光源装置および照明装置
【課題】 従来に比べて十分な高輝度化を図ることの可能な光源装置を提供する。
【解決手段】 紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層２とを備え、固体光源５と蛍光体層２とが空間的に離れた位置にあり、蛍光体層２の面のうち固体光源５からの励起光が入射した側の面から蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、蛍光体層２の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に光反射性と熱伝導性を有する基板６を備え、蛍光体層２は、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料からなる接合部７で基板６に接合されている。
【解決手段】 紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層２とを備え、固体光源５と蛍光体層２とが空間的に離れた位置にあり、蛍光体層２の面のうち固体光源５からの励起光が入射した側の面から蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、蛍光体層２の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に光反射性と熱伝導性を有する基板６を備え、蛍光体層２は、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料からなる接合部７で基板６に接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の光半導体と蛍光体層を組み合わせた光源装置は広く普及しているが、近年では高輝度化が進み、一般照明や自動車のヘッドランプなどその応用範囲が広がってきている。このような光源装置は、今後も高輝度化することで、さらに多様な用途での普及が進むと考えられている。
【０００３】
このような光半導体と蛍光体層を組み合わせた光源装置を高輝度化するための手段として、光半導体に大電流を投入し光半導体からの励起光強度を強めることが考えられるが、実際には蛍光体層で熱が発生し、蛍光体層において樹脂成分の変色や蛍光体の温度消光による蛍光強度の低下が生じてしまう。このため、結果として、発光強度は飽和、減少し、光半導体と蛍光体層を組み合わせた光源装置の高輝度化は困難であった。
【０００４】
ここで、蛍光体層内の樹脂成分の変色とは、通常、蛍光体層は一定の形状に再現性良く形成するため、蛍光体粉末を樹脂成分と混練してペースト状に調製し、印刷法等を用いて塗布形成しており、この樹脂成分が加熱され２００℃程度以上になると変色してしまう現象のことである。樹脂成分は本来透明であるため、熱により樹脂成分に変色が起きると、光半導体からの励起光や蛍光体層からの蛍光の一部を吸収してしまい、高輝度化を妨げる要因となっていた。
【０００５】
また、蛍光体の温度消光とは、蛍光体を加熱すると蛍光強度が低下する現象のことである。温度消光により蛍光強度が低下すると、蛍光に変換されなかったエネルギーが熱となるため蛍光体の発熱量が増加し、さらに蛍光体の温度が上昇して温度消光が進み、蛍光強度もさらに低下するという現象が起きる。このため、熱により発生する蛍光体の温度消光も、高輝度化を妨げる要因となっていた。
【０００６】
これらの問題を解決するために、特許文献１には、蛍光体層に樹脂を含まない蛍光体層を用いた光源が提案されている。この場合、蛍光体層は、樹脂成分を含まないため、変色は起こらず、さらに蛍光体層を温度感受性の低い蛍光体のセラミックス層とするために温度消光が起きないので高輝度化が可能である。また図１のように蛍光体層９２を光半導体（固体光源）９５と直接接合することで、蛍光体層９２で発生した熱を光半導体（固体光源）９５側に放散することを意図していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−００５３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来の図１に示すような光半導体（固体光源）９５と蛍光体層９２とが直接接合された光源装置では、光半導体（固体光源）９５からの励起光によって励起された蛍光体層９２からの発光（蛍光）のうち光半導体（固体光源）９５側とは反対側に出射する蛍光と、蛍光体層９２で吸収されずに蛍光体層９２を透過する光半導体（固体光源）９５からの励起光とを用いている。つまり、図１の光源装置は、蛍光体層９２を透過する光を利用する透過方式のものとなっている。
【０００９】
ここで、蛍光体層９２からの出射光を考えると、上記透過光とともに蛍光体層９２との界面で反射されて光半導体（固体光源）９５側へ戻って行く光、つまり反射光も存在しており、この光（反射光）は、光半導体（固体光源）９５に再吸収されるため、照明光として利用できない光となってしまうという問題があった。
【００１０】
また、図１の光源装置では、蛍光体層９２の熱を光半導体（固体光源）９５側に放散することを意図しているが、光半導体（固体光源）９５の励起光強度を高めた場合、蛍光体層９２のみならず光半導体（固体光源）９５でも発熱が起きるため、蛍光体層９２の発熱を同じく発熱している光半導体（固体光源）９５の側から放散させることとなり、熱放散の効率が良くないという問題があった。
【００１１】
このように、図１の光源装置では、透過方式のものとなっていることと、蛍光体層９２の発熱に対する熱放散の効率が良くないということとから、高輝度化に限界があった。
【００１２】
本発明は、従来に比べて十分な高輝度化を図ることの可能な光源装置および照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層の面のうち前記固体光源からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、前記蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に光反射性と熱伝導性を有する基板を備え、前記蛍光体層は、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料で前記基板に接合されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光源装置において、前記蛍光体層は、蛍光体セラミックスであることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層の面のうち前記固体光源からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、前記蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面には、光反射膜が形成されており、前記蛍光体層および前記光反射膜は、接合部により基板に接合されていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の光源装置において、前記接合部は、熱伝導性および流動性を有する材料で形成されており、前記基板は、熱伝導性を有する材料で形成されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置において、前記蛍光体層を前記基板に対して固定する固定手段がさらに設けられていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置において、該光源装置は、前記蛍光体層と前記基板とを有する蛍光回転体を備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至請求項７記載の発明によれば、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層の面のうち前記固体光源からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出すので、従来に比べて十分な高輝度化を図ることができる。
【００２１】
特に、請求項１、請求項２記載の発明によれば、蛍光体層は、実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層であり、蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に光反射性と熱伝導性を有する基板を備え、蛍光体層は、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料で前記基板に接合されているので、蛍光体層からの熱放散（放熱）の効率を、より一層高めることができ、より一層高輝度化を図ることができる。また、実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）は、流動性を有する材料で前記基板に接合されていることにより、実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）が基板および基板との接合部との熱膨張係数の差異によって割れるのを有効に防止できる。
【００２２】
また、請求項３、請求項４記載の発明によれば、蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面には、光反射層が形成されているので、より一層の高輝度化を図ることができる。
【００２３】
また、請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置において、前記蛍光体層を前記基板に対して固定する固定手段がさらに設けられているので、蛍光体層と基板との接合部が流動性を有する材料で形成されていても、蛍光体層を基板に対して固定することができる。
【００２４】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置において、該光源装置は、前記蛍光体層と前記基板とを有する蛍光回転体を備えているので、固体光源に対して蛍光体層を回転させることにより、固体光源からの励起光が当たる場所を分散させ、光照射部での発熱を抑えることができ、これにより、より一層の高輝度化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の光源装置を示す図である。
【図２】本発明の光源装置の第１の構成例を示す図である。
【図３】図２の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の一例を示す図である。
【図４】図２の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の他の例を示す図である。
【図５】図２の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の他の例を示す図である。
【図６】反射型蛍光回転体の蛍光体層についての構成例を示す図である。
【図７】本発明の光源装置の第２の構成例を示す図である。
【図８】図７の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の一例を示す図である。
【図９】図７の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の他の例を示す図である。
【図１０】図７の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の他の例を示す図である。
【図１１】反射型蛍光回転体の蛍光体層についての構成例を示す図である。
【図１２】光反射膜に対する保護膜を示す図である。
【図１３】蛍光体層と光反射膜との間に設けられる熱応力の緩衝材を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図２（ａ），（ｂ）は、本発明の光源装置の第１の構成例を示す図である。なお、図２（ａ）は全体の正面図、図２（ｂ）は蛍光体層が設けられている部分の平面図である。図２（ａ），（ｂ）を参照すると、この光源装置１０は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層２とを備え、固体光源５と蛍光体層２とが空間的に離れて配置されている。
【００２８】
ここで、蛍光体層２には、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられる。
【００２９】
また、蛍光体層２の前記励起光が入射する側の面とは反対の面側には光反射性と熱伝導性を有する基板（放熱基板）６が設けられており、蛍光体層２は、放熱基板６に接合部７によって接合されている。ここで、接合部７には、後述のように、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料（例えば熱伝導性グリース）が用いられるのが良い。
【００３０】
また、この光源装置１０では、蛍光体層２の面のうち固体光源５からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて蛍光などの光（励起光、蛍光）を取り出す方式（以下、反射方式と称す）が採用されている。
【００３１】
このように、この光源装置１０は、基本的には、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用することを特徴としている。
【００３２】
すなわち、図１に示した従来の光源装置のように、蛍光体層９２が固体光源９５と接している場合には、高輝度化をしようとしても、蛍光体層９２と固体光源９５との両方とも加熱されてしまうため、蛍光体層９２からの熱放散の効率が悪かったが、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、蛍光体層２を固体光源５から離して配置することで、高輝度化をする場合にも、蛍光体層２からの熱を、接合部７を介して低温の放熱基板６へ放散させることが可能となり、蛍光体層２からの熱放散の効率を、図１に示した従来の光源装置に比べて、著しく高めることができる。
