(57)【要約】支持面（２ａ）を備える支持部材（２）と、支持面（２ａ）の上方に配置された波長変換部（４）を備える波長変換素子（１）であって、波長変換部（４）は、励起光（８２）を吸収して蛍光（第２の放射光（９１））を発生する複数の第１の蛍光体粒子（４ａ）と、複数の第１の蛍光体粒子（４ａ）を結合する透明結合材（４ｂ）とを含み、かつ、支持面（２ａ）側に位置する接合面（７）、及び、接合面（７）と対向し、励起光が入射される入射面（６）を備え、入射面（６）から、励起光（８２）及び蛍光が出射され、波長変換部（４）は、複数の凸部（５ａ）を備え、複数の凸部（５ａ）の少なくとも一部は、入射面（６）に配置され、複数の凸部（５ａ）の各々の頂部には、複数の第１の蛍光体粒子（４ａ）のうちの一部が露出している。
2017056470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持面を備える支持部材と、前記支持面の上方に配置された波長変換部を備える波長変換素子であって、
前記波長変換部は、励起光を吸収して蛍光を発生する複数の第１の蛍光体粒子と、前記複数の第１の蛍光体粒子を結合する透明結合材とを含み、かつ、前記支持面側に位置する接合面、及び、前記接合面と対向し、前記励起光が入射される入射面を備え、
前記入射面から、前記励起光及び前記蛍光が出射され、
前記波長変換部は、複数の凸部を備え、
前記複数の凸部の少なくとも一部は、前記入射面に配置され、
前記複数の凸部の各々の頂部には、前記複数の第１の蛍光体粒子のうちの一部が露出している
波長変換素子。
【請求項２】
前記透明結合材が、シルセスキオキサン又は酸化亜鉛を含む
請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記波長変換部は、複数の凹部を備え、
前記複数の凹部には、前記透明結合材が露出している
請求項１又は２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記複数の凹部の少なくとも一つの内面に、前記複数の第１の蛍光体粒子が露出しない
請求項３に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記複数の凹部の少なくとも一つの径は、５μｍ以上、１６μｍ以下である
請求項４に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記入射面は、前記凸部と前記凹部のＰ−Ｖ値（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｖａｌｌｅｙ）が前記励起光のピーク波長の４．４倍から８．９倍の範囲である領域を有する
請求項３〜５のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記入射面は、前記凸部と前記凹部のＰ−Ｖ値（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｖａｌｌｅｙ）が２μｍから４μｍの範囲である領域を有する
請求項３〜６のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記波長変換部は、前記接合面及び前記入射面と交差する側面を備え、
前記複数の凸部の少なくとも一部は、前記側面に配置されている
請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記支持面の上面視において、前記支持部材の周縁部は前記波長変換部から露出している
請求項１〜８のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
前記支持面には、反射膜が形成されている
請求項１〜９のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１１】
前記波長変換部は、前記複数の第１の蛍光体粒子及び前記透明結合材から構成される第１の波長変換部材と、前記第１の波長変換部材及び前記支持面の間に配置され、前記第１の波長変換部材と異なる第２の波長変換部材とを備える
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１２】
前記第２の波長変換部材は蛍光体セラミックで構成され、
前記第２の波長変換部材の表面のうち、前記支持面と交差する側面は前記第１の波長変換部材に覆われている
請求項１１に記載の波長変換素子。
【請求項１３】
前記支持面の上面視において、前記波長変換部の周縁は、内角が１８０度より大きい頂点を有する
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の波長変換素子と、
前記励起光を放射する励起光源とを備える
発光装置。
【請求項１５】
前記波長変換素子を固定する固定部材を備え、
前記波長変換素子は、前記支持面の周縁部に配置された押さえ部材によって、前記固定部材に固定される
請求項１４に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記励起光源と前記波長変換素子の間に配置されたレンズを備える
請求項１４又は１５に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、波長変換素子及びこれを用いる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、波長変換素子を用いた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種の発光装置として、特許文献１に開示された発光装置について、図２１を用いて説明する。図２１は、従来の発光装置の概略図である。【０００３】
特許文献１に開示された発光装置１１００は、図２１に示すように、第１光Ａを発する光源１０１０と、励起光として第１光Ａが入射されて、蛍光として第２光を発する波長変換部材１０２０とを備える。波長変換部材１０２０の第１主面１０２１に第１光Ａが照射され、波長変換部材１０２０の第１主面１０２１から第１光Ａ及び第２光の混色光Ｂが放出される。そして、波長変換部材１０２０の第１主面１０２１には、波長変換部材１０２０より屈折率が高い透光層１０３０が設けられており、波長変換部材１０２０と透光層１０３０との界面が粗面となっている。波長変換部材１０２０と透光層１０３０の界面には、複数の微細な凹凸が形成されている。また、透光層１０３０の外側の主面（図２１の上方の主面）にも同様に複数の微細な凹凸が形成されている。微細な凹凸は、波長変換部材１０２０の第１主面１０２１を研削などの方法により粗面化した後で、当該粗面化された第１主面１０２１にスパッタやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等によって透光層１０３０を形成することにより得られる。また、波長変換部材１０２０の第１主面１０２１に対向する第２主面１０２２には、反射部材１０４０が設けられている。【０００４】
特許文献１に開示された発光装置１１００は、以上の構成を備えることにより、第１光Ａ及び第２光が透光層１０３０の両主面及び波長変換部材１０２０の第１主面１０２１によって散乱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１０３５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された発光装置１１００において、波長変換部材１０２０及び透光層１０３０において、十分な散乱作用を得るためには、第１主面１０２１などの十分な粗面化が必要である。一方、第１主面１０２１を粗面化するために、また、波長変換部材１０２０を反射部材に載せる際のハンドリングを容易にするために、波長変換部材１０２０には構造的な強度が要求される。そのため、波長変換部材１０２０には、ある程度の膜厚が必要とされる。つまり、特許文献１に開示された波長変換部材１０２０においては、その形状に制限がある。【０００７】
そこで本開示は、十分な散乱作用を確保でき、かつ、形状の自由度が高い波長変換部を備える波長変換素子、及び、当該波長変換素子を用いる発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本開示に係る波長変換素子は、支持面を備える支持部材と、前記支持面の上方に配置された波長変換部を備える波長変換素子であって、前記波長変換部は、励起光を吸収して蛍光を発生する複数の第１の蛍光体粒子と、前記複数の第１の蛍光体粒子を結合する透明結合材とを含み、かつ、前記支持面側に位置する接合面、及び、前記接合面と対向し、前記励起光が入射される入射面を備え、前記入射面から、前記励起光及び前記蛍光が出射され、前記波長変換部は、複数の凸部を備え、前記複数の凸部の少なくとも一部は、前記入射面に配置され、前記複数の凸部の各々の頂部には、前記複数の第１の蛍光体粒子のうちの一部が露出している。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、十分な散乱作用を確保でき、かつ、形状の自由度が高い波長変換部を備える波長変換素子、及び、当該波長変換素子を用いる発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は実施の形態１に係る波長変換素子の模式的な断面図である。
【図２】図２は実施の形態１に係る波長変換素子の機能を説明する図である。
【図３】図３は実施の形態１に係る波長変換素子の模式的な斜視図である。
【図４】図４は実施の形態１に係る波長変換素子の固定構成を示す模式的な断面図である。
【図５】図５は実施の形態１に係る波長変換素子の製造方法の前半の工程を示す模式的な断面図である。
【図６】図６は実施の形態１に係る波長変換素子の製造方法の後半の工程を示す模式的な断面図である。
【図７】図７は実施の形態１に係る波長変換素子の効果を確認するための実験に用いられる測定系を模式的に示す図である。
【図８】図８は実施の形態１に係る波長変換素子の効果を確認するための実験結果を示すグラフである。
【図９】図９は実施の形態１に係る発光装置の概略図である。
【図１０】図１０は実施の形態１に係る発光装置を備える投影装置の構成例を示す概略図である。
【図１１】図１１は実施の形態１に係る波長変換素子を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。
