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公開番号2024025813
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-26
出願番号2023210046,2022512636
出願日2023-12-13,2021-03-31
発明の名称光変換装置および照明システム
出願人京セラ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F21V 7/26 20180101AFI20240216BHJP(照明)
要約【課題】高い指向性および大きい光量で蛍光を出射できる技術を提供する。
【解決手段】光変換装置の一態様は、保持部と、波長変換部と、光学素子と、を備えている。保持部は、励起光を出射する出射部を保持している。波長変換部は、出射部からの励起光が入射する凸状の入射面部を有し、入射面部に入射する励起光に応じて蛍光を発する。光学素子は、入射面部によって囲まれる焦点を有し、波長変換部が発する蛍光を所定方向に導く。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
励起光を出射する出射部を保持している保持部と、
前記出射部からの前記励起光が入射する凸状の入射面部を有し、前記入射面部に入射する前記励起光に応じて蛍光を発する波長変換部と、
前記入射面部によって囲まれる焦点を有し、前記波長変換部が発する前記蛍光を所定方向に導く光学素子と、
を備える、光変換装置。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
励起光を出射する出射部を保持している保持部と、
前記出射部からの前記励起光が入射する凸状の入射面部を有し、前記入射面部に入射する前記励起光に応じて蛍光を発する波長変換部と、
前記波長変換部が発する前記蛍光を集光面に集光させる集光素子を含み、前記集光面内の点と共役関係にある共役点が、前記入射面部に囲まれるように位置する光学素子と、
を備える、光変換装置。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の光変換装置であって、
前記入射面部は、球面に沿う形状を有する、光変換装置。
【請求項4】
請求項1または請求項2に記載の光変換装置であって、
前記入射面部は、前記入射面部に入射する前記励起光の光軸を含む断面において、V字状形状を有する、光変換装置。
【請求項5】
請求項1または請求項2に記載の光変換装置であって、
前記入射面部は、錐体の側面に沿う形状を有する、光変換装置。
【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の光変換装置であって、
前記入射面部は、第1蛍光体領域および第2蛍光体領域を含む複数の蛍光体領域を有しており、
前記第1蛍光体領域は、前記励起光の照射に応じて第1波長スペクトルを有する蛍光を発し、
前記第2蛍光体領域は、前記励起光の照射に応じて、前記第1波長スペクトルと異なる第2波長スペクトルを有する蛍光を発する、光変換装置。
【請求項7】
請求項6に記載の光変換装置であって、
前記複数の蛍光体領域において前記励起光が照射される被照射領域を変更させる駆動部をさらに備える、光変換装置。
【請求項8】
請求項7に記載の光変換装置であって、
前記駆動部は、前記保持部および前記波長変換部のうちの少なくとも一方の部分を動かすことで、前記出射部と前記複数の蛍光体領域との相対的な位置関係を変更させる、光変換装置。
【請求項9】
請求項8に記載の光変換装置であって、
前記駆動部は、前記励起光の光軸に対して交差する交差方向において、前記波長変換部と前記保持部とを相対的に移動させる移動機構を含む、光変換装置。
【請求項10】
請求項9に記載の光変換装置であって、
前記光軸に沿った方向に前記波長変換部を平面視した場合に、前記交差方向において前記複数の蛍光体領域が並んでいる、光変換装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、光変換装置および照明システムに関する。
続きを表示(約 4,700 文字)【背景技術】
【0002】
レーザ光を蛍光体によって異なる波長の蛍光に変換し、この蛍光を所定の方向へ出射する光源装置が知られている(例えば、特開2012-243617号公報、特開2013-12358号公報および特開2011-221502号公報の記載を参照)。
【発明の概要】
【0003】
光変換装置および照明システムが開示される。
【0004】
光変換装置の一態様は、保持部と、波長変換部と、光学素子と、を備えている。前記保持部は、励起光を出射する出射部を保持している。前記波長変換部は、前記出射部からの前記励起光が入射する凸状の入射面部を有し、前記入射面部に入射する前記励起光に応じて蛍光を発する。前記光学素子は、前記入射面部によって囲まれる焦点を有し、前記波長変換部が発する前記蛍光を所定方向に導く。
【0005】
