專利名稱：發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置，具體涉及主要具有激發(fā)光源、波長(zhǎng)變換部件、和光導(dǎo)管的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
以往，廣泛使用用于觀察生體內(nèi)部，或一邊觀察一邊治療的內(nèi)視鏡裝置，或用于觀察非常窄或非常暗的空間的纖維鏡。
內(nèi)視鏡或纖維鏡由非常細(xì)的光導(dǎo)管構(gòu)成，通過(guò)將從光源照射的光送入該纖維內(nèi)，能夠照明胃等體腔中或間隙等的空間等。
為了采用細(xì)的纖維進(jìn)行高效率的照明，對(duì)其光源要求高的亮度。此外，為了觀察內(nèi)臟的患部或間隙等，同時(shí)進(jìn)行診斷，重要的是正確再現(xiàn)色信息。為此，作為內(nèi)視鏡或纖維鏡的光源，需要接近自然光的光源。
因此，作為上述光源，提出了代替氙燈等，采用發(fā)光二極管(LED)、激光二極管元件(LD)等半導(dǎo)體發(fā)光元件(例如，特開(kāi)2002-95634號(hào)公報(bào))。
此外，提出了采用半導(dǎo)體發(fā)光元件的照明裝置(例如，特表2003-515899號(hào)公報(bào))。
半導(dǎo)體發(fā)光元件，小型、電力效率高，發(fā)出色彩鮮艷的光。此外，由于該元件由半導(dǎo)體形成，所以不用擔(dān)心球切等。尤其，由于半導(dǎo)體激光器的發(fā)光強(qiáng)度大大高于發(fā)光二極管，所以能夠?qū)崿F(xiàn)照度高的光源。
近年來(lái)，開(kāi)發(fā)了發(fā)藍(lán)色波長(zhǎng)的光的半導(dǎo)體激光器，由于發(fā)光效率極高，因此提出了將其用作實(shí)現(xiàn)RGB的光源，得到白色光的各種照明裝置、發(fā)光裝置。這樣就能克服在發(fā)藍(lán)色光的波長(zhǎng)變換部件中得不到足夠的發(fā)光效率及亮度的以往存在的問(wèn)題。
但是，如上所述，在用于內(nèi)視鏡等的情況下，要求顯色性優(yōu)異的發(fā)光裝置。此外，在是車輛搭載用的照明裝置的情況下，為了看清人或標(biāo)志，也需要高的顯色性。
尤其，在采用發(fā)藍(lán)色波長(zhǎng)的光的半導(dǎo)體激光器的情況下，起因于該激光其特有的性質(zhì)，即在藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域具有線狀光譜，在其周邊波長(zhǎng)區(qū)域(例如，近紫外區(qū)域和青綠色波長(zhǎng)區(qū)域)的比較寬的范圍，極端降低發(fā)光強(qiáng)度的性質(zhì)，達(dá)不到充分滿足顯色性的要求。
此外，根據(jù)光源裝置的用途，要求極高的亮度，但由于發(fā)光效率及亮度和顯色性相互具有這種選擇的關(guān)系，因此難十分滿足發(fā)光效率和顯色性雙方的要求。
另外，半導(dǎo)體激光器這樣的半導(dǎo)體發(fā)光元件，要求更高的亮度、更高的發(fā)光效率，但是，一般，由于光密度高，所以構(gòu)成波長(zhǎng)變換部件的樹(shù)脂及熒光物質(zhì)等，因高密度的激發(fā)光而發(fā)熱、劣化，有時(shí)導(dǎo)致發(fā)光裝置本身的壽命降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種發(fā)光裝置，能夠采用在藍(lán)色波長(zhǎng)具有線狀光譜的發(fā)光效率良好的發(fā)藍(lán)色波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器，實(shí)現(xiàn)富于色彩再現(xiàn)性的高顯色性。
此外，本發(fā)明的另一目的是，提供一種高性能的發(fā)光裝置，能夠滿足高顯色性、和發(fā)極高亮度的光的高發(fā)光效率的具有相互折衷選擇的關(guān)系的雙方的性質(zhì)。
另外，本發(fā)明的又一目的是，提供一種高壽命的發(fā)光裝置，能夠采用發(fā)光效率良好的半導(dǎo)體發(fā)光元件，防止構(gòu)成發(fā)光裝置的部件的劣化。
本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置，是組合第1單元和第2單元而成的發(fā)光裝置，其由以下部分構(gòu)成第1單元，由以下部分構(gòu)成包含射出藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域的激發(fā)光的激光元件的第1激發(fā)光源；對(duì)從該第1激發(fā)光源射出的第1激發(fā)光至少部分地進(jìn)行吸收、波長(zhǎng)變換，放出比所述第1激發(fā)光更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的區(qū)域的光的、包含至少1種熒光物質(zhì)的第1波長(zhǎng)變換部件；斷面的中心部的折射率比周邊部的折射率高，傳送從所述第1激發(fā)光源射出的所述第1激發(fā)光的第1光導(dǎo)管，
第2單元，由以下部分構(gòu)成包含射出比射出所述藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域的激發(fā)光的激光元件更短的短波長(zhǎng)區(qū)域的激發(fā)光的激光元件的第2激發(fā)光源；對(duì)從該第2激發(fā)光源射出的第2激發(fā)光至少部分地進(jìn)行吸收、波長(zhǎng)變換，放出比所述第2激發(fā)光更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的區(qū)域的光的、包含至少1種熒光物質(zhì)的第2波長(zhǎng)變換部件；斷面的中心部的折射率比周邊部的折射率高，傳送從所述第2激發(fā)光源射出的所述第2激發(fā)光的第2光導(dǎo)管。
此外，本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置，由以下各部分構(gòu)成出射第3激發(fā)光的第3激發(fā)光源；第3波長(zhǎng)變換部件，對(duì)從該第3激發(fā)光源射出的該第3激發(fā)光至少部分地吸收、波長(zhǎng)變換，放出規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域的照明光；第3光導(dǎo)管，在一端具有第3激發(fā)光源，在另一端具有第3波長(zhǎng)變換部件，在斷面中與周邊部即包層相比斷面中心部即芯的折射率更高，從而向所述第3波長(zhǎng)變換部件導(dǎo)出從所述第3激發(fā)光源射出的所述第3激發(fā)光；混模器，對(duì)導(dǎo)入所述第3光導(dǎo)管的所述第3激發(fā)光施加混模。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置，通過(guò)組合出射高亮度的藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域的激發(fā)光的激光元件、和另一激光元件，能夠發(fā)揮優(yōu)異的顯色性。
此外，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置，通過(guò)采用混模器，能夠以高水平大致維持由照射在波長(zhǎng)變換部件上的總激發(fā)光形成的亮度，同時(shí)能夠使激發(fā)光中的一部分具有高的相對(duì)強(qiáng)度的光，緩和成具有寬的相對(duì)強(qiáng)度的光。因此，能夠防止由特強(qiáng)的發(fā)光強(qiáng)度的光在波長(zhǎng)變換部件上形成的發(fā)熱造成的劣化，能夠得到可靠性高、壽命高的發(fā)光裝置。


圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)光裝置中的單元結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖2是表示本發(fā)明的發(fā)光裝置的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)光裝置中的纖維端部的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)光裝置中的波長(zhǎng)變換部件的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)光裝置中的混模器的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖6是用于說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)光裝置中的另一混模器的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)光裝置中的又一混模器的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖8(a)～(c)是表示實(shí)施例1的發(fā)光裝置中的激光元件的發(fā)光光譜的圖示。
圖9是表示實(shí)施例1的發(fā)光裝置中的發(fā)光效率的曲線圖。
圖10是用于說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)光裝置中的單元組合的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖11是表示實(shí)施例5的發(fā)光裝置的圖形剖面的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖12是表示實(shí)施例5的發(fā)光裝置中的圖形曲線的曲線圖。
圖13是表示實(shí)施例中的發(fā)光裝置的光束-光出射的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的發(fā)光裝置還能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)具有折衷(trade-off)關(guān)系的高發(fā)光效率和高顯色性的雙方。
此外，通過(guò)采用激光元件作為激發(fā)光源，即使變化投入電力，也難變化色溫度、色度坐標(biāo)，能夠調(diào)整白色強(qiáng)度。
在組合出射430～500nm范圍的波長(zhǎng)的激發(fā)光的激光元件、和出射360～420nm范圍的波長(zhǎng)的激發(fā)光的激光元件的情況下，或在作為第1單元及/或第2單元中的熒光物質(zhì)，組合采用特定的熒光物質(zhì)的情況下，能夠更加確實(shí)發(fā)揮實(shí)現(xiàn)高亮度，同時(shí)得到高的顯色性的效果。
在混模器(mode scrambler)是將導(dǎo)入光導(dǎo)管的激發(fā)光的出射圖形變更為不同的出射圖形，使所述激發(fā)光從光導(dǎo)管射出的混模器的情況下，能夠更確實(shí)地防止波長(zhǎng)變換部件的發(fā)熱造成的劣化。
當(dāng)在光導(dǎo)管的長(zhǎng)度方向的一部分或全部上，由相對(duì)于外周的一部分或全部具有凹部及/或凸部的部件構(gòu)成的時(shí)候，在混模器是使光導(dǎo)管向多個(gè)方向彎曲，或一體地裝入光導(dǎo)管，通過(guò)增減所述光導(dǎo)管的周邊部的厚度，使中心部的直徑變化的混模器的情況下，能夠非常簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)混模器本身，能夠提供非常廉價(jià)的高性能的裝置。
混模(mode scramble)，在將從光導(dǎo)管射出的激發(fā)光的FFP上的半全輻值規(guī)定為2倍以上，或?qū)墓鈱?dǎo)管射出的激發(fā)光的FFP上的強(qiáng)度峰值規(guī)定為80％以下的情況下，能夠更加防止波長(zhǎng)變換部件的發(fā)熱，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光裝置的高性能化、高壽命化。