【００３３】
また、図１に示した従来の光源装置では、固体光源９５からの励起光と蛍光体層９２からの蛍光のうち、固体光源９５とは反対の側に出射する蛍光と、蛍光体層９２で吸収されずに透過する固体光源９５からの励起光とを用いている。つまり透過方式を使用している。ここで、透過方式では、蛍光体層９２からの出射光を考えると、励起光については上記透過光とともに蛍光体層９２との界面で反射されて固体光源９５側へ戻って行く発光、つまり反射光も存在しており、この反射光は固体光源９５に再吸収されるため照明光として利用できない光となってしまう。また、蛍光体層９２からの蛍光は、蛍光体層９２の両面から出射するため、やはり固体光源９５側に出射する光は利用できない。このように、透過方式では、光の利用効率が低下してしまう。また、透過方式では、目的の色度の照明光を得るためには蛍光体層９２の厚みを厚くする必要があり、蛍光体層９２から固体光源９５までの距離が長くなるため、蛍光体層９２からの熱を固体光源９５に放散する上で不利であった。
【００３４】
これに対し、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、固体光源５とは反対の側に出射する光（励起光、蛍光）を反射面（例えば基板６の反射面）で固体光源５側に反射する反射方式を採用しているので、固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）の全て（すなわち、固体光源５側に出射する蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの励起光の全て（すなわち、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光の反射光）とを照明光として利用できるため（すなわち、励起光、蛍光とも効率よく照明光として利用できるため）、光の利用効率を著しく高めることができ、高輝度化が可能となる。また、透過型に対し、反射型では、蛍光体層２の厚みが半分以下でも蛍光体層２内の光路長が等しくなり、同じ色度の光が得られるため、蛍光体層２を薄くすることができ、蛍光体層２から基板６までの距離が短くなるので、熱放散の面でも有利である。
【００３５】
このように、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、基本的には、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用するので、従来に比べて十分な高輝度化を図ることができる。
【００３６】
さらに、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、蛍光体層２には、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられるので、熱による変色がなく、光の吸収が少ないことから、より一層の高輝度化を図ることができる。
【００３７】
ここで、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体層２とは、蛍光体層の形成に通常使用される樹脂成分が蛍光体層の５ｗｔ％以下であるものを意味する。このような蛍光体層を実現するものとして蛍光体粉末をガラス中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体の単結晶や蛍光体の多結晶体（以下、蛍光体セラミックスと称す）などが挙げられる。蛍光体セラミックスは、蛍光体の製造過程において、焼成前に材料を任意の形状に成形し、焼成した蛍光体の塊である。蛍光体セラミックスは、その製造工程のうち、成形工程においてバインダーとして有機物を使用する場合があるが、成形後に脱脂工程を設けて有機成分を焼き飛ばすため、焼成後の蛍光体セラミックスには有機樹脂成分は５ｗｔ％以下しか残留しない。したがって、ここに挙げた蛍光体層は、実質的に樹脂成分を含まず、無機物質のみから構成されているため、熱による変色が発生することがない。また、無機物質のみからなるガラスやセラミックスは、一般に、樹脂よりも熱伝導率が高いため、蛍光体層２から基板６への熱放散においても有利である。特に蛍光体セラミックスは、一般的に、ガラスよりもさらに熱伝導率が高く、単結晶より製造コストが安いため、これを蛍光体層２に用いるのが好適である。
【００３８】
また、蛍光体層２は、固体光源５からの励起光により励起され固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。具体的には、固体光源５が紫外光を発光するものである場合、蛍光体層２は、例えば、青、緑、赤色などの蛍光体のうち、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。固体光源５が紫外光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、青、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（青、緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには）、固体光源５からの紫外光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色の照明光を得ることができる。また、固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２は、例えば、緑、赤、黄色などの蛍光体のうち、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには）、固体光源５からの青色光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。また、固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、黄色の蛍光体だけを含んでいるときには、固体光源５からの青色光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。
【００３９】
また、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０において、放熱基板６は、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光）に対する反射面の役割と、蛍光体層２から放散してきた熱を外部へ放散させる役割と、蛍光体層２の支持基板の役割も担うものである。このため、高い光反射特性、伝熱特性、加工性が求められる。この放熱基板６には、金属基板やアルミナなどの酸化物セラミックス、窒化アルミニウムなどの非酸化セラミックスなどが使用可能であるが、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板が使用されるのが望ましい。
【００４０】
また、蛍光体層２と放熱基板６との接合部７も、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光）に対する反射面の役割と、蛍光体層から熱を放散させる役割とを担うものであるから、高い光反射特性と伝熱特性を併せ持つ金属（金属のろう付け）が用いられるのが望ましく、接合部７としては、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属（金属のろう付け）などを用いることができる。しかしながら、蛍光体層２に実質的に樹脂成分を含まないもの（例えば蛍光体セラミックス）が用いられる場合、接合部７を有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属（金属のろう付け）などの流動性の無いもので形成すると、蛍光体層２と接合部７と放熱基板６の熱膨張係数を一致させることが難しいため、蛍光体層２に励起光が入射し蛍光体層２が加熱されるとき、加熱によって発生した熱応力によって蛍光体層２が割れてしまうという問題が生じる。蛍光体層２に割れが発生すると発光強度が変わってしまうため、光源装置として使用する際に大きな問題となっていた。この問題を解決するために、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、接合部７に光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料を用いている。
【００４１】
ここで、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料としては、熱伝導性グリースなどが用いられる。熱伝導性グリースは、炭化水素系油もしくはシリコーン油に光反射性と熱伝導性を高めるために光反射性と熱伝導性を有する金属のフィラーを混合したものであり、樹脂とは異なり加熱による硬化が見られない物質である。従って樹脂と比較して接着性は劣るものの、流動性があるため、蛍光体層２の熱膨張を吸収し、結果的に蛍光体層２の割れを防ぐ効果を有するものである。
【００４２】
このように、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層２とを備え、前記固体光源５と前記蛍光体層２とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層２の面のうち前記固体光源５からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、前記蛍光体層２の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に光反射性と熱伝導性を有する基板（放熱基板）６を備え、前記蛍光体層２は、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料（例えば熱伝導性グリース）からなる接合部７で前記基板６に接合されていることを特徴としている。
【００４３】
これにより、実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）２が基板６および基板６との接合部７との熱膨張係数の差異によって割れるのを有効に防止できる。
【００４４】
なお、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、接合部７に流動性を有する材料が用いられることにより、このままでは、蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）２が基板６に対して動いてしまう。すなわち、蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）２は基板６に対してしっかりと固定されている必要がある。換言すれば、蛍光体層２を基板６に対して固定する固定手段がさらに設けられる必要がある。
【００４５】
図３（ａ），（ｂ）には、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０において、蛍光体層２を基板６に対して固定する固定手段９の一例が示されている。なお、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は平面図である。図３（ａ），（ｂ）を参照すると、固定手段９は、蛍光体層２を上部から覆う固定部材１１と、固定部材１１を基板６に対してネジ止めすることで蛍光体層２を基板６に対して固定するネジ１２とを有している。図３（ａ），（ｂ）の例では、固定部材１１は、蛍光体層２を覆う部分に凹部が設けられている。また、図４、図５は固定手段９の他の例を示す図である。図４の例では、固定部材１１には平板が用いられている。ただし、図４の例のように固定部材１１に平板を用いる場合に比べ、図３（ａ），（ｂ）の例のように、固定部材１１として、蛍光体層２を覆う部分に凹部が設けられているものを用いる場合には、蛍光体層２の端面からの光の出射成分を反射することができるため高輝度化につながり望ましい。さらに図５の例のように凸型の基板６の上に蛍光体層２を固定部材１１で固定する構造とすれば、固定部材１１へ伝導してくる熱を基板６へと効率よく熱放散することができるため、より一層の発光装置の高信頼性化と高輝度化が実現可能である。固定部材１１は、熱伝導性の観点からは金属製が望ましいが、蛍光体層で発生する応力緩和と固定部材取り付けの簡便さの観点からはゴム製が望ましい。特に固定部材１１がゴム製の場合には、接合部７であるグリースからオイルが出てくるブリードアウトという現象が装置に及ぼす影響を防止できるため望ましい。詳しく説明すると、グリースを長時間高温下においた場合、そのグリースのオイル成分が表面からにじみ出る現象、ブリードアウトが良く知られている。図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０の構成では、接合部７であるグリースは蛍光体層２の直下に置かれており、熱放散の主たる経路であるため蛍光体層２と同様に高温にさらされることが予想される。その場合、ブリードアウトが発生し、にじみでたオイルが蛍光体層２の上面（励起光で励起される面）に回りこみ、その表面を曇らせ、結果的に輝度を低下させる問題が発生する恐れがある。固定部材１１にゴムを使用した場合には、金属に比べて蛍光体層２や接合部７と固定部材１１の隙間をなくしやすいため、上記の問題を抑制することが出来る。この固定部材１１を放熱基板６と固定することで、蛍光体層２も放熱基板６上に固定する。金属製の固定部材１１の固定方法としては図３（ａ），（ｂ）や図４のようなねじ止めが考えられ、それ以外にも、ばねやかしめなどによる固定方法が採用可能である。また、ゴム製の固定部材１１の場合には、図５のように蛍光体層２の上から固定部材１１を被せることでねじ等を使用せずに放熱基板６に固定することができる。
