(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置であって、
半導体発光素子、および
前記半導体発光素子から出射された光の波長をより長い波長に変換する波長変換部材を備え、ここで
前記半導体発光素子は、３８０ナノメートル以上４２０ナノメートル以下の発光ピーク波長を有する光を出射し、
前記半導体発光素子から出射される光が、０．２ｋＷ／ｃｍ2以上の光エネルギー密度を有しており、
前記波長変換部材が、青色蛍光体、緑色蛍光体、および赤色蛍光体を含み、
前記青色蛍光体が、（Ｓｒ1-x，Ｂａx）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+［０≦ｘ≦１］蛍光体であり、
前記緑色蛍光体が、（Ｙ1-y，Ｇｄy）3（Ａｌ1-z，Ｇａz）5Ｏ12：Ｃｅ3+［０≦ｙ＜１，０≦ｚ＜１］蛍光体であり、
前記赤色蛍光体が、ＬｉＬａＷ2Ｏ8：Ｅｕ3+蛍光体、Ｃａ2Ｗ2Ｏ8：Ｅｕ3+蛍光体、およびＬｉＧｄＷ2Ｏ8：Ｅｕ3+蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むＥｕ3+賦活蛍光体である、光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記波長変換部材が、第１蛍光体層および第２蛍光体層を具備し、
前記第２蛍光体層は、前記第１蛍光体層および前記半導体発光素子の間に挟まれ、かつ
前記第２蛍光体層は、第１蛍光体層よりも長波長のピーク波長を有する。
【請求項３】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記波長変換部材が、前記青色蛍光体を含有する第１蛍光体層、前記緑色蛍光体を含有する第２蛍光体層、および前記赤色蛍光体を含有する第３蛍光体層の積層構造から形成される。
【請求項４】
請求項３に記載の光源装置であって、
前記半導体発光素子および前記第２蛍光体層の間に、前記第３蛍光体層が挟まれており、かつ
前記第１蛍光体層および前記第３蛍光体層の間に、前記第２蛍光体層が挟まれている。
【請求項５】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記波長変換部材が、前記青色蛍光体、前記緑色蛍光体、および前記赤色蛍光体の混合物から形成される。
【請求項６】
請求項１に記載の光源装置を備える照明装置。
【請求項７】
請求項６に記載の照明装置であって、
前記照明装置は、車両用照明装置である。
【請求項８】
請求項７に記載の車両用照明装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子（特にレーザーダイオード）および当該半導体発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換部材を含む光源装置に関する。本発明はまた、当該光源装置を備えた照明装置（特に車両用照明装置）に関する。本発明はさらに、車両用照明装置を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体発光素子および波長変換部材を具備する光源装置が開発されている。そのような光源装置は、種々の照明装置において使用されている。なかでも、高出力の光源装置は、車両用照明装置（例えば、ヘッドランプ）のために有用である。このように、高出力の光源装置が開発されている。
【０００３】
特許文献１は、光を発生する灯具であって、光を発生する半導体発光素子と、半導体発光素子から離間して設けられた蛍光体と、半導体発光素子が発生する光を蛍光体に集光する第１光学部材と、蛍光体が設けられている位置に光学的中心を有し、第１光学部材により集光された光に応じて蛍光体が発生する光を灯具の外部に照射する第２光学部材とを備える灯具が開示されている。特許文献１では、紫外光を発生するレーザーダイオードが半導体発光素子として用いられる。特許文献１は、当該灯具が車両用ヘッドランプに用いられることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５００４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、高いエネルギー密度を有する光を出射する半導体発光素子を用いた光源装置の発光効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光源装置であって、
半導体発光素子、および
前記半導体発光素子から出射された光の波長をより長い波長に変換する波長変換部材を備え、ここで
