(57)【要約】  発光装置（２１）は、１−１次光（３）としてレーザ光を放射する放射源（２）と、第１波長変換体（４）とを備えて出力光を放つ。第１波長変換体（４）は、１−１次光（３）が入射する入射面（４２）と、出力光（３１）が出射する出射面（４３）とを有する。入射面（４２）の法線方向と、出射面（４３）の法線方向とは互いに異なる。第１波長変換体（４）に含まれる第１蛍光体（４１）は、単結晶蛍光体である。
2017119022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１−１次光としてレーザ光を放射する放射源と、第１波長変換体とを備えて出力光を放つ発光装置であって、
前記第１波長変換体は、少なくとも第１蛍光体を含み、
前記第１波長変換体は、前記１−１次光の少なくとも一部を散乱し、前記１−１次光の光軸方向とは異なる方向に伝播する１−２次光に変換し、
前記第１波長変換体に含まれる第１蛍光体は、前記１−１次光および前記１−２次光の少なくとも一部を吸収し、前記１−１次光または前記１−２次光の少なくとも一方の波長成分よりも長波長成分が多い２次光に変換し、
前記出力光は、前記１−２次光と前記２次光とからなり、
前記第１波長変換体は、前記１−１次光が入射する入射面と、前記出力光が出射する出射面をと有し、前記入射面の法線方向と、前記出射面の法線方向とは互いに異なり、
前記第１蛍光体は、単結晶蛍光体である
発光装置。
【請求項２】
前記第１蛍光体は、ガーネットの結晶構造を有する
請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記放射源は、前記１−１次光として青色系光を放ち、
前記第１蛍光体は、Ｃｅ３＋付活蛍光体である
請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１蛍光体は、４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長領域内において最大ピーク強度を示すスペクトルを有する光を前記２次光として放つ
請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
第２蛍光体を含む第２波長変換体を備え、
前記第２波長変換体に含まれる第２蛍光体は、前記１−２次光および前記２次光の少なくとも一部を吸収し、３次光を放射し、
前記出力光は、前記３次光を含む
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第２蛍光体は、４８０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の波長領域内において最大ピーク強度を示すスペクトルを有する光を前記３次光として放つ
請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第２蛍光体が放つ光のスペクトルは、前記第１蛍光体が放つ光のスペクトルとは異なる
請求項５又は６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第２蛍光体が放つ光のスペクトルの主成分は、前記第１蛍光体が放つ光のスペクトルの主成分よりも、長波長成分をより多く含んでいる
請求項５〜７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記第１蛍光体が放つ光のスペクトルと、前記第２蛍光体が放つ光のスペクトルは同一である
請求項５に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第２蛍光体は、Ｃｅ３＋付活蛍光体である
請求項５〜９のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記第２蛍光体は、６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の波長領域内において最大ピーク強度を示すスペクトルを有する赤色系光を放つ窒化物蛍光体または酸窒化物蛍光体のいずれかである
請求項５〜１０のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記第２蛍光体は、ＣａＡｌＳｉＮ３と同じ結晶構造を持つ化合物である
請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記第１波長変換体は、前記第１蛍光体が透光性樹脂材料または透光性無機材料の少なくとも一方によって封止された構造をもつ
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記第２波長変換体は、前記第２蛍光体が透光性樹脂材料または透光性無機材料の少なくとも一方によって封止された構造をもつ
請求項５〜１２のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記出力光は、相関色温度が２０００Ｋ以上２００００Ｋ以下である
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記出力光は、平均演色評価数Ｒａが８０以上１００以下である
