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公開番号2025044535
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-02
出願番号2023152151
出願日2023-09-20
発明の名称光源装置
出願人ウシオ電機株式会社
代理人弁理士法人ユニアス国際特許事務所
主分類F21S 2/00 20160101AFI20250326BHJP(照明)
要約【課題】小型でありながらも、高い光取り出し効率の下で、高い演色性の光を得ることのできる、光源装置を実現する。
【解決手段】光源装置は、半導体レーザ素子を含む励起光源と、入射された光の少なくとも一部の波長を変換して蛍光を発する波長変換部材と、励起光源と波長変換部材との間に配置され、励起光の発散角を縮小しながら波長変換部材に導光する集光光学系と、波長変換部材を基準としたときに励起光源から遠ざかる側に配置され波長変換部材からの出射光に対する反射性を示す反射面を含む凹面リフレクタとを備える。凹面リフレクタは、励起光の光軸が通過する領域を含む領域に出射光を取り出すための開口部を有し、励起光の光軸方向に見て波長変換部材は凹面リフレクタの中心を含む領域に配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体レーザ素子を含む励起光源と、
入射された光の少なくとも一部の波長を変換して蛍光を発する波長変換部材と、
前記励起光源から出射された励起光の光軸方向に関して前記励起光源と前記波長変換部材との間に配置され、前記励起光の発散角を縮小しながら前記波長変換部材に導光する集光光学系と、
前記励起光の光軸方向に関して前記波長変換部材を基準としたときに前記励起光源から遠ざかる側に配置され、前記波長変換部材からの出射光に対する反射性を示す反射面を含む凹面リフレクタとを備え、
前記凹面リフレクタは、前記励起光の光軸が通過する領域を含む領域に、前記出射光を取り出すための開口部を有し、
前記励起光の光軸方向に見て、前記波長変換部材は、前記凹面リフレクタの中心を含む領域に配置されていることを特徴とする、光源装置。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記開口部から外部に向けて取り出される前記出射光は、前記励起光源から出射された前記励起光と、前記波長変換部材によって前記励起光の波長が変換されて得られた前記蛍光とが重畳した光であることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記集光光学系の焦点は、前記励起光の光軸方向に関して、前記波長変換部材の外側に位置していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記励起光の光軸方向に関して、前記集光光学系と前記波長変換部材との間に配置された光拡散部材を備えたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記波長変換部材によって形成される二次光源の光源直径が０．５ｍｍ～１．４ｍｍであり、
前記開口部の開口角度が１４°～１３３°であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項６】
前記波長変換部材は、
基板と、
前記基板の上層に配置され、前記励起光を実質的に透過すると共に前記蛍光を実質的に反射するダイクロイック層と、
前記ダイクロイック層の上層に配置され、蛍光体を含む蛍光体層とを有し、
前記蛍光体層の厚みは、５μｍ～３０μｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項７】
前記波長変換部材は、前記基板の、前記ダイクロイック層が配置されている側とは反対側である下層に配置され、前記励起光の反射を抑制する反射防止層とを有したことを特徴とする、請求項６に記載の光源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は光源装置に関し、特に、半導体レーザ素子から出射された光が波長変換部材によって波長変換されて出射される光源装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、光の取り出し光量を高める観点から、光源の外周に半球状のリフレクタを配置する技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１は、ＬＥＤ光源からの光量を増加させる目的で、ＬＥＤ光源の外側に、一部箇所に開口部を有する半球状のリフレクタを配置する構成を開示する。
【０００４】
特許文献２は、二次光源としての蛍光体からの光量を増加させる目的で、蛍光体の外側に、一部箇所に開口部を有する半球リフレクタを配置する構成を開示する。リフレクタの外側には励起光源が配置され、励起光源からの励起光が、ダイクロイックミラーによって反射された後、リフレクタの開口部を介して蛍光体に導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５６４２３８５号公報
特表２０１５－５２８９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光源装置から出射される光は、アプリケーションによっては、光ファイバで伝搬されて利用されることが想定される。ＬＥＤからの白色光を光ファイバに導く方法としては、例えば、Ｒ、G、Ｂ各色のＬＥＤからの光をクロスプリズム等の合成光学系を利用して白色光に合成した後、光ファイバに入射させる方法が利用できる。
【０００７】
しかし、光ファイバはエタンデュが小さいため、ＬＥＤから出射された光を効率的に光ファイバに導くことができない。結果として、光ファイバからの照射光量を十分に確保することが難しいという課題が存在する。
【０００８】
上記の課題への対策として、特許文献１に開示されているように、ＬＥＤの外周に開口部を有する半球状のリフレクタを設ける方法が利用できるようにも思える。ＬＥＤからの出射光のうち、発散角の小さい光線束は、開口部を介して直接取り出される。一方、発散角の大きい光線束は、リフレクタで反射してＬＥＤ側に戻される。
【０００９】
ここで、ＬＥＤの中心近傍から出射された光については、リフレクタからの反射光がＬＥＤに戻された後、例えばＬＥＤの光取出し面で拡散反射することで開口部から取り出される可能性はある。
【００１０】
現実的には、ＬＥＤ内の発光層で発生した光が光取出し面で反射して発光層側に戻されるのを抑制する観点から、光取出し面の表面は荒らされている。また、光取出し面側の一部には電極が設けられるため、不可避的に規則的な凹凸が形成される。かかる観点から、リフレクタからの反射光がＬＥＤの光取出し面で拡散反射する割合は、もともと限定的である。言い換えれば、リフレクタからＬＥＤの光取出し面に戻された光のうち、ＬＥＤの光取出し面に入射された角度と実質的に同じ角度で再反射される光の割合は高い。この光はリフレクタとＬＥＤの光取出し面との間で反射を繰り返すことになり、開口部から外側に取り出すことができない。
（【００１１】以降は省略されています）

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