波長変換素子及びそれを備える光源
【課題】波長変換部材を用いた光源の高輝度化を図る。
【解決手段】波長変換素子１１は、波長変換部材１２と、少なくとも２層の第１の反射層１３とを備えている。波長変換部材１２は、蛍光体粉末が分散媒中に分散してなる。波長変換部材１２は、光軸方向において対向する光入射面１２ａ及び光出射面１２ｂを有する。少なくとも２層の第１の反射層１３は、波長変換部材１２の内部において、それぞれ光軸方向と平行な平面に沿って形成されている。少なくとも２層の第１の反射層１３は、波長変換部材１２を複数の部分に区画している。
【解決手段】波長変換素子１１は、波長変換部材１２と、少なくとも２層の第１の反射層１３とを備えている。波長変換部材１２は、蛍光体粉末が分散媒中に分散してなる。波長変換部材１２は、光軸方向において対向する光入射面１２ａ及び光出射面１２ｂを有する。少なくとも２層の第１の反射層１３は、波長変換部材１２の内部において、それぞれ光軸方向と平行な平面に沿って形成されている。少なくとも２層の第１の反射層１３は、波長変換部材１２を複数の部分に区画している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子及びそれを備える光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いた光源などの、蛍光ランプや白熱灯に変わる次世代の光源に対する注目が高まってきている。そのような次世代光源の一例として、例えば下記の特許文献１には、青色光を出射するＬＥＤの光出射側にＬＥＤからの光の一部を吸収し、黄色の光を出射する波長変換部材が配置された光源が開示されている。この光源は、ＬＥＤから出射された青色光と、波長変換部材から出射された黄色光との合成光である白色光を発する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０８８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、上記のような波長変換部材を用いた光源の輝度をさらに高めたいという要望が高まってきている。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、波長変換部材を用いた光源の高輝度化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る波長変換素子は、波長変換部材と、少なくとも２層の第１の反射層とを備えている。波長変換部材は、蛍光体粉末が分散媒中に分散してなる。波長変換部材は、光軸方向において対向する光入射面及び光出射面を有する。少なくとも２層の第１の反射層は、波長変換部材の内部において、それぞれ光軸方向と平行な平面に沿って形成されている。少なくとも２層の第１の反射層は、波長変換部材を複数の部分に区画している。
【０００７】
波長変換部材が、分散媒中に蛍光体粉末が分散しているものである場合は、例えば、ガラスのみからなる光学部材とは異なり、波長変換部材に入射した光が波長変換部材中において大きく散乱する傾向にある。このため、例えば、波長変換部材単体では、光入射面から光出射面に向かって入射した光が散乱により側面から出射しやすい。このため、波長変換部材の光出射面から出射される合成光の強度が低くなってしまう。
【０００８】
それに対して本発明に係る波長変換素子には、波長変換部材の内部において、それぞれ光軸方向と平行な平面に沿って形成されており、波長変換部材を複数の部分に区画する少なくとも２層の第１の反射層が設けられている。このため、側面に向かって散乱した光の一部は、反射層により反射され、側面から出射することが効果的に抑制される。よって、本発明に係る波長変換素子では、光出射面から出射する光の強度を高めることができる。従って、本発明に係る波長変換素子を用いることによって、光源の高輝度化を図ることができる。
【０００９】
少なくとも２層の第１の反射層は、互いに平行に形成されていることが好ましい。この構成では、波長変換素子から出射される光の直進性を向上することができる。
【００１０】
また、第１の反射層は、３層以上積層されていることが好ましい。この構成では、波長変換素子から出射される光の直進性を向上することができる。
【００１１】
本発明に係る波長変換素子は、波長変換部材の内部において、光軸方向と平行で、且つ、第１の反射層と交差する平面に沿って形成される少なくとも２層の第２の反射層をさらに備えていることが好ましい。そして、波長変換部材内に、第１の反射層と第２の反射層とによって光軸方向に沿って延びる波長変換部が区画形成されていることが好ましい。この構成では、光出射面から出射する光の強度をさらに高めることができる。また、光出射面から出射する光の直進性をさらに向上することができる。
【００１２】
少なくとも２層の第２の反射層は、互いに平行に形成されていることが好ましい。この構成では、波長変換素子から出射される光の直進性をさらに向上することができる。
【００１３】
また、少なくとも２層の第２の反射層と、少なくとも２層の第１の反射層とが直交していることが好ましい。この構成では、光出射面から出射する光の直進性をさらに向上することができる。
【００１４】
第２の反射層は、３層以上積層されており、波長変換部がマトリクス状に設けられていることがより好ましい。この構成では、光出射面から出射する光の直進性をさらに向上することができる。
【００１５】
第１の反射層は、例えば誘電体多層膜からなるものであってもよいが、金属、合金または白色塗料からなるものであることが好ましい。金属、合金または白色塗料からなる第１の反射層は、反射率の波長依存性が低く、かつ容易に形成できるためである。同様に、第２の反射層も、例えば誘電体多層膜からなるものであってもよいが、金属、合金または白色塗料からなるものであることが好ましい。好ましく用いられる金属の具体例としては、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒなどが挙げられる。好ましく用いられる合金の具体例としては、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ及びＣｒからなる群から選ばれた１種以上の金属を含む合金などが挙げられる。好ましく用いられる白色塗料の具体例としては、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ及びＣｒからなる群から選ばれた１種以上の金属、合金からなる粒子を含む白色塗料などが挙げられる。
【００１６】
蛍光体粉末は、無機蛍光体粉末であることが好ましい。また、分散媒は、ガラスまたはセラミックスからなることが好ましい。このように、蛍光体粉末及び分散媒を無機材料からなるものとすることにより、波長変換素子の耐熱性を向上することができる。
【００１７】
本発明に係る光源は、上記本発明に係る波長変換素子と、波長変換素子の光入射面に向けて蛍光体粉末の励起光を出射する発光素子とを備える。
【００１８】
上述の通り、上記本発明に係る波長変換素子では、光出射面から出射する光の強度を高めることができる。従って、本発明に係る光源は、高輝度である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、波長変換部材を用いた光源の高輝度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る光源の模式図である。