前記半導体発光素子は、３８０ナノメートル以上４２０ナノメートル以下の発光ピーク波長を有する光を出射し、
前記半導体発光素子から出射される光が、０．２ｋＷ／ｃｍ2以上の光エネルギー密度を有しており、かつ
前記波長変換部材が、（Ｓｒ1-x，Ｂａx）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+［０≦ｘ≦１］蛍光体、（Ｙ1-y，Ｇｄy）3（Ａｌ1-z，Ｇａz）5Ｏ12：Ｃｅ3+［０≦ｙ＜１，０≦ｚ＜１］蛍光体、およびＥｕ3+賦活蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも１種の蛍光体を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、高いエネルギー密度を有する光を出射する半導体発光素子を用いた光源装置の発光効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態による光源装置の概略図を示す。
【図２】図２は、第２実施形態による光源装置の概略図を示す。
【図３】図３は、第３実施形態による照明装置（車両用ヘッドランプ）の概略図を示す。
【図４】図４は、第４実施形態による車両の概略図である。
【図５】図５は、実施例１および比較例１による青色蛍光体の発光効率の励起光エネルギー密度依存性を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例１および比較例１による緑色蛍光体の発光効率の励起光エネルギー密度依存性を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例１および比較例１による赤色蛍光体の発光効率の励起光エネルギー密度依存性を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例２および比較例２による光源装置の発光効率の励起光エネルギー密度依存性を示すグラフである。
【図９】図９は、実施例３および比較例３による光源装置の発光効率の励起光エネルギー密度依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明が詳細に説明される。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による光源装置２０の概略図を示す。光源装置２０は、波長変換部材２１および半導体発光素子１２を備える。
【００１１】
半導体発光素子１２は、青紫光を出射する。本明細書において、「青紫光」とは、３８０ナノメートル以上４２０ナノメートル以下のピーク波長を有する光を意味する。青紫光を出射する半導体発光素子１２は、紫外光を出射する半導体発光素子よりも高い発光効率を有する。青紫光を出射する半導体発光素子１２が、４０５ナノメートルの発光ピーク波長を有する場合には、青紫光を出射する半導体発光素子１２は、最も高い発光効率を有する。したがって、半導体発光素子１２は、３８５ナノメートル以上、望ましくは３９０ナノメートル以上の発光ピーク波長を有し得る。一方、半導体発光素子１２は、４１５ナノメートル以下、望ましくは４１０ナノメートル以下の発光ピーク波長を有し得る。
【００１２】
半導体発光素子１２から出射された光は、０．２ｋＷ／ｃｍ2以上の光エネルギー密度を有する。万一、導体発光素子１２から出射された光が、０．２ｋＷ／ｃｍ2未満の光エネルギー密度を有する場合、高出力の光源装置を構成することが困難となる。半導体発光素子１２から出射された光は、０．３ｋＷ／ｃｍ2以上の光エネルギー密度を有し得る。望ましくは０．５ｋＷ／ｃｍ2以上であり、より望ましくは１ｋＷ／ｃｍ2以上である。一方、半導体発光素子１２から出射された光のエネルギー密度が高すぎると、波長変換部材２１に含有される蛍光体での発熱量の増大が原因で、光源装置に悪影響を及ぼし得る。そのため、半導体発光素子１２から出射された光は、３．５ｋＷ／ｃｍ2以下の光エネルギー密度を有し得る。望ましくは３ｋＷ／ｃｍ2以下であり、より望ましくは２．５ｋＷ／ｃｍ2以下であり、さらにより望ましくは２ｋＷ／ｃｍ2以下である。
【００１３】
半導体発光素子１２から出射された光が、０．２ｋＷ／ｃｍ2以上の光エネルギー密度を有する限り、半導体発光素子１２は限定されない。半導体発光素子１２の例は、レーザーダイオードである。半導体発光素子１２は、１つのレーザーダイオードから構成され得る。これに代えて、半導体発光素子１２は、光学的に結合した複数のレーザーダイオードから構成され得る。半導体発光素子１２は、例えば、非極性面または半極性面の成長面を有する窒化物半導体層から形成される発光層を備える。
