(57)【要約】【課題】励起光と蛍光部材とを組み合わせた反射方式の発光モジュールにおいて、装置の大型化を防ぎつつも、反射光の光路を制御してアイセーフティの向上を図る。【解決手段】発光モジュール１０は固体光源２からの励起光を入射し、励起光と波長の異なる光を発するものであり、基板１１と、基板１１に一部が埋め込まれ、励起光を受けて発光する発光体１２と、基板と発光体との接触面に設けられた反射面１３とを備える。反射面１３及び発光体１２の少なくとも一方が再帰反射構造を備える。発光体１２は例えば球体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板に一部が埋め込まれ、励起光を受けて発光する発光体と、前記基板と前記発光体との接触面に設けられた反射面とを備えた発光モジュールであって、前記反射面及び前記発光体の少なくとも一方が再帰反射構造を備えたことを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の発光モジュールであって、
前記基板の、前記発光体が埋め込まれた面に、底面が正三角形で、３つの側面が直角二等辺三角形である三角錐形状の凹部が形成されており、前記反射面は前記凹部を覆って前記基板上に形成されていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の発光モジュールであって、
前記反射面は、前記三角錐形状の凹部を複数、隙間なく配置したものであることを特徴とする発光モジュール。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の発光モジュールであって、
前記発光体は、前記基板に埋め込まれた部分は、前記凹部と、凹凸が逆転した形状を有し、前記発光体が発する光を透過する光透過性接着材料によって前記凹部に固定されていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の発光モジュールであって、
前記発光体は、底面が正三角形、３つの側面が直角三角形からなる三角錐形状を有し、前記３つの側面が前記基板に埋め込まれており、当該３つの側面に反射面を有することを特徴とする発光モジュール。
【請求項６】
請求項１に記載の発光モジュールであって、
前記基板の、前記発光体が埋め込まれた面に、半球状の凹部からなり、前記反射面は前記凹部を覆って前記基板上に形成されていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の発光モジュールであって、
前記発光体は球体であって、前記基板に埋め込まれた面に反射面を有することを特徴とする発光モジュール。
【請求項８】
請求項５又は７に記載の発光モジュールであって、
前記発光体は、内部に、前記励起光を吸収し、波長の異なる光を発する物質を含むことを特徴とする発光モジュール。
【請求項９】
請求項５又は７に記載の発光モジュールであって、
前記発光体は、前記励起光を透過する光透過性材料からなる本体と、当該本体と前記反射面との間に形成された発光層とからなることを特徴とする発光モジュール。
【請求項１０】
レーザー光を発する固体光源と、レーザー光を受けて発光する発光体を備えた発光モジュールと、前記固体光源と前記発光モジュールとの間に配置されるダイクロイックミラーとを備えた光源装置であって、前記発光モジュールとして請求項１ないし９のいずれか一項に記載の発光モジュールを備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光源装置であって、固体光源からの励起光が当たる前記発光モジュールの発光体の面積が、前記励起光の照射面積よりも小さいことを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ＬＥＤ等の固体光源と蛍光体層を組み合わせた光源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。
【０００２】
光源を高輝度化する方法として反射方式で蛍光体を利用することが提案されている（特許文献１）。この方法は、光半導体と蛍光体層を空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用するものであり、固体光源からの励起光によって励起された蛍光体層からの発光と蛍光体層で反射する励起光の反射光の両方を用いる方法である。反射方式を採用することで、励起光の反射光も照明光として利用できるため高輝度化が可能となる。
【０００３】