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記第１波長変換体は、前記出射面以外の少なくとも一部に反射部材を備え、
前記第１波長変換体の内部を伝播する前記１−１次光、前記１−２次光および前記２次光の少なくとも一部は、前記反射部材によって伝播方向が制御される
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記１−１次光は、前記第１波長変換体の入射面に対して略垂直に入射する
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１９】
前記第１波長変換体は、平板形状である
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項２０】
前記１−１次光は、前記第１波長変換体の厚み方向に対して略垂直方向に入射し、
前記出力光は、前記第１波長変換体の厚み方向に対して略平行方向に出射する
請求項１９に記載の発光装置。
【請求項２１】
前記放射源から放射される前記１−１次光が光導波路を介して前記第１波長変換体に照射される
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を放射する固体発光素子と、蛍光体を含む波長変換体とを組み合わせた発光装置が提案されている。用途に応じて固体発光素子と蛍光体とを組合せて発光波長または発光スペクトルを所望の波長に変化させた発光装置がある。【０００３】
しかしながら、レーザ光により蛍光体を高出力で励起すると、蛍光体の温度上昇とともに発光効率が下がる温度消光が顕著になり、発光装置の出力が低下するという課題がある。このような課題に対して、特許文献１においては、温度消光が小さい単結晶蛍光体を利用する発光装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１６１６８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、指向性の高いレーザ光を励起光として使用すると、出力光に色斑が生じやすいという課題がある。例えば、発光装置がパッケージの凹部の底面に固体発光素子を搭載したタイプのものである場合、固体発光素子の上方おける蛍光体の量が、固体発光素子の斜め上方における蛍光体の量よりも少なくなり易い。このため、出力光の出射面において、中心部（固体発光素子の上方）は、レーザ光の色が濃く、その周辺部（固体発光素子の斜め上方）は、蛍光体の発光色が濃くなり、出力光に色斑が生じる。例えば、青色系のレーザ光を放つ固体発光素子と、レーザ光を吸収して黄色系光に波長変換するＹＡＧ蛍光体とを組み合わせた発光装置の場合、出力光の中心部は青色が濃く、その周辺部は黄色が濃くなる。この課題は、レーザ光の透過率が高い単結晶蛍光体を利用する発光装置において特に顕著である。【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためにされたものであり、出力光の色斑が少ない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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る発光装置の一態様は、１−１次光としてレーザ光を放射する放射源と、第１波長変換体とを備えて出力光を放つ発光装置であって、前記第１波長変換体は、少なくとも第１蛍光体を含み、前記第１波長変換体は、前記１−１次光の少なくとも一部を散乱し、前記１−１次光の光軸方向とは異なる方向に伝播する１−２次光に変換し、前記第１波長変換体に含まれる第１蛍光体は、前記１−１次光および前記１−２次光の少なくとも一部を吸収し、前記１−１次光または前記１−２次光の少なくとも一方の波長成分よりも長波長成分が多い２次光に変換し、前記出力光は、前記１−２次光と前記２次光とからなり、前記第１波長変換体は、前記１−１次光が入射する入射面と、前記出力光が出射する出射面をと有し、前記入射面の法線方向と、前記出射面の法線方向とは互いに異なり、前記第１蛍光体は、単結晶蛍光体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、出力光の色斑が少ない発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１に係る発光装置の概略図である。
【図２】図２は、実施の形態２に係る発光装置の概略図である。
【図３】図３は、実施の形態２の変形例１に係る発光装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、並びに、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明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。
