(57)【要約】【課題】発光効率を向上させ、又は発光色を調整する。【解決手段】半導体発光素子１２からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体１５、１７を備えた波長変換部材１１であって、波長変換部材は、少なくとも２層の異なる発光スペクトルを有する波長変換層からなり、波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、半導体発光素子１２からの光が入射する側の層ほど長波長である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を備えた波長変換部材であって、前記波長変換部材は、少なくとも２層の異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含み、前記波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、半導体発光素子からの光が入射する側の層ほど長波長である波長変換部材。
【請求項２】
前記波長変換層のうちの少なくとも１つの層が樹脂バインダーを含んでいない請求項１に記載の波長変換部材。
【請求項３】
前記波長変換層のうちの少なくとも１つの層が蛍光体粒子以外に熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の粒子を含有する請求項１又は２に記載の波長変換部材。
【請求項４】
前記波長変換層のうち、前記熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の粒子を含有する波長変換層が最も半導体発光素子の近くに配置される請求項３に記載の波長変換部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の波長変換部材を具備する光源。
【請求項６】
半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体からなる波長変換部材であって、励起光を照射する位置によって発光色が連続的又は段階的に変わる波長変換部材。
【請求項７】
少なくとも２層の異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含み、異なる層の厚さの比率が連続的に異なる請求項６に記載の波長変換部材。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の波長変換部材を具備し、かつ、半導体発光素子として半導体レーザーを具備する光源。
【請求項９】
半導体レーザーによる波長変換部材への励起光の照射位置を可動ミラーを用いて制御する請求項８に記載の光源。
【請求項１０】
半導体レーザーによる波長変換部材への励起光の照射位置を、波長変換部材を可動とすることで制御する請求項８に記載の光源。
【請求項１１】
複数の半導体レーザーの点灯制御によって、波長変換部材への励起光の照射位置を制御する請求項８に記載の光源。
【請求項１２】
請求項５及び８〜１１の何れか１項に記載の光源を具備する車両用ヘッドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を備えた波長変換部材、その波長変換部材を備えた光源、及びその光源を備えた車両用ヘッドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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ヘッドランプがあった（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、従来の技術によれば、発光効率の向上又は発光色の調整が求められていた。
【０００５】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであって、発光効率を向上させ、又は発光色を調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る波長変換部材は、半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を備えた波長変換部材であって、少なくとも２層の異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含み、波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、半導体発光素子からの光が入射する側の層ほど長波長である。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、発光効率を向上させ、又は発光色を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係る光源の概略構成を示す構成図である。
【図２】第２の実施の形態に係る光源の概略構成を示す構成図である。
【図３】第３の実施の形態に係る光源の概略構成を示す構成図である。
【図４】第４の実施の形態に係る光源の概略構成を示す構成図である。
【図５】第５の実施の形態に係る光源の概略構成を示す構成図である。
【図６】第６の実施の形態に係る光源の概略構成を示す構成図である。