波長(zhǎng)變換部件，含有熒光物質(zhì)和樹(shù)脂，在通過(guò)按0.1～10∶1的重量比混合熒光物質(zhì)和樹(shù)脂形成時(shí)，在熒光物質(zhì)含有溫度特性良好的，例如從由堿土金屬鹵代磷灰石(halogen apatite)、堿土金屬鋁酸鹽、氧氮化物或氮化物、稀土鋁酸鹽構(gòu)成的組中選擇的至少一種的情況下，尤其在含有從由LAG、BAM、BAM:Mn、YAG、CCA、SCA、SCESN、SESN、CESN及CaAlSiN3:Eu等組成的組選擇的至少一種的情況下，即使對(duì)于非常高的密度的光，也能夠有效地防止熱造成的劣化。
本發(fā)明的發(fā)光裝置，例如，作為單元，如圖1所示，主要由激發(fā)光源10、光導(dǎo)管20、透光性部件30構(gòu)成。如此的單元，也可以單獨(dú)構(gòu)成發(fā)光裝置，也可以多個(gè)具有混模器(未圖示)?；蛘撸部梢酝ㄟ^(guò)組合至少2個(gè)以上，例如，如圖2所示通過(guò)組合4個(gè)混模器構(gòu)成發(fā)光裝置100。單元的組合個(gè)數(shù)，可以根據(jù)顯色性和輸出決定。本發(fā)明的發(fā)光裝置，例如，優(yōu)選各單元具有120流明/mm2以上的亮度。
激發(fā)光源第1～第3激發(fā)光源，如圖1所示，具有發(fā)光元件11等，以能夠?qū)陌l(fā)光元件11射出的光從射出部12導(dǎo)出給光導(dǎo)管20的方式構(gòu)成。
第1～第3激發(fā)光源是射出激發(fā)光的光源。此處的激發(fā)光，通常，包括發(fā)出能激發(fā)后述的熒光物質(zhì)的光的激光二極管元件。
構(gòu)成第1單元的第1激發(fā)光源(以下，有時(shí)記為第1激光元件)射出藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域的激發(fā)光。該第1激光元件，例如，優(yōu)選射出400～500nm、420～500nm、430～500nm、430～480、440～470nm或440～460nm范圍的激發(fā)光的，換句話講，優(yōu)選在上述范圍具有線狀光譜的激發(fā)光源。由此，能夠得到具有極高發(fā)光輸出的發(fā)光裝置。此外，如后述，通過(guò)使用波長(zhǎng)變換效率良好的熒光物質(zhì)，能夠得到發(fā)光輸出高的發(fā)光裝置。另外，能夠得到多種色調(diào)的光，高顯色性的光。
此外，構(gòu)成與第1單元組合采用的第2單元的第2激發(fā)光源(以下，有時(shí)記為第2激光元件)，只要是射出比第1激光元件短的短波長(zhǎng)側(cè)的激發(fā)光的光源，不特別限定。第2激光元件，例如，優(yōu)選射出350～500nm、360～460nm、360～420nm、370～420、380～420nm、380～440或380～420nm范圍的激發(fā)光的、在上述范圍具有線狀光譜的。
作為第1激光元件和第2激光元件的組合，例如，可舉例440nm帶和400nm帶的組合，更具體地是，445nm±15nm和405nm±15nm的組合、445nm±15nm和375nm±15nm的組合。此外，在本發(fā)明中，也可以與第3激光元件組合，例如優(yōu)選445nm±15nm和375nm±15nm和375nm±15nm的組合。
激光元件本身，也可以是用該領(lǐng)域的公知的方法及結(jié)構(gòu)制作的任何激光元件，通常通過(guò)在基板上疊層半導(dǎo)體層而構(gòu)成。
作為基板，為了高批量性地形成結(jié)晶性良好的氮化物半導(dǎo)體，優(yōu)選采用以C面、R面或A面為主面的藍(lán)寶石基板。此外，例如，也可以采用以C面、R面或A面的任何一面為主面的尖晶石(MgAl2O4)這樣的絕緣性基板、SiC(包括6H、4H、3C)、ZnS、ZnO、GaAs、Si、GaN及與氮化物半導(dǎo)體晶格整合的氧化物基板等，可生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體的以往所知與氮化物半導(dǎo)體不同的材料。此外，基板也可以實(shí)施偏角，在此種情況下，如果采用階段狀向一方向或二方向以上偏角(off angle)的基板，由于能夠高結(jié)晶性地生長(zhǎng)由氮化鎵構(gòu)成的襯底層，因此優(yōu)選采用該基板。
在采用與氮化物半導(dǎo)體不同的基板的情況下，當(dāng)在該異種基板上生長(zhǎng)成為元件結(jié)構(gòu)形成前的襯底層的氮化物半導(dǎo)體(緩沖層、襯底層等)后，通過(guò)利用研磨等方法除去異種基板，也可以作為氮化物半導(dǎo)體(例如，GaN)的單體基板，此外，也可以在元件結(jié)構(gòu)形成后除去異種基板。
通過(guò)在異種基板上形成緩沖層(低溫生長(zhǎng)層)及/或由氮化物半導(dǎo)體(優(yōu)選GaN)等構(gòu)成的襯底層，能夠良好地生長(zhǎng)構(gòu)成元件結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體，通過(guò)由如此的氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的pn接合，能夠高效率地發(fā)光紫外區(qū)域的光。
作為緩沖層，例如，可列舉低溫生長(zhǎng)GaN、AlN、GaAlN等而成為非單晶的層。
作為設(shè)在異種基板上的襯底層(生長(zhǎng)基板)，也可以進(jìn)行ELOG(Epitaxially Laterally Overgrowth)生長(zhǎng)。例如，能夠通過(guò)在異種基板上任意生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體層，利用難在其表面上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體的保護(hù)膜(例如，SiO2等)，形成條紋狀等的掩模區(qū)域(例如，與基板的オリフラ面大致垂直地)，同時(shí)形成用于生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體的非掩模區(qū)域，在該保護(hù)膜上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體層來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)從非掩模區(qū)域生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體，根據(jù)有選擇地生長(zhǎng)，即除向膜厚方向生長(zhǎng)外，也向橫向生長(zhǎng)，在掩模區(qū)域也生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體，能夠形成大致平坦的半導(dǎo)體層?；蛘?，能夠通過(guò)在生長(zhǎng)在異種基板上的氮化物半導(dǎo)體層上形成開(kāi)口部，在包括該開(kāi)口部的基板上形成氮化物半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。即，進(jìn)行從開(kāi)口部側(cè)面向橫向的氮化物半導(dǎo)體的生長(zhǎng)，結(jié)果能夠形成大致平坦的半導(dǎo)體層。
形成在如此的基板上的半導(dǎo)體層，能夠舉例BN、SiC、ZnSe、GaN、InGaN、InAlGaN、AlGaN、BAlGaN、BInAlGaN等多種半導(dǎo)體。同樣，通過(guò)在這些元素中作為雜質(zhì)元素含有Si、Zn等，也能夠作為發(fā)光中心。
尤其，作為能夠從可高效率激發(fā)熒光物質(zhì)的紫外區(qū)域使可視光的短波長(zhǎng)(例如，藍(lán)色系)高效率發(fā)光的發(fā)光層的材料，有氮化物半導(dǎo)體，其中更適合舉例III氮化物半導(dǎo)體(例如，含有Al、Ga的氮化物半導(dǎo)體，含有In、Ga的氮化物半導(dǎo)體，InXAlYGa1-X+YN、0≤X、0≤Y、X+Y≤1)。此外，也可以用B、P置換氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的一部。通過(guò)適宜設(shè)定半導(dǎo)體的種類或其混晶比，能夠調(diào)整得到的發(fā)光元件的發(fā)光波長(zhǎng)。例如，通過(guò)根據(jù)活性層的組成，在350～550nm范圍，優(yōu)選350～500nm范圍，更優(yōu)選360～500nm范圍，變化活性層的In的含量，能夠在420～490nm范圍內(nèi)得到具有主發(fā)光峰值波長(zhǎng)的光。
半導(dǎo)體層也可以是單層結(jié)構(gòu)，但適合采用具有MIS接合、PIN接合、PN接合等的同質(zhì)結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)或雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的。另外，也可以是多層的疊層結(jié)構(gòu)、超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，也可以是產(chǎn)生量子效應(yīng)的疊層在薄膜上的單一量子阱結(jié)構(gòu)或多重量子阱結(jié)構(gòu)。
作為半導(dǎo)體層，例如，可舉例依次疊層由n型氮化鎵形成的第1接觸層，由n型氮化鋁.鎵形成的第1包層，多層疊層由氮化銦·鋁·鎵或InGaN形成的阱層和由氮化鋁·鎵或GaN形成的阻擋層而形成的多重量子阱結(jié)構(gòu)的活性層，由p型氮化鋁·鎵形成的第2包層，由p型氮化鎵形成的第2接觸層的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)等。
這些半導(dǎo)體層，例如，能夠利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相生長(zhǎng)法(MOCVD)、鹵化物氣相外延法(HVPE)、分子束外延生長(zhǎng)法(MBE)等公知的技術(shù)形成。半導(dǎo)體層的膜厚度不特別限定，能夠采用多種膜厚度。
另外，氮化物半導(dǎo)體，以不摻雜雜質(zhì)的狀態(tài)顯示n型導(dǎo)電性。為提高發(fā)光效率等，在形成n型氮化物半導(dǎo)體時(shí)，作為n型摻雜劑，優(yōu)選適宜導(dǎo)入Si、Ge、Se、Te、C等。另外，在形成p型氮化物半導(dǎo)體時(shí)，作為p型摻雜劑，優(yōu)選摻雜Zn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等。例如，作為雜質(zhì)濃度，可列舉1015～1021/cm3的范圍，尤其作為接觸層可列舉1017～1020/cm3的范圍。由于只要氮化物半導(dǎo)體摻雜p型摻雜劑，就難p型化，所以優(yōu)選在摻雜p型摻雜劑后，利用爐加熱或等離子照射等，使其低電阻化。
例如，在基板上，任意地經(jīng)由緩沖層，形成n型氮化物半導(dǎo)體層即n型接觸層、裂紋防止層、n型包層及n型光波導(dǎo)層。除n型包層以外的其它層，也可根據(jù)元件省略。n型氮化物半導(dǎo)體層，需要至少在與活性層接觸的部分，具有比活性層寬的能帶隙，因此，優(yōu)選包含Al的組成。例如，可舉例n型AlyGa1-yN(0≤y＜1)層(在每個(gè)層y值也可以不同)。各層，也可以一邊摻雜n型雜質(zhì)一邊生長(zhǎng)，形成n型，也可以不摻雜地生長(zhǎng)，形成n型。
在n型氮化物半導(dǎo)體層上形成活性層?；钚詫?，優(yōu)選具有按阻擋層/阱層/阻擋層的順序，適當(dāng)次數(shù)地交替重復(fù)疊層Inx1Aly1Ga1-x1-y1N阱層(0≤x1≤1、0≤y1≤1、0≤x1+y1≤1)和Inx2Aly2Ga1-x2-y2N阻擋層(0≤x2≤1、0≤y1≤1、0≤x1+y1≤1、x1＞x2)的MQW結(jié)構(gòu)，通常，活性層的兩端都成為阻擋層。