【図１２】図１２は実施の形態１に係る波長変換素子を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。
【図１３】図１３は実施の形態１に係る波長変換素子を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。
【図１４】図１４は実施の形態１の変形例１に係る波長変換素子の模式的な断面図である。
【図１５】図１５は実施の形態１の変形例１に係る波長変換素子の製造方法を説明する図である。
【図１６】図１６は実施の形態１の変形例２に係る波長変換素子の模式的な断面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは実施の形態２に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填前の工程を示す模式的な断面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは実施の形態２に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填方法を示す模式的な断面図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは実施の形態２に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填途中の工程を示す模式的な断面図である。
【図１７Ｄ】図１７Ｄは実施の形態２に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填後の工程を示す模式的な断面図である。
【図１８】図１８は実施の形態３に係る波長変換素子の模式的な断面図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。
【図１９Ｃ】図１９Ｃは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。
【図１９Ｄ】図１９Ｄは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。
【図１９Ｅ】図１９Ｅは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。
【図１９Ｆ】図１９Ｆは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。
【図２０】図２０は実施の形態３の変形例に係る波長変換素子の模式的な断面図である。
【図２１】図２１は従来の発光装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、各実施形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。図面は、模式的又は概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。実質的に同じ部分を表す場合であっても、図面により寸法や比率が異なって表される場合もある。実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。以下の実施形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１２】
本開示の主旨を逸脱しない限り、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本開示に含まれる。また、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、複数の実施形態の少なくとも一部を組み合わせることも可能である。
【００１３】
また、本明細書において、「上方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに密着して配置されて２つの構成要素が接する場合にも適用される。
【００１４】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１に係る波長変換素子について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本実施の形態に係る波長変換素子１の模式的な断面図である。
【００１６】
本実施の形態に係る波長変換素子１は、図１に示すように、支持面２ａを備える支持部材２と、支持面２ａの上方に配置された波長変換部４を備える素子である。
【００１７】
波長変換部４は、励起光を吸収して蛍光を発生する複数の第１の蛍光体粒子４ａと、複数の第１の蛍光体粒子４ａを結合する透明結合材４ｂとを含み、かつ、支持面２ａ側に位置する接合面７、及び、接合面７と対向し、励起光が入射される入射面６を備える。また、波長変換部４の入射面６から、励起光及び蛍光が出射される。波長変換部４は、複数の凸部５ａを備え、複数の凸部５ａの少なくとも一部は、入射面６に配置され、複数の凸部５ａの各々の頂部には、複数の第１の蛍光体粒子４ａのうちの一部が露出している。また、波長変換部４は、複数の凹部５ｂを備え、複数の凹部５ｂには、透明結合材４ｂが露出している。
【００１８】
つまり、波長変換部４は、その表面のうち少なくとも入射面６に、第１の蛍光体粒子４ａが露出することにより形成される複数の凸部５ａと、透明結合材４ｂが露出することにより形成される複数の凹部５ｂとを備える。複数の凸部５ａの頂部には、一つの第１の蛍光体粒子４ａの表面が露出している。言い換えると、一つの第１の蛍光体粒子４ａが一つの凸部５ａを構成している。また、複数の凹部５ｂは第１の蛍光体粒子４ａ間の透明結合材４ｂの露出面である。
【００１９】
以上に述べた構成を備える波長変換素子１の機能について、図２を用いて説明する。
【００２０】
図２は本実施の形態に係る波長変換素子１の機能を説明する図である。
【００２１】
本実施の形態に係る波長変換素子１では、波長変換部４の入射面６に入射した励起光８２は、図２に示すように、第１の蛍光体粒子４ａ又は透明結合材４ｂに入射する。なお、本実施の形態では、励起光８２としてレーザ光を用いる。入射面６付近には、屈折率の異なる媒体の界面、つまり、空気と波長変換部４との界面及び第１の蛍光体粒子４ａと透明結合材４ｂとの界面が存在する。また、入射面６には、第１の蛍光体粒子４ａの表面が露出した凸部５ａと、第１の蛍光体粒子４ａ間に露出した透明結合材４ｂからなる凹部５ｂとが存在する。このため、波長変換部４に入射した励起光８２は、図２に実線の矢印で示すように、入射面６で乱反射もしくは多重反射されて、一部の光は第１の放射光８５（図２に示す点線の矢印）として波長変換部４から放射される。このとき第１の放射光８５は、入射面６付近に存在する界面により乱反射もしくは多重反射されている。そのため、第１の放射光８５は、レーザ光からなる励起光８２の直進性が低減されている。また、複数の凸部５ａ及び複数の凹部５ｂに入射した励起光８２は、その入射位置に応じて、出射方向が異なる。そのため、波長変換素子１は第１の放射光８５を出射方向が全方位となる光として放射させることができる。つまり、本実施の形態に係る波長変換素子１においては、十分な散乱作用を確保できる。なお、励起光８２の一部は、第１の蛍光体粒子４ａによって、波長変換された蛍光として、波長変換部４から放射される。当該蛍光については、後述する。
【００２２】
以下、必須ではない任意の構成要素を含め、より具体的な実施の形態について説明を行う。
【００２３】
図１に示すように、波長変換素子１において、支持部材２の支持面２ａには反射膜３が形成されており、反射膜３の表面に波長変換部４が配置されている。波長変換部４は、複数の第１の蛍光体粒子４ａと、複数の第１の蛍光体粒子４ａを結合する透明結合材４ｂとから構成される。複数の第１の蛍光体粒子４ａは透明結合材４ｂ中に分散されていることが好ましい。
【００２４】
第１の蛍光体粒子４ａとして、励起光の波長が、４２０ｎｍから４９０ｎｍの青色光である場合は、セリウム（Ｃｅ）が賦活された（Ｇａ、Ｙ、Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１０などのイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体を用いることができる。その他、蛍光体から放射させる光の波長に応じて、ユーロピウム（Ｅｕ）賦活α―ＳｉＡｌＯＮ、Ｅｕ賦活（Ｂａ、Ｓｒ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２等を用いることができる。
【００２５】
透明結合材４ｂは、好ましくは、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）を主成分とした透明材料であり、ガラス、シルセスキオキサン、シリコーンなどが例として挙げられる。波長変換部４の中において、複数の第１の蛍光体粒子４ａ同士は離れて配置され、複数の第１の蛍光体粒子４ａの間に透明結合材４ｂが充填されていることが好ましい。
【００２６】
支持部材２は、波長変換素子１で発生した熱をより効率的に吸収するために、熱伝導率が高く、かつ、透明結合材４ｂと熱膨張係数差が小さい材料が好ましい。具体的には、熱伝導率は１００Ｗ／ｍＫ以上で、熱膨張係数が１×１０−５／Ｋ以下の材料が好ましい。具体的には、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウムなどの半導体結晶基板もしくはセラミック基板などが挙げられる。
【００２７】
反射膜３は、励起光及び第１の蛍光体粒子４ａで発生する蛍光のスペクトルに高い反射率を有する材料で形成されることが好ましい。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銀合金、プラチナ（Ｐｔ）などの金属膜、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２など誘電体膜のいずれか、又は、金属膜と誘電体膜とを組み合わせた材料で形成されることが好ましい。
【００２８】
続いて、波長変換部４及び支持部材２の形状及び寸法について図１、図３及び図４を用いて説明する。
【００２９】
図３は本実施の形態に係る波長変換素子１を示す模式的な斜視図である。図３は、支持部材２の支持面２ａを斜め上方から見た斜視図である。
