchtkörper 5 absorbiert und trägt nicht zur Beleuchtung durch die Leuchteinrichtung 1 bei.
Es wurde der Durchschnittsfarbwiedergabeindex Ra der Leuchteinrichtung 1, die einen Wellenlängenumwandler 40 verwendet, berechnet. Hierbei ist der Durchschnittsfarbwiedergabeindex ein Index, der die Größe der Farbvariation angibt, wenn Testfarben (R1 bis R8) mit Licht einer Probelichtquelle und Referenzlicht beleuchtet werden. Ein Wert von 100 liegt vor, wenn die Testfarbe unter dem Referenzlicht zu sehen ist, wobei der Wert für die Testfarbe abnimmt, wenn die Farbvariation zunimmt. Der Durchschnittsfarbwiedergabeindex Ra wird als Durchschnitt der Farbwiedergabeindizes der Testfarben (R1 bis R8) ausgedrückt. Der Durchschnittsfarbwiedergabeindex Ra betrug bei dieser Ausführungsform 80,2.
Auf diese Weise wurde in dem Wellenlängenumwandler 40 von dem umgewandelten Licht umgewandeltes Licht der maximalen Wellenlänge und benachbarter Wellenlängen hiervon, bei denen die Lichtintensität hoch war, von dem optischen Filter 42 transmittiert oder absorbiert, wodurch es möglich wurde, das umgewandelte Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert worden ist, zu steuern bzw. zu regeln. Aus diesem Grund kann in dem Wellenlängenumwandler 40 und der Leuchteinrichtung 1 durch Steuern bzw. Regeln des umgewandelten Lichtes, das aus der Wellenlängenumwandlung durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 resultiert, unter Verwendung des optischen Filters 42 die Farbwiedergabeeigenschaft des umgewandelten Lichtes verbessert werden.
Vergleichsbeispiel
6 ist ein Graph zur Darstellung eines Beispiels der Wellenlänge und der Reflexionsfähigkeit von Licht einer optischen Faser eines Wellenlängenumwandlers einer Leuchteinrichtung entsprechend einem Vergleichsbeispiel.
Wie in 6 dargestellt ist, wird in dem Wellenlängenumwandler entsprechend dem Vergleichsbeispiel das umgewandelte Licht, das aus der Wellenlängenumwandlung des Laserlichtes durch die Wellenlängenumwandlungskomponente resultiert, vollständig von dem optischen Filter reflektiert. Insbesondere transmittiert im Gegensatz zur vorbeschriebenen Ausführungsform der Wellenlängenumwandler entsprechend dem Vergleichsbeispiel umgewandeltes Licht der vorbestimmten Wellenlänge, die in dem Wellenlängenbereich des umgewandelten Lichtes beinhaltet ist, nicht.
7 zeigt einen Graph zur Darstellung eines Beispiels der Intensität und der Wellenlänge von Licht, das von einem Wellenlängenumwandler einer Leuchteinrichtung entsprechend einem Vergleichsbeispiel emittiert wird, und eine Tabelle zur Darstellung eines Beispiels eines Durchschnittsfarbwiedergabeindex.
7 zeigt den Fall, in dem Laserlicht mit einer Spitze, die in einem Wellenlängenbereich von annähernd 430 nm bis annähernd 480 nm beinhaltet ist, in den Wellenlängenumwandler eintritt, wenn die Reflexionsfähigkeit des optischen Filters gleich 100% ist. 7 zeigt das Spektrum von Licht, das von dem Wellenlängenumwandler emittiert wird, wenn ein Wellenlängenumwandler wie der vorstehend beschriebene Verwendung findet.
In 7 wird das umgewandelte Licht, das von dem Wellenlängenumwandler emittiert wird, vollständig von dem optischen Filter reflektiert. Aus diesem Grunde nimmt bei dem Vergleichsbeispiel die Intensität des umgewandelten Lichtes nicht ab, und es wird gelbes bezüglich der Wellenlänge umgewandeltes Licht, das intensiver als dasjenige der Ausführungsform in 5 ist, emittiert.