【図２】第１の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【図３】第２の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【図４】第３の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【図５】第４の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【図６】第５の実施形態に係る光源の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る光源の模式図である。図１に示すように、光源１は、波長変換素子１１と、発光素子１０とを備えている。波長変換素子１１は、発光素子１０から出射された光Ｌ０が照射された際に、光Ｌ０よりも波長の長い光Ｌ２を出射する。また、光Ｌ０の一部は、波長変換素子１１を透過する。このため、波長変換素子１１からは、透過光Ｌ１と光Ｌ２との合成光である光Ｌ３が出射する。このため、光源１から出射する光Ｌ３は、発光素子１０から出射する光Ｌ０の波長及び強度と、波長変換素子１１から出射する光Ｌ２の波長及び強度とによって決まる。例えば、光Ｌ０が青色光であり、光Ｌ２が黄色光である場合は、白色の光Ｌ３を得ることができる。
【００２３】
発光素子１０は、波長変換素子１１に対して後述する蛍光体粉末の励起光を出射する素子である。発光素子１０の種類は特に限定されない。発光素子１０は、例えば、ＬＥＤ、ＬＤ、エレクトロルミネッセンス発光素子、プラズマ発光素子により構成することができる。光源１の輝度を高める観点からは、発光素子１０は、高強度の光を出射するものであることが好ましい。この観点からは、発光素子１０は、ＬＥＤやＬＤにより構成されていることが好ましい。
【００２４】
本実施形態においては、波長変換素子１１は、素子本体１１ａと、波長選択フィルタ層１１ｂと、反射抑制層１１ｃとを有する。もっとも、本発明においては、波長選択フィルタ層１１ｂ及び反射抑制層１１ｃは、必須ではない。波長変換素子は、例えば、素子本体のみにより構成されていてもよい。また、素子本体の光出射面と光入射面との両方の上に波長選択フィルタ層または反射抑制層のいずれかが形成されていてもよい。
【００２５】
波長選択フィルタ層１１ｂは、素子本体１１ａの光入射面の上に形成されている。この波長選択フィルタ層１１ｂは、発光素子１０から出射される光Ｌ０の内、特定の波長域の光のみを素子本体１１ａへ透過させ、それ以外の波長域の光の透過を抑制すると共に、素子本体１１ａで変換された光Ｌ２が光入射面（発光素子１０）側から出射することを防止する層である。波長選択フィルタ層１１ｂは、例えば、誘電体多層膜により形成することができる。
【００２６】
一方、反射抑制層１１ｃは、素子本体１１ａの光出射面の上に形成されている。この反射抑制層１１ｃは、素子本体１１ａから出射する光が光出射面で反射することを抑制して、素子本体１１ａから出射する光の出射率を高める層である。反射抑制層１１ｃは、例えば、誘電体多層膜により形成することができる。
【００２７】
図２は、素子本体１１ａの略図的斜視図である。図２に示すように、素子本体１１ａは、波長変換部材１２と、複数の反射層１３とを有する。本実施形態では、波長変換部材１２は、角柱状に形成されている。波長変換部材１２は、光入射面１２ａと、光出射面１２ｂと、４つの側面１２ｃ〜１２ｆとを有する。光入射面１２ａと光出射面１２ｂとは光軸方向（ｘ方向）に対向している。
【００２８】
波長変換部材１２は、分散媒と、分散媒中に分散している蛍光体粉末とを有する。
【００２９】
蛍光体粉末は、発光素子１０からの光Ｌ０を吸収し、光Ｌ０よりも波長が長い光Ｌ２を出射するものである。蛍光体粉末は、無機蛍光体粉末であることが好ましい。無機蛍光体粉末を用いることにより、波長変換部材１２の耐熱性を向上することができる。
【００３０】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の光を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００３１】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると緑色の蛍光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００３２】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の蛍光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００３３】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると黄色の蛍光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無蛍光体の具体例としては、ＺｎＳ：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００３４】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の蛍光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋などが挙げられる。
【００３５】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると赤色の蛍光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｇｄ３Ｇａ４Ｏ１２：Ｃｒ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋などが挙げられる。
【００３６】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の蛍光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｍｇ２ＴｉＯ４：Ｍｎ４＋、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋などが挙げられる。
【００３７】
蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、特に限定されない。蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、例えば、１μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましく、５μｍ〜２５μｍ程度であることがより好ましい。蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が大きすぎると、発光色が不均一になる場合がある。一方、蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が小さすぎると、発光強度が低下する場合がある。
【００３８】
波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、特に限定されない。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、発光素子１０から出射される光の強度、蛍光体粉末の発光特性、得ようとする光の色度などに応じて適宜設定することができる。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、一般的には、例えば、０．０１質量％〜３０重量％程度とすることができ、０．０５質量％〜２０質量％であることが好ましく、０．０８質量％〜１５質量％であることがさらに好ましい。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量が多すぎると、波長変換部材１２における気孔率が高くなり、光源１の発光強度が低下してしまう場合がある。一方、波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、十分に強い蛍光が得られなくなる場合がある。