【００１４】
第１実施形態では、半導体発光素子１２が、４０５ナノメートルの波長を有する光を出射するレーザーダイオードである場合を説明する。
【００１５】
波長変換部材２１は、半導体発光素子１２から出射された光を、より長い波長を有する光に変換する。波長変換部材２１は、（Ｓｒ1-x，Ｂａx）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+［０≦ｘ≦１］蛍光体、（Ｙ1-y，Ｇｄy）3（Ａｌ1-z，Ｇａz）5Ｏ12：Ｃｅ3+［０≦ｙ＜１，０≦ｚ＜１］蛍光体、およびＥｕ3+賦活蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する。このような蛍光体は、半導体発光素子１２から出射された光を、より長い波長を有する光に変換する。
【００１６】
（Ｓｒ1-x，Ｂａx）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+［０≦ｘ≦１］蛍光体、（Ｙ1-y，Ｇｄy）3（Ａｌ1-z，Ｇａz）5Ｏ12：Ｃｅ3+［０≦ｙ＜１，０≦ｚ＜１］蛍光体、およびＥｕ3+賦活蛍光体は、励起光（すなわち、半導体発光素子１２から出射された光）が高いエネルギー密度を有する場合であっても、高い効率で光をより長い波長を有する光に変換する。したがって、このような蛍光体は、高いエネルギー密度を有する光を出射する半導体発光素子が用いられた場合でも、光源装置の発光効率を高める。このような蛍光体および３８０ナノメートル以上４２０ナノメートル以下の発光ピーク波長を有する半導体発光素子１２の組み合わせにより、光源装置の発光効率が高められる。
【００１７】
蛍光体が、（Ｓｒ1-x，Ｂａx）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+［０≦ｘ≦１］蛍光体、（Ｙ1-y，Ｇｄy）3（Ａｌ1-z，Ｇａz）5Ｏ12：Ｃｅ3+［０≦ｙ＜１，０≦ｚ＜１］蛍光体、およびＥｕ3+賦活蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも２種を含む場合には、より有利な発光効率が達成される。
【００１８】
Ｅｕ3+賦活蛍光体の例は、ＬｉＬａＷ2Ｏ8：Ｅｕ3+蛍光体、Ｃａ2Ｗ2Ｏ8：Ｅｕ3+蛍光体、またはＬｉＧｄＷ2Ｏ8：Ｅｕ3+蛍光体である。これらの蛍光体は、単独でまたは２種以上組み合わせて用いられ得る。これらの蛍光体は、非常に高い発光効率を有する。これらの蛍光体は、３９５ナノメートル以上４０５ナノメートル以下の波長を有する励起光に対して特に高い発光効率を有する。
【００１９】
上記の蛍光体は、公知の方法に従って製造され得る。
【００２０】
波長変換部材は、複数種の蛍光体が混合された一層の波長変換層であり得る。これに代えて、波長変換部材は、単一種または複数種の蛍光体を含む２層以上の波長変換層から構成される積層構造を有し得る。
【００２１】
第１実施形態では、波長変換部材２１として、３層の波長変換層から構成される積層構造が用いられる場合が説明される。この積層構造は、（Ｓｒ1-x，Ｂａx）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+［０≦ｘ≦１］蛍光体を含有する第１蛍光体層２２、（Ｙ1-y，Ｇｄy）3（Ａｌ1-z，Ｇａz）5Ｏ12：Ｃｅ3+［０≦ｙ＜１，０≦ｚ＜１］蛍光体を含有する第２の蛍光体層２３、およびＬｉＧｄＷ2Ｏ8：Ｅｕ3+蛍光体を含有する第３蛍光体層２４を有する。第１蛍光体層２２、第２蛍光体層２３、および第３蛍光体層２４は、それぞれ、複数の第１蛍光体粒子２５、複数の第２蛍光体粒子２６、および複数の第３蛍光体粒子２７を含有している。第１蛍光体層２２、第２蛍光体層２３、および第３蛍光体層２４は、それぞれ、第１バインダー２８、第２バインダー２９、第３バインダー３０を含有し得る。第１蛍光体層２２、第２蛍光体層２３、および第３蛍光体層２４は、それぞれ、第１バインダー２８、第２バインダー２９、第３バインダー３０を含有し得る。第１バインダー２８、第２バインダー２９、第３バインダー３０の材料の例は、樹脂、ガラス、又は透明結晶体である。第１バインダー２８、第２バインダー２９、および第３バインダー３０の材料は、互いに同一であってもよく、異なっていても良い。第１蛍光体層２２、第２蛍光体層２３、および第３蛍光体層２３は、蛍光体粒子のみで構成され得る。
【００２２】
半導体発光素子１２から出射された光を第３蛍光体層２４に導く入射光学系１９が、波長変換部材２１および半導体発光素子１２の間に設けられ得る。入射光学系１９は、例えば、レンズ、ミラーおよび／または光ファイバを備えている。