Es wurde der Durchschnittsfarbwiedergabeindex Ra der Leuchteinrichtung entsprechend dem Vergleichsbeispiel, das einen derartigen Wellenlängenumwandler verwendet, berechnet. Der Durchschnittsfarbwiedergabeindex Ra war bei dem Vergleichsbeispiel gleich 68,3. Aus diesem Grunde sind die Farbwiedergabeeigenschaft und die Farbreproduktionseigenschaft von Licht bei der Leuchteinrichtung, bei der der Wellenlängenumwandler entsprechend dem Vergleichsbeispiel Verwendung fand, im Vergleich zu der Leuchteinrichtung 1, bei der der Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform Verwendung fand, schlecht.
Wirkungen
Als Nächstes werden Wirkungen der Leuchteinrichtung 1, bei der der Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform Verwendung findet, beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, beinhaltet der Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die Basis 41, die Wellenlängenumwandlungskomponente 43, die die Wellenlänge wenigstens eines Teiles von Anregungslicht (bei dieser Ausführungsform Laserlicht) umwandelt und umgewandeltes Licht ausgibt; und den optischen Filter 42, der zwischen der Basis 41 und der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 angeordnet ist. Der optische Filter 42 transmittiert oder absorbiert von dem umgewandelten Licht, das einen Wellenlängenbereich von annähernd 470 nm bis annähernd 750 nm beinhaltet, umgewandeltes Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, die in dem Wellenlängenbereich beinhaltet ist.
Da entsprechend ein Teil des umgewandelten Lichtes, das aus der Wellenlängenumwandlung durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 resultiert, durch den optischen Filter 42 transmittiert oder absorbiert wird, kann der Wellenlängenumwandler 40 das Licht, das von der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 emittiert wird, steuern bzw. regeln. Insbesondere kann der Wellenlängenumwandler 40 von dem umgewandelten Licht, das einen Wellenlängenbereich von annähernd 470 nm bis annähernd 750 nm beinhaltet, umgewandeltes Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, die in dem Wellenlängenbereich beinhaltet ist, herausschneiden. Auf diese Weise transmittiert oder absorbiert der optische Filter 42 von dem umgewandelten Licht umgewandeltes Licht der maximalen Wellenlänge und benachbarter Wellenlängen hiervon, bei denen die Lichtintensität hoch ist.
Daher kann der Wellenlängenumwandler 40 die Farbwiedergabeeigenschaft von Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird, verbessern.
Des Weiteren beinhaltet die Leuchteinrichtung 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform den Wellenlängenumwandler 40 und die Laserlichtquelle 31, die Anregungslicht emittiert.
Die Leuchteinrichtung 1 bietet zudem dieselben vorteilhaften Wirkungen, wie sie vorstehend beschrieben worden sind.
Des Weiteren transmittiert oder absorbiert in dem Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform der optische Filter 42 das umgewandelte Licht der vorbestimmten Wellenlänge, die höchstens annähernd 50 nm über und unter einer Wellenlänge ist, bei der die Intensität des umgewandelten Lichtes maximal ist.
Entsprechend ist es bei dem Wellenlängenumwandler 40 möglich, denjenigen Teil der Wellenlänge, bei dem die Intensität des umgewandelten Lichtes maximal ist, herauszuschneiden, weshalb die Farbwiedergabeeigenschaft von Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird, noch zuverlässiger verbessert werden kann.
Darüber hinaus weist bei dem Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform der optische Filter 42 eine Reflexionsfähigkeit von höchstens annähernd 50% auf. Alternativ weist der optische Filter 42 eine Absorptionsrate von wenigstens annähernd 50% für das umgewandelte Licht hinsichtlich des umgewandelten Lichtes der maximalen Wellenlänge und benachbarter Wellenlängen hiervon auf.
Da demgemäß die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 des Wellenlängenumwandlers 40 umgewandeltes Licht während der Wellenlängenumwandlung des Laserlichtes in alle Richtungen emittiert, tritt annähernd die Hälfte des umgewandelten Lichtes, das emittiert worden ist, in den optischen Filter 42 ein. Insbesondere kann der Wellenlängenumwandler 40 von dem umgewandelten Licht höchstens 50% des umgewandelten Lichtes der maximalen Wellenlänge und benachbarter Wellenlängen hiervon, bei denen die Lichtintensität hoch ist, herausschneiden. Aus diesem Grunde kann bei dem Wellenlängenumwandler 40 die Farbwiedergabeeigenschaft von Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird, zuverlässiger verbessert werden.
