(57)【要約】【課題】レーザーダイオードと蛍光体の組み合わせにより白色光を発する、高輝度の発光装置を提供する。【解決手段】レーザー発光装置１０に含まれる青色光を発するレーザーダイオードと、レーザーダイオードの発する光の一部を吸収して波長を変換する波長変換部１１と、を有し、波長変換部１１は、ＹＡＧ系の単結晶蛍光体を含み、レーザーダイオードから発せられて波長変換部１１に照射される光の放射照度が８０Ｗ／ｍｍ２以上である、発光装置１を提供する。【選択図】図２
2017120864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色光を発するレーザーダイオードと、
前記レーザーダイオードの発する光の一部を吸収して波長を変換する波長変換部と、
を有し、
前記波長変換部は、ＹＡＧ系の単結晶蛍光体を含み、
前記レーザーダイオードから発せられて前記波長変換部に照射される光の放射照度が８０Ｗ／ｍｍ２以上である、
発光装置。
【請求項２】
前記レーザーダイオードから発せられた光を集光するレンズを有し、
前記レンズにより集光された光が前記波長変換部に照射される、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記レーザーダイオードから発せられた光を伝送する光導波路を有し、
前記光導波路により伝送された光が前記波長変換部に照射される、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記波長変換部が、１個の前記単結晶蛍光体からなる、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記波長変換部が、バインダーにより互いに接着された複数の粒子状の前記単結晶蛍光体からなる、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記単結晶蛍光体が、組成式（Ｙ１−ａ−ｂＬｕａＣｅｂ）３＋ｃＡｌ５−ｃＯ１２（０≦ａ≦０．９９９４、０．０００２≦ｂ≦０．００６７、−０．０１６≦ｃ≦０．３１５）で表される組成を有する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記波長変換部が、窒化アルミニウム、アルミナ、ＳｉＮ、Ｃｕ、又はＡｌからなる、前記波長変換部から発せられる熱を放熱する放熱部材により保持された、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー素子と、レーザー素子の発する光の波長を変換可能なＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）系蛍光体とを有する発光装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１には、ＹＡＧ系蛍光体として、平板状の単結晶蛍光体が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、ＹＡＧ系蛍光体として、無機材料であるガラス等のバインダーによって結着された蛍光体が開示されている。また、特許文献２には、レーザーダイオードチップからの光を集光レンズで集光して蛍光体ガラスに入射させる発光装置の構造が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、ＹＡＧ系蛍光体として、バインダーに含まれる蛍光体粉末や、蛍光体セラミックス等の蛍光体焼結体が開示されている。また、特許文献３には、レーザーダイオードからの光をレンズや光ファイバー等の入射光学系を通して蛍光体に入射させる発光装置の構造が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、レーザー光の入射パワーが５Ｗであること、レーザー光が平行光として通過する導光路の直径が０．３ｍｍであることが記載されている。このことから、蛍光体に照射されるレーザー光のスポット径は０．３ｍｍ程度であり、放射照度は７０Ｗ／ｍｍ２程度であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０２０２０５号
【特許文献２】特許第５０８３２０５号公報
【特許文献３】国際公開第２０１４／２０３４８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、レーザーダイオードと蛍光体の組み合わせにより白色光を発する、高輝度の発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、以下の［１］〜［７］の発光装置を提供する。
【００１０】
［１］青色光を発するレーザーダイオードと、前記レーザーダイオードの発する光の一部を吸収して波長を変換する波長変換部と、を有し、前記波長変換部は、ＹＡＧ系の単結晶蛍光体を含み、前記レーザーダイオードから発せられて前記波長変換部に照射される光の放射照度が８０Ｗ／ｍｍ２以上である、発光装置。
【００１１】
［２］前記レーザーダイオードから発せられた光を集光するレンズを有し、前記レンズにより集光された光が前記波長変換部に照射される、上記［１］に記載の発光装置。
【００１２】
［３］前記レーザーダイオードから発せられた光を伝送する光導波路を有し、前記光導波路により伝送された光が前記波長変換部に照射される、上記［１］に記載の発光装置。
【００１３】
［４］前記波長変換部が、１個の前記単結晶蛍光体からなる、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置。
【００１４】
［５］前記波長変換部が、バインダーにより互いに接着された複数の粒子状の前記単結晶蛍光体からなる、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置。
【００１５】
［６］前記単結晶蛍光体が、組成式（Ｙ１−ａ−ｂＬｕａＣｅｂ）３＋ｃＡｌ５−ｃＯ１２（０≦ａ≦０．９９９４、０．０００２≦ｂ≦０．００６７、−０．０１６≦ｃ≦０．３１５）で表される組成を有する、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の発光装置。