【００２３】
次に、光源装置２０の動作が説明される。半導体発光素子１２から出射された青紫光は、入射光学系１９を通り、第３蛍光体層２４に入射する。この入射光により、第３蛍光体層２４に含有されている複数の第３蛍光体粒子２７が励起され、赤色光を出射する。次に、第３蛍光体層２４で吸収されずに第３蛍光体層２４を透過した青紫光の一部は、第２蛍光体層２３に入射する。この入射光により、第２蛍光体層２３に含有されている複数の第２蛍光体粒子２６が励起され、緑色光を出射する。さらに、第２蛍光体層２３で吸収されずに第２蛍光体層２３を透過した青紫光の一部は、第１蛍光体層２２に入射する。この入射光により、第１蛍光体層２２に含有されている複数の第１蛍光体粒子２５が励起され、青色光を出射する。これらの赤色光、緑色光、および青色光が混合して白色光となる。
【００２４】
波長変換部材が、青色蛍光体、緑色蛍光体、および赤色蛍光体を含む場合には、白色光の演色性が高められる。波長変換部材が、青色蛍光体として（Ｓｒ1―x，Ｂａx）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+［０≦ｘ≦１］蛍光体、緑色蛍光体として（Ｙ1-y，Ｇｄy）3（Ａｌ1-z，Ｇａz）5Ｏ12：Ｃｅ3+［０≦ｙ＜１，０≦ｚ＜１］蛍光体、および赤色蛍光体としてＥｕ3+賦活蛍光体を含有する場合には、青色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体のすべてが、出射光（励起光）が高いエネルギー密度を有する場合であっても、高い効率で光をより長い波長を有する光に変換する。そのため、光源装置の演色性および発光効率の両者が高められる。
【００２５】
第１蛍光体層２２、第２蛍光体層２３、および第３蛍光体層２２〜２４の厚みは、半導体発光素子１２から出射された青紫光が第１蛍光体層２２を透過しないように調整され得る。第１蛍光体層２２、第２蛍光体層２３、および第３蛍光体層２４の厚みは、青紫光が第１蛍光体層２２を透過するように調整され、かつ、透過した青紫光を吸収するための吸収層または反射するための反射層が光源装置に設けられ得る。半導体発光素子１２から出射された光自体は白色光の構成要素として必ずしも必要ではないため、吸収層または反射層によれば、半導体発光素子１２から出射されるコヒーレントなレーザー光が光源装置の外部へ出射することが抑制されるので、光源装置２０の安全性を高められる。
【００２６】
第１実施形態による光源装置は、例えば、シーリングライトのような一般照明装置；スポットライト、スタジアム用照明、またはスタジオ用照明のような特殊照明装置；ヘッドランプのような車両用照明装置；プロジェクタまたはヘッドアップディスプレイのような投影装置；内視鏡用ライト；デジタルカメラ、携帯電話機、スマートフォンのような撮像装置；またはパーソナルコンピュータ用モニター、ノート型パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、タブレットＰＣ、または携帯電話のような液晶ディスプレイ装置のための光源として用いることができる。
【００２７】
レーザーダイオードから出射された光は、半導体発光素子として従来用いられている発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）から出射された光よりも、高いエネルギー密度を有する。様々な蛍光体が知られている。本発明者らは、従来より用いられている蛍光体の発光効率は、励起光のエネルギー密度の増加に伴って低下するという問題を見いだした。この問題は、高いエネルギー密度を有する光（すなわち、励起光）を出射する半導体発光素子が従来より用いられている蛍光体と共に用いられる光源装置において発光効率が低下するという問題の原因にもなる。第１実施形態による光源装置２０は、上記の問題を解決する。
【００２８】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態による光源装置４０の概略図を示す。第２実施形態による光源装置４０は、波長変換部材４１および半導体発光素子１２を備える。
【００２９】
