(57)【要約】  発光装置（８）は、放射源（１）が放射する一次光（２）の少なくとも一部を吸収し二次光（４）に変換する第一蛍光体（３１）を含む第一波長変換体（３）と、二次光（４）の少なくとも一部を吸収し三次光（６）に変換する第二蛍光体（５１）を含む第二波長変換体（５）とを備える。第二蛍光体（５１）の蛍光寿命は、第一蛍光体（３１）の蛍光寿命よりも長く、第二波長変換体（５）に照射される二次光（４）の光密度は、第一波長変換体（３）に照射される一次光（２）の光密度よりも小さい。
2017073054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光装置であって、
一次光としてレーザ光を放射する放射源と、
前記放射源によって放射される前記一次光の少なくとも一部を吸収することにより前記一次光を二次光に変換する第一蛍光体を含む第一波長変換体と、
前記第一波長変換体によって放射される前記二次光の少なくとも一部を吸収することにより前記二次光を三次光に変換する第二蛍光体を含む第二波長変換体とを備え、
前記発光装置は、前記一次光、前記二次光、及び前記三次光を含む出力光を放ち、
前記二次光は、前記一次光よりも長波長成分を多く含み、
前記三次光は、前記二次光よりも長波長成分を多く含み、
前記第二蛍光体の蛍光寿命は、前記第一蛍光体の蛍光寿命よりも長く、
前記第二波長変換体に照射される前記二次光の光密度は、前記第一波長変換体に照射される前記一次光の光密度よりも小さい
発光装置。
【請求項２】
前記放射源は、固体発光素子を有する
請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第二波長変換体に照射される前記二次光の光密度は、前記第一波長変換体に照射される前記一次光の光密度の１／１０以下である
請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記放射源は、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ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系光を前記一次光として放射する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第一蛍光体は、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発光スペクトルを有する光を前記二次光として放つ
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第一蛍光体は、Ｃｅ３＋付活蛍光体である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第一蛍光体は、ガーネットの結晶構造を有する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第一蛍光体は、少なくとも一つの単結晶によって形成される
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記第一波長変換体は、前記第一蛍光体のみから構成され、
前記第一蛍光体は、ガーネットの結晶構造に由来する多面体の粒子形状を持つ一粒の粒子により構成されている
請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第二蛍光体は、Ｅｕ２＋付活蛍光体である
請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記第二蛍光体は、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発光スペクトルを有する光を前記三次光として放つ
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記第二蛍光体は、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１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記第二蛍光体は、ＣａＡｌＳｉＮ３と同じ結晶構造を持つ化合物である
請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
さらに、前記放射源と前記第一波長変換体との間、及び、前記第一波長変換体と前記第二波長変換体との間の少なくとも一方に、光導波路を備え、
前記一次光、前記二次光、及び前記三次光の少なくとも１つは、前記光導波路によって導波される
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記第一波長変換体は、前記放射源と前記第二波長変換体との間に位置する
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記第一波長変換体は、前記放射源が放った一次光が入射する入射面、及び、前記入射面と反対側の出射面とを有し、
前記第二波長変換体は、前記第一波長変換体の前記出射面を部分的に覆う
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記第二波長変換体は、前記第一波長変換体の前記出射面に、ストライプ状、格子状、またはドット状に形成されることにより、当該前記出射面を部分的に覆う
請求項１６に記載の発光装置。
【請求項１８】
発光装置であって、
一次光としてレーザ光を放射する放射源によって放射される前記一次光の少なくとも一部を吸収することにより前記一次光を二次光に変換する第一蛍光体を含む第一波長変換体と、
前記第一波長変換体によって放射される前記二次光の少なくとも一部を吸収することにより前記二次光を三次光に変換する第二蛍光体を含む第二波長変換体とを備え、
前記発光装置は、前記一次光、前記二次光、及び前記三次光を含む出力光を放ち、
前記二次光は、前記一次光よりも長波長成分を多く含み、
前記三次光は、前記二次光よりも長波長成分を多く含み、
前記第二蛍光体の蛍光寿命は、前記第一蛍光体の蛍光寿命よりも長く、
前記第二波長変換体に照射される前記二次光の光密度は、前記第一波長変換体に照射される前記一次光の光密度よりも小さい
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】
近年、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光密度で励起すると、蛍光体が効率飽和を起こすため、変換効率が大きく低下する。このため、発光装置の出力を十分に上げることができないことが課題である。例えば、特許文献１には、赤色蛍光体が、効率飽和が起こりやすい蛍光体であることが記載されている。【０００４】
このような課題に対して、特許文献２においては、光学レンズによって半導体素子から出射した光を拡散させてから、赤色蛍光体を含む波長変換体に照射することにより、波長変換体に照射される光密度を低下させる構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１６０２２７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／０７３１３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、装置内に光学レンズ等の光学部品を組み込むと、装置の構成が複雑になり、コンパクトな発光装置の提供が困難になるという課題がある。【０００７】
本発明は、コンパクトな発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る発光装置の一態様は、発光装置であって、一次光としてレーザ光を放射する放射源と、前記放射源によって放射される前記一次光の少なくとも一部を吸収することにより前記一次光を二次光に変換する第一蛍光体を含む第一波長変換体と、前記第一波長変換体によって放射される前記二次光の少なくとも一部を吸収することにより前記二次光を三次光に変換する第二蛍光体を含む第二波長変換体とを備え、前記発光装置は、前記一次光、前記二次光、及び前記三次光を含む出力光を放ち、前記二次光は、前記一次光よりも長波長成分を多く含み、前記三次光は、前記二次光よりも長波長成分を多く含み、前記第二蛍光体の蛍光寿命は、前記第一蛍光体の蛍光寿命よりも長く、前記第二波長変換体に照射される前記二次光の光密度は、前記第一波長変換体に照射される前記一次光の光密度よりも小さい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コンパクトな発光装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１に係る発光装置の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、実施の形態１の変形例１に係る発光装置の構成を示す概略図である。
【図３】図３は、実施の形態１の変形例２に係る発光装置の構成を示す概略図である。
【図４】図４は、実施の形態１の変形例３に係る発光装置の構成を示す概略図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係る発光装置の構成を示す概略図である。
【図６】図６は、実施の形態２の変形例に係る発光装置の構成を示す概略図である。
【図７】図７は、実施の形態３に係る発光装置の構成を示す概略図である。
【図８】図８は、実施の形態４に係る発光装置の構成を示す概略図である。
【図９】図９は、実施の形態４の変形例に係る発光装置の構成を示す概略図である。
【図１０】図１０は、実施の形態５に係る発光部の上面図である。
【図１１】図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線における模式断面図である。
【図１２】図１２は、格子状に形成された第二波長変換体を示す図である。
【図１３】図１３は、ドット状に形成された第二波長変換体を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態５の変形例に係る発光部の模式断面図である。
【図１５】図１５は、実施の形態に係る発光装置によって得られる効果を説明するための試験の試験環境を示す模式図である。
【図１６】図１６は、実施の形態６に係る発光部の模式断面図である。
【図１７】図１７は、比較例に係る発光部の模式断面図である。
【図１８】図１８は、実施の形態６に係る発光部の出力光のＣＩＥ色度座標における色度を示す図である。
【図１９】図１９は、励起光のパワー密度に対する出力光の全光束の変化率を示す図である。
【図２０】図２０は、励起光のパワー密度に対する出力光の色度ｘの変化量Δｘを示す図である。
【図２１】図２１は、励起光のパワー密度に対する出力光の色度ｙの変化量Δｙを示す図である。
【図２２】図２２は、励起光のパワー密度に対する出力光の色度ｘの変化量Δｘ及び色度ｙの変化量Δｙを示す図である。