光変換装置の一態様は、保持部と、波長変換部と、光学素子と、を備えている。前記保持部は、励起光を出射する出射部を保持している。前記波長変換部は、前記出射部からの前記励起光が入射する凸状の入射面部を有し、前記入射面部に入射する前記励起光に応じて蛍光を発する。前記光学素子は、前記波長変換部が発する前記蛍光を集光面に集光させる集光素子を含み、前記集光面内の点と共役関係にある共役点が、前記入射面部に囲まれるように位置する。
【0006】
照明システムの一態様は、発光モジュールと、第1光伝送部と、中継器と、第2光伝送部と、光放射モジュールと、を備える。前記発光モジュールは、励起光を発する。前記第1光伝送部は、該発光モジュールから前記励起光を伝送する。前記中継器は、上記一態様の光変換装置を含む。前記第2光伝送部は、該中継器から前記蛍光を伝送する。前記光放射モジュールは、該第2光伝送部が伝送した前記蛍光を外部空間に放射する。前記出射部は、前記第1光伝送部の出射端部、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1は、第1実施形態に係る照明システムの一例の概要を示す図である。
図2は、第1実施形態に係る光変換装置の第1構成例を概略的に示す断面図である。
図3は、波長変換部の構成の一例を概略的に示す斜視図である。
図4は、波長変換部の構成の他の一例を概略的に示す斜視図である。
図5は、波長変換部の構成の他の一例を概略的に示す斜視図である。
図6は、波長変換部の構成の他の一例を概略的に示す斜視図である。
図7は、第1実施形態に係る光変換装置の第2構成例を概略的に示す断面図である。
図8は、第1実施形態に係る光変換装置の第3構成例を概略的に示す断面図である。
図9は、第2実施形態に係る光変換装置の第1構成例を概略的に示す断面図である。
図10は、第2実施形態に係る光変換装置の第2構成例を概略的に示す断面図である。
図11は、第3実施形態に係る照明システムの一例の概要を示す図である。
図12は、第3実施形態に係る光変換装置の第1構成例を概略的に示す断面図である。
図13は、第3実施形態に係る光変換装置の第2構成例を概略的に示す断面図である。
図14は、第4実施形態に係る照明システムの一例の概要を示す図である。
図15は、第4実施形態に係る光変換装置の一例を概略的に示す断面図である。
図16は、第5実施形態に係る波長変換部の構成の一例を概略的に示す斜視図である。
図17は、第5実施形態に係る光変換装置の一例を概略的に示す断面図である。
図18は、第5実施形態に係る光変換装置の一例を概略的に示す断面図である。
図19は、第6実施形態に係る光変換装置の第1構成例を概略的に示す断面図である。
図20(a)および図20(b)は、それぞれ波長変換部における複数の蛍光体領域および被照射領域の移動を例示する図である。
図21は、第6実施形態に係る光変換装置の第2構成例を概略的に示す断面図である。
図22(a)および図22(b)は、それぞれ波長変換部における複数の蛍光体領域および被照射領域の移動を例示する図である。
図23は、第6実施形態に係る光変換装置の第3構成例を概略的に示す断面図である。
図24(a)から図24(c)は、それぞれ波長変換部における複数の蛍光体領域および被照射領域の移動を例示する図である。
図25は、第6実施形態に係る光変換装置の第4構成例を概略的に示す断面図である。
図26(a)から図26(c)は、それぞれ波長変換部における複数の蛍光体領域および被照射領域の移動を例示する図である。
図27は、変形例に係る光変換装置の一例を概略的に示す断面図である。
図28は、第7実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。
図29は、波長変換部の構成の一例を概略的に示す斜視図である。
図30は、分離素子の構成の一例を概略的に示す斜視図である。
図31は、第8実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。
図32は、第10実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。
図33は、分離素子を+Z側に移動させたときの光変換装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
図34は、第11実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。
図35は、分離素子および調色駆動部の構成の一例を概略的に示す斜視図である。
図36は、出射部を-Z側に移動させたときの光変換装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
図37は、第12実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。
図38は、第13実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。
図39は、第14実施形態に係る光放射モジュールの一構成例を模式的に示す断面図である。
図40は、第15実施形態に係る発光モジュールの一構成例を模式的に示す断面図である。
