(57)【要約】【課題】高い光取り出し効率を有する発光体等を提供する。【解決手段】光出射面から可視領域の光を放射する発光層１００と、発光層１００からの光を反射する反射層２００とを備え、反射層２００は、発光層１００に近い側の第１の誘電体膜２０１と発光層１００から遠い側の誘電体多層膜２１０とを有し、誘電体多層膜２１０は、発光層１００に近い側の第２の誘電体膜２０２と発光層１００から遠い側の第３の誘電体膜２０３とを１ペアとする積層膜を１つ以上有し、第１の誘電体膜２０は発光層１００よりも屈折率が低く、第２の誘電体膜２０２は第１の誘電体膜２０１よりも屈折率が高く、第３の誘電体膜２０３は第２の誘電体膜２０２よりも屈折率が低く、発光層１００から放射される可視領域の光の平均波長λａｖｅ、第１の誘電体膜２０１の屈折率をｎ１、及び、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１はｄ１≧λａｖｅ／ｎ１の関係式を満たしている。【選択図】図２
2019012160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射面を有し、前記光出射面から可視領域の光を放射する発光層と、
前記発光層の前記光出射面とは異なる面に形成され、前記発光層からの光を反射する反射層とを備え、
前記反射層は、前記発光層に近い側に配置された第１の誘電体膜と前記発光層から遠い側に配置された誘電体多層膜とによって構成されており、
前記誘電体多層膜は、前記発光層に近い側に配置された第２の誘電体膜と前記発光層から遠い側に配置された第３の誘電体膜とを１ペアとする積層膜を１つ以上有し、
前記第１の誘電体膜の屈折率は、前記発光層の屈折率よりも低く、
前記第２の誘電体膜の屈折率は、前記第１の誘電体膜の屈折率よりも高く、
前記第３の誘電体膜の屈折率は、前記第２の誘電体膜の屈折率よりも低く、
前記発光層から放射される可視領域の光のスペクトルを積分したときの平均波長をλａｖｅとし、前記第１の誘電体膜の屈折率をｎ１とし、前記第１の誘電体膜の膜厚をｄ１とすると、ｄ１≧λａｖｅ／ｎ１の関係式を満たしている、
発光体。
【請求項２】
前記発光層は、前記反射層の有効反射領域の波長よりも短波長の励起光により発光する励起型発光層であり、
前記発光層及び前記反射層は、前記励起光が前記反射層及び前記発光層の順で入射するように配置されている、
請求項１に記載の発光体。
【請求項３】
前記発光層は、端面を前記光出射面とする柱状体であり、
前記反射層は、前記柱状体の側周面に形成されている、
請求項２に記載の発光体。
【請求項４】
前記反射層は、前記積層膜の前記発光層側の面とは反対側の面に形成された金属膜を有する、
請求項１に記載の発光体。
【請求項５】
前記金属膜は、銀によって構成されている、
請求項４に記載の発光体。
【請求項６】
前記発光層は、前記光出射面から入射する励起光により発光する励起型発光層である、
請求項４又は５に記載の発光体。
【請求項７】
前記発光層は、励起光により発光する励起型発光層であり、かつ、一対の端面の一方を前記光出射面とし、前記一対の端面の少なくとも一方を前記励起光の入射面とする柱状体であり、
前記反射層は、前記柱状体の側周面に形成されている、
請求項４に記載の発光体。
【請求項８】
請求項１に記載の発光体と、
励起光を出射する光源とを備え、
前記発光体の前記発光層は、前記光源からの励起光により発光する励起型発光層である、
発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光体及び発光装置に関し、特に励起光により発光する発光体及びこの発光体を備える発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光素子等の固体発光素子では、光取り出し効率を高めるために、発光層の光出射面（光取り出し面）とは反対側の面に反射膜を形成する技術が提案されている。
【０００３】
このような反射膜を形成することによって、発光層で発生した光が素子内部で多重反射して損失すること抑制できる。つまり、発光層で発生する光は、全方位に向かう性質があり、図１５に示すように、発光点の直上に出射する光（出射角が小さい光）よりも発光点の斜め方向に出射する光（出射角が大きい光）の方が多いため、発光層で発生した光は、そのほとんどが素子内部で多重反射して損失する。そこで、発光層の光出射面とは反対側の面に反射膜を形成することで、発光層で発生した光を反射膜で反射させる。これにより、発光層で発生した光が素子内部で多重反射して損失してしまうことを抑制できるので、光取り出し効率を高めることができる。
【０００４】
このような反射膜の反射率と光取り出し効率との関係を図１６に示す。図１６から明らかなように、光取り出し効率を７０％以上に高めるには、反射膜の反射率を９５％以上にするとよい。しかも、反射率が９５％以上の領域では、光取り出し効率を示す曲線が急峻となり、反射率が１％向上するだけで、光取り出し効率が６％程度も高まる。
【０００５】
このような中、従来、ＬＥＤ又は半導体レーザ等の半導体発光素子では、化合物半導体からなる発光層に電流注入するための電極の一部を金属反射膜にすることにより光取り出し効率を高めている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５８２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、固体発光素子で用いられる材料は比較的に屈折率が高いため、固体発光素子と空気との界面（光取り出し面）で全反射が発生しやすく、発光層で発生した光を反射させることなく直接外部に取り出すことが難しい。このため、発光層で発生した光は、多重導波しながら外部に取り出されることになる。この場合、発光層で発生した光は、素子内部で反射しながら導波するので光吸収損失が発生する。この結果、十分な光取り出し効率を実現することが難しい。
【０００８】
特に、励起光により発光する励起型発光層（蛍光体層等）を有する発光体では、発光体内部での光吸収損失が大きくなり、十分な光取り出し効率を実現することが難しい。例えば、蛍光体層を有する反射型でリモートフォスファ型の発光体では、光取り出し効率は６０％程度にすぎない。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、高い光取り出し効率を有する発光体及び発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る発光体の一態様は、光出射面を有し、前記光出射面から可視領域の光を放射する発光層と、前記発光層の前記光出射面とは異なる面に形成され、前記発光層からの光を反射する反射層とを備え、前記反射層は、前記発光層に近い側に配置された第１の誘電体膜と前記発光層から遠い側に配置された誘電体多層膜とによって構成されており、前記誘電体多層膜は、前記発光層に近い側に配置された第２の誘電体膜と前記発光層から遠い側に配置された第３の誘電体膜とを１ペアとする積層膜を１つ以上有し、前記第１の誘電体膜の屈折率は、前記発光層の屈折率よりも低く、前記第２の誘電体膜の屈折率は、前記第１の誘電体膜の屈折率よりも高く、前記第３の誘電体膜の屈折率は、前記第２の誘電体膜の屈折率よりも低く、前記発光層から放射される可視領域の光のスペクトルを積分したときの平均波長をλａｖｅとし、前記第１の誘電体膜の屈折率をｎ１とし、前記第１の誘電体膜の膜厚をｄ１とすると、ｄ１≧λａｖｅ／ｎ１の関係式を満たしている。
【００１１】
また、本発明に係る発光装置の一態様は、上記の発光体と、励起光を出射する光源とを備え、前記発光体の前記発光層は、前記光源からの励起光により発光する励起型発光層である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光取り出し効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る発光体の断面図である。