Des Weiteren ist bei dem Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform der optische Filter 42 in Kontakt mit jeder von der Basis 41 und der Wellenlängenumwandlungskomponente 43.
Da demgemäß die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 in Kontakt mit dem optischen Filter 42 ist, kann Wärme, die während der Wellenlängenumwandlung von Laserlicht durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 erzeugt wird, zu dem optischen Filter 42 geleitet werden. Des Weiteren kann der optische Filter 42 diese Wärme auch zu der Basis 41 leiten. Aus diesem Grunde kann in dem Wellenlängenumwandler 40 die Wärme, die in der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 erzeugt wird, freigesetzt werden, weshalb die Intensität des umgewandelten Lichtes, das aus der Wellenlängenumwandlung durch die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 resultiert, stabilisiert werden kann.
Insbesondere wenn die Basis 41 in Kontakt mit der Wärmesenke 151 und dergleichen ist, ist ein Wärmeableitungseffekt des Wellenlängenumwandlers 40 zu erwarten.
Bei dem Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist der optische Filter 42 ein optischer Dünnfilm, der eine dielektrischen mehrschichtigen Film umfasst.
Auch dieser Fall bietet dieselben vorteilhaften Wirkungen, wie sie vorstehend beschrieben worden sind.
Darüber hinaus sind bei dem Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die Basis 41 und der optische Filter 42 lichttransmissiv. Zudem tritt das Anregungslicht, das von der Basis 41 und dem optischen Filter 42 transmittiert wird, in die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 ein.
Wird beispielsweise bewirkt, dass das Laserlicht an derjenigen Oberfläche der Wellenlängenumwandlungskomponente eintritt, die auf der Seite entgegengesetzt zur Seite des optischen Filters ist, so ist es in Abhängigkeit von der Rauheit der Oberfläche der Wellenlängenumwandlungskomponente schwierig, einen Teil des Laserlichtes in einer gewünschten Richtung zu reflektieren, und es ist schwierig, die Richtung, in der das Laserlicht reflektiert wird, zu steuern bzw. zu regeln. Aus diesem Grunde wird es, wenn bewirkt wird, dass Laserlicht an einer Oberfläche der Wellenlängenumwandlungskomponente eintritt, und bewirkt wird, dass umgewandeltes Licht an dieser Oberfläche austritt, und bewirkt wird, dass Laserlicht durch diese Oberfläche reflektiert wird, schwierig, Licht wie gewünscht von der Wellenlängenumwandlungskomponente zu erhalten.
Bei dem Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform tritt Laserlicht jedoch in die Rückfläche 43b an der dem optischen Filter 42 zu eigenen Seite der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 ein, und es tritt umgewandeltes Licht an der Vorderfläche 43a der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 aus, weshalb es im Vergleich zu dem Fall, in dem Laserlicht an der Vorderfläche 43a der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 eintritt, einfacher wird zu bewirken, dass ein Teil des Laserlichtes in derselben Richtung wie das umgewandelte Licht austritt, wodurch es einfacher wird, Licht wie gewünscht zu erhalten.
Darüber hinaus ist bei dem Wellenlängenumwandler 40 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform das Anregungslicht blaues Laserlicht. Zusätzlich beinhaltet die Wellenlängenumwandlungskomponente 43 gelben Leuchtstoff.
Entsprechend beinhaltet Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird, blaues Laserlicht, das durch den Wellenlängenumwandler 40 hindurchgelaufen ist, ohne dass eine Wellenlängenumwandlung erfolgt ist, und gelbes umgewandeltes Licht, das aus der Wellenlängenumwandlung durch den Wellenlängenumwandler 40 resultiert. Bei dem Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird, wird ein Teil des gelben umgewandelten Lichtes von dem optischen Filter 42 ausgeschnitten. Aus diesem Grunde kann bei dem Wellenlängenumwandler 40 die Farbwiedergabeeigenschaft von Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird, zuverlässiger verbessert werden.
Weitere Abwandlungen und dergleichen
Obwohl die vorliegende Offenbarung vorstehend auf Grundlage exemplarischer Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorgenannten exemplarischen Ausführungsformen beschränkt.