【００３０】
図４は本実施の形態に係る波長変換素子１の固定構成を示す模式的な断面図である。
【００３１】
図３に示すように、支持面２ａの上面視において、好ましくは、支持部材２の周縁部２ｂは波長変換部４から露出している。つまり、波長変換素子１において、図１に示すように、波長変換部４の幅Ｌ１は支持部材２の幅Ｌ２よりも小さくなるように形成される。このように波長変換素子１が形成されることにより、波長変換素子１を例えば発光装置において用いる場合に、発光装置に容易に固定できる。例えば、図４に示すように、波長変換素子１は、固定部材５０の所定の位置に固定される。より具体的には、固定部材５０にはネジ穴５０ａが形成されており、波長変換素子１は、密着部材１１を介して、固定部材５０の上方に配置される。そして、押さえ部材１２は、支持部材２の波長変換部４を形成していない周縁部２ｂに接触し、ネジ１３が、押さえ部材１２の貫通孔１２ａを通して、固定部材５０に設けられたネジ穴５０ａに止められる。このように波長変換素子１は固定部材５０に固定される。この場合における押さえ部材１２の波長変換部４側の端部１２ｂの位置を、図３に点線で示す。図３に示すように、端部１２ｂは波長変換部４と離間されているため、押さえ部材１２と波長変換部４と干渉しない。これにより、押さえ部材１２による波長変換部４における損傷の発生を抑制できる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態に係る波長変換素子１では、支持部材２上に波長変換部４を配置するため、支持部材２を用いて、波長変換部４をハンドリングでき、波長変換部４そのものをハンドリングしなくてもよい。したがって、本実施の形態に係る波長変換素子１では、波長変換部４の形状の自由度が高い。
【００３３】
また、固定部材５０は、波長変換素子１で発生した熱を吸収及び放散するために、高い熱伝導率を有する材料で構成されることが好ましい。具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金、表面メッキ処理された銅、銅合金などの材料で構成されることが好ましい。密着部材１１は、波長変換素子１から固定部材５０に速やかに熱を伝達する機能を有する。具体的には、密着部材１１は、例えばグラファイトシート、放熱シリコーン樹脂、はんだ材などで構成される。
【００３４】
以上のように固定部材５０に固定された波長変換素子１には、図４に示すように、例えば、ピーク波長４５０ｎｍのレーザ光である励起光８２が入射面６に対して斜め方向に照射される。このとき励起光８２の一部は、波長変換部４の第１の蛍光体粒子４ａに吸収され、別の波長の光である蛍光に変換され、入射面６から全方位に放射される第２の放射光９１として放射される。
【００３５】
一方、波長変換部４に入射した光のうち、第１の蛍光体粒子４ａに吸収されなかった光は、波長変換部４の内部もしくは表面で反射されて、波長変換部４から第１の放射光８５として放射される。このとき、波長変換部４の内部で反射される光は、複数の第１の蛍光体粒子４ａで多重反射して、波長変換部４の表面から放射される。このため、波長変換部４の内部で反射される光は、波長変換部４の表面から全方位に放射される第１の放射光８５として放射される。一方、波長変換部４の入射面６、又は、入射面６付近で反射され、第１の放射光８５として放射される光についても、波長変換部４の入射面６の凸部５ａ、凹部５ｂ、又は、入射面６に存在する第１の蛍光体粒子４ａと透明結合材４ｂとの界面で乱反射されて放射されるため、波長変換部４の入射面６から全方位に放射される第１の放射光８５として放射される。
【００３６】
上記の結果、波長変換部４の入射面６からは、全方位に放射される第１の放射光８５と第２の放射光９１とが混合された光を放射させることができる。なお、波長変換部４は、図１及び図４に示すように、接合面７及び入射面６と交差する側面８を備え、励起光８２の一部は、波長変換部４の側面８に入射され得る。この場合、側面８から、第１の放射光８５及び第２の放射光９１が放射され得る。本実施の形態では、複数の凸部５ａ及び複数の凹部５ｂの少なくとも一部は、側面８に配置されている。そのため、側面８からも乱反射された第１の放射光８５及び第２の放射光９１が放射される。これにより、波長変換部４から放射される放射光をより散乱させることができる。また、励起光８２が入射面６から入射される場合でも、励起光８２及び蛍光が波長変換部４の内部深くまで進入することによって、第１の放射光８５及び第２の放射光９１が側面８から放射されることがあり得る。
【００３７】
この結果、第１の放射光８５を青色光、第２の放射光９１を黄色光とすると、波長変換部４から、出射方向による色度分布の偏りの小さい白色光を放出させることができる。
【００３８】
また、図３に示すように、本実施の形態に係る波長変換部４の周縁は、支持面２ａの上面視において、内角が１８０度より大きい頂点４ｅを有する。本実施の形態では、波長変換部４を複数の第１の蛍光体粒子４ａを透明結合材４ｂで結合することによって形成しているため、このような複雑な形状の波長変換部４を容易に形成することができる。
【００３９】
次に、上述した波長変換素子１の製造方法について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子１の製造方法において、支持部材２の支持面２ａに複数の第１の蛍光体粒子４ａと透明結合材４ｂとが混合されてなる第１の波長変換母材を形成する。続いて、第１の波長変換母材の表面に第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂを形成する。
【００４０】
透明結合材４ｂは、シルセスキオキサン又は酸化亜鉛を含むことが好ましい。本実施の形態に係る第１の波長変換母材では、透明結合材４ｂとして、主成分がシルセスキオキサンである透明材料を用いる。この場合有機溶媒にシルセスキオキサンを溶かした透明結合材に第１の蛍光体粒子４ａを分散させた蛍光体ペースト２４を支持部材２上に塗布し、熱処理により第１の波長変換母材を固着、形成する。そして、ウエットエッチングにより第１の波長変換母材４Ｍの表面に、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂを形成する。このように、簡単な方法で本実施の形態の波長変換部４を備えた波長変換素子１を製造することができる。
【００４１】
以下、必須ではない方法も含めて、具体的な波長変換素子１の製造方法について図５及び図６を用いて説明する。
【００４２】
図５は本実施の形態に係る波長変換素子１の製造方法の前半の工程を示す模式的な断面図である。
【００４３】
図６は本実施の形態に係る波長変換素子１の製造方法の後半の工程を示す模式的な断面図である。
【００４４】
まず図５の断面図（ａ）に示すように、支持部材２を準備する。本実施の形態では、支持部材２として窒化アルミニウムセラミック基板を準備する。
【００４５】
続いて、図５の断面図（ｂ）に示すように、支持部材２の一方の主面である支持面２ａに、例えば蒸着方法などにより、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕからなる銀合金膜、及び、ＳｉＯ２膜を順に成膜することによって反射膜３を形成する。
【００４６】
続いて、図５の断面図（ｃ）に示すように、支持部材２の支持面２ａの上方に所定の開口部２５ａが形成された開口マスク２５を配置する。このとき開口部２５ａの形状として、所望の波長変換部４の形状に合わせたものを用いることで、波長変換部４の形状を自由に形成することができる。また、開口マスク２５の厚みは、波長変換素子１の波長変換部４の所望の厚みに応じて設定することができる。続いて、第１の蛍光体粒子４ａを溶液状の透明結合材２４ｂに混合させた蛍光体ペースト２４を支持部材２の上方の開口マスク２５の開口部２５ａに注入する。このとき、図５の断面図（ｄ）に示すように、蛍光体ペースト２４は開口部２５ａを十分に満たすように配置する。
【００４７】
続いて、図６の断面図（ａ）に示すように、開口部２５ａから溢れた不要な蛍光体ペースト２４を除去する。
【００４８】
続いて、図６の断面図（ｂ）に示すように、開口マスク２５を取り外し、所定の形状の蛍光体ペースト２４、及び、蛍光体ペースト２４が表面に形成された支持部材２を、高温炉等によって、例えば、約１５０℃の温度で、約２時間、加熱する。この結果、蛍光体ペースト２４の透明結合材２４ｂが脱水及び脱アルコール縮合を起こすことによって硬化され、透明結合材４ｂ内に複数の第１の蛍光体粒子４ａが固着された第１の波長変換母材４Ｍが形成される。
【００４９】
続いて、第１の波長変換母材４Ｍを、例えば樹脂ビーカー等を用いてバッファードフッ酸水溶液に浸す。この結果、図６の断面図（ｃ）に示すように、第１の波長変換母材４Ｍの表面の透明結合材４ｂがエッチングされ、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂが形成される。ここで、バッファードフッ酸水溶液は、例えば、フッ化水素アンモニウム１５％、フッ化アンモニウム２８％及び水５７％を混合させた水溶液を希釈したものを用いる。この水溶液内において、室温の環境下で、約１０分間エッチングを行う。最後に、エッチングされた第１の波長変換母材４Ｍなどを水洗し、乾燥させることにより波長変換部４を備えた波長変換素子１は製造される。
【００５０】
上記において、開口部２５ａは支持部材２の大きさよりも小さくすることが好ましい。この結果、図１に示すように波長変換部４の幅Ｌ１を支持部材２の幅Ｌ２よりも小さくすることができる。これにより、波長変換素子１を容易に取り扱うことができ、また、押さえ部材１２で、波長変換素子１を容易に固定することが可能となる。
【００５１】
なお、上記の工程において、同一の支持部材２に複数の波長変換部４を形成し、最後に支持部材２分割工程により個辺の波長変換素子１を形成してもよい。また、一部の凸部５ａの頂部は第１の蛍光体粒子４ａが露出せずに透明結合材４ｂに被覆されていてもよい。
【００５２】
上記の製造方法により波長変換部４の表面に第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂが形成された波長変換素子１を容易に製造することができる。
【００５３】
続いて、図面を用いて本開示の波長変換素子の効果について実験データに基づき説明する。
【００５４】