また特許文献１の方法では、複数の反射層を有する蛍光体層を用いることにより、励起光を複数回反射することができる。その過程で励起光の光路長を大きくすることができ、光の変換効率を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８９６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
励起光を蛍光体に照射して発光させる発光装置においては、励起光が直接人の目に照射されないようにするというアイセーフティの課題がある。特許文献１に記載された技術では、蛍光体層における励起光の光路長を長くすることにより、外部に放射される励起光の光量が少なくなるので、ある程度アイセーフティを図ることができる。しかし、この技術では、励起光を蛍光部材の中で複数回反射させるために、光の反射面の構成は特定の入射角に限られる。このため、例えば、何らかの原因で励起光源の光軸がずれたり、基板の位置・角度がずれるなどして蛍光体の入射角が変化すると、励起光は想定外の方向へ放射されることになり、その場合には、目的とするアイセーフティの向上を図ることができない。
【０００６】
一方、アイセーフティ向上を図る方法として、反射光の光路を無反射材等で遮光することが考えられる。しかし、励起光の入射角の変化も考慮すると、遮光すべき無反射材の領域が大きくなるため装置が大型化する。
【０００７】
本発明は、励起光と蛍光部材とを組み合わせた反射方式の発光モジュールにおいて、装置の大型化を防ぎつつも、反射光の光路を制御してアイセーフティの向上を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、励起光によって発光する発光体または発光体と基板との間に設けられた反射面に、光の再帰反射構造を設ける。すなわち本発明の発光モジュールは、基板と、前記基板に一部が埋め込まれ、励起光を受けて発光する発光体と、前記基板と前記発光体との接触面に設けられた反射面とを備えた発光モジュールであって、前記反射面及び前記発光体のいずれか一方が再帰反射構造を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発光体又は反射面が再帰反射構造を有することで、励起光の入射角によらずに反射光の方向が入射光の方向と同じになる。そのため、励起光の反射光が想定外の方向に放射されることを防ぐことができ、アイセーフティの向上を図ることができる。
さらに、発光体の大きさと励起光の照射径に一定の関係を持たせることにより、発光体の発光面の大型化を防いで輝度を維持しつつも、アイセーフティの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明が適用される光源装置の基本的な構造を示す図
【図２】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第一実施形態の発光モジュールを示す側断面図
【図３】第一実施形態の発光モジュールにおける再帰反射機能を説明する図
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、第一実施形態の発光モジュールの製造方法の一例を示す図
【図５】第二実施形態の発光モジュールを示す側断面図
【図６】第二実施形態の発光モジュールの発光体の形状を説明する図
【図７】第二実施形態の発光モジュールの発光体の再帰反射機能を説明する図
【図８】第三実施形態の発光モジュールの側断面図
【図９】第三実施形態の発光モジュールの平面図
【図１０】第四実施形態の発光モジュールを示す側断面図
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第五実施形態の発光モジュールの側断面図
【図１２】第六実施形態の光源装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の発光モジュールは、基板と、基板に一部が埋め込まれた発光体と、基板と発光体との接触面に設けられた反射面とを備え、反射面または発光体が再帰反射構造を備えるものである。再帰反射性とは、発光体に入射した光を入射方向と同じ方向に出射する性質であり、再帰反射性を持つ反射面や発光体の構造はいくつかの態様を取り得る。
【００１２】
発光モジュールの各実施形態を説明する前に、まず、本発明の発光体モジュールが適用される光源装置の基本的な構造について、図１を参照して説明する。
【００１３】
図１は光源装置の概略構成を示す図であり、この光源装置１００は、基本的な要素として、励起光を発生する固体光源２と、発光モジュール１０と、固体光源２と発光モジュール１０との間に配置される光取り出し用の光学部材３とを備えている。
【００１４】
発光モジュール１０は、基板１１と、基板１１に一部が埋め込まれた発光体１２と、反射層１３と、発光体１２と基板１１とを接着する接合層１４とからなる。
