(57)【要約】【課題】  より一層の高輝度化を図り、さらに照明光の色分離を防止することの可能な光源装置を提供する。【解決手段】  紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、固体光源５からの励起光により励起され固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層１２とを備え、固体光源５と蛍光体層１２とが空間的に離れて配置されており、蛍光体層１２の励起光が入射する側の面から反射方式で少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、蛍光体層１２は、複数の蛍光体片１２ａを束ねた構造となっており、隣接する蛍光体片１２ａ間には、遮光性を有する層１３が形成されている。【選択図】      図３
2012129135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の励起光が入射する側の面から反射方式で少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、前記蛍光体層は、複数の蛍光体片を束ねた構造となっており、隣接する蛍光体片間には、遮光性を有する層が形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置において、前記遮光性を有する層は、前記各蛍光体片の側面全体に亘り形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記複数の蛍光体片は、蛍光体セラミックスであることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
複数の棒状の蛍光体片の表面に遮光性を有する層を形成し、表面に遮光性を有する層が形成された各蛍光体片を束ねた後に、各蛍光体片の表面に形成されている遮光性を有する層を溶融して、隣接する蛍光体片間に遮光性を有する層が形成された一体化された構造とし、これを棒状の蛍光体片の長さ方向に対して垂直に切断することで、蛍光体層を作製することを特徴とする蛍光体層作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、照明装置、蛍光体層作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の固体光源（光半導体）と蛍光体層を組み合わせた光源装置は、例えば特許文献１に記載のように広く知られている。
【０００３】
図１は特許文献１に記載の光源装置であって、この光源装置では、図１のように蛍光体層９２を光半導体（固体光源）９５と直接接合することで、蛍光体層９２で発生した熱を光半導体（固定光源）９５側に放散することを意図している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−００５３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の図１に示すような光半導体（固体光源）９５と蛍光体層９２とが直接接合された光源装置では、光半導体（固体光源）９５からの励起光によって励起された蛍光体層９２からの発光（蛍光）のうち光半導体（固体光源）９５側とは反対側に出射する蛍光と、蛍光体層９２で吸収されずに蛍光体層９２を透過する光半導体（固体光源）９５からの励起光とを用いている。つまり、図１の光源装置は、蛍光体層９２を透過する光を利用する透過方式のものとなっている。
【０００６】
ここで、蛍光体層９２からの出射光を考えると、上記透過光とともに蛍光体層９２との界面で反射されて光半導体（固体光源）９５側へ戻って行く光、つまり反射光も存在しており、この光（反射光）は、光半導体（固体光源）９５に再吸収されるため、照明光として利用できない光となってしまうという問題があった。
【０００７】
また、図１の光源装置では、蛍光体層９２の熱を光半導体（固体光源）９５側に放散することを意図しているが、光半導体（固体光源）９５の励起光強度を高めた場合、蛍光体層９２のみならず光半導体（固体光源）９５でも発熱が起きるため、蛍光体層９２の発熱を同じく発熱している光半導体（固体光源）９５の側から放散させることとなり、熱放散の効率が良くないという問題があった。
【０００８】
このように、図１の光源装置では、透過方式のものとなっていることと、蛍光体層９２の発熱に対する熱放散の効率が良くないということとから、高輝度化に限界があった。
【０００９】
本願出願人は、従来に比べて十分な高輝度化を図るため、本願の先願（特願２００９−２８６３９７）において、図２に示すように、光半導体（固体光源）５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、固体光源５からの励起光を蛍光体層２に入射させて蛍光体層２からの蛍光と励起光とを反射方式で取り出す光源装置１０を案出した。ここで、反射方式とは、前記蛍光体層２の面のうち励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて蛍光と励起光を取り出す方式であり、反射方式を採用することで、蛍光の反射光と励起光の反射光とを光損失が少なく利用できるため高輝度化が可能となる。なお、図２において、符号６は光反射性基板（放熱基板）、符号７は蛍光体層２と光反射性基板（放熱基板）６との接合部である。