図７は本実施の形態に係る波長変換素子１の効果を確認するための実験に用いられる測定系を模式的に示す図である。
【００５５】
本実験において、図７に示す測定系を用いた。図７に示すように、波長変換素子１の波長変換部４にレーザ光である励起光９６を入射させ、放射光の出射方向に応じた出力を検出できる検出器９９を用いて、波長変換部４からの放射光の出射角度依存性を測定した。また、本実験では、本実施の形態の波長変換素子１の効果を確認するために、本実施の形態に係る波長変換素子１（サンプル２）の他に、比較例の波長変換素子（サンプル１）についても同様の測定を行った。比較例の波長変換素子においては、波長変換部の表面加工を行わない（つまり、エッチング加工を行わない）点において、本実施の形態に係る波長変換素子１と相違する。言い換えると、比較例の波長変換素子（サンプル１）は、波長変換部として、本実施の形態に係る第１の波長変換母材４Ｍを用いる。一方、本実施の形態に係る波長変換素子１（サンプル２）の波長変換部４は、第１の波長変換母材４Ｍを１０分間エッチングすることによって得られる。
【００５６】
実験に用いる励起光９６としては、光の直進性の高いピーク波長４５０ｎｍのレーザ光を用いて、各波長変換部の入射面に対する法線から７０度の角度で入射させた。ここで、第１の蛍光体粒子４ａとして、放射される蛍光のピーク波長が５６０ｎｍ付近のＹＡＧ蛍光体粒子を用いた。また、第１の蛍光体粒子４ａとして、粒子径が６μｍから１５μｍに分布しているものを用いた。ここで、粒子径が６μｍから１５μｍに分布しているとは、平均粒子径（メディアン径）Ｄ５０が９μｍ、Ｄ１０が６μｍ、Ｄ９０が１５μｍであることを意味する。また透明結合材４ｂはシルセスキオキサンで、各波長変換部における第１の蛍光体粒子４ａの体積パーセント濃度は６０ｖｏｌ％である。各波長変換部の支持部材２上の厚みは上述の製造方法における開口マスクを用いて３０μｍとする。このとき、各波長変換部は、第１の蛍光体粒子４ａの３〜４個分の厚みとなる。そして、サンプル１及びサンプル２の表面における凹凸の大きさを評価した結果、サンプル１においては凹凸の大きさは、５０μｍ角の領域におけるＰ−Ｖ値（Ｐｅａｋ  Ｔｏ  Ｖａｌｌｅｙ）で、１μｍ未満であった。サンプル２においては、同様の領域で、２μｍから４μｍであった。言い換えると、サンプル１における凹凸の大きさは、励起光のピーク波長の２．２倍未満であり、サンプル２における凹凸の大きさは、入射光のピーク波長の４．４倍から８．９倍に相当する。つまり、本実施の形態に係る波長変換部４の入射面６は、凸部と凹部のＰ−Ｖ値が励起光のピーク波長の４．４倍から８．９倍の範囲である領域を有してもよい。また、入射面６は、凸部と凹部のＰ−Ｖ値が２μｍから４μｍの範囲である領域を有してもよい。
【００５７】
以上のような測定系によって、サンプル１及びサンプル２についての実験を行った結果について、図８を用いて説明する。
【００５８】
図８は本実施の形態に係る波長変換素子１の効果を確認するための実験結果を示すグラフである。図８のグラフ（ａ）及びグラフ（ｂ）は、それぞれ、サンプル１から出射される波長４５０ｎｍ及び波長５６０ｎｍの放射光の出射角度依存性を示す。また、図８のグラフ（ｃ）及びグラフ（ｄ）は、それぞれサンプル２から出射される波長４５０ｎｍ及び波長５６０ｎｍの放射光の出射角度依存性を示す。図７に示すように、波長変換部４に直進性の強い励起光９６を照射した場合、波長変換部４から放射される光は、主に、三つの放射光に分類される。当該三つの放射光は、励起光９６の直進性を維持したまま反射される第１の放射光９７と、波長変換部で散乱されて全方位に放射される第１の放射光９８と、波長変換部で異なる波長の蛍光に変換されて全方位に放射される第２の放射光９１とで構成される。このとき波長変換部から理想的な散乱光が放射される場合には、図８の各グラフにおいて破線で表すＬａｍｂｅｒｔｉａｎ反射と同じ角度依存性を持った出射光として観測される。
【００５９】
しかしながらサンプル１のように、第１の波長変換母材４Ｍの表面に、微小な凹凸を有するも、透明結合材４ｂで表面が構成されている場合には、図８のグラフ（ｂ）に示すＬａｍｂｅｒｔｉａｎ反射と同じ角度分布を持つ第２の放射光９１と、図８のグラフ（ａ）に示す全方位に放射される第１の放射光９８の他に、直進性が維持された第１の放射光９７も観測される。
【００６０】
一方で、サンプル２のように、波長変換部４の表面に、主に第１の蛍光体粒子４ａで形成される凸部５ａと、主に透明結合材４ｂで形成される凹部５ｂとで構成される凹凸がある場合は、図８のグラフ（ｃ）に示すように、直進性が維持された第１の放射光９７は大幅に低減される。また、図８のグラフ（ｃ）の放射角度０度付近においては、第１の放射光９８の強度が、図８のグラフ（ａ）と比較して、Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ反射に近づく。したがって、図８のグラフ（ｃ）に示す第１の放射光９８及び９７の出射光強度の出射角度依存性と、図８のグラフ（ｄ）に示す第２の放射光９１の出射角度依存性を近づけることができる。この結果、波長変換素子１から、出射方向による色度分布の偏りの小さい白色光を放出させることができる。
【００６１】
なお、図８のグラフ（ａ）〜（ｄ）の各図において、放射角度が−９０°から−５０°までの範囲において、出射光強度がゼロとなっている。これは、励起光９６を入射させるための光学系が存在するため、放射光を観測できなかったことが原因であり、各波長変換部からの放射光がゼロであったことを意味しない。
【００６２】
続いて、図９を用いて、上記波長変換素子１を備える発光装置６０について説明する。
【００６３】
図９は、本実施の形態に係る発光装置６０の概略図である。
【００６４】
図９に示すように、発光装置６０は、主に、波長変換素子１、励起光源４０、第１のレンズ３１、第２のレンズ３２、ホルダ５５、固定部材５０、及び、放熱機構７０を備える。
【００６５】
励起光源４０は、波長変換素子１に入射される励起光８２（つまり、励起光８１）を放射する光源である。励起光源４０は、例えば、波長３９０ｎｍから波長５００ｎｍの間のレーザ光を放射する半導体レーザである。
【００６６】
ホルダ５５は、励起光源４０を固定する部材である。ホルダ５５は、励起光源４０から放出される熱を吸収及び放散するヒートシンクとしても機能する。そのため、ホルダ５５は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などの熱伝導率の高い金属で形成されることが好ましい。ホルダ５５は、励起光源４０と波長変換素子１との位置合わせを行った後、波長変換素子１が固定される固定部材５０にネジ５８で固定される。
【００６７】
第１のレンズ３１及び第２のレンズ３２は、励起光源４０と波長変換素子１との間に配置され、励起光８１を集光する光学部品である。励起光源４０から放射された励起光８１は、第１のレンズ３１及び第２のレンズ３２により集束する励起光８２となり、波長変換素子１の波長変換部４に入射される。第１のレンズ３１及び第２のレンズ３２は固定部材５０に固定される。
【００６８】
固定部材５０は、波長変換素子１を固定する部材である。図９においては、波長変換素子１の固定構成は簡略化のため図示されていないが、図４に示すような固定構成を備えることが好ましい。つまり波長変換素子１は押さえ部材１２とネジ１３により固定部材５０に固定されることが好ましい。固定部材５０は、励起光源４０及び波長変換素子１から放出される熱を吸収及び放散するヒートシンクとしても機能する。そのため、固定部材５０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などの熱伝導率の高い金属で形成されることが好ましい。
【００６９】
固定部材５０は、励起光８１及び励起光８２の光路を囲う透明カバー部材３５を備える。透明カバー部材３５は、波長変換素子１からの放射光を外部に出力する窓として機能する。
【００７０】
放熱機構７０は、固定部材５０を外部固定台７５に固定し、かつ、固定部材５０に伝導する熱を外部固定台７５に伝導させる台である。放熱機構７０は、例えばグラファイトシートなどで構成される。なお、放熱機構７０として、例えばペルチェ素子などのアクティブ放熱機構を用いてもよい。
【００７１】
上記構成において、励起光源４０から放射された励起光８２は、波長変換部４の表面（入射面６）において、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂにより散乱される。そのため、波長変換部４において全方位に放射される第１の放射光８５及び第２の放射光９１となる。そして、波長変換素子１から図９の上方へ白色光の放射光９５として放射される。
【００７２】
以上のように、波長変換素子１と励起光源４０とを用いて簡素化された構成を備える発光装置６０を実現することができる。さらに、波長変換素子１の支持部材２は固定部材５０に固定され、固定部材５０は外部固定台７５と接続される。このため、波長変換部４で発生した熱を、固定部材５０及び放熱機構７０を通して、容易に外部固定台７５に伝導させることができる。つまり、波長変換部４で発生する熱を容易に放散させることができる。これにより、第１の蛍光体粒子４ａの温度上昇による変換効率の低下を抑制することができるため、高輝度な発光装置６０を実現することができる。以上のように、本実施の形態では、色度の出射角度依存性が小さく、かつ高輝度な発光装置６０を実現することができる。
【００７３】
発光装置６０は、例えば、自動車用の前照灯として利用できる。波長変換素子１では、図３に示すように、波長変換部４の上面視における形状を任意に形成することができる。そのため、例えば、自動車用の前照灯のうち、すれ違い用前照灯のカットオフラインを、波長変換部４の形状によって容易に生成することができる。波長変換部４の形状によってカットオフラインを生成するためには、図３に示すように、波長変換部４の周縁に、内角が１８０度より大きい頂点４ｅを設ける必要がある。このような頂点４ｅを有する形状の基板を形成することは一般に困難であるが、本実施の形態のおける波長変換素子１では、このような形状の波長変換部４を容易に形成することができる。
【００７４】
続いて図１０を用いて、発光装置６０を用いて、放射光を投射可能な投影装置１０１を構成した例について説明する。
【００７５】
図１０は本実施の形態に係る発光装置６０を備える投影装置１０１の構成例を示す概略図である。
【００７６】