【００１５】
固体光源２には、紫外光から青色光領域に発光波長をもつ発光ダイオードやレーザーダイオードなどが使用できる。これらの光源に限定はされるものではないが、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた約４５０nmの青色光を発光するレーザーダイオード等は励起光強度が高く、また本発明の効果が顕著に現れるため好適である。
【００１６】
光学部材３は、固体光源２からの励起光を透過し、発光体１２から出射される光のうち励起光以外の光を反射するダイクロイックミラーを用いることができる。
【００１７】
固体光源２と発光モジュール１０は、固体光源２から発する光が発光モジュール１に向かうように、所定の距離を持って対向配置され、その光路の中間にダイクロイックミラー３が配置される。ダイクロイックミラー３と光源装置１００の光出射面との間には、図示しない他の光学部材や反射板などが配置されていてもよい。この光源装置１００では、固体光源２から発する光の進行方向とダイクロイックミラー３の角度で決まる方向が光の取り出し方向となる。
【００１８】
次に本発明の各実施形態に共通する発光モジュール１０を構成する各要素について説明する。
発光モジュール１０を構成する発光体１２は、固体光源２が発する励起光を吸収し、励起光とは異なる波長の光を発するものであり、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、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。
【００１９】
蛍光体としては、紫外光から青色光領域の光を吸収し、励起光より長波長の光を発するものを用いることができる。例えば、赤色用にはCaAlSiN3:Eu2+、(Ca,  Sr)AlSiN3:Eu2+,  Ca2Si5N8：Eu2+、(Ca,  Sr)2Si5N8:Eu2+,  KSiF6:Mn4+、KTiF6:Mn4+が、黄色用にはY3Al5O12:Ce3+,  (Sr,  Ba)2SiO4:Eu2+,  Cax(Si,  Al)12(O,  N)16:Eu2+,  緑色用には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。これら蛍光体は、粉末状にしたものを１種または２種以上を混合して、P2O3,  SiO2,  B2O3,  Al2O3などの成分を含むガラス中に分散させて発光体１２とすることができる。
【００２０】
また上述した蛍光体を焼結することにより、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体セラミックスが得られる。蛍光体セラミックスは、特に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。透光性を有する蛍光体セラミックスは、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り、高い熱伝導率を示す。このため発光体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、発光体から取り出して利用でき、さらに発光体で発生した熱を効率良く拡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。
【００２１】
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+を賦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。
【００２２】
上述したガラス中に蛍光体を分散させたもの、蛍光体セラミックス、あるいはガラス蛍光体を所定の形状に成形して発光体１２とする。発光体１２の形状は、球体、特定の三角錐などであり、その詳細は後述する。
【００２３】
なお発光体１２の基板１１から露出する部分や光入射面となる部分には、反射防止層を設けることができる。反射防止層としては、ＭｇＦ2、ＳｉＯ2、多層膜など公知の材料を用いることができる。反射防止層は、蒸着や湿式方法で形成することができ、厚みは数１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度が好ましい。
【００２４】