【００１１】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１２】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る発光装置２１の構成について、図１を用いて説明する。
【００１３】
図１に示すように、実施の形態１に係る発光装置２１は、１−１次光３としてレーザ光を放射する放射源２と、第１波長変換体４とを備えて、出力光３１を放射する装置である。１−１次光３は、言い換えれば、第１の１次光である。
【００１４】
第１波長変換体４は、１−１次光３の少なくとも一部を散乱し、１−１次光３の光軸方向とは異なる方向に伝播する１−２次光５に変換する。１−２次光５は、言い換えれば、第２の１次光である。また、第１波長変換体４は、１−１次光３および１−２次光５の少なくとも一部を吸収し、２次光６に変換する。
【００１５】
実施の形態１では、発光装置２１は、直方体形状をしており、直方体形状の一つの面近傍に放射源２が位置し、放射源２が位置している面に対して略垂直な方向と１−１次光３の光軸の方向とが一致している。放射源２は、例えば、外部電源１と電気的に接続することによって、１−１次光３を放射するために必要な電力の供給を受けている。発光装置２１は、１−１次光３の光軸方向をｘ軸とする。また、ｘ軸と直交する平面内の互いに直交した方向をそれぞれｙ軸、ｚ軸とする。実施の形態１では、例えば、発光装置２１のｘ軸方向の長さは１００ｍｍ、ｙ軸方向の長さは３０ｍｍ、ｚ軸方向の長さは１００ｍｍに収まる範囲内の大きさである。
【００１６】
以下、発光装置２１の詳細構成について、図１を用いて詳述する。
【００１７】
［放射源］
放射源２は、１−１次光３としてレーザ光を放射する。このような放射源２としては、例えば、面発光レーザダイオード等のレーザダイオードが用いられる。放射源２は、外部電源１に接続されている。
【００１８】
放射源２は、例えば、固体発光素子である。このような構成にすることにより放射源２は小さくなり、発光装置２１を小型化することが可能となる。
【００１９】
放射源２は、１−１次光３として、例えば、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下、または、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長領域内において最大ピーク強度を示す発光スペクトルを有する青色系光を放射してもよい。１−１次光３がこのような波長領域内に最大ピーク強度を有することにより、１−１次光３が視認性のよい青色光になり、１−１次光３の散乱成分である１−２次光５も視認性のよい青色光になる。このため、１−２次光５は、第１蛍光体４１の励起光としてだけでなく、発光装置２１の出力光３１としても無駄なく利用できる。
【００２０】
また、放射源２は、例えば、２００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下、または、３６０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の波長領域内において最大ピーク強度を示す発光スペクトルを有する紫外線光を１−１次光３として放射してもよい。また、放射源２は、例えば、３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下、または、３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の波長領域内において最大ピーク強度を示す発光スペクトルを有する紫色系光を１−１次光３として放射してもよい。１−１次光３がこのような紫外線または紫色系の波長領域内に波長領域内に最大ピーク強度を有すると、第１蛍光体４１として青色蛍光体を選定できる。第１蛍光体４１として青色蛍光体を用いることにより、第１蛍光体４１が放つブロードな発光スペクトルを有する青色光を出力光３１の一部として利用できる。一般に、蛍光体の発光スペクトルは、レーザ光のスペクトルよりもスペクトル幅（ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ）が広くブロードである。そのため、このような構成により出力光３１の高演色性を実現できる。
【００２１】
［第１波長変換体］
第１波長変換体４は、平板形状をしており、発光装置２１のｙ軸方向と第１波長変換体４の厚み方向とが略並行となるように配置されている。このような構造にすることによって、第１波長変換体４は、多くの製造実績をもつ波長変換体と同じ形状を有することになるので、調達が容易で高品質の第１波長変換体４を利用でき、信頼性の高い出力光３１を放つ発光装置２１を提供できる。
【００２２】
第１波長変換体４は、放射源２から１−１次光３が照射される位置に構成されている。
【００２３】
第１波長変換体４は、第１蛍光体４１を含んでいる。実施の形態１では、第１波長変換体４は、第１蛍光体４１のみから構成され、かつ、第１蛍光体４１はガーネットの結晶構造を有する単結晶蛍光体１つで構成されている。
【００２４】
第１波長変換体４は、１−１次光３が入射する入射面４２と、出力光３１が出射する出射面４３をと有し、入射面４２の法線方向と、出射面４３の法線方向とは、互いに異なっている。例えば、入射面４２の法線方向と出射面４３の法線方向とは、互いに略垂直な関係であってもよい。