【００３９】
分散媒は、例えば、耐熱樹脂やガラスやセラミックスであることが好ましい。なかでも、耐熱性が特に高く、発光素子１０からの光Ｌ０により劣化し難いガラスやセラミックスなどの無機分散媒がより好ましく用いられる。
【００４０】
耐熱樹脂の具体例としては、例えばポリイミドなどが挙げられる。ガラスの具体例としては、例えば、珪酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、硼リン酸塩系ガラスなどが挙げられる。セラミックスの具体例としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタン酸バリウム、窒化ケイ素、窒化チタン等の金属窒化物などが挙げられる。
【００４１】
波長変換部材１２の内部には、複数の第１の反射層１３が形成されている。本実施形態では、第１の反射層１３が３層以上形成されている。複数の第１の反射層１３のそれぞれは平板状に形成されている。複数の第１の反射層１３のそれぞれは、ｘ方向（光軸方向）と、ｘ方向に垂直なｙ方向とに沿って延びるように形成されている。すなわち、複数の第１の反射層１３のそれぞれは、ｘ方向（光軸方向）と並行な平面に沿って形成されている。複数の第１の反射層１３は、ｘ方向及びｙ方向のそれぞれに対して垂直なｚ方向に沿って相互に間隔をおいて配列されている。すなわち、複数の第１の反射層１３は、ｚ方向において対向している。複数の第１の反射層１３のそれぞれは、光入射面１２ａ、光出射面１２ｂ及び側面１２ｅ、１２ｆに露出している。このため、波長変換部材１２は、ｚ方向に配列された複数の波長変換部１４に区画されている。
【００４２】
なお、本実施形態では、複数の第１の反射層１３は、互いに平行に設けられているが、本発明においては、少なくとも２層の反射層は、互いに平行に配置されていなくてもよい。
【００４３】
第１の反射層１３は、発光素子１０からの光Ｌ０、すなわち、蛍光体粉末の励起光、及び蛍光体粉末から出射される光（変換光）の反射率が高いものであることが好ましい。具体的には、蛍光体粉末の励起波長及び蛍光体粉末に励起波長の光が照射された際に蛍光体粉末から出射される光の波長のそれぞれにおける反射層１３の反射率は、６０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。
【００４４】
このような反射率を実現する観点からは、反射層１３は、例えば、金属または合金からなることが好ましい。具体的には、反射層１３は、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒなどの金属、これらの金属の少なくともひとつを含む合金または白色塗料により形成されていることが好ましい。
【００４５】
なお、反射層１３の材質によっては、反射層１３と波長変換部材１２とを直接密着させると、反射層１３の密着強度を十分に高くできない場合がある。このため、反射層１３と波長変換部材１２との間に密着層を形成してもよい。密着層は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化クロム、酸化銅などにより形成することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態では、波長変換部材１２の内部に複数の反射層１３が形成されている。このため、波長変換部材１２中において散乱し、側面１２ｃ、１２ｄに向かう光が、側面１２ｃ、１２ｄから出射することを抑制することができる。より具体的には、複数の波長変換部１４のうち、ｚ方向において反射層１３により挟まれた波長変換部１４ａの光は、反射層１３により反射され、側面１２ｃ、１２ｄから出射することが抑制されており、光出射面１２ｂから出射する。よって、波長変換部材１２の光出射面１２ｂから出射する光Ｌ３の強度を高めることができる。従って、光源１の輝度を高めることができる。
【００４７】
また、反射層１３を複数設けることにより、波長変換部材１２から出射される光Ｌ３の直進性を高めることができる。光Ｌ３の直進性をさらに高める観点からは、反射層１３を３層以上設けることが好ましい。
【００４８】
また、反射層１３を設けることにより、波長変換部材１２に入射した光が波長変換部材１２から出射するまでの平均光路長を長くすることができる。従って、波長変換部材１２における波長変換効率を高めることができる。
【００４９】
なお、波長変換素子１１の製造方法は特に限定されない。波長変換素子１１は、例えば以下のような方法で製造することができる。
【００５０】
まず、素子本体１１ａを作製する。具体的には、波長変換部を構成するための、蛍光体粉末が分散した分散媒からなる板状部材を作製する。この板状部材は、例えば、蛍光体粉末と、ガラス粉末やセラミック粉末との混合粉末をプレス成形した後に、焼成することにより作製することができる。
【００５１】
次に、板状部材の一方の面の上に反射層を形成する。反射層の形成は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、メッキ法などにより行うことができる。また、反射膜を接着剤等を用いて接着することにより形成してもよい。
【００５２】
次に、片面に反射層が形成された板状部材を複数積層し、接着することにより素子本体１１ａを形成することができる。
【００５３】
また、例えば、蛍光体粉末と、ガラス粉末やセラミック粉末との混合粉末を板状にプレス成形し、得られた成形体の片面に金属微粒子を含むペーストを塗布したものを複数積層し、その後焼成することによっても素子本体１１ａを作製することができる。
【００５４】
最後に、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより波長選択フィルタ層１１ｂ及び反射抑制層１１ｃを形成することにより、波長変換素子１１を完成させることができる。
【００５５】
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例及び変形例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００５６】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【００５７】
図３に示すように、本実施形態では、波長変換部材１２の内部に、複数の第１の反射層１３に加えて、複数の第２の反射層１５が形成されている。具体的には、本実施形態では、３層以上の第２の反射層１５が設けられている。複数の第２の反射層１５のそれぞれは、ｘ方向（光軸方向）に平行で、しかも、ｘ方向と、ｘ方向に傾斜した方向（第一の反射層１３と交差する方向）とに沿って延びるように形成されている。本実施形態では、具体的には、複数の第２の反射層１５のそれぞれは、ｘ方向とｚ方向（第一の反射層１３と直行する方向）とに沿って延びるように形成されている。複数の第２の反射層１５は、ｙ方向に相互に間隔をおいて配列されている。すなわち、複数の第２の反射層１５は、ｙ方向に対向している。複数の第２の反射層１５のそれぞれは、光入射面１２ａ、光出射面１２ｂ及び側面１２ｃ、１２ｄに至っている。この複数の第２の反射層１５と複数の第１の反射層１３とによって、マトリクス状に配置された複数の角柱状の波長変換部１６が区画形成されている。従って、本実施形態においては、側面１２ｃ、１２ｄからの光の漏れのみならず、側面１２ｅ、１２ｆからの光の漏れも抑制することができる。よって、光出射面１２ｂから出射する光Ｌ３の強度をより高めることができる。従って、光源１の輝度をより高めることができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、複数の反射層１５は、互いに平行に設けられているが、本発明において少なくとも２層の第２の反射層は、互いに平行に設けられていなくてもよい。
