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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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