【００２５】
第１波長変換体４は、１−１次光３の少なくとも一部を散乱し、１−１次光３の散乱成分である１−２次光５を放つ。例えば、１−１次光３の少なくとも一部は、入射面４２及び出射面４３における界面部分の欠陥で散乱されてもよいし、第１波長変換体４内に屈折率の異なる部分が少なくとも１箇所以上存在することによって散乱されてもよい。１−２次光５は、出射面４３から出射するように構成されている。
【００２６】
また、第１波長変換体４は、１−１次光３および１−２次光５の少なくとも一部を吸収して２次光６に変換する。２次光６は、出射面４３から出射するように構成されている。
【００２７】
［第１蛍光体］
第１蛍光体４１は、第１波長変換体４に含まれており、１−１次光３および１−２次光５の少なくとも一部を励起光として吸収し、１−１次光３または１−２次光５の少なくとも一方の波長成分よりも長波長成分が多い蛍光を２次光６として放つ。
【００２８】
実施の形態１では、第１蛍光体４１は、ガーネット構造を有する。これによって、第１蛍光体４１は、化学的に安定になるので、信頼性の良好な発光装置を提供できる。
【００２９】
ガーネット構造は、一般式Ａ’３Ｂ’２（Ｃ’Ｘ４）３で表される。但し、一般式中、Ａ’、Ｂ’およびＣ’は、ガーネット構造を構成し得る金属元素であり、Ｘは、ガーネット構造を構成し得る非金属元素である。
【００３０】
ここで、金属元素Ａ’の一例は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、マグネシウム、希土類、遷移金属から選択される少なくとも一つの元素であり、具体的には、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌｎ、Ｍｎなどから選択される少なくとも一つの元素である（Ｌｎは、元素番号５７〜７１のランタノイドを示す）。
【００３１】
金属元素Ｂ’の一例は、Ｍｇ、希土類、遷移金属、アルカリ土類金属、マグネシウム、炭素族の元素から選択される少なくとも一つの元素であり、具体的には、例えば、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎなどから選択される少なくとも一つの元素である。
【００３２】
金属元素Ｃ’の一例は、アルカリ金属、遷移金属、アルカリ土類金属、マグネシウム、炭素族、窒素族の元素から選択される少なくとも一つの元素であり、具体的には、例えば、Ｌｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐなどから選択される少なくとも一つの元素である。
【００３３】
非金属元素Ｘの一例は、窒素、カルコゲン、ハロゲンから選択される少なくとも一つの元素であり、具体的には、例えば、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ｃｌなどから選択される少なくとも一つの元素である。
【００３４】
また、第１蛍光体４１は、例えば、Ｃｅ３＋付活蛍光体である。このような構成にすることによって、第１蛍光体４１は、超残光性になるので、高光密度励起下での効率飽和が少ない発光装置が提供できる。
【００３５】
また、第１蛍光体４１は、例えば、４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長領域内において最大ピーク強度を示すスペクトルを有する光を２次光６として放つ。このような構成にすることによって、第１蛍光体４１は、可視光領域の視感度の高い２次光６を放つようになるので、２次光６を出力光３１の一部として利用することによって高光束の出力光３１を放つ発光装置２１を提供できる。
【００３６】
ガーネット構造を有するＣｅ３＋付活蛍光体としては、例えば、以下に示す蛍光体が用いられる。
【００３７】
ガーネット構造を有する青緑色Ｃｅ３＋付活蛍光体としては、例えば、Ｃａ２ＹＺｒ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋が用いられる。ここで、青緑色Ｃｅ３＋付活蛍光体とは、４８０ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを持つ光を放射するＣｅ３＋付活蛍光体である。
【００３８】
ガーネット構造を有する緑色Ｃｅ３＋付活蛍光体としては、例えば、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋、Ｌｕ３（Ａｌ，Ｇａ）２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋、（Ｙ，Ｌｕ）３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋が用いられる。ここで、緑色Ｃｅ３＋付活蛍光体とは、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ未満、特に５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを持つ光を放射するＣｅ３＋付活蛍光体である。