【図７】第７の実施の形態に係る光源の概略構成を示す構成図である。
【図８】第８の実施の形態に係る車両用ヘッドランプの概略構成を示す構成図である。
【図９】第９の実施の形態に係る車両の概略構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の第１の側面（アスペクト）に係る波長変換部材は、半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を備えた波長変換部材であって、波長変換部材は、少なくとも２層の異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含み、波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、半導体発光素子からの光が入射する側の層ほど長波長である。
【００１０】
本開示の第２の側面に係る波長変換部材は、第１の側面に係る波長変換部材において、波長変換層のうちの少なくとも１つの層が樹脂バインダーを含んでいない。
【００１１】
本開示の第３の側面に係る波長変換部材は、第１又は２の側面に係る波長変換部材において、波長変換層のうちの少なくとも１つの層が蛍光体粒子以外に熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の粒子を含有する。
【００１２】
本開示の第４の側面に係る波長変換部材は、第３の側面に係る波長変換部材において、波長変換層のうち、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の粒子を含有する波長変換層が最も半導体発光素子の近くに配置される。
【００１３】
本開示の第５の側面に係る光源は、第１〜第４の何れかの側面に係る波長変換部材を具備する。
【００１４】
本開示の第６の側面に係る波長変換部材は、半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体からなる波長変換部材であって、励起光を照射する位置によって発光色が連続的又は段階的に変わる。
【００１５】
本開示の第７の側面に係る波長変換部材は、第６の側面に係る波長変換部材において、少なくとも２層の異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含み、異なる層の厚さの比率が連続的に異なる。
【００１６】
本開示の第８の側面に係る光源は、本開示の第６又は第７の側面に係る波長変換部材を具備し、かつ、半導体発光素子として半導体レーザーを具備する。
【００１７】
本開示の第９の側面に係る光源は、第８の側面に係る光源において、半導体レーザーによる波長変換部材への励起光の照射位置を、可動ミラーを用いて制御する。
【００１８】
本開示の第１０の側面に係る光源は、第８の側面に係る光源において、半導体レーザーによる波長変換部材への励起光の照射位置を、波長変換部材を可動とすることで制御する。
【００１９】
本開示の第１１の側面に係る光源は、第８の側面に係る光源において、複数の半導体レーザーの点灯制御によって、波長変換部材への励起光の照射位置を制御する。
【００２０】
本開示の第１２の側面に係る車両用ヘッドランプは、第８〜第１１の何れかの側面に係る光源を具備する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る光源１０の概略構成を示している。光源１０は、波長変換部材１１と、半導体発光素子１２とを備える。半導体発光素子１２は、例えば、ＬＥＤ、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）又はレーザーダイオード（ＬＤ）などである。本実施の形態では、半導体発光素子１２がＬＤである場合を説明する。半導体発光素子１２は、１つのＬＤであってもよく、また、複数のＬＤを光学的に結合させたものでもよい。半導体発光素子１２は、例えば、青紫光を射出する。本開示において、青紫光とは、ピーク波長が３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の光をいう。波長変換部材１１と半導体発光素子１２との間には、半導体発光素子１２の光を波長変換部材１１に導く入射光学系１９が設けられていてもよい。入射光学系１９は、例えば、レンズ、ミラー及び／又は光ファイバなどを備えている。
【００２２】
波長変換部材１１は、半導体発光素子１２からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材１１は、少なくとも２層の互いに異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含む。波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となる。例えば、各波長変換層の発光スペクトルのピーク波長のうち、半導体発光素子１２からの光が入射する側に最も近い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も長波長となり、半導体発光素子１２からの光が入射する側から最も遠い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も短波長となってもよい。