【図２】実施の形態１に係る発光体を発光装置に適用した例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る発光体において、λ＝５５０ｎｍの光についての反射層における入射角と反射率との関係を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る発光体において、第１の誘電体膜の膜厚ｄ１がＮ＝４の場合（ｄ１＝３９８．４ｎｍ）の反射層についての波長と反射率との関係を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る発光体における第１の誘電体膜の膜厚と反射層の全角度平均反射率Ｒｉｎｔとの関係を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る発光体の断面図である。
【図７】実施の形態２に係る発光体を発光装置に適用した例を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る発光体において、λ＝５５０ｎｍの光についての反射層における入射角と反射率との関係を示す図である。
【図９】Ｍ＝１の場合の実施の形態２に係る発光体の断面図である。
【図１０】実施の形態２の変形例に係る発光体において、λ＝５５０ｎｍの光についての反射層における入射角と反射率との関係を示す図である。
【図１１】実施の形態３に係る発光装置の構成を模式的に示す図である。
【図１２】変形例１に係る発光体の構成を模式的に示す図である。
【図１３】変形例１に係る発光体の他の態様の構成を模式的に示す図である。
【図１４】変形例２に係る発光体の構成を模式的に示す図である。
【図１５】発光層から出射する光の出射角度と光束との関係（立体角を考慮した放射束の角度分布）を示す図である。
【図１６】発光層に形成した反射膜の反射率と光取り出し効率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。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。
【００１５】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されてはいない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。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。
【００１６】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る発光体１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に係る発光体１の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、発光体１は、発光層１００と、反射層２００とを備える。本実施の形態において、発光体１は、さらに、基板３００を備えており、発光層１００及び反射層２００は、基板３００の上に形成されている。具体的には、基板３００の上に反射層２００が形成され、反射層２００の上に発光層１００が形成されている。
【００１８】
発光層１００は、可視領域の光（可視光）を外部に放射する。本実施の形態において、発光層１００は、励起光により発光する励起型発光層である。また、発光層１００は、入射する励起光の波長を変換する波長変換部として機能する。
【００１９】
具体的には、発光層１００は、蛍光体（蛍光体粒子）からなる蛍光体層であり、励起光により励起されて可視領域の所定の波長の光を蛍光発光する。一例として、発光層１００は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体等の黄色蛍光体によって構成された黄色蛍光体層である。この場合、黄色蛍光体層である発光層１００は、黄色光よりも短波長の光（例えば紫外光〜青色光）を励起光として蛍光発光する。つまり、黄色蛍光体層では、励起光の波長を当該励起光よりも長波長の黄色光に波長変換する。
【００２０】
蛍光体層としては、蛍光体が透明樹脂（屈折率約１．５）で封止された蛍光体含有樹脂層、蛍光体が液状ガラス（屈折率約１．５）で封止された蛍光体含有ガラス層、蛍光体がＺｎＯ（屈折率約２．０）等の透明無機材料で封止された蛍光体含有無機層、又は、蛍光体粒子がセラミック焼結体（単結晶で屈折率約１．８）で封止された蛍光体セラミック層等を用いることができる。
【００２１】
発光層１００は、第１の面１０１と、第１の面１０１とは反対側の面である第２の面１０２とを有する。第１の面１０１は光出射面であり、発光層１００の光は光出射面である第１の面１０１から外部に放射される。第１の面１０１は、発光層１００と空気層との界面であり、発光体１の光取り出し面となる。一方、第２の面１０２は、発光層１００における反射層２００側の面である。また、第２の面１０２は、発光層１００と反射層２００との界面である。
【００２２】
例えば、発光層１００が黄色蛍光体からなる黄色蛍光体層である場合、発光層１００に青色光が入射すると、発光層１００の黄色蛍光体は、青色光の一部を吸収し、励起されて黄色光を蛍光発光する。そして、この黄色光と黄色蛍光体に吸収されなかった青色光とが混ざり合って白色光となり、発光層１００の第１の面１０１（光出射面）から外部に白色光が放射される。この場合、発光体１は白色光源であり、発光層１００の第１の面１０１（光出射面）からは、可視領域の光として、青色光成分と黄色光成分とを含む白色光が出射する。
【００２３】
なお、発光層１００が黄色蛍光体からなる黄色蛍光体層である場合、発光層１００に紫外光が入射すると、発光層１００の黄色蛍光体は、紫外光の一部を吸収し、励起されて黄色光を蛍光発光する。この場合、発光体１は黄色光源となり、発光層１００の第１の面１０１からは、可視領域の光として黄色光のみが出射する。
【００２４】
反射層２００は、発光層１００が発する光を反射する。本実施の形態において、反射層２００は、発光層１００からの光を反射し、かつ、励起光を透過する性質を有する。例えば、発光層１００が黄色蛍光体層で、励起光が紫外光又は青色光である場合、反射層２００は、少なくとも黄色光を反射し、かつ、紫外光又は青色光を透過する性質を有する。
【００２５】
反射層２００は、発光層１００の第１の面１０１とは異なる面に形成される。本実施の形態において、反射層２００は、発光層１００の第２の面１０２に形成されている。言い換えると、発光層１００は、反射層２００の上面に形成されている。
【００２６】
反射層２００は、発光層１００に近い側に配置された第１の誘電体膜２０１と、発光層１００から遠い側に配置された誘電体多層膜２１０とによって構成されている。具体的には、誘電体多層膜２１０は基板３００の上に形成され、第１の誘電体膜２０１は誘電体多層膜２１０の上に形成されている。
【００２７】
第１の誘電体膜２０１は、発光層１００と誘電体多層膜２１０との間に挿入される層である。第１の誘電体膜２０１は、１層のみ（単層）で構成されている。
【００２８】
誘電体多層膜２１０は、発光層１００に近い側に配置された第２の誘電体膜２０２と発光層１００から遠い側に配置された第３の誘電体膜２０３とを１ペアとする積層膜を１つ以上有する。
【００２９】
本実施の形態では、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜が複数積層されている。具体的には、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜が繰り返して４層（４ペア）積層されている。つまり、第１の誘電体膜２０１から遠ざかる方向に向かって、第２の誘電体膜２０２と第３の誘電体膜２０３とがこの順で交互に４層ずつ積層されている。つまり、誘電体多層膜２１０は、合計８層の誘電体膜の積層体によって構成されている。
【００３０】