【００１０】
このような光源装置１０において、蛍光体層２として樹脂成分を実質的に含まない蛍光体セラミックスを用いる場合、蛍光体セラミックスは、樹脂成分を含まないため変色は起こらず、さらに蛍光体セラミックスは、温度感受性が低いので、温度消光が起きず、より一層の高輝度化が可能となる。
【００１１】
すなわち、蛍光体層２として樹脂成分を実質的に含まない蛍光体セラミックスを用い、それを光反射性基板（放熱基板）６と金属の接合部７で接合することにより、蛍光体層２からの熱放散を促進し、より一層の高輝度化を実現することが可能となる。
【００１２】
しかしながら、図２の光源装置１０において、蛍光体層２として樹脂成分を実質的に含まない蛍光体セラミックスを用いる場合、蛍光体セラミックスは空気に対して屈折率が高く、さらに内部にポアなどの散乱の原因となるものが少ないため、光が蛍光体セラミックス内部を伝播し、板状に成形した場合には側面から出射される発光成分が増加して、正面方向へ出射される発光成分が減少してしまうという不具合が生じる。また、このとき、固体光源５からの励起光と、固体光源５からの励起光により励起される蛍光体層（蛍光体セラミックス）２からの蛍光（励起光の波長よりも長波長の光）との混色により例えば白色の照明光を得るが、蛍光体層（蛍光体セラミックス）２内において固体光源５からの励起光と蛍光体層（蛍光体セラミックス）２からの蛍光との伝播度合が異なるため、照明光が色分離してしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、蛍光体層として樹脂成分を実質的に含まない蛍光体セラミックスを用いる場合にも、正面方向へ出射される発光成分の減少を防止してさらにより一層の高輝度化を図り、さらに照明光の色分離を防止することの可能な光源装置、照明装置、蛍光体層作製方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の励起光が入射する側の面から反射方式で少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、前記蛍光体層は、複数の蛍光体片を束ねた構造となっており、隣接する蛍光体片間には、遮光性を有する層が形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光源装置において、前記遮光性を有する層は、前記各蛍光体片の側面全体に亘り形成されていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記複数の蛍光体片は、蛍光体セラミックスであることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置である。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、複数の棒状の蛍光体片の表面に遮光性を有する層を形成し、表面に遮光性を有する層が形成された各蛍光体片を束ねた後に、各蛍光体片の表面に形成されている遮光性を有する層を溶融して、隣接する蛍光体片間に遮光性を有する層が形成された一体化された構造とし、これを棒状の蛍光体片の長さ方向に対して垂直に切断することで、蛍光体層を作製することを特徴とする蛍光体層作製方法である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１乃至請求項４記載の発明によれば、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の励起光が入射する側の面から反射方式で少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、前記蛍光体層は、複数の蛍光体片を束ねた構造となっており、隣接する蛍光体片間には、遮光性を有する層が形成されているので、蛍光体層として樹脂成分を実質的に含まない蛍光体セラミックスを用いる場合にも、正面方向へ出射される発光成分の減少を防止してさらにより一層の高輝度化を図り、さらに照明光の色分離を防止することが可能となる。
【００２０】
また、請求項５記載の発明によれば、複数の棒状の蛍光体片の表面に遮光性を有する層を形成し、表面に遮光性を有する層が形成された各蛍光体片を束ねた後に、各蛍光体片の表面に形成されている遮光性を有する層を溶融して、隣接する蛍光体片間に遮光性を有する層が形成された一体化された構造とし、これを棒状の蛍光体片の長さ方向に対して垂直に切断することで、蛍光体層を作製するので、簡単な工程により、均一膜厚で大面積の蛍光体層（複数の蛍光体片を束ねた構造であって隣接する蛍光体片間には遮光性を有する層が形成されている蛍光体層）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の光源装置を示す図である。