【００２３】
本実施の形態では、波長変換部材１１が、波長変換層として、第１の蛍光体層１３及び第２の蛍光体層１４を有する場合を説明する。第１の蛍光体層１３は、半導体発光素子１２からの光を受けて発光する複数の第１の蛍光体１５と、複数の第１の蛍光体１５の間に配置されたバインダー１６とを有する。第２の蛍光体層１４は、第１の蛍光体層１３を介して半導体発光素子１２からの光を受けて発光する複数の第２の蛍光体１７と、複数の第２の蛍光体１７の間に配置されたバインダー１８とを有する。第１の蛍光体層１３は、第２の蛍光体層１４に比して、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い位置に設けられる。
【００２４】
第１の蛍光体１５は、例えば、黄色蛍光体である。本開示において、黄色蛍光体とは、発光スペクトルのピーク波長が５４０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下である蛍光体をいう。第２の蛍光体１７は、例えば、青色蛍光体である。本開示において、青色蛍光体とは、発光スペクトルのピーク波長が４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である蛍光体をいう。バインダー１６及び１８は、例えば、樹脂、ガラス又は透明結晶などの媒体である。バインダー１６及び１８は、同じ材質であってもよく、また、異なる材質であってもよい。
【００２５】
次に、光源１０の動作について説明する。半導体発光素子１２から射出された光は、入射光学系１９を通り、波長変換部材１１の第１の蛍光体層１３に入射する。この入射光により、第１の蛍光体層１３の複数の第１の蛍光体１５が励起されて黄色光を射出する。半導体発光素子１２からの光の一部は、第１の蛍光体層１３を透過して波長変換部材１１の第２の蛍光体層１４に入射する。この入射光により、第２の蛍光体層１４の複数の第２の蛍光体１７が励起されて青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光が混合して白色光となる。
【００２６】
上述したように、本開示の第１の実施の形態によれば、波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となる。従って、半導体発光素子１２からの光が入射する側の反対側を出射側とすると、ある波長変換層からの波長変換光が出射側に向かう場合に、その波長変換光が他の波長変換層によって吸収されることを回避することができる。従って、発光効率が向上する。また、波長変換素子１２の温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
図２は、本開示の第２の実施の形態に係る光源２０の概略構成を示している。第１の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源２０は、波長変換部材２７と、半導体発光素子１２とを備える。波長変換部材２７と半導体発光素子１２との間には、半導体発光素子１２の光を波長変換部材１１に導く入射光学系１９が設けられていてもよい。
【００２８】
波長変換部材２７は、半導体発光素子１２からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材２７は、波長変換層として、第２の蛍光体層１４、第３の蛍光体層２１及び第４の蛍光体層２２を有する。第３の蛍光体層２１は、半導体発光素子１２からの光を受けて発光する複数の第３の蛍光体２３と、複数の第３の蛍光体２３の間に配置されたバインダー２４とを有する。第４の蛍光体層２２は、第３の蛍光体層２１を介して半導体発光素子１２からの光を受けて発光する複数の第４の蛍光体２５と、複数の第４の蛍光体２５の間に配置されたバインダー２６とを有する。
【００２９】
第３の蛍光体層２１は、第２の蛍光体層１４及び第４の蛍光体層２２に比して、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い位置に設けられる。第４の蛍光体層２２は、第２の蛍光体層１４に比して、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い位置に設けられる。第３の蛍光体２１は、例えば、赤色蛍光体である。本開示において、赤色蛍光体とは、発光スペクトルのピーク波長が５９０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下である蛍光体をいう。第４の蛍光体２２は、例えば、緑色蛍光体である。本開示において、緑色蛍光体とは、発光スペクトルのピーク波長が４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下である蛍光体をいう。バインダー２４及び２６は、例えば、樹脂、ガラス又は透明結晶などの媒体である。バインダー１８、２４及び２６は、同じ材質であってもよく、また、異なる材質であってもよい。
【００３０】