反射層２００を構成する３つの誘電体膜（第１の誘電体膜２０１、第２の誘電体膜２０２、第３の誘電体膜２０３）においては、第２の誘電体膜２０２が最も屈折率が大きくなっている。すなわち、第２の誘電体膜２０２の屈折率ｎ２は、第１の誘電体膜２０１の屈折率ｎ１よりも高くなっており（ｎ２＞ｎ１）、第３の誘電体膜２０３の屈折率ｎ３は、第２の誘電体膜２０２の屈折率ｎ２よりも低くなっている（ｎ３＜ｎ２）。
【００３１】
また、第１の誘電体膜２０１の屈折率ｎ１は、発光層１００の屈折率ｎＥよりも低くなっている（ｎ１＜ｎＥ）。さらに、本実施の形態では、第３の誘電体膜２０３の屈折率ｎ３も、発光層１００の屈折率ｎＥより低くなっている（ｎ３＜ｎＥ）。なお、第１の誘電体膜２０１と第３の誘電体膜２０３とは、同じ材料（同じ屈折率）であってもよいが、異なる材料（異なる屈折率）であってもよい。
【００３２】
このように、反射層２００は、低屈折率の第１の誘電体膜２０１と低屈折率の第３の誘電体膜２０３とで高屈折率の第２の誘電体膜２０２を挟んだ構成となっている。
【００３３】
また、発光層１００から放射される可視領域の光のスペクトルを積分したときの平均波長をλａｖｅとし、第１の誘電体膜２０１の屈折率をｎ１とし、第１の誘電体膜２０１の膜厚をｄ１とすると、ｄ１≧λａｖｅ／ｎ１の関係を満たしている。
【００３４】
例えば、上記のように、発光層１００が黄色蛍光体からなる黄色蛍光体層である場合、発光層１００に青色光が入射すると、発光層１００の第１の面１０１（光出射面）から白色光が放射される。このとき、発光層１００から放射される光（白色光）のスペクトルは、発光層１００に入射する青色光のスペクトルと、発光層１００で蛍光発光した黄色光のスペクトルとが合成された合成スペクトルとなる。このときの平均波長をλａｖｅは、この合成スペクトルを積分したときの平均値であり、一例として、λａｖｅ＝５５０ｎｍである。
【００３５】
なお、発光層１００が黄色蛍光体層で発光層１００に入射する光が紫外光である場合、発光層１００から放射される光のスペクトルは、発光層１００で蛍光発光した黄色光のみのスペクトルとなり、このときの平均波長をλａｖｅは、その黄色光のみのスペクトルを積分したときの平均値となる。
【００３６】
基板３００は、例えば、透光基板又は不透光基板のいずれでもよいが、基板３００の裏面から励起光が入射される場合、基板３００は、透光基板であるとよい。透光基板としては、例えば、サファイア基板又はガラス基板等の耐熱性及び光透過率が高い透明基板を用いることができる。なお、透光基板は、樹脂材料によって構成された透明樹脂基板であってもよい。一方、不透光基板としては、アルミニウム基板等の金属基板又はシリコン基板等の半導体基板を用いることができる。
【００３７】
次に、本実施の形態に係る発光体１の適用例について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１に係る発光体１を発光装置１０に適用した例を示している。
【００３８】
図２に示すように、発光装置１０は、発光体１と、光源２とを備える。光源２は、発光体１の発光層１００を発光させるための励起光を出射する励起光源である。発光体１の発光層１００は、光源２から出射する励起光により発光する。
【００３９】
光源２としては、例えば紫外光又は青色光のレーザ光を出射する半導体レーザを用いることができる。レーザ光は直進性に優れているので、光源２として半導体レーザを用いることで、発光体１に対して所望の入射角でレーザ光（励起光）を入射させることができる。なお、光源２は、半導体レーザに限らず、ＬＥＤ等の他の励起光源であってもよい。
【００４０】
本実施の形態において、発光体１は、透過型の波長変換素子として用いられている。したがって、光源２を発光体１の下方（基板３００側）に配置して、光源２の励起光を基板３００の裏面から入射させている。これにより、発光体１の基板３００の裏面から入射した励起光は、基板３００及び反射層２００を透過して発光層１００に到達する。発光層１００では励起光の波長を所定の波長の光に変換する。なお、図２では、光源２から出射する光は、基板３００の裏面に対して垂直に入射されているが、基板３００の裏面に対して斜めに入射されてもよい。
【００４１】
また、発光体１は、リモートフォスファ型であり、発光体１と光源２とは空間的に離されて配置されている。これにより、光源２で発生する熱によって発光体１（特に発光層１００）が劣化することを抑制できる。
【００４２】
ここで、実施の形態１に係る発光装置１０の具体的な実施例とその光学特性について説明する。本実施例において、発光体１の各構成部材の条件は、一例として、以下の表１のように設定されている。また、光源２は、半導体レーザであり、ピーク波長が４５０ｎｍの青色光のレーザ光を出射する。
【００４３】
【表１】
2019012160.tif 000003
【００４４】
発光層１００の蛍光体は黄色蛍光体のみであるので、発光層１００から放射される可視領域の光のスペクトルを積分したときの平均波長λａｖｅは、光源２からの青色光のスペクトルと発光層１００の黄色光のスペクトルとが合成された合成スペクトルを積分したとき平均値であり、本実施例では、λａｖｅ＝５５０ｎｍである。
【００４５】
また、第１の誘電体膜２０１は１層のみとし、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３はそれぞれ４層とした。
【００４６】
なお、表１において、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１（ｎｍ）を表す数式（ｄ１＝Ｎ・（λａｖｅ／４／ｎ１））において、Ｎは、膜厚ｄ１の変数であって、自然数（Ｎ＝１、２、３、４、・・・）を表している。
【００４７】
図２に示すように、本実施例における発光装置１０では、発光体１が透過型でかつリモートフォスファ型であるので、光源２から出射した励起光を発光体１の基板３００の裏面から入射させている。つまり、発光層１００及び反射層２００は、光源２から出射する光（励起光）が反射層２００及び発光層１００の順で入射するように配置されており、光源２から出射した光は、基板３００及び反射層２００を透過して発光層１００に到達する。
【００４８】
そして、発光層１００に光源２の青色光が入射すると、発光層１００の黄色蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）は、光源２の青色光の一部を吸収し、励起されて黄色光を蛍光発光する。本実施例において、発光層１００では黄色光が蛍光発光する。そして、この黄色光と黄色蛍光体に吸収されなかった光源２の青色光とが混ざり合って白色光となり、発光層１００の第１の面１０１からは白色光が放射される。つまり、発光層１００から白色光が取り出される。
【００４９】
このとき、図２に示すように、例えば発光点Ｐに到達した光源２の青色光は、その一部が黄色蛍光体で吸収されて黄色光に変換され、他の一部は黄色蛍光体で吸収されずに黄色蛍光体で散乱する。したがって、発光点Ｐから全方位に黄色光及び青色光が放射される。この場合、発光点Ｐから上側に進行する光（黄色光及び青色光）のうちの一部の光は、発光層１００の第１の面１０１を通過して外部に出射する。一方、発光点Ｐから上側に進行する光（黄色光及び青色光）のうちの他の一部の光は、第１の面１０１で全反射して反射層２００に向かうことになる。また、発光点Ｐから下側に進行する光（黄色光及び青色光）は、反射層２００に向かうことになる。
【００５０】
反射層２００に向かう光が反射層２００に到達したときに反射層２００で反射するか否かは、反射層２００に入射する光の入射角と、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１とに依存する。つまり、反射層２００で反射する可視領域の光の反射率は、反射層２００に入射する光の入射角と、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１とに依存する。