図41(a)は、第16実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。図41(b)は、第16実施形態に係る光変換装置の一構成例において励起光が蛍光に変換される様子を模式的に示す断面図である。
図42(a)は、第17実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。図42(b)は、第17実施形態に係る光変換装置の一構成例において励起光が蛍光に変換される様子を模式的に示す断面図である。
図43(a)は、第18実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。図43(b)は、第18実施形態に係る光変換装置の一構成例において励起光が蛍光に変換される様子を模式的に示す断面図である。
図44(a)は、第18実施形態に係るヒートシンクおよび波長変換部の一構成例を模式的に示す断面図である。図44(b)は、第18実施形態に係るヒートシンクおよび波長変換部の一構成例を模式的に示す斜視図である。
図45(a)は、第19実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。図45(b)は、第19実施形態に係る光変換装置の一構成例において励起光が蛍光に変換される様子を模式的に示す断面図である。
図46(a)は、第19実施形態に係るヒートシンクおよび波長変換部の第1構成例を模式的に示す断面図である。図46(b)は、第19実施形態に係るヒートシンクおよび波長変換部の第1構成例を模式的に示す斜視図である。
図47(a)は、第19実施形態に係るヒートシンクおよび波長変換部の第2構成例を模式的に示す断面図である。図47(b)は、第19実施形態に係るヒートシンクおよび波長変換部の第2構成例を模式的に示す斜視図である。
図48は、第19実施形態に係るヒートシンクおよび波長変換部の第3構成例を模式的に示す断面図である。
図49(a)は、第20実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。図49(b)は、第20実施形態に係る光変換装置の一構成例において励起光が蛍光に変換される様子を模式的に示す断面図である。
図50(a)は、第20実施形態に係るヒートシンク、波長変換部および透明体の第1構成例を模式的に示す断面図である。図50(b)は、第20実施形態に係るヒートシンク、波長変換部および透明体の第2構成例を模式的に示す断面図である。
図51(a)は、第20実施形態に係るヒートシンク、波長変換部および透明体の第1変形例を模式的に示す断面図である。図51(b)は、第20実施形態に係るヒートシンク、波長変換部および透明体の第2変形例を模式的に示す断面図である。
図52(a)は、第21実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。図52(b)は、第21実施形態に係る光変換装置の一構成例において励起光が蛍光に変換される様子を模式的に示す断面図である。
図53(a)は、第22実施形態に係る光放射モジュールの一構成例を模式的に示す断面図である。図53(b)は、第22実施形態に係る光放射モジュールの一構成例において励起光が蛍光に変換される様子を模式的に示す断面図である。
図54(a)は、第23実施形態に係る発光モジュールの一構成例を模式的に示す断面図である。図54(b)は、第23実施形態に係る発光モジュールの一構成例において励起光が蛍光に変換される様子を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
発光素子から放出される単色の励起光を蛍光体によって異なる波長の光に変換することで、擬似的な白色光を出射する照明装置が知られている。このような装置には、蛍光体を含む蛍光体部分が配置される。蛍光体部分は、平坦な表面を有している。当該蛍光体部分は、当該表面が光軸に対して直交する姿勢で、配置される。蛍光体部分の当該表面には、例えば光軸に沿って励起光が入射する。蛍光体部分は当該励起光を受けて蛍光を発する。蛍光体部分が発した蛍光は、反射部によって反射されて所定方向に進む。反射部は、例えば、仮想的な楕円面に沿う反射面を有しており、蛍光体部分は反射部の第1焦点に位置している。これにより、励起光が第1焦点の近傍で蛍光体部分に入射する。よって、蛍光体部分は第1焦点の近傍で蛍光を発する。反射部は、第1焦点の近傍で発した蛍光を、高い指向性で第2焦点の近傍に集光させることができる。
【0009】
その一方で、励起光が第1焦点の近傍のみで蛍光体部分に入射すると、蛍光体部分の表面のうち励起光が照射される被照射領域の面積が小さくなる。当該面積が小さくなるほど、蛍光体部分が発する蛍光の光量は小さくなる。よって、指向性を高めようとすると、蛍光の光量が犠牲になっていた。
【0010】
そこで、本開示の発明者は、光変換装置および光変換装置を含む照明システムについて、高い指向性および大きい光量で蛍光を出射できる技術を創出した。
(【0011】以降は省略されています)

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