次に、光源２０の動作について説明する。半導体発光素子１２から射出された光は、入射光学系１９を通り、波長変換部材２７の第３の蛍光体層２１に入射する。この入射光により、第３の蛍光体層２１の複数の第３の蛍光体２３が励起されて赤色光を射出する。半導体発光素子１２からの光の一部は第３の蛍光体層２１を透過して波長変換部材２７の第４の蛍光体層２２に入射する。この入射光により、第４の蛍光体層２２の複数の第４の蛍光体２５が励起されて緑色光を射出する。半導体発光素子１２からの光のさらに一部は第４の蛍光体層２２を透過して波長変換部材２７の第２の蛍光体層１４に入射する。この入射光により、第２の蛍光体層１４の複数の第２の蛍光体１７が励起されて青色光を射出する。これらの赤色光、緑色光及び青色光が混合して白色光となる。
【００３１】
上述したように、本開示の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加え、さらに、３種類の蛍光体１７、２３及び２５を有するので、よりブロードな発光スペクトルとなり、演色性が向上するという効果を得ることができる。また、赤色光を射出するので、車両用ヘッドランプに応用した場合、標識の視認性が向上する。
【００３２】
（第３の実施の形態）
図３は、本開示の第３の実施の形態に係る光源３０の概略構成を示している。第１の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源３０は、波長変換部材３１と、半導体発光素子１２とを備える。波長変換部材３１と半導体発光素子１２との間には、半導体発光素子１２の光を波長変換部材１１に導く入射光学系１９が設けられていてもよい。
【００３３】
波長変換部材３１は、半導体発光素子１２からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材３１は、少なくとも２層の互いに異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含む。波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となる。例えば、各波長変換層の発光スペクトルのピーク波長のうち、半導体発光素子１２からの光が入射する側に最も近い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も長波長となり、半導体発光素子１２からの光が入射する側から最も遠い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も短波長となってもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも１つが、例えば樹脂バインダーを含んでいない。
【００３４】
本実施の形態では、波長変換部材３１は、波長変換層として、第２の蛍光体層１４及び蛍光体焼結体層３２を有する場合を説明する。蛍光体焼結体層３２は、半導体発光素子１２からの光を受けて発光する。蛍光体焼結体層３２は、例えば、発光スペクトルのピーク波長が５４０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下である。蛍光体焼結体層３２は、樹脂バインダーを含んでいない。
【００３５】
蛍光体焼結体層３２は、第２の蛍光体層１４に比して、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い位置に設けられる。蛍光体焼結体層３２は、例えば、黄色光を射出する。ここで、黄色光とは、ピーク波長が５４０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の光をいう。
【００３６】
次に、光源３０の動作について説明する。半導体発光素子１２から射出された光は、入射光学系１９を通り、波長変換部材３１の蛍光体焼結体層３２に入射する。この入射光により、蛍光体焼結体層３２が励起されて黄色光を射出する。半導体発光素子１２からの光の一部は蛍光体焼結体層３２を透過して波長変換部材３１の第２の蛍光体層１４に入射する。この入射光により、第２の蛍光体層１４の複数の第２の蛍光体１７が励起されて青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光が混合して白色光となる。
【００３７】
上記では、複数の波長変換層のうちの１つが樹脂バインダーを含んでいない例を説明したが、複数の波長変換層が樹脂バインダーを含んでいなくてもよく、また、全ての波長変換層が樹脂バインダーを含んでいなくてもよい。例えば、第２の蛍光体層１４に代えて、青色光を射出する蛍光体焼結体層を設けてもよい。
【００３８】
上述したように、本開示の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加え、さらに、蛍光体焼結体層３２が樹脂バインダーを含まないので、急激な温度変化による割れを低減するという効果を得ることができる。
【００３９】
（第４の実施の形態）
図４は、本開示の第４の実施の形態に係る光源４０の概略構成を示している。第１の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源４０は、波長変換部材４１と、半導体発光素子１２とを備える。波長変換部材４１と半導体発光素子１２との間には、半導体発光素子１２の光を波長変換部材１１に導く入射光学系１９が設けられていてもよい。
【００４０】