【００１６】
［７］前記波長変換部が、窒化アルミニウム、アルミナ、ＳｉＮ、Ｃｕ、又はＡｌからなる、前記波長変換部から発せられる熱を放熱する放熱部材により保持された、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レーザーダイオードと蛍光体の組み合わせにより白色光を発する、高輝度の発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、ＬＤとＬＥＤの電流−光出力特性を模式的に示すグラフである。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係る発光装置の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る発光装置の構成を示す模式図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図７】図７は、第１の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図８】図８は、第１の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図９】図９は、第１の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第１の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示される波長変換部を切り出すための単結晶蛍光体板の上面図及び垂直断面図である。
【図１３】図１３は、第１の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図１４】図１４は、第２の実施の形態に係る発光装置の構成を示す模式図である。
【図１５】図１５は、第２の実施の形態に係る発光装置の構成を示す模式図である。
【図１６】図１６は、第２の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図１７】図１７は、第２の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図１８】図１８は、第２の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図１９】図１９は、第２の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図２０】図２０は、第２の実施の形態に係る波長変換部の保持構造の例を示す断面図である。
【図２１】図２１は、第３の実施の形態に係る車両のヘッドライト周辺の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２２】図２２は、ヘッドライトに含まれる発光装置の一例の構成を示す模式図である。
【図２３】図２３は、ヘッドライトに含まれる発光装置の他の例の構成を示す模式図である。
【図２４】図２４は、第３の実施の形態に係るプロジェクターの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２５】図２５は、プロジェクターの光源部に含まれる発光装置の一例の構成を示す模式図である。
【図２６】図２６は、プロジェクターの光源部に含まれる発光装置の他の例の構成を示す模式図である。
【図２７】図２７は、第３の実施の形態に係るサーチライトの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２８】図２８は、第３の実施の形態に係るリモート照明の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２９】図２９は、リモート照明のヘッドライトに含まれる発光装置の一例の構成を示す模式図である。
【図３０】図３０は、実施例１に係る波長変換部の保持構造を示す垂直断面図である。
【図３１】図３１は、実施例２に係る接触面積割合と波長変換部の温度の関係、及び接触面積割合と波長変換部の全光束との関係を示すグラフである。
【図３２】図３２（ａ）は、実施例３に係る波長変換部の保持構造を示す垂直断面図である。図３２（ｂ）は、比較例に係る波長変換部の保持構造を示す垂直断面図である。
【図３３】図３３（ａ）は、実施例３及び比較例に係るレーザー発光装置への投入電流と全放射束との関係を示すグラフである。図３３（ｂ）は、実施例３に係る単結晶蛍光体に照射される光の放射照度と全光束との関係、及び比較例に係る粉末蛍光体に照射される光の放射照度と全光束との関係を示すグラフである。
【図３４】図３４（ａ）は、実施例４に係るレーザー発光装置への投入電流と全放射束との関係を示すグラフである。図３４（ｂ）は、実施例４に係る波長変換部に照射される光の放射照度と波長変換部から取り出される光の照度との関係を示すグラフである。
【図３５】図３５（ａ）、（ｂ）は、実施例５のシミュレーションにより求められた、波長変換部の被照射面における照射光のスポット面積と、波長変換部から取り出される光の色むらの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の発光装置は、光源としてのレーザーダイオード（ＬＤ）と、ＹＡＧ系単結晶蛍光体を含む波長変換部とを有する。ＬＤから発せられる青色光と、波長変換部中のＹＡＧ系単結晶蛍光体により変換された黄色系の光によって、白色光が発光装置から発せられる。
【００２０】
図１は、ＬＤとＬＥＤの電流−光出力特性を模式的に示すグラフである。図１に示されるように、ＬＥＤは、小さい電流を流しているときは発光効率がよいが、電流を大きくするにつれて効率が下がる。
【００２１】
