(57)【要約】【課題】高い蛍光強度を長時間にわたって維持することのできる発光素子、及び蛍光光源装置を提供する【解決手段】  本発明の発光素子は、基板と、基板の上層に形成された、Ａｇ又はＡｌを含む材料からなる反射層と、反射層の前記基板とは反対側の面に接触して形成され、少なくとも一部が結晶化した層からなる拡散防止層と、拡散防止層の前記基板とは反対側の面に接触して形成された増反射層と、増反射層の上層に形成された蛍光体層とを有する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上層に形成された、Ａｇ又はＡｌを含む材料からなる反射層と、
前記反射層の前記基板とは反対側の面に接触して形成され、少なくとも一部が結晶化した層からなる拡散防止層と、
前記拡散防止層の前記基板とは反対側の面に接触して形成された増反射層と、
前記増反射層の上層に形成された蛍光体層とを有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記拡散防止層は、密度が３．８２ｇ／ｃｍ3より高いことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記拡散防止層は、酸化物層からなることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記拡散防止層は、ＴｉＯ２からなることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子と、
前記蛍光体層の面のうち、前記基板から遠い側の第一面に対して励起光を照射する励起光源とを有し、
前記蛍光体層は、前記励起光が入射されると前記励起光よりも長波長の蛍光を前記第一面から放射することを特徴とする蛍光光源装置。
【請求項６】
前記励起光源は、前記第一面における最大パワー密度が１００Ｗ／ｍｍ2以上の前記励起光を射出可能な光源であることを特徴とする請求項５に記載の蛍光光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を含む発光素子に関する。また、本発明は、前記発光素子及び励起光源を含み、励起光源から射出された励起光によって蛍光体を励起して蛍光を放射する蛍光光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、蛍光体をレーザ光で励起し、当該蛍光体から発せられる蛍光を放射する蛍光光源装置が知られている。下記特許文献１には、蛍光体に対してレーザ光が入射される面と、蛍光体から蛍光を取り出す面が同一面を構成する蛍光光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５０１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図９は、特許文献１に開示されている蛍光光源装置を模式的に示す図面である。この蛍光光源装置１００は、励起光源１１０と発光素子１２０とを含む。発光素子１２０は、基板１２１と、基板１２１上に形成された、接合層１２２、反射層１２３、増反射層１２４、全反射層１２５、及び蛍光体層１２６とを含む。
【０００５】
蛍光体層１２６は、所定の蛍光体を含む構成であり、励起光源１１０から射出された、所定の波長の励起光１３１が入射されると、蛍光体が励起されて前記励起光よりも長波長の蛍光１３２を生成する。この蛍光１３２は、蛍光体層１２６の面のうち、基板１２１に対して遠い側の面、すなわち、励起光１３１が入射される面から外部に放射される。以下、この面を「光取り出し面」と呼ぶ。
【０００６】
蛍光体層１２６で生成された蛍光１３２は、必ずしも光取り出し面側にのみ進行するわけではなく、それとは反対方向、すなわち基板１２１に向かう方向にも進行する。この蛍光１３２も有効に取り出す目的で、蛍光光源装置１００には反射目的の層（１２３，１２４，１２５）が設けられている。これらの層のうち、反射層１２３は、全反射層１２５及び増反射層１２４を透過して基板１２１側に進行した蛍光１３２を、光取り出し面側に向かわせる目的で設けられているものであり、特に高い反射率を有する層で構成される。この反射層１２３は、ＡｇやＡｌで構成されることができ、特にＡｇで構成されるのが一般的である。
【０００７】