【００３９】
上記緑色Ｃｅ３＋付活蛍光体のうち、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋及びＬｕ３（Ａｌ，Ｇａ）２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋は、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋に比較して温度消光が小さく、一次光の高光密度励起によって蛍光体の温度が上昇しても、高い効率水準を保持する。このため、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋付活緑色蛍光体を用いると、緑色光成分の出力効率が良い発光装置を得ることが容易であり、照明用の蛍光体として有用である。
【００４０】
ガーネット構造を有する黄緑色〜黄〜橙色Ｃｅ３＋付活蛍光体としては、例えば、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋が用いられる。ここで、黄緑色〜黄〜橙色Ｃｅ３＋付活蛍光体とは、５６０ｎｍ以上６００ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを持つ光を放射するＣｅ３＋付活蛍光体である。
【００４１】
青色蛍光体としては、Ｅｕ２＋、Ｃｅ３＋、Ｍｎ２＋から選ばれる少なくとも一つのイオンで付活した酸化物や酸ハロゲン化物などの酸化物系蛍光体、または、窒化物や酸窒化物などの窒化物系蛍光体を用いることができる。具体的には、酸化物系蛍光体として、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６：Ｅｕ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、Ｓｒ４Ｓｉ３Ｏ８Ｃｌ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２４：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ８Ｏ１３：Ｅｕ２＋、Ｎａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｅｕ２＋、Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋などが、窒化物系蛍光体として、ＡｌＮ：Ｅｕ２＋、ＹＳｉＯ２Ｎ：Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉ９Ａｌ１９ＯＮ３１：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００４２】
また、第１蛍光体４１は、単結晶蛍光体であることが好ましい。単結晶とは、結晶のどの位置をとっても結晶軸の方向が変わらない粒子または構造体である。このような構成にすることにより、第１蛍光体４１が、内部欠陥が少ないものになるため、第１蛍光体４１による波長変換損失の少ない発光装置２１を提供できる。
【００４３】
第１蛍光体４１の育成方法としては、例えば、固相法、液相法、及び、気相法などが挙げられる。液相法としては、例えば、チョクラルスキー法、単純固化法、ブリッヂマン法、ベルヌーイ法、及び、フローティングゾーン法などの融液法や、フラックス法、水溶液法、及び、水熱法などの溶液法が挙げられる。
【００４４】
第１蛍光体４１は、育成された単結晶を任意の形状にカットしたものであってもよい。このような構成にすることによって、出力光３１の出射面４３の面積や、出射方向の制御が容易な発光装置２１を提供できる。
【００４５】
また、第１蛍光体４１は、特定の結晶面に凹凸をつけたものであってもよい。このような構成にすることによって、第１蛍光体４１に入射した励起光が結晶内部で全反射する確立が低くなるので、第１蛍光体４１による波長変換効率の高い、高出力の発光装置２１を提供できる。
【００４６】
［反射部材］
反射部材７は、第１波長変換体４が有する光の入射面４２と出射面４３以外の少なくとも一つの面を被覆するように構成されている。第１波長変換体４の内部を伝播する１−１次光３、１−２次光５および２次光６の少なくとも一部は、反射部材７によって伝播方向が制御される。このような構成にすることによって、第１波長変換体４の出射面４３以外の面から出射されたり、吸収されたりする光成分が少なくなるので、出力光３１の取り出し効率が高い発光装置２１を提供できる。
【００４７】
反射部材７は、例えば、アルミニウムなどの金属、硫酸バリウムなどの白色の無機化合物、または、ポリエステルなどの白色樹脂等から構成されている。
【００４８】
［１−１次光、１−２次光、２次光、出力光］
１−１次光３は、放射源２から放射されたレーザ光であり、ｘ軸方向に光軸方向を持つ。
【００４９】
１−１次光３は、例えば、第１波長変換体４の入射面４２に対して略垂直に入射する。実施の形態１において、第１波長変換体は平板形状であり、第１波長変換体４の入射面４２に対して略垂直な方向は、第１波長変換体４の厚み方向に対して略垂直方向とほぼ一致する。このような構成にすることによって、第１波長変換体４の出射面の面積が、入射面積に対して大きくなるので、発光面積が大きな発光装置２１を提供できる。