Die Leuchteinrichtung 1 entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsform beinhaltet beispielsweise den Reflektor 157, muss den Reflektor 157, wie in 2B gezeigt ist, jedoch nicht beinhalten. 2B ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels von Strukturelementen bei einer Abwandlung der Leuchteinrichtung entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsform und zeigt eine Querschnittsansicht des Leuchtkörpers und dergleichen entlang der Linie II-II in 1A. Obwohl der Reflektor 157 das Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert worden ist, hin zu der Linse 158 reflektiert, um hierdurch effektiv zu bewirken, dass das Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert worden ist, von der Öffnung des Leuchtkörpers 5 aus nach außen abgestrahlt wird, steuert bzw. regelt er das Lichtspektrum nicht. Besteht daher kein Bedarf an einer Verbesserung der Effizienz der Leuchteinrichtung 1, so ist der Reflektor 157 aus diesem Grunde kein wesentliches Element.
Des Weiteren kann die Leuchteinrichtung 1 entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsform, wie in 2C dargestellt ist, eine unregelmäßig geformte Linse 159 verwenden und muss den Reflektor 157 nicht beinhalten. 2C ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels von Strukturelementen der Leuchteinrichtung entsprechend einer Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführungsform und zeigt eine Querschnittsansicht des Leuchtkörpers und dergleichen entlang einer Linie IID-IID in 1B. Die unregelmäßig geformte Linse 159 beinhaltet beispielsweise eine flache Fläche entlang der Öffnung des Leuchtkörpers 5, eine paraboloide Fläche an den Seiten und eine Ausnehmung in Form eines Kegelstumpfes, wie in 2C gezeigt ist. Licht, das von der Ausnehmung der unregelmäßig geformten Linse 159 eintritt, wird von der paraboloiden Fläche reflektiert und in Richtung der Öffnung des Leuchtkörpers 5 von der Bodenfläche der Ausnehmung reflektiert. Da die paraboloide Fläche der unregelmäßig geformten Linse 159 dieselbe Funktion wie der Reflektor 157 übernimmt, kann Licht, das von der Wellenlängenumwandlungskomponente 43 emittiert wird, von der Öffnung des Leuchtkörpers 5 aus sogar ohne den Reflektor 157 effizient nach außen abgestrahlt werden.
Des Weiteren ist, wie in 1B und 2D gezeigt ist, die Leuchteinrichtung 2 entsprechend einer weiteren Form eine Leuchteinrichtung vom Transmissionstyp, die Laserlicht einsetzt und die eine oder mehrere Laserlichtquellen 331, die Linse 332, den Wellenlängenumwandler 40, den Lichtleiter 333, die optische Faser 311, die Wärmesenke 351 und den äußeren Abschnitt 352 beinhaltet. Die Leuchteinrichtung 2 wird beispielsweise als Lichtquelle für ein Endoskop oder als Lichtquelle für ein Mikroskop verwendet. Die Leuchteinrichtung 2 vom Transmissionstyp, die Laserlicht verwendet, ist hierbei eine Einrichtung, bei der die Rückfläche des Wellenlängenumwandlers 40 mit Laserlicht bestrahlt wird und bei der umgewandeltes Licht (Fluoreszenz), das aus der Wellenlängenumwandlung resultiert, von der Vorderfläche des Wellenlängenumwandlers 40 emittiert wird.
Wie in 2D gezeigt ist, wird bei der Leuchteinrichtung 2 entsprechend einer weiteren Form die Richtung des Laserlichtes, das von der einen oder den mehreren Laserlichtquellen 331 emittiert wird, von der Linse 332 derart geändert, dass das Laserlicht gesammelt wird und in den Wellenlängenumwandler 40 eintritt. Die Zentralachse der Linse 332 fällt annähernd mit der vorgenannten Zentralachse O zusammen. Entsprechend ist es möglich zu bewirken, dass sich die Strahlen des Laserlichtes, die von den Lichtquellen 331 emittiert werden, an dem Wellenlängenumwandler 40 sammeln und die Luminanz der Lichtemission des Wellenlängenumwandlers 40 verbessern.
Auf diese Weise beinhaltet die vorbeschriebene Leuchteinrichtung 2 entsprechend einer weiteren Form zudem die Linse 332, die zwischen den Laserlichtquellen 331 angeordnet ist und das Anregungslicht, das von den Laserlichtquellen 331 emittiert wird, zu dem Wellenlängenumwandler 40 richtet, und den Lichtleiter 333, in den das umgewandelte Licht, das aus der Wellenlängenumwandlung durch den Wellenlängenumwandler 40 resultiert, eintritt.