本発明者らは、蛍光光源装置１００から発せられる蛍光の強度を高めるべく、従来一般的とされている強度よりも高い強度で励起光１３１を発光素子１２０に対して入射させた。すると、従来の強度で励起光１３１を入射させた場合と比較して、発光素子１２０の照度維持率が急激に低下することを新たに見出した。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑み、高い蛍光強度を長時間にわたって維持することのできる発光素子、及び蛍光光源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】
【０００９】
本発明に係る発光素子は、
基板と、
前記基板の上層に形成された、Ａｇ又はＡｌを含む材料からなる反射層と、
前記反射層の前記基板とは反対側の面に接触して形成され、少なくとも一部が結晶化した層からなる拡散防止層と、
前記拡散防止層の前記基板とは反対側の面に接触して形成された増反射層と、
前記増反射層の上層に形成された蛍光体層とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明者らは、所定の時間にわたって強度の高い励起光１３１を入射させ、照度維持率が低下した状態の従来の発光素子１２０を分析した。その結果、増反射層１２４内に初期とは異なる材料層が侵入していることが確認された。この層を分析すると、Ａｇを含む材料からなることが確認された。なお、このＡｇを含む材料は、接合層１２２側には侵入していないことも確認された。
【００１１】
次に、本発明者らは、従来の発光素子１２０に対して、同程度の時間にわたって従来程度の強度の励起光１３１を入射させた。このとき、発光素子１２０の照度維持率はほとんど低下しておらず、素子を分析してもＡｇを含む材料が増反射層１２４内に侵入していることは確認されなかった。
【００１２】
この結果から、本発明者らは、極めて高い強度を有する励起光１３１、及び蛍光体層１２６で生成された蛍光１３２が反射層１２３に対して入射された結果、何らかの要因により反射層１２３に含まれるＡｇ成分が光取り出し面側にのみ拡散し、増反射層１２４内に侵入したものと推察した。このＡｇ成分は、現実的にはＡｇ+として侵入し、増反射層１２４内においてＡｇ化合物として析出したものと考えられる。増反射層１２４内にＡｇ化合物が存在すると、当該領域の反射率及び透過率が低下する。更には、反射層１２３内の、増反射層１２４近傍の領域において、増反射層１２４の構成元素を含むＡｇ化合物が形成されることで、当該領域の反射率が低下してしまう。これらの現象により、照度維持率が低下したものと推察される。
【００１３】
ところで、Ａｇは熱によってマイグレーションしやすい性質であることは従来知られている。しかし、蛍光層を含む発光素子に対して高い強度の励起光を入射させたとしても、Ａｇを含む材料からなる反射層の領域は、高々１００℃〜２００℃程度にしかならず、この程度の温度ではほとんどマイグレーションをしないと考えられていた。また、近年の技術革新により高い排熱性を有する発光素子も実現されているところ、このようなマイグレーションの問題はすでに解決されていると考えられていた。
【００１４】
仮に、もし１００℃〜２００℃程度の温度環境下でもマイグレーションをしているとすれば、Ａｇ成分は基板１２１の方向にも拡散するはずである。しかし、上述したように、Ａｇを含む材料は、接合層１２２側には侵入していないことが確認された。この結果から、本発明者らは、従来知られている熱によるマイグレーションとは異なるメカニズムでＡｇ成分が光取り出し面側にのみ拡散したものと推察した。このメカニズムについては現時点では定かではないものの、本発明者らは以下のように考察している。
【００１５】
蛍光体層１２６に照射された強い励起光１３１、及びこの励起光１３１によって励起されることで蛍光体層１２６で生成された蛍光１３２の一部は、基板１２１の方向に進行する。この光のうち、増反射層１２４を透過した光が反射層１２３の面に入射される。増反射層１２４の層のうち、反射層１２３に最も近い位置に存在する層（以下、ここでは「特定層」と呼ぶ。）がアモルファスの場合、強度の高い励起光１３１及び蛍光１３２によって、当該層内に電子−正孔対が生成される。
【００１６】
そして、前記特定層に接している反射層１２３を構成する金属原子の電子が、前記特定層内に生成された正孔に捕獲されることでイオン化され、金属イオンが生成される。アモルファス層内は未結合手（ダングリングボンド）が多数存在するため、この金属イオンはこの未結合手に引き寄せられる結果、増反射層１２４内を拡散する。
【００１７】
