JP2017098095A - Light emitting device, vehicular lighting fixture, display device and wavelength conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置に関し、特に波長変換部を備えた発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device, and more particularly to a light emitting device including a wavelength conversion unit.
ＬＥＤや半導体レーザー等の発光素子の出射する光を、蛍光体層を配置した基板に入射させ、光の一部を蛍光に変換することにより波長変換する発光装置が例えば特許文献１、２に開示されている。 For example, Patent Documents 1 and 2 disclose light-emitting devices that perform wavelength conversion by causing light emitted from a light-emitting element such as an LED or a semiconductor laser to enter a substrate on which a phosphor layer is disposed and converting a part of the light into fluorescence. Has been.
特許文献１は、蛍光体粒子を透光性のバインダに分散させた蛍光体層を開示している。蛍光体層の表面の蛍光体粒子間のバインダの表面に窪みを設け、この窪みに光散乱層を配置している。よって、バインダを通過して、バインダの表面から出射しようとする光は、光散乱層によって散乱されて蛍光体粒子側に戻され、蛍光に変換されるため、発光素子から発せられた励起光がバインダのみを通り抜けて表面から出射されるのを防ぐことができ、色むらを抑制できる。 Patent Document 1 discloses a phosphor layer in which phosphor particles are dispersed in a translucent binder. A depression is provided in the surface of the binder between the phosphor particles on the surface of the phosphor layer, and a light scattering layer is disposed in this depression. Therefore, light that passes through the binder and is about to be emitted from the surface of the binder is scattered by the light scattering layer, returned to the phosphor particle side, and converted into fluorescence, so that the excitation light emitted from the light emitting element is It is possible to prevent light from being emitted from the surface through only the binder, and color unevenness can be suppressed.
特許文献２は、蛍光体層としての蛍光体プレートを備え、蛍光体プレートを仕切り部材により複数の領域（区画）に分割した構成を開示している。仕切り部材としては、金属材料を含む反射部材を用いている。この構成により、蛍光体プレート内で発せられた蛍光が、蛍光体プレートの上面と下面で繰り返し反射されて蛍光体プレート内を伝搬し、入射した光束よりも外側に広がって出射され、出射光束の径が広がるとともに、出射光束の外周側ほど蛍光強度が強くなる現象を防ぐことができる。 Patent Document 2 discloses a configuration in which a phosphor plate as a phosphor layer is provided and the phosphor plate is divided into a plurality of regions (partitions) by a partition member. As the partition member, a reflection member containing a metal material is used. With this configuration, the fluorescence emitted in the phosphor plate is repeatedly reflected on the upper and lower surfaces of the phosphor plate, propagates in the phosphor plate, is emitted outwardly from the incident light beam, and is emitted. As the diameter increases, the phenomenon that the fluorescence intensity increases toward the outer peripheral side of the outgoing light beam can be prevented.
特許文献１に記載の技術は、励起光がバインダのみを通過して出射されることにより生じる色むらを改善できる。また、蛍光体粒子とバインダの屈折率差により、蛍光体層内で面内方向へ伝搬しようとする蛍光は、蛍光体粒子とバインダとの界面で反射されるため、蛍光が面内方向に伝搬して外側に広がる現象（配光パターンのにじみ）もある程度改善されると思われる。しかしながら、蛍光体粒子の粒径にはばらつきがあるため、蛍光体の厚みにばらつきが生じ、蛍光の色むらの原因となる。 The technique described in Patent Document 1 can improve color unevenness caused by excitation light passing through only a binder and emitted. In addition, due to the refractive index difference between the phosphor particles and the binder, the fluorescence that is going to propagate in the in-plane direction within the phosphor layer is reflected at the interface between the phosphor particles and the binder, so that the fluorescence propagates in the in-plane direction. Thus, the phenomenon of spreading outwards (the blurring of the light distribution pattern) seems to be improved to some extent. However, since the particle diameter of the phosphor particles varies, the thickness of the phosphor varies, which causes uneven color of the fluorescence.
一方、特許文献２に記載の技術では、蛍光体プレートを用いるため、厚みが均一であり、蛍光の色むらは抑制される。また、仕切り部材が、蛍光体プレートの面内方向の蛍光の伝搬を防ぐため、配光パターンのにじみも改善される。しかしながら、仕切り部材は、反射材料であるため、蛍光体プレートの上面の仕切り部材の部分から光が出射されず、仕切り部材に対応する領域が暗く投影されて、色むらを生じる。 On the other hand, in the technique described in Patent Document 2, since the phosphor plate is used, the thickness is uniform, and the uneven color of the fluorescence is suppressed. Moreover, since the partition member prevents the propagation of fluorescence in the in-plane direction of the phosphor plate, the bleeding of the light distribution pattern is also improved. However, since the partition member is a reflective material, light is not emitted from the partition member portion on the upper surface of the phosphor plate, and a region corresponding to the partition member is projected darkly, resulting in color unevenness.
本発明の目的は、配光パターンのにじみと、色むらの両方を低減することのできる発光装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light-emitting device capable of reducing both blurring of a light distribution pattern and color unevenness.
上記目的を達成するために、本発明では、光源と、光源から発せられた光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部とを有する発光装置を提供する。波長変換部は、基板と、基板上に配置された蛍光体層とを含む。蛍光体層は、基板上に配置された第１蛍光体層と、第１蛍光体層の上に配置された第２蛍光体層とを含む。第１および第２蛍光体層はそれぞれ、所定形状の蛍光体含有プレートを所定の幅の間隙をあけて主平面内に２次元に配列した構成である。第２蛍光体層の蛍光体含有プレートは、第１蛍光体層の蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a light emitting device having a light source and a wavelength conversion unit that converts the wavelength of at least a part of the light emitted from the light source. The wavelength conversion unit includes a substrate and a phosphor layer disposed on the substrate. The phosphor layer includes a first phosphor layer disposed on the substrate and a second phosphor layer disposed on the first phosphor layer. Each of the first and second phosphor layers has a configuration in which phosphor-containing plates having a predetermined shape are two-dimensionally arranged in the main plane with a gap of a predetermined width. The phosphor-containing plate of the second phosphor layer is disposed so as to cover the gap between the phosphor-containing plates of the first phosphor layer.
本発明によれば、蛍光体含有プレートが間隙をあけて配列されているため、蛍光の面内方向の伝搬を防止し、配光パターンのにじみを低減することができる。また、第２蛍光体層の蛍光体含有プレートが、第１蛍光体層の蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されているため、励起光が間隙のみを通過して出射するのを抑制でき、色むらも低減できる。 According to the present invention, since the phosphor-containing plates are arranged with a gap, it is possible to prevent the fluorescence from propagating in the in-plane direction and reduce the bleeding of the light distribution pattern. In addition, since the phosphor-containing plate of the second phosphor layer is disposed so as to cover the gap between the phosphor-containing plates of the first phosphor layer, the excitation light is prevented from being emitted only through the gap. Color unevenness.
本発明の実施形態について説明する。
＜第一実施形態＞
第一の実施形態として、発光装置について図１等を用いて説明する。
An embodiment of the present invention will be described.
<First embodiment>
As a first embodiment, a light emitting device will be described with reference to FIG.
本実施形態の発光装置１０は、図１のように光源１２と、光源１２から発せられた光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部（波長変換装置）１８とを有する。波長変換部１８は、図２のように、基板２０１と、基板２０１上に配置された蛍光体層５０とを含む。蛍光体層５０は、基板２０１上に配置された第１蛍光体層２０３と、第１蛍光体層２０３の上に配置された第２蛍光体層２０４とを含む。 As shown in FIG. 1, the light emitting device 10 of the present embodiment includes a light source 12 and a wavelength conversion unit (wavelength conversion device) 18 that converts the wavelength of at least part of light emitted from the light source 12. As illustrated in FIG. 2, the wavelength conversion unit 18 includes a substrate 201 and a phosphor layer 50 disposed on the substrate 201. The phosphor layer 50 includes a first phosphor layer 203 disposed on the substrate 201 and a second phosphor layer 204 disposed on the first phosphor layer 203.