【図２】本願の先願に記載の光源装置を示す図である。
【図３】本発明の光源装置の一構成例を示す図である。
【図４】各蛍光体片の断面形状が正六角形（各蛍光体片が六角柱状）の場合を示す図である。
【図５】蛍光体層の作製方法を説明するための図である。
【図６】蛍光体層の各蛍光体片として、蛍光体層中の異なる領域（部位）ごとに、異なる種類（複数種類）の蛍光体をそれぞれ用いる場合を示す図である。
【図７】本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図３（ａ），（ｂ）は、本発明の光源装置の一構成例を示す図である。なお、図３（ａ）は光源装置全体を示す図、図３（ｂ）は蛍光体層が設けられている部分の斜視図であり、図３（ａ）では、蛍光体層が設けられている部分については、図３（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図として示されている。また、図３（ａ），（ｂ）において、図２（ａ），（ｂ）と同様の箇所には同じ符号を付している。図３（ａ）を参照すると、この光源装置２０は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層１２と、該蛍光体層１２の面のうち励起光が入射する面とは反対の側の面に設けられた光反射性基板（放熱基板）６とを備え、固体光源５と蛍光体層１２とが空間的に離れて配置されている。
【００２４】
ここで、図３（ａ），（ｂ）に示すように、蛍光体層１２は、接合部７によって光反射性基板６に取り付けられている。
【００２５】
このように、この光源装置２０は、基本的には、本願の先願（特願２００９−２８６３９７）と同様に、固体光源５と蛍光体層１２とを空間的に離して配置し、蛍光体層１２の面のうち固体光源５からの励起光が入射する側の面（本発明では、この面を蛍光体層入射面という）とは反対の側の面に設けられた光反射性基板６による反射を用いて固体光源５からの励起光の反射成分と蛍光体層１２からの蛍光の反射成分とを（例えば照明光として）取り出す方式（以下、反射方式または反射型と称す）が採用されている。これにより、従来に比べて十分な高輝度化を図ることが可能となる。
【００２６】
さらに、本発明では、蛍光体層として樹脂成分を実質的に含まない蛍光体セラミックスを用いる場合にも、正面方向へ出射される発光成分の減少を防止してさらにより一層の高輝度化を図り、さらに照明光の色分離を防止することを意図しており、このため、図３（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層１２は、複数の蛍光体片１２ａを束ねた構造となっており、隣接する蛍光体片１２ａ間には、遮光性を有する層１３が形成されている。
【００２７】
ここで、各蛍光体片１２ａは、棒状のもの（微小断面積の棒形状（図３（ｂ）の例では円柱状（断面形状が円形））のもの）となっている。なお、図３（ｂ）の例では、各蛍光体片１２ａは、断面形状が円形のものとなっているが、断面形状は円形に限らず、どのような形状でも構わない。ただし、各蛍光体片１２ａを均一に配置できることから、各蛍光体片１２ａの断面形状は、円形、正六角形、正方形などが望ましい。図４には、各蛍光体片１２ａの断面形状が正六角形（各蛍光体片１２ａが六角柱状）の場合が示されている。
【００２８】
また、隣接する蛍光体片１２ａ間に形成されている遮光性を有する層１３は、高い遮光性を有し、かつ溶着工程が可能な材料であればどのような材料でもよいが、特に高い伝熱特性を持つ金属材料が好ましい。また、遮光性を有する層１３は、少なくとも隣接する蛍光体片１２ａ間に形成されているが、図３（ａ），（ｂ）に示すように、各蛍光体片１２ａの側面全体に亘り形成されていても良い。
【００２９】
このように、この光源装置２０では、蛍光体層１２は、複数の棒状の蛍光体片１２ａを束ねた構造となっており、隣接する蛍光体片１２ａ間には、遮光性を有する層１３が形成されていることにより、蛍光体片１２ａの1つに入射した励起光、および、この励起光により励起された蛍光体からの蛍光は、遮光性を有する層１３によって、隣接する蛍光体片１２ａへの伝播が阻止される。これによって、各蛍光体片１２ａに樹脂成分を実質的に含まない蛍光体セラミックスを用いる場合にも、蛍光体層１２の側面から出射される発光成分の増加は抑止され、蛍光体層１２の正面方向へ出射される発光成分の減少を防止してさらにより一層の高輝度化を図ることができ、また、これに伴い、各蛍光体片（蛍光体セラミックス）１２ａ内において固体光源５からの励起光と蛍光体片（蛍光体セラミックス）１２ａからの蛍光との伝播度合の異なりも少なくなり、照明光の色分離を防止することも可能となる。
【００３０】
以下に、より具体的に説明を行う。
【００３１】
蛍光体層２の各蛍光体片１２ａには、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられるのが好ましい。すなわち、蛍光体層２の各蛍光体片１２ａに、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられる場合には、熱による変色がなく、光の吸収が少ないことから、より一層の高輝度化を図ることができる。