【００５０】
また、１−１次光３は、例えば、第１波長変換体４の厚み方向に対して略垂直方向に入射し、出力光３１は、第１波長変換体４の厚み方向に対して略平行方向に出射することが好ましい。このような構成にすることによって、第１波長変換体４の出射面の面積が、入射面積に対して大きくなるので、発光面積が大きな発光装置２１を提供できる。
【００５１】
１−２次光５は、１−１次光３の少なくとも一部が第１波長変換体４によって散乱された成分であり、ｘ軸方向とは異なる伝播方向を持つ１−２次光５も放つ。１−２次光５の波長成分は１−１次光３の波長成分と実質同一である。
【００５２】
２次光６は、１−１次光３および１−２次光５の少なくとも一部が、第１波長変換体４によって波長変換された成分である。
【００５３】
出力光３１は、１−２次光５と２次光６とからなる。
【００５４】
出力光３１は、例えば、相関色温度が２０００Ｋ以上２００００Ｋ以下、または、２５００Ｋ以上７０００Ｋ以下である。発光装置２１の出力光３１の相関色温度をこのような範囲内にすることで、出力光３１は白色系の光になるので、利用価値が高い発光装置２１が得られる。さらに、発光装置２１の出力光３１の相関色温度が２５００Ｋ以上７０００Ｋ以下の範囲内にあると、照明光として好まれる光を放射する発光装置２１が得られる。発光装置２１の出力光３１の相関色温度を２０００Ｋ以上２００００Ｋ以下の範囲内にする方法としては、放射源２として使用されるレーザ光源を選ぶ方法、第１波長変換体４に含まれる第１蛍光体４１の種類の選定する方法、または第１波長変換体４に含まれる第１蛍光体４１の量を調整する方法などが用いられる。
【００５５】
出力光３１は、照明光として利用することができる。
【００５６】
［カバー、出射光窓］
発光装置２１は、実施の形態１においては、カバー８と出射光窓８１とに囲まれた閉空間を有する構造である。カバー８は、例えば、外部電源１との接続部を有し、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料を用いた射出成形により形成される。出射光窓８１は、出射面４３に面する部分に設けられ、樹脂またはガラス等の透明材料により形成される。カバー８と出射光窓８１でと囲まれた閉空間は、真空状態でもよいし、閉空間には、空気、窒素、希ガス、樹脂、またはガラス等の透明材料が充填されていてもよい。なお、カバー８と出射光窓８１とで囲まれた閉空間が真空状態である場合、及び、閉空間に窒素または希ガス等が充填されている場合は、カバー８及び出射光窓８１は、例えば、気密性の高い封止構造を有する。カバー８と出射光窓８１とで囲まれた閉空間に空気または透明材料が充填されている場合は、カバー８と出射光窓８１とで囲まれた閉空間は、外部と通じていてもよい。
【００５７】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る発光装置２１ａの構成について、図２を用いて説明する。
【００５８】
実施の形態２に係る発光装置２１ａは、第２波長変換体９、第２蛍光体９１、３次光１０および出力光３１ａが、実施の形態１に係る発光装置２１とは異なる。これらの構成以外は実施の形態１に係る発光装置２１と同じであるため、説明は省略する。
【００５９】
以下、発光装置２１ａの詳細構成について、図２を用いて詳述する。
【００６０】
［第２波長変換体］
実施の形態２では、第２波長変換体９は、第１波長変換体４が有する出射面４３上に位置し、１−２次光５および２次光６の少なくとも一部を吸収するように構成されている。
【００６１】
第２波長変換体９は、少なくとも第２蛍光体９１を含み、１−２次光５および２次光６の少なくとも一部を吸収して、３次光１０に変換する。
【００６２】
実施の形態２では、第２波長変換体９は、少なくとも１つ以上の粒体であって、中心粒径が０．１μｍ以上１ｍｍ以下の粒子サイズの粒体から構成されている。第２波長変換体９の形状は、球状、半球状、または針状などから選択することができる。また、第２波長変換体９は、フィルム状（膜状）であってもよい。
【００６３】
［第２蛍光体］
第２蛍光体９１は、第２波長変換体９に含まれており、１−２次光５および２次光６の少なくとも一部を励起光として吸収し、蛍光として３次光１０を放つ。実施の形態２において、第２波長変換体９は、第２蛍光体９１のみから構成されている。
【００６４】
第２蛍光体９１は、遷移金属イオンもしくは希土類イオンで付活した蛍光体であることが好ましい。なお、遷移金属イオンとしては、Ｔｉ４＋、Ｃｒ３＋、Ｍｎ２＋、Ｍｎ４＋、Ｆｅ３＋などから選ばれる少なくとも一つのイオン、特に、Ｍｎ４＋が挙げられる。また、前記希土類イオンとしては、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｙｂ３＋から選ばれる少なくとも一つのイオンが挙げられる。なお、Ｍｎ４＋で付活した蛍光体としては、例えば、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋などの酸化物蛍光体、及び、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋などのフッ化物蛍光体などが挙げられる。このような構成にすることにより、第２蛍光体９１は、１−２次光５および２次光６の少なくとも一部を吸収し、蛍光として３次光１０を放つことができる。