Darüber hinaus beinhaltet, wie in 2E gezeigt ist, die vorbeschriebene Leuchteinrichtung 2 entsprechend einer weiteren Form vorzugsweise den Lichtleiter 335, der zwischen der Linse 332 und dem Wellenlängenumwandler 40 angeordnet ist. Die Zentralachse des Lichtleiters 335 fällt annähernd mit der vorgenannten Zentralachse O zusammen. Der Querschnitt des Lichtleiters 335 ist, wenn der Transmissionsweg entlang einer Ebene senkrecht zu der Richtung, in der das Laserlicht transmittiert wird, geschnitten wird, hinsichtlich der Form vieleckig. Hierbei beinhaltet die vieleckige Form des Querschnittes des Lichtleiters 335 nicht nur ein regelmäßiges Vieleck, sondern auch Formen, die als im Wesentlichen vieleckig betrachtet werden können. Mit anderen Worten, ein Teil der Flächen, die das Vieleck bilden, oder auch alle Flächen sind nicht nur flach, sondern können auch gebogene oder gewellte Flächen sein. Man beachte, dass der Querschnitt des Lichtleiters 335 wenigstens eine gerade Seite aufweisen kann und die verbleibenden Seiten bogenförmig sein können. Da die Strahlen von Laserlicht, die an einem Ende des Lichtleiters 335 eingetreten sind, geleitet und dabei mehrmals wiederholt innerhalb des Lichtleiters 335 reflektiert werden, werden die geleiteten Strahlen des Laserlichtes gemischt und treten am anderen Ende des Lichtleiters 335 gleichmäßig aus. Entsprechend tritt gleichmäßiges Licht in den Wellenlängenumwandler 40 ein, weshalb die Gleichmäßigkeit der Lichtemission des Wellenlängenumwandlers 40 verbessert werden kann.
Auf diese Weise beinhaltet die vorbeschriebene Leuchteinrichtung 2 entsprechend einer weiteren Form zudem die Linse 332, die zwischen den Laserlichtquellen 331 angeordnet ist und das Anregungslicht, das von den Laserlichtquellen 331 emittiert wird, transmittiert, und den Lichtleiter 335, der zwischen der Linse 332 und dem Wellenlängenumwandler 40 angeordnet ist und das Anregungslicht, das von der Linse 332 transmittiert wird, zu dem Wellenlängenumwandler 40 leitet.
Des Weiteren tritt, wie in 2D und 3B gezeigt ist, das Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird, an einem Ende des Lichtleiters 333 ein, wird innerhalb desselben geleitet und an der anderen Seite emittiert. Der Querschnitt des Lichtleiters 333 ist, wenn der Transmissionsweg entlang einer Ebene senkrecht zu der Richtung, in der das Laserlicht transmittiert wird, geschnitten wird, hinsichtlich der Form vieleckig. Hierbei beinhaltet die vieleckige Form des Querschnittes des Lichtleiters 333 nicht nur ein regelmäßiges Vieleck, sondern auch Formen, die als im Wesentlichen vieleckig betrachtet werden können. Mit anderen Worten, ein Teil der Flächen, die das Vieleck bilden, oder auch alle Flächen sind nicht nur flach, sondern können auch gebogene oder gewellte Flächen sein. Man beachte, dass der Querschnitt des Lichtleiters 333 wenigstens eine gerade Seite aufweisen kann und die verbleibenden Seiten bogenförmig sein können. Da das Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird und an einem Ende des Lichtleiters 333 eingetreten ist, geleitet und dabei mehrmals wiederholt innerhalb des Lichtleiters 333 reflektiert wird, werden die Strahlen des Laserlichtes, die im Inneren geleitet werden, gemischt und treten am anderen Ende des Lichtleiters 333 gleichmäßig aus. Das Licht, das am anderen Ende des Lichtleiters 333 emittiert wird, tritt in ein Ende der optischen Faser 311 ein und wird geleitet. Entsprechend kann das Licht, das von dem Wellenlängenumwandler 40 emittiert wird und das gleichmäßig gemacht worden ist, an einem Ende der optische Faser 311 eintreten, und es kann das Licht, das am anderen Ende der optischen Faser 311 emittiert wird, ein Objekt gleichmäßig beleuchten.