【００５９】
本実施形態における素子本体１１ａの作製方法は、特に限定されない。素子本体１１ａは、例えば、隣り合う２側面の上に反射層が形成された四角柱状の波長変換部材をマトリクス状に貼り合わせて行くことにより素子本体１１ａを作製してもよい。また、格子状に形成された金属製のフォルダに四角柱状の波長変換部材を複数挿入していくことにより素子本体１１ａを作製してもよい。
【００６０】
（第３及び第４の実施形態）
図４は、第３の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。図５は、第４の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【００６１】
上記第１及び第２の実施形態では、波長変換部材１２の側面１２ｃ〜１２ｆの上には反射層が設けられていない例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図４や図５に示すように、側面１２ｃ〜１２ｆの上に反射層１７を形成してもよい。そうすることにより、側面１２ｃ〜１２ｆから光が漏れることをより効果的に抑制することができる。よって、光出射面１２ｂから出射する光Ｌ３の強度をさらに高めることができる。従って、光源１の輝度をさらに高めることができる。
【００６２】
（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態に係る光源の模式図である。
【００６３】
図６に示すように、本実施形態の光源２には、ビームスプリッタ１８が設けられている。発光素子１０からの光Ｌ０は、ビームスプリッタ１８により波長変換素子１１側に導かれる。波長変換素子１１の光入射面側には反射抑制層１１ｃが形成されており、反対側の面の上には、反射層１１ｄが形成されている。さらに、反射層１１ｄの上には樹脂や半田からなる接着層（図示せず）が形成されており、接着層を介してガラス、セラミックス、金属等からなる基板１９と波長変換素子１１が固定されている。この反射層１１ｄにより、光Ｌ０の一部及び波長変換部材１２の発光は、ビームスプリッタ１８側に反射される。このため、光Ｌ３は、ビームスプリッタ１８に向けて発せられ、ビームスプリッタ１８を透過して出射される。
【００６４】
尚、図６に示すように、接着層を介して基板１９と波長変換素子１１を固定した光源２とする場合、図２、３に示すような波長変換部が層状またはマトリクス状に形成された波長変換素子１１を用いることによって、発光素子１０から出射される光Ｌ０を光Ｌ３に変換する際に発生する熱による基板１９と波長変換素子１１との剥離を効果的に抑えることができる。
【００６５】
以下、本発明について、実施例及び比較例に基づいて具体的に説明する。但し、以下の実施例は単なる例示である。本発明は以下の実施例に何ら限定されない。
【００６６】
（実施例）
本実施例では、下記の要領で上記第２の実施形態における波長変換素子１１と実質的に同様の構成を有する波長変換素子を作製した。
【００６７】
具体的には、まず、硼珪酸塩系ガラス粉末８５質量％と、硫化物蛍光体粉末（ＣａＧａ２Ｓ４、蛍光波長：５６１ｎｍ）１５質量％とを混合し、プレス成形した後に、焼成、切断することにより、厚み０．３ｍｍ、幅０．３ｍｍ、奥行き２０ｍｍの波長変換部材を作製した。波長変換部材の全面に、密着層として、酸化アルミニウムからなる厚み１３４ｎｍの層を真空蒸着法により形成した。次に、密着層の上に、Ａｇからなる厚み１５０ｎｍの反射層をスパッタ法により形成した。次に、密着層及び反射層が形成された波長変換部材を積層し、エポキシ樹脂接着剤を用いて接着、切断、研磨することにより幅２．１ｍｍ角、奥行き０．５ｍｍのマトリクス状の素子本体を作製した。
【００６８】
次に、真空蒸着法により、素子本体の光入射面の上に、酸化ケイ素層と酸化タンタル層とを交互に合計３９層形成することにより波長選択フィルタ層を形成した。一方、素子本体の光出射面の上には、真空蒸着法により、酸化ケイ素層と酸化タンタル層とを交互に合計４層形成することにより反射抑制層を形成した。以上の工程により、波長変換素子を完成させた。
【００６９】
作製した波長変換素子の光入射面に、ＬＤを用いて波長４６０ｎｍの光を照射し、光出射面側から出射された光を１ｍｍ角のスリットを介して強度を測定した。その結果、本実施例の波長変換素子から出射された光の強度は、１０２ｌｍであった。
【００７０】
（比較例）
上記実施例と同様にして幅２．１ｍｍ角、奥行き０．５ｍｍの波長変換部材を作製し、波長変換部材の表面に密着層及び反射層を形成せずに、波長変換素子として用い、実施例と同様の評価を行った。その結果、本比較例の波長変換素子から出射された光の強度は、８３ｌｍであった。
【００７１】
これらの結果から、波長変換部材の内部に対向する少なくとも２層の反射層を設けることにより、波長変換素子の光出射面から出射される光の強度を高めることができることが分かる。
【符号の説明】
【００７２】
１，２…光源
１０…発光素子
１１…波長変換素子
１１ａ…素子本体
１１ｂ…波長選択フィルタ層
１１ｃ…反射抑制層
１１ｄ…反射層
１２…波長変換部材
１２ａ…光入射面
１２ｂ…光出射面
１２ｃ〜１２ｆ…側面
１３，１５，１７…反射層
１４…波長変換部
１６…波長変換部
１８…ビームスプリッタ
１９…基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子及びそれを備える光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いた光源などの、蛍光ランプや白熱灯に変わる次世代の光源に対する注目が高まってきている。そのような次世代光源の一例として、例えば下記の特許文献１には、青色光を出射するＬＥＤの光出射側にＬＥＤからの光の一部を吸収し、黄色の光を出射する波長変換部材が配置された光源が開示されている。この光源は、ＬＥＤから出射された青色光と、波長変換部材から出射された黄色光との合成光である白色光を発する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０８８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、上記のような波長変換部材を用いた光源の輝度をさらに高めたいという要望が高まってきている。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、波長変換部材を用いた光源の高輝度化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る波長変換素子は、波長変換部材と、少なくとも２層の第１の反射層とを備えている。波長変換部材は、蛍光体粉末が分散媒中に分散してなる。波長変換部材は、光軸方向において対向する光入射面及び光出射面を有する。少なくとも２層の第１の反射層は、波長変換部材の内部において、それぞれ光軸方向と平行な平面に沿って形成されている。少なくとも２層の第１の反射層は、波長変換部材を複数の部分に区画している。
【０００７】
波長変換部材が、分散媒中に蛍光体粉末が分散しているものである場合は、例えば、ガラスのみからなる光学部材とは異なり、波長変換部材に入射した光が波長変換部材中において大きく散乱する傾向にある。このため、例えば、波長変換部材単体では、光入射面から光出射面に向かって入射した光が散乱により側面から出射しやすい。このため、波長変換部材の光出射面から出射される合成光の強度が低くなってしまう。