【００６５】
第２蛍光体９１は、例えば、４８０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の波長領域内において最大ピーク強度を示すスペクトルを有する光を３次光１０として放つ。このような構成によって、３次光１０は、長波長の可視光成分を多く有するので、３次光１０を出力光３１ａの一部として利用することによって、高演色照明用として好ましい発光装置２１ａを提供できる。
【００６６】
また、第２蛍光体９１が放つ光のスペクトルは、第１蛍光体４１が放つ光のスペクトルとは異なるように構成してもよい。このような構成にすることによって、第１蛍光体４１のみでは実現できない光の波長成分を出力光３１ａの一部として利用できるようになるので、出力光３１ａのスペクトル制御が容易な発光装置２１ａを提供できる。
【００６７】
さらに、第２蛍光体９１の放つ光のスペクトルの主成分は、第１蛍光体４１が放つ光のスペクトルの主成分よりも長波長成分をより多く含むように構成してもよい。これによって、３次光１０が、長波長の可視光成分を多く有するようになるので、高演色の出力光３１ａを出射する発光装置２１ａを提供できる。
【００６８】
また、第２蛍光体９１が放つ光のスペクトルは、第１蛍光体４１が放つ光のスペクトルと同一であってもよい。このような構成にすることによって、出力光３１ａのスペクトルを変えずに、光取出し効率の高い発光装置２１ａを提供できる。
【００６９】
さらに、第２蛍光体９１は、Ｃｅ３＋付活蛍光体であることが好ましい。このような構成にすることによって、第２蛍光体９１の放つ３次光１０が、超短残光性になるので、高光密度励起下での効率飽和が少ない発光装置２１ａを提供できる。
【００７０】
さらに、第２蛍光体９１は、６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の波長領域内において最大ピーク強度を示すスペクトルを有する赤色系光を放つ、窒化物蛍光体または酸窒化物蛍光体のいずれかであってもよい。窒化物蛍光体としては、例えば、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌＳｉ４Ｎ７：Ｅｕ２＋、ＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕ２＋などを用いることができる。酸窒化物蛍光体としては、例えば、Ｓｒ２（Ｓｉ，Ａｌ）５（Ｎ，Ｏ）８：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）（Ｎ，Ｏ）３：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）４（Ｎ，Ｏ）７：Ｅｕ２＋などを用いることができる。このような構成によって、第２蛍光体９１は、化学的に安定で、励起光の吸収率が高く、吸収した励起光をそれよりも長波長の光に高い効率で波長変換し得るものになる。また、このような構成にすることによって、第２蛍光体９１は、赤色系光成分を放つものになるので、高演色性の出力光３１ａを放ち得る発光装置２１ａを提供できる。
【００７１】
また、第２蛍光体９１は、ＣａＡｌＳｉＮ３と同じ結晶構造を持つ化合物であることが好ましい。このような構成にすることにより、第２蛍光体９１は、ＬＥＤ照明用としての多くの実用実績をもつ蛍光体になるので、調達が容易な第２蛍光体９１を利用して、高出力で信頼性の高い出力光３１ａを放つ発光装置２１ａを提供できる。
【００７２】
［３次光、出力光］
３次光１０は、１−２次光５および２次光６の少なくとも一部が、第２波長変換体９によって波長変換された成分である。
【００７３】
出力光３１ａは、１−２次光５と２次光６と３次光１０とからなる。
【００７４】
出力光３１ａは、平均演色評価数Ｒａが８０以上１００以下であることが好ましい。発光装置２１ａの出力光３１ａの平均演色評価数Ｒａが８０以上１００以下の範囲内にあると、照明光として好まれる光を放射する発光装置２１ａが得られる。発光装置２１ａの出力光３１ａの平均演色評価数Ｒａを上記範囲内にする方法としては、放射源２として使用されるレーザ光源を選ぶ方法、第１波長変換体４に含まれる第１蛍光体４１の種類および第２波長変換体９に含まれる第２蛍光体９１の種類を選定する方法などが用いられる。
【００７５】
（変形例１）
次に、変形例１に係る発光装置２１ｂの構成について図３を用いて説明する。なお、以下の説明では、発光装置２１ｂの特徴となる構成で、上記実施の形態２における発光装置２１ａと異なる構成について説明する。その他の構成については、発光装置２１ａと同様である。
【００７６】