第１蛍光体層２０３は、所定形状の蛍光体含有プレート２０５ａを２次元に配列することによって構成されている。隣り合う蛍光体含有プレート２０５ａの間には、所定の幅の間隙ｓが設けられている。同様に、第２蛍光体層２０４は、所定形状の蛍光体含有プレート２０５ｂを２次元に配列することによって構成されている。隣り合う蛍光体含有プレート２０５ｂの間には、所定の幅の間隙ｓが設けられている。このとき、蛍光体含有プレート２０５ｂは、第１蛍光体層２０３の蛍光体含有プレート２０５ａの間隙ｓを覆うように配置されている。 The first phosphor layer 203 is configured by two-dimensionally arranging phosphor-containing plates 205a having a predetermined shape. A gap s having a predetermined width is provided between the adjacent phosphor-containing plates 205a. Similarly, the second phosphor layer 204 is configured by two-dimensionally arranging phosphor-containing plates 205b having a predetermined shape. A gap s having a predetermined width is provided between the adjacent phosphor-containing plates 205b. At this time, the phosphor-containing plate 205b is disposed so as to cover the gap s between the phosphor-containing plates 205a of the first phosphor layer 203.
蛍光体含有プレート２０５ａおよび２０５ｂには、光源１２からの光（以下、励起光と呼ぶ）によって励起され、蛍光を発する蛍光体が含有されている。 The phosphor-containing plates 205a and 205b contain a phosphor that emits fluorescence when excited by light from the light source 12 (hereinafter referred to as excitation light).
波長変換部１８は、光源１２からの励起光が、ほぼ厚み方向に入射する位置に配置される。励起光の光束の径は、波長変換部１８の面内方向の大きさよりも小さく、波長変換部１８は、励起光の光束の照射パターン（配光パターン）を波長変換し、外部に向かって出射することにより投影する。波長変換部１８に光源１２からの励起光が入射する面は、基板２０１側であっても蛍光体層５０側の面であっても構わないが、例えば、基板２０１側から入射させる場合には、基板２０１として光源１２から発せられた励起光を透過するものを用いる。 The wavelength conversion unit 18 is disposed at a position where the excitation light from the light source 12 is incident substantially in the thickness direction. The diameter of the light beam of the excitation light is smaller than the size in the in-plane direction of the wavelength conversion unit 18, and the wavelength conversion unit 18 converts the wavelength of the irradiation pattern (light distribution pattern) of the light beam of the excitation light and emits it outward. To project. The surface on which the excitation light from the light source 12 is incident on the wavelength conversion unit 18 may be on the substrate 201 side or the surface on the phosphor layer 50 side. As the substrate 201, a substrate that transmits the excitation light emitted from the light source 12 is used.
基板２０１に入射した励起光は、基板２０１を通過して、第１蛍光体層２０３に到達し、大部分は、図２の経路Ｃ，Ｄのように蛍光体含有プレート２０５ａに入射し、一部は、経路Ｅのように第１蛍光体層２０３の間隙ｓに入射する。蛍光体含有プレート２０５ａに入射した励起光（Ｃ，Ｄ）は、含有される蛍光体を励起する。これにより、第１蛍光体層２０３の蛍光体含有プレート２０５ａの内部では、蛍光体から四方八方に蛍光が発せられる。 The excitation light incident on the substrate 201 passes through the substrate 201 and reaches the first phosphor layer 203, and most of the light enters the phosphor-containing plate 205a as shown in paths C and D in FIG. The part enters the gap s of the first phosphor layer 203 as in the path E. Excitation light (C, D) incident on the phosphor-containing plate 205a excites the contained phosphor. Thereby, inside the phosphor-containing plate 205a of the first phosphor layer 203, fluorescence is emitted from the phosphor in all directions.
発せられた蛍光のうち、蛍光体含有プレート２０５ａ内部から上方の第２蛍光体層２０４に向かって進む蛍光は、第２蛍光体層２０４の蛍光体含有プレート２０５ｂを通過して、または、第２蛍光体層２０４の間隙ｓを通過して、外部に出射される。内部から下方の基板２０１に向かって進む蛍光は、一部が基板との界面で反射されて上方に向かい、第２蛍光体層２０４を通過して出射される。 Of the emitted fluorescence, the fluorescence that travels from the inside of the phosphor-containing plate 205a toward the upper second phosphor layer 204 passes through the phosphor-containing plate 205b of the second phosphor layer 204, or the second The light passes through the gap s of the phosphor layer 204 and is emitted to the outside. Fluorescence traveling from the inside toward the lower substrate 201 is partially reflected at the interface with the substrate, travels upward, passes through the second phosphor layer 204, and is emitted.
一方、蛍光体含有プレート２０５ａ内の蛍光体から発せられた蛍光のうち、面内方向に進む蛍光は、蛍光体含有プレート２０５ａの側面に到達し、側面において反射され、図３のように、蛍光体含有プレート２０５ａの内部側に戻される。側面での反射によって上方の第２蛍光体層２０４に向かう蛍光は、第２蛍光体層２０４を通過して外部に出射される。下方の基板２０１の方向に進む蛍光は、一部が基板２０１との界面で反射されて第２蛍光体層２０４を通過して出射される。 On the other hand, among the fluorescence emitted from the phosphors in the phosphor-containing plate 205a, the fluorescence proceeding in the in-plane direction reaches the side surface of the phosphor-containing plate 205a and is reflected on the side surface, as shown in FIG. Returned to the inside of the body-containing plate 205a. Fluorescence directed toward the upper second phosphor layer 204 due to reflection on the side surface passes through the second phosphor layer 204 and is emitted to the outside. A part of the fluorescent light traveling in the direction of the lower substrate 201 is reflected at the interface with the substrate 201 and emitted through the second phosphor layer 204.
これにより、蛍光体含有プレート２０５ａ内で面内方向に進む蛍光が、間隙ｓを面内方向に通り抜けて隣の蛍光体含有プレート２０５ａに入射して、さらに面内方向に進み、面内方向に伝搬していくのを抑制することができる。よって、光源１２から波長変換部１８に入射した励起光の光束径よりも、蛍光が面内方向の外周側に広がって波長変換部１８から出射され、配光パターンのにじみを生じるのを防ぐことができる。 As a result, the fluorescent light traveling in the in-plane direction within the phosphor-containing plate 205a passes through the gap s in the in-plane direction and enters the adjacent phosphor-containing plate 205a, further proceeds in the in-plane direction, and in the in-plane direction. Propagation can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the fluorescence from spreading out to the outer peripheral side in the in-plane direction from the light beam diameter of the excitation light incident on the wavelength conversion unit 18 from the light source 12 and emitted from the wavelength conversion unit 18 to cause bleeding of the light distribution pattern. Can do.
また、図２の経路Ｃにより第２蛍光体層２０４に到達した励起光は、第２蛍光体層２０４の蛍光体含有プレート２０５ｂに入射し、蛍光体含有プレート２０５ｂ内の蛍光体を励起し、蛍光体から四方八方に蛍光が発せられる。発せられた蛍光のうち、上方に進む蛍光は、蛍光体含有プレート２０５ｂの上面から外部に放出される。下方に進む蛍光は、第１蛍光体層２０３との界面で一部反射され、上方に向かって外部に放出される。また、面内方向に進む蛍光は、図３のように側面で反射されて蛍光体含有プレート２０５ｂの内部側に戻される。これにより、蛍光体含有プレート２０５ｂ内で面内方向に進む蛍光が、間隙ｓを面内方向に通り抜けて隣の蛍光体含有プレート２０５ｂに入射し、さらに面内方向に進んで伝搬していくのを抑制することができる。よって、配光パターンのにじみを防ぐことができる。 In addition, the excitation light that has reached the second phosphor layer 204 through the path C in FIG. 2 is incident on the phosphor-containing plate 205b of the second phosphor layer 204, and excites the phosphor in the phosphor-containing plate 205b. Fluorescence is emitted from the phosphor in all directions. Of the emitted fluorescence, the fluorescence that travels upward is emitted to the outside from the upper surface of the phosphor-containing plate 205b. The fluorescence that travels downward is partially reflected at the interface with the first phosphor layer 203 and emitted upward toward the outside. Further, the fluorescence traveling in the in-plane direction is reflected by the side surface as shown in FIG. 3 and returned to the inner side of the phosphor-containing plate 205b. As a result, the fluorescent light traveling in the in-plane direction within the phosphor-containing plate 205b passes through the gap s in the in-plane direction, enters the adjacent phosphor-containing plate 205b, and further propagates in the in-plane direction. Can be suppressed. Therefore, bleeding of the light distribution pattern can be prevented.