【０００８】
それに対して本発明に係る波長変換素子には、波長変換部材の内部において、それぞれ光軸方向と平行な平面に沿って形成されており、波長変換部材を複数の部分に区画する少なくとも２層の第１の反射層が設けられている。このため、側面に向かって散乱した光の一部は、反射層により反射され、側面から出射することが効果的に抑制される。よって、本発明に係る波長変換素子では、光出射面から出射する光の強度を高めることができる。従って、本発明に係る波長変換素子を用いることによって、光源の高輝度化を図ることができる。
【０００９】
少なくとも２層の第１の反射層は、互いに平行に形成されていることが好ましい。この構成では、波長変換素子から出射される光の直進性を向上することができる。
【００１０】
また、第１の反射層は、３層以上積層されていることが好ましい。この構成では、波長変換素子から出射される光の直進性を向上することができる。
【００１１】
本発明に係る波長変換素子は、波長変換部材の内部において、光軸方向と平行で、且つ、第１の反射層と交差する平面に沿って形成される少なくとも２層の第２の反射層をさらに備えていることが好ましい。そして、波長変換部材内に、第１の反射層と第２の反射層とによって光軸方向に沿って延びる波長変換部が区画形成されていることが好ましい。この構成では、光出射面から出射する光の強度をさらに高めることができる。また、光出射面から出射する光の直進性をさらに向上することができる。
【００１２】
少なくとも２層の第２の反射層は、互いに平行に形成されていることが好ましい。この構成では、波長変換素子から出射される光の直進性をさらに向上することができる。
【００１３】
また、少なくとも２層の第２の反射層と、少なくとも２層の第１の反射層とが直交していることが好ましい。この構成では、光出射面から出射する光の直進性をさらに向上することができる。
【００１４】
第２の反射層は、３層以上積層されており、波長変換部がマトリクス状に設けられていることがより好ましい。この構成では、光出射面から出射する光の直進性をさらに向上することができる。
【００１５】
第１の反射層は、例えば誘電体多層膜からなるものであってもよいが、金属、合金または白色塗料からなるものであることが好ましい。金属、合金または白色塗料からなる第１の反射層は、反射率の波長依存性が低く、かつ容易に形成できるためである。同様に、第２の反射層も、例えば誘電体多層膜からなるものであってもよいが、金属、合金または白色塗料からなるものであることが好ましい。好ましく用いられる金属の具体例としては、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒなどが挙げられる。好ましく用いられる合金の具体例としては、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ及びＣｒからなる群から選ばれた１種以上の金属を含む合金などが挙げられる。好ましく用いられる白色塗料の具体例としては、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ及びＣｒからなる群から選ばれた１種以上の金属、合金からなる粒子を含む白色塗料などが挙げられる。
【００１６】
蛍光体粉末は、無機蛍光体粉末であることが好ましい。また、分散媒は、ガラスまたはセラミックスからなることが好ましい。このように、蛍光体粉末及び分散媒を無機材料からなるものとすることにより、波長変換素子の耐熱性を向上することができる。
【００１７】
本発明に係る光源は、上記本発明に係る波長変換素子と、波長変換素子の光入射面に向けて蛍光体粉末の励起光を出射する発光素子とを備える。
【００１８】
上述の通り、上記本発明に係る波長変換素子では、光出射面から出射する光の強度を高めることができる。従って、本発明に係る光源は、高輝度である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、波長変換部材を用いた光源の高輝度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る光源の模式図である。
【図２】第１の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【図３】第２の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【図４】第３の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【図５】第４の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【図６】第５の実施形態に係る光源の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る光源の模式図である。図１に示すように、光源１は、波長変換素子１１と、発光素子１０とを備えている。波長変換素子１１は、発光素子１０から出射された光Ｌ０が照射された際に、光Ｌ０よりも波長の長い光Ｌ２を出射する。また、光Ｌ０の一部は、波長変換素子１１を透過する。このため、波長変換素子１１からは、透過光Ｌ１と光Ｌ２との合成光である光Ｌ３が出射する。このため、光源１から出射する光Ｌ３は、発光素子１０から出射する光Ｌ０の波長及び強度と、波長変換素子１１から出射する光Ｌ２の波長及び強度とによって決まる。例えば、光Ｌ０が青色光であり、光Ｌ２が黄色光である場合は、白色の光Ｌ３を得ることができる。
【００２３】
発光素子１０は、波長変換素子１１に対して後述する蛍光体粉末の励起光を出射する素子である。発光素子１０の種類は特に限定されない。発光素子１０は、例えば、ＬＥＤ、ＬＤ、エレクトロルミネッセンス発光素子、プラズマ発光素子により構成することができる。光源１の輝度を高める観点からは、発光素子１０は、高強度の光を出射するものであることが好ましい。この観点からは、発光素子１０は、ＬＥＤやＬＤにより構成されていることが好ましい。
【００２４】
本実施形態においては、波長変換素子１１は、素子本体１１ａと、波長選択フィルタ層１１ｂと、反射抑制層１１ｃとを有する。もっとも、本発明においては、波長選択フィルタ層１１ｂ及び反射抑制層１１ｃは、必須ではない。波長変換素子は、例えば、素子本体のみにより構成されていてもよい。また、素子本体の光出射面と光入射面との両方の上に波長選択フィルタ層または反射抑制層のいずれかが形成されていてもよい。
【００２５】
波長選択フィルタ層１１ｂは、素子本体１１ａの光入射面の上に形成されている。この波長選択フィルタ層１１ｂは、発光素子１０から出射される光Ｌ０の内、特定の波長域の光のみを素子本体１１ａへ透過させ、それ以外の波長域の光の透過を抑制すると共に、素子本体１１ａで変換された光Ｌ２が光入射面（発光素子１０）側から出射することを防止する層である。波長選択フィルタ層１１ｂは、例えば、誘電体多層膜により形成することができる。
【００２６】
一方、反射抑制層１１ｃは、素子本体１１ａの光出射面の上に形成されている。この反射抑制層１１ｃは、素子本体１１ａから出射する光が光出射面で反射することを抑制して、素子本体１１ａから出射する光の出射率を高める層である。反射抑制層１１ｃは、例えば、誘電体多層膜により形成することができる。
【００２７】
図２は、素子本体１１ａの略図的斜視図である。図２に示すように、素子本体１１ａは、波長変換部材１２と、複数の反射層１３とを有する。本実施形態では、波長変換部材１２は、角柱状に形成されている。波長変換部材１２は、光入射面１２ａと、光出射面１２ｂと、４つの側面１２ｃ〜１２ｆとを有する。光入射面１２ａと光出射面１２ｂとは光軸方向（ｘ方向）に対向している。
