(57)【要約】  波長変換体１００は、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体１と、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、第一の蛍光体とは異なる第二の蛍光体２とを含む。第一の蛍光体及び第二の蛍光体の少なくとも一方は粒子状である。第一の蛍光体を構成する化合物と第二の蛍光体を構成する化合物との接触部における化学反応、及び、第一の蛍光体を構成する化合物と第二の蛍光体を構成する化合物との凝着の少なくとも一方により、第一の蛍光体と第二の蛍光体が結合している。
2018225424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体と、
Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、前記第一の蛍光体とは異なる第二の蛍光体と、
を含み、
前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体の少なくとも一方は粒子状であり、
前記第一の蛍光体を構成する化合物と前記第二の蛍光体を構成する化合物との接触部における化学反応、及び、前記第一の蛍光体を構成する化合物と前記第二の蛍光体を構成する化合物との凝着の少なくとも一方により、前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体が結合している、波長変換体。
【請求項２】
前記第一の蛍光体は、前記第二の蛍光体と異なる色の蛍光を放つ、請求項１に記載の波長変換体。
【請求項３】
前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体とは互いに融点が異なる、請求項１又は２に記載の波長変換体。
【請求項４】
前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体の一方はケイ酸塩系の蛍光体であり、前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体の他方はアルミン酸塩系の蛍光体である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項５】
前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体は互いに固溶する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項６】
前記波長変換体は、前記第一の蛍光体を構成する元素と、前記第二の蛍光体を構成する元素のみを含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項７】
前記波長変換体は、実質的に、前記第一の蛍光体と、前記第二の蛍光体と、前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体との結合部からなる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項８】
前記波長変換体は、前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体が焼結してなり、内部に複数の空隙を有する焼結体である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項９】
前記波長変換体は無機酸化物のみからなる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項１０】
前記波長変換体はガーネット化合物のみからなる、請求項９に記載の波長変換体。
【請求項１１】
前記粒子状の蛍光体の平均粒子径は、１μｍ以上１００μｍ未満である、請求項１乃至１０のいずれか一項に波長変換体。
【請求項１２】
前記波長変換体に含まれる発光中心はＣｅ３＋のみである、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項１３】
前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体のいずれか一方は、５８０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有する光を放つ蛍光体である、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項１４】
前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体の他方は、４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有する光を放つ蛍光体である、請求項１３に記載の波長変換体。
【請求項１５】
前記第一の蛍光体及び第二の蛍光体は、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内にピークを有する光によって励起する、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項１６】
前記第一の蛍光体が放つ第一の蛍光と、前記第二の蛍光体が放つ第二の蛍光との混色光は、青色光との加法混色によって白色光となる、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項１７】
前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体の一方が放つ蛍光は、前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体の他方を励起する、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項１８】
前記波長変換体は透光性を有する、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項１９】
前記波長変換体は透光性を有しない、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項２０】
前記第一の蛍光体が放つ第一の蛍光及び前記第二の蛍光体が放つ第二の蛍光の少なくとも一方を、励起光の照射面とは異なる面から放つ、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項２１】
板状であり、一方の面が平滑面である、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の波長変換体。
【請求項２２】
前記一方の面の反対側は、複数の凹凸を有する凹凸面であり、
前記凹凸面の表面粗さＲａは、２μｍ以上５０μｍ以下である、請求項２１に記載の波長変換体。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の波長変換体の製造方法であって、
Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体の粒子群と、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、前記第一の蛍光体とは異なる第二の蛍光体の粒子群とを混合してなる成形体を作製する成形工程と、
前記成形体に含まれる前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体とを結合する結合工程と、
を有する、波長変換体の製造方法。
【請求項２４】
前記結合工程は、前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体との接触部に、前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体との固溶体を形成する工程である、請求項２３に記載の波長変換体の製造方法。
【請求項２５】
前記結合工程は、前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体の一方を融解する工程である、請求項２３に記載の波長変換体の製造方法。
【請求項２６】
請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の波長変換体を備える、発光装置。
【請求項２７】
固体発光素子をさらに備え、
前記波長変換体に含まれる前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体は、前記固体発光素子が放つ励起光を、当該励起光よりも長波長の光に変換する、請求項２６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、波長変換体及びその製造方法、並びに波長変換体を用いた発光装置に関する。詳細には本発明は、固体発光素子、特にレーザーダイオードを備える発光装置に利用することが可能な波長変換体及び波長変換体の製造方法、並びに当該波長変換体を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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てなる発光装置が知られている。このような発光装置としては、例えば、白色発光ダイオード光源、レーザー照明装置及びレーザープロジェクターが知られている。【０００３】
近年、このような発光装置の高出力化が進んでおり、その結果、蛍光体への負荷は年々高まる傾向にある。そして、蛍光体の耐久性を高めるために、近年では、蛍光体を含む波長変換体の全無機化が進みつつある。このような波長変換体として、例えば、蛍光体単結晶や透光性蛍光セラミックス、蛍光体の焼結体が提案されている。【０００４】
透光性蛍光セラミックスや蛍光体の焼結体を利用した従来技術として、特許文献１の波長変換体が知られている。特許文献１では、ベースとなる多結晶セラミックス体にＣｅ３＋などの発光中心を拡散させることによって、多結晶セラミックスの一部または全部を多結晶蛍光セラミックスとした波長変換体が開示されている。【０００５】
特許文献２では、レーザー光を出射するレーザー光源と、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含み、レーザー光源から出射されたレーザー光を受けて蛍光を発する発光部とを備える照明装置が開示されている。そして、当該蛍光体焼結体は、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の焼結体を含み、レーザー光の光軸に沿って積層されていることも開示されている。【０００６】
また、特許文献３では、発光装置の出力光の色むらを抑制するために、蛍光体Ａと蛍光体Ｂとを混在させ、１つの粒子を形成してなる波長変換体が開示されている。そして、蛍光体Ａは、６００ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する蛍光を放ち、かつ、Ｅｕ２＋で付活された窒素を含有する無機化合物である。また、蛍光体Ｂは、４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する蛍光を放ち、かつ、Ｅｕ２＋で付活された無機化合物である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４６２１４２１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２３９４０号公報