【００３２】
ここで、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体片１２ａとは、蛍光体片の形成に通常使用される樹脂成分が蛍光体片の５ｗｔ％以下であるものを意味する。このような蛍光体片を実現するものとして蛍光体粉末をガラス中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体の単結晶や蛍光体の多結晶（以下、蛍光体セラミックスと称す）などが挙げられる。蛍光体セラミックスは、蛍光体の製造過程において、焼成前に材料を任意の形状に成形し、焼成した蛍光体の塊である。蛍光体セラミックスは、その製造工程のうち、成形工程においてバインダーとして有機物を使用する場合があるが、成形後に脱脂工程を設けて有機成分を焼き飛ばすため、焼成後の蛍光体セラミックスには有機樹脂成分は５ｗｔ％以下しか残留しない。したがって、ここに挙げた蛍光体片は、実質的に樹脂成分は含まず、無機物質のみから構成されているため、熱による変色が発生することがない。また、無機物質のみからなるガラスやセラミックスは、一般に、樹脂よりも熱伝導率が高いため、蛍光体層１２から基板６への熱放散においても有利である。特に蛍光体セラミックスは、一般的に、ガラスよりもさらに熱伝導率が高く、単結晶より製造コストが安いため、これを各蛍光体片１２ａに用いるのが好適である。
【００３３】
また、各蛍光体片１２ａは固体光源５からの励起光により励起され固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。具体的には、固体光源５が紫外光を発光するものである場合、各蛍光体片１２ａは、例えば、青、緑、赤色などの蛍光体のうち、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。固体光源５が紫外光を発光するものである場合、各蛍光体片１２ａが、例えば、青、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（青、緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには）、固体光源５からの紫外光を各蛍光体片１２ａに照射するとき、反射光として白色の照明光を得ることができる。また、固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、各蛍光体片１２ａは、例えば、緑、赤、黄色などの蛍光体のうち、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、各蛍光体片１２ａが、例えば、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものになっているときには）、固体光源５からの青色光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。また、固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、各蛍光体片１２ａが、例えば、黄色の蛍光体だけを含んでいるときには、固体光源５からの青色光を各蛍光体片１２ａに照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。
【００３４】
また、上記光源装置２０において、光反射性基板６は、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層１２（各蛍光体片１２ａ）からの発光（蛍光）と、蛍光体層１２（各蛍光体片１２ａ）で吸収されなかった固体光源５からの励起光）に対する反射面の役割と、蛍光体層１２（各蛍光体片１２ａ）から放散してきた熱を外部へ放散させる役割と、蛍光体層１２の支持基板の役割も担うものである。このため、高い光反射特性、伝熱特性、加工性が求められる。この光反射性基板６には、金属基板やアルミナなどの酸化物セラミックス、窒化アルミニウムなどの非酸化セラミックスなどが使用可能であるが、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板が使用されるのが望ましい。
【００３５】
また、蛍光体層１２と光反射性基板６との接合部７には、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属（金属のろう付け）などを用いることができる。接合部７も、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層１２（各蛍光体片１２ａ）からの発光（蛍光）と、蛍光体層１２（各蛍光体片１２ａ）で吸収されなかった固体光源５からの励起光）に対する反射面の役割と、蛍光体層１２（各蛍光体片１２ａ）から熱を放散させる役割とを担うものであるから、高い光反射特性と伝熱特性を併せ持つ金属（金属のろう付け、もしくは、金属成分を含有する導電性接着剤）が用いられるのが望ましい。