一方、ＬＤは、レーザー発振するための発振閾値電流よりも電流が大きくなると、発光効率をほぼ一定に保ったまま発光出力が増加する。このため、ＬＤは大電流を流したときの発光効率が高い。また、最大光出力もＬＥＤと比較して大きい。また、ＬＤは、発光面積がＬＥＤに比較して小さく（ニアフィールドパタン）、かつ光の出射角（ファーフィールドパタン）もＬＥＤに比べて狭角である。このためレンズで集光した時に、ＬＥＤの場合に比べて、光エネルギーを大きく、かつ面積を小さくでき、著しく高い密度で光を集光する事が出来る。したがって、ＬＤは、高輝度の発光装置の光源として優れているといえる。
【００２２】
しかしながら、ＬＤと蛍光体を組み合わせて白色光を得ようとする場合、ＬＤの発する高エネルギーの光を高効率で波長変換することのできる蛍光体を用いなければ、高輝度の発光装置を製造することはできない。
【００２３】
蛍光体は、一般に、固有の量子効率（励起光を蛍光に変換する効率）や、温度消光特性（温度の上昇に伴い量子効率が低下する性質）を有する。高エネルギーの光を高効率で波長変換するためには、高温下での量子効率が高いことや、温度消光が小さいことが求められる。
【００２４】
そこで、本実施の形態においては、焼結により製造されるセラミック蛍光体よりも高温下での量子効率や温度消光特性に優れる単結晶蛍光体を用いている。
【００２５】
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係る発光装置は、波長変換部の光取出し面が被照射面（ＬＤから発せられた光が照射される面）の反対側にある透過型構造を有する。
【００２６】
（発光装置の構成）
図２、図３は、第１の実施の形態に係る発光装置１、２の構成を示す模式図である。発光装置１、２は、青色光を発するＬＤを有するレーザー発光装置１０と、レーザー発光装置１０の発する光（レーザー発光装置１０に含まれるＬＤの発する光）の一部を吸収して波長を変換する波長変換部１１と、を有する。
【００２７】
また、発光装置１は、レーザー発光装置１０から発せられた光を平行光に変えるレンズ１３ａと、レンズ１３ａからの平行光を波長変換部１１の表面近傍に焦点を結ぶように集光するレンズ１３ｂをさらに有する。
【００２８】
また、発光装置２は、レーザー発光装置１０から発せられた光を伝送する光導波路としての光ファイバー２１をさらに有する。光ファイバー２１は、コアとクラッドからなる光伝播部２１ａと、光伝播部２１ａを被覆する被覆膜２１ｂを有する。
【００２９】
また、図３に示される例では、波長変換部１１の近傍で光ファイバー２１を保持する支持体２３と、光ファイバー２１の先端の周囲を囲む環状部材２４と、環状部材２４と光伝播部２１ａの間に設けられ、光伝播部２１ａを保持する保持部材２６が発光装置２に含まれる。保持部材２６は、例えば、ジルコニア等のセラミックスや金属からなる。例えば、支持体２３がフェルールであり、環状部材２４に勘合挿入されるような構造であってもよい。環状部材２４の外形は円でも四角でもいいし、一部が切れていてもよい。また、図３に示されるように、複数の光ファイバー２１をコネクター２２で連結してもよい。また、発光装置２において、光ファイバー２１の代わりに、導光パイプ等の光ファイバー以外の光導波路を用いてもよい。
【００３０】
レーザー発光装置１０は、ＬＤを光源として有するレーザーモジュールである。このため、「レーザー発光装置１０の発する光」を「レーザー発光装置１０に含まれるＬＤの発する光」と読み替えることができる。図２、図３には、レーザー発光装置１０の一例としてＣＡＮ型のレーザーモジュールが示されているが、レーザー発光装置１０は他の型式のレーザーモジュールであってもよい。また、図３に示されるように、１つの波長変換部１１に対して複数のレーザー発光装置１０を用いてもよい。
【００３１】
波長変換部１１は、ＹＡＧ系の単結晶蛍光体を含む。例えば、波長変換部１１は、１個のＹＡＧ系の単結晶蛍光体、又はバインダーにより互いに接着された複数の粒子状の単結晶蛍光体からなる。ここで、単結晶蛍光体とは、結晶粒界を含まない単相の蛍光体結晶をいう。
【００３２】
発光装置１、２において、レーザー発光装置１０から発せられて波長変換部１１に照射される光の放射照度は、８０Ｗ／ｍｍ２以上である。このように放射照度を大きくすることにより、発光装置１、２は高輝度の光を発することができる。ここで、放射照度とは、波長変換部１１に入射する光の単位面積当たりの光出力（Ｗ）をいう。
【００３３】
また、放射照度を高めるためには、スポットのほぼすべてが波長変換部１１の被照射面に含まれるように、レーザー発光装置１０から発せられる光が被照射面に照射されることが好ましい。
【００３４】
また、発光輝度を高めるためには、波長変換部１１のサイズを十分に小さくして、レーザー発光装置１０から発せられる光を波長変換部１１の被照射面の全面に照射することが好ましい。波長変換部１１のサイズを小さくすることにより、光を被照射面の全面に照射しても十分な発光輝度が得られる。
【００３５】
なお、発光装置１において、レンズ１３ｂによって集光される光の焦点を波長変換部１１の表面からずらして、スポット面積を大きくしてもよい。スポット面積を大きくすることにより、青色光の成分と蛍光の成分をむらなく混合し、発光色のむらを軽減することができる。色むらを効果的に抑制するためには、スポット面積を０．０６ｍｍ２以上にして、出来るだけ均一な光を波長変換部１１に照射することが好ましい。発光色のむらの抑制は、光の均一性という観点からも重要であるが、励起光であるレーザーの光が直接出力されることを防ぐことにもなるため、安全性の観点からも重要である。また、スポット面積を大きくすることにより、熱の集中を緩和してクラックの発生を防ぐことができる。
【００３６】
また、波長変換部１１の被照射部分が波長変換部１１の外縁に近いほど放熱性が高まる。このため、レーザー発光装置１０から発せられた光の焦点を波長変換部１１の表面からずらして、波長変換部１１の被照射面におけるスポット面積を被照射面の全面積のおよそ５０％以上とすることにより、波長変換部１１に含まれる蛍光体の発熱を効果的に抑制することができる。
【００３７】
ただし、照射部分の位置制御が困難であり、スポット面積を被照射面の面積とほぼ等しくした場合に光の一部が波長変換部１１から外れるおそれがある場合には、波長変換部１１の被照射面におけるレーザー発光装置１０から発せられた光のスポット面積を、被照射面の全面積のおよそ９０％以下とすることが好ましい。