波長変換部材４１は、半導体発光素子１２からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材４１は、少なくとも２層の互いに異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含む。波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となる。例えば、各波長変換層の発光スペクトルのピーク波長のうち、半導体発光素子１２からの光が入射する側に最も近い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も長波長となり、半導体発光素子１２からの光が入射する側から最も遠い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も短波長となってもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも１つが蛍光体粒子以外に熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の粒子（高熱伝導粒子）を含有する。高熱伝導粒子を含有する波長変換層は、複数の波長変換層のうちで最も半導体発光素子の近くに配置されていてもよい。
【００４１】
波長変換部材３１は、波長変換層として、例えば、第２の蛍光体層１４及び第５の蛍光体層４２を有する。第５の蛍光体層４２は、半導体発光素子１２からの光を受けて発光する複数の第５の蛍光体４３と、複数の第５の蛍光体４３の間に配置された高熱伝導粒子４４とを有する。第５の蛍光体層４２は、第２の蛍光体層１４に比して、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い位置に設けられる。第５の蛍光体４３は、例えば、黄色蛍光体である。
【００４２】
次に、光源４０の動作について説明する。半導体発光素子１２から射出された光は、入射光学系１９を通り、波長変換部材４１の第５の蛍光体層４２に入射する。この入射光により、第５の蛍光体層４２の複数の第５の蛍光体４３が励起されて黄色光を射出する。複数の第５の蛍光体４３の発光時に発生する熱は、高熱伝導粒子４４により放熱される。半導体発光素子１２からの光の一部は第５の蛍光体層４２を透過して波長変換部材４１の第２の蛍光体層１４に入射する。この入射光により、第２の蛍光体層１４の複数の第２の蛍光体１７が励起されて青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光が混合して白色光となる。
【００４３】
上記では、複数の波長変換層のうちの１つが高熱伝導粒子を含む例を説明したが、複数の波長変換層が高熱伝導粒子を含んでいてもよく、また、全ての波長変換層が高熱伝導粒子を含んでいてもよい。
【００４４】
上述したように、本開示の第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加え、さらに、第５の蛍光体層４２が高熱伝導粒子４４を含有するので、波長変換部材４１の温度上昇を抑制するという効果を得ることができる。
【００４５】
（第５の実施の形態）
図５は、本開示の第５の実施の形態に係る光源５０の概略構成を示している。第１の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源５０は、波長変換部材５１と、半導体発光素子１２と、ミラー５９とを備える。ミラー５９は、半導体発光素子１２からの光を波長変換部材５１に導き、かつ波長変換部材５１上の照射位置を移動させることができる。ミラー５９は、例えば、ＭＥＭＳミラーである。ミラー５９と半導体発光素子１２との間には、半導体発光素子１２の光をミラー５９に導く入射光学系５８が設けられていてもよい。
【００４６】
波長変換部材５１は、半導体発光素子１２からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材５１は、照射される位置によって発光波長が連続的又は段階的に変化する。波長変換部材５１は、例えば、少なくとも２層の互いに異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含む。互いに異なる発光スペクトルを有する少なくとも２つの波長変換層の厚さの比は位置によって異なる。互いに異なる発光スペクトルを有する少なくとも２つの波長変換層の厚さの比は位置によって段階的に変化してもよく、また、連続的に変化してもよい。各波長変換層が蛍光体を含み、かつ、蛍光体の体積濃度が各波長変換層内で一定であってもよい。さらに、蛍光体の体積濃度が全波長変換層で一定であってもよい。
【００４７】
波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となってもよい。例えば、各波長変換層の発光スペクトルのピーク波長のうち、半導体発光素子１２からの光が入射する側に最も近い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も長波長となり、半導体発光素子１２からの光が入射する側から最も遠い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も短波長となってもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも１つが蛍光体粒子以外に熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の粒子（高熱伝導粒子）を含有してもよい。高熱伝導粒子を含有する波長変換層は、複数の波長変換層のうちで最も半導体発光素子の近くに配置されていてもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも１つが樹脂バインダーを含んでいなくてもよい。