基板１１は、金属基板、セラミックスなどを用いることができるが、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好適である。金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｄなどの単体や、合金を用いることができる。放熱基板の表面は、メッキ、スパッタ成膜、蒸着成膜など、必要に応じて適切な表面処理を施しても良い。また基板１１の、発光体１２が設けられる面には、発光体１２の形状と凹凸反転した形状の凹部が形成される。凹部はマイクロリソグラフィなど公知の切削技術により形成することができる。凹部内に反射層１３を介して発光体１２が埋め込まれる。この凹部表面に形成された反射層１３と発光体１２の形状により再帰反射性が得られる。基板１１の、発光体１２が設けられる面と反対側には放熱フィンなどの構造を配置してもよい。
【００２５】
反射層１３は、Ag,  Ag合金,  Pt,  Au,  Cu,  Ti,  Si等の金属反射膜及びSiO2,  Al2O3,  TiO2,  ZnO等の誘電体多層膜が用いられる。反射層はスパッタリング、真空蒸着、メッキ等の方法により形成することができる。反射層の表面に、メッキ、スパッタ成膜、蒸着成膜など、必要に応じて金属バンプの接合に適切な表面処理を施しても良い。反射層１３は発光体１２の表面に直接形成することも可能であるが、基板１１上に形成しても良い。
【００２６】
接合層１４は、反射層１３が発光体１２表面に形成される場合には、反射層１３と基板１１との間、反射層１３が基板１１表面に形成される場合には、反射層１３と発光体１２との間を接合する層である。接合層１４は、シリコーン樹脂、熱伝導接着剤、AuSn、はんだ、ガラス等の高耐熱性の材料で構成される。発光体１２に直接反射層１３を形成する場合は、接合層１４は光吸収性を有していてもよいが、発光体１２に反射層１３を形成せず、基板１１に反射層１３を形成する場合は、接合層１４は透明シリコーン樹脂、ガラス等の透光性のものが望ましい。
【００２７】
次に発光モジュールの再帰反射構造の各実施形態を説明する。
【００２８】
＜第一実施形態＞
本実施形態は、再帰反射構造を得るために球体からなる発光体１２を用いることが特徴である。図２に発光モジュール１の側面図を示す。図３は本実施形態の発光体１２における光路を説明する図である。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、本実施形態の発光体１２は球体からなり、基板１１には、この発光体１２のほぼ半分（半球部分）を受け入れる凹部１１aが設けられている。発光体１２は、凹部１１aに埋まる部分となる半球部分に反射層１３が形成され、接合層１４により基板１１に固定されている。或いは、図２（ｂ）に示すように、基板１１の凹部１１ａに反射層１３が形成され、発光体１２は凹部１１ａに形成された反射層１３に接合層１４により固定された構造でもよい。ここで、基板１１自体が高い反射性を持つ材料である場合には、凹部１１ａ表面が反射面となるので反射層１３を省くことが可能である。
【００３０】
このような球体からなる発光体１２の大きさは、光源２との距離との関係で、光源からの励起光が近似的に平行光として扱うことができる程度であることが好ましい。具体的には、励起光の照射径と同程度のオーダーの大きさであることが好ましく、球の直径をＲ、励起光の照射面に対する直径をφとしたとき、１．０φ＜Ｒ＜１０φの範囲であることが望ましい。Ｒ＜１．０φの場合は、励起光の一部が蛍光体に入射することができない可能性がある。またＲ＞１０の場合は、蛍光体の発光面が大きくなるために輝度が低下する。一例としては、Ｒ＝５００μｍ、φ＝１００μｍが挙げられる。
【００３１】
また発光体は、球体を球レンズとして考えることができ、再帰反射性を得るために、その焦点距離が球状発光体の表面又はその付近に存在することが望ましい。焦点距離が球面上に位置した場合、焦点は球面上に形成されている反射面と一致することになる。それにより、図３に矢印で示すように、球状蛍光体に入射する光は全て、光軸上に存在する焦点１６に集まる。このようにして集まった光は、焦点上に存在する反射面によって反射されるが、その反射光の進路は、球状蛍光体の対称性により、入射光の進路を光軸に対して折り返したものと等しくなる。したがって、入射した光と同じ方向に反射光が戻ることになり、再帰反射機能が得られる。
【００３２】
焦点を球体の表面にするために、発光体１２は屈折率が１．５〜２．０の範囲にあることが望ましい。ここで、球状蛍光体（球レンズ）の屈折率ｎ、焦点距離ｆとしたとき、その関係は次式（１）で求めることができる。
1/f=(n-1)(1/R1  -  1/R2)+d(n-1)2/(nR1R2)  （１）
式中、ｄ：レンズの厚み、Ｒ1：入射面側のレンズ半径、Ｒ2：反対側のレンズ半径
上式において、Ｒ1＝Ｒ2＝ｒ（球の半径）であり、ｎ＝２のときに、ｆ＝ｒとなる。すなわち焦点が球面上に存在することを意味する。つまり、再帰反射機能が得られる球状蛍光体の屈折率は、球面上に焦点が存在するｎ＝２であることが最も望ましい。ただし、１．５＜ｎ＜２．０の場合でも、焦点は球状蛍光体付近に存在するため、球状蛍光体に反射層を形成することにより再帰反射機能が得られる。