無(wú)摻雜地形成阱層。另外，除與p型氮化物半導(dǎo)體層鄰接的最終阻擋層外，在全部的阻擋層上摻雜Si、Sn等n型雜質(zhì)(優(yōu)選1×1014～1×1019cm-3)，無(wú)摻雜地形成最終阻擋層。另外，在最終阻擋層上，從鄰接的p型氮化物半導(dǎo)體層擴(kuò)散Mg等p型雜質(zhì)(例如，1×1016～1×1019cm-3)。通過(guò)在除去最終阻擋層的阻擋層上摻雜n型雜質(zhì)，活性層中的初期電子濃度增大，向阱層注入電子的效率提高，從而提高激光器的發(fā)光效率。另外，由于最終阻擋層都位于最p型氮化物半導(dǎo)體層側(cè)，因此不能寄予向阱層注入電子。因此，索性不向最終阻擋層摻雜n型雜質(zhì)，通過(guò)利用從p型氮化物半導(dǎo)體層的擴(kuò)散，實(shí)質(zhì)上摻雜p型雜質(zhì)，也能夠提高向阱層的空穴注入效率。此外，通過(guò)不向最終阻擋層摻雜n型雜質(zhì)，能夠防止在阻擋層中混合存在不同型的雜質(zhì)，以免降低載流子的移動(dòng)度。但是，在生長(zhǎng)最終阻擋層時(shí)，也可以按1×1019cm-3以下的濃度一邊摻雜一邊生長(zhǎng)。由于最終阻擋層抑制生長(zhǎng)p型氮化物半導(dǎo)體層時(shí)的氣體刻蝕對(duì)含有In的活性層的分解的影響，因此優(yōu)選比其它阻擋層加厚地形成。例如，優(yōu)選是其它阻擋層的1.1～10倍，更優(yōu)選是1.1～5倍。
在最終阻擋層上，作為p型氮化物半導(dǎo)體層，形成p型電子封閉層、p型光導(dǎo)層、p型包層、p型接觸層。除p型包層以外的層，也可根據(jù)元件省略。p型氮化物半導(dǎo)體層，至少在與活性層接觸的部分需要具有比活性層寬的能帶隙，因此，優(yōu)選包含Al的組成。例如，可舉例p型AlzGa1-zN(0≤z＜1)層(在每個(gè)層z值也可以不同)。由此，形成所謂的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。此外，各層，也可以一邊摻雜p型雜質(zhì)一邊生長(zhǎng)，形成p型，也可以通過(guò)從鄰接的其它層擴(kuò)散p型雜質(zhì)來(lái)形成p型。
p型電子封閉層，由Al的混晶比比p型包層高的p型氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成，優(yōu)選具有由AlxGa1-xN(0.1＜x＜0.5)構(gòu)成的組成。此外，以高濃度，優(yōu)選以5×1017～1×1019cm-3的濃度摻雜Mg等p型雜質(zhì)。由此，p型電子封閉層能夠有效地在活性層中封閉電子，降低激光的閾值。此外，p型電子封閉層，只要按30～200范圍的薄膜生長(zhǎng)就可以，只要是薄膜就能夠在比p型光波導(dǎo)層或p型光包層低的低溫下生長(zhǎng)。因此，通過(guò)形成p型電子封閉層，與直接在活性層上形成p型光波導(dǎo)層等時(shí)相比，能夠抑制包含In的活性層的分解。
此外，作為半導(dǎo)體發(fā)光元件，也可以采用在活性層的上方(到p型光波導(dǎo)層的途中)形成脊形條紋，用光波導(dǎo)層夾持活性層，同時(shí)設(shè)置諧振器端面的半導(dǎo)體激光元件。另外，也可以形成保護(hù)膜、p電極、n電極、p塊狀電極、n塊狀電極等。
尤其當(dāng)在第2接觸層上形成第2電極的情況下，第2電極，優(yōu)選作為歐姆接觸電極大致形成在整面上。此外，優(yōu)選第2電極調(diào)節(jié)成其片狀電阻Rp與第1接觸層例如n型接觸層的片狀電阻Rn，形成Rp≥Rn的關(guān)系。通常，由于n型接觸層，例如按膜厚3～10μm、進(jìn)而按4～6μm形成，因而其片電阻Rn估計(jì)為10～15Ω/□，所以優(yōu)選Rp以具有其以上的片狀電阻值的方式形成在薄膜上。具體可舉例150μm以下。
如此，在p電極和n型接觸層是Rp≥Rn的關(guān)系時(shí)，為了在p電極上使電流向p層整體擴(kuò)散，使整個(gè)活性層高效率地發(fā)光，優(yōu)選設(shè)置具有延長(zhǎng)傳導(dǎo)部的p側(cè)塊狀電極。由此，能夠進(jìn)一步謀求外部量子效應(yīng)的提高。延長(zhǎng)傳導(dǎo)部的形狀不特別限定，例如可舉例直線狀、曲線狀、格子狀、分支狀、鉤狀、網(wǎng)狀等。由于如果采用這些形狀，能夠減小遮光的面積，所以優(yōu)選。P側(cè)塊狀電極，由于與其總面積成正比地增大遮光作用，所以優(yōu)選以遮光作用不超過(guò)發(fā)光增強(qiáng)效果的方式設(shè)計(jì)線寬及長(zhǎng)度。
另外，優(yōu)選利用透光性材料形成第2電極。例如，可舉例ITO、ZnO、In2O3、SnO2、含有從金及鉑族元素的組中選擇的1種的金屬或合金的單層膜或多層膜。尤其在用由含有從金及鉑族元素的組中選擇的1種的金屬或合金和至少1種其它元素構(gòu)成的多層膜或合金形成的情況下，能夠根據(jù)所含的金及鉑族元素的含量，調(diào)整p電極的片狀電阻Rp，能夠提高電極的穩(wěn)定性及再現(xiàn)性。但是，金或金屬元素，由于300～550nm的波長(zhǎng)區(qū)域的吸收系數(shù)高，所以通過(guò)減小它們的添加量可提高透過(guò)性。Rp和Rn的關(guān)系，可從發(fā)光元件的發(fā)光時(shí)的光強(qiáng)度分布的狀態(tài)判斷。
作為基板，在采用絕緣性基板的情況下，通過(guò)p型氮化物半導(dǎo)體層的表面?zhèn)瓤涛g，使n型氮化物半導(dǎo)體層露出，在p型及n型氮化物半導(dǎo)體層上分別形成第1及第2電極，通過(guò)切割成芯片狀，能夠形成由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的激光元件。此外，在除去絕緣性基板或采用導(dǎo)電性基板的情況下，不需要為露出上述n型氮化物半導(dǎo)體層的刻蝕，也可以在基板的表面上形成第2電極，在基板的背面上形成第1電極。
尤其，在與后述的混模器一同用作構(gòu)成發(fā)光裝置的第3激發(fā)光源的情況下，只要是能夠激發(fā)后述的熒光物質(zhì)的光，哪種光都可以。作為激發(fā)光源，能夠使用以半導(dǎo)體發(fā)光元件、燈等、以及電子束、等離子、EL等為能源的器件。其中，優(yōu)選采用半導(dǎo)體發(fā)光元件。由于半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)光強(qiáng)度高，所以能夠得到小型、電力效率高的發(fā)光裝置。此外，能夠得到初期驅(qū)動(dòng)特性優(yōu)異的、抗振動(dòng)或耐點(diǎn)燈·熄燈的重復(fù)操作的發(fā)光裝置。半導(dǎo)體發(fā)光元件，可列舉發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)等，其中優(yōu)選是激光二極管。由此，能夠得到具有極高發(fā)光輸出的發(fā)光裝置。例如，優(yōu)選能夠出射在350nm～550nm的范圍具有主發(fā)光峰值波長(zhǎng)的光的元件。由此，如后述，能夠使用波長(zhǎng)變換效率良好的熒光物質(zhì)，其結(jié)果，能夠得到發(fā)光輸出高的發(fā)光裝置，同時(shí)能夠得到多種色調(diào)的光。另外，能夠防止后述的波長(zhǎng)變換部件的劣化，能夠得到高壽命及高可靠性的發(fā)光裝置。
光導(dǎo)管第1～第3光導(dǎo)管，用于傳送從激發(fā)光源射出的光，優(yōu)選向波長(zhǎng)變換部件導(dǎo)出光。因此，在這些光導(dǎo)管的一端及/或另一端上，配置激發(fā)光源和波長(zhǎng)變換部件，優(yōu)選在一端上配置激發(fā)光源，在另一端上配置波長(zhǎng)變換部件。
光導(dǎo)管，由于能夠自由地變更其長(zhǎng)度，同時(shí)能夠自由地變更其形狀，尤其能夠使其直角折彎或彎曲，所以能夠向規(guī)定的位置導(dǎo)出光。因此，只要是能夠如此進(jìn)行的，采用哪種材料及構(gòu)成都可以。尤其，從能源效率的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選是不減衰地向波長(zhǎng)變換部件導(dǎo)出從激發(fā)光源出射的光的光導(dǎo)管。
作為光導(dǎo)管，例如，可舉例在傳送光時(shí)用作光傳送路的極細(xì)的玻璃纖維，能夠采用組合具有高折射率的玻璃纖維和具有低折射率的玻璃纖維的光導(dǎo)管，或采用反射率高的部件的光導(dǎo)管。其中，優(yōu)選是用周邊部(包層)圍住斷面的中心部的雙重結(jié)構(gòu)的光導(dǎo)管，從能夠不減衰光信號(hào)地傳送的觀點(diǎn)考慮，更優(yōu)選芯的折射率比包層的折射率高的光導(dǎo)管。光導(dǎo)管，從降低在光導(dǎo)管端面的光密度的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選芯的占有率高于包層的占有率。此外，從防止向光導(dǎo)管返回光的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選包層徑小。例如，可舉例芯徑1000μm以下，包層徑(包含芯徑)1200μm以下，優(yōu)選芯徑400μm以下，包層徑(包含芯徑)450μm以下。具體，舉例芯/包層＝114/125(μm)、72/80(μm)等的光導(dǎo)管。
光導(dǎo)管，可以是單根纖維，也可以是多根纖維，但優(yōu)選是單根纖維。此外，也可以是單一模式的纖維，但優(yōu)選是多模式纖維。
光導(dǎo)管的材料不特別限定，例如，可舉例石英玻璃、塑料等。其中，優(yōu)選芯的材料由純二氧化硅(純石英)構(gòu)成。由此，能夠抑制傳送損失。
此外，光導(dǎo)管，從降低光導(dǎo)管端的光密度的觀點(diǎn)出發(fā)，如圖3(a)及圖3(b)所示，舉例只在光導(dǎo)管20、120的端部芯徑比芯20a、120a的中心部寬的光導(dǎo)管，例如TEC纖維(包層20b徑固定)、錐形纖維(包層120b徑為錐形狀)等，在端部具有中心部的芯徑的1.05～2.0倍范圍的芯徑的光導(dǎo)管。由此，能夠防止配置在光導(dǎo)管端部上的纖維本身的劣化。進(jìn)而，能夠防止配置在光導(dǎo)管端部上的波長(zhǎng)變換部件等的劣化，同時(shí)能夠均勻地高效率向波長(zhǎng)變換部件照射光。
此外，也可以采用稱為分度導(dǎo)向、光子能帶隙、空穴加速等的，在其芯或包層具有1個(gè)以上的空氣孔即空氣空穴的光子纖維(參照，遠(yuǎn)山修.“光子晶體纖維”第31屆光波傳感技術(shù)研究會(huì)(Proc.of 31st Meeting onLightwave Sensing Technology)，LST31-14，pp.89-96，2003年6月6日；光子晶體纖維DIAGUIDEORPCF，三菱電線株式會(huì)社產(chǎn)生目錄，No.6-184(2003.01)等)。光子晶體纖維，為了防止水分等浸入空氣空穴，用規(guī)定的部件包覆端部。因此，傳送給光導(dǎo)管的光，在其端部容易比芯寬地放出。總之，由于都能夠在光導(dǎo)管端部降低光密度，所以更容易得到采用本發(fā)明的效果。
另外，光導(dǎo)管，也不一定是1根，也可以是多根串聯(lián)或并聯(lián)連接的。尤其，在具有后述的混模器的發(fā)光裝置中，也可以連接具有混模器的光導(dǎo)管和不具有混模器的光導(dǎo)管。
波長(zhǎng)變換部件第1～第3波長(zhǎng)變換部件，吸收并波長(zhǎng)變換從激發(fā)光源射出的激發(fā)光的一部或全部，相對(duì)于來(lái)自各激光元件的激發(fā)光，能夠放出長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域的光，例如能放出在紅色、綠色、藍(lán)色以及它們的中間色即黃色、青綠色、橙色等中具有發(fā)光光譜的光。因此，波長(zhǎng)變換部件，只要由能夠?qū)崿F(xiàn)如此功能的材料構(gòu)成的，其種類不特別限定。即，波長(zhǎng)變換部件，能夠?qū)募ぐl(fā)光源發(fā)出的光的一部或全部，變換成在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)具有發(fā)光峰值波長(zhǎng)的光，然后導(dǎo)出。
波長(zhǎng)變換部件，優(yōu)選形成通過(guò)波長(zhǎng)變換部件得到的光，由不施加給激發(fā)光的波長(zhǎng)地作為白色光得到的材料構(gòu)成。此外，為得到良好的顯色性，優(yōu)選由照射光的平均顯色評(píng)價(jià)數(shù)(Ra)為70以上、進(jìn)而80以上的材料構(gòu)成。
此處，所謂的顯色性，表示控制用某光源照射的物體的顏色的外觀的該光源的性質(zhì)，所謂顯色性良好，一般，表示非常接近太陽(yáng)光照射的物體的顏色的外觀的性質(zhì)(參照，(株)歐姆公司，“熒光體手冊(cè)”，p429)。顯色性能夠通過(guò)在發(fā)光元件中組合采用熒光體層來(lái)提高。此外，所謂平均顯色評(píng)價(jià)數(shù)(Ra)，是以通過(guò)試樣光源及基準(zhǔn)光源各自照明8種比色圖表時(shí)的色差的平均值為基礎(chǔ)求出的。
