パナソニック、近紫外半導体レーザと蛍光体を用いた高輝度白色光源を開発

JCN Newswire / 2013年5月24日 17時46分

1万ルーメン級の高光束を実現ープロジェクタの明るさ向上やヘッドライトの小型化に貢献

Osaka, May 24, 2013 - (JCN Newswire) - パナソニック株式会社オートモーティブ&インダストリアルシステムズ社は、1万ルーメン[1]級の高光束を出力する半導体白色光源を開発しました。本開発の技術は、データプロジェクタや車両用前照灯などの分野で、高輝度化・小型化・デザインの多様化に貢献します。

【効果】

本開発では、発光源に用いる近紫外半導体レーザの高効率・低損失設計、およびモジュール化によって光出力の向上を図りました。また、強いレーザ光を照射しても輝度飽和[2]しない蛍光体材料を開発し、白色光としての高光束を実現しました。LEDに比べて発光部が小さく出射光の直進性に優れたレーザの採用でコンパクトな光学構成が可能となり、セットの高輝度化と小型化の両立に寄与します。本技術は、投射照明市場における光源の半導体化をますます加速します。

【特長】本開発は以下の特長を有しております。

1. 発光源の近紫外レーザを従来比※110倍に高出力化することで業界最高※2 の光出力60ワットを達成。レーザモジュール[3]を小型化し、機器デザインの自由度を拡大
2. 新規開発の蛍光体を採用することで青色発光出力を40%向上し※3、赤・緑・青の蛍光体による1万ルーメン級の高光束白色光源の実現に寄与
3. 1種類のレーザ光から赤・緑・青の光を生成することにより光学系を簡素化でき、レーザ光が直接スクリーンへ投射されることを抑制

【内容】本開発は以下の技術によって実現しました。

1. 近紫外レーザの光導波路ワイド化と光損失抑制を最適化した高出力・低損失レーザ設計技術
2. 発光原子[4]の濃度制御に適した結晶構造を持つSMS蛍光体[5]をベースに、輝度飽和を抑制した蛍光体材料技術
3. 蛍光体回転ホイール[6]で近紫外レーザ光を吸収し、赤・緑・青の蛍光光に変換する波長変換技術

【従来例】

従来のレーザ白色光源では、青色光等の可視光半導体レーザを多数使用する必要があり、小型化と高輝度化の両立が困難でした。また一部のレーザ光は蛍光体を通さずにそのまま投射されていました。また、従来の蛍光体はレーザを集光すると輝度飽和が顕著となるため、大光量の光源に利用するには適していませんでした。

【特許】

国内39件、海外22件(出願中を含む)

【備考】

本開発技術は、ディスプレイ関連で世界最大の国際会議Society for Information Display(SID)の2013 SID International Symposium において、特に優れた研究成果に贈られるDistinguished Paper Award を受賞しました。技術内容は5月21日~24日(現地時間)開催の同学会で講演します。

本リリースの詳細は下記URLをご参照ください。
http://panasonic.co.jp/corp/topics.html

※1 当社の従来開発品比
※2 近紫外レーザとして。2013年5月24日現在、当社調べ
※3 近紫外半導体レーザ光60ワット照射時

【用語の説明】
[1] ルーメン
光束に関する国際単位系の単位です。光源や照明器具の明るさを表すのに一般的に用いられています。
[2] 輝度飽和
入射光の強度を増していくにつれて、蛍光体からの光出力の伸びが比例関係からずれて飽和していく(言い換えると、発光効率が徐々に低下していく)現象を言います。
[3] レーザモジュール
複数の半導体レーザを一体となるように実装し、光源としての機能を備えたひとまとまりの部品を指します。
[4] 発光原子
蛍光体中に添加され、蛍光発光をつかさどる不純物原子を意味し、一般には発光中心、付活剤とも呼ばれています。
[5] SMS蛍光体
珪酸塩系蛍光体の一種で、化学式はSr3MgSi2O8:Eu2+と表記されます。プラズマ・ディスプレイ用蛍光体として一部利用されています。
[6] 蛍光体回転ホイール
蛍光体を塗布した円盤の中心軸にモータを直結して回転させ、蛍光体面に励起光を照射して蛍光を連続的に発光させる部品の名称です。投射型ディスプレイの用途では、赤・緑・青の3原色蛍光体を放射状に塗り分けてカラー表示する方法が一般的です。

パナソニック株式会社

パナソニックは、部品から家庭用電子機器、電化製品、FA 機器、情報通信機器、および住宅関連機器等に至るまでの生産、販売、サービスを行う総合エレクトロニクスメーカーです。

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