【特許文献３】特開２００７−２３１１０５号公報
【発明の概要】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２のように、蛍光体単結晶や透光性蛍光セラミックスを用いた場合、実質的に蛍光体のみからなる波長変換体を得ることができる。しかしながら、蛍光体単結晶や透光性蛍光セラミックスを用いる場合には、複数種類の波長変換体を組み合わせることにより色調制御する必要性が生じる。また、このような波長変換体は直線透過率が大きく、ＬＥＤ光やレーザー光が強い指向性を保ったまま透過する。そのため、蛍光体が発する蛍光と他の光とを加法混色した場合、色調ムラが生じ、色調制御が困難であった。
【０００９】
また、特許文献３のように、波長変換体が、Ｅｕ２＋で付活された蛍光体を含むように設計する場合は、窒化物系の赤色蛍光体を選択できるので、赤色光成分の強度が大きな波長変換体を得ることができる。しかし、Ｅｕ２＋で付活された蛍光体は残光が若干長いことから、レーザー光などの高密度光で励起した場合、高出力の蛍光を得ることが困難であった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、色調制御を容易にしつつも、高出力の蛍光を得ることが可能な波長変換体及び波長変換体の製造方法、並びに当該波長変換体を用いた発光装置を提供することにある。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る波長変換体は、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体と、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、第一の蛍光体とは異なる第二の蛍光体とを含む。第一の蛍光体及び第二の蛍光体の少なくとも一方は粒子状である。第一の蛍光体を構成する化合物と第二の蛍光体を構成する化合物との接触部における化学反応、及び、第一の蛍光体を構成する化合物と第二の蛍光体を構成する化合物との凝着の少なくとも一方により、第一の蛍光体と第二の蛍光体が結合している。
【００１２】
本発明の第二の態様に係る波長変換体の製造方法は、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体の粒子群と、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、第一の蛍光体とは異なる第二の蛍光体の粒子群とを混合してなる成形体を作製する成形工程と、成形体に含まれる第一の蛍光体と第二の蛍光体とを結合する結合工程と、を有する。
【００１３】
本発明の第三の態様に係る発光装置は、波長変換体を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る波長変換体の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る波長変換体の他の例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る波長変換体の他の例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る波長変換体の他の例を示す概略断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る波長変換体において、基材を備える例を示す概略断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る波長変換体において、基材を備える他の例を示す概略断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る波長変換体の製造工程を説明するための概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る発光装置を説明するための概略図である。
【図９】図９（ａ）は、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を示す電子顕微鏡写真である。図９（ｂ）は、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を示す電子顕微鏡写真である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施例１の波長変換体の表面を示す電子顕微鏡写真であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）で示した表面の拡大写真である。図１０（ｃ）は、実施例１の波長変換体の断面を示す電子顕微鏡写真であり、図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）で示した断面の拡大写真である。
【図１１】図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）は、実施例１の波長変換体の表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態に係る波長変換体の蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に係る波長変換体の蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図１４】図１４は、実施例１の波長変換体の蛍光スペクトルと、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋及びＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋の混合蛍光体が放つ蛍光スペクトルのシミュレーション結果とを示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施例２の波長変換体における一方の面を研磨した状態を示す電子顕微鏡写真である。図１５（ａ）は、波長変換体における符号ｙで示す面を粗研磨した後の状態を示す断面写真である。図１５（ｂ）は、波長変換体における粗研磨した部位を拡大して示す断面写真である。図１５（ｃ）は、波長変換体における粗研磨した面を示す写真である。図１５（ｄ）は、波長変換体における、粗研磨した後に機械研磨を施した面を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、いずれも本実施形態の好ましい一例を示すものである。したがって、以下の実施形態で示される、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、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序などは一例であって、本実施形態を限定する主旨ではない。
【００１６】
従来の波長変換体として、蛍光体粉末を無機材料で封止した構造を有するものが知られている。蛍光体粉末を無機封止してなる波長変換体は、光散乱作用を持つ高効率の蛍光体粉末を複数種利用することができるので、色調制御が容易であり、波長変換効率を高めることができる。しかし、蛍光体粒子間の隙間を無機材料で埋める手段が限られるので、蛍光体の高密度充填が困難であり、熱伝導性が劣っている。
【００１７】
また、波長変換体として、蛍光体単結晶や蛍光セラミックスを用いた場合には、実質的に蛍光体のみからなる波長変換体を得ることができる。しかし、この場合には、複数種の波長変換体を組み合わせることによって色調制御する必要性が生じる。また、このような波長変換体は直線透過率が大きく、ＬＥＤ光やレーザー光が強い指向性を保ったまま透過するため、色調ムラが生じて、色調制御が困難である。
【００１８】
蛍光体の焼結体を用いた場合にも、実質的に蛍光体のみからなる波長変換体を得ることができる。さらに、蛍光体の焼結体からなる場合には、波長変換体に光散乱作用を持たせることもできる。しかし、複数種の蛍光体からなる単一の焼結体、とりわけ橙色または赤色の蛍光を放つ蛍光体（暖色蛍光体）を含む複数種の蛍光体からなる単一の焼結体には、これまで実質的に目が向けられていなかった。この理由は、高い技術ニーズが無かったことや、技術シーズとなる暖色蛍光体の種類が限られること、さらには、技術シーズの候補となる暖色蛍光体が不人気材料であったことなどがある。このため、当業者には、暖色蛍光体を含む複数種の蛍光体を含有し、かつ、波長変換効率が高い波長変換体を得ることは困難であると認識されていた。
【００１９】
本実施形態に係る波長変換体は、超短残光性の蛍光特性、光散乱特性及び高熱伝導性を有することから、レーザーダイオードなどの固体発光素子と組み合わせることにより、発光装置の高出力化及び出力光の高品質化を図ることが可能となる。
【００２０】
［波長変換体］
本実施形態に係る波長変換体１００は、図１に示すように、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２を含む波長変換体である。第一の蛍光体１は、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる。第二の蛍光体２もＣｅ３＋で付活された無機蛍光体からなるが、第一の蛍光体１とは異なる蛍光体である。そして、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の少なくとも一方は粒子状を成している。図１では、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の両方が粒子状である場合を示している。
【００２１】
波長変換体１００は、複数の第一の蛍光体１の粒子と複数の第二の蛍光体２の粒子が混在しており、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２は結合部３を介して結合している。そして、結合部３は、第一の蛍光体１を構成する化合物と第二の蛍光体２を構成する化合物との接触部における化学反応により形成されている。具体的には、結合部３は、第一の蛍光体１を構成する化合物と第二の蛍光体２を構成する化合物とが固溶することにより形成されている。
【００２２】
また、結合部３は、第一の蛍光体１を構成する化合物と第二の蛍光体２を構成する化合物との凝着により形成されている。具体的には、結合部３は、第一の蛍光体１を構成する化合物と第二の蛍光体２を構成する化合物との間の分子間力、または当該化合物同士が係合することにより形成されている。このように、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２が結合部３を介して結合することにより、波長変換体１００の熱伝導性を高めることが可能となる。つまり、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２は、これらの固溶体または凝着部からなる結合部３により結合しており、蛍光体同士が無機材料により連結している。そのため、結合部３により第一の蛍光体１と第二の蛍光体２との間の熱伝導パスが形成されることから、波長変換体全体の熱伝導性を高めることが可能となる。また、波長変換体の熱伝導性が向上し、高密度光での励起に伴い波長変換体で発生した熱を効率よく放散することから、蛍光体の温度消光を抑制することが可能となる。