【００２８】
波長変換部材１２は、分散媒と、分散媒中に分散している蛍光体粉末とを有する。
【００２９】
蛍光体粉末は、発光素子１０からの光Ｌ０を吸収し、光Ｌ０よりも波長が長い光Ｌ２を出射するものである。蛍光体粉末は、無機蛍光体粉末であることが好ましい。無機蛍光体粉末を用いることにより、波長変換部材１２の耐熱性を向上することができる。
【００３０】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の光を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００３１】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると緑色の蛍光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００３２】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の蛍光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００３３】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると黄色の蛍光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無蛍光体の具体例としては、ＺｎＳ：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００３４】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の蛍光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋などが挙げられる。
【００３５】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると赤色の蛍光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｇｄ３Ｇａ４Ｏ１２：Ｃｒ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋などが挙げられる。
【００３６】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の蛍光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｍｇ２ＴｉＯ４：Ｍｎ４＋、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋などが挙げられる。
【００３７】
蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、特に限定されない。蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、例えば、１μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましく、５μｍ〜２５μｍ程度であることがより好ましい。蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が大きすぎると、発光色が不均一になる場合がある。一方、蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が小さすぎると、発光強度が低下する場合がある。
【００３８】
波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、特に限定されない。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、発光素子１０から出射される光の強度、蛍光体粉末の発光特性、得ようとする光の色度などに応じて適宜設定することができる。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、一般的には、例えば、０．０１質量％〜３０重量％程度とすることができ、０．０５質量％〜２０質量％であることが好ましく、０．０８質量％〜１５質量％であることがさらに好ましい。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量が多すぎると、波長変換部材１２における気孔率が高くなり、光源１の発光強度が低下してしまう場合がある。一方、波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、十分に強い蛍光が得られなくなる場合がある。
【００３９】
分散媒は、例えば、耐熱樹脂やガラスやセラミックスであることが好ましい。なかでも、耐熱性が特に高く、発光素子１０からの光Ｌ０により劣化し難いガラスやセラミックスなどの無機分散媒がより好ましく用いられる。
【００４０】
耐熱樹脂の具体例としては、例えばポリイミドなどが挙げられる。ガラスの具体例としては、例えば、珪酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、硼リン酸塩系ガラスなどが挙げられる。セラミックスの具体例としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタン酸バリウム、窒化ケイ素、窒化チタン等の金属窒化物などが挙げられる。
【００４１】
波長変換部材１２の内部には、複数の第１の反射層１３が形成されている。本実施形態では、第１の反射層１３が３層以上形成されている。複数の第１の反射層１３のそれぞれは平板状に形成されている。複数の第１の反射層１３のそれぞれは、ｘ方向（光軸方向）と、ｘ方向に垂直なｙ方向とに沿って延びるように形成されている。すなわち、複数の第１の反射層１３のそれぞれは、ｘ方向（光軸方向）と並行な平面に沿って形成されている。複数の第１の反射層１３は、ｘ方向及びｙ方向のそれぞれに対して垂直なｚ方向に沿って相互に間隔をおいて配列されている。すなわち、複数の第１の反射層１３は、ｚ方向において対向している。複数の第１の反射層１３のそれぞれは、光入射面１２ａ、光出射面１２ｂ及び側面１２ｅ、１２ｆに露出している。このため、波長変換部材１２は、ｚ方向に配列された複数の波長変換部１４に区画されている。
【００４２】
なお、本実施形態では、複数の第１の反射層１３は、互いに平行に設けられているが、本発明においては、少なくとも２層の反射層は、互いに平行に配置されていなくてもよい。
【００４３】
第１の反射層１３は、発光素子１０からの光Ｌ０、すなわち、蛍光体粉末の励起光、及び蛍光体粉末から出射される光（変換光）の反射率が高いものであることが好ましい。具体的には、蛍光体粉末の励起波長及び蛍光体粉末に励起波長の光が照射された際に蛍光体粉末から出射される光の波長のそれぞれにおける反射層１３の反射率は、６０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。
【００４４】
このような反射率を実現する観点からは、反射層１３は、例えば、金属または合金からなることが好ましい。具体的には、反射層１３は、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒなどの金属、これらの金属の少なくともひとつを含む合金または白色塗料により形成されていることが好ましい。
【００４５】