図１０に示すように、投影装置１０１は、発光装置６０、及び、発光装置６０の出射部に配置される投射レンズ３３を備える。この構成において発光装置６０から放射された光は投射レンズ３３により平行光となる。このため、投影装置１０１によれば、直進性の強い白色光を放射することができる。この結果、放射光の色度分布の偏りが小さく、かつ、投影光強度が高い投影装置１０１を実現できる。
【００７７】
続いて図１１を用いて、本開示の発光装置の他の構成例である発光装置２０１について説明する。
【００７８】
図１１は本実施の形態に係る波長変換素子１を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。
【００７９】
図１１に示されるように、本構成例の発光装置２０１は、複数の励起光源４０、ダイクロイックミラー３４、第１のレンズ３１、投射レンズ３３及び波長変換素子１を備える。
【００８０】
図１１に示される発光装置２０１において励起光源４０から出射された励起光は第１のレンズ３１によりコリメート光となる。コリメート光となった励起光８２は、ダイクロイックミラー３４を通過し、投射レンズ３３により波長変換素子１の波長変換部４に集束される。このとき本実施の形態のダイクロイックミラー３４は、偏光ビームスプリッタとしての機能も有し、励起光の波長付近の光のうちｐ波入射するもののみ透過する。そして、ｓ波入射する励起光や、励起光よりも長波長の光については反射するように設計されている。本実施の形態においては、複数の励起光源４０を用いて、励起光８２を波長変換部４に照射する。そして、励起光８２は、波長変換部４の表面（入射面６）において、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂよりなる凸部５ａ及び凹部５ｂにより散乱される。波長変換部４から放射される無偏光の第１の放射光８５と蛍光の第２の放射光９１は、波長変換素子１から白色の放射光９５として放射される。放射光９５は投射レンズ３３でコリメート光となり、ダイクロイックミラー３４で一部もしくは全部反射され放射光９５として発光装置２０１から放射される。
【００８１】
上記の構成により、発光装置２０１の波長変換部４から出射方向による色度分布の偏りが小さい白色光を放射するとともに、複数の励起光源４０を用いて、励起光８２を波長変換部４に照射することができるため、高い輝度の放射光を発生させることができる。また、励起光８２を波長変換部４に照射するレンズと、波長変換部４から放射した白色光を直進性の強い白色光に変換するレンズを同じレンズで構成できるため、簡単な構成で発光装置を構成することができる。
【００８２】
なお、本実施の形態において、発光装置２０１の励起光源４０として、例えば、波長３９０ｎｍから波長５００ｎｍの間のレーザ光を放射する半導体レーザを用い、かつ、第１の蛍光体粒子４ａとして、放射される蛍光のピーク波長が５６０ｎｍ付近のＹＡＧ蛍光体粒子を用いることによって、波長変換部４から白色光が放射されるが、発光装置２０１の構成はこれに限定されない。例えば、第１の蛍光体粒子４ａとして、セリウム賦活（Ｇａ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体、セリウム賦活（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体、ユーロピウム賦活ＳｉＡｌＯＮ蛍光体又はユーロピウム賦活（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ蛍光体を用い、放射光の主発光波長が緑色又は赤色で、混合される青色光の出射方向角度に対する強度分布が小さい発光装置２０１としてもよい。
【００８３】
さらに波長変換部４が、中心軸に対して回転し、波長変換部４の排熱性を高めてもよい。
【００８４】
このような光源装置は、例えば、プロジェクタなどの光源に用いることができる。
【００８５】
続いて図１２を用いて本開示の発光装置の他の構成例である発光装置３０１について説明する。
【００８６】
図１２は本実施の形態に係る波長変換素子１を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。
【００８７】
図１２に示すように、本構成例の発光装置３０１は、波長変換素子１、励起光源４０、第１のレンズ３１、反射鏡３６及び透明カバー部材３７を備える。
【００８８】
反射鏡３６は、内面が放物面を形成する湾曲鏡である。波長変換素子１は、反射鏡３６が形成する放物面の焦点に配置される。
【００８９】
図１２において励起光源４０から出射された励起光は第１のレンズ３１によりコリメート光となり反射鏡３６のダイクロイックミラー３４を通過し、波長変換素子１の波長変換部４に集光される。ここで、ダイクロイックミラー３４は、励起光を透過させ、蛍光を反射させるミラーである。励起光は、波長変換部４の表面において、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂによりなる凸部５ａ及び凹部５ｂにより散乱される。そして、第１の放射光８５と第２の放射光９１が波長変換部４から放射され、波長変換素子１から白色の放射光９５として放射される。放射光９５は、反射鏡３６で反射され透明カバー部材３７を通過し、放射光９５として発光装置３０１からほぼ平行光として放射される。
【００９０】
上記の構成により、発光装置の波長変換部４から出射方向による色度分布の偏りが小さい白色光を放射するとともに、励起光源４０と波長変換素子１を異なる位置に配置することができるため、発光装置４０１の設計をより高い自由度で行うことができる。なお、上記の構成においては、反射鏡３６の内面を放物面としたが、反射鏡３６の内面形状はこれに限定されない。反射鏡３６の内面形状は、要求される放射光９５の強度分布に応じて適宜定められてよい。
【００９１】
続いて図１３を用いて本開示の発光装置の他の構成例である発光装置４０１について説明する。
【００９２】
図１３は本実施の形態に係る波長変換素子１を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。
【００９３】
図１３に示すように、発光装置４０１は、励起光源４０、ホルダ５５、第１のレンズ３１、第２のレンズ３２、光ファイバー３８、固定部材５０、放熱機構７０及び波長変換素子１を備える。
【００９４】
図１３に示すように、励起光源４０は第１のレンズ３１とともにホルダ５５に保持される。波長変換素子１は、固定部材５０に固定され、第２のレンズ３２及び透明カバー部材３５により覆われた構成を有する。
【００９５】
励起光源４０から出射された励起光８１は第１のレンズ３１により光ファイバー３８に集光結合され、光ファイバー３８を伝播する。光ファイバー３８から出射した励起光８３は第２のレンズ３２により、集束する励起光８２となり、波長変換素子１の波長変換部４に照射される。そして波長変換部４の表面（入射面６）において、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂによりなる凸部５ａ及び凹部５ｂにより散乱される。そして波長変換部４において全方位に放射される第１の放射光８５と第２の放射光９１となり、波長変換素子１から白色の放射光９５として放射される。
【００９６】
上記の構成により、発光装置４０１の波長変換部４から出射方向による色度分布の偏りが小さい白色光を放射するとともに、波長変換部４とは別の発熱体である励起光源４０が固定されたホルダ５５を固定部材５０と熱的に分離することができる。これにより、波長変換部４の温度上昇を抑制することができるため、第１の蛍光体粒子４ａの温度上昇による変換効率の低下を抑制することができ、より高輝度の光を放射させることができる。
【００９７】
（実施の形態１の変形例１）
続いて図１４及び図１５を用いて実施の形態１の変形例１に係る波長変換素子について説明する。本変形例に係る波長変換素子は、波長変換部の表面構造において、実施の形態１に係る波長変換素子１と異なる。
【００９８】
図１４は本変形例に係る波長変換素子１ａの模式的な断面図である。
【００９９】
図１５は本変形例に係る波長変換素子１ａの製造方法を説明する図である。
【０１００】
本変形例に係る波長変換素子１ａが備える波長変換部４１は、図１５に示すように実施の形態１に係る波長変換素子１の波長変換部４の表面に配置された一部の第１の蛍光体粒子４ａ１を除去した構成を備える。つまり、波長変換部４１の複数の凹部の少なくとも一つの内面に、複数の第１の蛍光体粒子４ａが露出しない。これにより、透明結合材４ｂによって、第１の蛍光体粒子４ａと同等の径の大きさの開口部を有する凹部５ｂ１が形成される。凹部５ｂ１の径は、例えば、６μｍ以上、１５μｍ以下である。凹部５ｂ１の深さは、第１の蛍光体粒子４ａの径よりも小さいが、最大で第１の蛍光体粒子４ａの半径程度となる。
【０１０１】
また、第１の蛍光体粒子４ａの抜けた後に形成された凹部５ｂ１と同程度の深さと開口径が得られるのであれば、凹部５ｂ１は他の方法で形成されてもよい。例えば、凹部５ｂ１はナノインプリントなどの型を押し付けることによって形成されてもよい。この結果、図１４に示すように、波長変換素子１ａの表面に透明結合材４ｂで構成された凹部５ｂ１が形成されるため、励起光９６に対する散乱作用をより増強させることが出来る。この結果、波長変換素子１ａから放射される放射光の均一性を向上させることができる。
【０１０２】
（実施の形態１の変形例２）
続いて図１６を用いて実施の形態１の変形例２に係る波長変換素子について説明する。本変形例に係る波長変換素子においては、波長変換部が、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂの他に、第２の粒子を備える。
【０１０３】
図１６は、本変形例に係る波長変換素子５０１の模式的な断面図である。
【０１０４】
図１６に示すように、本変形例に係る波長変換素子５０１の波長変換部５０４においては、第１の蛍光体粒子４ａと第２の粒子４ｄとが混合されて透明結合材４ｂに分散されている。第２の粒子４ｄは、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの透明微粒子である。
【０１０５】