【００２３】
なお、第一の蛍光体１の粒子同士や第二の蛍光体２の粒子同士も、接触部での固溶及び凝着の少なくとも一方により結合していることが好ましい。
【００２４】
上述のように、波長変換体１００は、複数の第一の蛍光体１の粒子と複数の第二の蛍光体２の粒子が混在してなる。そのため、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２との界面及び結合部３では、入射光の屈折や反射が生じる。つまり、波長変換体１００において、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２は光散乱体として機能している。そのため、入射光としてレーザー光などの指向性が強いコヒーレント光を用いた場合、コヒーレント光を光散乱により緩和して、ランバーシアンに近く、ギラギラ感を抑制した光に波長変換することが可能となる。
【００２５】
第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２は、発光中心としてＣｅ３＋を含んでいる。Ｃｅ３＋の蛍光寿命は１０−８〜１０−７ｓであり、Ｅｕ２＋等の他の発光中心と比較しても残光性が極めて短い。このため、ハイパワーレーザー光などの高密度の光励起条件下でも、蛍光出力の飽和現象が少なく、励起光の密度にほぼ比例する高い蛍光出力を得ることができる。また、Ｃｅ３＋は、母体によって発光色が変化することから、出力光の色調を変えることが容易である。
【００２６】
本実施形態の波長変換体１００の形状は特に限定されるものではない。波長変換体１００は薄板状であることが好ましく、円盤状または角板状であることも好ましい。このような形状の波長変換体１００は、製造及び取り扱いが容易となる。
【００２７】
波長変換体１００の大きさも特に限定されるものではない。波長変換体１００は、断面における横方向の最長長さが０．１ｍｍ以上１００ｍｍ未満であることが好ましく、１ｍｍ以上３０ｍｍ未満であることがより好ましい。また、波長変換体１００の断面における横方向の最短長さが０．１ｍｍ以上１００ｍｍ未満であることも好ましく、１ｍｍ以上３０ｍｍ未満であることがより好ましい。波長変換体１００の厚みは、３０μｍ以上１ｃｍ未満であることが好ましく、５０μｍ以上３ｍｍ未満であることがより好ましい。
【００２８】
波長変換体１００は、レーザー光のスポット径（一般に数１０μｍ以上５ｍｍ未満）よりも大きい投影面積を持つ大きさであることが好ましい。この場合、全てのレーザー光を波長変換体１００に照射できるようになるため、効率的に波長変換することが可能となる。
【００２９】
波長変換体１００に含まれる第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の組み合わせは、様々な変形例を取ることが可能である。図１の波長変換体１００は、第一の蛍光体１の平均的な粒子径が、第二の蛍光体２の平均的な粒子径とほぼ等しい組み合わせの例である。第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の平均粒子径がほぼ等しい場合には、三次元のいずれの方向にも、蛍光体粒子のサイズむらが少ない波長変換体となる。そのため、均一な配向特性を持つ出力光を放つことが可能な波長変換体を得ることができる。また、図１のような構成の場合、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の結合部３が相対的に少ない波長変換体になるため、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の双方の特性を明瞭に持つ波長変換体を得ることができる。
【００３０】
図２の波長変換体１００Ａは、第一の蛍光体１の平均的な粒子径が、第二の蛍光体２の平均的な粒子径よりも大きい例である。第一の蛍光体１の平均的な粒子径が、第二の蛍光体２の平均的な粒子径よりも大きい場合には、粒子径の大きな蛍光体の隙間を、粒子径の小さな蛍光体で充填するようになる。そのため、蛍光体の充填密度が高くなり、波長変換効率が良好な波長変換体１００Ａを得ることが可能となる。なお、本実施形態の波長変換体では、第一の蛍光体１の平均的な粒子径が、第二の蛍光体２の平均的な粒子径よりも小さいことも好ましい。
【００３１】
図３の波長変換体１００Ｂは、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の両方とも、粒子径の大きな粒子と粒子径の小さな粒子が混在した例である。このような構成であることにより、図２の波長変換体１００Ａと同様に、粒子径の大きな蛍光体の隙間を粒子径の小さな蛍光体が充填するようになる。そのため、蛍光体の充填密度が高くなり、波長変換効率が良好な波長変換体１００Ｂを得ることができる。
【００３２】
図４の波長変換体１００Ｃは、第二の蛍光体２をベースとし、第二の蛍光体２の内部に第一の蛍光体１の粒子を分散させた例である。このような構成であることにより、第一の蛍光体１の隙間を第二の蛍光体２が充填するようになる。そのため、蛍光体の充填密度が高くなり、波長変換効率が良好な波長変換体１００Ｃを得ることができる。なお、本実施形態の波長変換体は、第一の蛍光体１をベースとし、第一の蛍光体１の内部に第二の蛍光体２の粒子を分散させた態様であってもよい。
【００３３】
本実施形態の波長変換体１００において、第一の蛍光体１は、第二の蛍光体２と異なる色の蛍光を放つことが好ましい。第一の蛍光体１の発光色が第二の蛍光体２の発光色と異なる場合には、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の種類や含有割合を適宜変えることにより、制御された色調の出力光を放つ波長変換体を得ることが可能となる。
【００３４】
本実施形態の波長変換体１００において、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２とは互いに融点が異なることが好ましい。この際、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の融点差は、１００℃以上であることが好ましい。また、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２のうち、融点が低い方の蛍光体の融点は１６００℃未満であることが好ましい。第一の蛍光体１の融点と第二の蛍光体２の融点が異なる場合には、融点差を利用して、粒子状とそれ以外の性状が混在する波長変換体とすることが可能となる。
【００３５】
本実施形態の波長変換体１００において、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２は、蛍光体の母体となる化合物が互いに異なることが好ましい。例えば、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の一方はケイ酸塩系の蛍光体であり、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の他方はアルミン酸塩系の蛍光体であることが好ましい。なお、ケイ酸塩系の蛍光体は、ケイ酸塩のみからなる蛍光体、または、端成分となるケイ酸塩の固溶割合が７０ｍｏｌ％以上の固溶体からなる蛍光体をいう。アルミン酸塩系の蛍光体は、アルミン酸塩のみからなる蛍光体、または、端成分となるアルミン酸塩の固溶割合が７０ｍｏｌ％以上の固溶体からなる蛍光体をいう。
【００３６】
一般にケイ酸塩系の蛍光体はアルミン酸塩系の蛍光体よりも融点が低く、融点差が大きい。そのため、ケイ酸塩系の蛍光体とアルミン酸塩系の蛍光体とを使用することにより、粒子状の蛍光体と粒子状以外の性状の蛍光体とが混在する波長変換体を得ることができる。また、低融点性のケイ酸塩系の蛍光体とアルミン酸塩系の蛍光体とを混合した後、ケイ酸塩系の蛍光体の融点近傍の温度で加熱することにより、ケイ酸塩系の蛍光体とアルミン酸塩系の蛍光体の接触部で固溶体を形成しやすくなる。そのため、蛍光体粒子同士の結合力が大きい波長変換体を得ることが可能となる。
【００３７】
上述のように、波長変換体１００において、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２は結合部３を介して結合しており、結合部３は、第一の蛍光体１を構成する化合物と第二の蛍光体２を構成する化合物との接触部における化学反応により形成されていることが好ましい。そのため、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２は互いに固溶することが好ましい。これにより、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２が、両者の固溶体を介して徐々に組成を変えながら結合する構造になる。そのため、蛍光体粒子間の結合力が強く、蛍光体粒子同士が離れ難くなることから、機械的な強度に優れる波長変換体を得ることが可能となる。
【００３８】
このように、波長変換体１００において、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２は、互いに固溶する性質を持つ蛍光体であることが好ましい。これにより、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２が固溶してなる結合部３の形成が容易となる。
【００３９】
本実施形態の波長変換体１００は、第一の蛍光体１を構成する元素と、第二の蛍光体２を構成する元素のみを含むことが好ましい。つまり、波長変換体１００は、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２を構成する元素以外の元素を含まないことが好ましい。これにより、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の蛍光出力や信頼性の低下を招く不要な元素を含まない波長変換体となる。そのため、高い変換効率と高信頼性を期待できる波長変換体を得ることが可能となる。
【００４０】
波長変換体１００は、実質的に、第一の蛍光体１と、第二の蛍光体２と、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２との結合部３からなることが好ましい。つまり、波長変換体１００は、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２と結合部３とを有しており、その他に波長変換体１００の作用効果に影響を与えない構成を有していても構わない。ただ、波長変換体１００の作用効果に影響を与える他の構成は有しないことが好ましい。これにより、波長変換体１００は蛍光出力や信頼性の低下を招く不要な物質を含まないため、高い変換効率と高信頼性を期待できる波長変換体を得ることができる。
【００４１】
波長変換体１００は、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２が焼結してなり、内部に複数の空隙を有する焼結体であることが好ましい。または、波長変換体１００は、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２が焼結してなり、内部に複数の空隙を有しないセラミックス体であることが好ましい。波長変換体１００がこのような焼結体またはセラミックス体であることにより、波長変換体の製造や取り扱いが容易になるので、工業生産に適した波長変換体となる。