一方、図２の経路Ｅのように、第１蛍光体層２０３の間隙ｓに入射した励起光は、間隙ｓを通過して第２蛍光体層２０４に到達し、この間隙ｓを覆うように配置されている第２蛍光体層２０４の蛍光体含有プレート２０５ｂに入射し、上述した経路Ｃで蛍光体含有プレート２０５ｂに到達した励起光と同様に、蛍光体含有プレート２０５ｂの蛍光を励起する。 On the other hand, as shown in the path E of FIG. 2, the excitation light that has entered the gap s of the first phosphor layer 203 passes through the gap s, reaches the second phosphor layer 204, and covers the gap s. The fluorescence of the phosphor-containing plate 205b is excited in the same manner as the excitation light that has entered the phosphor-containing plate 205b of the second phosphor layer 204 and has reached the phosphor-containing plate 205b through the path C described above.
また、図２の経路Ｄのように、第１蛍光体層２０３に入射してこれを通過した後、第２蛍光体層２０４の間隙ｓに入射する励起光は、そのまま外部に出射される。 Further, as shown in the path D of FIG. 2, the excitation light that enters the gap s of the second phosphor layer 204 after passing through and passing through the first phosphor layer 203 is emitted to the outside as it is.
図２の経路Ｄ，Ｅ，Ｃから明らかなように、光源１２から発せられ、波長変換部１８の厚み方向に入射した励起光は、第１及び第２蛍光体層２０３，２０４のうち少なくとも１層を通過する。よって、励起光（例えば青色光）の一部を蛍光（黄色光）に変換することができ、蛍光と励起光との混合光（白色光）として出射できるため、波長変換部１８から出射される光の主平面方向についての色むらも抑制することができる。 As apparent from the paths D, E, and C of FIG. 2, the excitation light emitted from the light source 12 and incident in the thickness direction of the wavelength conversion unit 18 is at least one of the first and second phosphor layers 203 and 204. Pass through the layers. Therefore, a part of the excitation light (for example, blue light) can be converted into fluorescence (yellow light), and can be emitted as mixed light (white light) of fluorescence and excitation light. Color unevenness in the main plane direction of light can also be suppressed.
また、第１及び第２蛍光体層２０３、２０４に入射した励起光の一部は、蛍光体で散乱されて面内方向に進むが、蛍光と同様に、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの側面で反射されるため、間隙ｓを超えて隣の蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂに入射し、面内方向に伝搬していくことを防ぐことができる。よって、励起光が面内方向に伝搬しながら、蛍光体を励起して蛍光を発生させ、その蛍光が蛍光体含有プレート２０５ｂの上面から出射されたり、また、伝搬した励起光自体が散乱により蛍光体含有プレート２０５ｂの上面から出射されたりすることを防ぐことができ、励起光の配光パターンのにじみを抑制できる。 Further, part of the excitation light incident on the first and second phosphor layers 203 and 204 is scattered by the phosphor and proceeds in the in-plane direction, but the side surfaces of the phosphor-containing plates 205a and 205b are similar to the fluorescence. Therefore, it is possible to prevent the light from entering the adjacent phosphor-containing plates 205a and 205b beyond the gap s and propagating in the in-plane direction. Therefore, the excitation light propagates in the in-plane direction to excite the phosphor to generate fluorescence, and the fluorescence is emitted from the upper surface of the phosphor-containing plate 205b, or the propagated excitation light itself becomes fluorescent due to scattering. It can be prevented from being emitted from the upper surface of the body-containing plate 205b, and bleeding of the light distribution pattern of excitation light can be suppressed.
上述してきたように、本実施形態の波長変換部１８を用いることにより、蛍光の投影パターンが励起光の投影パターンよりも外側に広がることによる配光パターンのにじみを防止することができると同時に、出射光の色むらも防止することができる。 As described above, by using the wavelength conversion unit 18 of the present embodiment, it is possible to prevent bleeding of the light distribution pattern due to the fluorescence projection pattern spreading outside the projection pattern of the excitation light. Color unevenness of the emitted light can also be prevented.
なお、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの主平面方向（面内方向）の大きさは、光源１２から波長変換部１８に入射する励起光の光束の径よりも小さいことが望ましい。これにより、配光パターンのにじみを効果的に抑制することができる。蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの面内方向のサイズは、小さいほど配光パターンのにじみを低減できる。 The size of the phosphor-containing plates 205a and 205b in the main plane direction (in-plane direction) is preferably smaller than the diameter of the luminous flux of the excitation light incident on the wavelength conversion unit 18 from the light source 12. Thereby, the blur of a light distribution pattern can be suppressed effectively. As the size of the phosphor-containing plates 205a and 205b in the in-plane direction is smaller, the blur of the light distribution pattern can be reduced.
蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの厚さは、特に限定されないが、必要とされる波長変換後の光の色味に応じて決定すればよい。 The thicknesses of the phosphor-containing plates 205a and 205b are not particularly limited, but may be determined according to the required light color after wavelength conversion.
蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの面内方向の形状および配列パターンは、所望の形状および配列パターンにすることができる。色むらをより低減するために、間隙ｓの面積が小さくなるように配列パターンを設計することが望ましい。例えば、図４（ａ），（ｂ）のように、面内方向の形状が正方形の蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂを用い、マトリクス状に縦横に配列することが可能である。なお、図４（ａ）、（ｂ）は、上面図であるが、構造の把握を容易にするため、ハッチングを付している。本明細書における他の上面図においても同様である。 The shape and arrangement pattern in the in-plane direction of the phosphor-containing plates 205a and 205b can be a desired shape and arrangement pattern. In order to further reduce the color unevenness, it is desirable to design the arrangement pattern so that the area of the gap s is reduced. For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the phosphor-containing plates 205a and 205b whose in-plane direction shape is square can be arranged vertically and horizontally in a matrix. FIGS. 4A and 4B are top views, but are hatched for easy understanding of the structure. The same applies to the other top views in this specification.
第１および第２蛍光体層２０３，２０４の蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの間隙ｓは、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂよりも屈折率の低い物質で満たされていることが望ましい。例えば、図２のように、間隙ｓは、空気で満たされている構成にすることも可能であるし、図５（ａ）、（ｂ）のように、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂよりも、蛍光体に対して屈折率の低いバインダ２０２で充填した構成にすることも可能である。バインダ２０２によって間隙ｓを充填した構成にする場合、バインダ２０２は、励起光に対して透明であることが望ましい。 The gap s between the phosphor-containing plates 205a and 205b of the first and second phosphor layers 203 and 204 is preferably filled with a material having a lower refractive index than the phosphor-containing plates 205a and 205b. For example, as shown in FIG. 2, the gap s can be configured to be filled with air, or as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), than the phosphor-containing plates 205a and 205b. A configuration in which the phosphor is filled with a binder 202 having a low refractive index is also possible. In the case where the gap 202 is filled with the binder 202, the binder 202 is preferably transparent to the excitation light.