【００４８】
波長変換部材５１は、波長変換層として、例えば、第６の蛍光体層５２及び第７の蛍光体層５３を有する。第６の蛍光体層５２及び第７の蛍光体層５３は、重なるように配置されており、かつ、半導体発光素子１２からの光によって照射される照射面に垂直な厚さの比が照射位置によって連続的に変化するように設けられている。例えば、波長変換部材５１上の照射位置を所定の位置から所定の方向に移動させると、移動に伴って第６の蛍光体層５２の厚さに対する第７の蛍光体層５３の厚さの割合が連続的に増加する。
【００４９】
第６の蛍光体層５２は、半導体発光素子１２からの光を受けて発光する複数の第６の蛍光体５４と、複数の第６の蛍光体５４の間に配置されたバインダー５５とを有する。第７の蛍光体層５３は、第６の蛍光体層５２を介して半導体発光素子１２からの光を受けて発光する複数の第７の蛍光体５６と、複数の第７の蛍光体５６の間に配置されたバインダー５７とを有する。
【００５０】
第６の蛍光体５４は、例えば、黄色蛍光体である。第７の蛍光体５６は、例えば、青色蛍光体である。第６の蛍光体５４の体積濃度は、第６の蛍光体層５２内で一定であってもよい。また、第７の蛍光体５６の体積濃度は、第７の蛍光体層５３内で一定であってもよい。さらに、第６の蛍光体５４の体積濃度と第７の蛍光体５６の体積濃度が同じであってもよい。バインダー５５及び５７は、例えば、樹脂、ガラス又は透明結晶などの媒体である。バインダー５５及び５７は、同じ材質であってもよく、また、異なる材質であってもよい。
【００５１】
次に、光源５０の動作について説明する。半導体発光素子１２から射出された光は、入射光学系５８を通り、ミラー５９で反射され、波長変換部材５１の第６の蛍光体層５２に入射する。この入射光により、第６の蛍光体層５２の複数の第６の蛍光体５４が励起されて黄色光を射出する。半導体発光素子１２からの光の一部は第６の蛍光体層５２を透過して波長変換部材５１の第７の蛍光体層５３に入射する。この入射光により、第７の蛍光体層５３の複数の第７の蛍光体５６が励起されて青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光が混合して白色光となる。
【００５２】
ミラー５９は可動に設けられており、波長変換部材５１上の照射位置を移動させることができる。照射位置によって第６の蛍光体層５２と第７の蛍光体層５３との厚さの比が異なるので、照射位置が移動することにより、波長変換部材５１の発光色が変化する。
【００５３】
上述したように、本開示の第５の実施の形態によれば、波長変換部材５１は、照射される位置によって発光波長が連続的又は段階的に変化するので、照射位置を制御することにより、発光色を変化させ又は調整することができる。また、蛍光体の体積濃度を波長変換部材中で一定にすることにより、熱伝導性を確保し、また、熱膨張率差に損傷等を抑制することができる。
【００５４】
（第６の実施の形態）
図６は、本開示の第６の実施の形態に係る光源６０の概略構成を示している。第１及び第５の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源６０は、波長変換部材５１と、半導体発光素子１２と、駆動部６１とを備える。駆動部６１は、波長変換部材５１を可動として、波長変換部材５１上の照射位置を移動させることができる。駆動部６１は、例えば、モータを備え、波長変換部材５１を可動に保持する。駆動部６１は、例えば、照射面に平行な方向に波長変換部材５１を移動させることによって、波長変換部材５１上の照射位置を移動させる。また、波長変換部材５１が円盤状であって、駆動部６１は、波長変換部材５１を回転させることによって、波長変換部材５１上の照射位置を移動させてもよい。波長変換部材５１と半導体発光素子１２との間には、半導体発光素子１２の光を波長変換部材５１に導く入射光学系１９が設けられていてもよい。
【００５５】
次に、光源６０の動作について説明する。半導体発光素子１２から射出された光は、入射光学系１９を通り、波長変換部材５１の第６の蛍光体層５２に入射する。この入射光により、第６の蛍光体層５２の複数の第６の蛍光体５４が励起されて黄色光を射出する。半導体発光素子１２からの光の一部は第６の蛍光体層５２を透過して波長変換部材５１の第７の蛍光体層５３に入射する。この入射光により、第７の蛍光体層５３の複数の第７の蛍光体５６が励起されて青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光が混合して白色光となる。
【００５６】
駆動部６１は、波長変換部材５１を可動に保持し、波長変換部材５１上の照射位置を移動させることができる。照射位置によって第６の蛍光体層５２と第７の蛍光体層５３との厚さの比が異なるので、照射位置が移動することにより、波長変換部材５１の発光色が変化する。
【００５７】