【００５１】
例えば、λ＝５５０ｎｍの光については、反射層２００は、図３に示すような反射特性を示す。図３は、λ＝５５０ｎｍの光についての反射層２００における入射角と反射率との関係を示している。また、図３では、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１を変えたとき（つまり、Ｎを変えたとき）の反射層２００の反射率も示している。
【００５２】
上記表１に示す設定条件では、反射層２００に入射する光が、発光層１００と反射層２００（第１の誘電体膜２０１）との界面で全反射するときの臨界角は５０°である。この場合、図３に示すように、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１が大きくなればなるほど（つまり、Ｎが大きくなればなるほど）、臨界角５０°以上での反射率が増加する。
【００５３】
特に、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１を厚くして、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１を、Ｎ＝４以上に対応する膜厚以上にすることで、ほぼ全反射の効果が得られることが分かる。すなわち、第１の誘電体膜２０１の膜厚を示すｄ１＝Ｎ・（λａｖｅ／４／ｎ１）にＮ≧４を適用し、ｄ１≧４・（λａｖｅ／４／ｎ１）＝λａｖｅ／ｎ１にすることで、発光点Ｐに対して、発光層１００と反射層２００（第１の誘電体膜２０１）との界面の広い領域で全反射の効果が得られる。これにより、反射層２００への入射角が大きい光に対して高い反射率を得ることができる。
【００５４】
しかも、図３に示すように、反射層２００への入射角が小さい光に対しても高い反射率を有する反射特性を示すことが分かる。これは、発光点Ｐから小さい入射角で反射層２００に向かう光のうち第１の誘電体膜２０１を透過する光は、屈折率の異なる第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜によるブラッグ反射（Ｂｒａｇｇ反射）によって発光層１００側に向けて反射されるからである。
【００５５】
また、図４は、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１がＮ＝４の場合（ｄ１＝３９８．４ｎｍ）において、発光体１の反射層２００における波長と反射率との関係を示している。図４では、反射層２００に入射する光の入射角が０°の場合と６０°の場合を示している。
【００５６】
図４に示すように、本実施例の反射層２００によれば、可視領域の広い波長域において高い反射率が得られていることが分かる。また、発光層１００の励起光となりうる紫外から青色の波長域の直進光（入射角０°）については、反射層２００を透過可能であることも分かる。特に、紫外光の直進光については反射層２００であまり反射させることなく透過させることができる。
【００５７】
そして、このように構成される反射層２００について、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１に対する全角度平均反射率Ｒｉｎｔを求めると、図５に示す結果となる。図５は、実施の形態１に係る発光体１における第１の誘電体膜２０１の膜厚と反射層２００の全角度平均反射率Ｒｉｎｔとの関係を示している。
【００５８】
このとき、全角度平均反射率Ｒｉｎｔは、以下の（式１）を用いて積分反射率として算出することができる。（式１）において、Ｒ（θ）は、界面の反射率の入射角分布を示している。
【００５９】
【数１】
2019012160.tif 000004
【００６０】
図５に示すように、本実施例における反射層２００を用いることで、小さい入射角から大きい入射角の広い範囲において（特に入射角が臨界角の５０°未満においても）高い反射率を得ることができる。これにより、高い全角度平均反射率Ｒｉｎｔを得ることができる。特に、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１を、Ｎ＝４（３９８．４ｎｍ）以上とし、ｄ１≧λａｖｅ／ｎ１の関係を満たすようにすることで、約８５％という高い全角度平均反射率Ｒｉｎｔを得ることができる。
【００６１】
つまり、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１をＮ＝４（３９８．４ｎｍ）以上にすることによって、発光層１００から反射層２００に向かう光が発光層１００と反射層２００（第１の誘電体膜２０１）との界面で全反射せずに当該界面から反射層２００に浸み出した光（エバネッセント波）が結合してしまうことを抑制できる。これにより、発光層１００と反射層２００（第１の誘電体膜２０１）との界面で全反射する領域を増やすことができる。
【００６２】
なお、発光層１００と第１の誘電体膜２０１との界面で全反射する領域を増やすとの観点では、第１の誘電体膜２０１と発光層１００との屈折率差は大きい方がよい。したがって、発光層１００として蛍光体層を用いる場合、発光層１００としては、蛍光体粒子を透明樹脂や液状ガラスで封止するよりも、蛍光体粒子をＺｎＯ（屈折率約２．０）で封止する、又はセラミック焼結体（単結晶で屈折率約１．８）とした方がよい。また、第１の誘電体膜２０１として屈折率が低い材料を用いることで、第１の誘電体膜２０１と発光層１００との屈折率差は大きくしてもよい。
【００６３】
以上説明したように、本実施の形態に係る発光体１では、発光層１００の屈折率ｎＥと、反射層２００を構成する３つの誘電体膜の屈折率（つまり、第１の誘電体膜２０１の屈折率ｎ１、第２の誘電体膜２０２の屈折率ｎ２、第３の誘電体膜２０３の屈折率ｎ３）とが、ｎ１＜ｎＥ、ｎ２＞ｎ１、ｎ３＜ｎ２の関係を満たすように構成されている。
【００６４】
これにより、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３によるブラッグ反射効果によって、図３及び図４に示すように、小さい入射角で発光層１００から反射層２００に入射する可視領域の光を効果的に反射させることができる。
【００６５】
さらに、本実施の形態に係る発光体１では、低屈折率の第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１を、ｄ１≧λａｖｅ／ｎ１の関係式を満たすように厚膜化している。
【００６６】
これにより、図３及び図４に示すように、大きい入射角で発光層１００から反射層２００に入射する可視領域の光を、第１の誘電体膜２０１と発光層１００との界面において効果的に全反射させることができる。
【００６７】
このように、本実施の形態に係る発光体１によれば、反射層２００によって全反射とブラッグ反射とを両立させているので、小さい入射角から大きい入射角の広い範囲において発光層１００から反射層２００に入射する可視領域の光を効率よく反射させることができる。これにより、図５に示すように、反射層２００によって高い全角度平均反射率Ｒｉｎｔを得ることができる。したがって、発光体１の内部における光吸収損失が抑制されるので、高い光取り出し効率を有する発光体１を実現できる。
【００６８】
なお、上記実施例では、光源２の青色光（励起光）と発光層１００の黄色光（蛍光）とによって発光層１００から白色光を放射するように構成したが、これに限らない。
【００６９】
例えば、光源２の励起光を青色光ではなく紫外光（例えばピーク波長４０５ｎｍ）にしてもよい。この場合、発光体１の発光層１００は、反射層２００の有効反射領域の波長よりも短波長の励起光により発光する励起型発光層となる。つまり、発光層１００は、可視領域の光の波長よりも短い波長（つまり紫外光）の励起光によって発光する。
【００７０】