【００４２】
波長変換体１００は、無機酸化物のみからなることが好ましい。つまり、第一の蛍光体、第二の蛍光体及び結合部３の全てが無機酸化物からなることが好ましい。この場合、常圧の大気中での取り扱いが容易となるだけでなく、上述の焼結体やセラミックス体の製造が容易となる。そのため、工業生産に適した波長変換体となる。
【００４３】
波長変換体１００は、ガーネット化合物のみからなることが好ましい。つまり、波長変換体１００は、ガーネット（柘榴石）の結晶構造を持つ化合物のみからなることが好ましい。また、第一の蛍光体１、第二の蛍光体２及び結合部３は、ガーネットの結晶構造を持つ化合物であることが好ましい。ガーネット化合物は、化学的に安定であり、かつ、常圧の大気中での取り扱いが容易である。そして、波長変換体１００がガーネット化合物のみからなる場合には、化学的性質が類似した化合物のみで構成されるため、工業生産により適した波長変換体となる。
【００４４】
ガーネット化合物は、天然では、複数の端成分の固溶体として存在することが知られ、ガーネット化合物同士が固溶体を形成しやすい性質を持つ。そのため、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２がガーネットの結晶構造を持つ化合物の場合には、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２は固溶体を形成しやすいため、結合部３を介して結合させることが容易となる。
【００４５】
さらに、ガーネット化合物の蛍光体粒子は、多面体形状を持つ単分散粒子、または多面体に近い形状を持つ単分散粒子とすることが容易である。このため、蛍光体の充填率が大きく、かつ、透光性に優れる波長変換体を得ることが可能となる。
【００４６】
波長変換体１００において、粒子状の蛍光体の平均粒子径は、１μｍ以上１００μｍ未満であることが好ましい。つまり、波長変換体１００において、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の少なくとも一方は粒子状であるため、当該蛍光体の平均粒子径は上記範囲内であることが好ましい。また、波長変換体１００において、粒子状の蛍光体の平均粒子径は、３μｍ以上５０μｍ未満であることがより好ましく、５μｍ以上４０μｍ未満であることが特に好ましい。このような粒子径を有する蛍光体は、近紫外領域から可視領域の光の吸収と散乱が容易であり、発光装置用としての高い実用実績を持つ。そのため、このような粒子径を有する蛍光体を用いた場合には、発光装置用として実用性の高い波長変換体を得ることができる。なお、波長変換体１００における蛍光体の粒子径は、波長変換体の断面を顕微鏡で観察した際の、蛍光体粒子の最長軸長さをいう。
【００４７】
波長変換体１００に含まれる発光中心はＣｅ３＋のみであることが好ましい。３価のセリウムイオン（Ｃｅ３＋）を含む蛍光体は、ハイパワー密度の光励起条件下でも、蛍光出力の飽和現象が少なく、励起光の密度にほぼ比例する高い蛍光出力を得ることができる。また、波長変換体の製造時などに、異種蛍光体の粒子間で発光中心が拡散した場合であっても、波長変換特性の変動が少ない波長変換体を得ることが可能となる。
【００４８】
なお、Ｃｅ３＋は、母体によって発光色が変わる、超短残光性の発光中心である。そのため、波長変換体１００に含まれる発光中心がＣｅ３＋のみの場合には、出力光の色調を変えることが容易であり、さらに高密度の光照射下であっても、高出力を保持することが可能となる。なお、「高密度の光照射」とは、波長変換体に照射する励起光の強度が１Ｗ／ｍｍ２以上、特に３Ｗ／ｍｍ２以上となる光照射をいい、１Ｗ／ｍｍ２以上１００Ｗ／ｍｍ２未満の光照射である。なお、波長変換体の用途として、励起光の強度が１０Ｗ／ｍｍ２未満や５０Ｗ／ｍｍ２未満の光照射で足りる場合がある。ただ、波長変換体の用途として、１０Ｗ／ｍｍ２以上、さらには５０Ｗ／ｍｍ２以上の光照射が求められる場合もあり、本実施形態の波長変換体によれば、これらの用途に容易に対応することが可能となる。
【００４９】
波長変換体１００において、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２のいずれか一方は、５８０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有する光を放つ蛍光体であることが好ましい。また、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２のいずれか一方は、５９０ｎｍ以上６２０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有する光を放つ蛍光体であることがより好ましい。第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２のいずれか一方は、６００ｎｍ以上６１５ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有する光を放つ蛍光体であることが特に好ましい。この場合には、視感度が比較的高い赤色光成分の割合が多い蛍光を放つことが可能となるため、照明用途に適する波長変換体を得ることができる。
【００５０】
上述のように、波長変換体１００において、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２のいずれか一方は、５８０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有する光を放つ蛍光体であることが好ましい。そして、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の他方は、４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有する光を放つ蛍光体であることが好ましい。また、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の他方は、４９０ｎｍ以上５３０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有する光を放つ蛍光体であることがより好ましい。さらに、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の他方は、５００ｎｍ以上５１５ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有する光を放つ蛍光体であることが特に好ましい。このような波長変換体１００は、青緑色光成分や緑色光成分が多い蛍光を放つ蛍光体も含むことになるため、照明用途に特に適する波長変換体を得ることができる。
【００５１】
波長変換体１００において、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２は、３８０ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲内にピークを有する光によって励起することが好ましい。また、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２は、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内にピークを有する光によって励起することがより好ましい。さらに、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２は、４００ｎｍ以上４１５ｎｍ未満、または４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満のいずれかの波長範囲内にピークを有する光によって励起することがさらに好ましい。特に、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２は、４５０ｎｍ以上４６０ｎｍ未満の波長範囲内にピークを有する光によって励起することが好ましい。この場合には、紫から青色の短波長可視光、特に、色純度と視感度の面でバランスが取れた青色光で第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２を励起できる。そのため、波長変換体１００と、発光ダイオードやレーザーダイオードなどの固体発光素子と組み合わせることにより、短波長可視光と蛍光体が放つ蛍光とを利用した発光装置を得ることが可能となる。
【００５２】
波長変換体１００において、第一の蛍光体１が放つ第一の蛍光と、第二の蛍光体２が放つ第二の蛍光との混色光は、青色光との加法混色によって白色光となることが好ましい。青色光との加法混色によって白色光を形成できる波長変換体は、照明光としての需要が多いことから、発光装置に好適に用いることが可能となる。
【００５３】
波長変換体１００において、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の一方が放つ蛍光は、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の他方を励起することが好ましい。つまり、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の一方が放つ蛍光を第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の他方が吸収して、当該他方の蛍光体を励起することが好ましい。この場合、一方の蛍光体によって他方の蛍光体を励起することが可能となるため、利用できる蛍光体の選択肢を広げることが可能となる。また、蛍光体同士の光干渉効果を利用して、蛍光体の単純な組み合わせでは実現できない分光分布を持つ波長変換体を得ることが可能となる。
【００５４】
本実施形態の波長変換体１００において、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２として利用できる蛍光体は、酸化物系蛍光体、硫化物系蛍光体、窒化物系蛍光体及びハロゲン化物系蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。また、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２として好ましい蛍光体は、大気中及び常圧での取り扱いが容易な酸化物系蛍光体である。第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２としては、酸化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、燐酸塩、硼酸塩、ハロケイ酸塩、ハロアルミン酸塩及びハロ燐酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。このような蛍光体は、工業生産が容易であるため、特に好適に用いることができる。
【００５５】
酸化物系蛍光体としては、例えば、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋などのＣｅ３＋で付活されたガーネット蛍光体；ＭＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ３＋、ＭＬｕ２Ｏ４：Ｃｅ３＋などのカルシウムフェライト型の蛍光体；Ｍ３ＡｌＯ４Ｆ：Ｃｅ３＋などの酸フッ化物蛍光体を挙げることができる。但し、Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも一つの元素である。