所得光的色調(diào)，例如能夠通過(guò)組合三基色(藍(lán)色、綠色、紅色)的光進(jìn)行調(diào)整。此外，也能夠通過(guò)組合具有補(bǔ)色關(guān)系的藍(lán)色和紅色、青綠色和紅色、綠色和紅色或青紫色和黃綠色等2色的光進(jìn)行調(diào)整。此處，所謂補(bǔ)色，表示按色度圖插入白色點(diǎn)，相互位于相反側(cè)的2個(gè)色。另外，用于調(diào)整色調(diào)的各色的光，也不一定全部被波長(zhǎng)變換部件波長(zhǎng)變換，也可以利用從激發(fā)光源得到得激發(fā)光本身。此外，在本發(fā)明中，光的色和波長(zhǎng)的關(guān)系依據(jù)JIS Z8110。
波長(zhǎng)變換部件，例如，由熒光物質(zhì)、顏料等構(gòu)成。通過(guò)采用熒光物質(zhì)，能夠得到發(fā)光亮度及顯色性雙方都良好的發(fā)光裝置。
另外，本發(fā)明的發(fā)光裝置，如后述，也可以一體地形成各單元上的多個(gè)波長(zhǎng)變換部件。
(熒光物質(zhì))作為熒光物質(zhì)，只要是能用激發(fā)光源激活的，不特別限定，但是優(yōu)選相對(duì)于各激發(fā)光，至少組合采用1種以及2種熒光物質(zhì)。例如，可列舉(i)堿土金屬鹵代磷灰石、(ii)堿土金屬硼酸鹵、(iii)堿土金屬鋁酸鹽熒光物質(zhì)、(iv)氧氮化物或氮化物、(v)堿土硅酸鹽、堿土氮化硅、(vi)硫化物、(vii)堿土硫代酸鹽、(viii)鍺烷酸鹽、(ix)稀土鋁酸鹽、(x)稀土硅酸鹽、
(xi)主要用Eu等鑭系元素激活的有機(jī)或有機(jī)絡(luò)合物等多種熒光物質(zhì)。
作為(i)堿土金屬鹵代磷灰石熒光物質(zhì)，優(yōu)選主要用Eu等鑭系、Mn等過(guò)渡金屬系的元素激活的，例如可舉例M5(PO4)3X:RE(M，可舉例從Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中選擇的至少1種以上。X，是從F、Cl、Br、I中選擇的至少1種以上。RE，是Eu及/或Mn。)等。
例如，舉例鈣氯磷灰石(CCA)、鋇氯磷灰石(BCA)等，具體舉例Ca10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba、Ca)10(PO4)6Cl2:Eu等。
作為(ii)堿土金屬硼酸鹵熒光物質(zhì)，例如，可舉例M2B5O9X:RE(M、X及RE與上述同義。)等。
例如，例示鋇氯磷灰石(BCA)等，具體舉例Ca2B5O9Cl:Eu等。
作為(iii)堿土金屬鋁酸鹽熒光物質(zhì)，可舉例銪激活鍶鋁酸鹽(SAE)、銪激活鋇鎂酸鹽(BAM)、或SrAl2O4:RE、Sr4Al14O25:RE、CaAl2O4:RE、BaMg2Al16O27:RE、BaMgAl10O17:RE(RE與上述同義。)等。
作為(iv)氧氮化物或氮化物，優(yōu)選主要用稀土元素激活的，含有至少1種第II族元素、和至少1種第IV族元素。這些元素的組合不特別限定，例如，可舉例由以下的組成表示的組合LxJyOzN((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z):R或LxJyQtOzN((2/3)x+(4/3)y+t-(2/3)z):R(L，可舉例從由Be、Mg、Ca、Ba、Zn構(gòu)成的組中選擇的至少1種第II族元素。J，是從由C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf構(gòu)成的組中選擇的至少1種第IV族元素。Q，是從由B、Al、Ga、In構(gòu)成的組中選擇的至少1種第III族元素。R，是從由Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu、Sc、Yb、Tm構(gòu)成的組中選擇的至少1種稀土元素。0.5＜x＜1.5、1.5＜y＜2.5、0＜t＜0.5、1.5＜z＜2.5。)式中，在x、y、z在上述的范圍的情況下，顯示高亮度，尤其，由于用x＝1、y＝2及z＝2表示的氧氮化物熒光物質(zhì)顯示出高的亮度，因此更優(yōu)選。但也不限定在上述范圍，能夠使用任意的范圍。
具體是，以α硅鋁氧氮耐熱陶瓷作為母體材料的氧氮化物熒光物質(zhì)、以β硅鋁氧氮耐熱陶瓷作為母體材料的氧氮化物熒光物質(zhì)、用CaAlSiN3:Eu的組成式表示的Eu激活氮化鋁硅酸鈣等。
氮化物熒光物質(zhì)，優(yōu)選利用稀土元素激活的。該熒光物質(zhì)，是含有上述至少1種第II族元素、上述至少1種第IV族元素和N的氮化物熒光物質(zhì)，可舉例按1～10000ppm的范圍含有B的氮化物熒光物質(zhì)?；蛘?，在氮化物熒光物質(zhì)的組成中也可以含有氧。
其中，由Ca及/或Sr、Si和N構(gòu)成的氮化物熒光物質(zhì)，例如氮化硅酸鈣(CESN)、氮化硅鍶(SESN)、氮化硅鍶酸鈣(SCESN)、尤其，優(yōu)選用Eu激活的，按1～10000ppm的范圍含有B的。也可以用上述至少1種稀土元素置換部分Eu。Ca及/或Sr的一部，也可以用上述至少1種第II族元素置換。也可以用上述至少1種第IV族元素置換部分Si。
具體，是用LxJyN((2/3)x+(4/3)y):R或LxJyOzN((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z):R(L、J及R與上述同義。x、y、z為0.5≤x≤3、1.5≤y≤8、0＜z≤3。)表示的氮化物熒光物質(zhì)，優(yōu)選按1～10000ppm的范圍含有B的熒光物質(zhì)。
作為(v)堿土硅酸鹽、堿土氮化硅，可列舉M2si5N8:Eu、Msi7N10:Eu、M1.8si5O0.2N8:Eu、M0.9si7O0.1N10:Eu(M與上述同義。)等。
作為(vi)硫化物，除CaS:Eu、SrS:Eu等堿土硫化物外，還可列舉La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、Gd2O2S:Eu、ZnS:Eu、ZnS:Mn、ZnCdS:Cu、ZnCdS:Ag，Al、ZnCdS:Cu、Al等。
作為(vii)堿土硫代酸鹽，可列舉MGa2S4:Eu(M與上述同義。)等。
作為(viii)鍺烷酸鹽，可列舉3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn、Zn2GeO4:Mn等。
作為(xi)稀土鋁酸鹽，優(yōu)選主要用Ce等鑭系元素激活的，例如，釔鋁石榴石(YAG)、镥鋁石榴石(LAG)，具體，除Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y、Gd)3(Al、Ga)5O12:Ce、Y3(Al、Sc)5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce(也包括用Lu部分或全部置換Y的，用Tb部分或全部置換Ce的。)外，還可列舉Tb3Al5O12:Ce、Gd3(Al、Ga)5O12:Ce等。
作為(x)稀土硅酸鹽，可舉例Y2SiO5:Ce、Y2SiO5:Tb等。
作為(xi)有機(jī)或有機(jī)絡(luò)合物，不特別限定，也可以采用任何公知的。優(yōu)選是主要用Eu等鑭系元素激活的，但也可以采用從由上述稀土元素以及Cu、Ag、Au、Cr、Co、Ni、Ti及Mn構(gòu)成的組中選擇的至少1種，任意地代替Eu或添加。
其中，優(yōu)選，主要用(ix)的Ce等鑭系元素激活的稀土鋁酸鹽熒光物質(zhì)、尤其Y3Al5O12:Ce、(Y、Gd)3Al5O12:Ce的組成式表示的YAG系熒光物質(zhì)(也包括用Lu部分或全部置換Y的，用Tb部分或全部置換Ce的。)、主要用(iv)稀土元素激活的氧氮化物或氮化物熒光物質(zhì)，更優(yōu)選以下一般式LxJyN((2/3)x+(4/3)y):R或LxJyOzN((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z):R(L、J及R、x、y、z與上述同義。)。
由于稀土鋁酸鹽熒光物質(zhì)具有高的耐熱性，所以能夠放出穩(wěn)定的光，由于波長(zhǎng)變換效率高，所以能夠高效率地取出光。此外，由于氮化物熒光物質(zhì)被從紫外到可視光的短波長(zhǎng)側(cè)的光激發(fā)，能夠放出可視光的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的光，所以能夠謀求提高顯色性。另外，通過(guò)組合采用這些熒光物質(zhì)，例如能夠得到平均顯色評(píng)價(jià)數(shù)(Ra)在80以上、顯色性高的光。
此外，優(yōu)選以下組合(i)CCA、(ii)CCB及(iii)BAM中的至少1種和(ix)YAG的組合、(iii)SAE和(i)CCA:Mn的組合、(iii)SAE和(iv)SESN的組合、(iii)SAE和(iv)SCESN的組合、(iii)SAE和(iv)CESN的組合、(i)CCA、(ix)LAG和(iv)SESN的組合、(i)CCA、(ix)LAG和(iv)SCESN的組合、(i)CCA、(ix)LAG和(iv)CESN的組合、(i)CCA、(ix)LAG和(iv)CaAlSiN3:Eu的組合、(ix)LAG和(iv)SESN的組合、(ix)LAG和(iv)SCESN的組合、(ix)LAG和(iv)CESN的組合、(ix)LAG和(iv)CaAlSiN3:Eu的組合等。
由此，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率及高顯色性的雙方。
尤其，在第1激光元件中，優(yōu)選與后者的2種組合的組合。在第2激光元件中，優(yōu)選與前者的5種組合的組合，更優(yōu)選與(i)CCA、(ix)LAG和(iv)SESN的組合，(i)CCA、(ix)LAG和(iv)SCESN的組合。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率及高顯色性的雙方。
此外，從另一觀點(diǎn)考慮，作為熒光物質(zhì)，優(yōu)選至少部分含有溫度特性良好的熒光物質(zhì)。此處，所謂“溫度特性良好的熒光物質(zhì)”，表示與波長(zhǎng)變換部件的室溫(25℃)時(shí)的亮度相比較，即使激光照射造成的波長(zhǎng)變換部件的溫度上升，亮度也不顯著降低的意思。具體，表示波長(zhǎng)變換部件表示在250℃時(shí)的亮度維持率，相對(duì)于室溫(25℃)時(shí)的亮度維持率在50％以上，優(yōu)選舉例60％以上、65％以上或70％以上的。此外，波長(zhǎng)變換部件在300℃時(shí)的亮度維持率，相對(duì)于室溫時(shí)的亮度維持率，舉例在30％以上、優(yōu)選35％以上、40％以上、45％以上或70％以上的。更優(yōu)選舉例，在250℃時(shí)的亮度維持率，相對(duì)于室溫在50％以上、優(yōu)選55％以上、60％以上或70％以上的，并且在300℃時(shí)的亮度維持率，相對(duì)于室溫時(shí)在30％以上、優(yōu)選35％以上、40％以上、45％以上或50％以上的。
作為如此的熒光物質(zhì)，優(yōu)選從由堿土金屬鹵代磷灰石、堿土金屬鋁酸鹽、氧氮化物或氮化物、稀土鋁酸鹽構(gòu)成的組中選擇的至少一種，有代表性地舉例LAG、BAM、YAG、CCA、SCA、SCESN、SESN、CESN及CaAlSiN3:Eu等。其中，優(yōu)選LAG、BAM(尤其，Mn激活)、CaAlSiN3:Eu等。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的亮度。
對(duì)于上述熒光物質(zhì)以外的熒光物質(zhì)，也能夠使用具有同樣的性能、效果的熒光物質(zhì)。
另外，在組合采用2種以上的熒光物質(zhì)的情況下，如后述，例如也可以單獨(dú)在后述被覆部件中添加各熒光物質(zhì)，也可以組合2種以上添加在被覆部件中。在此種情況下，能夠通過(guò)所用的激發(fā)光源的波長(zhǎng)、發(fā)光強(qiáng)度、要得到的光的色調(diào)等，適宜調(diào)整組合的熒光物質(zhì)的使用比例。
例如，在采用LAG和SESN、SCESN或CaAlSiN3:Eu的組合的情況下，優(yōu)選按50∶1～1∶50范圍的重量比，進(jìn)而按30∶1～1∶30、50∶1～1∶1、30∶1～1∶1范圍的重量比組合。此外，在采用LAG、CCA和SESN、SCESN或CaAlSiN3:Eu的組合的情況下，LAG和CCA，優(yōu)選按1∶10～10∶1范圍的重量比，進(jìn)而按1∶5～5∶1、10∶1～1∶1、5∶1～1∶1范圍的重量比組合。LAG和SESN、SCESN或CaAlSiN3:Eu，可舉例與上述同等程度的范圍。