【００３６】
また、隣接する蛍光体片１２ａ間に形成されている遮光性を有する層１３は、隣接する蛍光体片１２ａ間での光の伝播を防ぐ役割を担うものであるから、高い遮光特性を持つものが望ましい。特に、高い伝熱特性を持つ金属材料が望ましいが、これに限るものではない。
【００３７】
次に、上記光源装置２０をより詳細に説明する。
【００３８】
光源装置２０において、固体光源５には、紫外光から可視光領域に発光波長をもつ発光ダイオードや半導体レーザーなどが使用可能である。
【００３９】
より具体的に、固体光源５には、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍ乃至約４００ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、各蛍光体片１２ａの蛍光体としては、波長が約３８０ｎｍ乃至約４００ｎｍの紫外光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等が用いられ、黄色蛍光体には、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等が用いられ、緑色蛍光体には、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋等が用いられ、青色蛍光体には、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋等を用いることができる（ここで、Ｅｕ２＋やＭｎ４＋は、蛍光体の発光中心として働く元素であり、賦活剤と呼ばれる）。
【００４０】
また、固体光源５には、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍ程度の青色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、各蛍光体片１２ａの蛍光体としては、波長が約４４０ｎｍ乃至約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等が用いられ、黄色蛍光体には、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等が用いられ、緑色蛍光体には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋等を用いることができる（ここで、Ｅｕ２＋やＭｎ４＋やＣｅ３＋は、蛍光体の発光中心として働く元素であり、賦活剤と呼ばれる）。
【００４１】
各蛍光体片１２ａとしては、これらの蛍光体粉末をガラス中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができる。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をＰ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を賦活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。これらの中でも透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。これは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスである。ポアや不純物は熱拡散を妨げる原因にもなるため、透光性セラミックスは高い熱伝導率を示す。このため各蛍光体片１２ａとして利用した場合には励起光や蛍光を拡散により失うことなく各蛍光体片１２ａから取り出して利用でき、さらに各蛍光体片１２ａで発生した熱を効率良く放散することができる。透光性を示さない焼結体でも出来るだけポアや不純物の少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して９５％以上のものが望ましい。
【００４２】
ここで、青色励起の黄色発光蛍光体であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体を例に、透光性を有する蛍光体セラミックスの製造方法を説明する。蛍光体セラミックスは出発原料の混合工程、成形工程、焼成工程、加工工程を経て製造される。出発原料には、酸化イットリウムや酸化セリウムやアルミナ等、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体の構成元素の酸化物や、焼成後に酸化物となる炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等を用いる。出発原料の粒径はサブミクロンサイズのものが望ましい。これらの原料を化学量論比となるように秤量する。このとき焼成後のセラミックスの透過率向上を目的として、カルシウムやシリコンなどの化合物を添加することも可能である。秤量した原料は、水もしくは有機溶剤を用い、湿式ボールミルにより十分に分散、混合を行う。次に混合物を所定の形状に成形する。成形方法としては、一軸加圧法、冷間静水圧法、スリップキャスティング法や射出成形法等を用いることができる。得られた成形体を１６００〜１８００℃で焼成する。このとき１０〜５０μｍ径の型や射出孔を用いて成形体を作ることにより、１０〜１００μｍ径の透光性のＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋棒状蛍光体セラミックスを得ることができる。