【００３３】
球状蛍光体に反射層を形成せず、放熱基板の反射面上に反射面を形成することによっても、再帰反射機能は得られる。例えば、球体の半径ｒ＝５０μｍ、屈折率ｎ＝１．８の場合、焦点距離ｆ＝５６．３μｍが得られる。この場合、球状発光体の表面と焦点との距離Ｌは、Ｌ＝ｆ−ｒ＝６．３μｍとなる。ただし、屈折率が１．５未満では、球状発光体と焦点の距離が大きくなるため、このような距離に反射層を設けるとすると蛍光体層の放熱性が悪くなり望ましくない。例えば、球の半径ｒ＝５０μｍ、屈折率ｎ＝１．４の場合、ｆ＝８７．５μｍとなるため、発光体と焦点との距離はＬ＝ｆ−ｒ＝３７．５μｍとなり、発光体と反射層との間の距離が３０μｍを超えているので蛍光体層の放熱性を確保することができない。
【００３４】
次に本実施形態の発光モジュールの製造方法を説明する。図４に製造工程の一例を示す。まずガラス蛍光体や蛍光体セラミックスなどの材料を用いて球体の発光体１２を作製する（ａ）。ついで、球体の発光体と同じ半径の半球凹部を持つ仮型（たとえばアルミ製）１５を用意し、この凹部に上記（ａ）で作製した発光体１２を載せて、スパッタリング装置等の成膜装置内にセットし、仮型１５の上から反射層１３を成膜する（ｂ）。別に、発光体１２と同じ半径を持つ半球凹部が形成された基板１１を用意し、その凹部内に接合層１４となる接着剤を塗布する。接着剤塗布後の基板１１を、反射層１３が形成された発光体１２の上に配置し、押圧し、接着剤を加熱硬化する（ｃ）。最後に仮型１５を取り外し、本実施形態の発光モジュール１を得る（ｄ）。
【００３５】
上述した製造方法は、一例であり、本実施形態の発光モジュールの製造方法は図示する方法に限定されない。例えば、半球状の凹部が形成された基板１１の凹部以外の部分をマスクした状態で凹部内に反射層１３を成膜し、次いで反射層１３に接着剤を塗布し、球状の発光体１２を配置し、接着剤を硬化してもよい。
【００３６】
本実施形態の発光モジュールによれば、発光体１２として適切な屈折率を持つ球体を用いることにより、再帰反射性を得ることができ、固体光源２からの励起光の光軸がずれた場合にも励起光が思わぬ方向に照射されるという事故を防止することができ、アイセーフティの向上を図ることができる。
【００３７】
＜第二実施形態＞
本実施形態は、三角錐の発光体１２を用いることが特徴である。図５は発光モジュール１の側面図、図６は三角錐の形状を説明する図、図７は発光体１２１を上面から見た図でその再帰反射機能を説明する図である。
【００３８】
本実施形態の発光モジュール１０は、図５に示すように、基板１１には発光体１２の三角錐と同形状の凹部が形成され、発光体１２は三角錐の底面が光出射面となるように、基板１１の凹部に埋め込まれている。基板１１の凹部に埋め込まれた発光体の側面（三角錐の３側面）には反射層１３が形成され、基板１１の凹部と反射層１３との間に接合層１４が形成されている。
【００３９】
発光体１２の三角錐は、図６に示すように、立方体の一つの頂点Ａに隣接する３つの頂点Ｂ，Ｃ，Ｄを結んでできる三角形で、その立方体を切り取った形状である。つまり底面が正三角形で、３つの側面が直角二等辺三角形からなる三角錐である。このような三角錐では、側面は底面に対しそれぞれ４５度の角度を有しており、これによって底面を光入射面としたとき底面に対し垂直に入射される光に対し再帰反射性を有する。このことを図７を参照して説明する。例えば紙面の上から垂直に一つの側面（ＡＢＣで規定される側面）に当たった光は、それと直交する面（点線で示す三角形の面）内で反射して他の側面（たとえばＡＢＣで規定される側面）に当たる。この側面に当たった光は同じ直交面内で入射角と同じ反射角で反射し、それと隣接する反射面（ＡＣＤで規定される側面）に当たる。このとき直交面内におけるＡＣＤ面への入射角は９０度となり、光はこの面で再び垂直方向（出射面方向）に反射され、光が入射した向きと逆向きに反射される。すなわち再帰反射性が得られる。
【００４０】
三角錐の大きさは、発光体１２が球体である場合と同様に考えることができ、底面の一辺の長さをＬとし、励起光の照射面に対する直径をφとしたとき、１．０φ＜Ｌ＜１０φが望ましい。
【００４１】
本実施形態の発光モジュールも、第一実施形態と同様の製造方法で製造することができる。
【００４２】
本実施形態の発光モジュールの効果も第一実施形態と同様であるが、本実施形態の発光モジュールは発光体１２の光入射面が平坦であって、光の入射方向に対し直交しているので球体の場合のような屈折率の制限がなく、材料の自由度が大きい。
【００４３】