本開示の第６の実施の形態によれば、第５の実施の形態と同様に、発光色を変化させ又は調整することができ、また、蛍光体の体積濃度を波長変換部材中で一定にすることにより、熱伝導性を確保するとともに、熱膨張率差に損傷等を抑制することができる。
【００５８】
（第７の実施の形態）
図７は、本開示の第７の実施の形態に係る光源７０の概略構成を示している。第６の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源７０は、波長変換部材７１と、複数の半導体発光素子１２と、駆動部７２とを備える。半導体発光素子１２は、例えば、ＬＥＤ、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）又はレーザーダイオード（ＬＤ）などである。本実施の形態では、半導体発光素子１２がＬＤである場合を説明する。半導体発光素子１２は、１つのＬＤであってもよく、また、複数のＬＤを光学的に結合させたものでもよい。半導体発光素子１２は、例えば、青紫光を射出する。
【００５９】
本実施の形態では、複数の半導体発光素子１２は、全て同じ構成である場合を説明するが、複数の半導体発光素子１２の一部又は全てが異なる構成で、異なる波長の光を射出してもよい。波長変換部材７１と複数の半導体発光素子１２との間には、複数の半導体発光素子１２の光を波長変換部材７１に導く複数の入射光学系１９が設けられていてもよい。入射光学系１９は、例えば、レンズ、ミラー及び／又は光ファイバなどを備えている。複数の入射光学系１９は、全て同じ構成であってもよく、また、一部又は全てが異なる構成であってもよい。
【００６０】
駆動部７２は、各半導体発光素子１２のオン／オフを制御する。駆動部７２は、例えば、何れか１つの半導体発光素子１２をオン状態にし、オン状態にする半導体発光素子１２を切り換えることにより、波長変換部材５１上の照射位置を移動させることができる。また、駆動部７２は、複数の半導体発光素子１２をオン状態にし、オン状態にする複数の半導体発光素子１２の組合せを切り換えることにより、波長変換部材５１上の照射パターンを変化させてもよい。また、駆動部７２は、オン状態にする半導体発光素子１２の数を変化させることにより、光量を変化させてもよい。
【００６１】
波長変換部材７１は、半導体発光素子１２からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材７１は、照射される位置によって発光波長が連続的又は段階的に変化する。波長変換部材７１は、例えば、少なくとも２層の互いに異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含む。互いに異なる発光スペクトルを有する少なくとも２つの波長変換層の厚さの比は位置によって異なる。互いに異なる発光スペクトルを有する少なくとも２つの波長変換層の厚さの比は位置によって段階的に変化してもよく、また、連続的に変化してもよい。各波長変換層が蛍光体を含み、かつ、蛍光体の体積濃度が各波長変換層内で一定であってもよい。さらに、蛍光体の体積濃度が全波長変換層で一定であってもよい。
【００６２】
波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子１２からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となってもよい。例えば、各波長変換層の発光スペクトルのピーク波長のうち、半導体発光素子１２からの光が入射する側に最も近い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も長波長となり、半導体発光素子１２からの光が入射する側から最も遠い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も短波長となってもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも１つが蛍光体粒子以外に熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の粒子（高熱伝導粒子）を含有してもよい。高熱伝導粒子を含有する波長変換層は、複数の波長変換層のうちで最も半導体発光素子の近くに配置されていてもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも１つが樹脂バインダーを含んでいなくてもよい。
【００６３】
波長変換部材７１は、波長変換層として、例えば、第７の蛍光体層５３、第８の蛍光体層７３及び第９の蛍光体層７４を有する。第７の蛍光体層５３、第８の蛍光体層７３及び第９の蛍光体層７４は、重なるように配置されており、かつ、半導体発光素子１２からの光によって照射される照射面に垂直な厚さの比が照射位置によって連続的に変化するように設けられている。例えば、波長変換部材７１上の照射位置を所定の位置から所定の方向に移動させると、移動に伴って第７の蛍光体層５３の厚さに対する第８の蛍光体層７３及び第９の蛍光体層７４の厚さの割合が連続的に増加する。
【００６４】
第８の蛍光体層７３は、半導体発光素子１２からの光を受けて発光する複数の第８の蛍光体７５と、複数の第８の蛍光体７５の間に配置されたバインダー７６とを有する。第９の蛍光体層７４は、第８の蛍光体層７３を介して半導体発光素子１２からの光を受けて発光する複数の第９の蛍光体７７と、複数の第９の蛍光体７７の間に配置されたバインダー７８とを有する。