波長変換部材４１は、蛍光体を含む。当該蛍光体は、半導体発光素子１２から出射された光を、より長い波長を有する光に変換する。波長変換部材４１は、（Ｓｒ1-x，Ｂａx）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+［０≦ｘ≦１］蛍光体、（Ｙ1-y，Ｇｄy）3（Ａｌ1-z，Ｇａz）5Ｏ12：Ｃｅ3+［０≦ｙ＜１，０≦ｚ＜１］蛍光体、およびＥｕ3+賦活蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも２種の蛍光体が混合された波長変換層を有する。第２実施形態では、波長変換部材４１が、（Ｓｒ1―x，Ｂａx）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+［０≦ｘ≦１］蛍光体、（Ｙ1-y，Ｇｄy）3（Ａｌ1-z，Ｇａz）5Ｏ12：Ｃｅ3+［０≦ｙ＜１，０≦ｚ＜１］蛍光体、およびＬｉＬａＷ2Ｏ8：Ｅｕ3+蛍光体の３種の蛍光体が混合されることにより形成された場合を説明する。３種の蛍光体の混合比率は、所望の白色色度に応じて適切に調整され得る。波長変換部材４１は、バインダー２８を含有し得る。バインダー２８の材料の例は、樹脂、ガラス、又は透明結晶である。バインダー２８は、単一の材質から形成され得る。これに代えて、バインダー２８は、２種以上の材質から形成され得る。波長変換部材４１である蛍光体層は、蛍光体粒子のみで構成され得る。
【００３０】
半導体発光素子１２から出射された青紫光は、入射光学系１９を通り、波長変換部材４１に照射される。青紫光は、波長変換部材４１に含有される青色蛍光体２５、緑色蛍光体２６、および赤色蛍光体２７によりそれぞれ青色光、緑色光、赤色光に変換される。そしてこれらの３色の光が混合されて白色光となる。第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、光源装置の演色性および発光効率の両者が高められる。
【００３１】
波長変換部材４１の厚みは、半導体発光素子１２から出射された青紫光が波長変換部材４１を透過しないように調整され得る。波長変換部材４１の厚みは、青紫光が透過するような厚みに調整され、且つ、透過した青紫光を吸収する吸収層または反射する反射層が光源装置に設けられ得る。第１実施形態の場合と同様に、吸収層または反射層によれば、光源装置４０の安全性を高められる。
【００３２】
第２実施形態による光源装置４０は、第１実施形態による光源装置２０と同じ用途に用いられ得る。
【００３３】
（第３実施形態）
第３実施形態による照明装置は、第１実施形態または第２実施形態による光源装置を備える。照明装置の例は、シーリングライトのような一般照明装置；スポットライト、スタジアム用照明、スタジオ用照明のような特殊照明装置；またはヘッドランプのような車両用照明装置である。当該照明装置を、高い照度が要求される照明装置（例えば、特殊照明装置および車両用照明装置）として用いることは有益である。本明細書において用いられる用語「車両」とは、自動車、鉄道車両、路面電車、２輪車（例えば、オートバイ）、または特殊車両（例えば、建築車両または農業車両）を意味する。
【００３４】
一例として、第３実施形態による照明装置を車両用照明装置（例えば、ヘッドランプ）として用いられた場合が説明される。
【００３５】
図３は、第３実施形態による車両用ヘッドランプ１２０の概略図を示す。第３実施形態の車両用ヘッドランプ１２０は、第１実施形態による光源装置２０または第２実施形態による光源装置４０およびその光源装置から出射された光を前方に導く出射光学系１２２を備える。光源装置に含まれる半導体発光素子から出射された青紫光がヘッドランプ１２０の外部に出射することを防止するために、青紫光を吸収または反射する波長カットフィルター１２１が設けられ得る。出射光学系１２２の例は、リフレクタである。出射光学系１２２は、内側の表面に、ＡｌまたはＡｇから形成された金属膜を有する。保護膜が金属膜上に形成され得る。車両用ヘッドランプ１２０は、リフレクタータイプ車両用ヘッドランプまたはプロジェクタータイプ車両用ヘッドランプであり得る。
【００３６】
第３実施形態による照明装置は、高い出力かつ高い発光効率を有する。
【００３７】
（第４実施形態）
第４実施形態による車両は、第３実施形態による照明装置を車両用照明装置として備える。車両は、エンジン車両、電気車両、又はハイブリッド車両であり得る。
【００３８】
図４は、第４実施形態による車両１３０の概略図を示す。車両１３０は、第３実施形態による車両用ヘッドランプ１２０および電力供給源１３１を備える。車両１３０は、エンジンのような駆動源によって駆動されることによって電力を発生する発電機１３２を有し得る。発電機１３２によって生成された電力は、電力供給源１３１に蓄えられる。電力供給源１３１の例は、２次電池である。車両用ヘッドライト１２０は、電力供給源１３１から供給される電力によって点灯する。
【００３９】
第４実施形態による車両は、高い出力かつ高い発光効率を有する灯具を備えている。