なお、反射層１３の材質によっては、反射層１３と波長変換部材１２とを直接密着させると、反射層１３の密着強度を十分に高くできない場合がある。このため、反射層１３と波長変換部材１２との間に密着層を形成してもよい。密着層は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化クロム、酸化銅などにより形成することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態では、波長変換部材１２の内部に複数の反射層１３が形成されている。このため、波長変換部材１２中において散乱し、側面１２ｃ、１２ｄに向かう光が、側面１２ｃ、１２ｄから出射することを抑制することができる。より具体的には、複数の波長変換部１４のうち、ｚ方向において反射層１３により挟まれた波長変換部１４ａの光は、反射層１３により反射され、側面１２ｃ、１２ｄから出射することが抑制されており、光出射面１２ｂから出射する。よって、波長変換部材１２の光出射面１２ｂから出射する光Ｌ３の強度を高めることができる。従って、光源１の輝度を高めることができる。
【００４７】
また、反射層１３を複数設けることにより、波長変換部材１２から出射される光Ｌ３の直進性を高めることができる。光Ｌ３の直進性をさらに高める観点からは、反射層１３を３層以上設けることが好ましい。
【００４８】
また、反射層１３を設けることにより、波長変換部材１２に入射した光が波長変換部材１２から出射するまでの平均光路長を長くすることができる。従って、波長変換部材１２における波長変換効率を高めることができる。
【００４９】
なお、波長変換素子１１の製造方法は特に限定されない。波長変換素子１１は、例えば以下のような方法で製造することができる。
【００５０】
まず、素子本体１１ａを作製する。具体的には、波長変換部を構成するための、蛍光体粉末が分散した分散媒からなる板状部材を作製する。この板状部材は、例えば、蛍光体粉末と、ガラス粉末やセラミック粉末との混合粉末をプレス成形した後に、焼成することにより作製することができる。
【００５１】
次に、板状部材の一方の面の上に反射層を形成する。反射層の形成は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、メッキ法などにより行うことができる。また、反射膜を接着剤等を用いて接着することにより形成してもよい。
【００５２】
次に、片面に反射層が形成された板状部材を複数積層し、接着することにより素子本体１１ａを形成することができる。
【００５３】
また、例えば、蛍光体粉末と、ガラス粉末やセラミック粉末との混合粉末を板状にプレス成形し、得られた成形体の片面に金属微粒子を含むペーストを塗布したものを複数積層し、その後焼成することによっても素子本体１１ａを作製することができる。
【００５４】
最後に、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより波長選択フィルタ層１１ｂ及び反射抑制層１１ｃを形成することにより、波長変換素子１１を完成させることができる。
【００５５】
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例及び変形例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００５６】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【００５７】
図３に示すように、本実施形態では、波長変換部材１２の内部に、複数の第１の反射層１３に加えて、複数の第２の反射層１５が形成されている。具体的には、本実施形態では、３層以上の第２の反射層１５が設けられている。複数の第２の反射層１５のそれぞれは、ｘ方向（光軸方向）に平行で、しかも、ｘ方向と、ｘ方向に傾斜した方向（第一の反射層１３と交差する方向）とに沿って延びるように形成されている。本実施形態では、具体的には、複数の第２の反射層１５のそれぞれは、ｘ方向とｚ方向（第一の反射層１３と直行する方向）とに沿って延びるように形成されている。複数の第２の反射層１５は、ｙ方向に相互に間隔をおいて配列されている。すなわち、複数の第２の反射層１５は、ｙ方向に対向している。複数の第２の反射層１５のそれぞれは、光入射面１２ａ、光出射面１２ｂ及び側面１２ｃ、１２ｄに至っている。この複数の第２の反射層１５と複数の第１の反射層１３とによって、マトリクス状に配置された複数の角柱状の波長変換部１６が区画形成されている。従って、本実施形態においては、側面１２ｃ、１２ｄからの光の漏れのみならず、側面１２ｅ、１２ｆからの光の漏れも抑制することができる。よって、光出射面１２ｂから出射する光Ｌ３の強度をより高めることができる。従って、光源１の輝度をより高めることができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、複数の反射層１５は、互いに平行に設けられているが、本発明において少なくとも２層の第２の反射層は、互いに平行に設けられていなくてもよい。
【００５９】
本実施形態における素子本体１１ａの作製方法は、特に限定されない。素子本体１１ａは、例えば、隣り合う２側面の上に反射層が形成された四角柱状の波長変換部材をマトリクス状に貼り合わせて行くことにより素子本体１１ａを作製してもよい。また、格子状に形成された金属製のフォルダに四角柱状の波長変換部材を複数挿入していくことにより素子本体１１ａを作製してもよい。
【００６０】
（第３及び第４の実施形態）
図４は、第３の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。図５は、第４の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
【００６１】
上記第１及び第２の実施形態では、波長変換部材１２の側面１２ｃ〜１２ｆの上には反射層が設けられていない例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図４や図５に示すように、側面１２ｃ〜１２ｆの上に反射層１７を形成してもよい。そうすることにより、側面１２ｃ〜１２ｆから光が漏れることをより効果的に抑制することができる。よって、光出射面１２ｂから出射する光Ｌ３の強度をさらに高めることができる。従って、光源１の輝度をさらに高めることができる。
【００６２】
（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態に係る光源の模式図である。
【００６３】
図６に示すように、本実施形態の光源２には、ビームスプリッタ１８が設けられている。発光素子１０からの光Ｌ０は、ビームスプリッタ１８により波長変換素子１１側に導かれる。波長変換素子１１の光入射面側には反射抑制層１１ｃが形成されており、反対側の面の上には、反射層１１ｄが形成されている。さらに、反射層１１ｄの上には樹脂や半田からなる接着層（図示せず）が形成されており、接着層を介してガラス、セラミックス、金属等からなる基板１９と波長変換素子１１が固定されている。この反射層１１ｄにより、光Ｌ０の一部及び波長変換部材１２の発光は、ビームスプリッタ１８側に反射される。このため、光Ｌ３は、ビームスプリッタ１８に向けて発せられ、ビームスプリッタ１８を透過して出射される。
【００６４】
尚、図６に示すように、接着層を介して基板１９と波長変換素子１１を固定した光源２とする場合、図２、３に示すような波長変換部が層状またはマトリクス状に形成された波長変換素子１１を用いることによって、発光素子１０から出射される光Ｌ０を光Ｌ３に変換する際に発生する熱による基板１９と波長変換素子１１との剥離を効果的に抑えることができる。
【００６５】