これに対し、本発明に係る発光素子によれば、反射層と増反射層の間に、少なくとも一部が結晶化した層からなる拡散防止層が形成されている。拡散防止層は高い密度で構成されており、ダングリングボンドがアモルファス層と比べて少ない。この結果、反射層を構成する金属原子の原子が拡散防止層から光取り出し面側に拡散することが抑制される。これにより、高い強度の励起光が発光素子に入射された場合であっても、長時間にわたって高い照度を維持することが可能となる。反射層がＡｇ、又はＡｇを含む金属で構成される場合に限られず、Ａｌ、又はＡｌを含む金属で構成される場合においても、同様の効果が実現される。
【００１８】
なお、図９に示す構成と同様に、増反射層と蛍光体層の間に全反射層が設けられていてもよい。
【００１９】
上記の考察によれば、前記拡散防止層は、高い密度で構成されることが好ましい。例えば、前記拡散防止層は、密度が３．８２ｇ／ｃｍ3より高いことが好ましく、３．９２ｇ／ｃｍ3以上であることがより好ましい。この点は、「発明を実施するための形態」の項で後述される。
【００２０】
前記拡散防止層としては、酸化物層、窒化物層、又はフッ化物層で構成されることができる。酸化物層の例としては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、又はＮｂ2Ｏ5などが挙げられる。窒化物層の例としては、ＳｉＮなどが挙げられる。フッ化物層の例としては、ＭｇＦ2、ＣａＦ2などが挙げられる。これらの中では、隣接する層との間での高い密着性を維持する観点から、前記拡散防止層を酸化物層で構成するのが好ましい。更に、高い密着性、高い光透過率、及び高い結晶性を有し、且つ、成膜がし易いという観点からは、前記拡散防止層をＴｉＯ2で構成するのが好ましい。
【００２１】
本発明に係る蛍光光源装置は、
前記発光素子と、
前記蛍光体層の面のうち、前記基板から遠い側の第一面に対して励起光を照射する励起光源とを有し、
前記蛍光体層は、前記励起光が入射されると前記励起光よりも長波長の蛍光を前記第一面から放射することを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、高い蛍光強度を長時間にわたって維持することのできる蛍光光源装置が実現される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高い蛍光強度を長時間にわたって維持することのできる発光素子、及び蛍光光源装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態の蛍光光源装置の構成を模式的に示す図面である。
【図２】発光素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】増反射層の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】比較例１の発光素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】比較例１の素子に対して励起光を照射させたときの照度の変化を示すグラフである
【図６】比較例１の素子に対して高い強度の励起光を所定の時間にわたって照射した後の様子を模式的に示す断面図である。
【図７】比較例２の発光素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図８】比較例１，比較例２、及び実施例１の各素子に対して励起光２１を照射させたときの照度の変化を示すグラフである。
【図９】従来の蛍光光源装置を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の発光素子及び蛍光光源装置の構成につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図において、図面上の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。
【００２６】
［構成］
図１は、一実施形態の蛍光光源装置の構成を模式的に示す図面である。図１に示す蛍光光源装置１は、励起光源２と、ダイクロイックミラー３と、発光素子１０とを備える。
【００２７】
励起光源２は、例えば波長が４４５ｎｍ以上４６５ｎｍ以下の青色領域の光を出射する半導体レーザ素子を含む構成である。励起光源２は、必要に応じてコリメータレンズなどの光学系を備えていても構わない。
【００２８】
発光素子１０は、後述するように蛍光体を含む構成である。励起光源２から射出された励起光２１が発光素子１０に照射されると、発光素子１０に含まれる蛍光体が励起され、発光素子１０から蛍光２２が放射される。蛍光２２は、励起光２１よりも長波長の光であり、例えば、４７０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長を有する。