【００４６】
また、上述した第１の構成例の光源装置１０において、蛍光体層２は、固定されていてもよいが、蛍光体層２を移動可能に構成することもできる。例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すように（図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は平面図である）、蛍光体層２を回転軸Ｘの周りに回転させる（モーター４等によって回転させる）反射型蛍光回転体１として構成することもできる。すなわち、反射型蛍光回転体１は、蛍光体層２と放熱基板６を接合部７で接合したものをモーター４等と連結することで実現できる。また、この反射型蛍光回転体１において、放熱基板６や接合部７が、励起光および蛍光の反射面として機能している。なお、放熱基板６の形状は、円盤状や四角形などが考えられる。また回転の安定性を確保するために、円盤の一部を切り欠いたり、逆におもりをつけた形状とすることも可能である。このように、固体光源５に対して蛍光体層２を回転させることで、励起光が当たる場所を分散させ、光照射部での発熱を抑えることができる。この蛍光回転体１を用いることで、そもそも蛍光体の発熱を抑えることが出来るため、より一層の高輝度が可能となる。
【００４７】
また、図７（ａ），（ｂ）は、本発明の光源装置の第２の構成例を示す図である。なお、図７（ａ）は全体の正面図、図７（ｂ）は蛍光体層が設けられている部分の平面図であり、図７（ａ），（ｂ）において図２（ａ），（ｂ）と同様の箇所には同じ符号を付している。図７（ａ），（ｂ）を参照すると、この光源装置２０は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層２とを備え、固体光源５と蛍光体層２とが空間的に離れて配置されている。
【００４８】
ここで、蛍光体層２には、実質的に樹脂成分を含んでいないもの（例えば蛍光体セラミックス）が用いられるのが好ましい。
【００４９】
また、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層２の面のうち励起光が入射する側とは反対の面には、光反射膜２１が形成されている。ここで、光反射膜２１は、蛍光体層２上に、例えばＡｇ（銀）やＡｌ（アルミニウム）などの材料で、数１０ｎｍ〜数μｍ程度の厚さに、蒸着法やスパッタ法などにより形成されている。なお、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層２の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に、光反射膜２１が形成されていることにより、蛍光体層２を透過しようとする励起光成分や蛍光成分を反射することで、蛍光体層２からの光取り出し効率を向上させるものである。換言すれば、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０も、蛍光体層２の面のうち固体光源５からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて蛍光などの光（励起光、蛍光）を取り出す方式（以下、反射方式と称す）が採用されている。なお一般に、鏡面状態まで研磨した蛍光体層２には、高い光反射率を有する光反射膜２１を形成可能であり、蛍光体層２に光反射膜２１を形成するときには、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０の基板６や接合部７による反射よりも高い光反射率を実現することができ、より一層の高輝度化を図ることができる。
【００５０】
また、蛍光体層２および光反射膜２１の前記励起光が入射する側の面とは反対の面側には熱伝導性を有する基板（放熱基板）２６が設けられており、蛍光体層２は、基板２６に接合部２７によって接合されている。
【００５１】
ここで、基板２６は、蛍光体層２および光反射膜２１から放散してきた熱を外部へ放散させる役割と、蛍光体層２および光反射膜２１の支持基板の役割も担うものである。このため、高い伝熱特性、加工性が求められる。この基板２６には、金属基板やアルミナなどの酸化物セラミックス、窒化アルミニウムなどの非酸化セラミックスなどが使用可能であるが、特に高い伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板が使用されるのが望ましい。
【００５２】
また、蛍光体層２および光反射膜２１と放熱基板２６との接合部２７も、蛍光体層２から熱を放散させる役割を担うものであるから、高い伝熱特性を持つ金属（金属のろう付け）が用いられるのが望ましく、接合部２７としては、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属（金属のろう付け）などを用いることができる。しかしながら、蛍光体層２に実質的に樹脂成分を含まないもの（例えば蛍光体セラミックス）が用いられる場合、接合部２７を有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属（金属のろう付け）などの流動性の無いもので形成すると、蛍光体層２および光反射膜２１と接合部２７と放熱基板２６の熱膨張係数を一致させることが難しいため、蛍光体層２に励起光が入射し蛍光体層２が加熱されるとき、加熱によって発生した熱応力によって蛍光体層２が割れてしまうという問題が生じる。蛍光体層２に割れが発生すると発光強度が変わってしまうため、光源装置として使用する際に大きな問題となっていた。この問題を解決するために、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、接合部２７には、熱伝導性と流動性とを有する材料が用いられるのが好ましい。熱伝導性と流動性とを有する材料としては、前述したように熱伝導性グリースなどが用いられる。熱伝導性グリースは、炭化水素系油もしくはシリコーン油に熱伝導性を高めるために酸化物や金属のフィラーを混合したものであり、樹脂とは異なり加熱による硬化が見られない物質である。従って樹脂と比較して接着性は劣るものの、流動性があるため、蛍光体層２の熱膨張を吸収し、蛍光体層２が例えば実質的に樹脂成分を含んでいないもの（例えば蛍光体セラミックス）である場合に、蛍光体層２の割れを防ぐ効果を有するものである。
【００５３】
換言すれば、この第２の構成例では、反射機能は、基板２６や接合部２７ではなく、光反射膜２１に持たせ、放熱機能は、基板２６および接合部２７に持たせ、蛍光体層２が実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）である場合に、実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）が基板２６および基板２６との接合部２７との熱膨張係数の差異によって割れるのを有効に防止する機能は、接合部２７に持たせている。
【００５４】
すなわち、図１に示した従来の光源装置のように、蛍光体層９２が固体光源９５と接している場合には、高輝度化をしようとしても、蛍光体層９２と固体光源９５との両方とも加熱されてしまうため、蛍光体層９２からの熱放散の効率が悪かったが、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層２を固体光源５から離して配置することで、高輝度化をする場合にも、蛍光体層２からの熱を、接合部２７を介して低温の放熱基板２６へ放散させることが可能となり、蛍光体層２からの熱放散の効率を、図１に示した従来の光源装置に比べて、著しく高めることができる。
【００５５】
また、図１に示した従来の光源装置では、固体光源９５からの励起光と蛍光体層９２からの蛍光のうち、固体光源９５とは反対の側に出射する蛍光と、蛍光体層９２で吸収されずに透過する固体光源９５からの励起光とを用いている。つまり透過方式を使用している。ここで、透過方式では、蛍光体層９２からの出射光を考えると、励起光については上記透過光とともに蛍光体層９２との界面で反射されて固体光源９５側へ戻って行く発光、つまり反射光も存在しており、この反射光は固体光源９５に再吸収されるため照明光として利用できない光となってしまう。また、蛍光体層９２からの蛍光は、蛍光体層９２の両面から出射するため、やはり固体光源９５側に出射する光は利用できない。このように、透過方式では、光の利用効率が低下してしまう。また、透過方式では、目的の色度の照明光を得るためには蛍光体層９２の厚みを厚くする必要があり、蛍光体層９２から固体光源９５までの距離が長くなるため、蛍光体層９２からの熱を固体光源９５に放散する上で不利であった。
【００５６】
これに対し、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、固体光源５とは反対の側に出射する光（励起光、蛍光）を反射面（光反射膜２１）で固体光源５側に反射する反射方式を採用しているので、固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）の全て（すなわち、固体光源５側に出射する蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの励起光の全て（すなわち、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光の反射光）とを照明光として利用できるため（すなわち、励起光、蛍光とも効率よく照明光として利用できるため）、光の利用効率を著しく高めることができ、高輝度化が可能となる。また、透過型に対し、反射型では、蛍光体層２の厚みが半分以下でも蛍光体層２内の光路長が等しくなり、同じ色度の光が得られるため、蛍光体層２を薄くすることができ、蛍光体層２から基板２６までの距離が短くなるので、熱放散の面でも有利である。
【００５７】
このように、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、基本的には、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用するので、従来に比べて十分な高輝度化を図ることができる。
【００５８】
さらに、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、蛍光体層２に実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられる場合には、熱による変色がなく、光の吸収が少ないことから、より一層の高輝度化を図ることができる。
【００５９】
なお、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、接合部２７に流動性を有する材料が用いられる場合には、このままでは、蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）２および光反射膜２１が基板２６に対して動いてしまう。すなわち、蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）２および光反射膜２１は基板２６に対してしっかりと固定されている必要がある。換言すれば、蛍光体層２および光反射膜２１を基板２６に対して固定する固定手段がさらに設けられる必要がある。
【００６０】
図８（ａ），（ｂ）には、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、蛍光体層２および光反射膜２１を基板２６に対して固定する固定手段２９の一例が示されている。なお、図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は平面図である。図８（ａ），（ｂ）を参照すると、固定手段２９は、蛍光体層２を上部から覆う固定部材３１と、固定部材３１を基板２６に対してネジ止めすることで蛍光体層２を基板２６に対して固定するネジ３２とを有している。図８（ａ），（ｂ）の例では、固定部材３１は、蛍光体層２を覆う部分に凹部が設けられている。また、図９、図１０は固定手段２９の他の例を示す図である。図９の例では、固定部材３１には平板が用いられている。ただし、図９の例のように固定部材３１に平板を用いる場合に比べ、図８（ａ），（ｂ）の例のように、固定部材３１として、蛍光体層２を覆う部分に凹部が設けられているものを用いる場合には、蛍光体層２の端面からの光の出射成分を反射することができるため高輝度化につながり望ましい。さらに図１０の例のように凸型の基板２６の上に蛍光体層２および光反射膜２１を固定部材３１で固定する構造とすれば、固定部材３１へ伝導してくる熱を基板２６へと効率よく熱放散することができるため、より一層の発光装置の高信頼性化と高輝度化が実現可能である。固定部材３１は、熱伝導性の観点からは金属製が望ましいが、蛍光体層で発生する応力緩和と固定部材取り付けの簡便さの観点からはゴム製が望ましい。特に固定部材３１がゴム製の場合には、接合部２７であるグリースからオイルが出てくるブリードアウトという現象が装置に及ぼす影響を防止できるため望ましい。詳しく説明すると、グリースを長時間高温下においた場合、そのグリースのオイル成分が表面からにじみ出る現象、ブリードアウトが良く知られている。図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０の構成では、接合部２７であるグリースは蛍光体層２および光反射膜２１の直下に置かれており、熱放散の主たる経路であるため蛍光体層２および光反射膜２１と同様に高温にさらされることが予想される。その場合、ブリードアウトが発生し、にじみでたオイルが蛍光体層２の上面（励起光で励起される面）に回りこみ、その表面を曇らせ、結果的に輝度を低下させる問題が発生する恐れがある。固定部材３１にゴムを使用した場合には、金属に比べて蛍光体層２や接合部２７と固定部材３１の隙間をなくしやすいため、上記の問題を抑制することが出来る。この固定部材３１を放熱基板２６と固定することで、蛍光体層２および光反射膜２１も放熱基板２６上に固定する。金属製の固定部材３１の固定方法としては図８（ａ），（ｂ）や図９のようなねじ止めが考えられ、それ以外にも、ばねやかしめなどによる固定方法が採用可能である。また、ゴム製の固定部材３１の場合には、図１０のように蛍光体層２の上から固定部材３１を被せることでねじ等を使用せずに放熱基板２６に固定することができる。