【００５６】
硫化物系蛍光体としては、例えば、ＭＳ：Ｃｅ３＋、ＭＧａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋などの、Ｃｅ３＋で付活されたアルカリ土類金属硫化物や、チオガリウム酸塩の蛍光体を挙げることができる。但し、Ｍは、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選択される少なくとも一つの元素である。
【００５７】
窒化物系蛍光体としては、例えば、ＬａＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｎ，Ｏ）１０：Ｃｅ３＋、ＬａＳｉ３Ｎ５：Ｃｅ３＋、Ｃａ−α−ｓｉａｌｏｎ：Ｃｅ３＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ３＋などの、Ｃｅ３＋で付活された酸窒化アルミノ窒化ケイ酸塩、窒化ケイ酸塩、酸窒化ケイ酸塩および窒化アルミノケイ酸塩から選択される蛍光体を挙げることができる。
【００５８】
第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２として利用できる蛍光体の結晶構造は、ガーネット型、ペロブスカイト型、アパタイト型、Ｋ２ＮｉＦ４型、オリビン型、Ａ希土型、Ｂ希土型、Ｃ希土型、スピネル型、シーライト型、またはカルシウムフェライト型であることが好ましい。なお、当該結晶構造は、高効率蛍光体の母体として機能する化合物が多い構造であることが好ましい。そのため、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２として利用できる蛍光体の結晶構造は、ペロブスカイト型、アパタイト型、Ｋ２ＮｉＦ４型、ガーネット型、オリビン型、スピネル型、またはカルシウムフェライト型であることがより好ましい。
【００５９】
ガーネット型の結晶構造を持つ酸化物の具体例としては、端成分となるケイ酸塩としてのＣａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３；端成分となるアルミノケイ酸塩としてのＹ３Ｍｇ２（ＳｉＯ４）２（ＡｌＯ４）、Ｙ３ＭｇＡｌ（ＡｌＯ４）２（ＳｉＯ４）、Ｌｕ３Ｍｇ２（ＳｉＯ４）２（ＡｌＯ４）、Ｙ２ＢａＡｌ２（ＡｌＯ４）２（ＳｉＯ４）、Ｙ２ＭｇＡｌ２（ＡｌＯ４）２（ＳｉＯ４）、Ｙ２ＣａＡｌ２（ＡｌＯ４）２（ＳｉＯ４）、Ｌｕ２ＣａＡｌ２（ＡｌＯ４）２（ＳｉＯ４）、Ｃａ３Ｚｒ２（ＡｌＯ４）２（ＳｉＯ４）；端成分となるアルミン酸塩としてのＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、Ｇｄ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、Ｔｂ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３、Ｙ３Ｓｃ２（ＡｌＯ４）３、Ｃａ２ＹＺｒ２（ＡｌＯ４）３、Ｃａ２ＥｕＺｒ２（ＡｌＯ４）３、Ｃａ２ＧｄＺｒ２（ＡｌＯ４）３、Ｃａ２ＴｂＺｒ２（ＡｌＯ４）３、Ｃａ２ＬｕＺｒ２（ＡｌＯ４）３、Ｃａ２ＹＨｆ２（ＡｌＯ４）３などが挙げられる。本実施形態では、母体となるこれらの化合物に発光中心（例えばＣｅ３＋）を添加した蛍光体を利用することができる。
【００６０】
本実施形態の波長変換体において、第一の蛍光体１は、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を母体とするＣｅ３＋付活蛍光体であることが好ましい。Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋は、橙色光を放つガーネットケイ酸塩であり、かつ、温度消光が比較的小さい特性を持つ。そのため、当該蛍光体を用いることにより、照明用途で求められる赤色光成分を多く放ち、高出力の用途に適する波長変換体を得ることができる。
【００６１】
本実施形態の波長変換体において、第二の蛍光体２は、ガーネット化合物であるＣａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３またはＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３を母体とするＣｅ３＋付活蛍光体であることが好ましい。Ｃａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋やＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋は、青緑〜緑色の光を放つ蛍光体である。そのため、上述の第一の蛍光体１が放つ橙色光と、第二の蛍光体２が放つ青緑〜緑色の光との加法混色によって、白味または黄味を帯びた光成分を放つ波長変換体を得ることができる。また、Ｃａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋やＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋は、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋と固溶体を形成する性質を持つ。そのため、第一の蛍光体と第二の蛍光体の接触部において、固溶体からなる結合部３を容易に形成することができる。
【００６２】
このように、好ましい蛍光体の組み合わせは、第一の蛍光体１がＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を母体とするＣｅ３＋付活蛍光体であり、第二の蛍光体２がＣａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３またはＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３を母体とするＣｅ３＋付活蛍光体である。本実施形態の波長変換体は、少なくとも上記の蛍光体の組み合わせを持つことが好ましい。
【００６３】
なお、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を母体とするＣｅ３＋付活蛍光体は、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋のみからなる蛍光体、または、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋の固溶割合が７０ｍｏｌ％以上の固溶体からなる蛍光体をいう。
【００６４】
同様に、Ｃａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３を母体とするＣｅ３＋付活蛍光体は、Ｃａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋のみからなる蛍光体、または、Ｃａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋の固溶割合が７０ｍｏｌ％以上の固溶体からなる蛍光体をいう。また、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３を母体とするＣｅ３＋付活蛍光体は、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋のみからなる蛍光体、または、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋の固溶割合が７０ｍｏｌ％以上の固溶体からなる蛍光体をいう。
【００６５】
特に好ましい第二の蛍光体２は、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３を母体とするＣｅ３＋付活蛍光体である。Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋はアルミン酸塩であり、ケイ酸塩のＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋よりも１００℃以上高い融点を持つ。第一の蛍光体１がＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋であり、第二の蛍光体２がＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋である場合、焼結温度を第一の蛍光体１の融点に近づけても、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の固溶は極端に促進されない。そのため、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の蛍光特性が明瞭な波長変換体を得ることができる。
【００６６】
なお、本実施形態の波長変換体は、第一の蛍光体１および第二の蛍光体２とは異なる蛍光体をさらに含むことも可能である。これにより、蛍光の色調が調整された波長変換体を得ることができる。
【００６７】
本実施形態の波長変換体１００は、透光性を有することが好ましい。これにより、励起光に加えて、第一の蛍光体１が放つ第一の蛍光、及び第二の蛍光体２が放つ第二の蛍光も透過できる波長変換体を得ることが可能となる。なお、波長変換体１００は、波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範囲において、拡散透過率が６０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。これにより、光透過性に優れた波長変換体を得ることができる。
【００６８】
なお、波長変換体１００は、波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範囲において、拡散透過率が６０％未満であってもよく、特に４０％未満であってもよい。これにより、光透過性と光反射性を合わせ持つ波長変換体を得ることができる。
【００６９】
一方、波長変換体は、透光性を有しないことも好ましい。このようにすると、光が透過しない波長変換体となる。そのため、波長変換体によって反射した励起光と、第一の蛍光体１が放つ第一の蛍光と、第二の蛍光体２が放つ第二の蛍光が、励起光の照射面のみから放射される。したがって、波長変換体における励起光の照射面でこれらの光を加法混色することが可能となる。
【００７０】
波長変換体１００は、第一の蛍光体１が放つ第一の蛍光及び第二の蛍光体２が放つ第二の蛍光の少なくとも一方を、励起光の照射面とは異なる面から放つ構造とすることもできる。このようにすると、第一の蛍光体１が放つ第一の蛍光と、第二の蛍光体２が放つ第二の蛍光の少なくとも一方が透過する波長変換体となる。そのため、第一の蛍光と第二の蛍光の少なくとも一方を出力することが可能な波長変換体を得ることができる。
【００７１】
