固體照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種固體照明裝置，該固體照明裝置具有照射部（10）、導(dǎo)光體（30）、反射部（50）、第1波長轉(zhuǎn)換層（40）。所述照射部（10）放出激光（70）。所述導(dǎo)光體（30）具有導(dǎo)入所述激光（70）的入射面、與所述激光（70）的光軸交叉的傾斜面、射出面。所述傾斜面和所述射出面之間的厚度隨著從所述入射面遠(yuǎn)離而變小。所述反射部（50）設(shè)置于所述傾斜面。所述第1波長轉(zhuǎn)換層（40）設(shè)置于所述傾斜面，放出具有比所述激光（70）的波長更長波長的波長轉(zhuǎn)換光（73），并將所述激光（70）作為散射光放出。所述散射光和所述波長轉(zhuǎn)換光（73）的混合光向所述射出面的上方放出。
【專利說明】固體照明裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種固體照明裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]作為使用固體發(fā)光元件的白色固體照明(SSL:Solid State Lighting)裝置的光源，LED (Light Emitting D1de)成為主流。
[0003]此時(shí)，通常在用于散熱和供電的基板上安裝LED芯片，以覆蓋LED芯片的方式設(shè)置具有熒光體的白色發(fā)光部。對此，如果白色發(fā)光部僅由光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，則發(fā)熱較少，且可以小型輕型化，從而能夠提高照明裝置的設(shè)計(jì)自由度。
[0004]為此，例如可以采用使來自藍(lán)紫色?藍(lán)色波長范圍的半導(dǎo)體激光器的激光有效地與導(dǎo)光體等結(jié)合，照射從固體發(fā)光元件離開的熒光體等波長轉(zhuǎn)換層而獲得白色發(fā)光的結(jié)構(gòu)。
[0005]線狀光源沿著長的導(dǎo)光體對激光進(jìn)行導(dǎo)光。但是，如果在聚光光源或者普通光源中使用長的導(dǎo)光體，則不容易實(shí)現(xiàn)高的光取出效率及小型化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種提高光取出效率，且容易實(shí)現(xiàn)小型化的固體照明裝置。
[0007]發(fā)明提供一種固體照明裝置，其具有照射部、導(dǎo)光體、反射部、第I波長轉(zhuǎn)換層。所述照射部放出激光。所述導(dǎo)光體具有導(dǎo)入所述激光的入射面、與所述激光的光軸交叉的傾斜面、射出面。所述傾斜面和所述射出面之間的厚度隨著從所述入射面遠(yuǎn)離而變小。所述反射部設(shè)置于所述傾斜面。所述第I波長轉(zhuǎn)換層設(shè)置于所述射出面，放出具有比所述激光的波長更長波長的波長轉(zhuǎn)換光，將所述激光作為散射光進(jìn)行放出。所述散射光和所述波長轉(zhuǎn)換光的混合光向所述射出面的上方放出。
[0008]采用本發(fā)明，能夠提供提高光取出效率，且容易實(shí)現(xiàn)小型化的固體照明裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1 (a)是第I實(shí)施方式所涉及的固體照明裝置的示意立體圖，圖1 (b)是沿A-A線的示意剖視圖，圖1 (c)是沿B-B線的示意剖視圖。
[0010]圖2 (a)是第2實(shí)施方式所涉及的固體照明裝置的示意立體圖，圖2 (b)是沿A-A線的示意剖視圖，圖2 (c)是沿B-B線的示意剖視圖。
[0011]圖3 (a)是第3實(shí)施方式所涉及的固體照明裝置的示意立體圖，圖3 (b)是沿A-A線的示意剖視圖，圖3 (c)是沿B-B線的示意剖視圖。
[0012]圖4是第3實(shí)施方式的變形例的示意剖視圖。
[0013]圖5 Ca)是導(dǎo)光體的第I變形例的示意剖視圖，圖5 (b)是導(dǎo)光體的第2變形例的示意剖視圖，圖5 (c)是導(dǎo)光體的第3變形例的示意剖視圖。
[0014]圖6 (a)是第4實(shí)施方式所涉及的固體照明裝置的示意立體圖，圖6 (b)是沿A-A線的示意剖視圖，圖6 (c)是沿B-B線的示意剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0016]圖1 (a)是第I實(shí)施方式所涉及的固體照明裝置的示意立體圖，圖1 (b)是沿A-A線的示意剖視圖，圖1 (c)是沿B-B線的示意剖視圖。
[0017]固體照明裝置具有照射部10、導(dǎo)光體30、波長轉(zhuǎn)換層40、反射部50。
[0018]照射部10可以具有放出激光70的半導(dǎo)體激光器12、入射導(dǎo)光部11。激光70的波長可以設(shè)為紫外光(380nm)~藍(lán)色光(490nm)等波長。導(dǎo)光部11例如可以是光纖等。