基板２０１と蛍光体層５０との間には、図６（ａ）、（ｂ）のように、基板２０１側から蛍光体層５０に入射する励起光を通過し、蛍光体含有プレートの発する蛍光を反射する反射膜９０１を配置することも可能である。例えば、反射膜９０１としてダイクロイックミラーを用いることができる。これにより、第１及び第２蛍光体層２０３、２０４で発せられた蛍光のうち、基板２０１側に進む蛍光を反射膜９０１で反射することができるため、第２蛍光体層２０４の上面からの蛍光の取り出し効率を高めることができる。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the excitation light incident on the phosphor layer 50 from the substrate 201 side passes between the substrate 201 and the phosphor layer 50, and the fluorescence emitted from the phosphor-containing plate. It is also possible to arrange a reflective film 901 that reflects the light. For example, a dichroic mirror can be used as the reflective film 901. As a result, among the fluorescence emitted from the first and second phosphor layers 203 and 204, the fluorescence proceeding to the substrate 201 side can be reflected by the reflective film 901. Therefore, the fluorescence from the upper surface of the second phosphor layer 204 can be reflected. The fluorescence extraction efficiency can be increased.
なお、反射膜９０１であるダイクロイックミラーを、基板２０１の励起光入射面に配置してもよいし、基板２０１の両面に配置してもよい。 Note that the dichroic mirror as the reflective film 901 may be disposed on the excitation light incident surface of the substrate 201 or may be disposed on both surfaces of the substrate 201.
蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの光の入射面および出射面（上面および下面）は、励起光および蛍光の取り出し効率を向上させるために、凹凸の無い鏡面であることが好ましい。 In order to improve the extraction efficiency of excitation light and fluorescence, the light incident surface and the light exit surface (upper surface and lower surface) of the phosphor-containing plates 205a and 205b are preferably mirror surfaces having no unevenness.
蛍光体含有プレート２０５の側面も、蛍光を効率よく反射するために凹凸のない鏡面であることが好ましい。 The side surface of the phosphor-containing plate 205 is also preferably a mirror surface without irregularities in order to efficiently reflect fluorescence.
また、図７のように、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの側面における反射率を高める膜１００１を蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの側面に配置することも可能である。反射率を高める膜１００１としては、少なくとも蛍光の波長の光に対して、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂより屈折率の低い膜を用いることが可能である。また、膜１００１として、屈折率の異なる複数の膜が積層された光学多層膜を用いることができる。図７では膜１００１を蛍光体含有プレート２０５ａおよび２０５ｂの両方に形成した場合を示したが、蛍光体含有プレート２０５ａおよび２０５ｂのいずれか一方のみに膜１００１を形成しても良い。また、上記の例はいずれも膜１００１が透光性の膜であることが望ましい。透光性の膜１００１を用いることにより、蛍光体含有プレート２０５ｂの側面に膜１００１を形成しても、直下の蛍光体含有プレート２０５ａからの光を遮断しない。 Further, as shown in FIG. 7, a film 1001 for increasing the reflectance on the side surfaces of the phosphor-containing plates 205a and 205b can be disposed on the side surfaces of the phosphor-containing plates 205a and 205b. As the film 1001 for increasing the reflectance, a film having a refractive index lower than that of the phosphor-containing plates 205a and 205b can be used for at least light having a fluorescence wavelength. As the film 1001, an optical multilayer film in which a plurality of films having different refractive indexes is stacked can be used. Although FIG. 7 shows the case where the film 1001 is formed on both the phosphor-containing plates 205a and 205b, the film 1001 may be formed on only one of the phosphor-containing plates 205a and 205b. In any of the above examples, the film 1001 is preferably a light-transmitting film. By using the translucent film 1001, even if the film 1001 is formed on the side surface of the phosphor-containing plate 205b, light from the phosphor-containing plate 205a directly below is not blocked.
蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの側面の微細な凹凸による光の散乱を防止し、反射率を高めるために、蛍光の波長の光に対して、蛍光体含有プレートの屈折率と同等またはそれよりも大きい屈折率の膜１００２を図８のように配置することも可能である。このとき、間隙ｓは、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂよりも屈折率の低いバインダ２０２もしくは空気で満たされるように構成する。これにより、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの内部を面内方向に進む蛍光を、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの側面を通過させて膜１００２に入射させ、膜１００２とバインダ２０２もしくは空気との界面ｉで反射させて、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの内部の戻すことができる。これにより、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの側面に微細な凹凸があっても高効率で蛍光を反射させることができるため、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの加工が容易になる。 In order to prevent scattering of light due to fine irregularities on the side surfaces of the phosphor-containing plates 205a and 205b and to increase the reflectance, the refractive index is equal to or higher than the refractive index of the phosphor-containing plate with respect to the light of the fluorescence wavelength. It is also possible to arrange a film 1002 having a large refractive index as shown in FIG. At this time, the gap s is configured to be filled with a binder 202 having a refractive index lower than that of the phosphor-containing plates 205a and 205b or air. As a result, the fluorescent light traveling in the in-plane direction through the phosphor-containing plates 205a and 205b passes through the side surfaces of the phosphor-containing plates 205a and 205b and is incident on the film 1002, and the interface between the film 1002 and the binder 202 or air. The inside of the phosphor-containing plates 205a and 205b can be returned by being reflected by i. Thereby, even if there are fine irregularities on the side surfaces of the phosphor-containing plates 205a and 205b, the fluorescence can be reflected with high efficiency, so that the phosphor-containing plates 205a and 205b can be easily processed.
なお、上記説明では、光源１２が発する励起光を、基板２０１の下面側から波長変換部１８に入射させ、蛍光と励起光を蛍光体層５０の上面側から出射させる透過型の波長変換部１８について説明したが、励起光を蛍光体層５０の上面側から入射させて、基板２０１の下面側から蛍光及び励起光を出射させる透過型の波長変換部１８の構成にすることも可能である。また、蛍光体層５０の上面側から励起光を入射させ、励起光及び蛍光を、蛍光体層５０と基板２０１との界面で反射させて出射させる、反射型の波長変換部１８を構成することも可能である。反射型の場合、基板２０１として金属等の光反射性の基板を用いるか、もしくは、蛍光体層５０と基板２０１との界面に蛍光と励起光の両方を反射する反射膜を配置することが望ましい。 In the above description, the transmission type wavelength conversion unit 18 that causes excitation light emitted from the light source 12 to enter the wavelength conversion unit 18 from the lower surface side of the substrate 201 and emits fluorescence and excitation light from the upper surface side of the phosphor layer 50. However, it is also possible to adopt a configuration of the transmissive wavelength conversion unit 18 that allows excitation light to enter from the upper surface side of the phosphor layer 50 and emit fluorescence and excitation light from the lower surface side of the substrate 201. In addition, the reflection type wavelength conversion unit 18 is configured to allow excitation light to enter from the upper surface side of the phosphor layer 50 and to reflect and emit the excitation light and fluorescence at the interface between the phosphor layer 50 and the substrate 201. Is also possible. In the case of the reflective type, it is desirable to use a light reflective substrate such as a metal as the substrate 201, or arrange a reflective film that reflects both fluorescence and excitation light at the interface between the phosphor layer 50 and the substrate 201. .
蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂとしては、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックスや、蛍光体粉末をガラスや樹脂とのバインダ中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体等をプレート状にしたものを用いることができる。蛍光体粉末をガラスや樹脂中に分散させたものの場合、波長変換した蛍光量のバラツキを抑制するために、蛍光体粉末を高密度で圧縮した蛍光体の厚みムラのないプレート状のものが望ましい。例えば、所定の組成の蛍光体粉末を１種または２種以上を混合して、Ｐ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｂ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散させたものを用いることができる。 The phosphor-containing plates 205a and 205b include phosphor ceramics that do not contain a binding member such as a resin, a phosphor powder dispersed in a binder with glass or resin, or a glass in which a luminescent center ion is added to a glass matrix. A plate made of phosphor or the like can be used. In the case where phosphor powder is dispersed in glass or resin, in order to suppress variation in the amount of fluorescence after wavelength conversion, it is desirable that the phosphor powder is a plate-shaped one that is compressed with high density and has no thickness unevenness. . For example, one or two or more phosphor powders having a predetermined composition are mixed and dispersed in glass containing components such as P 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , and Al 2 O 3 Can be used.
蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂに含有される蛍光体としては、光源１２の発する励起光の波長によって励起され、所望の波長の蛍光を発するものを用いる。具体的には例えば、光源１２の発する励起光の波長が紫外光から青色光領域である場合、これを吸収し、所望の波長（赤色、黄色、緑色）の蛍光を発するものとして、以下のようなものを用いることができる。例えば、赤色の蛍光を発する蛍光体として、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋，Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋，ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができる。黄色の蛍光を発する蛍光体としては、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋，Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等を用いることができる。緑色の蛍光を発する蛍光体としては、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，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。 As the phosphors contained in the phosphor-containing plates 205a and 205b, those that are excited by the wavelength of the excitation light emitted from the light source 12 and emit fluorescence of a desired wavelength are used. Specifically, for example, when the wavelength of the excitation light emitted from the light source 12 is from the ultraviolet light to the blue light region, it is absorbed as follows and emits fluorescence of a desired wavelength (red, yellow, green). Can be used. For example, as phosphors emitting red fluorescence, CaAlSiN 3 : Eu 2+ , (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ , Ca 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , (Ca, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , KSiF 6 : Mn 4+ , KTiF 6 : Mn 4+ and the like can be used. Examples of phosphors that emit yellow fluorescence include Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ , (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu 2+ , Cax (Si, Al) 12 (O, N) 16 : Eu 2+, and the like. Can be used. The phosphor emitting green fluorescence, Lu 3 Al 5 O 12: Ce 3+, Y 3 (Ga, Al) 5 O 12: Ce 3+, Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12: Ce 3+, CaSc 2 O 4 : Eu 2+ , (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , Ba 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu 2+ , (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu 2+ and the like can be used.
ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を賦活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体を用いることができる。 As the glass phosphor in which the luminescent center ion is added to the glass matrix, an acid such as Ca—Si—Al—O—N or Y—Si—Al—O—N containing Ce 3+ or Eu 2+ as an activator is used. A nitride-based glass phosphor can be used.
また、蛍光体セラミックスとしては、特に透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。透光性を有する蛍光体セラミックスは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスであり、高い熱伝導率を示す。このため、励起光や蛍光を拡散により失うことなく出射させることができ、さらに蛍光体セラミックが発生した熱を基板２０１や空気やバインダ２０２に効率良く伝導させて拡散させることができる。また、透光性を示さない蛍光体セラミックスを用いる場合、ポアや不純物のできるだけ少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して９５％以上のものが望ましい。 Further, as the phosphor ceramic, it is particularly desirable to use a phosphor ceramic having translucency. Translucent phosphor ceramics are phosphor ceramics that have become translucent because there are almost no pores or grain boundary impurities that cause light scattering in the sintered body. The conductivity is shown. For this reason, excitation light and fluorescence can be emitted without being lost by diffusion, and heat generated by the phosphor ceramic can be efficiently conducted and diffused to the substrate 201, the air, and the binder 202. Moreover, when using phosphor ceramics that do not exhibit translucency, those having as few pores and impurities as possible are desirable. As an index for evaluating the remaining amount of pores, the value of specific gravity of the phosphor ceramic can be used, and it is desirable that the value is 95% or more with respect to the theoretical value by which the value is calculated.
基板２０１の材料は、透過型波長変換部１８の場合、透明性を有する材料が好ましいため、例えばガラス、サファイア、酸化マグネシウム等の金属酸化物の透明材料を利用することができる。励起光の透過率を高めるために、基板２０１の光の入射面および出射面は凹凸の無い鏡面であることが好ましい。 Since the material of the substrate 201 is preferably a transparent material in the case of the transmissive wavelength conversion unit 18, for example, a transparent material of metal oxide such as glass, sapphire, and magnesium oxide can be used. In order to increase the transmittance of the excitation light, the light incident surface and the light exit surface of the substrate 201 are preferably mirror surfaces having no unevenness.
図５（ａ）、（ｂ）のように、間隙ｓにバインダ２０２を充填する場合、例えば、シリコーン樹脂やガラス等を用いることができる。 As shown in FIGS. 5A and 5B, when the gap 202 is filled with the binder 202, for example, a silicone resin or glass can be used.
図６および図７の反射膜９０１をダイクロイックミラーで構成する場合、例えば、ＳｉＯ２層とＴｉＯ２層とを交互に複数繰り返し積層した構造を用いることができる。それぞれの層厚は、蛍光および励起光の波長に応じて、蛍光を反射し、励起光を透過するように設計する。 When the reflective film 901 in FIGS. 6 and 7 is formed of a dichroic mirror, for example, a structure in which a plurality of SiO 2 layers and TiO 2 layers are alternately stacked can be used. Each layer thickness is designed to reflect fluorescence and transmit excitation light according to the wavelengths of fluorescence and excitation light.
＜第二実施形態＞
第二実施形態として、波長変換部１８の蛍光体層５０を３層以上の構造にした発光装置１０について図９（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
<Second embodiment>
As a second embodiment, a light emitting device 10 in which the phosphor layer 50 of the wavelength conversion unit 18 has a structure of three or more layers will be described with reference to FIGS.
第一実施形態では、第１蛍光体層２０３の上に第２蛍光体層２０４を配置した２層構造の蛍光体層５０を基板２０１上に配置した波長変換部１８について説明したが、本発明は、２層構造の蛍光体層５０に限られるものではなく、図９（ａ），（ｂ）のように３層以上の蛍光体層を積層することも可能である。具体的には例えば、図９（ａ）のように、基板２０１側から順に第１蛍光体層２０３および第２蛍光体層２０４を配置し、その上に、第３蛍光体層２５３を配置する。第１および第２蛍光体層２０３，２０４は、第一実施形態と同様に蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂを間隙ｓを空けて２次元に配列した構成である。第３蛍光体層２５３は、蛍光体含有プレート２０５ｄを間隙ｓを空けて２次元に配列した構成である。 In the first embodiment, the wavelength conversion unit 18 in which the phosphor layer 50 having the two-layer structure in which the second phosphor layer 204 is disposed on the first phosphor layer 203 is disposed on the substrate 201 has been described. Is not limited to the phosphor layer 50 having a two-layer structure, and three or more phosphor layers can be laminated as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). Specifically, for example, as shown in FIG. 9A, the first phosphor layer 203 and the second phosphor layer 204 are arranged in this order from the substrate 201 side, and the third phosphor layer 253 is arranged thereon. . The first and second phosphor layers 203 and 204 have a configuration in which phosphor-containing plates 205a and 205b are two-dimensionally arranged with a gap s as in the first embodiment. The third phosphor layer 253 has a configuration in which phosphor-containing plates 205d are two-dimensionally arranged with a gap s.
このとき、第１、第２および第３蛍光体層２０３，２０４および２５３は、間隙ｓの位置が、相互にずれるように構成されている。これにより、図９（ａ）のように、光源１２から蛍光体層５０に入射した光束Ｊ１〜Ｊ６は、いずれも２層または３層の蛍光体層を通過するため、蛍光体層５０から出射される光の色むらを低減することができる。他の構成および効果は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。 At this time, the first, second, and third phosphor layers 203, 204, and 253 are configured such that the positions of the gaps s are shifted from each other. As a result, as shown in FIG. 9A, the light beams J1 to J6 incident on the phosphor layer 50 from the light source 12 pass through the two or three phosphor layers, and are thus emitted from the phosphor layer 50. Color unevenness of the emitted light can be reduced. Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
＜第三実施形態＞
第三実施形態として、第一および第二実施形態の発光装置１０を用いた車両用灯具について、図１０を用いて説明する。
<Third embodiment>
As a third embodiment, a vehicle lamp using the light emitting device 10 of the first and second embodiments will be described with reference to FIG.