作為本發(fā)明中的波長(zhǎng)變換部件的具體的方式，例如，優(yōu)選組合使用LAG(綠色發(fā)光)和SCESN或SESN(紅色發(fā)光)。由此，通過(guò)組合藍(lán)色的激發(fā)光(例如，在430～500nm的范圍具有發(fā)光峰的發(fā)光元件)，能夠確保色彩的三基色，能夠得到顯色性良好的發(fā)白色光的光。
優(yōu)選，組合(Sr、Ca)5(PO4)3Cl:Eu(藍(lán)色發(fā)光)、LAG或CaAlSiN3:Eu(從綠色發(fā)黃色光)、SCESN(紅色發(fā)光)，或組合CCA、CCB、BAM(藍(lán)色發(fā)光)、和YAG(黃色發(fā)光)，或從入射光側(cè)依次配置使用CCA、CCB或BAM等(藍(lán)色發(fā)光)、LAG(綠色發(fā)光)和SCESN(紅色發(fā)光)。由此，如果組合具有可視光的短波長(zhǎng)區(qū)域的360～420nm范圍的發(fā)光峰值波長(zhǎng)的發(fā)光元件，能夠得到顯色性良好的發(fā)白色光的光。
另外，各色的光，通過(guò)變化所用的熒光物質(zhì)的配合比，能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的白色光。尤其，在組合CCA等(藍(lán)色發(fā)光)和YAG(黃色發(fā)光)的情況下，例如優(yōu)選采用1～20∶1的重量比，更優(yōu)選5～10∶1，由此能夠增大發(fā)光效率。
此外，優(yōu)選組合采用LAG(綠色發(fā)光)、SESN、SCESN或CaAlSiN3:Eu(紅色發(fā)光)。由此，通過(guò)組合在450nm附近(例如，420～460nm)具有發(fā)光峰值波長(zhǎng)的發(fā)光元件，能夠更加提高發(fā)光效率。
另外，在組合采用發(fā)黃色光的熒光物質(zhì)及發(fā)紅色光的熒光物質(zhì)時(shí)，通過(guò)與在可視光的短波長(zhǎng)區(qū)域上的450nm附近具有發(fā)光峰值波長(zhǎng)的發(fā)光元件組合，從發(fā)光元件射出的激發(fā)光和從熒光物質(zhì)放出的光的混色光，從波長(zhǎng)變換部件，作為光向外部導(dǎo)出。該光為透著紅色的白色光。
此外，在采用從綠色發(fā)黃色光的熒光物質(zhì)時(shí)，優(yōu)選與在可視光的短波長(zhǎng)區(qū)域上的450nm附近(440～470nm)，例如在445nm具有發(fā)光峰值波長(zhǎng)的發(fā)光元件組合采用。由此，能夠組合從發(fā)光元件射出的激發(fā)光和從激發(fā)光變換的黃色光，從而光成為白色光。如此，通過(guò)利用激發(fā)光的一部，能夠回避在波長(zhǎng)變換時(shí)的光的吸收，能夠提高發(fā)光效率。
在組合采用從發(fā)藍(lán)色光的熒光物質(zhì)及發(fā)黃色光的熒光物質(zhì)時(shí)，通過(guò)與在紫外線區(qū)域上的375nm附近具有發(fā)光峰值波長(zhǎng)的發(fā)光元件組合，從波長(zhǎng)變換部件放出的白色光成為光。由于人眼睛看不見(jiàn)紫外線，所以只有從波長(zhǎng)變換成可視光的熒光物質(zhì)放出的光才成為光。
此外，在組合(1)在可視光的短波長(zhǎng)區(qū)域上的400nm附近(例如，370～420nm)具有發(fā)光峰值波長(zhǎng)的發(fā)光元件、(2)利用來(lái)自該發(fā)光元件的光，發(fā)藍(lán)色光(例如，440～460nm)的熒光物質(zhì)、(3)被藍(lán)色光激發(fā)，發(fā)綠色光(例如，520～540nm)的熒光物質(zhì)、(4)被藍(lán)色光激發(fā)，發(fā)黃色光(例如，550～580nm)的熒光物質(zhì)、(5)被藍(lán)色光激發(fā)，發(fā)紅色光(例如，640～660nm)的熒光物質(zhì)時(shí)，從波長(zhǎng)變換部件放出的光主要為白色光。尤其，優(yōu)選從入射光側(cè)按此順序配置上述熒光物質(zhì)。通過(guò)該組合，能夠提高發(fā)光效率。其中，在組合采用(1)、(2)及(4)的情況下，能夠更加提高發(fā)光效率。此外，在組合采用(1)～(3)及(5)時(shí)，能夠提高顯色性。另外，在上述情況下，由于作為光的色成分不利用發(fā)光元件的激發(fā)光，只通過(guò)被熒光物質(zhì)變換的光得到白色，所以不通過(guò)發(fā)光元件的光輸出變化色溫度、色度坐標(biāo)，也能調(diào)整白色強(qiáng)度。
另外，在本發(fā)明中，作為白色光的單元，也可以分別組合第1單元、第2單元等。即，只要是通過(guò)組合第1單元、第2單元等，能得到高亮度及高顯色性的白色光的發(fā)光裝置就可以。例如，可舉例通過(guò)以下的組合得到的白色光發(fā)光裝置組合(a)430～500nm的發(fā)光元件和(b)發(fā)綠色光的熒光物質(zhì)組合而成的綠色光的第1單元，和(c)360～420nm的發(fā)光元件、(d)發(fā)藍(lán)色光的熒光物質(zhì)和(e)發(fā)紅色光的熒光物質(zhì)組合而成的粉紅色的第2單元得到的白色光發(fā)光裝置；組合由(a)、(b)和(e)組合而成的白色光的第1單元，和由(c)和(d)組合而成的紅色光的第2單元得到的白色光發(fā)光裝置；組合由(a)和(b)組合而成的綠色光的第1單元，由(c)和(e)組合而成的紅色光的第2單元，和由(c)和(d)組合而成的藍(lán)色光的第3單元得到的白色光發(fā)光裝置。
作為顏料，例如，可舉例染料、二萘嵌苯等熒光染料。
由于如此的熒光物質(zhì)、顏料等不形成凝集體，最大限度地發(fā)揮光的吸收率及變換效率，所以通常采用粒徑在1μm～20μm范圍的，優(yōu)選2μm～8μm，更優(yōu)選5μm～8μm的范圍。此外，如此，通過(guò)采用粒徑相對(duì)較大的熒光物質(zhì)等，能夠提高發(fā)光裝置的批量生產(chǎn)性。此處，粒徑指的是用空氣透過(guò)法得到的平均粒徑。具體是，在氣溫25℃、濕度70％的環(huán)境下，稱取1cm3程度的試樣，在裝入專用的管狀容器后，流動(dòng)一定壓力的干燥空氣，從差壓計(jì)讀取比表面積，換算成平均粒徑的值。
(被覆部件)本發(fā)明的第1～第3波長(zhǎng)變換部件，能夠通過(guò)與被覆部件混合熒光物質(zhì)等而形成。
作為被覆部件，例如，舉例無(wú)機(jī)玻璃、三氧化二釔溶膠、氧化鋁溶膠、二氧化硅溶膠等無(wú)機(jī)物質(zhì)，聚烯系樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯樹(shù)脂、丙烯酸酯樹(shù)脂、甲基丙基樹(shù)脂、(PMMA等)、聚酯樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚原菠烷樹(shù)脂、氟樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、變性硅樹(shù)脂、編成環(huán)氧樹(shù)脂等1種或2種以上等樹(shù)脂、液晶聚合物等有機(jī)物質(zhì)。這些被覆部件，優(yōu)選耐熱性、耐光性、耐候性、透光性等優(yōu)異的物質(zhì)。其中，優(yōu)選氟樹(shù)脂、硅樹(shù)脂(尤其二甲基環(huán)己硅氧烷系、甲基聚環(huán)己硅氧烷系的樹(shù)脂等)等。
在由熒光物質(zhì)等和被覆部件即樹(shù)脂構(gòu)成波長(zhǎng)變換部件的情況下，優(yōu)選按0.1～10∶1的重量比范圍，進(jìn)而按1～3∶1、1.5～2.5∶1的重量比范圍混合熒光物質(zhì)等和被覆部件。但是，如后述，在用疊層結(jié)構(gòu)形成波長(zhǎng)變換部件的情況下，各層上的熒光物質(zhì)等和樹(shù)脂的比例也不一定相同。例如，能夠根據(jù)耐熱性、耐光性、折射率等熒光物質(zhì)、樹(shù)脂等本身的性質(zhì)，適宜調(diào)整所用材料及其比例。
(填充物)本發(fā)明的第1～第3波長(zhǎng)變換部件，也可以只由上述的熒光物質(zhì)等構(gòu)成，但也可以在被覆材料中混合填充物。由此，能夠容易在光導(dǎo)管上粘接波長(zhǎng)變換部件。此外，由于能夠均勻配置波長(zhǎng)變換部件，所以能夠得到減小色不均的發(fā)光裝置。
填充物，優(yōu)選是能夠使從外部照射的光反射、散亂及/或擴(kuò)散的材料。由此，能夠使光散亂地取出。由此，具有能夠均勻地向熒光物質(zhì)等撞擊激發(fā)光，能夠降低色不均的作用。
作為填充物，可列舉二氧化硅(煙塵二氧化硅、沉降性二氧化硅、熔融二氧化硅、晶體二氧化硅、超微粉無(wú)定形二氧化硅、無(wú)水硅酸等)、石英、氧化鈦、氧化錫、氧化鋅、一氧化錫、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈹、氧化鋁、氮化硼、氮化硅、氮化鋁等金屬氮化物、SiC等金屬碳化物、碳酸鈣、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鎂、碳酸鋇等金屬碳酸鹽、氫氧化鋁、氫氧化鎂等金屬氫化物、硼酸鋁、鈦酸鋇、磷酸鈣、硅酸鈣、粘土、石膏、硫酸鋇、云母、硅藻土、石膏粉、無(wú)機(jī)尿、滑石、鋅鋇白、沸石、埃洛土、熒光物質(zhì)、金屬片(銀粉等)等。此外，為了得到強(qiáng)度，也可以采用鈦酸鉀、硅酸鋇、玻璃纖維等針狀的填充物。其中，優(yōu)選鈦酸鋇、氧化鈦、氧化鋁、氧化硅等。
填充物的粒徑不特別限定，例如，中心粒徑1μm以上低于5μm的填充物使來(lái)自熒光物質(zhì)等的光良好地亂反射，通過(guò)采用大粒徑的熒光物質(zhì)等，能夠抑制容易產(chǎn)生的色不均。中心粒徑1nm以上低于1μm的充填物，對(duì)來(lái)自發(fā)光元件的光波長(zhǎng)的干涉效果小，但不降低光度，能夠提高光導(dǎo)管前端部件，例如樹(shù)脂的粘度。由此，能夠使熒光物質(zhì)等大致均勻地分散在樹(shù)脂中，能夠維持該狀態(tài)，即使在采用難使用的粒徑比較大的熒光物質(zhì)等時(shí)，也能夠高成品率地批量生產(chǎn)。中心粒徑5μm以上100μm以下的充填物，如果含在光導(dǎo)管前端部件例如樹(shù)脂中，通過(guò)光散亂作用能夠改善發(fā)光元件的色度偏差，同時(shí)能夠提高樹(shù)脂的耐熱沖擊性。另外，填充物，考慮到分散性或反射性等，能夠設(shè)定成球狀、針狀、片狀等多種形狀。
填充物，優(yōu)選具有與熒光物質(zhì)等同等程度的粒徑及/或形狀。此處，所謂同等程度的粒徑，說(shuō)的是各粒子的各自的中心粒徑的差低于20％時(shí)，所謂同等程度的形狀，說(shuō)的是表示與各粒徑的正圓近似程度的圓形度(與圓形度＝粒子的投影面積相等的正圓的圓周長(zhǎng)度/粒子的投影的圓周長(zhǎng)度)的值的差低于20％時(shí)。通過(guò)采用如此的填充物，熒光物質(zhì)等和填充物相互作用，例如，能夠在樹(shù)脂中良好地分散熒光物質(zhì)等，能夠更加抑制色不均。
填充物，例如，能夠按透光性部件或波長(zhǎng)變換部件總體量的0.1～80重量％，進(jìn)而按50重量％以下、50重量％以下、40重量％以下、30重量％以下含有。
波長(zhǎng)變換部件，能夠通過(guò)在被覆部件即樹(shù)脂中，任意與填充物一同混合上述熒光物質(zhì)等，根據(jù)需要采用適當(dāng)?shù)娜軇?，利用澆注法、噴涂法、絲網(wǎng)印刷法、模繪版印刷法等，進(jìn)而利用注模法、壓縮法、連續(xù)法、注射法、擠壓法、疊層法、壓延法、噴射注塑法等塑料的成型法等、真空被覆法、粉末噴涂被覆法、靜電堆積法、電泳堆積法等，形成所希望的形狀。
此外，也可以不采用被覆部件，例如采用一同混合熒光物質(zhì)等和任意的填充物及適當(dāng)?shù)娜軇我饧訜?，同時(shí)利用加壓成型的方法、電鍍等。