【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、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、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。
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態１）
［概略構成］
まず、実施の形態１に係る発光装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る発光装置の構成を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、実施の形態１に係る発光装置８は、放射源１と、第一波長変換体３と、第二波長変換体５とを備える。
【００１５】
放射源１は、一次光２としてレーザ光を放射する。第一波長変換体３は、一次光２の少なくとも一部を吸収することにより一次光２を二次光４に変換する第一蛍光体３１を含む。第二波長変換体５は、第一波長変換体３によって放射される二次光４の少なくとも一部を吸収することにより二次光４を三次光６に変換する第二蛍光体５１を含む。発光装置８は、一次光２、二次光４、及び三次光６を含む出力光７を放つ。第二蛍光体５１の蛍光寿命は、第一蛍光体３１の蛍光寿命よりも長い。
【００１６】
実施の形態１では、発光装置８は、略円錐形状のカバー９１の底部に略半球状の第二波長変換体５が組み合わせられることによって外郭が形成されている。放射源１は、略円錐形状のカバー９１内の頂点近傍に位置し、放射源１が放射する一次光２の光軸は、略円錐形状のカバー９１の軸（円錐軸）と略平行である。放射源１は、例えば、放射源１に電力を供給する外部電源９２に接続されている。発光装置８においては、第一波長変換体３は、放射源１と第二波長変換体５との間に、放射源１及び第二波長変換体５のいずれとも離れて位置する。
【００１７】
なお、図面においては、一次光２の光軸方向がｘ軸方向とされる。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軸方向及びｚ軸方向とする。
【００１８】
実施の形態１では、例えば、発光装置８のｘ軸方向の長さは２００ｍｍ以下であり、略円錐形状のカバー９１の底部の半径は５０ｍｍ以下である。第一波長変換体３及び第二波長変換体５によって構成されている発光部１００のｘ軸方向の長さは５０ｍｍ以下であり、略半球状の第二波長変換体５の半径は５０ｍｍ以下である。
【００１９】
以下、発光装置８の詳細構成について、引き続き図１を用いて詳述する。
【００２０】
［放射源］
放射源１は、一次光２としてレーザ光を放射する。このような放射源１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１は、カバー９１内に収容されており、カバー９１の貫通孔９１１を通る電源線によって外部電源９２に接続されている。
【００２１】
放射源１は、例えば、上記レーザダイオードなどの固体発光素子を有する。このような構成にすることにより放射源１は小さくなり、発光装置８を小型化することが可能となる。
【００２２】
放射源１は、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系光を一次光２として放射する。一次光２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、一次光２が視認性のよい青色光になる。このため、一次光２は、第一蛍光体３１及び第二蛍光体５１の励起光としてだけでなく、発光装置８の出力光７としても無駄なく利用できる。
【００２３】
また、放射源１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一次光２として放射してもよい。また、放射源１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一次光２として放射してもよい。
【００２４】
このように、一次光２が紫外線または紫色系の波長領域内に最大ピーク強度を有すると、第一蛍光体３１として青色蛍光体を選定できる。第一蛍光体３１として青色蛍光体を用いることにより、第一蛍光体３１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７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、レーザ光の発光スペクトルよりもスペクトル幅（ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ）がブロードである。そのため、このような構成により出力光７の高演色性を実現できる。
【００２５】
なお、一次光２は、放射源１が放つレーザ光が光学レンズによって第一波長変換体３近傍に集光された高光密度光であってもよい。
【００２６】
［第一波長変換体］
第一波長変換体３には、放射源１によって一次光２が照射される。すなわち、一次光２は、高い光密度を保った状態で、第一波長変換体３に照射される。放射源１と第一波長変換体３の間には、光学素子等が配置されず、放射源１によって放出された一次光２は、第一波長変換体３に直接照射されてもよい。また、放射源１と第一波長変換体３の間には、集光レンズ、光ファイバ等の光導波路、光学フィルター、平面反射ミラー、または偏光板等の光学素子が配置されてもよい。この場合、一次光２は、これらの光学素子を通過した後に、高い光密度を保った状態で、第一波長変換体３に照射される。
【００２７】
第一波長変換体３は、第一蛍光体３１を含む。実施の形態１では、第一波長変換体３は、一種類の第一蛍光体３１を複数個含む。第一波長変換体３は、複数個の第一蛍光体３１が封止材によって封止されることによって構成される。なお、第一波長変換体３は、複数種類の第一蛍光体３１を含んでもよい。
【００２８】
第一波長変換体３（第一蛍光体３１）は、一次光２の少なくとも一部を吸収することにより一次光２を二次光４に変換する。第一波長変換体３から放射された二次光４は、第二波長変換体５へ照射される。第一波長変換体３に照射される一次光２の光密度は、第二波長変換体５に照射される二次光４の光密度よりも大きくなる。具体的には、二次光４の放射角は、第一蛍光体３１からの蛍光が主成分であるため、レーザ光である一次光２の放射角よりも広くなる。このため、実施の形態１においては、第二波長変換体５に照射される二次光４の光密度は、第一波長変換体３に照射される一次光２の光密度よりも小さくなる。
【００２９】
また、第一波長変換体３は、一次光２の少なくとも一部を散乱もしくは透過させて出力光７の一部として出射させる。
【００３０】
［第一蛍光体］
第一蛍光体３１は、第一波長変換体３に含まれる。第一蛍光体３１は、一次光２を励起光として吸収し、かつ、蛍光として二次光４を放つ。第一蛍光体３１が放つ二次光４の波長成分は、第一蛍光体３１の励起光である一次光２の波長成分よりも長波長成分が多い。例えば、二次光４の発光ピーク波長は、一次光２の発光ピーク波長よりも長い。
【００３１】
実施の形態１では、第一蛍光体３１の蛍光寿命は、第二蛍光体５１の蛍光寿命よりも短い。すなわち、第一蛍光体３１としては、蛍光寿命が比較的短いものが用いられる。例えば、第一蛍光体３１は、パリティー許容遷移型の発光を行う蛍光体である。第一蛍光体３１は、具体的には、Ｅｕ２＋付活蛍光体またはＣｅ３＋付活蛍光体などである。
【００３２】
例えば、Ｃｅ３＋付活蛍光体は、蛍光寿命が１０ｎｓ以上１００ｎｓ以下の超短残光性の蛍光を放つ蛍光体であり、高光密度励起下での発光効率低下を最も起こしにくい蛍光体である。このため、第一蛍光体３１としてＣｅ３＋付活蛍光体が用いられれば、第一蛍光体３１がレーザ光である一次光２によって高光密度励起下において使用されても、第一蛍光体３１の効率飽和は小さい。
【００３３】
なお、一般に、蛍光寿命は、付活剤に応じて異なる。蛍光寿命は、例えば、Ｃｅ３＋付活蛍光体のほうがＥｕ２＋付活蛍光体よりも短く、Ｅｕ２＋付活蛍光体のほうがＴｂ３＋付活蛍光体、Ｍｎ２＋付活蛍光体、及び、Ｍｎ４＋付活蛍光体よりも短い。第一蛍光体３１及び第二蛍光体５１は、例えば、このような付活剤に応じた蛍光寿命の関係性に基づいて、第二蛍光体５１の蛍光寿命が第一蛍光体３１の蛍光寿命よりも長くなるように適宜選択される。
【００３４】
また、第一蛍光体３１は、例えば、可視光を放つ。第一蛍光体３１から放たれる二次光４が人間の目に見える可視光を含むことによって、二次光４を照明光として利用することが可能となる。
【００３５】
また、第一蛍光体３１が放つ蛍光は、例えば、４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、５２５ｎｍ以上５８５ｎｍ以下、または５３５ｎｍ以上５７５ｎｍ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。これにより、第一蛍光体３１から放たれる二次光４は、視感度の高い可視光となるため、二次光４が照明光として利用されれば発光装置８を高光束にすることができる。
【００３６】
なお、第一蛍光体３１が、Ｃｅ３＋付活蛍光体である場合、第一蛍光体３１が放つ蛍光は、例えば、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、または５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ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。これにより、第一蛍光体３１から放たれる二次光４が温度消光の小さな高出力の可視光になるため、二次光４が照明光として利用されれば発光装置８を高光束にすることができる。
【００３７】
また、第一蛍光体３１は、例えば、ガーネット構造を有する。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。
【００３８】
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、及び、遷移金属から選択される少なくとも一つの元素である。金属元素Ａ’は、具体的には、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌｎ、及び、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）。
【００３９】
金属元素Ｂ’の一例は、希土類、遷移金属、アルカリ土類金属、マグネシウム、及び、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る。金属元素Ｂ’は、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、及び、Ｓｎなどから選択される少なくとも一つの元素である。
【００４０】