図１０の車両用灯具は、第一実施形態および第二実施形態に記載されているいずれかの発光装置１０と、発光装置が発する光を通過させて外部に出射するレンズ２０とを有する。 The vehicular lamp in FIG. 10 includes any one of the light emitting devices 10 described in the first embodiment and the second embodiment, and a lens 20 that transmits light emitted from the light emitting device and emits the light to the outside.
発光装置１０の光源１２と波長変換部１８との間には、光走査部として、光偏向器３０が配置されている。光偏向器３０は、光源１２から出射された励起光Ｒを偏向することにより、励起光Ｒの波長変換部１８への入射位置を、波長変換部１８の主平面上で所望のパターンに二次元に走査する。波長変換部１８は、その走査されて入射した励起光Ｒの一部を蛍光に変換して、波長変換部１８を透過した励起光Ｒと混合して出射する。投影レンズ２０は、波長変換部１８から出射された光束を拡大して車両前方に投影する。これにより、光偏向器３０が走査したパターンに対応する二次元像が車両前方に投影される。 An optical deflector 30 is disposed between the light source 12 of the light emitting device 10 and the wavelength conversion unit 18 as an optical scanning unit. The optical deflector 30 deflects the excitation light R emitted from the light source 12 so that the incident position of the excitation light R on the wavelength conversion unit 18 is two-dimensionally formed into a desired pattern on the main plane of the wavelength conversion unit 18. To scan. The wavelength conversion unit 18 converts part of the scanned excitation light R that has been scanned into fluorescence, and mixes and emits the excitation light R that has passed through the wavelength conversion unit 18. The projection lens 20 enlarges and projects the light beam emitted from the wavelength conversion unit 18 in front of the vehicle. Thereby, a two-dimensional image corresponding to the pattern scanned by the optical deflector 30 is projected in front of the vehicle.
本実施形態の車両用灯具は、波長変換部１８として、第一および第二実施形態に記載された波長変換部１８のいずれかを用いるため、波長変換部１８から出射される配光パターンのにじみが抑制され、しかも、色むらが低減されている。よって、車両用灯具から車両前方に投影される二次元像のにじみおよび色むらを低減することができる。 Since the vehicular lamp according to the present embodiment uses any one of the wavelength conversion units 18 described in the first and second embodiments as the wavelength conversion unit 18, bleeding of the light distribution pattern emitted from the wavelength conversion unit 18 is blurred. And color unevenness is reduced. Therefore, it is possible to reduce blur and color unevenness of a two-dimensional image projected from the vehicle lamp to the front of the vehicle.
光源１２は、例えば、励起光として青色域（例えば、発光波長が４５０ｎｍ）のレーザー光を放出するレーザーダイオード（ＬＤ）等の半導体発光素子を用いることができる。波長変換部１８の蛍光体層５０に含有される蛍光体は、４５０ｎｍの励起光を受けて、黄色の蛍光を発するものを用いる。これにより、車両用灯具は、青色励起光と黄色蛍光が混合された白色光により所望のパターンを描画して車両前方に投影することができる。 As the light source 12, for example, a semiconductor light emitting element such as a laser diode (LD) that emits laser light in a blue region (for example, an emission wavelength of 450 nm) as excitation light can be used. As the phosphor contained in the phosphor layer 50 of the wavelength converter 18, a phosphor that emits yellow fluorescence in response to 450 nm excitation light is used. Thereby, the vehicular lamp can draw a desired pattern with white light in which blue excitation light and yellow fluorescence are mixed, and can project it in front of the vehicle.
また、波長の異なる２以上の光源１２を用いて、白色光を投影することも可能である。例えば、青色光を発する第１光源１２と、赤色光を発する第２光源１２とを備え、第１光源１２の発する青色光の一部を、青色光で励起され、緑色の蛍光を発する蛍光体を用いた波長変換部１８により緑色光に変換し、第２光源１２から発せられた赤色光と混合することにより白色光の所望のパターンを描画して車両前方に投影することができる。この場合、光偏向器３０は、第１光源１２と第２光源１２についてそれぞれ配置し、波長変換部１８は、第１光源１２の発する青色光に対してのみ配置すればよい。 Moreover, it is also possible to project white light using two or more light sources 12 having different wavelengths. For example, a phosphor that includes a first light source 12 that emits blue light and a second light source 12 that emits red light, and a part of the blue light emitted from the first light source 12 is excited by blue light and emits green fluorescence. It is possible to draw a desired pattern of white light and project it in front of the vehicle by converting it into green light by the wavelength conversion unit 18 using and mixing with red light emitted from the second light source 12. In this case, the optical deflector 30 is disposed for each of the first light source 12 and the second light source 12, and the wavelength conversion unit 18 may be disposed only for the blue light emitted from the first light source 12.
光源１２は、近紫外域（例えば、発光波長が４０５ｎｍ）の光を発するものでもよい。この場合、波長変換部１８は、例えば、赤、緑、青の３色を発光する蛍光体含有プレートを用いて、３色の蛍光が混合されるようにする。近紫外光は、目視できないため、３色の蛍光の混合された白色光のみが視認される。 The light source 12 may emit light in the near ultraviolet region (for example, the emission wavelength is 405 nm). In this case, the wavelength conversion unit 18 uses, for example, a phosphor-containing plate that emits three colors of red, green, and blue so that the three colors of fluorescence are mixed. Since near-ultraviolet light is not visible, only white light in which three colors of fluorescence are mixed is visually recognized.
また、光源１２は、レーザーに限られるものではなく、ＬＥＤであってもよい。 The light source 12 is not limited to a laser, but may be an LED.
光偏向器３０はミラー部（不図示）を備え、ミラー部が搖動することにより、ミラー部に入射した励起光Ｒを二次元に走査する構造のものを用いることができる。例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）スキャナを用いることができる。光偏向器の駆動方式には大別して圧電方式、静電方式、電磁方式があるが、いずれの方式であってもよい。 The optical deflector 30 includes a mirror part (not shown), and a structure in which the excitation light R incident on the mirror part is two-dimensionally scanned by the mirror part swinging can be used. For example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) scanner can be used. The driving method of the optical deflector is roughly divided into a piezoelectric method, an electrostatic method, and an electromagnetic method, and any method may be used.
光偏向器３０が励起光を走査するパターンは、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターン等の複数種類であってもよい。 The light deflector 30 may scan the excitation light with a plurality of types such as a low beam light distribution pattern or a high beam light distribution pattern.
図１０では、光偏向器３０とレンズ２０との間に波長変換部１８を配置した例を示したが、光源１２と光偏向器３０との間に波長変換部１８を配置することも可能である。 Although FIG. 10 shows an example in which the wavelength conversion unit 18 is disposed between the optical deflector 30 and the lens 20, the wavelength conversion unit 18 may be disposed between the light source 12 and the optical deflector 30. is there.
＜第四実施形態＞
第四実施形態として、第一および第二実施形態に記載のいずれかの発光装置１０を用いて所望のパターンに光を投影して像を形成するディスプレイ装置について説明する。一例として、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１２０１について図１１を用いて説明する。ＨＵＤ装置１２０１は、光源１２、光偏向器３０、および波長変換部１８を備える発光装置を内蔵している。発光装置は、所望のパターンを車両のフロントウィンドウ１２０５上に投影する。この所望のパターンは、フロントウィンドウ１２０５に反射され、観察者１２０７の目に入射する。この所望のパターンは、観察者１２０７（の目）と該所望のパターンを結ぶ延長上に虚像１２０６を結像するように描画される。よって、観察者１２０７はフロントウィンドウ１２０５の前方の景色と虚像１２０６の画像を重ねて視認できる。
<Fourth embodiment>
As a fourth embodiment, a display device that forms an image by projecting light in a desired pattern using any one of the light emitting devices 10 described in the first and second embodiments will be described. As an example, a head-up display (HUD) device 1201 will be described with reference to FIG. The HUD device 1201 incorporates a light emitting device including the light source 12, the optical deflector 30, and the wavelength conversion unit 18. The light emitting device projects a desired pattern onto the front window 1205 of the vehicle. This desired pattern is reflected by the front window 1205 and enters the eyes of the observer 1207. This desired pattern is drawn so as to form a virtual image 1206 on an extension connecting the desired pattern with the observer 1207 (eyes). Therefore, the observer 1207 can visually recognize the scenery in front of the front window 1205 and the image of the virtual image 1206.