【００３８】
波長変換部１１は、保持部材１２により保持される。保持部材１２は、波長変換部１１から発せられる熱を放熱するため、熱伝導率の高いセラミックや金属からなることが好ましい。セラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、又はＳｉＮが用いられる。また、金属としては、例えば、Ｃｕ、又はＡｌが用いられる。
【００３９】
なお、光取出効率を向上させるために、波長変換部１１の光取出し面に微細な凹凸を設けてもよい。微細な凹凸は、レーザーを用いた刻印や、半導体プロセスを用いた刻印等により形成される。
【００４０】
〔単結晶蛍光体〕
第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体は、Ｃｅで付活されるＹＡＧ系単結晶蛍光体であり、（Ｙ１−ａ−ｂＬｕａＣｅｂ）３＋ｃＡｌ５−ｃＯ１２（０≦ａ≦０．９９９４、０．０００２≦ｂ≦０．００６７、−０．０１６≦ｃ≦０．３１５）で表される組成を有する。ここで、Ｃｅは、Ｙサイトに置換され、付活剤として機能する（発光中心となる）。一方、Ｌｕは、Ｙサイトに置換されるが、付活剤としては機能しない。
【００４１】
なお、上記の蛍光体の組成のうち、一部の原子は結晶構造上の異なる位置を占めることがある。また、上記の組成式における組成比のＯの値は１２と記述されるが、上記の組成は、不可避的に混入または欠損する酸素の存在により組成比のＯの値が僅かに１２からずれた組成も含む。また、組成式におけるｃの値は、単結晶蛍光体の製造上、不可避的に変化する値であるが、−０．０１６≦ｃ≦０．３１５程度の数値範囲内での変化は、単結晶蛍光体の物性にほとんど影響を及ぼさない。
【００４２】
Ｃｅの濃度を表す上記組成式におけるｂの数値の範囲が０．０００２≦ｂ≦０．００６７であるのは、ｂの数値が０．０００２よりも小さい場合は、Ｃｅ濃度が低すぎるために、励起光の吸収が小さくなり、外部量子効率が小さくなりすぎるという問題が生じ、０．００６７よりも大きい場合は、単結晶蛍光体のインゴットを育成する際にクラックやボイド等が生じ、結晶品質が低下する可能性が高くなるためである。
【００４３】
第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体は、例えば、ＣＺ法（Czochralski Method）、ＥＦＧ法（Edge Defined Film Fed Growth Method）、ブリッジマン法、ＦＺ法（Floating Zone Method）、ベルヌーイ法等の液相成長法によって得ることができる。
【００４４】
波長変換部１１が１個のＹＡＧ系の単結晶蛍光体からなる場合は、これらの液相成長法により得られた単結晶蛍光体のインゴットを切断して平板状に加工して、波長変換部１１を得る。波長変換部１１がバインダーにより互いに接着された複数の粒子状の単結晶蛍光体からなる場合は、単結晶蛍光体のインゴットを粉砕して粒子状に加工し、粒子状に加工された複数の単結晶蛍光体をバインダーで接着して、波長変換部１１を得る。
【００４５】
〔単結晶蛍光体の製造〕
本実施の形態の単結晶蛍光体の製造方法の一例として、ＣＺ法による製造方法について以下に述べる。
【００４６】
まず、出発原料として、高純度（９９．９９％以上）のＹ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３の粉末を用意し、乾式混合を行い、混合粉末を得る。なお、Ｙ、Ｌｕ、Ｃｅ、及びＡｌの原料粉末は、上記のものに限られない。また、Ｌｕを含まない単結晶蛍光体を製造する場合は、その原料粉末は用いない。
【００４７】
次に、得られた混合粉末をイリジウム製のルツボ内に入れ、ルツボをセラミックス製の筒状容器に収容する。そして、筒状容器の周囲に巻回される高周波コイルにより３０ｋＷの高周波エネルギーをルツボに供給して誘導電流を生じさせ、ルツボを加熱する。それにより、混合粉末を溶融させて融液を得る。
【００４８】
次に、ＹＡＧ単結晶である種結晶を用意して、その先端を融液に接触させた後、１０ｒｐｍの回転数で回転させながら１ｍｍ／ｈ以下の引き上げ速度で引き上げ、１９６０℃以上の引き上げ温度で＜１１１＞方向に単結晶蛍光体インゴットを育成する。この単結晶蛍光体インゴットの育成は、筒状容器内に毎分２Ｌの流量で窒素を流し込み、大気圧下、窒素雰囲気中で行われる。
【００４９】
こうして、例えば、直径約２．５ｃｍ、長さ約５ｃｍの単結晶蛍光体インゴットが得られる。得られた単結晶蛍光体インゴットを所望の大きさに切り出すことにより、例えば、発光装置に用いる平板状の単結晶蛍光体を得ることができる。また、単結晶蛍光体インゴットを粉砕することにより、粒子状の単結晶蛍光体を得ることができる。
【００５０】
〔波長変換部の保持構造〕
図４〜１３は、第１の実施の形態に係る波長変換部１１の保持構造の例を示す断面図である。
【００５１】
図４（ａ）、（ｂ）に示される保持構造においては、保持部材１２が波長変換部１１とほぼ同じ平面形状の貫通孔１２ａを有し、波長変換部１１は貫通孔１２ａ内で保持される。
【００５２】
図４（ａ）に示される保持部材１２は金属からなり、保持部材１２を塑性変形させて貫通孔１２ａに挿入された波長変換部１１を機械的に固定する。保持部材１２は、例えば、熱伝導に優れ、加工が容易なＣｕ、Ａｌからなることが好ましい。
【００５３】
図４（ｂ）に示される波長変換部１１は、貫通孔１２ａと波長変換部１１との隙間に充填された充填剤５０により固定される。充填剤５０として、例えば、熱伝導性の高い放熱用シリコーン系樹脂、高反射シリコーン系樹脂、反射率と熱伝導率の高い焼結銀等を用いることが好ましい。
【００５４】
図５（ａ）、（ｂ）に示される保持構造は、図４（ａ）、（ｂ）に示される保持構造と同様に、保持部材１２が波長変換部１１とほぼ同じ平面形状の貫通孔１２ａを有し、波長変換部１１は貫通孔１２ａ内で保持される。
【００５５】