本変形例のように、波長変換部５０４に第１の蛍光体粒子４ａの他に第２の粒子４ｄを混合させることで、波長変換部５０４における第１の蛍光体粒子４ａの濃度を低くし、波長変換部４の厚みを厚くすることができる。つまり、波長変換部における波長変換効率を変えずに、波長変換部の厚みを厚くすることができる。例えば、第１の蛍光体粒子４ａの体積パーセント濃度は３０％で、波長変換部５０４の厚みを６０μｍとすることができる。この結果、実施の形態１と比較して、波長変換部５０４の厚みを大きくすることができるため、波長変換部５０４の厚みのばらつきに起因する放射光の色ばらつきを低減させることができる。
【０１０６】
本変形例においては、第１の蛍光体粒子４ａの濃度を低くするとともに、波長変換部５０４における透明結合材４ｂの濃度及び比率が大きくなることを抑制できる。この結果、透明結合材４ｂとして、硬化時の体積収縮が大きい材料を用いる場合においても、波長変換部５０４にクラックが発生することを抑制することができる。さらに、この第２の粒子４ｄを用いて、波長変換部５０４の表面に凸部５ａ及び５０５ａ、並びに、凹部５ｂを形成することができる。例えば、第２の粒子４ｄとしてシリカ微粒子又はアルミナ微粒子、透明結合材４ｂとしてシルセスキオキサンを用いることで、エッチングレートの差を利用して、波長変換部５０４の表面に凸部５ａ及び５０５ａ、並びに、凹部５ｂを形成することができる。すなわち、第１の蛍光体粒子４ａが頂部に露出した凸部５ａと、第２の粒子４ｄの頂部が露出した凸部５０５ａの両方を波長変換部５０４の入射面５０６及び側面５０８に形成することができる。この場合、第２の粒子４ｄの粒子径は２μｍ以上、１０μｍ以下とすることが好ましい。また、上記において、第２の粒子４ｄとしてシリカ微粒子を用いた場合は、透明結合材４ｂとして用いられるシルセスキオキサンと屈折率が近いため、第１の蛍光体粒子４ａにおける励起光の蛍光への変換効率の低下を抑制できる。
【０１０７】
また、本変形例に係る波長変換素子５０１においても、実施の形態１に係る波長変換素子１と同様に、十分な散乱作用を確保できる。
【０１０８】
上記において、第２の粒子４ｄとして、透明微粒子を用いる例を示したが、第２の粒子４ｄは、透明微粒子に限定されない。例えば、第１の蛍光体粒子４ａとして黄色蛍光体、第２の粒子４ｄとして青色蛍光体をそれぞれ用いてもよい。これにより、波長４００ｎｍから４３０ｎｍの青紫光の励起光を照射することで白色光を得られる波長変換素子５０１を形成することができる。
【０１０９】
（実施の形態２）
続いて、実施の形態２に係る波長変換素子について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子は、波長変換部の透明結合材として、主成分が亜鉛（Ｚｎ）と酸素（Ｏ）からなる酸化亜鉛である透明材料を用いて、波長変換部の表面に、第１の蛍光体粒子及び透明結合材からなる凹凸が形成されることを特徴とする。また、本実施の形態では、水溶液中にて透明結合材を第１の蛍光体粒子の間に充填させることによって、波長変換部の表面に、第１の蛍光体粒子及び透明結合材からなる凸部及び凹部を形成することを特徴とする。具体的には、波長変換部には、実施の形態１と同様に、第１の蛍光体粒子表面が露出した凸部と第１の蛍光体粒子間に露出した透明結合材表面の凹部が形成される。
【０１１０】
上記の構成により、透明結合材として、ＳｉＯｘよりも熱伝導率の高い材料を用いることができるため、波長変換素子に、光出力のより大きい入射光を照射できる。したがって、本実施の形態に係る波長変換素子を用いることにより、より高輝度の発光装置を実現することができる。さらに波長変換部の表面には、入射光を散乱させる第１の蛍光体粒子及び透明結合材からなる凹凸が形成されているため、高輝度で、かつ、放射光の色度の出射角度依存性が小さい発光装置を実現することができる。
【０１１１】
以下、図を用いながら、必須ではない項目も含めて具体的に説明する。
【０１１２】
図１７Ａは本実施の形態に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填前の工程を示す模式的な断面図である。
【０１１３】
図１７Ｂは本実施の形態に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填方法を示す模式的な断面図である。
【０１１４】
図１７Ｃは本実施の形態に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材６０４ｂ充填時の工程を示す模式的な断面図である。
【０１１５】
図１７Ｄは本実施の形態に係る波長変換素子６０１の製造方法における透明結合材６０４ｂ充填後の工程を示す模式的な断面図である。
【０１１６】
本実施の形態の波長変換素子６０１は、図１７Ａから図１７Ｄに示すように以下のように製造される。
【０１１７】
まず、図１７Ａに示すように、支持部材２上に、反射膜３を製膜し、その上方に、例えばスパッタリング法などでｃ軸配向した酸化亜鉛で構成された薄膜３ｂを形成する。薄膜３ｂは、反射膜３と連続して反射膜３の全面に成膜してもよいし、図１７Ａに示すように、波長変換部６０４を形成する領域のみにパターニングして形成してもよい。
【０１１８】
次に波長変換部６０４を形成する部分に開口部を有する開口マスク２５を用いて、第１の蛍光体粒子４ａの凝集体を開口部に形成する。
【０１１９】
次に、図１７Ｂに示すように溶液ケース１６０に、例えば、ヘキサメチレンテトラミン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｅｉｎｅ）（Ｃ６Ｈ１２Ｎ４）を含有する硝酸亜鉛（Ｚｉｎｃ  ｎｉｔｅｒａｔｅ）（Ｚｎ（ＮＯ３）２）の水溶液である溶液１６１を満たす。続いて、図１７Ａで示した支持部材２及び第１の蛍光体粒子４ａを、図１７Ｂに示すように、溶液１６１内に配置された治具基台１３０上に配置し、薄膜３ｂから透明結合材６０４ｂとして酸化亜鉛を溶液成長させる。このとき酸化亜鉛は、図１７Ｃに示すように、薄膜３ｂを種結晶として、薄膜３ｂから上方へ第１の蛍光体粒子４ａで構成される第１の蛍光体粒子層の内部の空隙を充填しながら成長する。そして、図１７Ｄに示すように酸化亜鉛で最表面の第１の蛍光体粒子４ａを埋める直前で溶液成長を停止する。この方法により波長変換部６０４の表面に、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材６０４ｂ（酸化亜鉛）からなる凹凸構造、具体的には、第１の蛍光体粒子４ａの表面が露出した凸部６０５ａと第１の蛍光体粒子４ａ間に露出した透明結合材６０４ｂの表面による凹部６０５ｂとを形成することができる。本実施の形態では、凸部６０５ａ及び凹部６０５ｂは、波長変換部６０４の上方の面である入射面６０６だけに形成され、側面６０８には形成されない。
【０１２０】
上記の方法により本実施の形態の波長変換素子６０１を容易に製造することができる。さらに、溶液成長させた酸化亜鉛の熱伝導率は約５Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、ガラスの熱伝導率（約１Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも非常に高いため、波長変換部６０４で発生した熱を速やかに吸収し、放散することができる。この結果、波長変換素子６０１から高い輝度で、出射方向による色度分布の偏りが小さい白色光を放射させることができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態において、波長変換部６０４が第２の粒子をさらに含んでもよい。これにより、実施の形態１の変形例２と同様の効果を奏することができる。
【０１２２】
（実施の形態３）
続いて、図面を用いて実施の形態３に係る波長変換素子について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子において、波長変換部は、複数の第１の蛍光体粒子及び透明結合材から構成される第１の波長変換部材と、第１の波長変換部材及び支持面の間に配置され、第１の波長変換部材と異なる第２の波長変換部材とを備える。
【０１２３】
図１８は、本実施の形態に係る波長変換素子７０１の模式的な断面図である。
【０１２４】
図１９Ａから図１９Ｆは本実施の形態に係る波長変換素子の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。
【０１２５】
図１８に示すように、本実施の形態に係る波長変換素子７０１において、波長変換部７０４は、複数の第１の蛍光体粒子２５４ａ及び透明結合材２５４ｂから構成される第１の波長変換部材２５４を備える。さらに、波長変換部７０４は、第１の波長変換部材２５４及び支持部材２の支持面２ａの間に配置され、第１の波長変換部材２５４と異なる第２の波長変換部材２０４を備える。本実施の形態では、第２の波長変換部材２０４は、複数の第２の蛍光体粒子２０４ａ及び透明結合材２０４ｂを含む。
【０１２６】
波長変換部７０４は、支持面２ａ側に位置する接合面７０７、及び、接合面７０７と対向し、励起光が入射される入射面７０６を備える。また、波長変換部７０４は、接合面７０７及び入射面７０６と交差する側面７０８を備える。本実施の形態では、入射面７０６に、第１の蛍光体粒子２５４ａ及び透明結合材２５４ｂからなる凸部２５５ａ及び凹部２５５ｂが形成される。また、側面７０８には、凸部２５５ａ及び凹部２５５ｂに加えて、第２の蛍光体粒子２０４ａ及び透明結合材２０４ｂからなる凸部２０５ａ及び凹部２０５ｂが形成される。
【０１２７】
本実施の形態の波長変換素子７０１によれば、例えば、相異なる波長の蛍光を放射する第１の蛍光体粒子２５４ａ及び第２の蛍光体粒子２０４ａを用いることで波長変換素子７０１から出射する白色光のスペクトルをより自由に設計でき、かつ、出射方向による色度分布の偏りを小さくすることができる。
【０１２８】
以下、図１９Ａから図１９Ｆを用いて必須ではない方法も含めて、波長変換素子７０１の具体的な製造方法について説明する。
【０１２９】
まず実施の形態１と同様の方法で、図１９Ａに示すような、支持部材２の上方に、第２の蛍光体粒子２０４ａ及び透明結合材２０４ｂからなる第２の波長変換母材２０４Ｍを固着させる。このとき第２の波長変換母材２０４Ｍの表面にウエットエッチング処理を施してもよい。すなわち、第２の蛍光体粒子２０４ａ及び透明結合材２０４ｂからなる凸部及び凹部を形成してもよい。
【０１３０】