このようなＨＵＤ１２０１装置の発光装置として、第一および第二実施形態に記載のいずれかの発光装置を用いることにより、フロントウィンドウ１２０５に投影される所望のパターンのにじみおよび色むらを低減することができるため、優れた画質の画像を表示することができる。 By using any one of the light emitting devices described in the first and second embodiments as the light emitting device of such a HUD 1201 device, it is possible to reduce bleeding and color unevenness of a desired pattern projected on the front window 1205. Therefore, an image with excellent image quality can be displayed.
なお、本実施形態の発光装置は、上述した車両用灯具あるいはＨＵＤ装置１２０１に限らず、一般照明、街路灯、ヘッドランプなどに用いることができる。 In addition, the light-emitting device of this embodiment can be used not only for the vehicle lamp or the HUD device 1201 described above but also for general lighting, street lamps, headlamps, and the like.
＜実施例１＞
実施例１として、間隙ｓが空気で満たされた図２、図３、図４の波長変換部１８の製造方法を図１２を用いて説明する。
<Example 1>
As a first embodiment, a manufacturing method of the wavelength conversion unit 18 of FIGS. 2, 3, and 4 in which the gap s is filled with air will be described with reference to FIG.
まず、厚み０．５ｍｍのサファイアウェハーの入射面および出射面を鏡面仕上げし、所定のサイズ（１０ｍｍ＊１０ｍｍ）にカットして基板２０１を用意する（不図示）。 First, the entrance surface and the exit surface of a sapphire wafer having a thickness of 0.5 mm are mirror-finished and cut into a predetermined size (10 mm * 10 mm) to prepare a substrate 201 (not shown).
厚み０．０５ｍｍの蛍光体プレート（蛍光体：ＹＡＧ：Ｃｅ３＋）の所定のサイズにダイシングし（例えば、０．０９ｍｍ＊０．０９ｍｍ角）、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂを用意する。ダイシングの前に励起光の入射面および出射面を鏡面仕上げしてもよい。 Dicing is performed to a predetermined size of a phosphor plate (phosphor: YAG: Ce 3+ ) having a thickness of 0.05 mm (for example, 0.09 mm * 0.09 mm square) to prepare phosphor-containing plates 205a and 205b. Before dicing, the incident surface and the exit surface of the excitation light may be mirror finished.
カットしたサファイア基板２０１の所定の位置に、ディスペンサーを用いて、接合層１２０２（図３参照）となるシリコーン樹脂を滴下する（図１２（ａ））。シリコーン樹脂の量は、硬化後の接合層１２０２の厚さができるだけ薄く（例えば、１μｍ以下）なるように調整する。滴下したシリコーン樹脂の上に第一蛍光体層２０３用の蛍光体含有プレート２０５ａをダイボンダー等により所定のピッチｄ１（ｄ１＝０．１ｍｍ）で、図４（ａ），（ｂ）のようにマトリクス状に搭載する（図１２（ｂ））。その後、シリコーン樹脂を硬化させ（例えば、硬化条件１５０℃、４時間）、接合層１２０２を形成する。これにより、０．０１ｍｍの間隙ｓを挟んで蛍光体含有プレート２０５ａがマトリクス状に搭載された第１蛍光体層２０３が形成される。 A silicone resin to be the bonding layer 1202 (see FIG. 3) is dropped onto a predetermined position of the cut sapphire substrate 201 using a dispenser (FIG. 12A). The amount of the silicone resin is adjusted so that the thickness of the bonding layer 1202 after curing is as thin as possible (for example, 1 μm or less). A phosphor-containing plate 205a for the first phosphor layer 203 is placed on the dropped silicone resin at a predetermined pitch d1 (d1 = 0.1 mm) by a die bonder or the like as shown in FIGS. 4A and 4B. (FIG. 12B). Thereafter, the silicone resin is cured (for example, at a curing condition of 150 ° C. for 4 hours), and the bonding layer 1202 is formed. As a result, the first phosphor layer 203 on which the phosphor-containing plates 205a are mounted in a matrix with a gap s of 0.01 mm is formed.
つぎに、ディスペンサーを用いて、マトリックス状に配置された複数の蛍光体含有プレート２０５ａ上の所定の位置に接合層１２０２となるシリコーン樹脂を滴下する（図１２（ｃ））。ダイボンダー等を用いて、滴下したシリコーン樹脂の上に蛍光体含有プレート２０５ｂをピッチｄ１（ｄ１＝０．１ｍｍ）でマトリクス状に搭載する（図１２（ｄ））。このとき、図４（ｂ）に示すように、蛍光体含有プレート２０５ａの辺ａ１とそれに直交する辺ｂ１に対して、対応する蛍光体含有プレート２０５ｂの辺ａ２と辺ｂ２がそれぞれｄ２、ｄ３でずれるように搭載する（例えば、ｄ２＝ｄ３＝０．０５ｍｍ）。その後、シリコーン樹脂を硬化させ（例えば、硬化条件１５０℃、４時間）、接合層１２０２を形成する。これにより、第１蛍光体層２０３の間隙ｓを覆うように蛍光体含有プレート２０５ｂが配置され、かつ、蛍光体含有プレート２０５ｂ間に０．０１ｍｍの間隙ｓがある第２蛍光体層２０４が形成される。 Next, using a dispenser, a silicone resin that becomes the bonding layer 1202 is dropped onto a predetermined position on the plurality of phosphor-containing plates 205a arranged in a matrix (FIG. 12C). Using a die bonder or the like, the phosphor-containing plate 205b is mounted in a matrix at a pitch d1 (d1 = 0.1 mm) on the dropped silicone resin (FIG. 12 (d)). At this time, as shown in FIG. 4B, the side a2 and the side b2 of the corresponding phosphor-containing plate 205b are d2 and d3, respectively, with respect to the side a1 of the phosphor-containing plate 205a and the side b1 orthogonal thereto. It mounts so that it may shift (for example, d2 = d3 = 0.05 mm). Thereafter, the silicone resin is cured (for example, at a curing condition of 150 ° C. for 4 hours), and the bonding layer 1202 is formed. Thus, the phosphor-containing plate 205b is disposed so as to cover the gap s of the first phosphor layer 203, and the second phosphor layer 204 having a gap s of 0.01 mm is formed between the phosphor-containing plates 205b. Is done.
以上により、間隙ｓに空気が満たされた図２〜図４の波長変換部１８を製造できる。 As described above, the wavelength conversion unit 18 of FIGS. 2 to 4 in which the gap s is filled with air can be manufactured.
なお、上述した製造方法では、接合層１２０２としてのシリコーン樹脂を基板２０１および蛍光体含有プレート２０５ａ上に滴下する方法を用いたが、蛍光体含有プレート２０５ａおよび蛍光体含有プレート２０５ｂの励起光の入射面にシリコーン樹脂を塗布して、基板２０１および蛍光体プレート含有２０５ａの出射面上にそれぞれ接合してもよい。 In the manufacturing method described above, a method of dropping the silicone resin as the bonding layer 1202 onto the substrate 201 and the phosphor-containing plate 205a is used. However, the excitation light incident on the phosphor-containing plate 205a and the phosphor-containing plate 205b is incident. Silicone resin may be applied to the surface and bonded to the substrate 201 and the emission surface of the phosphor plate containing 205a.
＜実施例２＞
実施例２として、間隙ｓがバインダ２０２で満たされた図５の波長変換部１８の製造方法を説明する。
<Example 2>
As a second embodiment, a method of manufacturing the wavelength conversion unit 18 in FIG. 5 in which the gap s is filled with the binder 202 will be described.