[0019]導(dǎo)光體30具有導(dǎo)入激光70的入射面30a、與激光70的光軸1a交叉的傾斜面30b、射出面30c。傾斜面30b和射出面30c之間的(射出面30c的垂直方向的)厚度Tl隨著從入射面30a遠(yuǎn)離而變小。
[0020]另外，導(dǎo)光體30還可以具有側(cè)面30e。圖1的導(dǎo)光體30的形狀為五面體，但是形狀不只限于多面體。例如，側(cè)面30e或傾斜面30b可以包含曲面。如果在入射面30a中的激光70的導(dǎo)入?yún)^(qū)域30d設(shè)置防反射膜，則能夠提高激光70的入射效率。
[0021]導(dǎo)光體30具有透光性，可以使用透明陶瓷、玻璃、石英、透明樹脂等。例如，由YAG (Yttrium Aluminum Garnet)構(gòu)成的透明陶瓷的折射率大致為1.83,導(dǎo)熱系數(shù)大致為
11.7ff/(m.k)等，在紫外光至可視光為止的波長范圍中具有高透光性。即，導(dǎo)光體30為至少透過可視光的材料，例如透光率為60%以上為佳。
[0022]反射部50設(shè)置在導(dǎo)光體30的傾斜面30b或側(cè)面30e。而且，如果還設(shè)置在導(dǎo)光體30的入射面30a中的激光70的導(dǎo)入?yún)^(qū)域30d以外的區(qū)域上，則抑制激光70向外部放出，從而能夠提高固體照明裝置的安全性。
[0023]反射部50可以使用Ag、Al等對紫外光~藍(lán)色光的光反射率高的金屬，或者含有不同介電常數(shù)的兩個(gè)膜的電介質(zhì)多層膜等。如果將電介質(zhì)多層膜的結(jié)構(gòu)設(shè)為布拉格反射器(Bragg reflector)等,則能夠在期望的波長獲得90%以上的光反射率。
[0024]在第I實(shí)施方式中，波長轉(zhuǎn)換層40設(shè)置于導(dǎo)光體30的射出面30c。波長轉(zhuǎn)換層40可以為黃色熒光體CO、紅色熒光體(R)、綠色熒光體(G)等。
[0025]表示激光的擴(kuò)散角的半值全角(FWHM:Full Width at Half Maximum)例如在垂直方向(Θ v)上大致為40度、在水平方向(Θ h)上大致為15度等，比LED (Light EmittingD1de)的擴(kuò)散角小。因此，能夠提高向光纖等的入射效率。
[0026]從光纖等入射導(dǎo)光部11的斜切割面Ila放出的激光70導(dǎo)入到導(dǎo)光體30，在內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散的同時(shí)與傾斜面30b (圖1 (b))和側(cè)面30e (圖1 (C))接觸，在反射部50進(jìn)行反射，繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)散的同時(shí)入射到波長轉(zhuǎn)換層40。
[0027]入射到波長轉(zhuǎn)換層40的激光70進(jìn)行散射，并且有一部分被波長轉(zhuǎn)換層40吸收并放出波長轉(zhuǎn)換光73。而且,激光70的另一部分在波長轉(zhuǎn)換層40內(nèi)成為散射光而放出。散射光和波長轉(zhuǎn)換光73的混合光74成為照明光。例如，照射有藍(lán)色激光的黃色熒光體放出黃色光，并與通過黃色熒光體發(fā)生散射而產(chǎn)生的藍(lán)色散射光混合而放出白色光等。
[0028]波長轉(zhuǎn)換層40例如可以使用(Ca、Sr)2Si5N8:Eu,(Ca^Sr)AlSiN3:Eu等氮化物系熒光體、Cax (Si,Al) 12 (0，N) 16:Eu、(S1、Al) 6 (O、N) 8:Eu、BaSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu 等氮氧化物系熒光體、Lu3Al5O12:Ce、(Y、Gd)3 (AUGa)5O12:Ce、(Sr、Ba) 2Si04:Eu、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Sr4Al14O25:Eu 等氧化物系突光體、(Ca> Sr) S:Eu^CaGa2S4:Eu、ZnS:Cu>Al 等硫化物系突光體等中選擇的單體或者至少混合了一種以上的熒光體。
[0029]在第I實(shí)施方式中，激光70有效地導(dǎo)入到導(dǎo)光體30的入射面30a。導(dǎo)入的激光70在設(shè)置于傾斜面30b的反射部50反射，有效地入射到波長轉(zhuǎn)換層40。因此，能夠使導(dǎo)光體30的尺寸保持小型，且能夠提高光取出效率。
[0030]圖2 (a)是第2實(shí)施方式所涉及的固體照明裝置的示意立體圖，圖2 (b)是沿A-A線的示意剖視圖，圖2 (c)是沿B-B線的示意剖視圖。