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る。金属元素Ｃ’は、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。
【００４１】
非金属元素Ｘの一例は、窒素、カルコゲン、及びハロゲンから選択される少なくとも一つの元素である。非金属元素Ｘは、具体的には、例えば、Ｎ、Ｏ、Ｆ、及びＣｌなどから選択される少なくとも一つの元素である。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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＋、または、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。
【００４５】
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８を得ることができる。したがって、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋は、照明用の蛍光体として有用である。
【００４６】
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。
【００４７】
また、第一蛍光体３１は、少なくとも１つの単結晶によって形成されてもよい。これにより、第一蛍光体３１が、内部欠陥が少ないものになるため、第一蛍光体３１による波長変換損失の少ない発光装置８が実現される。
【００４８】
さらに、第一蛍光体３１は、複数の単結晶からなり、第一波長変換体３内に含まれてもよい。これにより、レーザ光である一次光２が第一波長変換体３内で拡散される。このため、第二波長変換体５に照射される光密度が低くなり、第二波長変換体５に含まれる第二蛍光体５１の効率飽和を一層抑制した高出力の発光装置８が実現される。
【００４９】
［第二波長変換体］
第二波長変換体５には、第一波長変換体３によって二次光４が照射される。実施の形態１では、第二波長変換体５の厚みは、例えば１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。第二波長変換体５は、例えば、フィルム状または厚膜状であり、図１に示すように、第一波長変換体３を囲む半球状に形成される。
【００５０】
第二波長変換体５は、第二蛍光体５１を含む。実施の形態１では、第二波長変換体５は、一種類の第二蛍光体５１を複数個含む。第二波長変換体５は、複数個の第二蛍光体５１が封止材により封止されることによって構成される。なお、第二波長変換体５は、複数種類の第二蛍光体５１を含んでもよい。
【００５１】
第二波長変換体５（第二蛍光体５１）は、二次光４の少なくとも一部を吸収することにより二次光４を三次光６に変換する。また、第二波長変換体５(第二蛍光体５１)は、第一波長変換体３によって散乱された、もしくは第一波長変換体３を透過した一次光２の少なくとも一部を吸収することで、蛍光６２を放つ。なお、第二波長変換体５に照射される一次光２は、第二波長変換体５に到達する前に、第一波長変換体３により一部が散乱もしくは吸収されている。このため、第二波長変換体５に照射される一次光２の光密度は、第一波長変換体３に照射される一次光２の光密度よりも小さい。
【００５２】
また、第二波長変換体５は、第一波長変換体３によって散乱された、もしくは、第一波長変換体３を透過した一次光２および二次光４の少なくとも一部を、散乱もしくは透過させて出力光７の一部として出射する。
【００５３】
［第二蛍光体］
第二蛍光体５１は、第二波長変換体５に含まれる。第二蛍光体５１は、第一蛍光体３１よりも長波長の光成分を放射する蛍光体であり、二次光４の少なくとも一部を励起光として吸収し、かつ、蛍光として三次光６を放つ。また、第二蛍光体５１は、第一波長変換体３によって散乱された、もしくは第一波長変換体３を透過した一次光２の少なくとも一部を励起光として吸収し、蛍光６２を放つ。第二蛍光体５１からの蛍光である三次光６の波長成分は、第二蛍光体５１の励起光である二次光４の波長成分よりも長波長成分が多い。例えば、三次光６の発光ピーク波長は、二次光４の発光ピーク波長よりも長い。
【００５４】
このように、第二蛍光体５１は、第一蛍光体３１だけでは実現できない発光スペクトルの光成分を放つため、出力光７のスペクトル制御が容易な発光装置が実現される。さらに、第二蛍光体５１は、第一波長変換体３によって散乱された、もしくは第一波長変換体３を透過した光密度の低い一次光２および第一波長変換体３の放つ光密度の低い二次光４の少なくとも一部を励起光として吸収するため、効率飽和を起こしにくい。
【００５５】
第二蛍光体５１は、例えば、遷移金属イオンもしくは希土類イオンで付活された蛍光体である。なお、上記遷移金属イオンとしては、具体的には、Ｔｉ４＋、Ｃｒ３＋、Ｍｎ２＋、Ｍｎ４＋、及びＦｅ３＋などから選ばれる少なくとも一つのイオンが用いられ、代表的なものとしてＭｎ４＋が例示される。また、上記希土類イオンとしては、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｙｂ３＋などから選ばれる少なくとも一つのイオンが用いられ、代表的なものとして、Ｅｕ２＋が例示される。なお、Ｍｎ４＋で付活された蛍光体としては、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例示される。このような第二蛍光体５１は、一次光２を吸収し、一次光２よりも長波長の蛍光６２に高い効率で波長変換し得る。
【００５６】
第二蛍光体５１は、Ｅｕ２＋付活蛍光体であってもよい。Ｅｕ２＋付活蛍光体としては、例えば、Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）３ＳｉＯ５：Ｅｕ２＋、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、及びＮａＭｇＰＯ４：Ｅｕ２＋などが用いられる。このように第二蛍光体５１がＥｕ２＋付活蛍光体であれば、第二蛍光体５１は、Ｃｅ３＋付活蛍光体では実現できない半値幅の狭い発光スペクトルの光を放つので、出力光７のスペクトル制御が容易な発光装置８を実現できる。
【００５７】
また、第二蛍光体５１は、窒化物蛍光体及び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＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌＳｉ４Ｎ７：Ｅｕ２＋、及び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＋、及びＳｒＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）４（Ｎ，Ｏ）７：Ｅｕ２＋などが用いられる。このように第二蛍光体５１が窒化物蛍光体及び酸窒化物蛍光体のいずれかであれば、第二蛍光体５１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。
【００５８】
また、第二蛍光体５１は、ＣａＡｌＳｉＮ３と同じ結晶構造を持つ化合物であってもよい。ＣａＡｌＳｉＮ３と同じ結晶構造を持つ第二蛍光体５１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、調達が容易な第二蛍光体５１を利用して、高出力で信頼性の高い出力光を放つ発光装置８を実現できる。
【００５９】
さらに、第二蛍光体５１は、６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下、または６２０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長領域内に強度最大値（発光ピーク）を有していてもよい。このような第二蛍光体５１が用いられれば、発光装置８の出力光７に赤色成分を多く含ませることができるので、高演色照明用として好ましい発光装置８が実現できる。
【００６０】
［封止構造］
第一波長変換体３は、第一蛍光体３１が封止材で封止されることによって形成され、第二波長変換体５は、第二蛍光体５１が封止材で封止されることによって形成される。
【００６１】
封止構造としては、例えば、樹脂材料によって樹脂封止された構造、及び、無機材料によって無機封止された構造が挙げられる。なお、上記無機材料には、透光性蛍光セラミックス及び単結晶なども含まれる。
【００６２】
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、及び、ユリア樹脂などが挙げられる。蛍光体が樹脂封止された構造においては、多くの実用実績を持つオーソドックスな樹脂封止技術を利用することができるため、波長変換体の設計が容易になる。
【００６３】
また、無機材料とは、有機材料以外の材料を意味し、無機材料には、セラミックス及び金属が含まれる。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。その他に、無機材料には、例えば、金属酸化物、低融点ガラス、及び、超微粒子などが含まれる。
【００６４】
蛍光体が無機材料によって封止された構造を持つ波長変換体は、蛍光体が有機材料によって封止された波長変換体と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。したがって、蛍光体が無機材料によって封止された構造を持つ波長変換体においては蛍光体の温度消光が抑制されるため、発光装置８の出力光７の高出力化が可能になる。
【００６５】
実施の形態１では、第一波長変換体３は、第一蛍光体３１が無機材料によって封止されることによって形成されている。光密度が高い一次光２によって第一蛍光体３１が高光密度励起された場合、第一蛍光体３１が無機材料によって封止されていることで放熱による第一蛍光体３１の温度消光が抑制され、発光装置８の出力光７の高出力化が可能になる。
【００６６】
［一次光、二次光、三次光、出力光］
第二波長変換体５に照射される二次光４の光密度は、例えば、第一波長変換体３に照射される一次光２の光密度の１／１０以下である。これにより、第二蛍光体５１を励起する励起光の光密度が、放射源１から放射されるレーザ光である一次光２の光密度よりも１桁以上低いものになるため、第二蛍光体５１の効率飽和が起こりにくくなる。つまり、第二波長変換体５における二次光４から三次光６への波長変換において変換効率が高められるため、三次光６の強度が高められた発光装置８を実現できる。
【００６７】
出力光７には、放射源１から出力された一次光２であって第一波長変換体３及び第二波長変換体５において波長変換されずに出力された一次光２と、第一波長変換体３から放射されて第二波長変換体５において波長変換されずに出力された二次光４と、第二波長変換体５から放射された三次光６と、が含まれている。また、出力光７には、第一波長変換体３によって散乱された、もしくは第一波長変換体３を透過した一次光２の少なくとも一部が第二波長変換体５によって吸収されることにより第二波長変換体５から放射される蛍光６２が含まれていてもよい。この場合、例えば、第一波長変換体３を透過した一次光２であって第二波長変換体５に照射される一次光２は、第一波長変換体３によって第二波長変換体５に照射される二次光４よりも少ない。