図５の波長変換部１８の製造方法は、実施例１の製造方法とほぼ同様であるが、図１２（ｂ）の工程の後で、蛍光体含有プレート２０５ａの間隙ｓにシリコーン樹脂を滴下して充填し、その後硬化させる。図１２（ｄ）の工程後も同様に蛍光体含有プレート２０５ｂの間隙ｓにシリコーン樹脂を滴下して充填し、その後硬化させる。他の工程は、実施例１と同様である。 The manufacturing method of the wavelength conversion unit 18 in FIG. 5 is almost the same as the manufacturing method of Example 1, but after the step of FIG. 12B, a silicone resin is dropped into the gap s of the phosphor-containing plate 205a. And then cured. Similarly, after the step of FIG. 12D, silicone resin is dropped and filled in the gap s of the phosphor-containing plate 205b, and then cured. Other steps are the same as those in the first embodiment.
これにより、間隙ｓがバインダ２０２で満たされた図５の波長変換部１８を製造できる。 Thereby, the wavelength conversion unit 18 of FIG. 5 in which the gap s is filled with the binder 202 can be manufactured.
なお、蛍光体プレート２０５がＹＡＧ（屈折率１．８）の場合、バインダ２０２の材料としては、屈折率１．４のシリコーン樹脂を用いることができる。バインダ２０２と接合層１２０２は、同じ材料を用いることも可能であるし、異なる材料であっても構わない。 In addition, when the fluorescent substance plate 205 is YAG (refractive index 1.8), as a material of the binder 202, the silicone resin of refractive index 1.4 can be used. The binder 202 and the bonding layer 1202 can be made of the same material or different materials.
＜実施例３＞
実施例３として、第１蛍光体層２０３と基板２０１との間に反射膜９０１を備えた図６の波長変換部１８の製造方法を説明する。
<Example 3>
As Example 3, a manufacturing method of the wavelength conversion unit 18 of FIG. 6 provided with the reflective film 901 between the first phosphor layer 203 and the substrate 201 will be described.
図６の波長変換部１８の製造方法は、実施例１の製造方法とほぼ同様であるが、図１２（ａ）の工程の前に、サファイア基板２０１の上面に気相成長法等でＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜とを所定の膜厚で交互に複数組積層し、ダイクロイックミラー層を反射膜９０１として形成する。所定の膜厚は、蛍光を反射し、励起光を透過するように設計する。他の工程は、実施例１と同様である。これにより、図６の波長変換部１８を製造できる。 The manufacturing method of the wavelength conversion unit 18 of FIG. 6 is almost the same as the manufacturing method of Example 1, but before the step of FIG. 12A, SiO 2 is deposited on the upper surface of the sapphire substrate 201 by vapor phase growth or the like. A plurality of pairs of films and TiO 2 films are alternately stacked with a predetermined thickness, and a dichroic mirror layer is formed as the reflective film 901. The predetermined film thickness is designed to reflect fluorescence and transmit excitation light. Other steps are the same as those in the first embodiment. Thereby, the wavelength conversion part 18 of FIG. 6 can be manufactured.
＜実施例４＞
実施例４として、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの側面に膜１００１を備えた図７の波長変換部１８の製造方法を説明する。
<Example 4>
As Example 4, a method of manufacturing the wavelength conversion unit 18 of FIG. 7 provided with the film 1001 on the side surfaces of the phosphor-containing plates 205a and 205b will be described.
図７の波長変換部１８の製造方法は、実施例３の製造方法とほぼ同様であるが、図１２（ａ）の工程の前に、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの側面に気相成長法等でＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜とを所定の膜厚で交互に複数組積層し、膜１００１を形成する。このとき、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの上面および下面には成膜されないようにマスクを施すことが望ましい。他の工程は、実施例３と同様である。これにより、図７の波長変換部１８を製造できる。 The manufacturing method of the wavelength conversion unit 18 in FIG. 7 is almost the same as the manufacturing method of Example 3, but before the step of FIG. 12A, the vapor phase growth method is applied to the side surfaces of the phosphor-containing plates 205a and 205b. A plurality of sets of SiO 2 films and TiO 2 films are alternately stacked with a predetermined film thickness to form a film 1001. At this time, it is desirable to mask the phosphor-containing plates 205a and 205b so that they are not formed on the upper and lower surfaces. Other steps are the same as those in Example 3. Thereby, the wavelength conversion part 18 of FIG. 7 can be manufactured.
１０・・・発光装置、１２・・・光源、１８・・・波長変換部（波長変換装置）、２０・・・レンズ、３０・・・光偏向器（光走査部）、５０・・・蛍光体層、２０１・・・基板、２０３・・・第一蛍光体層、２０４・・・第二蛍光体層、２０５ａ、２０５ｂ・・・蛍光体含有プレート、２５３・・・第三蛍光体層、９０１・・・反射膜、１００１・・・膜、１００２・・・膜、１２０１・・・ヘッドアップディスプレイ装置（ディスプレイ装置）、１２０２・・・接合層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light-emitting device, 12 ... Light source, 18 ... Wavelength conversion part (wavelength conversion apparatus), 20 ... Lens, 30 ... Optical deflector (light scanning part), 50 ... Fluorescence Body layer, 201 ... substrate, 203 ... first phosphor layer, 204 ... second phosphor layer, 205a, 205b ... phosphor-containing plate, 253 ... third phosphor layer, 901 ... Reflective film, 1001 ... Film, 1002 ... Film, 1201 ... Head-up display device (display device), 1202 ... Bonding layer
Claims (12)
前記波長変換部は、基板と、前記基板上に配置された蛍光体層とを含み、
前記蛍光体層は、前記基板上に配置された第１蛍光体層と、前記第１蛍光体層の上に配置された第２蛍光体層とを含み、前記第１および第２蛍光体層はそれぞれ、所定形状の蛍光体含有プレートを所定の幅の間隙をあけて主平面内に２次元に配列した構成であり、前記第２蛍光体層の前記蛍光体含有プレートは、前記第１蛍光体層の前記蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されていることを特徴とする発光装置。 A light source, and a wavelength conversion unit that converts the wavelength of at least part of the light emitted from the light source,
The wavelength conversion unit includes a substrate and a phosphor layer disposed on the substrate,
The phosphor layer includes a first phosphor layer disposed on the substrate and a second phosphor layer disposed on the first phosphor layer, and the first and second phosphor layers Each has a configuration in which phosphor-containing plates having a predetermined shape are two-dimensionally arranged in a main plane with a gap of a predetermined width, and the phosphor-containing plate of the second phosphor layer has the first fluorescence. A light emitting device, wherein the light emitting device is disposed so as to cover a gap between the phosphor-containing plates of the body layer.
前記発光装置は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の発光装置であることを特徴とする車両用灯具。 A vehicle lamp having a light emitting device and a lens that transmits light emitted from the light emitting device and emits the light to the outside,
The vehicular lamp, wherein the light-emitting device is the light-emitting device according to any one of claims 1 to 9.
前記蛍光体層は、前記基板上に配置された第１蛍光体層と、前記第１蛍光体層の上に配置された第２蛍光体層とを含み、前記第１および第２蛍光体層はそれぞれ、所定形状の蛍光体含有プレートを所定の幅の間隙をあけて主平面内に２次元に配列した構成であり、前記第２蛍光体層の前記蛍光体含有プレートは、前記第１蛍光体層の前記蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されていることを特徴とする波長変換装置。 A wavelength conversion device that includes a substrate and a phosphor layer disposed on the substrate, and converts the wavelength of at least part of incident light,
The phosphor layer includes a first phosphor layer disposed on the substrate and a second phosphor layer disposed on the first phosphor layer, and the first and second phosphor layers Each has a configuration in which phosphor-containing plates having a predetermined shape are two-dimensionally arranged in a main plane with a gap of a predetermined width, and the phosphor-containing plate of the second phosphor layer has the first fluorescence. A wavelength conversion device, which is disposed so as to cover a gap between the phosphor-containing plates in the body layer.
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