光源２の励起光として紫外光を用いる場合、発光層１００に含まれる蛍光体としては、黄色蛍光体、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を用いることができる。これにより、発光層１００からは、各蛍光体によって、黄色光、赤色光、緑色光及び青色光が蛍光発光するので、これらの光が混ざって発光層１００から白色光を放射させることができる。
【００７１】
この場合、一例として、黄色蛍光体としてＹＡＧ蛍光体を用い、赤色蛍光体としてＳＣＡＳＮ蛍光体又はＣＡＳＮ蛍光体を用い、緑色蛍光体としてＬｕＡＧ蛍光体を用い、青色蛍光体としてＢＡＭ蛍光体を用いることができる。また、各蛍光体の濃度等を適切に調整することで、所望の色温度の白色光を得ることができる。
【００７２】
なお、この例では、励起光として紫外光を用いているので、反射層２００の設計については上記実施例と同様にλａｖｅ＝５５０ｎｍの光に対して行えばよく、第１の誘電体膜２０１、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の材料及び膜厚は、上記実施例と同じでよい。
【００７３】
また、光源２の励起光を紫外光ではなく青色光（例えばピーク波長４５０ｎｍ）としてもよい。この場合、発光層１００に含まれる蛍光体としては、黄色蛍光体、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を用いることができる。これにより、発光層１００からは、各蛍光体によって、黄色光、赤色光及び緑色光が蛍光発光するので、これらの光が混ざって発光層１００から白色光を放射させることができる。
【００７４】
この場合、一例として、黄色蛍光体としてＹＡＧ蛍光体を用い、赤色蛍光体としてＳＣＡＳＮ蛍光体又はＣＡＳＮ蛍光体を用い、緑色蛍光体としてＬｕＡＧ蛍光体を用いることができる。また、各蛍光体の濃度等を適切に調整することで、所望の色温度の白色光を得ることができる。
【００７５】
なお、この例では、励起光として青色光を用いているので、反射層２００の設計については、青色光が反射層２００を透過するように長波長側にシフトさせた光（例えばλａｖｅ＝６００ｎｍ）の光に対して行うとよい。この場合、反射層２００を構成する各誘電体膜の材料及び膜厚としては、例えば、第１の誘電体膜２０１をＭｇＦ２膜（ｎ１＝１．３８、ｄ１＝４３４．８ｎｍ（Ｎ＝４））とし、第２の誘電体膜２０２をＴａ２Ｏ５膜（ｎ２＝２．１９、ｄ２＝６９．１ｎｍ）とし、第３の誘電体膜２０３をＭｇＦ２膜（ｎ３＝１．３８、ｄ３＝１０８．７ｎｍ）とすればよい。
【００７６】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る発光体１Ａについて、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る発光体１Ａの断面図である。
【００７７】
図６に示すように、本実施の形態に係る発光体１Ａは、反射層２００Ａが金属膜２０４を有する点で、上記実施の形態１と異なる。なお、反射層２００Ａが金属膜２０４を有すること以外、発光体１Ａは、上記実施の形態１と同様の構成である。
【００７８】
金属膜２０４は、第２の誘電体膜２０２と第３の誘電体膜２０３とを１ペアとする積層膜の発光層１００側の面とは反対側の面に形成されている。本実施の形態において、金属膜２０４は、基板３００と第３の誘電体膜２０３との間に配置されている。
【００７９】
金属膜２０４としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）からなるアルミニウム膜又は銀（Ａｇ）からなる銀膜等を用いることができる。金属膜２０４の厚さは、一例として、５０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００８０】
次に、本実施の形態に係る発光体１Ａの適用例について、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態２に係る発光体１Ａを発光装置１０Ａに適用した例を示している。
【００８１】
図７に示すように、発光装置１０Ａは、発光体１Ａと、光源２とを備える。上記実施の形態１と同様に、光源２は、発光体１Ａの発光層１００を発光させるための励起光を出射する励起光源であり、発光体１Ａの発光層１００は、光源２からの励起光により発光する。
【００８２】
本実施の形態において、発光体１Ａは、透過型ではなく反射型の波長変換素子として用いられている。したがって、光源２を発光体１の上方（発光層１００側）に配置して、光源２の励起光を発光層１００の第１の面１０１から入射させている。つまり、第１の面１０１は、光出射面（光取り出し面）であるとともに、光入射面である。これにより、光源２から出射した励起光は発光層１００に直接到達する。なお、図７では、光源２の光は、発光層１００の第１の面１０１に対して斜めに入射されているが、発光層１００の第１の面１０１に対して垂直に入射されてもよい。
【００８３】
また、発光体１Ａは、実施の形態１と同様に、リモートフォスファ型であり、発光体１Ａと光源２とは空間的に離されて配置されている。
【００８４】
ここで、実施の形態２に係る発光装置１０Ａの具体的な実施例とその光学特性について説明する。本実施例において、発光体１Ａの各構成部材の条件は、一例として、以下の表２のように設定されている。光源２としては、ピーク波長が４５０ｎｍの青色光のレーザ光を発する半導体レーザを用いている。
【００８５】
【表２】
2019012160.tif 000005
【００８６】
発光層１００の蛍光体としては黄色蛍光体のみであるので、発光層１００から放射される可視領域の光のスペクトルを積分したときの平均波長λａｖｅは、上記実施の形態１と同様に、λａｖｅ＝５５０ｎｍである。
【００８７】
また、第１の誘電体膜２０１は１層のみとし、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜の繰り返し回数をＭ回とした。つまり、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜のペア数はＭであり、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の各々は、Ｍ個である。なお、Ｍは、自然数（Ｎ＝１、２、３、４、・・・）を表している。
【００８８】
図７に示すように、本実施例における発光装置１０Ａでは、発光層１００に光源２の青色光が入射すると、上記実施の形態１と同様に、発光層１００の黄色蛍光体は黄色光を蛍光発光する。そして、この黄色光と光源２の青色光とが混ざり合って白色光となり、発光層１００の第１の面１０１からは白色光が放射される。
【００８９】
このとき、図７に示すように、発光点Ｐから反射層２００Ａに向かう光（黄色光及び青色光）が反射層２００Ａで反射するか否かは、反射層２００Ａに入射する光の入射角と、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜の膜厚とに依存する。つまり、反射層２００Ａで反射する可視領域の光の反射率は、反射層２００Ａに入射する光の入射角と、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜の膜厚とに依存する。
【００９０】
例えば、λ＝５５０ｎｍの光について、反射層２００Ａは、図８に示すような反射特性を示す。図８は、λ＝５５０ｎｍの光についての反射層２００Ａにおける入射角と反射率との関係を示している。また、図８では、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜の膜厚を変えたとき（つまり、Ｍを変えたとき）の反射層２００の反射率も示している。
【００９１】
なお、反射層２００Ａで反射する可視領域の光の反射率は、第１の誘電体膜２０１の膜厚にも依存するが、本実施例では、上記実施の形態１で求めたように、反射層２００Ａが高い反射効果を示す最低限の第１の誘電体膜２０１の膜厚として、３９８．４ｎｍ（Ｎ＝４）に設定している。
【００９２】