【００６８】
なお、一次光２、二次光４、及び三次光６のそれぞれの一部は、第一波長変換体３および第二波長変換体５を透過する。さらに、一次光２、二次光４、及び三次光６のそれぞれの一部は、第一波長変換体３および第二波長変換体５において散乱される。また、一次光２、二次光４、及び三次光６のそれぞれの一部は、カバー９１の内面にて吸収、散乱もしくは反射される。
【００６９】
出力光７の相関色温度は、例えば、２５００Ｋ以上７０００Ｋ以下である。発光装置８の出力光７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８が得られる。発光装置８の出力光７の相関色温度を２５００Ｋ以上７０００Ｋ以下の範囲内にする方法としては、放射源１で使用する波長領域の異なるレーザ光源を選ぶ方法、第一波長変換体３及び第二波長変換体５に含まれる第一蛍光体３１、第二蛍光体５１及びその他の蛍光体や色素の種類、量、あるいは波長変換体中の蛍光体の分布を調節する方法などが用いられる。
【００７０】
出力光７は、例えば、第二波長変換体５から放射される。これにより、発光装置８は、単純な装置構成になるので設計が容易になる。また、上述のように、出力光７は、照明光として利用することができる。
【００７１】
［カバー］
発光装置８は、実施の形態１においては、カバー９１と第二波長変換体５に囲まれた閉空間を有する構造である。カバー９１は、例えば、外部電源９２の電源線が挿通される貫通孔９１１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。カバー９１と第二波長変換体５で囲まれた閉空間は、真空状態でもよいし、空気、窒素、希ガス、または樹脂もしくはガラス等の透明材料によって充填されていてもよい。
【００７２】
なお、カバー９１と第二波長変換体５とで囲まれた閉空間が真空状態、または窒素もしくは希ガス等で充填されている場合は、貫通孔９１１が密閉されるなど、発光装置８は、気密性を有する構造となる。カバー９１と第二波長変換体５とで囲まれた閉空間が空気や透明材料で充填されている場合は、カバー９１と第二波長変換体５とで囲まれた閉空間に隙間等が存在していてもよい。
【００７３】
実施の形態１に係る発光装置８は、蛍光寿命が短い第一蛍光体３１を含む第一波長変換体３に一次光２が照射され、第一波長変換体３から放射される二次光４が第二波長変換体５に照射される。発光装置８においては、高出力な一次光２が第一波長変換体３（第一蛍光体３１）よりも効率飽和しやすい第二波長変換体５（第二蛍光体５１）に直接照射されにくいため、効率飽和の発生が抑制される。また、発光装置８においては、効率飽和を抑制するために光学部品等を追加する必要がないため、発光装置８は、装置構造を複雑化せずにコンパクトに構成できる。
【００７４】
［変形例１］
次に、変形例１に係る発光装置の構成について図２を用いて説明する。図２は、変形例１に係る発光装置の構成を示す図である。なお、以下では、変形例１に係る発光装置８ａの発光装置８と異なる点を中心に説明が行われ、発光装置８と同様の構成については説明が省略される。
【００７５】
図２に示すように、変形例１に係る発光装置８ａは、第一波長変換体３ａ及び第二波長変換体５ａを含む発光部１００ａを備える。発光部１００ａにおいて、第一波長変換体３ａと第二波長変換体５ａとは物理的に接触している。第一波長変換体３ａは、例えば、半径４５ｍｍ以下２０ｍｍ以上の半球状である。第二波長変換体５ａは、第一波長変換体３ａの球面部全面に亘って接触しているが、第一波長変換体３ａの球面部に部分的に接触していてもよい。
【００７６】
第二波長変換体５ａは、フィルム状または厚膜状ではなく、相当量の厚みを有している。第二波長変換体５ａの厚みは、例えば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。また、第一波長変換体３ａの半径と第二波長変換体５ａの厚みの比は、適宜変更されてよい。
【００７７】
第一波長変換体３ａと第二波長変換体５ａとが物理的に接触している部分においては、第一波長変換体３ａと第二波長変換体５ａとの間に存在する界面は１箇所のみとなる。さらに、第一波長変換体３ａと第二波長変換体５ａとはいずれも固体材料同士であり、気体と固体との間の界面よりも屈折率差が小さい。
【００７８】
一方で、発光装置８においては、第一波長変換体３と第二波長変換体５とが物理的に接触しておらず、第一波長変換体３と第二波長変換体５との間に気体層が存在するため、界面は少なくとも２箇所以上存在する。第一波長変換体３と第二波長変換体５との間に気体層が存在する場合には、第一波長変換体３及び第二波長変換体５のそれぞれと気体層との屈折率差が大きくなる。
【００７９】
すなわち、発光装置８ａは、発光装置８に比べて、光が第一波長変換体３ａから第二波長変換体５ａへ伝播する過程において、屈折率差によって生じる反射を原因とする光損失を低減できる。このため、発光装置８は、光損失がより少ない高効率の出力光７を放射することができる。
【００８０】
なお、第一波長変換体３ａの光の出射面（出力光７側の面）と第二波長変換体５ａの光の入射面（一次光２側の面）とが全面に亘って物理的に接触していれば、第一波長変換体３ａの光の出射面と第二波長変換体５ａの光の入射面とが部分的に接触している場合よりも、屈折率差によって生じる反射を原因とする光損失を低減できる。
【００８１】
［変形例２］
次に、変形例２に係る発光装置の構成について図３を用いて説明する。図３は、変形例２に係る発光装置の構成を示す概略図である。なお、以下では、変形例２に係る発光装置８ｂの、発光装置８と異なる点を中心に説明が行われ、発光装置８と同様の構成については説明が省略される。
【００８２】
図３に示すように、変形例２に係る発光装置８ｂは、第一波長変換体３ｂ（第一蛍光体３１ｂ）及び第二波長変換体５を含む発光部１００ｂを備える。第一蛍光体３１ｂは、ガーネット結晶構造に由来する多面体の粒子形状を持つ一粒の粒子である。第一波長変換体３ｂはガーネット結晶構造に由来する多面体の粒子形状を持つ一粒の粒子（第一蛍光体３１ｂ）のみによって構成されている。
【００８３】
「ガーネットの結晶構造に由来する多面体の粒子形状」とは、多面体または多面体に近い形状を指す。第一波長変換体３ｂ（第一蛍光体３１ｂ）は、例えば、明瞭なファセット面を持つ粒子形状である。ファセット面とは、原子的なスケールにおいて平坦な結晶面をいう。一般に、ファセット面は、結晶品位に優れる単結晶に認められる。高平坦性のファセット面が認められる単粒子からなるガーネット化合物は、結晶品位に優れる単結晶の粒子とみなすことができる。
【００８４】
このような、第一波長変換体３ｂ（第一蛍光体３１ｂ）は、小型であって、かつ、結晶品質に優れている。第一波長変換体３ｂ（第一蛍光体３１ｂ）によれば、小型で高出力の発光装置８が実現される。
【００８５】
［変形例３］
次に、変形例３に係る発光装置の構成について図４を用いて説明する。図４は、変形例３に係る発光装置の構成を示す概略図である。なお、以下では、変形例３に係る発光装置８ｃの、変形例２に係る発光装置８ｂと異なる点を中心に説明が行われ、発光装置８ｂと同様の構成については説明が省略される。
【００８６】
図４に示すように、変形例３に係る発光装置８ｃは、第一波長変換体３ｃ（第一蛍光体３１ｃ）及び第二波長変換体５を含む発光部１００ｃを備える。第一蛍光体３１ｃは、粒径が小さい点を除いて第一蛍光体３１ｂと同様の構成である。第一波長変換体３ｃはガーネット結晶構造に由来する多面体の粒子形状を持つ一粒の粒子（第一蛍光体３１ｃ）のみによって構成されている。
【００８７】
また、発光装置８ｃにおいて、一次光２のビーム径は、第一波長変換体３ｃの粒径よりも大きい。より詳細には、一次光２のビーム径は、第一波長変換体３ｃの光軸に垂直な断面における最大径よりも大きい。言い換えれば、第一波長変換体３ｃの大きさは、一次光２のビーム径よりも小さく、一次光２のビーム内に第一波長変換体３ｃ全体が位置する。
【００８８】
これにより、第一波長変換体３ｃの光の入射面（放射源１側の面）全体を一次光２によって照射できるため、効率よく一次光２を二次光４に変換することができる。さらに、一次光２のビーム径が第一波長変換体３ｃの大きさに対して十分に大きいため、一次光２による照射面積を最大にできるように第一波長変換体３ｃの位置決めすることが容易になる。
【００８９】
また、発光装置８ｃでは、光密度の高い一次光２の一部が第一波長変換体３ｃを経ることなく第二波長変換体５に直接照射されやすい。このとき、一次光２の少なくとも一部は、第二波長変換体５に吸収されて蛍光６２として放射される。
【００９０】
ここで、第二波長変換体５の大きさが、一次光２が第一波長変換体３ｃを経ることなく第二波長変換体５に直接照射される領域の面積よりも十分に大きい場合、効率飽和が起こる場所は第二波長変換体５の一部のみとなる。よってこの場合、発光装置８ｃの出力光７には、ほとんど影響がない。
【００９１】
（実施の形態２）
［概略構成］
次に、実施の形態２に係る発光装置の構成について、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態２に係る発光装置の構成を示す概略図である。なお、以下では、実施の形態２に係る発光装置８ｄの、実施の形態１に係る発光装置８と異なる点を中心に説明が行われ、発光装置８と同様の構成については説明が省略される。
【００９２】
図５に示すように、実施の形態２に係る発光装置８ｄは、第一波長変換体３ｄ及び第二波長変換体５ｄを含む発光部１００ｄを備える。発光装置８ｄは、略円錐形状のカバー９１の底部に略半球状の第一波長変換体３ｄが組み合わせられることによって外郭が形成されている。放射源１は、略円錐形状のカバー９１の頂点近傍に位置し、放射源１が放射する一次光２の光軸は、略円錐形状のカバー９１の軸（円錐軸）と略平行である。発光装置８ｄは、第一波長変換体３ｄ及び第二波長変換体５ｄの位置関係が発光装置８と異なる。
【００９３】
［第一波長変換体］
実施の形態２では、第一波長変換体３ｄは、厚みが、例えば１０μｍ以上１０ｍｍ以下のフィルム状または厚膜状であり、第二波長変換体５ｄを囲む半球状に形成される。第一波長変換体３ｄは、第一蛍光体３１を含む。
【００９４】
［第二波長変換体］
実施の形態２では、第二波長変換体５ｄは、厚み１０μｍ以上１０ｍｍ以下のディスク状である。第二波長変換体５ｄの中心部分には、直径１００μｍ以上１０ｍｍ以下の貫通孔５２ｄが形成されている。第二波長変換体５ｄは、例えば、略円錐形状のカバー９１底部近傍に当該底部を塞ぐように配置される。第二波長変換体５ｄは、第二蛍光体５１を含む。貫通孔５２ｄの孔軸は、一次光２の光軸と略平行でありし、一次光２の少なくとも一部は、貫通孔５２ｄを通過する。
【００９５】
［一次光、二次光、三次光、出力光］