波長(zhǎng)變換部件，可以單層形成1種熒光物質(zhì)等，也可以形成均勻地混合2種以上的熒光物質(zhì)等的單層，也可以2層以上地疊層含有1種熒光物質(zhì)等的單層，也可以2層以上地疊層分別均勻混合2種以上的熒光物質(zhì)等的單層。另外，在2層以上疊層單層的情況下，各層含有的熒光物質(zhì)等，也可以將同程度的波長(zhǎng)的入射光波長(zhǎng)變換成同程度的波長(zhǎng)的出射光，也可以將同程度的波長(zhǎng)的入射光波長(zhǎng)變換成不同波長(zhǎng)的出射光，但優(yōu)選將不同的波長(zhǎng)的入射光波長(zhǎng)變換成同程度或不同的波長(zhǎng)的出射光。由此，能夠波長(zhǎng)變換入射在波長(zhǎng)變換部件的、應(yīng)變換的全部光，能夠更加有效地進(jìn)行波長(zhǎng)變換。
波長(zhǎng)變換部件30，如圖4(a)所示，也可以通過(guò)重疊含有相互不同種類的熒光物質(zhì)31a、31b的片狀物而構(gòu)成，如圖4(b)所示，也可以通過(guò)以完全被覆含有與熒光物質(zhì)31a不同的熒光物質(zhì)31a的下層的方式，疊層含有熒光物質(zhì)31b的上層而構(gòu)成。另外，波長(zhǎng)變換部件30，優(yōu)選是在出射側(cè)突出的碗狀。通過(guò)如此形狀能夠更加提高亮度。波長(zhǎng)變換部件的厚度不特別限定，能夠根據(jù)使用的材料適宜調(diào)整。例如，在以厚膜形成熒光物質(zhì)或樹(shù)脂等的情況下，能夠提高變換效率，從而能提高發(fā)光效率，但另一方面，由于有時(shí)因光的吸收等，也損失發(fā)光效率，所以優(yōu)選考慮到此問(wèn)題地選擇適當(dāng)?shù)哪ず穸取?br> 波長(zhǎng)變換部件30，如圖1所示，也可以安裝在用于導(dǎo)出激發(fā)光1的光導(dǎo)管20的前端部，即出射端部上，但也可以安裝在激發(fā)光源10和光導(dǎo)管20的連接部分即激發(fā)光1的射出部12上。在是后者的情況下，即使在光導(dǎo)管的前端有臟的地方也能使用。此外，容易更換波長(zhǎng)變換部件。因而，通過(guò)在多個(gè)位置設(shè)置波長(zhǎng)變換部件，能夠謀求提高生產(chǎn)性。
此外，如后述，在組合第1激發(fā)光源及第2激發(fā)光源等和多個(gè)激發(fā)光源的情況下，也可以通過(guò)光導(dǎo)管導(dǎo)出來(lái)自各激發(fā)光源的激發(fā)光，束在該光出射側(cè)，全部整體地以單層或多層，或一部分整體地以單層或多層，形成波長(zhǎng)變換部件。由此，能夠簡(jiǎn)化各個(gè)形成波長(zhǎng)變換部件的工序。
另外，在后述的光導(dǎo)管內(nèi)的一部分上，例如，也可以通過(guò)在芯材料中含有熒光物質(zhì)等，設(shè)置波長(zhǎng)變換部件。
混模器(mode scrambler)本發(fā)明的發(fā)光裝置也可以具有混模器。
混模器，用于將導(dǎo)入光導(dǎo)管的激發(fā)光的出射圖形變更為不同的出射圖形(光強(qiáng)度圖形)，使激發(fā)光從光導(dǎo)管射出，而只要起到如此的作用，哪種方式的都可以，也可以配置在任何處。即，關(guān)于導(dǎo)入光導(dǎo)管的激發(fā)光，被混模而從其光導(dǎo)管射出的激發(fā)光，在與未被混模而從其光導(dǎo)管射出的激發(fā)光相比較時(shí)，只要能夠顯示不同的出射圖形的就可以。例如，可舉例在光通信的領(lǐng)域?yàn)榱巳菀诇y(cè)定光纖的連接損失等，或?yàn)榱俗兓瘜?dǎo)入光纖的光的出射圖形所用的利用公知方法的激發(fā)光。
具體是，混模器，能夠通過(guò)在光導(dǎo)管的長(zhǎng)度方向的一部或全部，相對(duì)于外周的一部或全部，具有凹部及/或凸部的部件構(gòu)成。即，通過(guò)在如此的凹部及/或凸部接觸光導(dǎo)管或用凹部及/或凸部擠壓，能夠由可向多個(gè)方向彎曲光導(dǎo)管的部件構(gòu)成。此處。所謂多個(gè)方向，也可以是二維或三維方向的兩個(gè)方向或三個(gè)方向以上的哪一個(gè)方向。
例如，如圖5(a)所示，舉例以能夠二維地向2個(gè)方向波狀彎曲光導(dǎo)管20的方式嚙合的梳狀、凹凸?fàn)畹然炷Ｆ?0。此外，如圖5(b)所示，舉例能夠三維地按任意的分布，向多個(gè)方向彎曲的粒狀、凸?fàn)?、凹狀等的混模?1。另外，如圖6所示，可舉例通過(guò)一部分焊接(例如，YAG焊接)安裝在光導(dǎo)管20的一部或全部上的套圈(ferrule)等(例如，SUS制或鎳制等)的側(cè)面(圖4中43)，使光導(dǎo)管20產(chǎn)生變形，結(jié)果使光導(dǎo)管20向多個(gè)方向彎曲的方法及/或部件。即，舉例能夠通過(guò)來(lái)自外部的應(yīng)力使光導(dǎo)管本體或光導(dǎo)管的芯彎曲的部件。
彎曲，也可以規(guī)則地或隨機(jī)地分布，但為了不損傷光導(dǎo)管，例如優(yōu)選緩慢地或以帶圓圈的狀態(tài)向多個(gè)方向進(jìn)行。換句話講，例如，弧的曲率半徑可舉例1mm以上，優(yōu)選10～100mm的范圍。
彎曲，也可以分布在光導(dǎo)管的總長(zhǎng)上，但也可以偏向接近激發(fā)光源側(cè)、接近波長(zhǎng)變換部件側(cè)、中央附近中的哪個(gè)。
彎曲，優(yōu)選在光導(dǎo)管的2處以上、進(jìn)而在4處以上、6處以上、8處以上、10處以上、15處以上、20處以上、40處以上進(jìn)行。彎曲的彎曲間距(圖5(a)中，P)及彎曲幅度(圖5(a)中，W)不特別限定，但彎曲間距，例如優(yōu)選100mm以下、進(jìn)而50mm以下、10mm以下、5mm以下、1mm以下。彎曲幅度，例如，優(yōu)選10mm以下、8mm以下、6mm以下、5mm以下、3mm以下、1mm以下、進(jìn)而0.05mm以上、0.1mm以上、0.3mm以上。另外，彎曲的彎曲間距及彎曲幅度也可以是完全相同的尺寸，或是不相同的尺寸。
此外，混模器，也可以是一體地裝入光導(dǎo)管，通過(guò)增減光導(dǎo)管的周邊的厚度變化中心部的直徑等的部件。換句話講，也可以使光導(dǎo)管的一部具有作為混模器的功能。例如，如圖7(a)～圖7(c)所示，通過(guò)對(duì)光導(dǎo)管201、202、203的規(guī)定部位實(shí)施TEC處理等，也可以具有在芯的一部徑增大的部位(圖7(a)中，204)、減少的部位(圖7(b)中，205)、增減的部位(圖7(c)中，204及205)等。
另外，此時(shí)的中心部(芯)的直徑的變化的分布及狀態(tài)、其數(shù)量、間距，與上述的相同。中心部的直徑的變化，優(yōu)選其徑的4/5以下、進(jìn)而1/2以下、40％以下、35％以下、30％以下、20％以下。
通過(guò)采用上述的混模器，對(duì)導(dǎo)入光導(dǎo)管的激發(fā)光施加混模，能夠得到所希望的出射光束。例如，混模后的激發(fā)光，優(yōu)選具有混模前的激發(fā)光的1.5倍以上、進(jìn)而1.8倍以上、2倍以上、2.2倍以上、2.5倍以上的半全輻值的FFP。換句話講，導(dǎo)入光導(dǎo)管的激發(fā)光被混模，從該光導(dǎo)管射出的激發(fā)光的FFP的半全輻值，相對(duì)于未被混模，從該光導(dǎo)管射出的激發(fā)光的FFP的半全輻值，優(yōu)選是1.5倍以上、進(jìn)而1.8倍以上、2倍以上、2.2倍以上、2.5倍以上的。由此，能夠維持高亮度，同時(shí)能夠緩和光密度在極狹窄的一部分的集中，能夠防止波長(zhǎng)變換部件的發(fā)熱造成的劣化，能夠謀求發(fā)光裝置的高壽命化。此處，所謂半全輻值，也稱為full width at halfmaximum(FWHM)，通常表示在與出射光束的強(qiáng)度的角度的應(yīng)答曲線上，取強(qiáng)度峰值的一半的值的強(qiáng)度的全角。另外，出射光束的曲線，采用在該領(lǐng)域公知的哪種方法及裝置都可以，例如，能夠利用FTS-4000A(santec公司制造)、LEPAS-11(浜松ホトニクス公司制造)等市售的裝置。
此外，從另一觀點(diǎn)考慮，混模，優(yōu)選混模后的激發(fā)光具有混模前的激發(fā)光的90％以下、進(jìn)而80％以下、75％以下、70％以下的強(qiáng)度峰值的FFP。換句話講，導(dǎo)入光導(dǎo)管的激發(fā)光被混模后，從起光導(dǎo)管出射的激發(fā)光的FFP上的強(qiáng)度峰值，相對(duì)于未被混模，從該光導(dǎo)管射出的激發(fā)光的FFP的強(qiáng)度峰值，優(yōu)選在90％以下、進(jìn)而80％以下、75％以下、70％以下。由此，帶來(lái)強(qiáng)度峰值的若干降低，但由于引起補(bǔ)償該強(qiáng)度峰值降低的范圍的出射光束的形狀變化，所以作為發(fā)光裝置整體，能夠維持高亮度，能夠緩和光密度在極窄的一部分的集中。
透鏡在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，例如，如圖1所示，優(yōu)選在激光元件11和射出部12的之間設(shè)置透鏡13。
透鏡，只要從激光元件射出的光能聚光在光導(dǎo)管的入射部，可以是任何形狀，也可以在激光元件和射出部的之間并排地配置多個(gè)。
透鏡，能夠由無(wú)機(jī)玻璃、樹(shù)脂等形成，其中優(yōu)選無(wú)機(jī)玻璃。在激發(fā)光源和光導(dǎo)管的之間具有透鏡，由于透鏡能夠?qū)募ぐl(fā)光源射出的激發(fā)光導(dǎo)出給光導(dǎo)管，所以通過(guò)聚光從激發(fā)光源射出的激發(fā)光，能夠更高效率地利用激發(fā)光，能夠進(jìn)一步提高亮度。
另外，在透鏡上，也可以含有可作為熒光物質(zhì)等的波長(zhǎng)變換部件的材料。由此，由于利用透鏡功能，將波長(zhǎng)變換的激發(fā)光確實(shí)聚光在射出部，所以能夠消除色偏差，由于通過(guò)制造透鏡，也能夠同時(shí)制造波長(zhǎng)變換部件，所以能夠抑制波長(zhǎng)變換部件的制造成本。
光導(dǎo)管前端部件在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，優(yōu)選第1～第3光導(dǎo)管的前端，即不與激發(fā)光源連接的端部，由通常稱為管嘴的光導(dǎo)管前端部件支撐。通過(guò)如此的光導(dǎo)管前端部件，容易固定來(lái)自光導(dǎo)管的出射光。此外，容易根據(jù)其材料或形狀提高發(fā)光效率，同時(shí)容易進(jìn)行作為發(fā)光裝置的組裝。
因此，光導(dǎo)管前端部件，只要是能夠支持光導(dǎo)管，用哪種材料及形狀構(gòu)成都可以。
光導(dǎo)管前端部件，優(yōu)選用相對(duì)于激發(fā)光及/或波長(zhǎng)變換的光反射率高、光的折射率高、導(dǎo)熱性高、其中任何一種材料或2種以上具有它們的性質(zhì)的材料形成。例如，相對(duì)于激發(fā)光及/或波長(zhǎng)變換的光的峰波長(zhǎng)，對(duì)于80％以上的反射率、350～500nm范圍的光，優(yōu)選具有n∶1.4以上的折射率及/或0.1W/m·℃以上的導(dǎo)熱性。具體可舉例Ag、Al、ZrO2、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、硼硅玻璃、不銹鋼(SUS)、碳、銅、硫酸鋇等。其中，在采用ZrO2的情況下，由于容易維持抗拉強(qiáng)度，所以優(yōu)選由ZrO2、不銹鋼(例如，SUS303等)形成。
功能膜/部件不局限于安裝在上述的光導(dǎo)管前端部件上，在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，優(yōu)選在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b各種功能膜/部件。作為此處的功能膜/部件，例如，可舉例波長(zhǎng)變換光反射膜、激發(fā)光反射膜、擴(kuò)散防止部件、擴(kuò)散部件等。
波長(zhǎng)變換光反射膜，能夠用于防止被波長(zhǎng)變換部件波長(zhǎng)變換的光返回到激發(fā)光入射側(cè)，同時(shí)通過(guò)使返回到激發(fā)光入射側(cè)的光反射，可作為光向外部取出。因此，波長(zhǎng)變換光反射膜，優(yōu)選由只使特定波長(zhǎng)的光通過(guò)的、能反射特定波長(zhǎng)即被波長(zhǎng)變換的光的材料形成。由此，能夠反射返回到激發(fā)光入射側(cè)的光，能夠謀求提高發(fā)光效率。此外，波長(zhǎng)變換光反射膜，優(yōu)選配置在波長(zhǎng)變換部件的至少激發(fā)光導(dǎo)入部分上。