また、上記表２に示す設定条件でも、反射層２００Ａに入射する光が、発光層１００と反射層２００Ａ（第１の誘電体膜２０１）との界面で全反射するときの臨界角は、上記実施の形態１と同様に、５０°である。
【００９３】
図８において、「実施例２−１（Ｍ＝１）」、「実施例２−２（Ｍ＝４）」、「実施例２−３（Ｍ＝８）」に示す曲線は、本実施例における反射層２００Ａの反射特性を示している。「実施例２−１（Ｍ＝１）」、「実施例２−２（Ｍ＝４）」及び「実施例２−３（Ｍ＝８）」は、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜のペア数Ｍが互いに異なる態様である。
【００９４】
また、図８において、「比較例１（Ａｌのみ）」に示す曲線は、発光体１Ａの反射層２００Ａにおいて、第１の誘電体膜２０１、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３が含まれていない構成の反射特性を示している。つまり、「比較例１（Ａｌのみ）」は、反射層２００Ａが金属膜２０４のみで構成された態様である。
【００９５】
図８に示すように、反射層２００Ａに金属膜２０４が挿入された本実施例では、上記実施の形態１（図７参照）と比べて、広い入射角の範囲で反射率が大幅に向上することが分かる。
【００９６】
つまり、本実施例でも、上記実施の形態１と同様に、第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１をＮ＝４に対応する膜厚としているので、発光層１００と反射層２００Ａ（第１の誘電体膜２０１）との界面において効果的に全反射効果が得られる。これにより、反射層２００Ａへの入射角が大きい光に対して高い反射率を得ることができる。
【００９７】
また、上記実施の形態１と同様に、反射層２００Ａへの入射角が小さい光に対しても、屈折率の異なる第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜によるブラッグ反射によって発光層１００側に向けて効果的に反射させることができる。
【００９８】
しかも、本実施例では、反射層２００Ａに金属膜２０４が用いられているので、金属膜２０４による金属反射によって、上記の全反射による反射効果とブラッグ反射による反射効果とが底上げされる。これにより、図８に示すように、反射層２００Ａへの入射角が大きい光に対しても小さい光に対しても高い反射率を得ることができる。
【００９９】
このように、本実施例における反射層２００Ａを用いることで、小さい入射角から大きい入射角の広い範囲において高い反射率を得ることができる。これにより、図８に示すように、約９５％という高い全角度平均反射率Ｒｉｎｔを得ることができる。
【０１００】
特に、反射層２００Ａが金属膜２０４のみで構成される場合（図８の「比較例１（Ａｌのみ）」の場合）と比べても、高い全角度平均反射率Ｒｉｎｔが得られることが分かる。
【０１０１】
ただし、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜のペア数Ｍを増やしても、全角度平均反射率Ｒｉｎｔは高くならず、むしろ、若干低くなっている。これは、ペア数Ｍを増やすことで、小さい入射角で反射層２００Ａに入射する光（例えば垂直に入射する光）に対する反射率は向上しているが、これに背反して、大きい入射角で反射層２００Ａに入射する光に対する反射率が低下しているからである。特に、入射角が臨界角５０°付近での反射率が大きく低下している。この原因は、ペア数Ｍを増やすことで、光の干渉効果が強まるからであると考えられる。
【０１０２】
このため、反射層２００Ａに金属膜２０４を用いる場合は、図９に示すように、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜のペア数Ｍは１（Ｍ＝１）であるとよい。図９は、Ｍ＝１の場合の実施の形態２に係る発光体１Ａの断面図である。
【０１０３】
ここで、図９に示される構成の発光体１Ａについて、反射層２００Ａの反射特性を評価したので、その結果を図１０に示す。図１０は、図９に示される構成の発光体１Ａについて、λ＝５５０ｎｍの光についての反射層２００Ａにおける入射角と反射率との関係を示している。なお、本変形例において、反射層２００Ａの金属膜２０４は、アルミニウム膜ではなく、銀膜（膜厚１５０ｎｍ）としている。
【０１０４】
図１０において、「実施例２−４」に示す曲線は、本変形例における反射層２００Ａの反射特性を示している。具体的には、「実施例２−４」は、図８の「実施例２−１（Ｍ−１）」の構造において、反射層２００Ａの金属膜２０４をアルミニウム膜（１００ｎｍ）から銀膜（１５０ｎｍ）に変更した態様である。
【０１０５】
「比較例２」示す曲線は、「実施例２−４」の構造において、反射層２００Ａから第２の誘電体膜２０２（Ｔａ２Ｏ５）を除外した態様の反射特性を示している。
【０１０６】
「比較例３」示す曲線は、「実施例２−４」の構造において、反射層２００Ａから第２の誘電体膜２０２（Ｔａ２Ｏ５）及び第３の誘電体膜２０３（ＭｇＦ２）を除外するとともに、第１の誘電体膜２０１をＭｇＦ２膜からＳｉＯ２膜（ｎ１＝１．４６、ｄ１＝λａｖｅ／ｎ１＝３７６．７ｎｍ）に変更された態様である。つまり、「比較例３」の態様は、「比較例２」の構造において、第１の誘電体膜２０１がＭｇＦ２膜からＳｉＯ２膜に変更された態様である。
【０１０７】
「比較例４」示す曲線は、「実施例２−４」の構造において、第１の誘電体膜２０１、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３が含まれていない構成の反射特性を示している。つまり、「比較例４」は、反射層２００Ａが銀膜からなる金属膜２０４のみで構成された態様である。
【０１０８】
図１０に示すように、「実施例２−４」の態様については、反射層２００Ａに、第１の誘電体膜２０１、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３が含まれているので、反射層２００Ａに、第１の誘電体膜２０１、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３が含まれていない態様（「比較例２」、「比較例３」、「比較例４」）に対して、広い入射角の範囲で反射率が向上し、高い全角度平均反射率Ｒｉｎｔが得られることが分かる。
【０１０９】
また、図１０に示される「実施例２−４」の態様と、図８に示される「実施例２−１（Ｍ＝１）」の態様とは、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３の積層膜のペア数Ｍがいずれも１であるが、図１０に示される「実施例２−４」は、図８に示される「実施例２−１（Ｍ＝１）」の態様と比べて、全角度平均反射率Ｒｉｎｔが高くなっている。
【０１１０】
具体的には、図８に示される「実施例２−１（Ｍ＝１）」の態様の全角度平均反射率Ｒｉｎｔは９６．３％であったのに対して、図１０に示される「実施例２−４」の態様の全角度平均反射率Ｒｉｎｔは９９．４％である。このように、反射層２００Ａの金属膜２０４をアルミニウム膜から銀膜に変更することで、全角度平均反射率Ｒｉｎｔを向上させることができる。
【０１１１】
以上説明したように、本実施の形態に係る発光体１Ａでは、上記実施の形態１と同様に、発光層１００の屈折率ｎＥと、反射層２００Ａを構成する３つの誘電体膜の屈折率（つまり、第１の誘電体膜２０１の屈折率ｎ１、第２の誘電体膜２０２の屈折率ｎ２、第３の誘電体膜２０３の屈折率ｎ３）とが、ｎ１＜ｎＥ、ｎ２＞ｎ１、ｎ３＜ｎ２の関係を満たすように構成されている。
【０１１２】
これにより、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３によるブラッグ反射によって、小さい入射角で発光層１００から反射層２００Ａに入射する可視領域の光を効果的に反射させることができる。
【０１１３】