実施の形態２では、一次光２は、貫通孔５２ｄを通過して第一波長変換体３ｄに照射される。第一波長変換体３ｄ（第一蛍光体３１）は、一次光２の一部を吸収することにより一次光２を二次光４に波長変換する。つまり、第一波長変換体３ｄは、二次光４を放射する。一次光２の少なくとも一部は、第一波長変換体３ｄを通過して出力光７の一部となる。
【００９６】
二次光４は、発光装置８ｄの内側及び外側の両方に向けて放射される。発光装置８ｄの内側に向けて放射された二次光４は、第二波長変換体５ｄに照射される。また、発光装置８ｄの外側に向けて放射された二次光４は、出力光７の一部となる。
【００９７】
第二波長変換体５ｄに照射された二次光４の少なくとも一部は、第二波長変換体５ｄによって吸収される。第二波長変換体５ｄ（第二蛍光体５１）は、二次光４の一部を吸収することにより二次光４を三次光６に波長変換する。つまり、第二波長変換体５ｄは、三次光６を放射する。第一波長変換体３ｄの方向に放射された三次光６の少なくとも一部は、第一波長変換体３ｄを通過して出力光７の一部となる。
【００９８】
以上のように、一次光２、二次光４、及び、三次光６それぞれの少なくとも一部は、第一波長変換体３ｄを透過する。さらに、一次光２、二次光４、及び三次光６それぞれの少なくとも一部は、第一波長変換体３ｄおよび第二波長変換体５ｄにおいて散乱される。
【００９９】
なお、一次光２、二次光４、及び、三次光６それぞれの少なくとも一部は、第二波長変換体５ｄを透過し、カバー９１の内面において吸収、散乱もしくは反射されてもよい。また、第二波長変換体５ｄに照射された一次光２は、第二波長変換体５ｄによって吸収され、これにより、第二波長変換体５ｄから放射された蛍光６２が出力光７に含まれてもよい。
【０１００】
出力光７の平均演色評価数Ｒａは、例えば、８０以上１００以下である。発光装置８ｄの出力光７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８ｄが得られる。発光装置８ｄの出力光７の平均演色評価数Ｒａを８０以上１００以下の範囲内にする方法としては、放射源１で使用する波長領域の異なるレーザ光源を選ぶ方法、第一波長変換体３ｄ及び第二波長変換体５ｄに含まれる第一蛍光体３１、第二蛍光体５１及びその他の蛍光体や色素の複数種類の蛍光体の種類、量、あるいは波長変換体中の蛍光体の分布を調節する方法が用いられる。
【０１０１】
出力光７は、例えば、第一波長変換体３ｄから放射される。これにより、第二波長変換体５ｄが赤色などの目立つ体色を持つものであったとしても、外観上の不快感を解消するようになるので、デザイン性に優れた発光装置８ｄが実現される。
【０１０２】
［変形例］
次に、実施の形態２の変形例に係る発光装置の構成について図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２の変形例に係る発光装置の構成を示す図である。なお、以下では、実施の形態２の変形例に係る発光装置８ｅの発光装置８ｄと異なる点を中心に説明が行われ、発光装置８ｄと同様の構成については説明が省略される。
【０１０３】
図６に示すように、実施の形態２の変形例１に係る発光装置８ｅは、第一波長変換体３ｅ及び第二波長変換体５ｅを含む発光部１００ｅを備える。発光部１００ｅにおいて、第一波長変換体３ｅはフィルム状または厚膜状ではなく、相当量の厚みを有している。第一波長変換体３ｅと第二波長変換体５ｅとは物理的に接触している。第一波長変換体３ｅの厚みは、例えば、最も厚いところで５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。
【０１０４】
発光装置８ｅにおいても、一次光２は、貫通孔５２ｅを通過して第一波長変換体３ｅに照射される。第一波長変換体３ｅ（第一蛍光体３１）は、一次光２の一部を吸収することにより一次光２を二次光４に波長変換する。つまり、第一波長変換体３ｅは、二次光４を放射する。発光装置８ｅの内側に向けて放射された二次光４は、第二波長変換体５ｅに照射される。
【０１０５】
第一波長変換体３ｅと第二波長変換体５ｅとが物理的に接触している部分においては、第一波長変換体３ｅと第二波長変換体５ｅとの間に存在する界面は１箇所のみとなる。さらに、第一波長変換体３ｅと第二波長変換体５ｅとはいずれも固体材料同士であり、気体と固体との間の界面よりも屈折率差が小さい。
【０１０６】
一方で、発光装置８ｄにおいては、第一波長変換体３ｄと第二波長変換体５ｄとが物理的に接触しておらず、第一波長変換体３ｄと第二波長変換体５ｄとの間に気体層が存在するため、界面は少なくとも２箇所以上存在する。第一波長変換体３ｄと第二波長変換体５ｄとの間に気体層が存在する場合には、第一波長変換体３ｄ及び第二波長変換体５ｄのそれぞれと気体層との屈折率差が大きくなる。
【０１０７】
すなわち、発光装置８ｅは、発光装置８ｄに比べて、光が第一波長変換体３ｅから第二波長変換体５ｅへ伝播する過程において、屈折率差によって生じる反射を原因とする光損失を低減できる。このため、発光装置８ｅは、光損失がより少ない高効率の出力光７を放射することができる。
【０１０８】
なお、第一波長変換体３ｅの一次光２側の面と第二波長変換体５ｅの出力光７側の面とが全面に亘って物理的に接触していれば、部分的に接触している場合よりも屈折率差によって生じる反射を原因とする光損失を低減できる。
【０１０９】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る発光装置の構成について、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態３に係る発光装置の構成を示す概略図である。なお、以下では、実施の形態３に係る発光装置８ｆの、実施の形態１に係る発光装置８と異なる点を中心に説明が行われ、発光装置８と同様の構成については説明が省略される。
【０１１０】
図７に示すように、実施の形態３に係る発光装置８ｆは、発光装置８と同様に、第一波長変換体３及び第二波長変換体５を含む発光部１００を備える。発光装置８ｆにおいては、放射源１及び外部電源９２が一体的に形成されている。
【０１１１】
また、発光装置８ｆは、光導波路９３を備える。光導波路９３は、具体的には、光ファイバである。光導波路９３は、シート状または板状の光導波路であってもよい。放射源１、外部電源９２、及び光導波路９３は、カバー９１ｆと第二波長変換体５とによって構成される閉空間の外側に配置されている。一方で、閉空間内には、第一波長変換体３が配置されている。放射源１が放射した一次光２は、光導波路９３によって導光された後に第一波長変換体３に照射される。
【０１１２】
カバー９１ｆは、ディスク形状であり、カバー９１の中心部には、例えば、直径１００μｍ以上１０ｍｍ以下の貫通孔９１１ｆが形成されている。光導波路９３を通った一次光は、貫通孔９１１ｆを通って閉空間内の第一波長変換体３に照射される。
【０１１３】
発光装置８ｆにおいては、発光部１００と放射源１とが離れた位置に配置されている。例えば、発光装置８ｆが照明用途で用いられる場合、照明対象の場所には、第一波長変換体３と第二波長変換体５とから構成される発光部１００のみが配置されればよい。このため、照明対象の場所に配置される装置をコンパクトにすることができる。
【０１１４】
なお、発光装置８ｆにおいて１つの放射源１に複数の光導波路９３が接続されていてもよい。この場合、１つの放射源１は、複数の光導波路９３に対応した複数の発光部１００に一次光２を放射することができる。
【０１１５】
（実施の形態４）
［概略構成］
次に、実施の形態４に係る発光装置の構成について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態４に係る発光装置の構成を示す概略図である。なお、以下では、実施の形態４に係る発光装置８ｇの、実施の形態１に係る発光装置８と異なる点を中心に説明が行われ、発光装置８と同様の構成については説明が省略される。
【０１１６】
図８に示すように、実施の形態４に係る発光装置８ｇは、放射源１及び第一波長変換体３ｇを有する光源部９１１ｇを備え、光源部９１１ｇから放射される一次光２及び二次光４が光導波路９３を介して発光部１００ｇ（第二波長変換体５ｇ）に照射される。発光部１００ｇは、第二波長変換体５ｇおよびカバー９１ｇ（または支持体）を有する。以下、発光装置８ｇの詳細構成について、引き続き図８を用いて詳述する。
【０１１７】
［光源部］
実施の形態４では、放射源１及び第一波長変換体３は、光源部９１１ｇ内（光源部９１１ｇの筐体内）に配置されている。また、光導波路９３は、光源部９１１ｇに光学的に接続されている。放射源１によって放射された一次光２の一部は、第一蛍光体３１を含む第一波長変換体３ｇによって二次光４（図８において図示せず）に変換される。放射源１によって放射された一次光２の他の一部と、第一波長変換体３ｇによって放射された二次光４の混合光６３は、光導波路９３に入射する。
【０１１８】
［光導波路］
実施の形態４では、光導波路９３は、一端が光源部９１１ｇと光学的に接続され、他端が発光部１００ｇと光学的に接続されている。光導波路９３は、光源部９１１ｇによって放射された混合光６３を第二波長変換体５ｇの近傍まで導波する。なお、光導波路９３は、例えば、光ファイバであるが、シート状または板状の光導波路であってもよい。
【０１１９】
［発光部］
実施の形態４では、発光部１００ｇは、第二波長変換体５ｇとカバー９１ｇ（または支持体）によって構成されている。発光部１００ｇは光導波路９３と光学的に接続されており、光導波路９３によって導波された一次光２および二次光４の混合光６３は、第二波長変換体５ｇに照射される。
【０１２０】
第二波長変換体５ｇは、第二蛍光体５１を含む。第二波長変換体５ｇは、混合光６３の少なくとも一部を吸収することにより三次光６（図８において図示せず）を放射する。第二波長変換体５ｇからは、混合光６３と三次光６とを含む出力光７が放射される。
【０１２１】
発光装置８ｇにおいては、照明対象の場所には、第二波長変換体５ｇとカバー９１ｇとから構成される発光部１００ｇのみが配置されればよい。発光部１００ｇは、第一波長変換体３ｇを含まない。このため、発光装置８ｇにおいては、発光部１００ｇをコンパクトにすることができる。
【０１２２】
［変形例]
次に、実施の形態４の変形例に係る発光装置の構成について、図９を用いて説明する。図９は、実施の形態４の変形例に係る発光装置の構成を示す概略図である。なお、以下では、実施の形態４の変形例に係る発光装置８ｈの、実施の形態４に係る発光装置８ｇと異なる点を中心に説明が行われ、発光装置８ｇと同様の構成については説明が省略される。
【０１２３】
図９に示すように、発光装置８ｈが備える第一波長変換体３ｈの大きさは、一次光２のビーム径よりも小さい。言い換えれば、一次光２のビーム径は、第一波長変換体３ｈの粒径よりも大きい。
【０１２４】
これにより、第一波長変換体３ｈの光の入射面（放射源１側の面）全体を一次光２によって照射できるため、効率よく一次光２を二次光４（図９において図示せず）に変換することができる。さらに、一次光２のビーム径が第一波長変換体３ｈの大きさに対して十分に大きければ、一次光２による照射面積を最大にできるように第一波長変換体３ｈの位置決めすることが容易になる。
【０１２５】