【００２９】
図１に示される蛍光光源装置１において、ダイクロイックミラー３は、励起光源２から射出される励起光２１を透過し、発光素子１０から射出される蛍光２２を反射するように構成されている。ダイクロイックミラー３は、ミラー面が例えば励起光２１の入射角度に対して４５°の角度で傾斜するように配置されている。かかる構成とすることで、蛍光２２が蛍光光源装置１の外部に取り出され、例えば、図示しない後段の光学系に入射される。
【００３０】
なお、図１に示したような、ダイクロイックミラー３を含む蛍光光源装置１の光学的な配置方法は、あくまで一例であり、どのような配置態様であっても構わない。
【００３１】
図２は、発光素子１０の構成を模式的に示す断面図である。図２に示すように、発光素子１０は、基板１１と、接合層１２と、反射層１３と、拡散防止層１４と、増反射層１５と、蛍光体層１６とを有する。
【００３２】
（基板１１）
基板１１は、蛍光体層１６を支持すると共に、蛍光体層１６で発せられた熱を排熱するために設けられている。基板１１は、例えば熱伝導率が９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、具体的には例えば２３０〜４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である材料で構成される。このような材料の例としては、Ｃｕ、銅化合物（ＭｏＣｕ、ＣｕＷなど）、Ａｌなどが挙げられる。
【００３３】
基板１１の厚みは、例えば０．５〜５ｍｍである。また、排熱性などの観点から、基板１１の表面における面積は、蛍光体層１６の面積よりも大きいことが好ましい。
【００３４】
（接合層１２）
接合層１２は、基板１１と、蛍光体層１６を含む他の層とを接合するための層であり、例えばハンダ材料からなる。排熱性などの観点から、接合層１２を構成する材料としては、例えば熱伝導率が４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるものが用いられることが好ましい。より詳細には、例えば、Ｓｎ、Ｐｂなどの材料にフラックスやその他の不純物を混ぜてクリーム状（ペースト状）の形態としたクリームハンダ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ハンダ、Ａｕ−Ｓｎ系ハンダなどを用いることができる。接合層１２の厚みは、例えば２０〜２００μｍである。
【００３５】
なお、図示していないが、基板１１と接合層１２との接合性を更に高める観点から、基板１１と接合層１２との間に、例えばメッキ法によって形成された、Ｎｉ／Ａｕ膜よりなる金属膜が形成されているものとしても構わない。この金属膜の厚みは、例えばＮｉ／Ａｕ＝１０００〜５０００ｎｍ／３０〜１０００ｎｍとすることができる。
【００３６】
（反射層１３）
反射層１３は、接合層１２の上層に形成されている。反射層１３は、蛍光体層１６で生成された蛍光２２のうち、蛍光体層１６の光取り出し面とは反対側の面（基板１１側）に進行した蛍光を反射させて、光取り出し面側に導くために設けられている。反射層１３は、蛍光体層１６で生成された蛍光２２に対して高い反射率（例えば７０％以上）を有する材料からなり、例えば、Ａｌ若しくはＡｇからなる金属、又は前記金属を含む材料膜で構成される。反射層１３は、好ましくはＡｇで構成される。反射層１３の厚みは、例えば１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、より好ましくは１２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下である。
【００３７】
なお、図示していないが、反射層１３と基板１１との間の密着性を更に高める観点から、反射層１３の基板１１側の面上に、例えば蒸着によって形成されたＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜、Ｎｉ／Ａｕ膜よりなる金属膜が形成されているものとしても構わない。この金属膜の厚みは、例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ＝３０ｎｍ／５００ｎｍ／５００ｎｍとすることができる。
【００３８】
（拡散防止層１４）
拡散防止層１４は、反射層１３と増反射層１５との間に位置し、反射層１３の基板１１とは反対側の面に接触して形成されている。拡散防止層１４は、少なくとも一部が結晶化した層からなり、アモルファスではない。拡散防止層１４は、全ての領域において完全に結晶化した層で構成されていても構わない。