また、本実施の形態に係る発光体１Ａでも、上記実施の形態１と同様に、低屈折率の第１の誘電体膜２０１の膜厚ｄ１を、ｄ１≧λａｖｅ／ｎ１の関係式を満たすように厚膜化している。
【０１１４】
これにより、大きい入射角で発光層１００から反射層２００Ａに入射する可視領域の光を、第１の誘電体膜２０１と発光層１００との界面において効果的に全反射させることができる。
【０１１５】
しかも、本実施の形態に係る発光体１Ａでは、反射層２００Ａに金属膜２０４が含まれている。
【０１１６】
これにより、図８及び図１０に示すように、発光層１００から反射層２００Ａに入射する光の入射角の広い範囲において高い反射率を得ることができ、全角度平均反射率Ｒｉｎｔを向上させることができる。
【０１１７】
このように、本実施の形態に係る発光体１Ａによれば、反射層２００によって全反射とブラッグ反射とを両立させつつ金属反射を採用しているので、実施の形態１と比べて、高い全角度平均反射率Ｒｉｎｔを得ることができる。これにより、発光体１Ａの内部における光吸収損失が抑制されるので、高い光取り出し効率を有する発光体１Ａを実現できる。
【０１１８】
なお、本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、光源２の青色光（励起光）と発光層１００の黄色光（蛍光）とによって発光層１００から白色光を放射するように構成したが、これに限らない。
【０１１９】
例えば、上記のように、光源２の励起光を紫外光（例えばピーク波長４０５ｎｍ）とし、発光層１００に含まれる蛍光体として、黄色蛍光体、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を用いることで、発光層１００から白色光を放射するように構成してもよい。
【０１２０】
あるいは、光源２の励起光を青色光（例えばピーク波長４５０ｎｍ）とし、発光層１００に含まれる蛍光体として、黄色蛍光体、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を用いることで、発光層１００から白色光を放射するように構成してもよい。
【０１２１】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る発光装置１０Ｘについて、図１１を用いて説明する。図１１は、実施の形態３に係る発光装置１０Ｘの構成を模式的に示す図である。
【０１２２】
図１１に示すように、本実施の形態に係る発光装置１０Ｘは、実施の形態２に係る発光体１Ａと、光源２（第１光源）と、光源３（第２光源）と、波長選択素子４と、インテグレーションロッド５とを備える。
【０１２３】
本実施の形態において、発光体１Ａの発光層１００は、蛍光体からなる蛍光体層である。具体的には、発光層１００は、黄色蛍光体からなる黄色蛍光体層である。
【０１２４】
光源２は、励起用光源であり、発光体１Ａの発光層１００の蛍光体を励起して蛍光発光させるための励起光を出射する。光源２は、例えば紫外光又は青色光を出射する。本実施の形態において、光源２は、青色光を出射する半導体レーザである。
【０１２５】
光源３は、照明用光源であり、発光体１Ａの発光層１００から放射された光と混ざることで照明光（白色光）を生成するための光を出射する。本実施の形態において、発光体１Ａの発光層１００は黄色蛍光体層であるので、光源３は、青色光を出射する半導体レーザ又はＬＥＤである。
【０１２６】
波長選択素子４は、波長に応じて入射する光を選択的して透過する。本実施の形態において、波長選択素子４は、一定の範囲の波長域の光を透過するとともに、それ以外の波長域の光を反射する。具体的には、波長選択素子４は、発光体１Ａから放射される光を透過するとともに、光源２及び光源３から出射する光を反射する。
【０１２７】
本実施の形態では、発光体１Ａからは黄色光が放射されるので、波長選択素子４は黄色光を透過する特性を有する。また、光源２及び光源３は青色光を出射するので、波長選択素子４は青色光を反射する特性を有する。この場合、波長選択素子４は、光源２から出射する青色光を反射して発光体１Ａに入射させ、光源３から出射する青色光を反射してインテグレーションロッド５に入射させる。このような波長選択素子４としては、例えばダイクロイックミラーを用いることができる。
【０１２８】
インテグレーションロッド５は、入射する光を入射端面で受けて輝度分布を均一にして出射する。本実施の形態では、インテグレーションロッド５には、発光体１Ａから放射された黄色光と光源３から出射した青色光とが入射する。これにより、インテグレーションロッド５は、発光体１Ａからの黄色光と光源３からの青色光とを入射端面で受けて輝度分布を均一にして白色光として出射させる。
【０１２９】
なお、インテグレーションロッド５の前後にレンズを配置してもよい。例えば、インテグレーションロッド５の入射側に集光レンズを配置し、インテグレーションロッド５の出射側に投光レンズを配置してもよい。
【０１３０】
このように構成される発光装置１０Ｘは、例えば、照明装置又はプロジェクターの光源として利用することができる。つまり、インテグレーションロッド５から出射する白色光は、照明光又は映像光として利用される。
【０１３１】
このように構成される発光装置１０Ｘでは、光取り出し効率に優れた実施の形態１に係る発光体１Ａを備えているので、高効率の発光装置を実現することができる。
【０１３２】
なお、本実施の形態では、発光装置として構成されていたが、発光体１と、光源２と、光源３と、波長選択素子４と、インテグレーションロッド５とを備える光源システムとして構成されてもよい。
【０１３３】
また、本実施の形態では、実施の形態２に係る発光体１Ａを用いたが、これに限らず、実施の形態１に係る発光体１を用いて、発光装置を実現してもよい。この場合、光源２を発光体１の基板３００の裏面側に配置するとよい。
【０１３４】
（変形例１）
次に、変形例１に係る発光体１Ｃについて、図１２を用いて説明する。図１２は、変形例１に係る発光体１Ｃの構成を模式的に示す図である。
【０１３５】
図１２に示すように、本変形例に係る発光体１Ｃは、発光層１００Ｃと、反射層２００Ｃとを備える。本変形例に係る発光体１Ｃは、上記実施の形態１に係る発光体１と同様に、励起光が反射層２００Ｃを透過する透過型である。
【０１３６】
本変形例における発光層１００Ｃと上記実施の形態１における発光層１００とは、形状のみが異なり、それ以外は同じである。具体的には、本変形例における発光層１００Ｃは、端面を第１の面１０１（光出射面）とする柱状体である。本変形例において、発光層１００Ｃの形状は、円柱である。また、発光層１００Ｃは、上記実施の形態１における発光層１００と同様に、励起光により発光する励起型発光層である。
【０１３７】
また、本変形例における反射層２００Ｃと上記実施の形態１における反射層２００とは、形状のみが異なり、それ以外は同じである。具体的には、本変形例における反射層２００Ｃは、発光層１００Ｃを構成する柱状体の側周面に形成されており、筒状体となっている。本実施の形態において、発光層１００Ｃの形状が円柱であるので、反射層２００Ｃは薄肉円筒状である。
【０１３８】
図示されていないが、反射層２００Ｃは、上記実施の形態１における反射層２００と同様に、第１の誘電体膜２０１と第２の誘電体膜２０２と第３の誘電体膜２０３とによって構成されている。第１の誘電体膜２０１、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３は、発光層１００Ｃを構成する柱状体の側周面上に、この順で積層されている。つまり、反射層２００Ｃでは、第１の誘電体膜２０１が最も内側に位置し、第３の誘電体膜２０３が最も外側に位置している。
【０１３９】
なお、発光層１００Ｃの材料及び屈折率ｎＥと、反射層２００Ｃを構成する３つの誘電体膜の材料及び屈折率とは、実施の形態１と同様である。
【０１４０】
このように構成される発光体１Ｃは、透過型の蛍光体ロッドとして構成され、図１２に示すように、励起用の光源２からの光（励起光）は、発光体１Ｃの側周面から入射する。