また、発光装置８ｈは、集光レンズ９４ｈを備える。発光装置８ｈにおいては、放射源１から放射された第一波長変換体３ｈを経ない一次光２、放射源１から放射され、かつ、第一波長変換体３ｈにおいて透過または散乱された一次光２、および、第一波長変換体３ｈによって波長変換された二次光４は、集光レンズ９４ｈによって、光導波路９３の端部に集光される。これにより、一次光２および二次光４によって構成される混合光６３が効率的に光導波路９３に入射される。
【０１２６】
また、発光装置８ｈが備える発光部１００ｈは、第二波長変換体５ｈおよびカバー９１ｈ（または支持体）を有する。第二波長変換体５ｈは、第二波長変換体５ｇと形状が異なる。第二波長変換体５ｈの形状は、特に限定されるものではないが、例えば、平板状、半球状、椀状、砲弾状、円錐状、角錐状、または柱状である。また、第二波長変換体５ｈは、例えば、丸みを帯びた凸面であるが、平面であってもよいし、凹凸を有する形状であってもよい。
【０１２７】
例えば、光出力面が丸みを帯びた凸面の場合は、点光源の設計が容易であるため、小型化が容易な発光部１００ｈが実現される。光出力面が平坦な場合は、薄型化が容易な、デザイン面で優れた発光部１００ｈが実現される。光出力面が凹凸を有する形状の場合は、光取り出し効率の面で有利な発光部１００ｈが実現される。
【０１２８】
（実施の形態５）
上記いずれかの実施の形態で説明された発光部は、例えば、基板上に第一波長変換体及び第二波長変換体が積層された構成であってもよい。以下、このような実施の形態５に係る発光部について説明する。図１０は、実施の形態５に係る発光部の上面図であり、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線における模式断面図である。なお、以下では、上記いずれかの実施の形態において既に説明された事項については説明が省略される。
【０１２９】
図１０及び図１１に示されるように、実施の形態５に係る発光部１００ｉは、基板９と、第一波長変換体３ｉ（第一波長変換層）と、第二波長変換体５ｉ（第二波長変換層）とを備える。
【０１３０】
基板９は、平面視形状が矩形の板材であり、透光性を有する。基板９の一方の主面には、第一波長変換体３ｉが形成され、基板９の他方の主面には、一次光２が入射する。つまり、基板９の他方の主面は、放射源１と対向配置される。基板９は、例えば、サファイア基板であるが、特に限定されない。また、基板９の形状についても特に限定されず、例えば、基板９の平面視形状は、円形であってもよい。
【０１３１】
第一波長変換体３ｉは、基板９の一方の主面に、例えば、印刷によって形成される。第一波長変換体３ｉは、放射源１によって放射される一次光２の少なくとも一部を吸収することにより一次光２を二次光４に変換する。第一波長変換体３ｉは、第一蛍光体３１（図１０及び図１１で図示せず）を含み、第二蛍光体５１を含まない。つまり、第一波長変換体３ｉは、第二蛍光体５１よりも第一蛍光体３１を多く含む。第一波長変換体３ｉの平面視形状は、矩形であるが、円形などその他の形状であってもよい。
【０１３２】
第一波長変換体３ｉは、具体的には、放射源１が放った一次光２が入射する入射面３３ｉ、及び、入射面３３ｉと反対側の出射面３４ｉを有する。出射面３４ｉには、第二波長変換体５ｉが形成される。
【０１３３】
第二波長変換体５ｉは、第一波長変換体３ｉの出射面３４ｉに、例えば、印刷によって形成される。第二波長変換体５ｉは、第一波長変換体３ｉによって放射される二次光４の少なくとも一部を吸収することにより二次光４を三次光６に変換する。第二波長変換体５ｉは、第二蛍光体５１（図１０及び図１１で図示せず）を含み、第一蛍光体３１を含まない。つまり、第二波長変換体５ｉは、第一蛍光体３１よりも第二蛍光体５１を多く含む。
【０１３４】
第二波長変換体５ｉは、第一波長変換体３ｉの出射面３４ｉに、平面視においてストライプ状に形成され、当該出射面３４ｉを部分的に覆う。第一波長変換体３ｉの出射面３４ｉの全部が第二波長変換体５ｉによって覆われてしまうと、二次光４（黄色光または緑色光）が吸収され過ぎてしまう場合がある。このような場合には、第二波長変換体５ｉが第一波長変換体３ｉの出射面３４ｉを部分的に覆う構造が有用である。なお、平面視において、第一波長変換体３ｉの出射面３４ｉのうち、第二波長変換体５ｉによって覆われていない部分の割合（第一波長変換体３ｉが露出している割合）は、一定の割合とされる。一定の割合は、例えば、５％以上９５％以下である。
【０１３５】
なお、第二波長変換体５ｉは、出射面３４ｉを部分的に覆うのであれば、ストライプ状に形成される必要はない。第二波長変換体５ｉは、例えば、図１２に示すように格子状に形成されてもよいし、図１３に示すようにドット状に形成されてもよい。図１２は、格子状に形成された第二波長変換体５ｉを示す図であり、図１３は、ドット状に形成された第二波長変換体５ｉを示す図である。また、第二波長変換体５ｉは、ストライプ状、格子状、及び、ドット状が組み合わされた形状に形成されてもよい。
【０１３６】
なお、第一波長変換体３ｉ及び第二波長変換体５ｉを合わせた波長変換体（波長変換層）の厚みは、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下ある。
【０１３７】
［変形例］
次に、実施の形態５の変形例に係る発光部の構成について、図１４を用いて説明する。図１４は、実施の形態５の変形例に係る発光部の模式断面図である。なお、以下では、実施の形態５の変形例に係る発光部１００ｊの、実施の形態５に係る発光部１００ｉと異なる点を中心に説明が行われ、発光部１００ｉと同様の構成については説明が省略される。
【０１３８】
図１４に示すように、発光部１００ｊにおいては、基板９の他方の主面に第二波長変換体５ｊが断続的に形成され、第一波長変換体３ｊは、第二波長変換体５ｊを覆うように形成される。この場合も一次光２は、第一波長変換体３ｊの入射面３３ｊに入射し、第一波長変換体３ｉの出射面３４ｊは、第二波長変換体５ｊによって部分的に覆われている。図１４に示すように、発光部１００ｊにおいて、第一波長変換体３ｊは、第二波長変換体５ｊの隙間に位置してもよい。
【０１３９】
なお、発光部１００ｊにおいては、基板９は、透光性を有してもいし、透光性を有していなくてもよい。基板９が透光性を有する場合には、出力光７は、上側（ｘ軸＋側）に放射される。基板９が透光性を有しておらず、光反射性を有する場合などには、出力光７は、下側（ｘ軸−側）に放射される。
【０１４０】
（実施の形態６）
［試験環境］
以下、実施の形態６として、上記いずれかの実施の形態に係る発光装置によって得られる効果を説明するための試験結果について説明する。まず、試験環境について説明する。図１５は、実施の形態に係る発光装置によって得られる効果を説明するための試験の試験環境を示す模式図である。
【０１４１】
図１５に示すように、試験対象の発光部（サンプル）は、上記実施の形態の発光部２０または比較例に係る発光部２５である。試験対象の発光部は、φ２０インチの積分球１０内に配置されたステージ３０の中央に載置される。ステージ３０は、金属製であり、ステージ３０には、発光部が固定される。ステージ３０には、光ファイバ４０が挿通される貫通孔３０ａが設けられ、試験対象の発光部には、放射源１から光ファイバ４０を通じて一次光２（青色レーザ光）が照射される。青色レーザ光の発光ピーク波長は、４４５ｎｍである。
【０１４２】
試験対象の発光装置に照射される青色レーザ光の光パワー密度は、光学レンズによって高められている。また、発光装置に照射される青色レーザ光のスポット径は、１ｍｍφ以上３ｍｍ以下の範囲で調整される。
【０１４３】
なお、光学レンズは、評価において光パワー密度を高めた環境を作るために使用されるものであり、試験対象の発光部に必須の構成ではない。上記いずれかの実施の形態に係る発光装置においては、例えば、外部電源９２から放射源１への投入電力が増大されることにより、光パワー密度を高めることができる。
【０１４４】
［試験対象の発光装置］
次に、試験対象の発光装置について説明する。試験対象の発光装置としては、上記いずれかの実施の形態に係る発光部の構成を再現した発光部２０と、比較例に係る発光部とが用いられた。図１６は、発光部２０の模式断面図である。図１７は、比較例に係る発光部の模式断面図である。
【０１４５】
図１６に示されるように、実施の形態６に係る発光部２０は、サファイア基板２１と、第一波長変換体２２と、第二波長変換体２３とを備える。第一波長変換体２２には第一蛍光体２２ａが含まれ、第二波長変換体２３には、第二蛍光体２３ａが含まれる。第一蛍光体２２ａは、上記実施の形態の第一蛍光体３１に相当し、第二蛍光体２３ａは、上記実施の形態の第二蛍光体５１に相当する。
【０１４６】
サファイア基板２１の、青色レーザ光の入射面には、ＡＲコート膜２１ａが形成されている。サファイア基板２１の第一波長変換体２２が載置される面（第一波長変換体２２が塗布される面）には、ダイクロイックミラー膜２１ｂが形成されている。サファイア基板２１のサイズは、９．０ｍｍ角、厚さ０．３ｍｍである。
【０１４７】
発光部２０の形成手順は、以下のようになる。まず、第一波長変換体２２を形成するための第一蛍光体ペーストと、第二波長変換体２３を形成するための第二蛍光体ペーストとが作製される。
【０１４８】
第一蛍光体ペーストには、第一蛍光体２２ａが含まれる。第一蛍光体２２ａには、市販のＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）緑色蛍光体が用いられた。市販のＹＡＧ緑色蛍光体は、具体的には、中心粒径Ｄ５０が５μｍの、Ｃｅ３＋で付活されたＹＡＧ緑色蛍光体である。
【０１４９】
第一蛍光体２２ａは、液状の有機無機ハイブリッドガラス及び溶剤と、第一蛍光体２２ａとガラスとの固形分比率が６０／４０ｖｏｌとなる割合で調合された後、アルミナ乳鉢を利用して混錬される。これにより、第一蛍光体ペーストが形成される。有機無機ハイブリッドガラスは、具体的には、主鎖骨格がＳｉ−Ｏ結合からなるシロキサン系の化合物（［（ＲＳｉＯ１．５）ｎ］の組成式で表されるシルセスキオキサン）である。溶剤は、具体的には、ジエチレングリコールモノメチルエーテルである。
【０１５０】
一方、第二蛍光体ペーストには、第二蛍光体２３ａが含まれる。第二蛍光体２３ａには、市販のＳＣＡＳＮ（アルカリ土類金属窒化アルミノ珪酸塩）赤色蛍光体が用いられた。市販のＳＣＡＳＮ赤色蛍光体は、具体的には、中心粒径Ｄ５０が１２μｍの、Ｅｕ２＋で付活されたＳＣＡＳＮ赤色蛍光体である。
【０１５１】
第二蛍光体２３ａは、液状ガラス及び溶剤と、第二蛍光体２３ａとガラスとの固形分比率が６０／４０ｖｏｌとなる割合で調合された後、アルミナ乳鉢を利用して混錬される。これにより、第二蛍光体ペーストが形成される。第二蛍光体ペーストに用いられる液状ガラス及び溶剤は、第一蛍光体ペーストに用いられるものと同様である。
【０１５２】
第一蛍光体ペーストは、サファイア基板２１の片面に形成されたダイクロイックミラー膜２１ｂ上にスクリーン印刷される。印刷された第一蛍光体ペーストは、８０℃で６０分間加熱されることにより溶媒が除去される。溶媒が除去された第一蛍光体ペーストは、１５０℃で８時間熱硬化され、これにより、第一波長変換体２２が形成される。