【００４０】
（実施例）
以下、実施例および比較例を参照しながら、本発明がさらに詳細に説明される。本発明は以下の実施例に限定されない。
【００４１】
実施例では、Ｓｒ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+青色蛍光体、Ｙ3（Ａｌ0.7，Ｇａ0.3）5Ｏ12：Ｃｅ3+緑色蛍光体、およびＬｉＧｄＷ2Ｏ8：Ｅｕ3+赤色蛍光体が用いられた。一方、比較例では、一般的な近紫外光励起用青色蛍光体であるＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+青色蛍光体、一般的な近紫外励起用緑色蛍光体であるＳｉ2Ａｌ4Ｏ4Ｎ4：Ｅｕ2+（βサイアロン）緑色蛍光体、および一般的な近紫外励起用赤色蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+赤色蛍光体が用いられた。
【００４２】
（実施例１および比較例１：単色での発光効率特性評価）
実施例および比較例の各蛍光体が層状に成形された。４０５ナノメートルの発光ピーク波長を持つレーザーダイオードが半導体発光素子として用いられ、成形された各蛍光体層にレーザー光が照射された。蛍光体により波長が変換された光が積分球に取り込まれ、マルチチャンネル分光器（ラブスフェア社製、オーシャンオプティクス社より入手、型番：ＵＳＢ２０００）を用いて発光効率を測定した。レーザーダイオードの出力を制御し、０．０２ｋＷ／ｃｍ2、０．０８ｋＷ／ｃｍ2、０．２４ｋＷ／ｃｍ2、０．５５ｋＷ／ｃｍ2および１．５６ｋＷ／ｃｍ2の光エネルギー密度で各蛍光体が励起された際の発光効率が測定された。表１は、その結果を示す。表１に含まれる値は、測定された発光効率を、０．０２ｋＷ／ｃｍ2の光エネルギー密度で蛍光体が励起した際に測定された発光効率によって除算することによって算出された相対値である。図５、図６、および図７は、それぞれ、表１に記述された青色蛍光体、緑色蛍光体、および赤色蛍光体の励起光エネルギー密度および発光効率比の関係をそれぞれ表すグラフである。
【００４３】
【表１】
0005857258.tif 000002
【００４４】
表１および図５〜７から明らかなように、比較例１の各蛍光体と比較して、実施例１の各蛍光体においては、励起光エネルギー密度の増加に伴う発光効率の低下がより小さい。実施例１の各蛍光体の励起光が、０．２ｋＷ／ｃｍ2以上のエネルギー密度を有している場合でも、高い発光効率が維持される。
【００４５】
（実施例２および比較例２：第１実施形態による光源装置の評価）
実施例２においては、４０５ナノメートルの発光ピーク波長を有するレーザーダイオードおよび実施例１による蛍光体を用いて、第１実施形態による光源装置と同様の光源装置が作製された。比較例２は、実施例１による蛍光体に代えて比較例１による蛍光体を用いたこと以外は、実施例２と同一であった。これらの光源装置は、３層の蛍光体層の積層構造から形成された波長変換部材を有していた。レーザーダイオードは、半導体発光素子として用いられた。
【００４６】
実施例２による光源装置においては、波長変換部材２１が、Ｓｒ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+蛍光体を含有する第１蛍光体層２２、Ｙ3（Ａｌ0.7，Ｇａ0.3）5Ｏ12：Ｃｅ3+蛍光体を含有する第２蛍光体層２３、およびＬｉＧｄＷ2Ｏ8：Ｅｕ3+蛍光体を含有する第３蛍光体層２４の積層構造から形成された。比較例２の光源装置においては、波長変換部材２１が、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+蛍光体を含有する第１蛍光体層、Ｓｉ2Ａｌ4Ｏ4Ｎ4：Ｅｕ2+（βサイアロン）蛍光体を含有する第２蛍光体層、およびＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+蛍光体を含有する第３蛍光体層の積層構造から形成された。
【００４７】
レーザーダイオードの出力を制御することによって波長変換部材２１へ照射する励起光エネルギー密度が変化されながら、実施例２および比較例２による光源装置の発光効率の変化が測定された。表２は、その結果を示す。表２に含まれる値は、測定された発光効率を、０．０２ｋＷ／ｃｍ2の光エネルギー密度で励起した際に測定された発光効率によって除算することによって算出された相対値である。図８は、表２に記述された励起光エネルギー密度および発光効率比の関係を表すグラフである。
【００４８】
【表２】
0005857258.tif 000003