【００６５】
第８の蛍光体７５は、例えば、赤色蛍光体である。第９の蛍光体７７は、例えば、緑色蛍光体である。第７の蛍光体層５３、第８の蛍光体層７３及び第９の蛍光体層７４の蛍光体体積濃度は、それぞれの層において一定であってもよく、また、全ての層において一定であってもよい。バインダー７６及び７８は、例えば、樹脂、ガラス又は透明結晶などの媒体である。バインダー５７、７６及び７８は、同じ材質であってもよく、また、異なる材質であってもよい。
【００６６】
次に、光源７０の動作について説明する。複数の半導体発光素子１２又はそのうちの何れか１つから射出された光は、対応する入射光学系１９を通り、波長変換部材７１の第８の蛍光体層７３に入射する。この入射光により、第８の蛍光体層７３の複数の第８の蛍光体７５が励起されて赤色光を射出する。半導体発光素子１２からの光の一部は第８の蛍光体層７３を透過して波長変換部材７１の第９の蛍光体層７４に入射する。この入射光により、第９の蛍光体層７４の複数の第９の蛍光体７７が励起されて緑色光を射出する。半導体発光素子１２からの光のさらに一部は第９の蛍光体層７４を透過して波長変換部材７１の第７の蛍光体層５３に入射する。この入射光により、第７の蛍光体層５３の複数の第７の蛍光体５６が励起されて青色光を射出する。これらの赤色光、緑色光及び青色光が混合して白色光となる。
【００６７】
上記では、波長変換部材が３つの蛍光体層を有する場合を説明したが、これに代えて、第５及び第６の実施の形態と同様に２つの蛍光体層を有する波長変換部材を用いてもよい。また、第５及び第６の実施の形態において、２つの蛍光体層を有する波長変換部材に代えて、本実施の形態と同様に３つの蛍光体層を有する波長変換部材を用いてもよい。
【００６８】
上述したように、本開示の第７の実施の形態によれば、第５及び第６の実施の形態と同様の効果に加え、さらに、３つの蛍光体層を有する波長変換部材を用いるので、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（第８の実施の形態）
図８は、本開示の第８の実施の形態に係る車両用ヘッドランプ１２０の概略構成を示している。本実施の形態の車両用ヘッドランプ１２０は、第１〜第７の実施の形態の光源１０、２０、３０、４０、５０、６０及び７０の何れかと、その光源からの光を前方に導く出射光学系１２２とを備える。光源の半導体発光素子からの青紫光が外部に出ないように吸収又は反射する波長カットフィルター１２１を設けてもよい。出射光学系１２２は、例えばリフレクタである。出射光学系１２２は、例えばＡｌ、Ａｇなどの金属膜又は表面に保護膜が形成されたＡｌ膜を有する。車両用ヘッドランプ１２０は、いわゆるリフレクタータイプであってもよく、また、プロジェクタータイプであってもよい。本開示において、車両とは、自動車、２輪車及び特殊車両を含む。
【００７０】
第８の実施の形態によれば、車両用ヘッドランプにおいて、第１〜第７の実施の形態の効果を得ることができる。
【００７１】
（第９の実施の形態）
図１２は本開示の第９の実施の形態に係る車両１３０の概略構成を示している。車両１３０は、第８の実施の形態の車両用ヘッドランプ１２０と、電力供給源１３１とを備える。車両１３０は、エンジン等の駆動源によって回転駆動され、電力を発生する発電機１３２を有していてもよい。発電機１３２が生成した電力は、電力供給源１３１に蓄えられる。電力供給源１３１は、充放電が可能な２次電池である。車両用ヘッドライト１２０は電力供給源１３１からの電力によって点灯する。車両１３０は、例えば、自動車、２輪車又は特殊車両である。さらに、車両１３０は、エンジン車、電気車、又はハイブリッド車であってもよい。
【００７２】
第９の実施の形態によれば、車両において、第１〜第７の実施の形態の効果を得ることができる。
【００７３】
第１〜第９の実施の形態は適宜組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本開示の波長変換部材は、例えば、特殊照明、ヘッドアップディスプレイ、プロジェクタ及び車両用ヘッドランプなどの光源に用いることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０  光源
１１、２７、３１、４１、５１、７１  波長変換部材
１２、８４、８５  半導体発光素子
１３、１４、２１、２２、４２、５２、５３、７３、７４  蛍光体層
１５、１７、２３、２５、４３、５４、５６、７５、７７  蛍光体
１６、１８、２４、２６、５５、５７、７６、７８  バインダー
１９、５８  入射光学系
３２  蛍光体焼結体層
４４  高熱伝導粒子
５９  ミラー
６２、７２  駆動部
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】
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【図２】
2015005650.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015005650.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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