以下、本発明について、実施例及び比較例に基づいて具体的に説明する。但し、以下の実施例は単なる例示である。本発明は以下の実施例に何ら限定されない。
【００６６】
（実施例）
本実施例では、下記の要領で上記第２の実施形態における波長変換素子１１と実質的に同様の構成を有する波長変換素子を作製した。
【００６７】
具体的には、まず、硼珪酸塩系ガラス粉末８５質量％と、硫化物蛍光体粉末（ＣａＧａ２Ｓ４、蛍光波長：５６１ｎｍ）１５質量％とを混合し、プレス成形した後に、焼成、切断することにより、厚み０．３ｍｍ、幅０．３ｍｍ、奥行き２０ｍｍの波長変換部材を作製した。波長変換部材の全面に、密着層として、酸化アルミニウムからなる厚み１３４ｎｍの層を真空蒸着法により形成した。次に、密着層の上に、Ａｇからなる厚み１５０ｎｍの反射層をスパッタ法により形成した。次に、密着層及び反射層が形成された波長変換部材を積層し、エポキシ樹脂接着剤を用いて接着、切断、研磨することにより幅２．１ｍｍ角、奥行き０．５ｍｍのマトリクス状の素子本体を作製した。
【００６８】
次に、真空蒸着法により、素子本体の光入射面の上に、酸化ケイ素層と酸化タンタル層とを交互に合計３９層形成することにより波長選択フィルタ層を形成した。一方、素子本体の光出射面の上には、真空蒸着法により、酸化ケイ素層と酸化タンタル層とを交互に合計４層形成することにより反射抑制層を形成した。以上の工程により、波長変換素子を完成させた。
【００６９】
作製した波長変換素子の光入射面に、ＬＤを用いて波長４６０ｎｍの光を照射し、光出射面側から出射された光を１ｍｍ角のスリットを介して強度を測定した。その結果、本実施例の波長変換素子から出射された光の強度は、１０２ｌｍであった。
【００７０】
（比較例）
上記実施例と同様にして幅２．１ｍｍ角、奥行き０．５ｍｍの波長変換部材を作製し、波長変換部材の表面に密着層及び反射層を形成せずに、波長変換素子として用い、実施例と同様の評価を行った。その結果、本比較例の波長変換素子から出射された光の強度は、８３ｌｍであった。
【００７１】
これらの結果から、波長変換部材の内部に対向する少なくとも２層の反射層を設けることにより、波長変換素子の光出射面から出射される光の強度を高めることができることが分かる。
【符号の説明】
【００７２】
１，２…光源
１０…発光素子
１１…波長変換素子
１１ａ…素子本体
１１ｂ…波長選択フィルタ層
１１ｃ…反射抑制層
１１ｄ…反射層
１２…波長変換部材
１２ａ…光入射面
１２ｂ…光出射面
１２ｃ〜１２ｆ…側面
１３，１５，１７…反射層
１４…波長変換部
１６…波長変換部
１８…ビームスプリッタ
１９…基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体粉末が分散媒中に分散してなり、光軸方向において対向する光入射面及び光出射面を有する波長変換部材と、
前記波長変換部材の内部において、前記光軸方向と平行な平面に沿って形成され、波長変換部材を複数の部分に区画する少なくとも２層の第１の反射層と、
を備える波長変換素子。
【請求項２】
前記第１の反射層は、互いに平行に形成されている、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記第１の反射層が、３層以上積層されている、請求項１または２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記波長変換部材の内部において、前記光軸方向と平行で、且つ、前記第１の反射層と交差する平面に沿って形成される少なくとも２層の第２の反射層をさらに備え、
前記波長変換部材内に、前記第１の反射層と前記第２の反射層とによって前記光軸方向に沿って延びる波長変換部が区画形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記第２の反射層が、互いに平行に形成されている、請求項４に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記第２の反射層と、前記第１の反射層とが直交している、請求項４または５に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記第２の反射層が、３層以上積層されており、前記波長変換部がマトリクス状に設けられている、請求項４〜６のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記第１の反射層は、金属、合金または白色塗料からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記蛍光体粉末が無機蛍光体粉末であり、かつ、分散媒がガラスまたはセラミックスである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子の前記光入射面に向けて前記蛍光体粉末の励起光を出射する発光素子と、
を備える光源。
【請求項１】
蛍光体粉末が分散媒中に分散してなり、光軸方向において対向する光入射面及び光出射面を有する波長変換部材と、
前記波長変換部材の内部において、前記光軸方向と平行な平面に沿って形成され、波長変換部材を複数の部分に区画する少なくとも２層の第１の反射層と、
を備える波長変換素子。
【請求項２】
前記第１の反射層は、互いに平行に形成されている、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記第１の反射層が、３層以上積層されている、請求項１または２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記波長変換部材の内部において、前記光軸方向と平行で、且つ、前記第１の反射層と交差する平面に沿って形成される少なくとも２層の第２の反射層をさらに備え、
前記波長変換部材内に、前記第１の反射層と前記第２の反射層とによって前記光軸方向に沿って延びる波長変換部が区画形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記第２の反射層が、互いに平行に形成されている、請求項４に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記第２の反射層と、前記第１の反射層とが直交している、請求項４または５に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記第２の反射層が、３層以上積層されており、前記波長変換部がマトリクス状に設けられている、請求項４〜６のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記第１の反射層は、金属、合金または白色塗料からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記蛍光体粉末が無機蛍光体粉末であり、かつ、分散媒がガラスまたはセラミックスである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子の前記光入射面に向けて前記蛍光体粉末の励起光を出射する発光素子と、
を備える光源。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１９４０７（Ｐ２０１２−１１９４０７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５９７２（Ｐ２０１０−２６５９７２）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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