【０１５３】
第一波長変換体２２は、第一蛍光体２２ａの単体層（ＹＡＧ単体層）であり、平面視形状(サファイア基板２１の主面に垂直な方向から見た形状）がφ７ｍｍの円形であり、厚みが約３μｍである。
【０１５４】
次に、第一波長変換体２２の上に第二蛍光体ペーストが印刷される。その後、第一波長変換体２２と同様の工法（手順及び条件）により、第二波長変換体２３が形成される。第二波長変換体２３は、第二蛍光体２３ａの単体層（ＳＣＡＳＮ単体層）であり、厚みが約１５μｍである。
【０１５５】
このように発光部２０は、サファイア基板２１と第一波長変換体２２と第二波長変換体２３とを備える。第一波長変換体２２及び第二波長変換体２３は、言い換えれば、厚みが４５μｍの積層蛍光膜である。
【０１５６】
一方、図１７に示されるように、比較例に係る発光部２５が有する波長変換体２４は、第一蛍光体２２ａ及び第二蛍光体２３ａの両方を含む蛍光体ペーストがサファイア基板２１のダイクロイックミラー膜２１ｂ上に印刷された後、第一波長変換体２２及び第二波長変換体２３と同様の工法により形成される。波長変換体２４は、言い換えれば、ＹＡＧ緑色蛍光体とＳＣＡＳＮ赤色蛍光体とを含む混合蛍光膜である。波長変換体２４の厚みは、約４０μｍである。
【０１５７】
［効率飽和］
以下、発光部２０及び発光部２５の効率飽和についての試験結果について説明する。効率飽和の試験において、放射源１の出力が６Ｗ（３Ｗ＋３Ｗ）になるように、あらかじめパワーメータで放射源１が有するレーザダイオードへの投入電力と当該レーザダイオードの温度とが規定された。
【０１５８】
そして、発光部２０または発光部２５に照射される青色レーザ光のスポット径をφ３ｍｍ、φ２ｍｍ、及びφ１ｍｍの３通りに変化させることによって、発光部２０または発光部２５への光照射密度（励起光のパワー密度）を変化させて、発光部２０または発光部２５が放つ出力光の強度、及び、色調（分光分布）を調べた。
【０１５９】
なお、出力光の強度、及び、色調の測定は発光部２０または発光部２５の温度が所定値になったことを確認してから行われた。具体的には、発光部２０及び発光部２５の表面温度が赤外線サーモグラフィ（ＦＬＩＲ製  Ｔ６２０）によって確認された。表面温度は、励起光のパワー密度の増加とともに、約７０℃から約２２０℃まで上昇したが、この傾向は、発光部２０と発光部２５で大きく変わらない。つまり、出力光の強度、及び、色調の測定において、温度の条件については発光部２０と発光部２５とで差がほとんどない。
【０１６０】
なお、発光部２０の出力光には、第一波長変換体２２及び第二波長変換体２３を透過した青色光と、第一蛍光体２２ａが放つ緑色光と、第二蛍光体２３ａが放つ赤色光とが含まれる、発光部２０の出力光は、これら光の加法混色によって白色光となる。図１８は、発光部２０の出力光のＣＩＥ色度座標における色度を示す図であり、発光部２０の出力光の色度（ｘ，ｙ）は、０．４２＜ｘ＜０．４７、０．４５＜ｙ＜０．４７の範囲内であった。なお、図１８においては、発光部２５出力光の色度についても図示されている。
【０１６１】
まず、励起光のパワー密度に対する出力光の全光束の変化について説明する。図１９は、励起光のパワー密度に対する出力光の全光束の変化率を示す図である。
【０１６２】
図１９に示すように、全光束の変化率は、励起パワー密度の増加に伴い低下する。しかしながら、発光部２０の全光束の低下率は、比較例に係る発光部２５よりも小さい。つまり、発光部２０は、比較例に係る発光部２５よりも、励起光のパワー密度の増加にともなう全光束の低下が少ない発光装置を実現できる。
【０１６３】
次に、励起光のパワー密度に対する出力光の色度の変化について説明する。図２０は、励起光のパワー密度に対する出力光の色度ｘの変化量Δｘを示す図である。図２１は、励起光のパワー密度に対する出力光の色度ｙの変化量Δｙを示す図である。図２２は、励起光のパワー密度（青色レーザ光のスポット径）に対する出力光の色度ｘの変化量Δｘ及び色度ｙの変化量Δｙを示す図である。
【０１６４】
図２０〜図２２に示すように、色度ｘの変化量Δｘおよび色度ｙの変化量Δｙは、いずれも励起光のパワー密度の増加にともない減少する。しかしながら、発光部２０の色度の変化は、比較例に係る発光部２５よりも小さい。つまり、発光部２０は、比較例に係る発光部２５よりも、励起光のパワー密度の増加にともなう色度（色調）の変化が少ない発光装置を実現できる。
【０１６５】
このように、発光部２０は、青色レーザ光により蛍光体が高光密度で励起されても、第二蛍光体２３ａ（赤色蛍光体）が効率飽和を起こしにくい。このため、発光部２０によれば、高出力で、かつ、出力光の色調の安定性に優れた発光装置を、比較的単純な構成で実現できる。
【０１６６】
（まとめ）
以上説明したように、発光装置８は、一次光２としてレーザ光を放射する放射源１と、放射源１によって放射される一次光２の少なくとも一部を吸収することにより一次光２を二次光４に変換する第一蛍光体３１を含む第一波長変換体３と、第一波長変換体３によって放射される二次光４の少なくとも一部を吸収することにより二次光４を三次光６に変換する第二蛍光体５１を含む第二波長変換体５とを備える。発光装置８は、一次光２、二次光４、及び三次光６を含む出力光７を放つ。二次光４は、一次光２よりも長波長成分を多く含み、三次光６は、二次光４よりも長波長成分を多く含む。第二蛍光体５１の蛍光寿命は、第一蛍光体３１の蛍光寿命よりも長く、第二波長変換体５に照射される二次光４の光密度は、第一波長変換体３に照射される一次光２の光密度よりも小さい。発光装置８ａ〜８ｈについても同様である。
【０１６７】
これにより、第二波長変換体５に照射される二次光４の光密度が、第一波長変換体３に照射される一次光２の光密度よりも小さいため、第二蛍光体５１の効率飽和を抑制することができる。このような構成によれば、光学部材などが使用されなくても第一蛍光体３１の効率飽和を抑制することができるため、コンパクトな発光装置８が実現される。
【０１６８】
また、放射源１は、固体発光素子を有してもよい。
【０１６９】
これにより、放射源１の小型化が可能であるため、発光装置８を小型化することが可能となる。
【０１７０】
また、第二波長変換体５に照射される二次光４の光密度は、第一波長変換体３に照射される一次光２の光密度の１／１０以下であってもよい。
【０１７１】
これにより、第二蛍光体５１を励起する励起光の光密度が、放射源１から放射される一次光２の光密度よりも１桁以上低いものになるため、第二蛍光体５１の効率飽和が起こりにくくなる。つまり、第二波長変換体５における二次光４から三次光６への波長変換において変換効率が高められるため、三次光６の強度が高められた発光装置８を実現できる。
【０１７２】
また、放射源１は、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ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系光を一次光２として放射してもよい。
【０１７３】
一次光２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、一次光２が視認性のよい青色光になる。このため、一次光２は、第一蛍光体３１及び第二蛍光体５１の励起光としてだけでなく、発光装置８の出力光７としても無駄なく利用できる。
【０１７４】
また、第一蛍光体３１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発光スペクトルを有する光を二次光４として放ってもよい。
【０１７５】
これにより、第一蛍光体３１から放たれる二次光４は、視感度の高い可視光となるため、二次光４が照明光として利用されれば発光装置８を高光束にすることができる。
【０１７６】
また、第一蛍光体３１は、Ｃｅ３＋付活蛍光体であってもよい。
【０１７７】
これにより、第一蛍光体３１が一次光２によって高光密度励起下において使用された場合の第一蛍光体３１の効率飽和を抑制することができる。
【０１７８】
また、第一蛍光体３１は、ガーネットの結晶構造を有していてもよい。
【０１７９】
これにより、ガーネットの結晶構造を有する第一蛍光体３１が発する二次光４により、第二蛍光体５１の効率飽和を抑制することができる。
【０１８０】
また、第一蛍光体３１は、少なくとも一つの単結晶によって形成されてもよい。
【０１８１】
これにより、第一蛍光体３１が、内部欠陥が少ないものになるため、第一蛍光体３１による波長変換損失の少ない発光装置８が実現される。
【０１８２】
また、発光装置８ｂ（または発光装置８ｃ）においては、第一波長変換体３ｂは、第一蛍光体３１ｂのみから構成され、第一蛍光体３１ｂは、ガーネットの結晶構造に由来する多面体の粒子形状を持つ一粒の粒子により構成されている。
【０１８３】
このような第一波長変換体３ｂ（第一蛍光体３１ｂ）は、小型であって、かつ、結晶品質に優れているため、小型で高出力の発光装置８ｂが実現される。
【０１８４】
また、第二蛍光体５１は、Ｅｕ２＋付活蛍光体であってもよい。
【０１８５】
これにより、第二蛍光体５１は、Ｃｅ３＋付活蛍光体では実現できない半値幅の狭い発光スペクトルの光を放つので、出力光７のスペクトル制御が容易な発光装置８を実現できる。
【０１８６】
また、第二蛍光体５１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発光スペクトルを有する光を三次光６として放ってもよい。
【０１８７】
このような第二蛍光体５１が用いられれば、発光装置８の出力光７に赤色成分を多く含ませることができるので、高演色照明用として好ましい発光装置８が実現できる。
【０１８８】
また、第二蛍光体５１は、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。
【０１８９】
このように、第二蛍光体５１が窒化物蛍光体及び酸窒化物蛍光体のいずれかであれば、第二蛍光体５１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。
【０１９０】
また、第二蛍光体５１は、ＣａＡｌＳｉＮ３と同じ結晶構造を持つ化合物であってもよい。
【０１９１】
これにより、調達が容易な第二蛍光体５１を利用して、高出力で信頼性の高い出力光を放つ発光装置８を実現できる。
【０１９２】
また、発光装置８ｆ、発光装置８ｇ、及び発光装置８ｈのように、発光装置８は、さらに、放射源１と第一波長変換体３との間、及び、第一波長変換体３と第二波長変換体５との間の少なくとも一方に、光導波路９３を備えてもよい。一次光２、二次光４、及び三次光６の少なくとも１つは、光導波路９３によって導波されてもよい。
【０１９３】
これにより、発光装置８が照明用途で用いられる場合、照明対象の場所に配置される装置をコンパクトにすることができる。
【０１９４】
また、第一波長変換体３は、放射源１と第二波長変換体５との間に位置してもよい。
【０１９５】
これにより、一次光２が第二波長変換体５に直接照射されにくくなるため、第二蛍光体５１の効率飽和を抑制することができる。