本実施形態の波長変換体は、基材１０をさらに備えることが好ましい。図５に示す波長変換体１００Ｄは基材１０を備えており、基材１０により、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の焼結体全体を支持する構成となっている。また、図６に示す波長変換体１００Ｅは基材１０Ａを備えており、基材１０Ａにより、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の焼結体を部分的に支持する構成となっている。このような構成により、波長変換体１００が薄く、機械的な強度が不十分な場合でも、容易に取り扱うことが可能となる。
【００７２】
本実施形態において、基材は、波長変換体１００の特定面に面接触する構成であってもよい。例えば図５に示すように、基材１０が平板状であり、波長変換体１００の下面に接触して当該下面全体を支持する構成であってもよい。また、本実施形態において、基材は、波長変換体１００の側面を取り囲む構成であってもよい。例えば図６に示すように、基材１０Ａが波長変換体１００の側面全体を取り囲み、さらに波長変換体１００の下面の外周部を支持する構成であってもよい。
【００７３】
基材１０，１０Ａの材質は特に限定されず、金属、半導体及び電気絶縁体、並びにこれらの複合体または積層体からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。基材１０，１０Ａの材質の具体例としては、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、シリコン、アルミナ、石英、ガラスを挙げることができる。
【００７４】
基材１０，１０Ａは、表面の少なくとも一部または全部を電気絶縁材または金属でコートしたものとしてもよい。これにより、波長変換体１００と基材１０，１０Ａとの接合強度を高め、波長変換体１００で発生した熱の放熱効果を向上させることが可能となる。また、波長変換体１００が放つ蛍光を一方向へ反射させることも可能となる。
【００７５】
基材１０，１０Ａは、透光性を有していてもよい。この場合には、基材１０，１０Ａが、波長変換体１００の光出力面の保護を兼ねることが可能となる。また、基材１０，１０Ａは光反射特性を有していてもよい。この場合には、基材１０，１０Ａが、波長変換体１００が放つ蛍光を一方向に出力できる反射体として作用することが可能となる。
【００７６】
上述のように、本実施形態の波長変換体１００の形状は特に限定されるものではなく、例えば、波長変換体１００は板状とすることができる。ここで、波長変換体１００が板状の場合、波長変換体１００は平滑面を有することが好ましい。波長変換体１００が板状であり、さらに一方の面が平滑であることにより、例えば青色レーザー光などの励起光の透過量や反射量が適宜変化する。そのため、第一の蛍光体１が放つ蛍光及び第二の蛍光体２が放つ蛍光の混色光と、励起光との加法混色により得られる出力光を、容易に色調制御することが可能となる。
【００７７】
また、波長変換体１００の平滑面は、励起光の入射面であることが好ましい。波長変換体１００の平滑面を、レーザー光などの励起光の入射面とすることにより、波長変換体１００に対する励起光の入射効率を高めることが可能になる。特に、励起光が、波長変換体１００の平滑面に対して略垂直な方向に入射するように構成することで、波長変換体１００に対する励起光の入射効率が高い発光装置を得ることができる。なお、「平滑面に対して略垂直な方向」とは、平滑面に対して９０°±３０°となる方向をいい、平滑面に対して９０°±１０°となる方向であることがより好ましい。
【００７８】
波長変換体１００は、平滑面に加えて凹凸面を有することが好ましい。つまり、板状の波長変換体１００において、一方の主面が平滑面であり、一方の主面に対して反対側の主面が凹凸面であることが好ましい。波長変換体１００の反対側の主面が凹凸であることにより、凹凸面からの出力光の取り出し効率を高めることができる。そのため、凹凸面からの出力光の取り出し量が局所的に多い波長変換体を得ることが可能となる。
【００７９】
このように、波長変換体１００は、板状であり、一方の面が平滑面であることが好ましい。また、一方の面の反対側は、複数の凹凸を有する凹凸面であることが好ましい。ここで、凹凸面の表面粗さＲａは、２μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。凹凸面の表面粗さＲａがこの範囲内であることにより、出力光の取り出し効率をより高めることが可能となる。なお、本明細書において、表面粗さＲａは、日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２０１３に規定の算術平均粗さＲａをいう。
【００８０】
平滑面の表面粗さＲａは特に限定されず、可能な限りゼロに近い数値であることが好ましい。平滑面の表面粗さＲａは、例えば１μｍ未満とすることができる。なお、平滑面の表面粗さＲａの下限は特に限定されないが、例えば０．１μｍとすることができる。
【００８１】
このように、本実施形態に係る波長変換体１００は、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体１と、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、第一の蛍光体１とは異なる第二の蛍光体２とを含む。第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の少なくとも一方は粒子状である。第一の蛍光体１を構成する化合物と第二の蛍光体２を構成する化合物との接触部における化学反応、及び、第一の蛍光体１を構成する化合物と第二の蛍光体２を構成する化合物との凝着の少なくとも一方により、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２が結合している。本実施形態に係る波長変換体１００は、光散乱体として機能する粒子状の蛍光体を複数種含んでいる。さらに波長変換体１００は、熱伝導性に優れる無機化合物からなり、かつ、超短残光性の発光中心を有している。そのため、レーザー光などの指向性が強いコヒーレント光を光散乱により緩和して、ランバーシアンに近く、ギラギラ感を抑制した光に波長変換できる。さらに、高密度光で励起した際に伴う光出力飽和と温度上昇を抑制することが可能となる。そのため、波長変換体１００は、色調制御を容易にしつつも、高出力の蛍光を得ることが可能となる。
【００８２】
［波長変換体の製造方法］
次に、本実施形態に係る波長変換体１００の製造方法について、図７を用いて説明する。なお、図７の右側に位置する模式図は、各工程における蛍光体粒子群の状態を概略的に示している。
【００８３】
図７に示すように、本実施形態に係る波長変換体の製造方法は、第一の蛍光体の粒子群と第二の蛍光体の粒子群とを秤量する秤量工程２０と、秤量した第一の蛍光体の粒子群と第二の蛍光体の粒子群とを混合する混合工程２１とを有している。さらに、当該製造方法は、第一の蛍光体と第二の蛍光体とを混合してなる成形体を作製する成形工程２２と、成形体に含まれる第一の蛍光体と第二の蛍光体とを結合する結合工程２３とを有している。本実施形態に係る波長変換体の製造方法では、蛍光体を調製する原料を使用せず、蛍光体原料よりも反応性に劣る蛍光体の粒子群を使用している。そのため、第一の蛍光体および第二の蛍光体が有する固有の蛍光特性を維持した波長変換体を容易に得ることが可能となる。
【００８４】
秤量工程２０は、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２を秤量する工程であり、予め製造または入手した複数種の蛍光体粒子群を秤量する。これによって、各々秤量された複数種の蛍光体粒子群を準備する。なお、秤量工程２０は、自動天秤を利用するなど、セラミックス技術で利用されるオーソドックスな秤量方法で行うことができる。
【００８５】
混合工程２１は、秤量工程２０によって秤量した複数種の蛍光体の粒子群を混合する工程である。つまり、混合工程２１では、事前に秤量した複数種の蛍光体粒子群を混合する。これによって、複数種の蛍光体粒子群が混合された混合蛍光体を準備する。なお、混合工程２１は、セラミックス技術で利用されるオーソドックスな乾式混合または湿式混合を採用することができる。
【００８６】
成形工程２２は、混合工程２１によって得た混合蛍光体の粒子群を成形体とする工程である。つまり、成形工程２２では、混合蛍光体の粒子群を型などに投入して成形する。これによって、混合蛍光体が成形体になる。なお、成形工程２２は、セラミックス技術で利用されるオーソドックスな成形技術を採用することができ、例えば、金型とプレス機を利用して、混合蛍光体の粒子群を加圧成形する。
【００８７】
結合工程２３は、成形体の中で接触した第一の蛍光体の粒子と第二の蛍光体の粒子を結合する工程である。具体的には、第一の蛍光体の粒子群と第二の蛍光体の粒子群で構成された上述の成形体を加熱するなどして、粒子同士の反応を促進して結合する。これによって、第一の蛍光体の粒子と第二の蛍光体の粒子が結合し、本実施形態の波長変換体を得ることができる。
【００８８】
なお、結合工程２３は、セラミックス技術で利用されるオーソドックスな焼成技術を用いることができる。例えば、電気炉を利用して成形体を加熱することにより、波長変換体を得ることができる。この際の加熱温度としては、例えば、当該成形体に含まれる最も高い融点を持つ蛍光体の融点よりも低い温度で加熱する。これにより、成形体を構成する蛍光体の粒子群が結合して結合部３を形成することが可能となる。
【００８９】
結合工程２３は、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２との接触部に、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２との固溶体を形成する工程であることが好ましい。上述のように、波長変換体１００において、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２は、これらの固溶体からなる結合部３により結合していることが好ましい。そのため、結合工程２３が固溶体を形成する工程である場合には、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２が、両者の固溶体を介して徐々に組成を変えながら結合する構造になる。そのため、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２の粒子間の結合力が強く、異種の蛍光体粒子同士が離れ難い波長変換体を得ることができる。
【００９０】
また、上述のように、本実施形態に係る波長変換体の製造方法では、蛍光体自体を調製する原料ではなく、蛍光体原料よりも反応性に劣る蛍光体の粒子群を利用している。そのため、結合工程２３において、第一の蛍光体１の粒子と第二の蛍光体２の粒子が完全に固溶するわけでは無く、第一の蛍光体１と第二の蛍光体２との接触部のみで固溶反応が進行する。そのため、得られる波長変換体では、第一の蛍光体および第二の蛍光体が残存することから、これらの蛍光体に固有の蛍光特性を維持することが可能となる。
【００９１】
結合工程２３は、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の一方を融解する工程であることが好ましい。具体的には、第一の蛍光体の粒子群と第二の蛍光体の粒子群で構成された上述の成形体において、成形体に含まれる最も高い融点を持つ蛍光体の融点よりも低く、かつ、成形体に含まれる最も低い融点を持つ蛍光体の融点よりも高い温度で加熱することが好ましい。これにより、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２の一方が融解する。そして、融解した一方の蛍光体が、粒子状を保つ他方の蛍光体を包み込むように作用した後、冷却によって凝固する。これにより、他方の蛍光体の表面に、融解した一方の蛍光体が係合して凝着し、結合部３を形成する。そのため、第一の蛍光体１及び第二の蛍光体２が強固に結合した波長変換体１００を得ることが可能となる。