【００６１】
また、上述した第２の構成例の光源装置２０において、蛍光体層２は、固定されていてもよいが、蛍光体層２を移動可能に構成することもできる。例えば、図１１（ａ），（ｂ）に示すように（図１１（ａ）は正面図、図１１（ｂ）は平面図である）、蛍光体層２を回転軸Ｘの周りに回転させる（モーター４等によって回転させる）反射型蛍光回転体４１として構成することもできる。すなわち、反射型蛍光回転体４１は、蛍光体層２および光反射膜２１と放熱基板２６を接合部２７で接合したものをモーター４等と連結することで実現できる。また、この反射型蛍光回転体４１において、光反射膜２１が、励起光および蛍光の反射面として機能している。なお、放熱基板２６の形状は、円盤状や四角形などが考えられる。また回転の安定性を確保するために、円盤の一部を切り欠いたり、逆におもりをつけた形状とすることも可能である。このように、固体光源５に対して蛍光体層２を回転させることで、励起光が当たる場所を分散させ、光照射部での発熱を抑えることができる。この蛍光回転体４１を用いることで、そもそも蛍光体の発熱を抑えることが出来るため、より一層の高輝度が可能となる。
【００６２】
次に、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０、および、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０をより詳細に説明する。
【００６３】
図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、固体光源５には、紫外光から可視光領域に発光波長をもつ発光ダイオードや半導体レーザーなどが使用可能である。
【００６４】
より具体的に、固体光源５には、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体層２の蛍光体としては、波長が約３８０ｎｍないし約４００ｎｍの紫外光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、 ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋等を用いることができ、青色蛍光体には、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＬａＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｎ，Ｏ）１０：Ｃｅ３＋等を用いることができる。
【００６５】
また、固体光源５には、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体層２の蛍光体としては、波長が約４４０ｎｍないし約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋等を用いることができる。また、波長が約４４０ｎｍないし約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋ （ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等の黄色蛍光体を用いることができる。
【００６６】
蛍光体層２としては、これらの蛍光体粉末をガラス中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができる。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をＰ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。これらの中でも透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。これは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスである。ポアや不純物は熱拡散を妨げる原因にもなるため、透光性セラミックスは高い熱伝導率を示す。このため蛍光体層として利用した場合には励起光や蛍光を拡散により失うことなく蛍光体層から取り出して利用でき、さらに蛍光体層で発生した熱を効率良く放散することができる。透光性を示さない焼結体でも出来るだけポアや不純物の少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して９５％以上のものが望ましい。
【００６７】
ここで、青色励起の黄色発光蛍光体であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体を例に、透光性を有する蛍光体セラミックスの製造方法を説明する。蛍光体セラミックスは出発原料の混合工程、成形工程、焼成工程、加工工程を経て製造される。出発原料には、酸化イットリウムや酸化セリウムやアルミナ等、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体の構成元素の酸化物や、焼成後に酸化物となる炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等を用いる。出発原料の粒径はサブミクロンサイズのものが望ましい。これらの原料を化学量論比となるように秤量する。このとき焼成後のセラミックスの透過率向上を目的として、カルシウムやシリコンなどの化合物を添加することも可能である。秤量した原料は、水もしくは有機溶剤を用い、湿式ボールミルにより十分に分散、混合を行う。次に混合物を所定の形状に成形する。成形方法としては、一軸加圧法、冷間静水圧法、スリップキャスティング法や射出成形法等を用いることができる。得られた成形体を１６００〜１８００℃で焼成する。これにより、透光性のＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体セラミックスを得ることができる。
【００６８】
以上のようにして作製した蛍光体セラミックスは、自動研磨装置などを用いて、厚さ数十〜数百μｍの厚みに研磨し、さらに、ダイアモンドカッターやレーザーを用いたダイシングやスクライブにより、円形や四角形や扇形、リング形など任意の形状の板に切り出して使用する。
【００６９】
ここで、蛍光体セラミックスは、空気に対して屈折率が高く、さらに、内部にポアなどの散乱の原因となるものが少なく、光がセラミックス内部を導波するため、板状に成形した場合には側面から出射される発光成分が増加し、正面方向へ出射される発光成分が減少してしまう。この問題を解決するために、セラミックスの表面にエッチングにより凹凸の光取出し構造を設けたり、レンズを実装したり、側面に反射層を設けることで、正面方向へ出射される発光成分を増加させることも可能である。また、蛍光体セラミックスの励起光入射面に、酸化物の多層膜からなるＡＲコート（反射防止機能を有する膜）を施しても良い。
【００７０】
また、光反射膜２１は、銀やアルミニウムに代表される金属膜や、種々の酸化物膜を周期的に積層させた多層膜などが使用可能である。また、これらの単独ではなく、増反射膜として多層膜をつけ、その後に金属膜をつけても良い。また、光反射膜２１の腐食などによる劣化を防止するために、図１２に示すように、水や腐食性ガスに対してバリア性を有する保護膜４４を形成しても良い。保護膜４４としては、シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の酸化物や、窒化珪素などの窒化物、さらにサイアロン等の酸窒化物膜などが挙げられる。また、光反射膜２１は、スパッタ法や蒸着法等で蛍光体層２上に作製可能である。また、図１３に示すように、蛍光体層２と光反射膜２１との熱膨張係数の差異による熱応力によって、光反射膜２１が蛍光体層２から剥れるのを防止するため、蛍光体層２と光反射膜２１との間に、熱応力の緩衝材４５として、シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等を設けても良い。
【００７１】
また、接合部７、２７に用いられる熱伝導性グリースとしては、油成分としてシリコーン油を用いるシリコーン系グリース、炭化水素系油を用いる非シリコーン系グリースの両方とも使用可能である。また、グリース中に混入されるフィラーとしては、アルミナや酸化亜鉛などの酸化物微粒子や銀などの金属微粒子などが挙げられる。特に、接合部７は光反射性が要求されるため、フィラーとしては、光反射性を有する材料（シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等）が使用される。
【００７２】
また、放熱基板６、２６には、金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックスなどを使用可能であるが、特に放熱基板６には、高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板を使用するのが望ましい。金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｄなどの単体や、それらを含む合金が使用可能である。また、放熱基板６、２６の表面に増反射や腐食防止を目的としたコーティングを施しても良い。また、放熱基板６、２６には、放熱性を高めるために、フィンなどの構造を設けても良い。
【００７３】
また、固定部材１１、３１は、大きく分けて、無機物質製のものとゴム製のものが使用可能である。無機物質製の場合には、放熱基板６、２６と同じく金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックスなどが使用可能である。熱膨張を考慮すると、固定部材１１、３１と放熱基板６、２６は同じ材質であることが望ましい。また、固定部材１１、３１として、蛍光体層２を押さえるために凹部を設ける場合には、加工性に優れる金属基板を使用することが望ましい。一方、ゴム製の場合には、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、二トリルゴム、クロロプレーンゴム、アクリルゴムなどが使用可能であるが、中でも耐熱性に優れるシリコーンゴムやフッ素ゴムの使用が望ましい。固定部材１１、３１も接合層７、２７と同様、熱伝導率が高いほうが蛍光体層２からの熱放散が促進できるため望ましい。また、蛍光体層２の端面から放出される蛍光を蛍光体層２の上面から効率良く取り出すために、固定部材１１、３１は光反射率が高いほうが望ましい。これらの観点から、固定部材１１、３１がゴム製の場合、ゴムの中に熱伝導性や光反射率を高めるためシリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のフィラーを入れても良い。
【００７４】
また、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、１つの蛍光体層２だけが設けられている構成となっているが、２種類以上の蛍光体層を使用することもできる。２種類以上の蛍光体層を使用する場合には、蛍光体層を水平方向に並べて配置しても良いし、垂直方向に重ねて配置しても良い。
【００７５】
上述したように、本発明では、固体光源５と蛍光体層２を放熱基板６、２６に対して同じ側に設置することで、反射型の光源装置となる。もちろん必要であれば、固体光源５と蛍光体層２との間にレンズなどの光学素子を入れることもできる。
【００７６】
また、本発明の上述した種々の光源装置を所定のレンズ系などの光学部品と組み合わせることで、高輝度化が可能な照明装置を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、照明一般などに利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１、４１ 蛍光回転体
２ 蛍光体層
４ モーター
５ 固体光源
６、２６ 放熱基板
７、２７ 接合部
９、２９ 固定手段
１１、３１ 固定部材
１０、２０ 光源装置
２１ 光反射膜
１２、３２ ネジ
４４ 保護膜
４５ 緩衝材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の光半導体と蛍光体層を組み合わせた光源装置は広く普及しているが、近年では高輝度化が進み、一般照明や自動車のヘッドランプなどその応用範囲が広がってきている。このような光源装置は、今後も高輝度化することで、さらに多様な用途での普及が進むと考えられている。
【０００３】
このような光半導体と蛍光体層を組み合わせた光源装置を高輝度化するための手段として、光半導体に大電流を投入し光半導体からの励起光強度を強めることが考えられるが、実際には蛍光体層で熱が発生し、蛍光体層において樹脂成分の変色や蛍光体の温度消光による蛍光強度の低下が生じてしまう。このため、結果として、発光強度は飽和、減少し、光半導体と蛍光体層を組み合わせた光源装置の高輝度化は困難であった。
【０００４】
ここで、蛍光体層内の樹脂成分の変色とは、通常、蛍光体層は一定の形状に再現性良く形成するため、蛍光体粉末を樹脂成分と混練してペースト状に調製し、印刷法等を用いて塗布形成しており、この樹脂成分が加熱され２００℃程度以上になると変色してしまう現象のことである。樹脂成分は本来透明であるため、熱により樹脂成分に変色が起きると、光半導体からの励起光や蛍光体層からの蛍光の一部を吸収してしまい、高輝度化を妨げる要因となっていた。
【０００５】