【００３９】
拡散防止層１４の結晶化の状態を分析する手法として、例えば、反射高速電子線回折法（ＲＨＥＥＤ：Reflection High Energy Electron Diffraction）が挙げられる。一部が結晶化された拡散防止層１４の反射高速電子線回折像は、結晶方位に従って、リング状又はドット状のパターンを示す。一方、アモルファス層の反射高速電子線回折像は、ハロー状（ぼやけたリング状）のパターンを示す。よって、対象となる層の反射高速電子線回折像の形状の相違によって、結晶化の状態を認識することができる。
【００４０】
本実施形態において、拡散防止層１４は、少なくとも一部が結晶化したＴｉＯ2で構成される。少なくとも一部が結晶化されることで、拡散防止層１４は高い密度が実現されている。具体的には、拡散防止層１４の密度は３．８２ｇ／ｃｍ3より高く、好ましくは３．９２ｇ／ｃｍ3以上である。拡散防止層１４の密度は、屈折率と密度の関係から求めることができる。屈折率と密度の関係は、一般的にローレンツの式として表され、密度をｒ（ｇ／ｃｍ3）、屈折率をｎ、分子量をＭ（ｇ／ｍｏｌ）、モル屈折率をＲＤ（ｃｍ3／ｍｏｌ）、としたときにｒ＝［（ｎ2−１）／（ｎ2＋２）］×（Ｍ／ＲＤ）の式で表される。
【００４１】
拡散防止層１４は、ＴｉＯ2に限られず、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、又はＮｂ2Ｏ5などからなる酸化物層、ＳｉＮなどからなる窒化物層、ＭｇＦ2、ＣａＦ2などからなるフッ化物層で構成されてもよい。ただし、反射層１３及び増反射層１５に対する高い密着性を確保する観点からは、酸化物層で構成されるのが好ましい。更に、高い結晶性を有する層を成膜しやすいという理由から、特にＴｉＯ2で構成されるのが好ましい。
【００４２】
少なくとも一部を結晶化させた拡散防止層１４を形成するに際しては、例えばアルゴンイオンを照射しながら電子線で蒸着するＥＢ−ＩＡＤ法によって実現することができる。一般的にＴｉＯ2を成膜するに際しては、ＥＢ法を用いて蒸着されるのが一般的であり、この場合には成膜されるＴｉＯ2がアモルファスとなる。
【００４３】
拡散防止層１４の厚みは、例えば５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００４４】
（増反射層１５）
増反射層１５は、拡散防止層１４の基板１１とは反対側の面に接触して形成されている。増反射層１５は、図３に示すように、低屈折率材料層（Ｌｏｗ）と高屈折率材料層（Ｈｉｇｈ）とが交互に積層された光学多層膜である。増反射層１５を構成する各層の厚みは、蛍光２２の波長の１／４程度であり、例えば、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。増反射層１５全体の厚みは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００４５】
増反射層１５を構成する低屈折率材料としては、例えば、ＳｉＯ2（屈折率ｎ＝１．４５）、Ａｌ２Ｏ３（屈折率ｎ＝１．６３）等を用いることができる。また、増反射層１５を構成する高屈折率材料としては、ＴｉＯ２（屈折率ｎ＝２．３５）、Ｎｂ２Ｏ５（屈折率ｎ＝２．３７）等を用いることができる。これらの材料をスパッタリングや、真空蒸着等の方法で順次成膜することによりに増反射層１５が形成される。
【００４６】
増反射層１５を構成する層は、アモルファスであっても構わないし、少なくとも一部が結晶化されていても構わない。なお、増反射層１５は、低屈折率材料層と高屈折率材料層とを少なくとも１層ずつ備えていればよく、２回以上複数回にわたって繰り返し積層されていても構わない。なお、低屈折率材料層と高屈折率材料層とが繰り返し積層されている場合において、それぞれの低屈折率材料層と高屈折率材料層との膜厚は必ず同一でなくても構わない。
【００４７】
（蛍光体層１６）
蛍光体層１６は、増反射層１５の上層に形成されている。蛍光体層１６は、励起光源２から射出される励起光２１が入射されると、蛍光２２を生成して放射する。蛍光体層１６は、一例として矩形平板状の構造を示す。蛍光体層１６の厚みは、例えば０．０５〜１ｍｍである。
【００４８】
蛍光体層１６は、蛍光体が含有されてなる。より具体的には、蛍光体層１６は、単結晶若しくは多結晶の蛍光体、又は、前記蛍光体とセラミックバインダーとの混合物の焼結体よりなる。すなわち、蛍光体層１６は、単結晶又は多結晶の蛍光体によって構成される。
【００４９】