[0031]在向?qū)Ч怏w30的傾斜面30b入射的激光70中，入射角為臨界角以上的光在傾斜面30b發(fā)生全反射而到達(dá)波長轉(zhuǎn)換層40。即，傾斜面30b本身能夠構(gòu)成反射部。
[0032]圖3 (a)是第3實(shí)施方式所涉及的固體照明裝置的示意立體圖，圖3 (b)是沿A-A線的示意剖視圖，圖3 (c)是沿B-B線的示意剖視圖。
[0033]固體照明裝置具有包括入射導(dǎo)光部11的照射部、導(dǎo)光體30、波長轉(zhuǎn)換層40、基體部80。
[0034]在基體部80設(shè)置有從其上表面80f后退的凹部80a。凹部80a具有傾斜面80b、內(nèi)壁80c、側(cè)面80e。而且，在基體部80設(shè)置有用于插入入射導(dǎo)光部11的中空部80h。插入于中空部80h內(nèi)的入射導(dǎo)光部11的前端部向?qū)Ч怏w30的入射面30a放出激光70。
[0035]另外，在圖3 (b)中，入射導(dǎo)光部11為光纖，其前端部設(shè)為斜切割面11a，使激光70在斜切割面Ila進(jìn)行全反射并放出。在使用光纖時(shí)，基體部80的中空部80h的形狀不只限于圖3 (b)的形狀。例如，還可以設(shè)為與基體部80的上表面80f大致平行，且在光纖的端面不進(jìn)行反射而直接放出。
[0036]而且，如果激光70的輸出變高，則波長轉(zhuǎn)換層40中的發(fā)熱量變大。如果使用由Al、Cu、T1、S1、Ag、Au、N1、Mo、W、Fe、Nb等金屬構(gòu)成的基體部80，則散熱得到改善，并能夠改善發(fā)光效率和可靠性。
[0037]而且,如果基體部80的傾斜面80b的表面設(shè)為光反射率高的金屬層，則作為反射部起作用。
[0038]圖4是第3實(shí)施方式的變形例的示意剖視圖。
[0039]在導(dǎo)光體30的傾斜面30b和基體部80的傾斜面80b之間可以設(shè)置反射部50。此時(shí)，如果在導(dǎo)光體30的傾斜面30b上設(shè)置微小凹凸面，則能夠使反射光進(jìn)一步散射，能夠?qū)崿F(xiàn)低相干性。
[0040]而且，在導(dǎo)光體30的傾斜面30b和基體部80的傾斜面80b之間還可以設(shè)置第2波長轉(zhuǎn)換層41。如果將第2波長轉(zhuǎn)換層41設(shè)置于基體部80的傾斜面80b，則能夠使第2波長轉(zhuǎn)換層41所產(chǎn)生的熱量容易散熱，能夠提高第2波長轉(zhuǎn)換層41的轉(zhuǎn)換效率。
[0041]而且，在導(dǎo)光體30的傾斜面30b和基體部80的傾斜面80b之間還可以設(shè)置光散射層42。光散射層42含有將入射的激光70反射并作為散射光放出的光散射材料。光散射層42含有A1203、Ca2P207、BaS04等微粒子(粒徑:1~20μπι等)?？梢栽谔沾砂迳戏稚⑴渲盟鑫⒘Ｗ?。通過光散射層42，激光70能夠進(jìn)一步成為低相干光，能夠進(jìn)一步提高安全性。
[0042]而且，還可以在基體部80的傾斜面80b的表面設(shè)置微小凹凸面。此時(shí)，通過了反射部50、第2波長轉(zhuǎn)換層41、或者光散射層42的激光70的一部分在傾斜面80b的微小凹凸面發(fā)生散射，從而能夠進(jìn)一步成為低相干光，能夠提高安全性。
[0043]圖5 Ca)是導(dǎo)光體的第I變形例的示意剖視圖，圖5 (b)是導(dǎo)光體的第2變形例的示意剖視圖，圖5 (c)是導(dǎo)光體的第3變形例的示意剖視圖。
[0044]如圖5 Ca)所示，如果入射的激光70的光軸1a與導(dǎo)光體30的射出面30c大致平行，且相對于導(dǎo)光體30的傾斜面30b大致以45度交叉，則反射的激光70的光軸1a與射出面30c大致正交。
[0045]如圖5 (b)所示，如果入射的激光70的光軸1a與導(dǎo)光體30的射出面30c大致平行，且相對于導(dǎo)光體30的傾斜面30b以比45度大的角度交叉，則反射的激光70的光軸1a相對于射出面30c傾斜交叉，反射光向前進(jìn)方向擴(kuò)散。
[0046]圖5 (C)表示使入射的激光70的光軸1a朝向下方，且使反射光的光軸垂直于射出面30a的結(jié)構(gòu)。即，入射到導(dǎo)光體30的激光70的光軸1a的方向和傾斜面30b的傾斜度可以根據(jù)對照明光要求的指向特性適當(dāng)進(jìn)行設(shè)定。
[0047]圖6 (a)是第4實(shí)施方式所涉及的固體照明裝置的示意立體圖，圖6 (b)是沿A-A線的示意剖視圖，圖6 (c)是沿B-B線的示意剖視圖。
[0048]當(dāng)半導(dǎo)體激光的水平方向擴(kuò)散角Θ h較小例如10度左右時(shí)，即使激光70向水平方向擴(kuò)散，與側(cè)面30e接觸的光量也較少。因此，能夠?qū)⑷肷涿?0a的形狀形成為寬度窄的矩形并實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光體的30的小型化。