続いて、図１９Ｂに示すように、第１の波長変換部材２５４を形成するための厚みを考慮した開口部２５ａを形成した開口マスク２５を配置する。続いて、第１の蛍光体粒子２５４ａと溶液状の透明結合材２２４ｂを混合させた蛍光体ペースト２２４を、図１９Ｃに示すように、開口部２５ａを十分に満たすように注入する。
【０１３１】
そして、図１９Ｄに示すように、開口部２５ａから溢れた不要な蛍光体ペースト２２４を除去する。
【０１３２】
続いて、図１９Ｅに示すように、開口マスクを取り外し、所定の形状の蛍光体ペースト２２４を表面に形成した支持部材２を、高温処理する。この結果、第１の波長変換母材２５４Ｍが第２の波長変換母材２０４Ｍの上に形成される。続いて、図１９Ｅに示す第１の波長変換母材２５４Ｍ及び第２の波長変換母材２０４Ｍなどをバッファードフッ酸水溶液に浸して、第１の波長変換母材２５４Ｍ及び第２の波長変換母材２０４Ｍに対して等方性のウエットエッチングを行い、透明結合材２５４ｂ及び２０４ｂのみをエッチングする。これにより、図１９Ｆに示すように、波長変換部７０４の入射面７０６及び側面７０８に、第１の蛍光体粒子２５４ａ及び透明結合材２５４ｂからなる凸部２５５ａ及び凹部２５５ｂが形成される。また、波長変換部７０４の側面７０８に、第２の蛍光体粒子２０４ａ及び透明結合材２０４ｂからなる凸部２０５ａ及び凹部２０５ｂが形成される。本実施の形態においても、実施の形態１及び２と同様に、第１の蛍光体粒子２５４ａ及び第２の蛍光体粒子２０４ａの表面がそれぞれ露出した凸部２５５ａ及び２０５ａが形成される。このため、本実施の形態に係る波長変換素子７０１においても、十分な散乱作用を確保することができる。
【０１３３】
上記の製造方法により、相異なる複数の種類の蛍光体粒子を積層した波長変換部７０４を用いる場合においても、波長変換部７０４の表面に蛍光体粒子及び透明結合材からなる凹凸面を形成した波長変換素子７０１を容易に製造することができる。
【０１３４】
なお上述したように、第１の蛍光体粒子２５４ａ及び第２の蛍光体粒子２０４ａとして、相異なる波長の蛍光を放射する蛍光体を用いる場合、例えば、第１の蛍光体粒子２５４ａを赤色蛍光体、第２の蛍光体粒子２０４ａを黄色蛍光体とすることができる。この場合、励起光として波長４３０ｎｍから４８０ｎｍの光を用いることができる。また、励起光として波長４００ｎｍから４３０ｎｍの光を用い、第１の蛍光体粒子２５４ａとして青色蛍光体、第２の蛍光体粒子２０４ａとして黄色蛍光体を用いることもできる。
【０１３５】
さらに、第１の蛍光体粒子２５４ａと第２の蛍光体粒子２０４ａとを相異なる粒径分布を有する蛍光体としてもよい。この構成により、より自由に波長変換部７０４の表面の凹凸を設計できる。
【０１３６】
（実施の形態３の変形例）
続いて、実施の形態３の変形例に係る波長変換素子について説明する。本変形例に係る波長変換素子は、第２の波長変換部材として蛍光体セラミックを用いる点において、実施の形態３に係る波長変換素子７０１と相違する。本変形例は、実施の形態３と構成がほぼ同じであり、相違点についてのみ図面を用いて説明する。
【０１３７】
図２０は、本変形例に係る波長変換素子８０１の模式的な断面図である。
【０１３８】
本変形例に係る波長変換素子８０１は、実施の形態３に係る波長変換素子７０１と同様に支持部材２上に相異なる種類の蛍光体材料でそれぞれ構成された二つの波長変換部材を積層した構成を有する。一方、本変形例に係る波長変換素子８０１は、少なくとも第２の波長変換部材が蛍光体セラミック部材で構成される点において、実施の形態３に係る波長変換素子７０１と相違する。本変形例に係る波長変換素子８０１では、熱伝導率のより高い蛍光体セラミック部材を波長変換部８０４の一部として用いるため、波長変換部８０４で発生した熱を、効率的に支持部材２に伝導させることができる。また本変形例に係る波長変換素子８０１では、第２の波長変換部材２１４の上面２１６、及び、支持面２ａと交差する側面２１８は、第１の波長変換部材２５４で覆われる。したがって、波長変換部８０４の表面には第１の蛍光体粒子２５４ａ及び透明結合材２５４ｂからなる凸部８０５ａ及び凹部８０５ｂが形成される。このため、蛍光体セラミック部材の表面を加工することなしに、波長変換部８０４の表面に、励起光を効果的に散乱できる凹凸面を形成することができる。なお、蛍光体セラミック部材の表面には、蛍光体セラミック部材の製造時に形成される微小な凹凸は存在するものの、本実施の形態の波長変換部の表面に形成されている凹凸よりも非常に小さなものであるため、図面上凹凸を省略している。この結果、波長変換素子８０１から、出射方向による色度分布の偏りが小さく、かつ、高輝度な波長変換素子８０１を実現することができる。
【０１３９】
本変形例の波長変換素子８０１は、より具体的には以下のような構成と製造方法を用いて実現される。支持部材２の支持面２ａには例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜である反射膜３が形成され、その上にＡｕＳｎなどの接着材２１９を用いて蛍光体セラミック部材である第２の波長変換部材２１４が固着される。ここで、第２の波長変換部材２１４は、例えば厚み２０μｍ以上、２００μｍ以下程度のＹＡＧ蛍光体多結晶であり、外形が約０．６ｍｍ角である。
【０１４０】
本変形例では、第１の波長変換部材２５４は、以下のように形成される。まず、第２の波長変換部材２１４が接着された支持部材２に、第２の波長変換部材２１４よりも一回り大きい開口マスクを、第２の波長変換部材２１４を囲うように配置する。続いて、蛍光体ペースト２２４を開口マスクで囲まれた部分に注入する。その後の製造工程は、実施の形態３に係る波長変換素子７０１と同様である。以上の方法により第１の波長変換部材２５４は蛍光体セラミック部材から構成される第２の波長変換部材２１４のうち、支持部材２側の面以外を覆うように形成される。第１の波長変換部材２５４の表面には、凸部８０５ａ及び凹部８０５ｂが形成される。
【０１４１】
以上の方法により本変形例に係る波長変換素子８０１を容易に製造することができる。
【０１４２】
（実施の形態４）
続いて、実施の形態４に係る波長変換素子について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子は、実施の形態１に係る波長変換素子１と同じ構造であり、より容易に波長変換素子１を構成することができる点で相違する。以下、相違点についてのみ説明する。
【０１４３】
本実施の形態に係る波長変換素子１は、実施の形態１と同様に図１の模式的な断面図で示す構成である。
【０１４４】
波長変換部４は、励起光を吸収して蛍光を発生する複数の第１の蛍光体粒子４ａと、複数の第１の蛍光体粒子４ａを結合する透明結合材４ｂとを含み、励起光が入射される入射面６を備える。このとき、波長変換部４は、その表面のうち少なくとも入射面６に、第１の蛍光体粒子４ａが露出することにより形成される複数の凸部５ａと、透明結合材４ｂが露出している複数の凹部５ｂとを備える。複数の凸部５ａの頂部には、一つの第１の蛍光体粒子４ａの表面が露出している。
【０１４５】
ここで、第１の蛍光体粒子４ａは、セリウム（Ｃｅ）で賦活された（Ｇａ、Ｙ、Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１０などのイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体で構成される蛍光体粒子である。
【０１４６】
第１の蛍光体粒子４ａとして、例えば、粒子径が６μｍから１５μｍに分布しているものを用いた。ここで、粒子径が６μｍから１５μｍに分布しているとは、平均粒子径（メディアン径）Ｄ５０が９μｍ、Ｄ１０が６μｍ、Ｄ９０が１５μｍであることを意味する。
【０１４７】
本実施の形態において透明結合材４ｂは、化学式（Ｒ２ＳｉＯ２）ｎ（Ｒは有機基）で表され、シロキサン結合がＤ単位であるシリコーンや、化学式（ＲＳｉＯ１．５）ｎ（Ｒは有機基）で表され、シロキサン結合がＴ単位であるシルセスキオキサンなどが主成分として含まれるものが選択できる。このとき、シロキサン結合がＴ単位で、高い光密度の励起光に対しても分解しにくいシルセスキオキサンを主成分として用いることが好ましい。このように透明結合材４ｂの主成分がシルセスキオキサンである波長変換部４を備えた波長変換素子１を搭載した発光装置を、例えば連続２０００時間以上の長時間にわたって動作させた場合、透明結合材４ｂとしてシリコーンを用いた場合よりも、波長変換部４の特性変化を低減することができる。
【０１４８】
また、本実施の形態においては、透明結合材４ｂとしてシルセスキオキサンを含む場合について説明したが、シルセスキオキサンとして、以下の構造を有するものを用いることが好ましい。化学式（ＲＳｉＯ１．５）ｎ（Ｒは有機基）で表されるシルセスキオキサンとしては、ＲがＣＨ３で表されるメチル基（Ｍｅｔｈｙｌ）であるシルセスキオキサンと、ＲがＣ６Ｈ５で表されるフェニル基（Ｐｈｅｎｙｌ）で表されるシルセスキオキサンが存在するが、ＲがＣＨ３で表されるメチル基（Ｍｅｔｈｙｌ）であるシルセスキオキサンを用いることがより好ましい。フェニル基を有するシルセスキオキサンよりもメチル基を有するシルセスキオキサンのほうが高い光密度の励起光に対しても分解しにくい。例えばメチル基を有するシルセスキオキサンが含まれる透明結合材４ｂを用いた波長変換部４によれば、連続２０００時間以上動作させても、波長変換部４の特性変化が小さい発光装置を実現できる。
【０１４９】
次に、上述した波長変換素子１の製造方法についてより好ましい形態について説明する。実施の形態１においては、第１の波長変換母材４Ｍの表面に、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂを形成する方法としてウエットエッチングにより形成する方法を説明したが、波長変換素子１の製造方法はこれに限定されない。例えば、有機溶媒にシルセスキオキサンを溶かした透明結合材に第１の蛍光体粒子４ａを分散させた蛍光体ペースト２４を支持部材２上に塗布し、気圧の低い雰囲気に一定時間保持し、その後、熱処理を行うことで、第１の波長変換母材４Ｍの表面に、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂを形成することができる。その結果、図８のグラフ（ｃ）と同等の配光特性を備えた波長変換素子１を得ることができる。このとき、波長変換部４における第１の蛍光体粒子４ａの体積パーセント濃度は４０ｖｏｌ％から７０ｖｏｌ％とすることが好ましい。
【０１５０】