蛍光体層１６において用いられる蛍光体とセラミックバインダーとの混合物の焼結体は、例えば、セラミックバインダーとしてナノサイズのアルミナ粒子が用いられる。そして、この焼結体は、蛍光体１００質量％に対して数質量％〜数十質量％のセラミックバインダーを混合し、その混合物をプレスした後、焼成することによって得られるものを用いることができる。
【００５０】
蛍光体層１６を単結晶の蛍光体で構成する場合には、例えば、チョクラルスキー法によって得ることができる。具体的には、るつぼ内において種子結晶を溶融された原料に接触させ、この状態で、種子結晶を回転させながら鉛直方向に引き上げて当該種子結晶に単結晶を成長させることにより、単結晶の蛍光体が得られる。
【００５１】
また、蛍光体層１６を多結晶の蛍光体で構成する場合には、例えば以下のようにして得ることができる。まず、母材、賦活材および焼成助剤などの原材料をボールミルなどによって粉砕処理することによって、サブミクロン以下の原材料微粒子を得る。次いで、この原材料微粒子を用い、例えばスリップキャスト法によって成形体を形成して焼結する。その後、得られた焼結体に対して熱間等方圧加圧加工を施すことによって、気孔率が例えば０．５％以下の多結晶の蛍光体が得られる。
【００５２】
蛍光体層１６を構成する蛍光体は、具体的には、希土類化合物がドープ（賦活）されたＹＡＧ蛍光体よりなるものを用いることができる。このような蛍光体において、希土類元素（賦活材）のドープ量は、０．５ｍｏｌ％程度とすることができる。希土類化合物としては、例えばＣｅ、Ｐｒ、又はＳｍなどを挙げることができる。すなわち、蛍光体の具体例としては、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＹＡＧ：Ｐｒ、ＹＡＧ：Ｓｍ、ＬｕＡＧ：Ｃｅなどが挙げられる。なお、蛍光体層１６は、蛍光体に金属化合物を含んで構成されても構わない。
【００５３】
［検証］
以下、実施例及び比較例を参照して、本実施形態の発光素子１による効果を示す。なお、上述した発光素子１０の構成に対応する素子を実施例１とする。実施例１において、拡散防止層１４は、少なくとも一部が結晶化されたＴｉＯ2からなり、密度は３．９２ｇ／ｃｍ3であり、屈折率は２．４５である。増反射層１５は、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2が複数層繰り返されてなる多層膜で構成される。増反射層１５を構成する層は、アモルファスである。
【００５４】
（検証１）
図４は、比較例１の構成を模式的に示す図面である。比較例１は、実施例１と対比して拡散防止層１４を有しない点が異なる。反射層１３は増反射層１５と接触している。より詳細には、増反射層１５に含まれるＳｉＯ2層が反射層１３と接触している。このＳｉＯ2層の密度は２．２ｇ／ｃｍ3であり、屈折率は１．４５である。
【００５５】
図５は、この比較例１の素子に対して、励起光源２から射出された励起光２１を照射させたときの照度の変化を示すグラフである。図５では、励起光２１の最大パワー密度を異ならせることで得られた、３種類のデータが示されている。なお、最大パワー密度とは、励起光２１が照射されている蛍光体層１６の面上における、最もパワーが大きい部分のパワー密度を指す。図５では、励起光２１の最大パワー密度が、６０Ｗ／ｍｍ2、８０Ｗ／ｍｍ2、１００Ｗ／ｍｍ2の３種類の場合について示されている。
【００５６】
図５は、横軸が励起光２１の連続照射時間を示し、縦軸が照度維持率を示す。照度維持率とは、それぞれの素子において励起光２１を照射した初期段階の照度に対する照度の割合を指す。
【００５７】
図５によれば、最大パワー密度が６０Ｗ／ｍｍ2の場合、及び８０Ｗ／ｍｍ2の場合と比較して、１００Ｗ／ｍｍ2の場合には急激に照度維持率が低下していることが確認される。本発明者らが分析したところ、最大パワー密度が１００Ｗ／ｍｍ2の励起光２１を２７０時間照射した後の比較例１の素子は、図６に模式的に示されるように、増反射層１５内に、増反射層１５を構成する材料とは異なる材料層１９が析出していたことが確認された。より詳細に検討した結果、この材料層１９はＡｇを含む材料からなることが確認された。
【００５８】
この結果から、「課題を解決するための手段」の項で上述したように、本発明者らは、強いパワー密度を有する励起光２１が比較例１の素子に照射されたことで、反射層１３の構成材料であるＡｇが増反射層１５側へと拡散し、増反射層１５内の反射率及び透過率を低下させたことで照度が低下したものと推察した。
【００５９】
（検証２）