【００４３】
図５（ａ）〜（ｇ）は、以上により形成された棒状蛍光体セラミックスを用いた蛍光体層１２の作製方法を説明するための図である。
【００４４】
図５（ａ）〜（ｇ）を参照すると、まず、上述の方法により図５（ａ）に示すような棒状蛍光体セラミックス１２ａを形成する（なお、ここの例では、棒状蛍光体セラミックス１２ａは円柱状（断面形状が円形）のものとなっている）。次に、図５（ｂ）に示すように、棒状蛍光体セラミックス１２ａの表面に層１３として金属膜を均一に成膜する（なお、ここの例では、棒状蛍光体セラミックス１２ａの表面に形成する層１３を金属膜としているが、棒状蛍光体セラミックス１２ａの表面に形成する層１３としては、高い遮光性を有し、かつ溶着工程が可能な材料であればどのような材料でも良い）。棒状蛍光体セラミックス１２ａの表面への金属膜１３の形成には、真空中での蒸着法やスパッタ法、もしくは高融点金属法などを使用できる。ここで、高融点金属法とは、セラミックスの表面に金属微粒子を含む有機バインダーを塗布し、水蒸気と水素を含む還元雰囲気下で１０００〜１７００℃に加熱する方法である。次いで、図５（ｃ）に示すように、表面に金属膜１３が成膜された棒状蛍光体セラミックス１２ａを同一方向に並べて密着させ、加熱することにより、図５（ｄ）に示すように、金属膜１３同士を溶着させる。次いで、これを、図５（ｅ）に示すように、棒状蛍光体セラミックス１２ａの長手方向に対して垂直に切断し、薄膜状の蛍光体層１２とする。このとき、表面を研磨することにより、薄膜状の蛍光体層１２の厚さを均一に揃え、表面形状を平滑にすることができる。このようにして形成された薄膜状の蛍光体層１２を、図５（ｆ）に示すように、光反射性基板６に接合することで、図３（ｂ）に示すような構成のものにすることができる。また、図５（ｇ）に示すように、薄膜状の蛍光体層１２を複数組み合わせることで、均一膜厚でより大面積の蛍光体層を簡便に形成することができる。
【００４５】
すなわち、本発明によれば、複数の棒状の蛍光体片１２ａの表面に遮光性を有する層１３を形成し、表面に遮光性を有する層１３が形成された各蛍光体片１２ａを束ねた後に、各蛍光体片１２ａの表面に形成されている遮光性を有する層１３を溶融して（溶着させて）、隣接する蛍光体片１２ａ間に遮光性を有する層１３が形成された一体化された構造とし、これを棒状の蛍光体片１２ａの長さ方向に対して垂直に切断することで、蛍光体層１２を作製するので、簡単な工程により、均一膜厚で大面積の蛍光体層（複数の蛍光体片１２ａを束ねた構造であって隣接する蛍光体片１２ａ間には遮光性を有する層１３が形成されている蛍光体層）１２を提供することができる。
【００４６】
また、光反射性基板６には、金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックスなどが使用可能であるが、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板を使用するのが望ましい。金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｄなどの単体やそれらを含む合金が使用可能である。光反射性基板６の表面には、増反射や腐食防止を目的としたコーティングを施しても良い。また、基板６には、放熱性を高めるためにフィンなどの構造を設けても良い。
【００４７】
また、蛍光体層１２と光反射性基板６との接合部７には、樹脂、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、ろう付けなどを用いることが出来る。中でも、高い反射率と伝熱特性を両立可能なろう付けが望ましい。蛍光体層１２と光反射性基板６との接合は、まず蛍光体層１２側に金属膜を形成し、その金属膜と光反射性基板（金属基板）６をろう付けすることで可能である。蛍光体層１２への金属膜の形成は、真空中での蒸着法やスパッタ法、もしくは高融点金属法などが使用可能である。なお、高融点金属法とは、蛍光体層１２の表面に金属微粒子を含む有機バインダーを塗布し、水蒸気と水素を含む還元雰囲気下で１０００〜１７００℃に加熱する方法である。このとき形成される金属膜には、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｃｕなどを含む単体や合金が用いられる。ろう材には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｂｉなどを含むろう材が使用可能である。必要であれば金属膜と光反射性基板（金属基板）６の接合面の酸化被膜をフラックスで除去し、接合面にろう材を配置し、２００〜８００℃に加熱し、冷却することで接合することが出来る。また接合後に蛍光体層１２と光反射性基板（金属基板）６の熱膨張係数の差による接合面の破壊を防ぐために、蛍光体層１２と光反射性基板（金属基板）６との中間の熱膨張係数を有する物質を介在させて接合を行っても良い。