図５（ａ）に示される保持部材１２は、図４（ａ）に示される保持部材１２と同様に、金属からなる保持部材１２の塑性変形により機械的に固定される。図５（ｂ）に示される保持部材１２は、図４（ｂ）に示される保持部材１２と同様に、充填剤５０により固定される。
【００５６】
また、図５（ａ）、（ｂ）に示される保持構造においては、波長変換部１１が保持部材１２に直接、又は充填剤５０を介して接触する部分の面積が、波長変換部１１の全表面積の５％以上、３０％以下である。この割合を３０％以下とすることにより、波長変換部１１と保持部材１２との接触面における光の繰り返し反射による光の減衰を効果的に抑えることができる。また、この割合を５％以上とすることにより、効果的に保持部材１２に熱を伝導させて放熱することができる。
【００５７】
また、図５（ａ）に示される保持構造において、波長変換部１１の保持部材１２との接触面、及び保持部材１２の波長変換部１１との接触面を鏡面化してもよい。接触面を鏡面化することにより、接触面積を増加させ、より効果的に保持部材１２に熱を伝導させて放熱することができる。
【００５８】
図６に示される波長変換部１１は、その被照射面（レーザー発光装置１０から発せられた光が照射される面）上に青色の波長の光のみを透過させ、それ以外の波長の光を反射する膜状のダイクロイックフィルター５１を有する。波長変換部１１は、貫通孔１２ａ内で、機械的に又は充填剤５０により保持部材１２に固定される。
【００５９】
ダイクロイックフィルター５１は波長変換部１１の被照射面上に塗布により直接形成されるため、波長変換部１１との密着性が高く、予め用意されたダイクロイックフィルター上に波長変換部１１を載せる場合のように、両者の間に薄い空気層が含まれることがない。このため、空気層による光の散乱が抑えられ、高い発光効率が得られる。なお、ダイクロイックフィルター５１は、波長変換部１１の光取出し面以外の面であれば、被照射面以外の面の上に形成されてもよい。
【００６０】
図７に示される保持構造においては、波長変換部１１は、保持部材１２の貫通孔１２ａを塞ぐように設置されたバンドパスフィルター５２を介して保持部材１２上に設置される。
【００６１】
バンドパスフィルター５２は、ガラス、石英、ＳｉＣ、サファイア等の透明材料からなる透明基板５２ａと、透明基板５２ａの下面（レーザー発光装置１０から発せられた光が照射される面）に形成された反射防止膜５２ｂと、透明基板５２ａの上面（波長変換部１１側の面）に形成された青色光のみを透過する膜状のダイクロイックフィルター５２ｃから構成される。
【００６２】
レーザー発光装置１０から発せられた光はバンドパスフィルター５２に入射して波長変換部１１に達するため、空気中から波長変換部１１に直接入射する場合と比較して、入射光の反射損失、及び波長変換部１１内で発光した光の戻りによる損失を低減して、発光効率が向上する。また、波長変換部１１から透明基板５２ａに熱を逃がすことによる冷却効果も得られる。
【００６３】
波長変換部１１とバンドパスフィルター５２は、ガラス等を含む、透光性接着剤等によって接着される。また、バンドパスフィルター５２と保持部材１２は、前記透光性部材のほか、はんだなどの金属や、焼結銀等の接合剤によって接着される。
【００６４】
図８に示される波長変換部１１は、側面の被照射面側の一部に金属膜５６を有する。金属膜５６は、波長変換部１１内部の金属膜５６に向かって進む光を反射し、波長変換部１１の側面の被照射面側の一部から光が出射することを防ぐ。
【００６５】
金属膜５６は、波長変換部１１の表面をメタライズすることによって形成される。具体的には、波長変換部１１に個片化する前の単結晶蛍光体板や、バインダーで接着された複数の単結晶蛍光体粒から構成される板状部材をハーフダイシングした後、メタライズすることにより、波長変換部１１の側面の一部にのみ金属膜５６が形成される。波長変換部１１の被照射面上に形成された金属膜は、研磨やフォトリソグラフィ工程を用いたエッチングやリフトオフ工程を用いることで除去される。
【００６６】
波長変換部１１と保持部材１２は、はんだ等の金属や、焼結銀等である接合剤５５により接合される。はんだ等による接着は、機械的な固定よりも容易である。
【００６７】
図９に示される波長変換部１１は、上面（光取出し側の面）上に図示しない透光性担持剤に混ぜられた粉末状の散乱剤５７が塗布されている。波長変換部１１から取出される光が散乱剤５７によって散乱されるため、強度分布や色分布が均一化される。
【００６８】
散乱剤５７や蛍光体粉末の粒径は５〜５０μｍであることが好ましい。粒径が５μｍ未満の場合は反射ロスが増え、５０μｍを超えると散乱剤５７の層の厚さの制御が困難になる。透光性担持剤としては、例えば、ガラス系接着剤、又は耐熱樹脂製接着剤を用いることができる。波長変換部１１は、貫通孔１２ａ内で、機械的に又は充填剤５０により保持部材１２に固定される。
【００６９】
散乱剤５７の代わりに蛍光体粉末を用いて、発光色を調整してもよい。
【００７０】
図１０に示される波長変換部１１は、光取出し側の一部が保持部材１２の表面から光取出し側に突出しており、この突出部分が半球状、錘状、錐台状、又はこれらに近い形状を有する。これにより、波長変換部１１が直方体である場合と比較して、波長変換部１１から取出される光の波長変換部１１中の光路差が小さくなり、発光色むらを低減することができる。
【００７１】
波長変換部１１の突出部分は、例えば、直方体の波長変換部１１を単結晶蛍光体インゴット等から切り出した後、砥石による研削加工を行うことにより得られる。また、多軸の加工機を用いて、平板状の単結晶蛍光体等を微細加工用のキリで切削加工した後、切り出してもよい。また、波長変換部１１の一辺の長さが３００μｍ以下である場合、ハンドリングが困難なため、平板状の単結晶蛍光体等を支持基板に取り付けた後に加工してもよい。また、突出部分の加工にバレル研磨や薬液を用いた方法を用いてもよい。
【００７２】
波長変換部１１は、貫通孔１２ａ内で、機械的に又は充填剤５０により保持部材１２に固定される。