また、蛍光体の温度消光とは、蛍光体を加熱すると蛍光強度が低下する現象のことである。温度消光により蛍光強度が低下すると、蛍光に変換されなかったエネルギーが熱となるため蛍光体の発熱量が増加し、さらに蛍光体の温度が上昇して温度消光が進み、蛍光強度もさらに低下するという現象が起きる。このため、熱により発生する蛍光体の温度消光も、高輝度化を妨げる要因となっていた。
【０００６】
これらの問題を解決するために、特許文献１には、蛍光体層に樹脂を含まない蛍光体層を用いた光源が提案されている。この場合、蛍光体層は、樹脂成分を含まないため、変色は起こらず、さらに蛍光体層を温度感受性の低い蛍光体のセラミックス層とするために温度消光が起きないので高輝度化が可能である。また図１のように蛍光体層９２を光半導体（固体光源）９５と直接接合することで、蛍光体層９２で発生した熱を光半導体（固体光源）９５側に放散することを意図していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−００５３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来の図１に示すような光半導体（固体光源）９５と蛍光体層９２とが直接接合された光源装置では、光半導体（固体光源）９５からの励起光によって励起された蛍光体層９２からの発光（蛍光）のうち光半導体（固体光源）９５側とは反対側に出射する蛍光と、蛍光体層９２で吸収されずに蛍光体層９２を透過する光半導体（固体光源）９５からの励起光とを用いている。つまり、図１の光源装置は、蛍光体層９２を透過する光を利用する透過方式のものとなっている。
【０００９】
ここで、蛍光体層９２からの出射光を考えると、上記透過光とともに蛍光体層９２との界面で反射されて光半導体（固体光源）９５側へ戻って行く光、つまり反射光も存在しており、この光（反射光）は、光半導体（固体光源）９５に再吸収されるため、照明光として利用できない光となってしまうという問題があった。
【００１０】
また、図１の光源装置では、蛍光体層９２の熱を光半導体（固体光源）９５側に放散することを意図しているが、光半導体（固体光源）９５の励起光強度を高めた場合、蛍光体層９２のみならず光半導体（固体光源）９５でも発熱が起きるため、蛍光体層９２の発熱を同じく発熱している光半導体（固体光源）９５の側から放散させることとなり、熱放散の効率が良くないという問題があった。
【００１１】
このように、図１の光源装置では、透過方式のものとなっていることと、蛍光体層９２の発熱に対する熱放散の効率が良くないということとから、高輝度化に限界があった。
【００１２】
本発明は、従来に比べて十分な高輝度化を図ることの可能な光源装置および照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層の面のうち前記固体光源からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、前記蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に光反射性と熱伝導性を有する基板を備え、前記蛍光体層は、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料で前記基板に接合されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光源装置において、前記蛍光体層は、蛍光体セラミックスであることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層の面のうち前記固体光源からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、前記蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面には、光反射膜が形成されており、前記蛍光体層および前記光反射膜は、接合部により基板に接合されていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の光源装置において、前記接合部は、熱伝導性および流動性を有する材料で形成されており、前記基板は、熱伝導性を有する材料で形成されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置において、前記蛍光体層を前記基板に対して固定する固定手段がさらに設けられていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置において、該光源装置は、前記蛍光体層と前記基板とを有する蛍光回転体を備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至請求項７記載の発明によれば、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層の面のうち前記固体光源からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出すので、従来に比べて十分な高輝度化を図ることができる。
【００２１】
特に、請求項１、請求項２記載の発明によれば、蛍光体層は、実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層であり、蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に光反射性と熱伝導性を有する基板を備え、蛍光体層は、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料で前記基板に接合されているので、蛍光体層からの熱放散（放熱）の効率を、より一層高めることができ、より一層高輝度化を図ることができる。また、実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）は、流動性を有する材料で前記基板に接合されていることにより、実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）が基板および基板との接合部との熱膨張係数の差異によって割れるのを有効に防止できる。
【００２２】
また、請求項３、請求項４記載の発明によれば、蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面には、光反射層が形成されているので、より一層の高輝度化を図ることができる。
【００２３】
また、請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置において、前記蛍光体層を前記基板に対して固定する固定手段がさらに設けられているので、蛍光体層と基板との接合部が流動性を有する材料で形成されていても、蛍光体層を基板に対して固定することができる。
【００２４】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置において、該光源装置は、前記蛍光体層と前記基板とを有する蛍光回転体を備えているので、固体光源に対して蛍光体層を回転させることにより、固体光源からの励起光が当たる場所を分散させ、光照射部での発熱を抑えることができ、これにより、より一層の高輝度化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の光源装置を示す図である。
【図２】本発明の光源装置の第１の構成例を示す図である。
【図３】図２の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の一例を示す図である。
【図４】図２の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の他の例を示す図である。
【図５】図２の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の他の例を示す図である。
【図６】反射型蛍光回転体の蛍光体層についての構成例を示す図である。
【図７】本発明の光源装置の第２の構成例を示す図である。
【図８】図７の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の一例を示す図である。
【図９】図７の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の他の例を示す図である。
【図１０】図７の光源装置において、蛍光体層を基板に対して固定する固定手段の他の例を示す図である。
【図１１】反射型蛍光回転体の蛍光体層についての構成例を示す図である。
【図１２】光反射膜に対する保護膜を示す図である。
【図１３】蛍光体層と光反射膜との間に設けられる熱応力の緩衝材を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図２（ａ），（ｂ）は、本発明の光源装置の第１の構成例を示す図である。なお、図２（ａ）は全体の正面図、図２（ｂ）は蛍光体層が設けられている部分の平面図である。図２（ａ），（ｂ）を参照すると、この光源装置１０は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層２とを備え、固体光源５と蛍光体層２とが空間的に離れて配置されている。
【００２８】
ここで、蛍光体層２には、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられる。
【００２９】
また、蛍光体層２の前記励起光が入射する側の面とは反対の面側には光反射性と熱伝導性を有する基板（放熱基板）６が設けられており、蛍光体層２は、放熱基板６に接合部７によって接合されている。ここで、接合部７には、後述のように、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料（例えば熱伝導性グリース）が用いられるのが良い。
【００３０】
また、この光源装置１０では、蛍光体層２の面のうち固体光源５からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて蛍光などの光（励起光、蛍光）を取り出す方式（以下、反射方式と称す）が採用されている。
【００３１】
このように、この光源装置１０は、基本的には、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用することを特徴としている。
【００３２】
すなわち、図１に示した従来の光源装置のように、蛍光体層９２が固体光源９５と接している場合には、高輝度化をしようとしても、蛍光体層９２と固体光源９５との両方とも加熱されてしまうため、蛍光体層９２からの熱放散の効率が悪かったが、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、蛍光体層２を固体光源５から離して配置することで、高輝度化をする場合にも、蛍光体層２からの熱を、接合部７を介して低温の放熱基板６へ放散させることが可能となり、蛍光体層２からの熱放散の効率を、図１に示した従来の光源装置に比べて、著しく高めることができる。
【００３３】
また、図１に示した従来の光源装置では、固体光源９５からの励起光と蛍光体層９２からの蛍光のうち、固体光源９５とは反対の側に出射する蛍光と、蛍光体層９２で吸収されずに透過する固体光源９５からの励起光とを用いている。つまり透過方式を使用している。ここで、透過方式では、蛍光体層９２からの出射光を考えると、励起光については上記透過光とともに蛍光体層９２との界面で反射されて固体光源９５側へ戻って行く発光、つまり反射光も存在しており、この反射光は固体光源９５に再吸収されるため照明光として利用できない光となってしまう。また、蛍光体層９２からの蛍光は、蛍光体層９２の両面から出射するため、やはり固体光源９５側に出射する光は利用できない。このように、透過方式では、光の利用効率が低下してしまう。また、透過方式では、目的の色度の照明光を得るためには蛍光体層９２の厚みを厚くする必要があり、蛍光体層９２から固体光源９５までの距離が長くなるため、蛍光体層９２からの熱を固体光源９５に放散する上で不利であった。
【００３４】
これに対し、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、固体光源５とは反対の側に出射する光（励起光、蛍光）を反射面（例えば基板６の反射面）で固体光源５側に反射する反射方式を採用しているので、固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）の全て（すなわち、固体光源５側に出射する蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの励起光の全て（すなわち、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光の反射光）とを照明光として利用できるため（すなわち、励起光、蛍光とも効率よく照明光として利用できるため）、光の利用効率を著しく高めることができ、高輝度化が可能となる。また、透過型に対し、反射型では、蛍光体層２の厚みが半分以下でも蛍光体層２内の光路長が等しくなり、同じ色度の光が得られるため、蛍光体層２を薄くすることができ、蛍光体層２から基板６までの距離が短くなるので、熱放散の面でも有利である。
【００３５】
このように、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、基本的には、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用するので、従来に比べて十分な高輝度化を図ることができる。
【００３６】
さらに、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、蛍光体層２には、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられるので、熱による変色がなく、光の吸収が少ないことから、より一層の高輝度化を図ることができる。