【００９２】
波長変換体１００に平滑面を形成する方法は特に限定されず、従来公知の研磨方法を用いることができる。例えば、波長変換体１００の表面を、サンドペーパー、グラインダー、ショットブラストなどを用いて研磨することで、平滑面を形成することができる。
【００９３】
このように、波長変換体の製造方法は、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体１の粒子群と、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、第一の蛍光体１とは異なる第二の蛍光体２の粒子群とを混合してなる成形体を作製する成形工程を有する。当該製造方法は、さらに、当該成形体に含まれる第一の蛍光体１と第二の蛍光体２とを結合する結合工程を有する。このように、本実施形態の波長変換体の製造方法は極めてシンプルであるため、波長変換体の工業生産に好適に用いることが可能となる。
【００９４】
［発光装置］
次に、本実施形態に係る発光装置を説明する。本実施形態の発光装置は、上述の波長変換体を備えている。
【００９５】
本実施形態の発光装置は、発光する機能を備えた電子装置を広く包含するものであり、何らかの光を発する電子装置であれば特に限定されるものではない。また、発光装置は、照明光源及び照明装置並びに表示装置なども包含する。そのため、レーザーダイオードを備える照明装置やプロジェクターなども発光装置とみなされる。
【００９６】
本実施形態の発光装置は、少なくとも上述の波長変換体を利用しており、さらに当該波長変換体が放つ蛍光を出力光として利用する装置である。詳細に説明すると、本実施形態の発光装置は、上述の波長変換体と当該波長変換体を励起する励起源とを組み合わせている。波長変換体は、これに含まれる蛍光体が、励起源が放つエネルギーを吸収し、吸収したエネルギーを色調制御された蛍光に変換するものである。
【００９７】
以下、図面を参考に本実施形態の発光装置を説明する。図８は、本実施形態に係る発光装置の概略を示す。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、励起源１０１は、本実施形態の波長変換体１００が備える蛍光体を励起するための励起光１０２を生成する光源である。励起源１０１は、粒子線（α線、β線、電子線など）や、電磁波（γ線、Ｘ線、真空紫外線、紫外線、可視光など）を放つ放射装置を用いることができる。なお、励起源１０１は、紫色光である短波長可視光を放つ放射装置を用いることが好ましい。
【００９８】
励起源１０１としては、各種の放射線発生装置や電子ビーム放射装置、放電光発生装置、固体発光素子、固体発光装置などを用いることができる。励起源１０１の代表的なものとしては、電子銃、Ｘ線管球、希ガス放電装置、水銀放電装置、発光ダイオード、半導体レーザーを含むレーザー光発生装置、無機または有機のエレクトロルミネッセンス素子などが挙げられる。
【００９９】
図８（ａ）及び図８（ｂ）において、出力光１０３は、励起源１０１が放つ励起線、または励起光１０２によって励起された波長変換体１００中の蛍光体が放つ蛍光である。そして、出力光１０３は、発光装置において照明光や表示光として利用されるものである。
【０１００】
図８（ａ）では、励起線または励起光１０２を波長変換体１００に照射する方向に、蛍光体からの出力光１０３が放出される構造の発光装置を示す。なお、図８（ａ）に示す発光装置としては、白色ＬＥＤ光源や透過型のレーザー照明装置のほか、蛍光ランプ、電子管なども挙げられる。一方、図８（ｂ）では、励起線または励起光１０２を波長変換体１００に照射する方向とは逆の方向に、波長変換体１００からの出力光１０３が放出される構造の発光装置を示す。図８（ｂ）に示す発光装置としては、反射型のレーザー照明装置、例えば、反射板付き蛍光体ホイールを利用する光源装置やプロジェクターなどが挙げられる。
【０１０１】
本実施形態の発光装置の具体例として好ましいものは、蛍光体を利用して構成した半導体発光装置、照明光源、照明装置、表示装置などであり、特にレーザー照明やレーザープロジェクターである。
【０１０２】
そして、本実施形態の発光装置は固体発光素子をさらに備え、波長変換体に含まれる第一の蛍光体及び第二の蛍光体は、固体発光素子が放つ励起光を、当該励起光よりも長波長の光に変換することが好ましい。また、固体発光素子は、紫色光である短波長可視光を放つことが好ましい。励起源として固体発光素子を用いることにより、衝撃に強い全固体の発光装置、例えば固体照明を実現することが可能となる。なお、このような発光装置は、屋外照明、店舗照明、調光システム、施設照明、海洋照明、プロジェクター、および内視鏡のいずれかの用途に好適に用いることができる。
【０１０３】
このように、本実施形態に係る発光装置は、波長変換体１００を備える。また、発光装置は、超短残光性であり、かつ、光散乱体として機能する粒子状の蛍光体を含む波長変換体を備える。このため、当該発光装置は、レーザー光に固有のコヒーレント効果によるギラギラ感が抑制され、かつ、ランバーシアンに近い配向特性を持つ出力光を放つことが可能となる。また、当該発光装置は、光出力飽和が抑制されるため、高密度光で励起する条件下であっても高出力の発光を得ることができる。
【０１０４】
本実施形態の発光装置は、熱伝導性に優れる無機化合物からなる波長変換体を備える。このため、高密度光での励起に伴い生じる波長変換体の熱を効率よく放散し、蛍光体の温度消光が抑制される。したがって、当該発光装置では、高出力光を得ることが可能となる。
【０１０５】
本実施形態の発光装置において、レーザー光を放つ固体発光素子をさらに備え、波長変換体に含まれる第一の蛍光体及び第二の蛍光体は、固体発光素子が放つレーザー光を、当該レーザー光よりも長波長の光に変換することが好ましい。この場合、レーザーダイオードを励起源として使用できるため、高出力の点光源として利用できる発光装置を得ることができる。
【０１０６】
なお、発光装置が放つ出力光は、照明光または表示画素として利用されることが好ましい。これにより、照明装置または表示装置として利用できる発光装置を得ることができる。
【実施例】
【０１０７】
以下、本実施形態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。【０１０８】
［実施例１］
実施例１では、第一の蛍光体として、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を使用し、第二の蛍光体として、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を使用した波長変換体を作製した。【０１０９】
具体的には、まず、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体とＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を準備した。Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋は、酸化物セラミックス原料と反応促進剤として機能する化合物との混合粉末を、１３００〜１４００℃の温度で加熱反応させて調製したものを使用した。また、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体は、市販品を使用した。【０１１０】
参考のため、図９（ａ）には、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の電子顕微鏡写真を示す。図９（ｂ）には、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の電子顕微鏡写真を示す。また、表１には、これらの蛍光体の特性を纏めて示す。なお、表１に示す平均的な粒子径は、図９に示す電子顕微鏡観察像（倍率：１０００倍）より、一次粒子と認識できる粒子を任意に５０個抽出し、それらの粒子の最長軸長さの平均値とした。【０１１１】
【表１】
2018225424.tif 000003
【０１１２】
実施例１の波長変換体の原料としては、このような蛍光体粉末を準備すれば足りる。【０１１３】
次に、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体とＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の混合粉末を調製した。具体的には、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体とＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体とを質量比が１：１となるように秤量した後、乳鉢と乳棒を利用して約１０分間手混合することにより、混合粉末を調製した。【０１１４】
そして、上記した混合粉末からなる成形体を作製した。具体的には、約０．１ｇの混合粉末を、φ１０ｍｍでステンレス鋼からなる熱プレス機用金型（アズワン株式会社製）に投入し、約１０ＭＰａで加圧した。これにより、直径が約φ１０ｍｍ、高さが約０．８ｍｍの円盤状の成形体を得た。【０１１５】
最後に雰囲気炉を利用して、上記成形体を、窒素９６ｖｏｌ％水素４ｖｏｌ％の雰囲気中、１３５０℃の温度で１時間仮焼成した。さらに大気炉を利用して、仮焼成後の成形体を、大気中１５００℃の温度で２時間本焼成した。これにより、複数種の蛍光体粒子同士が結合してなる焼結体を得た。なお、仮焼成及び本焼成の昇温速度及び降温速度は、いずれも４００℃／時間とした。【０１１６】
このようにして、直径約φ７．５ｍｍ、高さ約０．６ｍｍの円盤状の焼結体を得た。なお、得られた焼結体を目視観察したところ、薄い黄橙色であり、透光性を有していた。【０１１７】
また、焼結体に波長４５０ｎｍの青色光を照射したところ、照射面から赤味を帯びた蛍光が認められた。また、焼結体に波長３６５ｎｍの紫外線を照射したところ、照射面から黄味がかった蛍光が認められた。さらに、焼結体に波長４５０ｎｍの青色光または紫外線で照射した際、照射面の裏面からも赤味を帯びた蛍光が認められた。なお、照射面の裏面に認められた蛍光は、照射面に認められた蛍光と同等の強度であった。そのため、得られた焼結体は、全体に亘って強度および色調がほぼ均一な蛍光を放出した。このことから、実施例１の波長変換体は、光の透過率と拡散性の両面で良好な焼結体であるといえる。【０１１８】
図１０（ａ）は、実施例１の波長変換体の表面を示す電子顕微鏡写真であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）で示した表面の拡大写真である。図１０（ｃ）は、実施例１の波長変換体の断面を示す電子顕微鏡写真であり、図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）で示した断面の拡大写真である。【０１１９】