図７は、比較例２の構成を模式的に示す図面である。比較例２は、比較例１と同様に拡散防止層１４を有しない。ただし、比較例１とは異なり、増反射層１５と反射層１３との間に、密着性を高めるためのＡｌ2Ｏ3層３１を有する点が異なる。このＡｌ2Ｏ3層３１が、増反射層１５に含まれるＳｉＯ2層と反射層１３とに接触している。このＡｌ2Ｏ3層３１の密度は３．２５ｇ／ｃｍ3であり、屈折率は１．６３である。
【００６０】
図８は、比較例１，比較例２、及び実施例１の各素子に対して、励起光源２から射出された励起光２１を、最大パワー密度を１００Ｗ／ｍｍ2として照射させたときの照度の変化を示すグラフである。なお、比較例１のデータは、図５における１００Ｗ／ｍｍ2時のデータと同じである。
【００６１】
図８によれば、比較例２の素子においても、照射開始直後から照度が大きく低下し始めていることが確認される。より詳細には、比較例１及び比較例２の双方の素子において、点灯開始から１００時間程度が経過した時点で、照度が９８％程度に低下していることが確認される。これに対し、実施例１の素子では、５００時間が経過してもなおほぼ１００％の照度が維持されていることが確認される。
【００６２】
なお、図８において、１００時間以上経過した後における比較例２のデータが存在しないが、比較例１のデータを参照するに、１００時間を超えてから照度が上昇傾向を示すことはおよそ考えにくく、時間の経過と共に引き続き照度が低下することが予想される。
【００６３】
また、グラフには示されていないが、比較例１の素子において、増反射層１５に含まれるＴｉＯ2層を反射層１３と接触させた構成の素子（以下、「比較例３」と呼ぶ。）に対して同様の検証を行ったが、やはり、比較例１又は２と同様に、１００時間程度の経過によって照度維持率が９８％程度に低下した。なお、増反射層１５に含まれるＴｉＯ2層は、上述したようにアモルファスであり、密度は３．８２ｇ／ｃｍ3であり、屈折率は２．３５である。
【００６４】
上記の検証によれば、各比較例１〜３においては、いずれも反射層１３の上面に接触している層の密度が低く、ダングリングボンドが多数存在するため、反射層１３を構成するＡｇイオンが、このダングリングボンドに引き寄せられる結果、Ａｇを含む材料が増反射層１５内に拡散することで照度維持率が低下したものと考えられる。一方、実施例１の素子によれば、反射層１３の上面には密度が高い拡散防止層１４が接触しているため、Ａｇイオンが拡散防止層１４内を容易に拡散することができず、この結果、増反射層１５内への進行が抑制されたものと考えられる。上記の検証によれば、反射層１３の上面に接触して形成されている拡散防止層１４の密度は、３．８２ｇ／ｃｍ3より高いことが好ましく、３．９２ｇ／ｃｍ3以上であればなお好ましいことが分かる。
【００６５】
上記の検証結果に基づけば、拡散防止層１４は、結晶性が高く、密度が高い層であればよく、完全な結晶状態の層であればなお好ましい。ただし、拡散防止層１４は、一部が結晶化している場合であっても、アモルファスからなる層と比べるとＡｇイオンの拡散を抑制する機能が実現されるため、高い強度の励起光が照射された場合における照度の低下を抑制できる。
【００６６】
なお、上述した実施形態では、反射層１３がＡｇからなる場合について説明したが、Ａｌからなる場合についても、同様の理由により効果が実現されると推察される。また、反射層１３がＡｇ、Ａｌを含む金属材料からなる場合であっても同様である。
【符号の説明】
【００６７】
１      ：  蛍光光源装置
２      ：  励起光源
３      ：  ダイクロイックミラー
１０      ：  発光素子
１１      ：  基板
１２      ：  接合層
１３      ：  反射層
１４      ：  拡散防止層
１５      ：  増反射層
１６      ：  蛍光体層
１９      ：  Ａｇを含む材料層
２１      ：  励起光
２２      ：  蛍光
３１      ：  Ａｌ2Ｏ3層
１００      ：  従来の蛍光光源装置
１１０      ：  励起光源
１２０      ：  従来の発光素子
１２１      ：    基板
１２２      ：    接合層
１２３      ：    反射層
１２４      ：    増反射層
１２５      ：    全反射層
１２６      ：    蛍光体層
１３１      ：    励起光
１３２      ：    蛍光
【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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