激發(fā)光反射膜，能夠用于防止激發(fā)光直接向外部照射，和防止激發(fā)光從非想要的部分漏泄等。由此，例如，通過(guò)使經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)變換部件內(nèi)的、但未被熒光物質(zhì)等波長(zhǎng)變換的激發(fā)光再次返回到波長(zhǎng)變換部件內(nèi)，能夠提高發(fā)光效率。所以，優(yōu)選激發(fā)光反射膜由只通過(guò)被波長(zhǎng)變換的特定波長(zhǎng)的光的、能反射激發(fā)光的材料形成。此外，優(yōu)選激發(fā)光反射膜配置在波長(zhǎng)變換部件的至少波長(zhǎng)變換的光的導(dǎo)出部分上。由此，能夠減少激發(fā)光向外部的照射，能夠提高發(fā)光效率。
擴(kuò)散防止部件，能夠用于防止激發(fā)光及/或被波長(zhǎng)變換的光向非想要的方向擴(kuò)散。所以，優(yōu)選擴(kuò)散防止部件由90％以上遮斷激發(fā)光及/或被波長(zhǎng)變換的光的材料及形狀構(gòu)成。例如，也可以以?shī)A持在光導(dǎo)管和波長(zhǎng)變換部件之間的方式，配置在光導(dǎo)管和波長(zhǎng)變換部件的之間、連接點(diǎn)等上，也可以以圍住光導(dǎo)管和波長(zhǎng)變換部件的邊界部分的方式配置，也可以以覆蓋波長(zhǎng)變換部件的波長(zhǎng)變換光照射部分以外的外表面的方式配置。
擴(kuò)散部件，主要用于通過(guò)擴(kuò)散激發(fā)光，利用波長(zhǎng)變換部件的熒光物質(zhì)等使更多的激發(fā)光照射，提高發(fā)光效率。因此，擴(kuò)散部件，優(yōu)選配置在光導(dǎo)管的光的出射口和波長(zhǎng)變換部件的之間。擴(kuò)散部件，例如能夠采用上述樹(shù)脂中的折射率比較高的、上述樹(shù)脂中含有所述添加物的材料。其中，優(yōu)選硅樹(shù)脂。由此，由于能夠降低照射在波長(zhǎng)變換部件上的光的輸出，能夠減輕單位面積的波長(zhǎng)變換部件的負(fù)擔(dān)，所以能夠提高發(fā)光效率及線性度。
例如，擴(kuò)散部件的膜厚，能夠根據(jù)光導(dǎo)管的芯徑、任意所用的擴(kuò)散部件的折射率及厚度、波長(zhǎng)變換部件的直徑等適宜調(diào)整。
遮斷部件在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，也可以安裝遮斷部件。優(yōu)選遮斷部件是90％以上遮斷來(lái)自激發(fā)光源的光的部件。例如，在采用放出對(duì)人體有害的紫外線的發(fā)光元件的情況下，為遮斷該紫外線，作為遮斷部件，能夠采用紫外線吸收劑或反射劑等，使其含在光導(dǎo)出部中。由此，能夠抑制紫外線等的照射。其中，從能夠更加提高發(fā)光效率的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選采用反射劑。
另外，由于遮斷部件還具有所述激發(fā)光反射膜、擴(kuò)散防止膜等的功能，因此也可以不與它們嚴(yán)格區(qū)別地利用。
發(fā)光裝置的用途本發(fā)明的發(fā)光裝置，能夠用于多種用途。例如，也可以用作普通的照明器具、車輛搭載用的照明(具體是，前照燈用光源、尾燈用光源等)，或也可以用于如內(nèi)視鏡裝置，觀察生體內(nèi)部，或一邊觀察一邊治療的裝置。此外，也可以用于觀察非常窄或非常暗的空間，例如原子能爐內(nèi)部、遺跡的封閉空間等的纖維式觀測(cè)器。另外，也能夠用作各種真空裝置的腔室內(nèi)等要避免電流的漏泄或發(fā)熱等的部件上的各種產(chǎn)業(yè)用、工業(yè)用、家庭用的光源。此外，也能夠用作在要求點(diǎn)光源的場(chǎng)所或光源更換困難的場(chǎng)所等處使用的發(fā)光裝置。
因此，本發(fā)光裝置，能夠與攝像部件(即，將光學(xué)圖像變換成電信號(hào)的電子部件(受光部件))，具體是利用CCD(charge-coupled device)、CMOS(CMOS image sensor)等的攝像元件、將電信號(hào)變換成圖像信號(hào)的圖像信號(hào)處理裝置、表示電信號(hào)或測(cè)定值等的指示器、輸出圖像信號(hào)并映出圖像的顯示器、進(jìn)行各種處理及計(jì)算的電腦等一同使用。尤其，在作為攝像部件采用攝像元件的情況下，能夠?qū)⒈粚懭塍w的光學(xué)像設(shè)定為易于處理的圖像。
例如，受光元件(例如，發(fā)光二極管等)，也可以作為單體設(shè)計(jì)成發(fā)光裝置，但也可以設(shè)在激發(fā)光源中的激光元件的附近、光波導(dǎo)的周圍或光波導(dǎo)前端部件內(nèi)中的任何一處上。由此，能夠通過(guò)受光元件觀測(cè)從激光元件發(fā)出的光量，在一定光量以下的情況下，通過(guò)調(diào)整投入到激光元件中的電流等，能夠維持一定的光量。
本發(fā)明的發(fā)光裝置，由于亮度高、色調(diào)偏差小、非常富于色彩再現(xiàn)性、顯色性非常高，因此如內(nèi)視鏡裝置，在與要求鮮明的攝像等裝置的并用中，可發(fā)揮極為優(yōu)異的效果。
此外，本發(fā)明的發(fā)光裝置還可用于可視光通信。即，利用由上述的發(fā)光裝置得到的可視光，例如通過(guò)在發(fā)光裝置中附加通信功能，能夠構(gòu)筑無(wú)線電環(huán)境。由此，由于作為激發(fā)光源采用激光元件，所以能夠?qū)崿F(xiàn)幾百M(fèi)Hz的調(diào)諧速度。
另外，本發(fā)明的發(fā)光裝置，能夠用于在圖像顯示部(屏幕)顯示彩色圖像的圖像顯示裝置。在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，由于能夠以高發(fā)光效率發(fā)光極高亮度的光，因此能夠作為圖像顯示裝置的光源發(fā)揮優(yōu)異的效果。
以下，基于附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)光裝置的具體實(shí)施例。
實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例的發(fā)光裝置，通過(guò)組合2個(gè)具有激發(fā)光源10、導(dǎo)向管20、波長(zhǎng)變換部件30的單元而構(gòu)成。
第1單元，作為激發(fā)光源10，采用由在445nm附近具有發(fā)光峰值波長(zhǎng)的GaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的藍(lán)色激光元件11。在該激光元件的前面，配置用于聚光來(lái)自激光元件的激發(fā)光的透鏡13。
光導(dǎo)管20，其一端與激發(fā)光源10的光的出射部12連接，另一端與輸出部21連接。作為光導(dǎo)管20，采用石英制的例如SI型114(μm芯徑)/125(μm包層徑)。
波長(zhǎng)變換部件30，以在樹(shù)脂中均勻分散熒光物質(zhì)的方式成型，安裝在輸出部21上。
作為熒光物質(zhì)，使用0.54g發(fā)綠色光的(Lu、Ce)3Al5O12:Ce(LAG)、和0.02g發(fā)紅色光的(Ca、Sr)2Si5N8:Eu(SCESN)，在1.1g硅樹(shù)脂中均勻混煉這些熒光物質(zhì)。此時(shí)的波長(zhǎng)變換部件30的膜厚，例如規(guī)定為500μm左右。
第2單元，作為激發(fā)光源，采用由在405nm附近具有發(fā)光峰值波長(zhǎng)的GaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的藍(lán)色激光元件。在該激光元件的前面，配置用于聚光來(lái)自激光元件的激發(fā)光的透鏡。
光導(dǎo)管采用與上述相同的光導(dǎo)管。
波長(zhǎng)變換部件，以在樹(shù)脂中均勻分散熒光物質(zhì)的方式成型，安裝在輸出部上。
作為熒光物質(zhì)，使用0.42g發(fā)藍(lán)色光的Ce10(PO4)6Cl2:Eu(CCA)、和0.54g發(fā)綠色光的(Lu、Ce)3Al5O12:Ce(LAG)、和0.02g發(fā)紅色光的(Ca、Sr)2Si5N8:Eu(SCESN)。在1.1g硅樹(shù)脂中均勻混煉這些熒光物質(zhì)。此時(shí)的波長(zhǎng)變換部件30的膜厚，例如規(guī)定為500μm左右。
上述第1及第2單元，在用50mW驅(qū)動(dòng)各激發(fā)光源時(shí)，分別如圖8(a)及(b)所示，在各激發(fā)波長(zhǎng)具有線狀光譜(line spectrum)，在該波長(zhǎng)區(qū)域的周邊，強(qiáng)度非常低。此外，第1單元為Ra＝67.1，顯色性比較低，但如圖9的1點(diǎn)虛線所示，具有非常高的發(fā)光效率。第2單元為Ra＝85.4，具有高的顯色性，但如圖9的虛線所示，線性度不好，只顯示比較低的發(fā)光效率。
另外，如本發(fā)明的光源裝置，通過(guò)分別逐個(gè)組裝所述第1及第2單元，能夠得到圖8(c)所示的具有發(fā)光光譜的光2。如此的光2發(fā)白色光，平均顯色評(píng)價(jià)指數(shù)(Ra)為80.2，良好。此外，關(guān)于發(fā)光效率，如圖9的實(shí)線所示，線性度良好，確認(rèn)能夠得到高亮度的發(fā)光效率。
如此，能夠得到以高亮度照射顯色性高、色調(diào)偏差非常小、富于色彩再現(xiàn)性的光的發(fā)光裝置。
實(shí)施例2該實(shí)施例的發(fā)光裝置，除將第1及第2單元中的SCESN代替為SESN以外，同樣制作實(shí)質(zhì)上是與實(shí)施例1相同的發(fā)光裝置。
在與實(shí)施例1相同地進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，在顯色性及發(fā)光效率方面，結(jié)果大致相同。
實(shí)施例3該發(fā)光裝置，如圖10所示，將5個(gè)在實(shí)施例1中得到的第1單元42(激發(fā)波長(zhǎng)445nm)、3個(gè)第2單元41(激發(fā)波長(zhǎng)405nm)，用束纖維(bundlefiber)40進(jìn)行組合，確認(rèn)能得到具有Ra＝80以上的高顯色性、良好線性度、高發(fā)光效率的發(fā)光裝置。
實(shí)施例4該發(fā)光裝置，除將5個(gè)第1單元42(激發(fā)波長(zhǎng)445nm)、3個(gè)第2單元41(激發(fā)波長(zhǎng)405nm)使用束纖維40進(jìn)行組合后，在光的出射側(cè)，對(duì)5個(gè)第1單元一體地實(shí)施實(shí)施例1的第1單元用的波長(zhǎng)變換部件、且對(duì)3個(gè)第2單元一體地實(shí)施第2單元用的波長(zhǎng)變換部件以外，與實(shí)施例3相同地制作發(fā)光裝置。
結(jié)果，與實(shí)施例3同樣，確認(rèn)能得到具有高顯色性及高發(fā)光效率的發(fā)光裝置。
實(shí)施例5如圖1所示，本實(shí)施例的發(fā)光裝置，其構(gòu)成具有激發(fā)光源10、導(dǎo)向管20、混模器(未圖示)、波長(zhǎng)變換部件30。
激發(fā)光源10，作為在405nm附近具有發(fā)光峰值波長(zhǎng)的半導(dǎo)體元件，采用激光二極管。激光二極管為GaN系半導(dǎo)體元件。
光導(dǎo)管20，其一端與激發(fā)光源10的光的出射部12連接，另一端與輸出部21連接。作為光導(dǎo)管20，采用石英制的例如SI型114(μm芯徑)/125(μm包層徑)。
如圖11所示，混模器54，在光導(dǎo)管20的規(guī)定的4個(gè)地方，規(guī)則地形成彎曲間距P為5mm、彎曲幅度為0.5mm的彎曲嚙合狀態(tài)的梳狀部件。
波長(zhǎng)變換部件30，以熒光物質(zhì)均勻分散在樹(shù)脂中的方式成型，安裝在輸出部21上。
作為熒光物質(zhì)，使用0.54g發(fā)綠色光的(Lu、Ce)3Al5O12:Ce(LAG)、和0.02g發(fā)紅色光的(Ca、Sr)2Si5N8:Eu(SCESN)，在1.1g硅樹(shù)脂中均勻混合這些熒光物質(zhì)。此時(shí)的波長(zhǎng)變換部件30的膜厚，例如規(guī)定為500μm左右。
在激發(fā)光源10中，在半導(dǎo)體發(fā)光元件11的前面，配置用于聚光來(lái)自激光二極管的激發(fā)光1的透鏡13。
在該發(fā)光裝置中，在用100mW驅(qū)動(dòng)激發(fā)光源時(shí)，得到圖12的粗線所示的出射光束曲線。