発光装置２１ｂにおいては、具体的には、外部電源１及び放射源２は、光源部１２に含まれ、光源部１２の放射源２から放射される１−１次光３は、光導波路１１を介して第１波長変換体４ｂに照射される。さらに、第１蛍光体４１ｂは、第１封止材４４によって封止され、第２蛍光体９１ｂは、第２封止材９２によって封止されている。
【００７７】
［光導波路］
本変形例では、光導波路１１は、一端が光源部１２と光学的に接続され、他端が発光部１３と光学的に接続されており、光源部１２で１−１次光３を第１波長変換体４ｂの近傍まで導波する。なお、光導波路１１は、例えば、光ファイバ、または、シート状もしくは板状の光導波路によって構成されている。
【００７８】
［封止構造］
第１波長変換体４ｂは、第１蛍光体４１ｂが第１封止材４４によって封止されることにより形成され、第２波長変換体９ｂは、第２蛍光体９１ｂが第２封止材９２によって封止されることにより形成されている。第２波長変換体９ｂは、第１波長変換体４ｂの出射面４３上に配置されている。
【００７９】
第１封止材４４および第２封止材９２の少なくとも一方は、樹脂材料であってもよい。樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン・エポキシのハイブリッド樹脂、ユリア樹脂などが挙げられる。このような構成にすることにより、第１波長変換体４ｂ及び第２波長変換体９ｂは、多くの実用実績を持つオーソドックスな樹脂封止技術が利用された波長変換体になるので、設計が容易な発光装置２１ｂが得られる。
【００８０】
第１封止材４４および第２封止材９２の少なくとも一方は、無機材料であってもよい。無機材料とは、有機材料以外の材料を意味し、セラミックスや金属を含む。なお、シロキサンの一部がアルキル基等の有機性官能基で置換された有機シロキサンも無機材料に含まれる。無機材料は、具体的には、例えば、金属酸化物、低融点ガラス、及び、超微粒子などである。蛍光体が無機封止された構造を持つ波長変換体は、封止樹脂等の有機材料を含む従来の波長変換体に比較して放熱性が高く、励起等に伴う蛍光体の温度上昇を抑制することができる。この結果、蛍光体の温度消光が抑制されて、出力光３１ｂの高出力化が可能になる。
【００８１】
［発光部］
発光部１３は、第１波長変換体４ｂと、第２波長変換体９ｂと、反射部材７と、カバー８と、出射光窓８１とを備える。発光部１３においては、カバー８と出射光窓８１とに囲まれた閉空間内に第１波長変換体４ｂと第２波長変換体９ｂとが配置されている。また、発光部１３は、拡散板または支持基板を有していてもよい。
【００８２】
発光部１３は、例えば、光源もしくは照明システムなどの照明装置、または、プロジェクタなどの表示装置となり得る。
【００８３】
（その他）
以上、本発明に係る発光装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
【００８４】
例えば、上記実施の形態及び変形例において、第１波長変換体４は、平板形状であったが、第１波長変換体４は、平板形状に限定されない。例えば、第１波長変換体４は、略立方体形状や略半球形状であってもよい。さらに、第１波長変換体４は、ガーネット結晶構造を有する単結晶蛍光体１つから構成され、少なくとも一つのファセット面を持つ単粒子の形状であってもよい。なお、「ファセット面」とは、原子的なスケールで見て平坦な結晶面をいう。
【００８５】
また、上記実施の形態及び変形例において、第１波長変換体４は反射部材７を備えていなくてもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態及び変形例において、第２波長変換体９は、出射面４３上に配置されなくてもよい。例えば、第２波長変換体９は、第１波長変換体４の内部に設けられてもよい。
【００８７】
例えば、上記実施の形態及び変形例において、放射源２として半導体レーザが例示されたが、放射源２は、半導体レーザには限定されない。例えば、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ、色素レーザ等の液体レーザ、または、Ａｒイオンレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、窒素レーザ、もしくはエキシマレーザ等の気体レーザを放射源２として用いることができる。さらに、上記の実施形態及び変形例においては、放射源２は単数のものを示したが、放射源２は複数でもよい。
【００８８】
その他、各実施の形態及び変形例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。
【符号の説明】
【００８９】
２  放射源
３  １−１次光
４、４ｂ  第１波長変換体
５  １−２次光
６  ２次光
７  反射部材
９、９ｂ  第２波長変換体
１０  ３次光
２１、２１ａ、２１ｂ  発光装置
３１、３１ａ、３１ｂ  出力光
４１、４１ｂ  第１蛍光体
４２  入射面
４３  出射面
９１、９１ｂ  第２蛍光体
【図１】
2017119022.tif 000003
【図２】
2017119022.tif 000004
【図３】
2017119022.tif 000005
【国際調査報告】
2017119022.tif 000006
2017119022.tif 000007