[0049]采用第I?第4實(shí)施方式，能夠提供提高光取出效率，且容易實(shí)現(xiàn)小型化的固體照明裝置。這些固體照明裝置能夠廣泛使用于普通照明、聚光照明、交通信號(hào)燈、車載用照明坐寸ο
[0050]而且，在第I?第4實(shí)施方式中，例示了相同結(jié)構(gòu)的反射部50，但是，例如導(dǎo)光體30的傾斜面30b和側(cè)面30e上的結(jié)構(gòu)可以不同。例如,可以在激光70主要照射的傾斜面30b，將光反射率高的Ag、Al等的反射層或全反射面形成為第I反射部，而且，在側(cè)面30e可以形成A1203、Ca2P2O7, BaSO4等具有擴(kuò)散功能的第2反射部。由此，利用第I反射部有效地將激光70導(dǎo)向波長轉(zhuǎn)換層40，并且利用第2反射部使一部分激光70或從波長轉(zhuǎn)換層40反射的光進(jìn)一步散射，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低相干性。
[0051]上面，對本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是這些實(shí)施方式只是舉例說明，并沒有限制發(fā)明范圍的意圖。這些新實(shí)施方式能夠以其他各種方式實(shí)施，在不脫離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形均包含在發(fā)明范圍和宗旨，并且包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明及其等同的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種固體照明裝置，其特征在于， 具備:照射部(10)，其放出激光(70)； 導(dǎo)光體(30)，其具有導(dǎo)入所述激光的入射面、與所述激光(70)的光軸交叉的傾斜面、及射出面，所述傾斜面和所述射出面之間的厚度隨著從所述入射面遠(yuǎn)離而變?。? 反射部(50)，設(shè)置于所述傾斜面； 第I波長轉(zhuǎn)換層(40)，設(shè)置在所述射出面，放出具有比所述激光(70)的波長更長的波長的波長轉(zhuǎn)換光(73)，并將所述激光(70)作為散射光放出， 所述散射光和所述波長轉(zhuǎn)換光(73)的混合光向所述射出面的上方放出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體照明裝置，其特征在于， 所述反射部(50)為電介質(zhì)多層膜或者金屬層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體照明裝置，其特征在于， 所述固體照明裝置還具備散射層(42)，該散射層設(shè)置于所述傾斜面和所述反射部(50)之間，包括將入射的所述激光(70)反射并作為散射光放出的光散射材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體照明裝置，其特征在于， 所述固體照明裝置還具備第2波長轉(zhuǎn)換層(41)，該第2波長轉(zhuǎn)換層設(shè)置于所述傾斜面和所述反射部之間，朝向所述射出面放出具有比所述激光(70)的波長更長的波長的波長轉(zhuǎn)換光(73 )，并且反射所述激光(70 )而作為散射光向所述射出面放出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體照明裝置，其特征在于， 所述反射部(50)為使所述激光(70)全反射的所述導(dǎo)光體(30)的所述傾斜面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的固體照明裝置，其特征在于， 所述入射面具有設(shè)置有防反射膜的光導(dǎo)入?yún)^(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的固體照明裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)光體(30)包含透光性陶瓷、玻璃、石英、透光性樹脂中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的固體照明裝置，其特征在于， 所述固體照明裝置還具備基體部(80)，該基體部具有上表面，并設(shè)置有從所述上表面后退且使所述導(dǎo)光體(30)嵌入的凹部和所述激光(70)朝向所述入射面?zhèn)鬏數(shù)闹锌詹俊?br> 【文檔編號(hào)】F21V13/04GK104075153SQ201310409432
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月25日
【發(fā)明者】松葉慶曉 申請人:東芝照明技術(shù)株式會(huì)社