【００７３】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示される波長変換部１１は、ＹＡＧ系単結晶蛍光体からなり、保持部材１２の貫通孔１２ａを塞ぐように設置された平板部１１ａと、貫通孔１２ａの真上に設置された、半球、錐、錐台等の形状を有する突起部１１ｂを有する。
【００７４】
突起部１１ｂの径は貫通孔１２ａの径と同等、又はより大きく、突起部１１ｂの中心軸は貫通孔１２ａの中心軸とほぼ一致する。波長変換部１１と保持部材１２は、図示しない接着剤や接着シート等によって接着される。
【００７５】
図１１（ｂ）に示される波長変換部１１は、保持部材１２側の面の突起部１１ｂの下の領域に窪み部１１ｃを有する。窪み部１１ｃを設けることにより、平板部１１ａ内に進む光を低減し、光源サイズの拡大を抑えることができる。
【００７６】
図１１（ｃ）に示される波長変換部１１は、平板部１１ａを小さくすることにより、光源サイズの拡大を抑えている。なお、図１１（ｃ）に示されるように、貫通孔１２ａが光取出し側に向かって細くなるテーパー形状を有してもよい。
【００７７】
図１２（ａ）、（ｂ）は、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示される波長変換部１１を切り出すための単結晶蛍光体板１１ｄの上面図及び垂直断面図である。単結晶蛍光体板１１ｄは、例えば、マトリクス状に並んだ突起部１１ｂを形成するように、平板状のＹＡＧ系単結晶蛍光体の表面を研削することにより得られる。
【００７８】
単結晶蛍光体板１１ｄを切断して波長変換部１１に個片化した後、個々の波長変換部１１を保持部材１２に固定してもよいし、複数の保持部材１２が切り出される金属板又はセラミック板上に単結晶蛍光体板１１ｄを接着した後、これらを一括して切断、個片化してもよい。
【００７９】
図１１（ｂ）に示される波長変換部１１の窪み部１１ｃは、波長変換部１１を保持部材１２に固定する前と後のいずれに形成されてもよい。
【００８０】
図１３に示される波長変換部１１は、保持部材としての透明基板５８上に透明接着剤６１により固定される。透明基板５８は、図１３に示されるように、下面（レーザー発光装置１０から発せられた光が照射される面）上に反射防止膜５９を有していてもよく、また、上面（波長変換部１１側の面）上に青色の波長の光のみを透過させ、それ以外の波長の光を反射する膜状のダイクロイックフィルター６０を有していてもよい。
【００８１】
波長変換部１１の形状は、例えば、直方体、半球、角錐である。透明基板５８は、例えば、ガラス、石英、ＳｉＣ、サファイア等の透明材料からなる。
【００８２】
波長変換部１１の透明基板５８への透明接着剤６１による固定は、貫通孔１２ａを有する保持部材１２への固定と比較して容易である。また、波長変換部１１の発熱は透明接着剤６１を通じて放熱される。
【００８３】
透明接着剤６１の代わりに、波長変換部１１の側部に接着剤を塗布して保持部材１２に接着してもよい。この場合、接着剤は透明でなくてもよく、透明でない場合、光の出射方向を波長変換部１１の上方に限定することにより、光源サイズを小さくすることができる。また、光量を増すため、接着剤はレーザー発光装置１０から発せられる青色光や蛍光に対する反射率の高いものであってもよい。
【００８４】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係る発光装置は、波長変換部の光取出し面が被照射面の反対側にない構造を有する。
【００８５】
（発光装置の構成）
図１４、図１５は、第２の実施の形態に係る発光装置３、４の構成を示す模式図である。発光装置３、４は、発光装置１、２と同様に、青色光を発するレーザーダイオードを有するレーザー発光装置１０と、レーザー発光装置１０に含まれるレーザーダイオードの発する光の一部を吸収して波長を変換する波長変換部１１と、を有する。
【００８６】
また、発光装置３は、レーザー発光装置１０から発せられた光を平行光に変えるレンズ１３ａと、レンズ１３ａからの平行光を波長変換部１１の表面近傍に焦点を結ぶように集光するレンズ１３ｂと、レンズレンズ１３ｂからの光を波長変換部１１へ向けて反射するミラー３１をさらに有する。発光装置３においては、レーザー発光装置１０から発せられた光は主に光を取出す側の面に照射される。
【００８７】
また、発光装置４は、レーザー発光装置１０から発せられた光を伝送する光導波路としての光ファイバー２１をさらに有する。光ファイバー２１の先端は波長変換部１１の側方に設置され、波長変換部１１の側面にレーザー発光装置１０から発せられた光が照射される。光ファイバー２１の光伝播部２１ａは、保持部材２７により保持される。
【００８８】
また、図１５に示されるように、複数の光ファイバー２１をコネクター２２で連結してもよい。また、図１５に示されるように、１つの波長変換部１１に対して複数のレーザー発光装置１０を用いてもよい。また、発光装置４において、光ファイバー２１の代わりに、導光パイプ等の光ファイバー以外の光導波路を用いてもよい。
【００８９】
発光装置３、４において、レーザー発光装置１０から発せられて波長変換部１１に照射される光の放射照度は、８０Ｗ／ｍｍ２以上である。このように放射照度を大きくすることにより、発光装置３、４は高輝度の光を発することができる。
【００９０】
また、放射照度を高めるためには、スポットのほぼすべてが波長変換部１１の被照射面に含まれるように、レーザー発光装置１０から発せられる光が被照射面に照射されることが好ましい。
【００９１】
また、発光輝度を高めるためには、波長変換部１１のサイズを十分に小さくして、レーザー発光装置１０から発せられる光を波長変換部１１の被照射面の全面に照射することが好ましい。波長変換部１１のサイズを小さくすることにより、光を被照射面の全面に照射しても十分な発光輝度が得られる。
【００９２】
なお、発光装置３において、レンズ１３ｂによって集光される光の焦点を波長変換部１１の表面からずらして、スポット面積を大きくしてもよい。スポット面積を大きくすることにより、青色光の成分と蛍光の成分をむらなく混合し、発光色のむらを軽減することができる。色むらを効果的に抑制するためには、スポット面積を０．０６ｍｍ２以上にして、出来るだけ均一な光を波長変換部１１に照射することが好ましい。発光色のむらの抑制は、光の均一性という観点からも重要であるが、励起光であるレーザーの光が直接出力されることを防ぐことにもなるため、安全性の観点からも重要である。また、スポット面積を大きくすることにより、熱の集中を緩和してクラックの発生を防ぐことができる。