【０１４１】
以上、本変形例に係る発光体１Ｃは、上記実施の形態１に係る発光体１と同様に、反射層２００Ｃによって高い全角度平均反射率Ｒｉｎｔを得ることができるので、高い光取り出し効率を有する発光体１Ｃを実現できる。
【０１４２】
また、本変形例に係る発光体１Ｃの構造によれば、励起エネルギー密度を小さくすることができる。さらに、本変形例に係る発光体１Ｃの構造にすることで、発光層１００Ｃの発光領域を小さくすることが可能となる。例えば、発光層１００Ｃを構成する円柱体を細長くして、小径化かる長尺化することで、発光層１００Ｃの発光領域を小さくしつつ、発光層１００Ｃの発光量を稼ぐことができる。
【０１４３】
なお、図１３に示すような構成の発光体１Ｃ’としてもよい。図１３に示される発光体１Ｃ’は、図１２に示される発光体１Ｃの表面に、複数本のスリット４０１が形成された金属層４００が形成された構成となっている。スリット４０１は、励起用の光源２の光を透過させるための励起光入射部である。金属層４００としては、アルミニウム又は銀を用いることができる。
【０１４４】
このように、図１３に示される発光体１Ｃ’によれば、外郭層として金属層４００が形成されているので、高い光取り出し効率が得られるだけではなく、放熱性に優れた発光体を実現することができる。なお、図１３に示される発光体１Ｃ’の金属層４００は、上記実施の形態２における反射層２００Ａの金属膜２０４としての機能を有するので、サイド反射率が高まり、図１２の発光体１Ｃ’と比べて、高い光取り出し効率を得ることができる。
【０１４５】
（変形例２）
次に、変形例２に係る発光体１Ｄについて、図１４を用いて説明する。図１４は、変形例２に係る発光体１Ｄの構成を模式的に示す図である。
【０１４６】
図１４に示すように、本変形例に係る発光体１Ｄは、発光層１００Ｄと、反射層２００Ｄとを備える。本変形例に係る発光体１Ｄは、上記実施の形態２に係る発光体１Ａと同様に、励起光が反射層２００Ｄを透過しない反射型である。
【０１４７】
本変形例における発光層１００Ｄと上記実施の形態２における発光層１００とは、形状のみが異なり、それ以外は同じである。具体的には、本変形例における発光層１００Ｄは、一対の端面の一方を光出射面である第１の面１０１とし、一対の端面の少なくとも一方を励起光の入射面とする柱状体である。つまり、発光層１００から放射される光は、光入射面となる端面から放射されてもよいし、光入射面となる端面とは反対側の端面から放射されてもよい。本変形例において、発光層１００Ｄの形状は、円柱である。また、発光層１００Ｃは、上記実施の形態２における発光層１００と同様に、励起光により発光する励起型発光層である。
【０１４８】
また、本変形例における反射層２００Ｄと上記実施の形態２における反射層２００Ａとは、形状のみが異なり、それ以外は同じである。具体的には、本変形例における反射層２００Ｄは、発光層１００Ｄを構成する柱状体の側周面に形成されており、筒状体となっている。本実施の形態において、発光層１００Ｄの形状が円柱であるので、反射層２００Ｄは薄肉円筒状である。
【０１４９】
図示されていないが、反射層２００Ｄは、上記実施の形態２における反射層２００と同様に、第１の誘電体膜２０１と第２の誘電体膜２０２と第３の誘電体膜２０３と金属膜２０４とによって構成されている。第１の誘電体膜２０１、第２の誘電体膜２０２、第３の誘電体膜２０３及び金属膜２０４は、発光層１００Ｄを構成する柱状体の側周面上に、この順で積層されている。つまり、反射層２００Ｄでは、第１の誘電体膜２０１が最も内側に位置し、金属膜２０４が最も外側に位置している。
【０１５０】
なお、発光層１００Ｄの材料及び屈折率ｎＥと、反射層２００Ｄを構成する３つの誘電体膜の材料及び屈折率と、金属膜２０４の材料等とは、実施の形態２と同様である。
【０１５１】
このように構成される発光体１Ｄは、反射型の蛍光体ロッドとして構成され、図１４に示すように、励起用の光源２からの光（励起光）は、発光体１Ｄの端面から入射する。
【０１５２】
以上、本変形例に係る発光体１Ｄは、上記実施の形態２に係る発光体１Ａと同様に、反射層２００Ａによって高い全角度平均反射率Ｒｉｎｔを得ることができるので、高い光取り出しを有する発光体１Ｄを実現できる。
【０１５３】
また、本変形例に係る発光体１Ｄの構造によれば、上記変形例１に係る発光体１Ｃと同様に、励起エネルギー密度を小さくすることができるとともに、発光層１００Ｄの発光領域を小さくすることが可能となる。
【０１５４】
しかも、本変形例に係る発光体１Ｄでは、反射層２００Ｄの金属膜２０４が外側に位置しているので、光取り出し効率に優れるだけではなく、放熱性に優れた発光体を実現することができる。
【０１５５】
（その他変形例等）
以上、本発明に係る発光体及び発光装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されない。
【０１５６】
例えば、上記実施の形態１において、光源２の光を基板３００の裏面から入射させたが、これに限らず、光源２の光を発光層１００の第１の面１０１から入射させてもよい。この場合、第１の面１０１は、光出射面であるとともに光入射面となる。
【０１５７】
また、上記の各実施の形態において、第１の誘電体膜２０１、第２の誘電体膜２０２及び第３の誘電体膜２０３は、上記の金属化合物に限定されるものではなく、エアロゲル等であってもよい。
【０１５８】
また、上記の各実施の形態において、発光体の発光層は、励起光によって発光する励起型発光層としたが、これに限らない。例えば、発光層は、ＬＥＤ等の半導体発光素子又は有機ＥＬ等の自発光型発光であってもよい。
【０１５９】
また、上記の各実施の形態において、励起型発光層として蛍光体層を例示したが、蛍光体層に限定されるものではない。励起型発光層は、励起光を当該励起光とは異なる波長の光に変換する波長変換層等あってもよい。この場合、波長変換層は、例えば、励起光を吸収して励起光とは異なる波長の光を発する波長変換材を含む。波長変換材としては、半導体、金属錯体、有機染料、顔料等が例示される。
【０１６０】
また、上記の各実施の形態において、発光層の材料は、無機材料に限るものではなく、有機材料又は量子ドット等の半導体材料であってもよい。
【０１６１】
その他、上記の各実施の形態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各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】
【０１６２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｃ’、１Ｄ  発光体
２、３  光源
１０、１０Ａ、１０Ｘ  発光装置
１００、１００Ｃ、１００Ｄ  発光層
１０１  第１の面（光出射面）
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ  反射層
２０１  第１の誘電体膜
２０２  第２の誘電体膜
２０３  第３の誘電体膜
２０４  金属膜
２１０  誘電体多層膜
【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】
2019012160.tif 000012
【図８】
2019012160.tif 000013
【図９】
2019012160.tif 000014
【図１０】
2019012160.tif 000015
【図１１】
2019012160.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
2019012160.tif 000018
【図１４】
2019012160.tif 000019
【図１５】
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【図１６】
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