【００３７】
ここで、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体層２とは、蛍光体層の形成に通常使用される樹脂成分が蛍光体層の５ｗｔ％以下であるものを意味する。このような蛍光体層を実現するものとして蛍光体粉末をガラス中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体の単結晶や蛍光体の多結晶体（以下、蛍光体セラミックスと称す）などが挙げられる。蛍光体セラミックスは、蛍光体の製造過程において、焼成前に材料を任意の形状に成形し、焼成した蛍光体の塊である。蛍光体セラミックスは、その製造工程のうち、成形工程においてバインダーとして有機物を使用する場合があるが、成形後に脱脂工程を設けて有機成分を焼き飛ばすため、焼成後の蛍光体セラミックスには有機樹脂成分は５ｗｔ％以下しか残留しない。したがって、ここに挙げた蛍光体層は、実質的に樹脂成分を含まず、無機物質のみから構成されているため、熱による変色が発生することがない。また、無機物質のみからなるガラスやセラミックスは、一般に、樹脂よりも熱伝導率が高いため、蛍光体層２から基板６への熱放散においても有利である。特に蛍光体セラミックスは、一般的に、ガラスよりもさらに熱伝導率が高く、単結晶より製造コストが安いため、これを蛍光体層２に用いるのが好適である。
【００３８】
また、蛍光体層２は、固体光源５からの励起光により励起され固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。具体的には、固体光源５が紫外光を発光するものである場合、蛍光体層２は、例えば、青、緑、赤色などの蛍光体のうち、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。固体光源５が紫外光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、青、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（青、緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには）、固体光源５からの紫外光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色の照明光を得ることができる。また、固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２は、例えば、緑、赤、黄色などの蛍光体のうち、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには）、固体光源５からの青色光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。また、固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、黄色の蛍光体だけを含んでいるときには、固体光源５からの青色光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。
【００３９】
また、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０において、放熱基板６は、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光）に対する反射面の役割と、蛍光体層２から放散してきた熱を外部へ放散させる役割と、蛍光体層２の支持基板の役割も担うものである。このため、高い光反射特性、伝熱特性、加工性が求められる。この放熱基板６には、金属基板やアルミナなどの酸化物セラミックス、窒化アルミニウムなどの非酸化セラミックスなどが使用可能であるが、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板が使用されるのが望ましい。
【００４０】
また、蛍光体層２と放熱基板６との接合部７も、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光）に対する反射面の役割と、蛍光体層から熱を放散させる役割とを担うものであるから、高い光反射特性と伝熱特性を併せ持つ金属（金属のろう付け）が用いられるのが望ましく、接合部７としては、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属（金属のろう付け）などを用いることができる。しかしながら、蛍光体層２に実質的に樹脂成分を含まないもの（例えば蛍光体セラミックス）が用いられる場合、接合部７を有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属（金属のろう付け）などの流動性の無いもので形成すると、蛍光体層２と接合部７と放熱基板６の熱膨張係数を一致させることが難しいため、蛍光体層２に励起光が入射し蛍光体層２が加熱されるとき、加熱によって発生した熱応力によって蛍光体層２が割れてしまうという問題が生じる。蛍光体層２に割れが発生すると発光強度が変わってしまうため、光源装置として使用する際に大きな問題となっていた。この問題を解決するために、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、接合部７に光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料を用いている。
【００４１】
ここで、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料としては、熱伝導性グリースなどが用いられる。熱伝導性グリースは、炭化水素系油もしくはシリコーン油に光反射性と熱伝導性を高めるために光反射性と熱伝導性を有する金属のフィラーを混合したものであり、樹脂とは異なり加熱による硬化が見られない物質である。従って樹脂と比較して接着性は劣るものの、流動性があるため、蛍光体層２の熱膨張を吸収し、結果的に蛍光体層２の割れを防ぐ効果を有するものである。
【００４２】
このように、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層２とを備え、前記固体光源５と前記蛍光体層２とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層２の面のうち前記固体光源５からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、前記蛍光体層２の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に光反射性と熱伝導性を有する基板（放熱基板）６を備え、前記蛍光体層２は、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料（例えば熱伝導性グリース）からなる接合部７で前記基板６に接合されていることを特徴としている。
【００４３】
これにより、実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）２が基板６および基板６との接合部７との熱膨張係数の差異によって割れるのを有効に防止できる。
【００４４】
なお、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、接合部７に流動性を有する材料が用いられることにより、このままでは、蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）２が基板６に対して動いてしまう。すなわち、蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）２は基板６に対してしっかりと固定されている必要がある。換言すれば、蛍光体層２を基板６に対して固定する固定手段がさらに設けられる必要がある。
【００４５】
図３（ａ），（ｂ）には、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０において、蛍光体層２を基板６に対して固定する固定手段９の一例が示されている。なお、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は平面図である。図３（ａ），（ｂ）を参照すると、固定手段９は、蛍光体層２を上部から覆う固定部材１１と、固定部材１１を基板６に対してネジ止めすることで蛍光体層２を基板６に対して固定するネジ１２とを有している。図３（ａ），（ｂ）の例では、固定部材１１は、蛍光体層２を覆う部分に凹部が設けられている。また、図４、図５は固定手段９の他の例を示す図である。図４の例では、固定部材１１には平板が用いられている。ただし、図４の例のように固定部材１１に平板を用いる場合に比べ、図３（ａ），（ｂ）の例のように、固定部材１１として、蛍光体層２を覆う部分に凹部が設けられているものを用いる場合には、蛍光体層２の端面からの光の出射成分を反射することができるため高輝度化につながり望ましい。さらに図５の例のように凸型の基板６の上に蛍光体層２を固定部材１１で固定する構造とすれば、固定部材１１へ伝導してくる熱を基板６へと効率よく熱放散することができるため、より一層の発光装置の高信頼性化と高輝度化が実現可能である。固定部材１１は、熱伝導性の観点からは金属製が望ましいが、蛍光体層で発生する応力緩和と固定部材取り付けの簡便さの観点からはゴム製が望ましい。特に固定部材１１がゴム製の場合には、接合部７であるグリースからオイルが出てくるブリードアウトという現象が装置に及ぼす影響を防止できるため望ましい。詳しく説明すると、グリースを長時間高温下においた場合、そのグリースのオイル成分が表面からにじみ出る現象、ブリードアウトが良く知られている。図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０の構成では、接合部７であるグリースは蛍光体層２の直下に置かれており、熱放散の主たる経路であるため蛍光体層２と同様に高温にさらされることが予想される。その場合、ブリードアウトが発生し、にじみでたオイルが蛍光体層２の上面（励起光で励起される面）に回りこみ、その表面を曇らせ、結果的に輝度を低下させる問題が発生する恐れがある。固定部材１１にゴムを使用した場合には、金属に比べて蛍光体層２や接合部７と固定部材１１の隙間をなくしやすいため、上記の問題を抑制することが出来る。この固定部材１１を放熱基板６と固定することで、蛍光体層２も放熱基板６上に固定する。金属製の固定部材１１の固定方法としては図３（ａ），（ｂ）や図４のようなねじ止めが考えられ、それ以外にも、ばねやかしめなどによる固定方法が採用可能である。また、ゴム製の固定部材１１の場合には、図５のように蛍光体層２の上から固定部材１１を被せることでねじ等を使用せずに放熱基板６に固定することができる。
【００４６】
また、上述した第１の構成例の光源装置１０において、蛍光体層２は、固定されていてもよいが、蛍光体層２を移動可能に構成することもできる。例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すように（図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は平面図である）、蛍光体層２を回転軸Ｘの周りに回転させる（モーター４等によって回転させる）反射型蛍光回転体１として構成することもできる。すなわち、反射型蛍光回転体１は、蛍光体層２と放熱基板６を接合部７で接合したものをモーター４等と連結することで実現できる。また、この反射型蛍光回転体１において、放熱基板６や接合部７が、励起光および蛍光の反射面として機能している。なお、放熱基板６の形状は、円盤状や四角形などが考えられる。また回転の安定性を確保するために、円盤の一部を切り欠いたり、逆におもりをつけた形状とすることも可能である。このように、固体光源５に対して蛍光体層２を回転させることで、励起光が当たる場所を分散させ、光照射部での発熱を抑えることができる。この蛍光回転体１を用いることで、そもそも蛍光体の発熱を抑えることが出来るため、より一層の高輝度が可能となる。
【００４７】
また、図７（ａ），（ｂ）は、本発明の光源装置の第２の構成例を示す図である。なお、図７（ａ）は全体の正面図、図７（ｂ）は蛍光体層が設けられている部分の平面図であり、図７（ａ），（ｂ）において図２（ａ），（ｂ）と同様の箇所には同じ符号を付している。図７（ａ），（ｂ）を参照すると、この光源装置２０は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層２とを備え、固体光源５と蛍光体層２とが空間的に離れて配置されている。
【００４８】
ここで、蛍光体層２には、実質的に樹脂成分を含んでいないもの（例えば蛍光体セラミックス）が用いられるのが好ましい。
【００４９】
また、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層２の面のうち励起光が入射する側とは反対の面には、光反射膜２１が形成されている。ここで、光反射膜２１は、蛍光体層２上に、例えばＡｇ（銀）やＡｌ（アルミニウム）などの材料で、数１０ｎｍ〜数μｍ程度の厚さに、蒸着法やスパッタ法などにより形成されている。なお、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層２の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に、光反射膜２１が形成されていることにより、蛍光体層２を透過しようとする励起光成分や蛍光成分を反射することで、蛍光体層２からの光取り出し効率を向上させるものである。換言すれば、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０も、蛍光体層２の面のうち固体光源５からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて蛍光などの光（励起光、蛍光）を取り出す方式（以下、反射方式と称す）が採用されている。なお一般に、鏡面状態まで研磨した蛍光体層２には、高い光反射率を有する光反射膜２１を形成可能であり、蛍光体層２に光反射膜２１を形成するときには、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０の基板６や接合部７による反射よりも高い光反射率を実現することができ、より一層の高輝度化を図ることができる。