なお本実施形態では、図６に示す立方体の３つの頂点を結ぶ三角形で立方体を切り取った形状の三角錐を発光体とする場合を説明したが、立方体を切り取らずに、この三角錐に相当する部分のみを反射層１３を介して基板１１の凹部に埋めて、その他の部分を基板１１上に露出した形状としても、同様の再帰反射性を得ることができる。ただし、基板１１から露出した形状の各面における励起光の反射を防止するために反射防止層を設ける必要がある。
【００４４】
＜第三実施形態＞
本実施形態の発光モジュールは、第二実施形態の発光体を複数配列したものである。図８に発光モジュールの断面図、図９に平面図を示す。図８の断面図は、図９のＡ−Ａ断面である。
【００４５】
図８および図９に示すように、本実施形態の発光モジュールは、基板１１に複数の三角錐からなる発光体１２を、隙間なく並べた構造を有している。個々の三角錐は第三実施形態と同様に、底面が正三角形で側面が直角二等辺三角形からなる三角錐である。図９では６個の三角錐を六角形状に配置した場合を示しているが、配置する三角錐の数、配置方法は図示するものに限定されない。例えば、三角形の配置や一次元方向の配置もとり得る。
【００４６】
図９中、斜線で示す、方向が同じである３つの三角錐は、同図中に示す立方体を積み上げたコーナーキューブを、ななめに切り取った形状である。従って本実施形態の発光体１２は、コーナーキューブから切り取った３つの三角錐を２組用いて組み合わせてることにより作製することもできる。
【００４７】
本実施形態の発光モジュールも第一および第二実施形態と同様に再帰反射性を得ることができ、これら実施形態と同様の効果が得られる。さらに本実施形態の発光モジュールは発光体１２の厚みを増加させることなくその面積を大きくできるので、大きな面積が望まれる光源装置に好適である。
【００４８】
＜第四実施形態＞
上記第一〜第三実施形態は、発光体１２側に再帰反射機能を持たせた実施形態であるが、本実施形態は基板に形成した反射層側に再帰反射機能を持たせたことが特徴である。発光体としては、従来用いられている直方体状の蛍光体プレートを用いることができる。図１０に本実施形態の発光モジュールの側面図を示す。
【００４９】
本実施形態では、基板１１に第二、第三実施形態の三角錐と同形状の凹部を隙間なく多数形成し、その凹部を反射面とする。反射層１３の形成方法は、上述した各実施形態と同じであるが、その内部に接合剤を充填し接合層１４とし、その上に直方体の発光体（蛍光体プレート）１２を配置する。接合層１４は、発光体（蛍光体プレート）１２から発生した熱を外部に逃がす機能と、発光体（蛍光体プレート）１２を通過した光を吸収せずに放熱基板上の反射面に伝える機能が必要である。そのため接合剤は透光性を有することが好ましい。透光性を有する接合剤として、例えば透明シリコーン樹脂や透明ガラスなどを用いることができる。
【００５０】
接合層１４の厚みが増すほど放熱性が低下するので、個々の三角錐の高さｈは、３０μｍ以下であることが好ましい。なお三角錐は、例えば基板１１の表面全体に設けてもよいが、励起光の照射部に限定して三角錐の凹部を設けることにより、放熱性を妨げる接合剤の使用量を最小限に抑えられる点で有利である。
【００５１】
直方体の発光体１２の大きさは、球状発光体の場合と同様に考えることができ、上から見た直方体の上面の対角線の長さをＬとするとき、励起光の照射面に対する直径φに対し、１．０φ＜Ｌ＜１０φの範囲が望ましい。
【００５２】
本実施形態の発光モジュールも第一〜第三実施形態と同様に再帰反射性を得ることができ、これら実施形態と同様の効果が得られる。また本実施形態では、万が一、発光体が脱落した場合においても、再帰反射機能を失わず、アイセーフティが得られる点で効果的である。
【００５３】
＜第五実施形態＞
以上の実施形態では、発光体が蛍光体を含むものである場合を説明したが、本実施形態の発光モジュールは、第一〜第四実施形態における発光体の代わりに透明体を用い、接合剤に蛍光体を用いる点が特徴である。すなわち本実施形態においては、透明体と接合層とが発光体を構成している。本実施形態の発光モジュールを図１１に示す。図１１の（ａ）は透明体１７が球体である場合、（ｂ）は透明体１７が三角錐である場合を示している。
【００５４】
図１１に示すように、本実施形態の発光モジュールにおいても、基板１１に凹部が形成されていることは第一〜第四実施形態と同様である。基板１１の凹部に反射層１３が形成されている。反射層１３は金属反射膜または誘電体多層膜などからなり、スパッタリング等により形成することができる。
【００５５】
接合層１４は蛍光体粉末をバインダーに均一に混合した層で、蛍光体としては第一実施形態において説明した蛍光体を使用することができる。バインダーとしてはガラスやシリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。接合層１４における蛍光体粉末の濃度は、限定されるものではないが、層全体の１０〜９０重量％であることが好ましい。