また、第１の蛍光体粒子４ａとして、粒子径が６μｍから１５μｍに分布しているものを用いたが、第１の蛍光体粒子４ａの構成はこれに限定されない。平均粒子径（メディアン径）Ｄ５０が３μｍ以上、２０μｍ以下の蛍光体粒子を第１の蛍光体粒子４ａとして用い、上記製造方法とを用いて波長変換素子１を製造することで、所望の表面形状を有する波長変換素子１を提供することができる。
【０１５１】
（その他の変形例など）
以上、本開示に係る波長変換素子及び発光装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１５２】
例えば、実施の形態３においては、二つの波長変換部材を用いる構成を示したが、波長変換部材を三種類以上用いてもよい。これにより、放射光の波長分布の設計の自由度をより高めることができる。
【０１５３】
また、励起光の波長よりも十分に薄い膜、例えば膜厚が励起光の波長の１／５以下の薄膜は光学的に無視できるため、波長変換部の入射面において、励起光の波長の１／５以下の膜厚の透明結合材が、蛍光体粒子の表面を被覆していてもよい。
【０１５４】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本開示の波長変換素子は、上述のとおり十分な散乱作用を確保することができ、当該波長変換素子を用いた発光装置は、高輝度で、かつ、光度分布の出射角度依存性が小さい。そのため、本開示の波長変換素子及びそれを用いる発光装置は、車両用の前照灯、スポットライト用光源などの各種照明装置などにおいて有用である。
【符号の説明】
【０１５６】
１、１ａ、５０１、６０１、７０１、８０１  波長変換素子
２  支持部材
２ａ  支持面
２ｂ  周縁部
３  反射膜
３ｂ  薄膜
４、４１、５０４、６０４、７０４、８０４  波長変換部
４ａ、４ａ１、２５４ａ  第１の蛍光体粒子
４ｂ、２４ｂ、２０４ｂ、２２４ｂ、２５４ｂ  透明結合材
４ｄ  第２の粒子
４ｅ  頂点
４Ｍ、２５４Ｍ  第１の波長変換母材
５ａ、２０５ａ、２５５ａ、５０５ａ、６０５ａ、８０５ａ  凸部
５ｂ、５ｂ１、２０５ｂ、２５５ｂ、６０５ｂ、８０５ｂ  凹部
６、５０６、６０６、７０６  入射面
７、７０７  接合面
８、５０８、６０８、７０８、２１８  側面
１１  密着部材
１２  押さえ部材
１２ａ  貫通孔
１２ｂ  端部
１３  ネジ
２４、２２４  蛍光体ペースト
２５  開口マスク
２５ａ  開口部
３１  第１のレンズ
３２  第２のレンズ
３３  投射レンズ
３４  ダイクロイックミラー
３５、３７  透明カバー部材
３６  反射鏡
３８  光ファイバー
４０  励起光源
５０  固定部材
５０ａ  ネジ穴
５５  ホルダ
５８  ネジ
６０、２０１、３０１、４０１  発光装置
７０  放熱機構
７５  外部固定台
８１、８２、８３、９６  励起光
８５、９７、９８  第１の放射光
９１  第２の放射光
９５  放射光
９９  検出器
１０１  投影装置
１３０  治具基台
１６０  溶液ケース
１６１  溶液
２０４、２１４  第２の波長変換部材
２０４ａ  第２の蛍光体粒子
２０４Ｍ  第２の波長変換母材
２１６  上面
２１９  接着材
２５４  第１の波長変換部材
Ｌ１、Ｌ２  幅
【図１】
2017056470.tif 000003
【図２】
2017056470.tif 000004
【図３】
2017056470.tif 000005
【図４】
2017056470.tif 000006
【図５】
2017056470.tif 000007
【図６】
2017056470.tif 000008
【図７】
2017056470.tif 000009
【図８】
2017056470.tif 000010
【図９】
2017056470.tif 000011
【図１０】
2017056470.tif 000012
【図１１】
2017056470.tif 000013
【図１２】
2017056470.tif 000014
【図１３】
2017056470.tif 000015
【図１４】
2017056470.tif 000016
【図１５】
2017056470.tif 000017
【図１６】
2017056470.tif 000018
【図１７Ａ】
2017056470.tif 000019
【図１７Ｂ】
2017056470.tif 000020
【図１７Ｃ】
2017056470.tif 000021
【図１７Ｄ】
2017056470.tif 000022
【図１８】
2017056470.tif 000023
【図１９Ａ】
2017056470.tif 000024
【図１９Ｂ】
2017056470.tif 000025
【図１９Ｃ】
2017056470.tif 000026
【図１９Ｄ】
2017056470.tif 000027
【図１９Ｅ】
2017056470.tif 000028
【図１９Ｆ】
2017056470.tif 000029
【図２０】
2017056470.tif 000030
【図２１】
2017056470.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月20日(2018.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持面を備える支持部材と、前記支持面の上方に配置された波長変換部を備える波長変換素子であって、
前記波長変換部は、励起光を吸収して蛍光を発生する複数の第１の蛍光体粒子と、前記複数の第１の蛍光体粒子を結合する透明結合材とを含み、かつ、前記支持面側に位置する接合面、及び、前記接合面と対向し、前記励起光が入射される入射面を備え、
前記入射面から、前記励起光及び前記蛍光が出射され、
前記波長変換部は、複数の凸部を備え、
前記複数の凸部の少なくとも一部は、前記入射面に配置され、
前記複数の凸部の各々の頂部には、前記複数の第１の蛍光体粒子のうちの一部が露出している
波長変換素子。
【請求項２】
上面視において前記波長変換部の幅は、前記支持部材の幅よりも小さく、
前記波長変換部は、前記接合面及び前記入射面と交差する側面を備え、
前記複数の凸部の少なくとも一部は、前記側面に配置されている
請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記支持面には、反射膜が形成されて、前記反射膜の周縁部は前記波長変換部から露出している
請求項１又は２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記透明結合材が、シルセスキオキサンを含む
請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記透明結合材が、酸化亜鉛を含む
請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記波長変換部は、複数の凹部を備え、
前記複数の凹部には、前記透明結合材が露出している
請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記複数の凹部の少なくとも一つの径は、５μｍ以上、１６μｍ以下である
請求項６に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記入射面は、前記凸部と前記凹部のＰ−Ｖ値（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｖａｌｌｅｙ）が前記励起光のピーク波長の４．４倍から８．９倍の範囲である領域を有する
請求項６又は７に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記入射面は、前記凸部と前記凹部のＰ−Ｖ値（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｖａｌｌｅｙ）が２μｍから４μｍの範囲である領域を有する
請求項６又は７に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
前記波長変換部は、前記複数の第１の蛍光体粒子と異なる第２の粒子を含む
請求項１〜９のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１１】
前記波長変換部は、前記複数の第１の蛍光体粒子及び前記透明結合材から構成される第１の波長変換部材と、前記第１の波長変換部材及び前記支持面の間に配置され、前記第１の波長変換部材と異なる第２の波長変換部材とを備える
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１２】
前記支持面の上面視において、前記波長変換部の周縁は、内角が１８０度より大きい頂点を有する
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の波長変換素子と、
前記励起光を放射する励起光源とを備える
発光装置。
【請求項１４】
前記波長変換素子を固定する固定部材を備え、
前記波長変換素子は、前記支持面の周縁部に配置された押さえ部材によって、前記固定部材に固定される
請求項１３に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記押さえ部材は、前記波長変換部と離間して配置されている
請求項１４に記載の発光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
本変形例のように、波長変換部５０４に第１の蛍光体粒子４ａの他に第２の粒子４ｄを混合させることで、波長変換部５０４における第１の蛍光体粒子４ａの濃度を低くし、波長変換部５０４の厚みを厚くすることができる。つまり、波長変換部における波長変換効率を変えずに、波長変換部の厚みを厚くすることができる。例えば、第１の蛍光体粒子４ａの体積パーセント濃度は３０％で、波長変換部５０４の厚みを６０μｍとすることができる。この結果、実施の形態１と比較して、波長変換部５０４の厚みを大きくすることができるため、波長変換部５０４の厚みのばらつきに起因する放射光の色ばらつきを低減させることができる。
【国際調査報告】
2017056470.tif 000032
2017056470.tif 000033
2017056470.tif 000034
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