【０１９６】
また、発光部１００ｉにおいては、第一波長変換体３ｉは、放射源１が放った一次光２が入射する入射面３３ｉ、及び、入射面３３ｉと反対側の出射面３４ｉとを有し、第二波長変換体５ｉは、第一波長変換体３ｉの出射面３４ｉを部分的に覆う。
【０１９７】
これにより、二次光４が第二波長変換体５ｉに吸収され過ぎてしまうことを抑制することができる。
【０１９８】
また、第二波長変換体５ｉは、第一波長変換体３ｉの前記出射面３４ｉに、ストライプ状、格子状、またはドット状に形成されることにより、当該出射面３４ｉを部分的に覆ってもよい。
【０１９９】
このようにな形状（模様）の第二波長変換体５が形成されれば、発光部１００ｉの出力光の色むらを抑制することができる。
【０２００】
また、出力光７は、相関色温度が２５００Ｋ以上７０００Ｋ以下であってもよい。
【０２０１】
これにより、照明光として好まれる光を放射する発光装置８が得られる。
【０２０２】
また、出力光７は、平均演色評価数Ｒａが８０以上１００以下であってもよい。
【０２０３】
これにより、照明光として好まれる光を放射する発光装置８が得られる。
【０２０４】
また、発光装置８においては、出力光７は、第二波長変換体５から放射される。
【０２０５】
これにより、発光装置８は、第二波長変換体５から出力光７を放射することができる。
【０２０６】
また、発光装置８ｄ（または発光装置８ｅ）においては、出力光７は、第一波長変換体３ｄから放射される。
【０２０７】
これにより、第二波長変換体５ｄが赤色などの目立つ体色を持つものであったとしても、外観上の不快感を解消するようになるので、デザイン性に優れた発光装置８ｄが実現される。
【０２０８】
また、発光装置８ｃなどにおいては、一次光２の一部は、第一波長変換体３ｃを経ずに、放射源１から第二波長変換体５に照射される。例えば、一次光２のビーム径は、第一波長変換体３ｃよりも大きくてもよい。
【０２０９】
これにより、第一波長変換体３ｃの全体を一次光２によって照射できるため、効率よく一次光２を二次光４に変換することができる。
【０２１０】
（その他）
以上、実施の形態及びその変形例に係る発光装置について説明したが、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。
【０２１１】
例えば、上記実施の形態及びその変形例において、放射源は、半導体レーザ以外のレーザを有してもよい。放射源は、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有してもよい。また、発光装置は、放射源を複数備えてもよい。
【０２１２】
また、発光装置は、放射源を備えなくてもよい。例えば、発光装置のうちの発光部（第一波長変換体及び第二波長変換体）のみが発光装置とされてもよい。また、発光装置は、上記実施の形態で説明された構成要素以外に、拡散板、反射板、または支持基板などを有していてもよい。
【０２１３】
上記実施の形態に係る発光装置は、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。
【０２１４】
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】
【０２１５】
１  放射源
２  一次光
３、３ａ〜３ｅ、３ｇ〜３ｊ、２２  第一波長変換体
４  二次光
５、５ａ、５ｄ、５ｅ、５ｇ〜５ｊ、２３  第二波長変換体
６  三次光
７  出力光
８、８ａ〜８ｈ  発光装置
２２ａ、３１、３１ｂ、３１ｃ  第一蛍光体
２３ａ、５１  第二蛍光体
９３  光導波路
【図１】
2017073054.tif 000003
【図２】
2017073054.tif 000004
【図３】
2017073054.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017073054.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017073054.tif 000009
【図８】
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【図９】
2017073054.tif 000011
【図１０】
2017073054.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2017073054.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2017073054.tif 000017
【図１６】
2017073054.tif 000018
【図１７】
2017073054.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年4月20日(2017.4.20)
【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】
発光装置であって、
一次光としてレーザ光を放射する放射源と、
前記放射源によって放射される前記一次光の少なくとも一部を吸収することにより前記一次光を二次光に変換する第一蛍光体を含む第一波長変換体と、
前記第一波長変換体によって放射される前記二次光の少なくとも一部を吸収することにより前記二次光を三次光に変換する第二蛍光体を含む第二波長変換体とを備え、
少なくとも前記第一蛍光体は無機材料によって封止され、
前記発光装置は、前記一次光、前記二次光、及び前記三次光を含む出力光を放ち、
前記二次光は、前記一次光よりも長波長成分を多く含み、
前記三次光は、前記二次光よりも長波長成分を多く含み、
前記第二蛍光体の蛍光寿命は、前記第一蛍光体の蛍光寿命よりも長く、
前記第二波長変換体に照射される前記二次光の光密度は、前記第一波長変換体に照射される前記一次光の光密度よりも小さい
発光装置。
【請求項２】
前記放射源は、固体発光素子を有する
請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第二波長変換体に照射される前記二次光の光密度は、前記第一波長変換体に照射される前記一次光の光密度の１／１０以下である
請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記放射源は、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ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系光を前記一次光として放射する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第一蛍光体は、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発光スペクトルを有する光を前記二次光として放つ
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第一蛍光体は、Ｃｅ３＋付活蛍光体である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第一蛍光体は、ガーネットの結晶構造を有する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第一蛍光体は、少なくとも一つの単結晶によって形成される
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記第一波長変換体は、前記第一蛍光体のみから構成され、
前記第一蛍光体は、ガーネットの結晶構造に由来する多面体の粒子形状を持つ一粒の粒子により構成されている
請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第二蛍光体は、Ｅｕ２＋付活蛍光体である
請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記第二蛍光体は、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発光スペクトルを有する光を前記三次光として放つ
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記第二蛍光体は、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１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記第二蛍光体は、ＣａＡｌＳｉＮ３と同じ結晶構造を持つ化合物である
請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
さらに、前記放射源と前記第一波長変換体との間、及び、前記第一波長変換体と前記第二波長変換体との間の少なくとも一方に、光導波路を備え、
前記一次光、前記二次光、及び前記三次光の少なくとも１つは、前記光導波路によって導波される
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記第一波長変換体は、前記放射源と前記第二波長変換体との間に位置する
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記第一波長変換体は、前記放射源が放った一次光が入射する入射面、及び、前記入射面と反対側の出射面とを有し、
前記第二波長変換体は、前記第一波長変換体の前記出射面を部分的に覆う
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記第二波長変換体は、前記第一波長変換体の前記出射面に、ストライプ状、格子状、またはドット状に形成されることにより、当該前記出射面を部分的に覆う
請求項１６に記載の発光装置。
【請求項１８】
発光装置であって、
一次光としてレーザ光を放射する放射源によって放射される前記一次光の少なくとも一部を吸収することにより前記一次光を二次光に変換する第一蛍光体を含む第一波長変換体と、
前記第一波長変換体によって放射される前記二次光の少なくとも一部を吸収することにより前記二次光を三次光に変換する第二蛍光体を含む第二波長変換体とを備え、
少なくとも前記第一蛍光体は無機材料によって封止され、
前記発光装置は、前記一次光、前記二次光、及び前記三次光を含む出力光を放ち、
前記二次光は、前記一次光よりも長波長成分を多く含み、
前記三次光は、前記二次光よりも長波長成分を多く含み、
前記第二蛍光体の蛍光寿命は、前記第一蛍光体の蛍光寿命よりも長く、
前記第二波長変換体に照射される前記二次光の光密度は、前記第一波長変換体に照射される前記一次光の光密度よりも小さい
発光装置。
【国際調査報告】
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2017073054.tif 000026
2017073054.tif 000027
2017073054.tif 000028