【００４９】
表２および図８から明らかなように、実施例２においては、比較例２よりも、励起光エネルギー密度の増加に伴う発光効率の低下が小さい。実施例２による光源装置では、励起光が０．２ｋＷ／ｃｍ2以上のエネルギー密度を有していた場合でも、高い発光効率が維持される。
【００５０】
（実施例３および比較例３：第２実施形態による光源装置の評価）
実施例３においては、４０５ナノメートルの発光ピーク波長を有するレーザーダイオードおよび実施例１による蛍光体を用いて、第２実施形態による光源装置と同様の光源装置が作製された。比較例３は、実施例１による蛍光体に代えて比較例１による蛍光体を用いたこと以外は、実施例２と同一であった。これらの光源装置は、３つの蛍光体を混合することによって形成された１層の蛍光体層を有する波長変換部材を有していた。レーザーダイオードは、半導体発光素子として用いられた。
【００５１】
実施例３による光源装置においては、波長変換部材４１が、（Ｓｒ0.2，Ｂａ0.8）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+蛍光体、（Ｙ0.8，Ｇｄ0.2）3（Ａｌ0.8，Ｇａ0.2）5Ｏ12：Ｃｅ3+蛍光体、およびＬｉＬａＷ2Ｏ8：Ｅｕ3+蛍光体の３種の蛍光体を混合することによって形成された蛍光体層を有していた。比較例３の光源装置においては、波長変換部材４１が、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+蛍光体、Ｓｉ2Ａｌ4Ｏ4Ｎ4：Ｅｕ2+（βサイアロン）蛍光体、およびＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+蛍光体の３種の蛍光体を混合することによって形成された蛍光体層を有していた。
【００５２】
レーザーダイオードの出力を制御することによって波長変換部材４１へ照射する励起光エネルギー密度が変化されながら、実施例３および比較例３の光源装置の発光効率の変化が測定された。表３は、その結果を示す。表３に含まれる値は、測定された発光効率を、０．０２ｋＷ／ｃｍ2の光エネルギー密度で励起した際に測定された発光効率によって除算することによって算出された相対値である。図９は、表３に記述された励起光エネルギー密度および発光効率比の関係を表すグラフである。
【００５３】
【表３】
0005857258.tif 000004
【００５４】
表３および図９から、実施例３においては、比較例３よりも、励起光エネルギー密度の増加に伴う発光効率の低下が小さいことが明らかである。実施例３による光源装置は、励起光が０．２ｋＷ／ｃｍ2以上のエネルギー密度を有していた場合でも、高い発光効率を維持していた。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明による光源装置は、例えば、シーリングライトのような一般照明装置；スポットライト、スタジアム用照明、またはスタジオ用照明のような特殊照明装置；ヘッドランプのような車両用照明装置；プロジェクタまたはヘッドアップディスプレイのような投影装置；内視鏡用ライト；デジタルカメラ、携帯電話機、スマートフォンのような撮像装置；またはパーソナルコンピュータ用モニター、ノート型パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯情報端末（ＰＤＸ）、スマートフォン、タブレットＰＣ、または携帯電話のような液晶ディスプレイ装置のための光源として用いることができる。
【符号の説明】
【００５６】
２０、４０  光源装置
２１、４１  波長変換部材
１２  半導体発光素子
２２  第１蛍光体層
２３  第２蛍光体層
２４  第３蛍光体層
２５  第１蛍光体粒子
２６  第２蛍光体粒子
２７  第３蛍光体粒子
２８  第１バインダー
２９  第２バインダー
３０  第３バインダー
１９  入射光学系
１２０  車両用ヘッドランプ
１２１  波長カットフィルター
１２２  出射光学系
１３０  車両
１３１  電力供給源
１３２  発電機
【図１】
0005857258.tif 000005
【図２】
0005857258.tif 000006
【図３】
0005857258.tif 000007
【図４】
0005857258.tif 000008
【図５】
0005857258.tif 000009
【図６】
0005857258.tif 000010
【図７】
0005857258.tif 000011
【図８】
0005857258.tif 000012
【図９】
0005857258.tif 000013