【００５０】
また、蛍光体層２および光反射膜２１の前記励起光が入射する側の面とは反対の面側には熱伝導性を有する基板（放熱基板）２６が設けられており、蛍光体層２は、基板２６に接合部２７によって接合されている。
【００５１】
ここで、基板２６は、蛍光体層２および光反射膜２１から放散してきた熱を外部へ放散させる役割と、蛍光体層２および光反射膜２１の支持基板の役割も担うものである。このため、高い伝熱特性、加工性が求められる。この基板２６には、金属基板やアルミナなどの酸化物セラミックス、窒化アルミニウムなどの非酸化セラミックスなどが使用可能であるが、特に高い伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板が使用されるのが望ましい。
【００５２】
また、蛍光体層２および光反射膜２１と放熱基板２６との接合部２７も、蛍光体層２から熱を放散させる役割を担うものであるから、高い伝熱特性を持つ金属（金属のろう付け）が用いられるのが望ましく、接合部２７としては、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属（金属のろう付け）などを用いることができる。しかしながら、蛍光体層２に実質的に樹脂成分を含まないもの（例えば蛍光体セラミックス）が用いられる場合、接合部２７を有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属（金属のろう付け）などの流動性の無いもので形成すると、蛍光体層２および光反射膜２１と接合部２７と放熱基板２６の熱膨張係数を一致させることが難しいため、蛍光体層２に励起光が入射し蛍光体層２が加熱されるとき、加熱によって発生した熱応力によって蛍光体層２が割れてしまうという問題が生じる。蛍光体層２に割れが発生すると発光強度が変わってしまうため、光源装置として使用する際に大きな問題となっていた。この問題を解決するために、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、接合部２７には、熱伝導性と流動性とを有する材料が用いられるのが好ましい。熱伝導性と流動性とを有する材料としては、前述したように熱伝導性グリースなどが用いられる。熱伝導性グリースは、炭化水素系油もしくはシリコーン油に熱伝導性を高めるために酸化物や金属のフィラーを混合したものであり、樹脂とは異なり加熱による硬化が見られない物質である。従って樹脂と比較して接着性は劣るものの、流動性があるため、蛍光体層２の熱膨張を吸収し、蛍光体層２が例えば実質的に樹脂成分を含んでいないもの（例えば蛍光体セラミックス）である場合に、蛍光体層２の割れを防ぐ効果を有するものである。
【００５３】
換言すれば、この第２の構成例では、反射機能は、基板２６や接合部２７ではなく、光反射膜２１に持たせ、放熱機能は、基板２６および接合部２７に持たせ、蛍光体層２が実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）である場合に、実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）が基板２６および基板２６との接合部２７との熱膨張係数の差異によって割れるのを有効に防止する機能は、接合部２７に持たせている。
【００５４】
すなわち、図１に示した従来の光源装置のように、蛍光体層９２が固体光源９５と接している場合には、高輝度化をしようとしても、蛍光体層９２と固体光源９５との両方とも加熱されてしまうため、蛍光体層９２からの熱放散の効率が悪かったが、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層２を固体光源５から離して配置することで、高輝度化をする場合にも、蛍光体層２からの熱を、接合部２７を介して低温の放熱基板２６へ放散させることが可能となり、蛍光体層２からの熱放散の効率を、図１に示した従来の光源装置に比べて、著しく高めることができる。
【００５５】
また、図１に示した従来の光源装置では、固体光源９５からの励起光と蛍光体層９２からの蛍光のうち、固体光源９５とは反対の側に出射する蛍光と、蛍光体層９２で吸収されずに透過する固体光源９５からの励起光とを用いている。つまり透過方式を使用している。ここで、透過方式では、蛍光体層９２からの出射光を考えると、励起光については上記透過光とともに蛍光体層９２との界面で反射されて固体光源９５側へ戻って行く発光、つまり反射光も存在しており、この反射光は固体光源９５に再吸収されるため照明光として利用できない光となってしまう。また、蛍光体層９２からの蛍光は、蛍光体層９２の両面から出射するため、やはり固体光源９５側に出射する光は利用できない。このように、透過方式では、光の利用効率が低下してしまう。また、透過方式では、目的の色度の照明光を得るためには蛍光体層９２の厚みを厚くする必要があり、蛍光体層９２から固体光源９５までの距離が長くなるため、蛍光体層９２からの熱を固体光源９５に放散する上で不利であった。
【００５６】
これに対し、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、固体光源５とは反対の側に出射する光（励起光、蛍光）を反射面（光反射膜２１）で固体光源５側に反射する反射方式を採用しているので、固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）の全て（すなわち、固体光源５側に出射する蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの励起光の全て（すなわち、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光の反射光）とを照明光として利用できるため（すなわち、励起光、蛍光とも効率よく照明光として利用できるため）、光の利用効率を著しく高めることができ、高輝度化が可能となる。また、透過型に対し、反射型では、蛍光体層２の厚みが半分以下でも蛍光体層２内の光路長が等しくなり、同じ色度の光が得られるため、蛍光体層２を薄くすることができ、蛍光体層２から基板２６までの距離が短くなるので、熱放散の面でも有利である。
【００５７】
このように、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、基本的には、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用するので、従来に比べて十分な高輝度化を図ることができる。
【００５８】
さらに、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、蛍光体層２に実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられる場合には、熱による変色がなく、光の吸収が少ないことから、より一層の高輝度化を図ることができる。
【００５９】
なお、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、接合部２７に流動性を有する材料が用いられる場合には、このままでは、蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）２および光反射膜２１が基板２６に対して動いてしまう。すなわち、蛍光体層（例えば蛍光体セラミックス）２および光反射膜２１は基板２６に対してしっかりと固定されている必要がある。換言すれば、蛍光体層２および光反射膜２１を基板２６に対して固定する固定手段がさらに設けられる必要がある。
【００６０】
図８（ａ），（ｂ）には、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、蛍光体層２および光反射膜２１を基板２６に対して固定する固定手段２９の一例が示されている。なお、図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は平面図である。図８（ａ），（ｂ）を参照すると、固定手段２９は、蛍光体層２を上部から覆う固定部材３１と、固定部材３１を基板２６に対してネジ止めすることで蛍光体層２を基板２６に対して固定するネジ３２とを有している。図８（ａ），（ｂ）の例では、固定部材３１は、蛍光体層２を覆う部分に凹部が設けられている。また、図９、図１０は固定手段２９の他の例を示す図である。図９の例では、固定部材３１には平板が用いられている。ただし、図９の例のように固定部材３１に平板を用いる場合に比べ、図８（ａ），（ｂ）の例のように、固定部材３１として、蛍光体層２を覆う部分に凹部が設けられているものを用いる場合には、蛍光体層２の端面からの光の出射成分を反射することができるため高輝度化につながり望ましい。さらに図１０の例のように凸型の基板２６の上に蛍光体層２および光反射膜２１を固定部材３１で固定する構造とすれば、固定部材３１へ伝導してくる熱を基板２６へと効率よく熱放散することができるため、より一層の発光装置の高信頼性化と高輝度化が実現可能である。固定部材３１は、熱伝導性の観点からは金属製が望ましいが、蛍光体層で発生する応力緩和と固定部材取り付けの簡便さの観点からはゴム製が望ましい。特に固定部材３１がゴム製の場合には、接合部２７であるグリースからオイルが出てくるブリードアウトという現象が装置に及ぼす影響を防止できるため望ましい。詳しく説明すると、グリースを長時間高温下においた場合、そのグリースのオイル成分が表面からにじみ出る現象、ブリードアウトが良く知られている。図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０の構成では、接合部２７であるグリースは蛍光体層２および光反射膜２１の直下に置かれており、熱放散の主たる経路であるため蛍光体層２および光反射膜２１と同様に高温にさらされることが予想される。その場合、ブリードアウトが発生し、にじみでたオイルが蛍光体層２の上面（励起光で励起される面）に回りこみ、その表面を曇らせ、結果的に輝度を低下させる問題が発生する恐れがある。固定部材３１にゴムを使用した場合には、金属に比べて蛍光体層２や接合部２７と固定部材３１の隙間をなくしやすいため、上記の問題を抑制することが出来る。この固定部材３１を放熱基板２６と固定することで、蛍光体層２および光反射膜２１も放熱基板２６上に固定する。金属製の固定部材３１の固定方法としては図８（ａ），（ｂ）や図９のようなねじ止めが考えられ、それ以外にも、ばねやかしめなどによる固定方法が採用可能である。また、ゴム製の固定部材３１の場合には、図１０のように蛍光体層２の上から固定部材３１を被せることでねじ等を使用せずに放熱基板２６に固定することができる。
【００６１】
また、上述した第２の構成例の光源装置２０において、蛍光体層２は、固定されていてもよいが、蛍光体層２を移動可能に構成することもできる。例えば、図１１（ａ），（ｂ）に示すように（図１１（ａ）は正面図、図１１（ｂ）は平面図である）、蛍光体層２を回転軸Ｘの周りに回転させる（モーター４等によって回転させる）反射型蛍光回転体４１として構成することもできる。すなわち、反射型蛍光回転体４１は、蛍光体層２および光反射膜２１と放熱基板２６を接合部２７で接合したものをモーター４等と連結することで実現できる。また、この反射型蛍光回転体４１において、光反射膜２１が、励起光および蛍光の反射面として機能している。なお、放熱基板２６の形状は、円盤状や四角形などが考えられる。また回転の安定性を確保するために、円盤の一部を切り欠いたり、逆におもりをつけた形状とすることも可能である。このように、固体光源５に対して蛍光体層２を回転させることで、励起光が当たる場所を分散させ、光照射部での発熱を抑えることができる。この蛍光回転体４１を用いることで、そもそも蛍光体の発熱を抑えることが出来るため、より一層の高輝度が可能となる。
【００６２】
次に、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０、および、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０をより詳細に説明する。
【００６３】
図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、固体光源５には、紫外光から可視光領域に発光波長をもつ発光ダイオードや半導体レーザーなどが使用可能である。
【００６４】
より具体的に、固体光源５には、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体層２の蛍光体としては、波長が約３８０ｎｍないし約４００ｎｍの紫外光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、 ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋等を用いることができ、青色蛍光体には、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＬａＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｎ，Ｏ）１０：Ｃｅ３＋等を用いることができる。
【００６５】