図１０（ａ）乃至図１０（ｄ）と図９（ａ）及び図９（ｂ）とを対比して分かるように、実施例１の波長変換体は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示した蛍光体粒子の形状とサイズが明瞭に認められるものであった。そして、実施例１の波長変換体は、焼結体の平面方向および厚み方向に、サイズが異なる粒子同士が、点接触部に広がりを持って繋がる構造を持つ焼結体であった。このため、蛍光体の粒子同士が強く結合しており、機械的強度に優れる波長変換体となった。【０１２０】
なお、波長変換体は、若干の空隙を持つ構造となっており、空隙によって光散乱作用を持つ構造体になっていることが分かる。【０１２１】
図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）は、いずれも、実施例１の波長変換体における表面の電子顕微鏡写真である。そして、図１１中に示す矢印は、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）によって、組成分析した箇所（合計４箇所）を示している。【０１２２】
詳しい説明は省略するが、ＥＤＸにより組成分析した結果、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に矢印で示す、一次粒子径が比較的小さい粒子が、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を主体にしてなる化合物であった。また、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）に矢印で示す、一次粒子径が比較的大きい粒子がＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３を主体にしてなる化合物であった。【０１２３】
この結果から、実施例１の波長変換体は、原料としたＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体とＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の混合物の焼結体であることが分かった。そして、実施例１の波長変換体は、原料としたＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体とＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体が、当初の一次粒子径を実質的に変えることなく、三次元に分散していることが分かった。さらに、これらの蛍光体の粒子同士は、点接触部が広がりを持って繋がる構造を持つ焼結体になっていることも分かった。【０１２４】
このように、実施例１の波長変換体は、複数種類のＣｅ３＋付活蛍光体からなる焼結体である。そして、少なくとも、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３をベースとするＣｅ３＋付活蛍光体と、Ｌｕ３Ａｌ２（ＳｉＯ４）３をベースとするＣｅ３＋付活蛍光体とを組み合わせることによって、このような構造を実現するに至った。【０１２５】
次に、実施例１の波長変換体に、青色モノクロ光を照射したときの蛍光スペクトルを測定した。図１２中の（ａ）は、実施例１の波長変換体に、波長４５５ｎｍの青色モノクロ光を照射したときの蛍光スペクトルである。また、図１２中の（ｂ）は、（Ｌｕ０．９７Ｃｅ０．０３）２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３と（Ｌｕ０．９８Ｃｅ０．０２）３Ａｌ２（ＳｉＯ４）３）の固溶体に、波長４５０ｎｍの青色モノクロ光を照射したときの蛍光スペクトルである。なお、当該固溶体は、第一の蛍光体（（Ｌｕ０．９７Ｃｅ０．０３）２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３）と第二の蛍光体（（Ｌｕ０．９８Ｃｅ０．０２）３Ａｌ２（ＳｉＯ４）３）をモル比１：１で固溶させたものである。そして、当該固溶体の組成は、Ｌｕ２．５Ｃａ０．５ＭｇＡｌ（ＳｉＯ４）１．５（ＡｌＯ４）１．５：Ｃｅ３＋である。【０１２６】
参考のため、図１３には、波長変換体の蛍光スペクトル（図１３中（ａ））と共に、第一の蛍光体（（Ｌｕ０．９７Ｃｅ０．０３）２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３）に、波長４５０ｎｍの青色モノクロ光を照射したときの蛍光スペクトル（図１３中（ｃ））を示した。また、図１３には、第二の蛍光体（（Ｌｕ０．９８Ｃｅ０．０２）３Ａｌ２（ＳｉＯ４）３）に、波長４５０ｎｍの青色モノクロ光を照射したときの蛍光スペクトル（図１３中の（ｄ））も示した。【０１２７】
図１２中の（ａ）及び（ｂ）を比較して分かるように、図１２中の（ａ）に示す実施例１の波長変換体の蛍光スペクトルは、図１２中の（ｂ）に示す固溶体の蛍光スペクトルとは異なる形状であった。具体的には、実施例１の波長変換体の蛍光スペクトルは、蛍光ピーク波長が５６６ｎｍ付近（５５５ｎｍを超え５７５ｎｍ未満の波長範囲内）にあった。そして、蛍光スペクトルのピーク強度に対してｘ％の強度水準の蛍光スペクトル幅を蛍光スペクトルｘ％幅と定義したとき、実施例１の波長変換体の蛍光スペクトル１０％幅は約２７０ｎｍ（２５０ｎｍを超え２９０ｎｍ未満）であった。また、蛍光スペクトル５０％幅は約１２１ｎｍ（１１５ｎｍを超え１２４ｎｍ未満）であった。なお、図１２において、蛍光スペクトル１０％幅はＷ１０で示されており、蛍光スペクトル５０％幅はＷ５０で示されている。また、蛍光スペクトル５０％幅は、いわゆる半値幅である。【０１２８】
これに対して、図１２中の（ｂ）に示す固溶体の蛍光スペクトルは、蛍光ピーク波長は５５０ｎｍ付近にあった。そして、固溶体の蛍光スペクトル１０％幅は約２２０ｎｍであり、蛍光スペクトル５０％幅は１２４ｎｍであった。【０１２９】
このように、実施例１の波長変換体は、固溶体と比較して、蛍光スペクトルのピーク波長は長く、蛍光スペクトル１０％幅は広く、蛍光スペクトル５０％幅は狭い。つまり、実施例１の波長変換体は、裾が広く、頂点に近づくにつれて急激に狭くなるという特殊なスペクトル形状を持つ蛍光を放つものであった。このような形状のため、図１２からも分かるように、実施例１の波長変換体は、固溶体と比較して、赤色光成分割合が多い光を放つという、照明用としての有利な効果を持つものになる。【０１３０】
実施例１の波長変換体が放つ蛍光の蛍光スペクトル形状は、図１２中の（ｂ）、並びに図１３中の（ｃ）及び（ｄ）と、図１２中の（ａ）とを比較して分かるように、一般的なＣｅ３＋付活蛍光体とは異なる特異な形状である。つまり、Ｃｅ３＋付活蛍光体の蛍光スペクトル形状は、発光メカニズムに起因して、蛍光ピークの長波長側に肩を持つ左右非対称の形状になるのに対して、実施例１の波長変換体では左右対称形に近い形状である。【０１３１】
図１４では、実施例１の波長変換体の蛍光スペクトルと、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋とＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋の混合蛍光体が放つ蛍光スペクトルのシミュレーション結果とを纏めて示した。図１４中の（ａ）が実施例１の波長変換体の蛍光スペクトルであり、図１４中の（ｅ）が当該シミュレーション結果である。なお、シミュレーションは、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋の蛍光スペクトルの各波長成分が、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋の４００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長領域における光吸収特性の影響を１００％受けることを前提としている。【０１３２】
図１４から分かるように、実施例１の波長変換体の蛍光スペクトルは、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋とＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋の混合蛍光体が放つ蛍光のシミュレーション結果とほぼ一致した。【０１３３】
図１２乃至図１４に示す結果から、実施例１の波長変換体は、原料としたＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体とＬｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の混合物の焼結体になっていることが分かる。【０１３４】
［実施例２］
実施例２では、実施例１で得られた、直径約φ７．５ｍｍ、高さ約０．６ｍｍの円盤状の焼結体からなる波長変換体に対して、平滑面を形成した。【０１３５】
具体的には、まず、実施例１の波長変換体における一方の主面に、ダイヤモンドやすり（＃１８０）を用いて粗研磨を行った。次に、粗研磨した面に対して、０．２５μｍのダイヤモンド粉を用いて機械研磨を行った。このようにして、平滑面を有する実施例２の波長変換体を得た。【０１３６】
図１５では、実施例２の波長変換体を研磨した状態を示す電子顕微鏡写真を示している。図１５の（ａ）は、実施例１の波長変換体に対して粗研磨した後の断面を示しており、（ｂ）は、粗研磨した部位を拡大して示している。図１５の（ｃ）は、波長変換体における粗研磨した面を示しており、（ｄ）は、波長変換体における機械研磨した面を示している。【０１３７】
図１５の（ａ）及び（ｂ）から分かるように、実施例２における研磨しなかった面ｘは凹凸を有するのに対して、研磨した面ｙは平坦である。また、図１５の（ｃ）及び（ｄ）から分かるように、実施例２の研磨面では研磨痕が観察される。すなわち、図１５の（ｃ）に示す粗研磨面では、一方向に流れるような研磨痕が認められる。それに対して、図１５の（ｄ）に示す機械研磨面では、単結晶の蛍光体粒子そのものが研磨されている様子が認められる。【０１３８】
このように、実施例１の波長変換体を研磨して平滑面を形成することによって、少なくとも研磨の痕跡が認められる波長変換体を作製することができる。そして、このような平滑面は、波長変換体への励起光の入射効率を高めるように作用する。そのため、当該波長変換体を用いることにより、高出力の発光装置を得ることができる。【０１３９】
以上、本実施形態を実施例によって説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。【０１４０】
特願２０１７−１１１５１２号（出願日：２０１７年６月６日）及び特願２０１７−２３８６４０号（出願日：２０１７年１２月１３日）の全内容は、ここに援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明によれば、色調制御を容易にしつつも、高出力の蛍光を得ることが可能な波長変換体及び波長変換体の製造方法、並びに当該波長変換体を用いた発光装置を得ることができる。
【符号の説明】
【０１４２】
１  第一の蛍光体
２  第二の蛍光体
３  結合部
２２  成形工程
２３  結合工程
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ  波長変換体
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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