【００４８】
上述した例では、蛍光体層１２の各蛍光体片１２ａには、同じ種類（１種類）の蛍光体を用いたが、蛍光体層１２の各蛍光体片として、蛍光体層１２中の所定の部位ごとに、異なる種類（複数種類）の蛍光体を用いることもできる。図６には、蛍光体層１２の各蛍光体片として、蛍光体層１２中の異なる領域（部位）ごとに、異なる種類（複数種類）の蛍光体をそれぞれ用いる場合が示されている。すなわち、図６の例では、蛍光体層１２が、異なる領域ごとに（図６の例では、中心からの距離に応じた異なる領域ごとに）、３種類の蛍光体（例えば、黄色、緑色、赤色発光の蛍光体）からなる蛍光体片（３種類の蛍光体片）１２ａ、１２ｂ、１２ｃによりそれぞれ構成されている場合が示されている。このように、蛍光体層１２の各蛍光体片として、蛍光体層１２中の異なる領域（部位）ごとに、異なる種類（複数種類）の蛍光体をそれぞれ用いる場合には、固体光源５からの励起光の照射位置を調整することにより、発光色を調節することが可能となる。
【００４９】
また、上述した例のように、蛍光体層１２の各蛍光体片１２ａに同じ種類（１種類）の蛍光体を用いる場合にも、蛍光体層１２中の異なる領域（部位）ごとに、蛍光体片１２ａの賦活剤濃度を変えることで、発光強度を変化させ、固体光源５からの励起光の照射位置を調整することにより、発光色を調節することもできる。例えば、蛍光体層１２の各蛍光体片１２ａに、青色励起の黄色蛍光体であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋が用いられる場合、蛍光体層１２中の異なる領域（部位）ごとに、この黄色蛍光体の賦活剤であるＣｅ３＋の量を変えることで、発光強度を変化させ、固体光源５からの励起光の照射位置を調整することにより、発光色を調節することができる。
【００５０】
このように、蛍光体層１２が蛍光体種類や賦活剤濃度の異なる領域を形成した構造となっている場合には、固体光源５からの励起光の照射位置を調整することにより、発光色を調節することが可能となる。
【００５１】
また、上述の例において、蛍光体層１２を、例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように（図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図７（ａ），（ｂ）の例では、蛍光体層１２には図３（ｂ）の構造を用いている）、回転軸Ｘの周りに回転させる（モーター４等によって回転させる）反射型蛍光回転体１として構成することもできる。すなわち、反射型蛍光回転体１は、蛍光体層１２と光反射性基板６を接合部７により接合したものをモーター４等と連結することで実現できる。
【００５２】
なお、この反射型蛍光回転体１において、光反射性基板６や接合部７が、励起光および蛍光の反射面として機能している。なお、光反射性基板６の形状は、円盤状や四角形などが考えられる。また回転の安定性を確保するために、円盤の一部を切り欠いたり、逆におもりをつけた形状とすることも可能である。
【００５３】
このように、蛍光体層１２を回転軸Ｘの周りに回転させる（モーター４等によって回転させる）反射型蛍光回転体１として構成することにより、すなわち、固体光源５に対して蛍光体層１２を回転させることにより、固体光源５からの励起光が当たる場所を分散させ、光照射部での発熱を抑えることができ（この蛍光回転体１を用いることで、そもそも蛍光体の発熱を抑えることができ）、これにより、より一層の高輝度化が可能となる。
【００５４】
また、上述の各例において、固体光源５と蛍光体層１２との間に、レンズやミラーなどの光学素子を設けることも可能である。
【００５５】
また、本発明の上述した光源装置を、所定のレンズ系、あるいは、ミラー、リフレクタなどと組み合わせることで、十分な高輝度化を図ることが可能であり、かつ、照明光の色分離を防止した照明装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ヘッドランプなどの自動車用照明、プロジェクタ、一般照明などに利用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１          反射型蛍光回転体
４          モーター
５          固体光源
６          光反射性基板
１２          蛍光体層
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ          蛍光体片
１３          遮光性を有する層
２０        光源装置
【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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