【００９３】
また、波長変換部１１の被照射部分が波長変換部１１の外縁に近いほど放熱性が高まる。このため、レーザー発光装置１０から発せられた光の焦点を波長変換部１１の表面からずらして、波長変換部１１の被照射面におけるスポット面積を被照射面の全面積のおよそ５０％以上とすることにより、波長変換部１１に含まれる蛍光体の発熱を効果的に抑制することができる。
【００９４】
ただし、照射部分の位置制御が困難であり、レーザー発光装置１０から発せられた光の一部が波長変換部１１から外れるおそれがある場合には、波長変換部１１の被照射面におけるレーザー発光装置１０から発せられた光のスポット面積を、被照射面の全面積のおよそ９０％以下とすることが好ましい。
【００９５】
波長変換部１１は、保持部材３０により保持される。保持部材３０は、波長変換部１１から発せられる熱を放熱するため、熱伝導率の高いセラミックや金属からなることが好ましい。セラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、又はＳｉＮが用いられる。また、金属としては、例えば、Ｃｕ、又はＡｌが用いられる。
【００９６】
〔波長変換部の保持構造〕
図１６〜２０は、第２の実施の形態に係る波長変換部１１の保持構造の例を示す断面図である。
【００９７】
図１６に示される保持構造においては、波長変換部１１は保持部材３０の面上に保持される。波長変換部１１と保持部材３０の隙間に充填剤６２を充填することにより、波長変換部１１は保持部材３０に固定される。
【００９８】
充填剤６２として、例えば、熱伝導性の高い放熱用シリコーン系樹脂、高反射シリコーン系樹脂、反射率と熱伝導率の高い焼結銀等を用いることが好ましい。なお、充填剤６２を用いずに、保持部材３０を塑性変形させて、波長変換部１１を機械的に固定してもよい。
【００９９】
図１７に示される波長変換部１１は、その底面（保持部材３０側の面）上に可視光を反射する膜状のダイクロイックフィルター６３を有する。ダイクロイックフィルター６３を設けることにより波長変換部１１の底面での反射率を向上させ、光取出し効率を向上させることができる。このダイクロイックフィルター６３を用いる方法は、例えば、波長変換部１１の底面や保持部材３０の上面を鏡面化して反射率を向上させる方法と比較して、波長変換部１１と保持部材３０との間に空気層が含まれないため、光の散乱による光取出し効率の低下を抑えることができる。
【０１００】
波長変換部１１と保持部材３０を接合する接合剤６４として、例えば、導電シート、はんだ、焼結金属、又は樹脂接着剤を用いることができる。なお、ダイクロイックフィルター６３は、波長変換部１１の光取出し面以外の面であれば、低面以外の面の上に形成されてもよい。
【０１０１】
図１８に示される波長変換部１１は、その底面（保持部材３０側の面）上に金属膜５６を有する。金属膜５６を設けることにより波長変換部１１の底面での反射率を向上させ、光取出し効率を向上させることができる。
【０１０２】
金属膜５６は、波長変換部１１の表面をメタライズすることによって形成される。例えば、波長変換部１１に個片化する前の単結晶蛍光体板や、バインダーで接着された複数の単結晶蛍光体粒から構成される板状部材の表面をメタライズした後、波長変換部１１に個片化することにより、金属膜５６が得られる。
【０１０３】
波長変換部１１は、接合剤６４により保持部材３０に固定される。なお、グリースは加工が容易であるが、反射率が低く、接合力が弱いため、接合剤６４として用いるには適さない。
【０１０４】
図１９に示される波長変換部１１は、光取出し面上に図示しない透光性担持剤に混ぜられた粉末状の散乱剤５７が塗布されている。波長変換部１１から取出される光が散乱剤５７によって散乱されるため、強度分布や色分布が均一化される。
【０１０５】
散乱剤５７や蛍光体粉末の粒径は５〜５０μｍであることが好ましい。粒径が５μｍ未満の場合は反射ロスが増え、５０μｍを超えると散乱剤５７の層の厚さの制御が困難になる。透光性担持剤としては、例えば、ガラス系接着剤、又は耐熱樹脂製接着剤を用いることができる。波長変換部１１は、接合剤６４により保持部材３０に固定される。
【０１０６】
散乱剤５７の代わりに蛍光体粉末を用いて、発光色を調整してもよい。
【０１０７】
図２０に示される波長変換部１１は、図１１（ｃ）に示される波長変換部１１と同じものである。また、図１１（ａ）に示される波長変換部１１と同じものであってもよい。波長変換部１１は、接合剤６４により保持部材３０に固定される。
【０１０８】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態の発光装置の使用例を示すものである。
【０１０９】
図２１は、第３の実施の形態に係る車両７０のヘッドライト周辺の構成を模式的に示すブロック図である。
【０１１０】
車両７０は、ヘッドライト７１と、ヘッドライト７１等に電源を供給する電源７３と、入力部７２に入力された指示に基づいて電源７３を制御する制御部７４と、を有する。
【０１１１】
図２２は、ヘッドライト７１に含まれる発光装置の一例である発光装置２ａの構成を示す模式図である。発光装置２ａは、図３に示される発光装置２にリフレクター２５を加えた構成を有する。リフレクター２５は保持部材１２等に取り付けられ、波長変換部１１から取出される白色光を反射して指向性を与える。
【０１１２】
図２３は、ヘッドライト７１に含まれる発光装置の他の例である発光装置３ａの構成を示す模式図である。発光装置３ａは、図１４に示される発光装置３にリフレクター２５を加えた構成を有する。
【０１１３】
また、発光装置３ａにおいては、１つの波長変換部１１に対して２つのレーザー発光装置１０が用いられており、２つのレーザー発光装置１０から発せられた光はそれぞれ異なる方向から波長変換部１１に照射される。リフレクター２５は保持部材１２等に取り付けられ、２つのレーザー発光装置１０から発せられた光が通過するための孔を有する。