另外，為了比較，除不具有混模器52以外，準(zhǔn)備與上述的發(fā)光裝置相同的構(gòu)成，與上述同樣，在用100mW驅(qū)動(dòng)時(shí)，得到圖12的細(xì)線所示的出射光束曲線。
在用于比較的發(fā)光裝置的半輻值為6.2°，強(qiáng)度峰值為100％時(shí)，實(shí)施例的發(fā)光裝置的強(qiáng)度峰值為56.7％。此外，半輻值為15.2°，約為2.3倍。
關(guān)于兩者，測(cè)定了光束和光輸出的關(guān)系，如圖13的粗線所示，本實(shí)施例的發(fā)光裝置，與用于比較的發(fā)光裝置(圖13中，虛線)相比，顯示非常良好的線性度。
另外，本實(shí)施例的發(fā)光裝置的顯色性良好，而且，與用于比較的發(fā)光裝置相比，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里完全未發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)變換部件等的劣化，確認(rèn)高壽命。
實(shí)施例6本實(shí)施例的發(fā)光裝置，如圖5(b)所示，除作為混模器51，在光導(dǎo)管20的周圍隨機(jī)地配置20個(gè)大約4mm的珠子(beads)，對(duì)光導(dǎo)管20施加彎曲以外，制作實(shí)質(zhì)上與實(shí)施例1相同的裝置。
如果與實(shí)施例1相同地評(píng)價(jià)，在出射光束曲線、光束-光輸出、壽命方面，結(jié)果大致相同。
實(shí)施例7該發(fā)光裝置，如圖6所示，除作為混模器52，通過(guò)焊接SUS制的套圈(ferrule)而對(duì)6處附加應(yīng)力以外，實(shí)質(zhì)上是與實(shí)施例1相同的裝置。
如果與實(shí)施例1相同地評(píng)價(jià)，在出射光束曲線、光束-光輸出、壽命方面，結(jié)果大致相同。
實(shí)施例8該發(fā)光裝置，除作為光導(dǎo)管，如圖3(a)所示，采用只在配置波長(zhǎng)變換部件30的端部具有寬芯徑的光導(dǎo)管(中心的芯徑的1.5倍)以外，實(shí)質(zhì)上是與實(shí)施例1相同的裝置。
如果與實(shí)施例1相同地評(píng)價(jià)，在出射光束曲線、光束-光輸出、壽命方面，結(jié)果大致相同。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，是組合第1單元和第2單元而成的發(fā)光裝置，其由以下部分構(gòu)成第1單元，由以下部分構(gòu)成包含射出藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域的激發(fā)光的激光元件的第1激發(fā)光源；對(duì)從該第1激發(fā)光源射出的第1激發(fā)光至少部分地進(jìn)行吸收、波長(zhǎng)變換，放出比所述第1激發(fā)光更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的區(qū)域的光的、包含至少1種熒光物質(zhì)的第1波長(zhǎng)變換部件；斷面的中心部的折射率比周邊部的折射率高，傳送從所述第1激發(fā)光源射出的所述第1激發(fā)光的第1光導(dǎo)管，第2單元，由以下部分構(gòu)成包含射出比射出所述藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域的激發(fā)光的激光元件更短的短波長(zhǎng)區(qū)域的激發(fā)光的激光元件的第2激發(fā)光源；對(duì)從該第2激發(fā)光源射出的第2激發(fā)光至少部分地進(jìn)行吸收、波長(zhǎng)變換，放出比所述第2激發(fā)光更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的區(qū)域的光的、包含至少1種熒光物質(zhì)的第2波長(zhǎng)變換部件；斷面的中心部的折射率比周邊部的折射率高，傳送從所述第2激發(fā)光源射出的所述第2激發(fā)光的第2光導(dǎo)管。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述第1激發(fā)光源包含射出430～500nm范圍的波長(zhǎng)的第1激發(fā)光的激光元件。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述第2激發(fā)光源包含射出360～420nm范圍的波長(zhǎng)的第2激發(fā)光的激光元件。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述第1及/或所述第2波長(zhǎng)變換部件由熒光物質(zhì)和樹(shù)脂構(gòu)成，將所述熒光物質(zhì)和樹(shù)脂按0.1～10∶1的重量比混合而成。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述第1單元中的熒光物質(zhì)是組合稀土鋁酸鹽及氧氮化物或氮化物的熒光物質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述第2單元中的熒光物質(zhì)是組合稀土鋁酸鹽及堿土金屬鹵代磷灰石的熒光物質(zhì)，或是組合稀土鋁酸鹽、堿土金屬鹵代磷灰石及氧氮化物或氮化物的熒光物質(zhì)。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中在所述第1激發(fā)光源和所述第1光導(dǎo)管的之間，或所述第2激發(fā)光源和所述第2激發(fā)光源的之間還具有透鏡，經(jīng)由該透鏡，將從所述第1及/或所述第2激發(fā)光源射出的激發(fā)光向光導(dǎo)管導(dǎo)入。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中向外部導(dǎo)出的光顯示70以上的平均顯色評(píng)價(jià)數(shù)Ra。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中還具有對(duì)導(dǎo)入所述第1及/或所述第2光導(dǎo)管的激發(fā)光施加混模的混模器。
10.一種發(fā)光裝置，由以下各部分構(gòu)成出射第3激發(fā)光的第3激發(fā)光源；第3波長(zhǎng)變換部件，對(duì)從該第3激發(fā)光源射出的該第3激發(fā)光至少部分地吸收、波長(zhǎng)變換，放出規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域的照明光；第3光導(dǎo)管，在一端具有第3激發(fā)光源，在另一端具有第3波長(zhǎng)變換部件，在斷面中與周邊部即包層相比斷面中心部即芯的折射率更高，從而向所述第3波長(zhǎng)變換部件導(dǎo)出從所述第3激發(fā)光源射出的所述第3激發(fā)光；混模器，對(duì)導(dǎo)入所述第3光導(dǎo)管的所述第3激發(fā)光施加混模。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其中所述混模器，用于將導(dǎo)入所述第3光導(dǎo)管的激發(fā)光的出射圖形變更為不同的出射圖形，進(jìn)而從所述第3光導(dǎo)管射出所述激發(fā)光。
12.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其中所述混模器被用于使所述第3光導(dǎo)管向多個(gè)方向彎曲。
13.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其中所述混模器由在所述第3光導(dǎo)管的長(zhǎng)度方向的一部分或全部上相對(duì)于外周的一部分或全部具有凹部及/或凸部的部件構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光裝置，其中所述彎曲，規(guī)則地或隨機(jī)地在2處以上進(jìn)行。
15.如權(quán)利要求14所述的發(fā)光裝置，其中所述彎曲的彎曲間距在100mm以下。
16.如權(quán)利要求14所述的發(fā)光裝置，其中所述彎曲的彎曲幅度在10mm以下。
17.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其中所述混模器被一體地組入所述第3光導(dǎo)管，通過(guò)增減所述第3光導(dǎo)管的周邊部的厚度來(lái)變化中心部的直徑。
18.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光裝置，其中所述中心部的直徑的變化，規(guī)則地或隨機(jī)地在2處以上進(jìn)行。
19.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光裝置，其中所述中心部的直徑的變化的間距在100mm以下。
20.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光裝置，其中所述中心部的直徑的變化為該直徑的1/2以下。
21.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，所述混模是，將從所述第3光導(dǎo)管射出的激發(fā)光的FFP的半全輻值規(guī)定為2倍以上的混模。
22.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，所述混模是，將從所述第3光導(dǎo)管射出的激發(fā)光的FFP的半全輻值規(guī)定為80％以下的混模。
23.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，所述第3波長(zhǎng)變換部件含有熒光物質(zhì)和樹(shù)脂，按0.1～10∶1的重量比混合所述熒光物質(zhì)和樹(shù)脂而成。
24.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其中所述熒光物質(zhì)至少含有選自由堿土金屬鹵代磷灰石、堿土金屬鋁酸鹽、氧氮化物或氮化物、稀土鋁酸鹽構(gòu)成的組中選擇的至少一種。
25.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其中在所述第3激發(fā)光源和所述第3光導(dǎo)管的之間還具有透鏡，經(jīng)由該透鏡，向所述第3光導(dǎo)管導(dǎo)入從所述第3激發(fā)光源射出的激發(fā)光。
26.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其中向外部導(dǎo)出的光顯示出80以上的平均顯色評(píng)價(jià)數(shù)Ra。
全文摘要
本發(fā)明提供一種組合第1單元和第2單元而成的發(fā)光裝置。其中，第1單元由以下部分構(gòu)成包含射出藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域的激發(fā)光的激光元件的第1激發(fā)光源；對(duì)從該第1激發(fā)光源射出的第1激發(fā)光至少部分地進(jìn)行吸收、波長(zhǎng)變換，放出比所述第1激發(fā)光更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的區(qū)域的光的、包含至少1種熒光物質(zhì)的第1波長(zhǎng)變換部件；斷面的中心部的折射率比周邊部的折射率高，傳送從所述第1激發(fā)光源射出的所述第1激發(fā)光的第1光導(dǎo)管。且第2單元由以下部分構(gòu)成第2激發(fā)光源；第2波長(zhǎng)變換部件；第2光導(dǎo)管。根據(jù)該發(fā)光裝置，通過(guò)組合射出高亮度的藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)的激發(fā)光的激光元件和另一激光元件，能夠發(fā)揮優(yōu)異的顯色性。
文檔編號(hào)G02B23/26GK1788673SQ20051012857
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者濱敦智, 長(zhǎng)濱慎一, 林幸宏 申請(qǐng)人:日亞化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社