【００５６】
透明体１７は、固体光源からの励起光および接合層に含まれる蛍光体が発する光を透過する材料からなる。具体的には、ガラスやアクリル樹脂などの樹脂を用いることができる。透明体１７が、図１１（ａ）に示すように球体の場合には、再帰反射性を得るために、屈折率ｎが１．５〜２．０であることが好ましい。透明体の形状は、第一実施形態または第二実施形態における発光体の形状と同じである。
【００５７】
本実施形態の発光モジュールは、接合層を構成するバインダー（接合剤）が熱硬化性樹脂の場合、凹部に反射層１３を形成した基板１１に上述した蛍光体含有接合剤を所定の暑さとなるように塗布した後、透明体１７を載せて所定の温度に（たとえば１５０℃で４時間）加熱して樹脂を硬化させることにより製造することができる。
【００５８】
本実施形態の発光モジュールにおいても、上述した第一〜第四実施形態と同様に再帰反射機能によるアイセーフティの向上を図ることができる。
なお図１１では、透明体が球体あるいは三角錐である場合を示しているが、透明体は三角錐を多数配置したものであってもよい。
【００５９】
＜第六実施形態＞
次に本発明の発光モジュールを用いた光源装置の実施形態を説明する。
図１２に、本実施形態の光源装置２００の概要を示す。この光源装置２００は、青色ＬＤ２１０と、発光モジュール１０と、赤色ＬＥＤ２２０と、ＤＭＤ（Digital  Micromirror  Device）２３０と、ハーフミラー２４０および複数のダイクロイックミラー２５１〜２５３とを備えており、ミニモバイルプロジェクターの光源装置として使用可能なものである。ダイクロイックミラー２５１〜２５３は、それぞれ透過する波長と反射する波長に対する設計が異なる。
【００６０】
青色ＬＤ２１０と発光モジュール１０とが互いに対向して配置され、それらから発せられる光をハーフミラー２４０およびダイクロイックミラー２５１で取り出し、赤色ＬＥＤ２２０から発生られる光と混合してＤＭＤ２３０に送られる。すなわち青色ＬＤ２１０と発光モジュール１０との間には、ハーフミラー２４０とダイクロイックミラー２５１とが順に配置されている、また赤色ＬＥＤ２２０と、ＤＭＤ２３０との間には、２つのダイクロイックミラー２５２、２５３が配置され、ダイクロイックミラー２５２は、ダイクロイックミラー２５１からの光を受ける位置に、ダイクロイックミラー２５３は、ハーフミラー２４０からの光を受ける位置に、それぞれ配置されている。
【００６１】
このような構成において、青色ＬＤ２１０から発せられた青色光（あるいは紫外光）は、ハーフミラー２４０とダイクロイックミラー２５１を透過して発光モジュール１０に入射する。またハーフミラー２４０を通過する際に励起光の一部はダイクロイックミラー２５３に向けられる。発光モジュール１０では励起光によって蛍光体から蛍光が発せられる。この励起光は再帰反射機能により、光源である青色ＬＤ２１０に向かうが、蛍光はダイクロイックミラー２５１によりダイクロイックミラー２５２の方向に反射され、さらにダイクロイックミラー２５２により反射されて、ＤＭＤ２３０に向けられる。このとき、発光モジュール１０からの光は、赤色ＬＥＤ２２０から発生られる光と混合して、ともにダイクロイックミラー２５３を通過し、ＤＭＤ２３０に送られる。一方、ダイクロイックミラー２５３は、ハーフミラー２４０で反射された励起光をさらに反射してＤＭＤ２３０に向ける。これによりＤＭＤ２３０には、青色ＬＤ２１０からの光と発光モジュール１０からの光と赤色ＬＥＤ２２０からの光が混合した状態で光が入射される。これにより非常に輝度の高い光が得られる。
【００６２】
以上、本発明の発光モジュールの適用例を説明したが、本発明の発光モジュールは図１に示すような基本構造を有する光源装置であれば、上述した実施形態に限定されることなく、種々の光源装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によればＬＤ光源を用いた光源装置におけるアイセーフティの向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
２・・・固体光源、３・・・光学部材（ダイクロイックミラー）、１０・・・発光モジュール、１１・・・基板、１２・・・発光体、１３・・・反射層、１４・・・接合層、１００、２００・・・光源装置、２１０・・・青色ＬＤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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