Bei dem Wellenlängenumwandler und der Leuchteinrichtung entsprechend der vorgenannten Ausführungsform kann Laserlicht an der Oberfläche des Wellenlängenumwandlers auf der Seite entgegengesetzt zur Seite des optischen Filters eintreten. Aus diesem Grund sind der Wellenlängenumwandler und die Leuchteinrichtung entsprechend der vorgenannten Ausführungsform nicht auf einen Aufbau beschränkt, bei dem das Laserlicht an der Rückfläche des Wellenlängenumwandlers eintritt.
Beinhaltet sind in der vorliegenden Offenbarung zusätzlich zum Vorbesprochenen Formen, die man durch verschiedene Modifikationen an der exemplarischen Ausführungsform erhält und die von einem Fachmann auf dem Gebiet konzipiert werden können, wie auch Formen, die durch beliebiges Kombinieren von Strukturkomponenten und Funktionen der exemplarischen Ausführungsform verwirklicht werden können, so diese innerhalb des Wesensumfangs der vorliegenden Offenbarung sind.
Bezugszeichenliste

1, 2: Leuchteinrichtung
31, 331: Laserlichtquelle (Anregungslichtquelle)
40: Wellenlängenumwandler
41: Basis
42: optischer Filter
43: Wellenlängenumwandlungskomponente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015 [0002, 0003]
JP 1709 [0002, 0003]

Claims

Wellenlängenumwandler, umfassend: eine Basis; eine Wellenlängenumwandlungskomponente, die eine Wellenlänge wenigstens eines Teiles eines Anregungslichtes umwandelt und umgewandeltes Licht emittiert; und einen optischen Filter, der zwischen der Basis und der Wellenlängenumwandlungskomponente angeordnet ist, wobei der optische Filter von dem umgewandelten Licht, das einen Wellenlängenbereich von annähernd 470 nm bis annähernd 750 nm beinhaltet, umgewandeltes Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, die in dem Wellenlängenbereich beinhaltet ist, transmittiert oder absorbiert.
Wellenlängenumwandler nach Anspruch 1, wobei der optische Filter das umgewandelte Licht der vorbestimmten Wellenlänge, die höchstens annähernd 50 nm über und unter einer Wellenlänge ist, bei der die Intensität des umgewandelten Lichtes maximal ist, transmittiert oder absorbiert.
Wellenlängenumwandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der optische Filter eine Reflexionsfähigkeit von höchstens annähernd 50% und eine Absorptionsrate von wenigstens annähernd 50% für das umgewandelte Licht der vorbestimmten Wellenlänge aufweist.
Wellenlängenumwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der optische Filter in Kontakt mit der Basis und der Wellenlängenumwandlungskomponente ist.
Wellenlängenumwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der optische Filter ein optischer Dünnfilm ist, der einen dielektrischen mehrschichtigen Film umfasst.
Wellenlängenumwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Basis und der optische Filter lichttransmissiv sind, und das Anregungslicht, das von der Basis und dem optischen Filter transmittiert wird, in die Wellenlängenumwandlungskomponente eintritt.
Wellenlängenumwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Anregungslicht blaues Laserlicht ist, und die Wellenlängenumwandlungskomponente einen gelben Leuchtstoff beinhaltet.
Leuchteinrichtung, umfassend: den Wellenlängenumwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und eine Anregungslichtquelle, die das Anregungslicht emittiert.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend: eine Linse, die zwischen der Anregungslichtquelle und dem Wellenlängenumwandler angeordnet ist und das Anregungslicht, das von der Anregungslichtquelle emittiert wird, zu dem Wellenlängenumwandler richtet; und einen Lichtleiter, in den das umgewandelte Licht, das aus der Wellenlängenumwandlung durch den Wellenlängenumwandler resultiert, eintritt.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend: eine Linse, die zwischen der Anregungslichtquelle und dem Wellenlängenumwandler angeordnet ist und das Anregungslicht, das von der Anregungslichtquelle emittiert wird, transmittiert; und einen Lichtleiter, der zwischen der Linse und dem Wellenlängenumwandler angeordnet ist und das Anregungslicht, das von der Linse transmittiert wird, zu dem Wellenlängenumwandler leitet.