また、固体光源５には、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体層２の蛍光体としては、波長が約４４０ｎｍないし約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋等を用いることができる。また、波長が約４４０ｎｍないし約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋ （ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等の黄色蛍光体を用いることができる。
【００６６】
蛍光体層２としては、これらの蛍光体粉末をガラス中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができる。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をＰ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。これらの中でも透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。これは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスである。ポアや不純物は熱拡散を妨げる原因にもなるため、透光性セラミックスは高い熱伝導率を示す。このため蛍光体層として利用した場合には励起光や蛍光を拡散により失うことなく蛍光体層から取り出して利用でき、さらに蛍光体層で発生した熱を効率良く放散することができる。透光性を示さない焼結体でも出来るだけポアや不純物の少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して９５％以上のものが望ましい。
【００６７】
ここで、青色励起の黄色発光蛍光体であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体を例に、透光性を有する蛍光体セラミックスの製造方法を説明する。蛍光体セラミックスは出発原料の混合工程、成形工程、焼成工程、加工工程を経て製造される。出発原料には、酸化イットリウムや酸化セリウムやアルミナ等、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体の構成元素の酸化物や、焼成後に酸化物となる炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等を用いる。出発原料の粒径はサブミクロンサイズのものが望ましい。これらの原料を化学量論比となるように秤量する。このとき焼成後のセラミックスの透過率向上を目的として、カルシウムやシリコンなどの化合物を添加することも可能である。秤量した原料は、水もしくは有機溶剤を用い、湿式ボールミルにより十分に分散、混合を行う。次に混合物を所定の形状に成形する。成形方法としては、一軸加圧法、冷間静水圧法、スリップキャスティング法や射出成形法等を用いることができる。得られた成形体を１６００〜１８００℃で焼成する。これにより、透光性のＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体セラミックスを得ることができる。
【００６８】
以上のようにして作製した蛍光体セラミックスは、自動研磨装置などを用いて、厚さ数十〜数百μｍの厚みに研磨し、さらに、ダイアモンドカッターやレーザーを用いたダイシングやスクライブにより、円形や四角形や扇形、リング形など任意の形状の板に切り出して使用する。
【００６９】
ここで、蛍光体セラミックスは、空気に対して屈折率が高く、さらに、内部にポアなどの散乱の原因となるものが少なく、光がセラミックス内部を導波するため、板状に成形した場合には側面から出射される発光成分が増加し、正面方向へ出射される発光成分が減少してしまう。この問題を解決するために、セラミックスの表面にエッチングにより凹凸の光取出し構造を設けたり、レンズを実装したり、側面に反射層を設けることで、正面方向へ出射される発光成分を増加させることも可能である。また、蛍光体セラミックスの励起光入射面に、酸化物の多層膜からなるＡＲコート（反射防止機能を有する膜）を施しても良い。
【００７０】
また、光反射膜２１は、銀やアルミニウムに代表される金属膜や、種々の酸化物膜を周期的に積層させた多層膜などが使用可能である。また、これらの単独ではなく、増反射膜として多層膜をつけ、その後に金属膜をつけても良い。また、光反射膜２１の腐食などによる劣化を防止するために、図１２に示すように、水や腐食性ガスに対してバリア性を有する保護膜４４を形成しても良い。保護膜４４としては、シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の酸化物や、窒化珪素などの窒化物、さらにサイアロン等の酸窒化物膜などが挙げられる。また、光反射膜２１は、スパッタ法や蒸着法等で蛍光体層２上に作製可能である。また、図１３に示すように、蛍光体層２と光反射膜２１との熱膨張係数の差異による熱応力によって、光反射膜２１が蛍光体層２から剥れるのを防止するため、蛍光体層２と光反射膜２１との間に、熱応力の緩衝材４５として、シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等を設けても良い。
【００７１】
また、接合部７、２７に用いられる熱伝導性グリースとしては、油成分としてシリコーン油を用いるシリコーン系グリース、炭化水素系油を用いる非シリコーン系グリースの両方とも使用可能である。また、グリース中に混入されるフィラーとしては、アルミナや酸化亜鉛などの酸化物微粒子や銀などの金属微粒子などが挙げられる。特に、接合部７は光反射性が要求されるため、フィラーとしては、光反射性を有する材料（シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等）が使用される。
【００７２】
また、放熱基板６、２６には、金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックスなどを使用可能であるが、特に放熱基板６には、高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板を使用するのが望ましい。金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｄなどの単体や、それらを含む合金が使用可能である。また、放熱基板６、２６の表面に増反射や腐食防止を目的としたコーティングを施しても良い。また、放熱基板６、２６には、放熱性を高めるために、フィンなどの構造を設けても良い。
【００７３】
また、固定部材１１、３１は、大きく分けて、無機物質製のものとゴム製のものが使用可能である。無機物質製の場合には、放熱基板６、２６と同じく金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックスなどが使用可能である。熱膨張を考慮すると、固定部材１１、３１と放熱基板６、２６は同じ材質であることが望ましい。また、固定部材１１、３１として、蛍光体層２を押さえるために凹部を設ける場合には、加工性に優れる金属基板を使用することが望ましい。一方、ゴム製の場合には、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、二トリルゴム、クロロプレーンゴム、アクリルゴムなどが使用可能であるが、中でも耐熱性に優れるシリコーンゴムやフッ素ゴムの使用が望ましい。固定部材１１、３１も接合層７、２７と同様、熱伝導率が高いほうが蛍光体層２からの熱放散が促進できるため望ましい。また、蛍光体層２の端面から放出される蛍光を蛍光体層２の上面から効率良く取り出すために、固定部材１１、３１は光反射率が高いほうが望ましい。これらの観点から、固定部材１１、３１がゴム製の場合、ゴムの中に熱伝導性や光反射率を高めるためシリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のフィラーを入れても良い。
【００７４】
また、図２（ａ），（ｂ）の光源装置１０、図７（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、１つの蛍光体層２だけが設けられている構成となっているが、２種類以上の蛍光体層を使用することもできる。２種類以上の蛍光体層を使用する場合には、蛍光体層を水平方向に並べて配置しても良いし、垂直方向に重ねて配置しても良い。
【００７５】
上述したように、本発明では、固体光源５と蛍光体層２を放熱基板６、２６に対して同じ側に設置することで、反射型の光源装置となる。もちろん必要であれば、固体光源５と蛍光体層２との間にレンズなどの光学素子を入れることもできる。
【００７６】
また、本発明の上述した種々の光源装置を所定のレンズ系などの光学部品と組み合わせることで、高輝度化が可能な照明装置を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、照明一般などに利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１、４１ 蛍光回転体
２ 蛍光体層
４ モーター
５ 固体光源
６、２６ 放熱基板
７、２７ 接合部
９、２９ 固定手段
１１、３１ 固定部材
１０、２０ 光源装置
２１ 光反射膜
１２、３２ ネジ
４４ 保護膜
４５ 緩衝材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層の面のうち前記固体光源からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、前記蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に光反射性と熱伝導性を有する基板を備え、前記蛍光体層は、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料で前記基板に接合されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置において、前記蛍光体層は、蛍光体セラミックスであることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層の面のうち前記固体光源からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、前記蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面には、光反射膜が形成されており、前記蛍光体層および前記光反射膜は、接合部により基板に接合されていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項３記載の光源装置において、前記接合部は、熱伝導性および流動性を有する材料で形成されており、前記基板は、熱伝導性を有する材料で形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置において、前記蛍光体層を前記基板に対して固定する固定手段がさらに設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置において、該光源装置は、前記蛍光体層と前記基板とを有する蛍光回転体を備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む実質的に樹脂成分を含まない蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層の面のうち前記固体光源からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、前記蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面に光反射性と熱伝導性を有する基板を備え、前記蛍光体層は、光反射性と熱伝導性と流動性とを有する材料で前記基板に接合されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置において、前記蛍光体層は、蛍光体セラミックスであることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類以上の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れた位置にあり、前記蛍光体層の面のうち前記固体光源からの励起光が入射した側の面から少なくとも蛍光を反射方式で取り出す光源装置であって、前記蛍光体層の面のうち励起光が入射する側とは反対の面には、光反射膜が形成されており、前記蛍光体層および前記光反射膜は、接合部により基板に接合されていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項３記載の光源装置において、前記接合部は、熱伝導性および流動性を有する材料で形成されており、前記基板は、熱伝導性を有する材料で形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置において、前記蛍光体層を前記基板に対して固定する固定手段がさらに設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置において、該光源装置は、前記蛍光体層と前記基板とを有する蛍光回転体を備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２２６９８６（Ｐ２０１２−２２６９８６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３７２２（Ｐ２０１１−９３７２２）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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