【０１１４】
図２４は、第３の実施の形態に係るプロジェクター８０の構成を模式的に示すブロック図である。
【０１１５】
プロジェクター８０は、光源部８１と、入力部８２に入力された指示に基づいて光源部８１等を制御する制御部８４と、光源部８１等に電源を供給する電源８３と、光源部８１から発せられた光に画像情報を加えて投射レンズ８６へ送る光学系８５と、外部のスクリーンへ画像を投影する当社レンズ８６と、を有する。
【０１１６】
図２５は、光源部８１に含まれる発光装置の一例である発光装置１ａの構成を示す模式図である。発光装置１ａは、図２に示される発光装置１に超狭角レンズ１４を加えた構成を有する。超狭角レンズ１４は保持部材１２等に取り付けられ、波長変換部１１から取出される白色光に指向性を与える。
【０１１７】
図２６は、光源部８１に含まれる発光装置の他の例である発光装置２ｂの構成を示す模式図である。発光装置２ｂは、図３に示される発光装置２に超狭角レンズ１４を加えた構成を有する。
【０１１８】
図２７は、第３の実施の形態に係るサーチライト９０の構成を模式的に示すブロック図である。
【０１１９】
サーチライト９０は、光源部９１と、光源部９１等に電源を供給する電源９３と、入力部９２に入力された指示に基づいて電源９３を制御する制御部９４と、を有する。
【０１２０】
光源部９１には、例えば、図２６に示される発光装置２ｂを用いることができる。
【０１２１】
図２８は、第３の実施の形態に係るリモート照明１００の構成を模式的に示すブロック図である。
【０１２２】
リモート照明１００は、光源部１０１ａ、１０１ｂと、光源部１０１ａ、１０１ｂ等に電源を供給する電源１０３と、入力部１０２に入力された指示に基づいて電源１０３を制御する制御部１０４と、を有する。光源部１０１ａと光源部１０１ｂはそれぞれケーブルで接続された異なる筐体に含まれており、使用者は光源部１０１ｂが含まれる部分のみを持って対象を照らすことができる。
【０１２３】
図２９は、ヘッドライト７１に含まれる発光装置の一例である発光装置４ａの構成を示す模式図である。発光装置４ａは、図１５に示される発光装置４にリフレクター２５を加えた構成を有する。
【０１２４】
また、発光装置４ａにおいては、１つの波長変換部１１に対して２つのレーザー発光装置１０が用いられており、２つのレーザー発光装置１０から発せられた光はそれぞれ異なる方向から波長変換部１１に照射される。リフレクター２５は保持部材１２等に取り付けられる。
【０１２５】
また、発光装置４ａにおいては、レーザー発光装置１０が光源部１０１ａに含まれ、波長変換部１１が光源部１０１ｂに含まれる。
【０１２６】
（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、高出力のレーザーダイオードと高温下での量子効率や温度消光特性に優れる単結晶蛍光体を用いることにより、高輝度の発光装置を提供することができる。
【実施例１】
【０１２７】
図３０に示される保持構造において、波長変換部１１にクラックが発生するときの照射される光の放射照度を調べた。
【０１２８】
本実施例に係る波長変換部１１は、図３０に示されるように、上面に反射防止膜５９が形成されており、また、底面に青色の波長の光のみを透過させ、それ以外の波長の光を反射する膜状のダイクロイックフィルター５１が形成されている。また、波長変換部１１は、側面に塗布された高反射シリコーン系樹脂６５によって保持部材１２に固定される。
【０１２９】
また、本実施例においては、波長変換部１１として平面形状の一辺の長さが０．４ｍｍである直方体のＹＡＧ系単結晶蛍光体を用い、保持部材１２の材料としてＡｌを用いた。そして、出力が０．９６Ｗ（投入電流が１Ａ）のレーザー光を波長変換部１１の反射防止膜５９側の面に２．６×１０−４ｍｍ２のスポット面積で照射した。
【０１３０】
その結果、放射照度が３６９２Ｗ／ｍｍ２以上でクラックが発生することがわかった。このため、放射照度が３６９２Ｗ／ｍｍ２以上になる場合は、レーザー発光装置１０の出力を下げるか、波長変換部１１の表面近傍に集光される光の焦点をずらして、スポット径を大きくすることが求められる。
【実施例２】
【０１３１】
図５（ａ）に示される保持構造において、波長変換部１１と保持部材１２の接触面積と波長変換部１１の温度との関係、及び波長変換部１１と保持部材１２の接触面積と波長変換部１１の全光束との関係を調べた。本実施例においては、波長変換部１１として直方体のＹＡＧ系単結晶蛍光体を用いた。
【０１３２】
図３１は、接触面積割合と波長変換部１１の温度の関係、及び接触面積割合と波長変換部１１の全光束との関係を示すグラフである。ここで、接触面積割合とは、波長変換部１１の全表面積に対する、波長変換部１１が保持部材１２に接触する面積の割合である。
【０１３３】
図３１に示されるように、接触面積割合を３０％以下とすることにより、波長変換部１１の全光束を最大値の９０％以上とすることができる。また、接触面積割合を１０％以上とすることにより、温度を量子効率の低下が少ない２５０℃以下とすることができる。
【実施例３】
【０１３４】
図３２（ａ）に示される保持構造において、波長変換部１１を構成する１個のＹＡＧ系単結晶蛍光体に照射される光の放射照度と１個のＹＡＧ系単結晶蛍光体の全光束との関係を調べた。実施例３においては、１個のＹＡＧ系単結晶蛍光体として直径２０ｍｍの円板状のＹＡＧ系単結晶蛍光体を用いた。
【０１３５】
また、図３２（ｂ）に示される保持構造において、比較例としての粉末蛍光体６７に照射される光の放射照度と粉末蛍光体６７の全光束との関係を調べた。粉末蛍光体６７は、直径２０ｍｍの円板状のサファイア板６６の表面上で焼結された粉末状のＹＡＧ系多結晶蛍光体である。
【０１３６】
また、図３２（ｂ）に示される保持構造において、粉末蛍光体６７の代わりに波長変換部１１を構成する粒子状のＹＡＧ系単結晶蛍光体の集合体をサファイア板６６上に設置し、これに照射される光の放射照度と全光束との関係を調べた。粒子状のＹＡＧ系単結晶蛍光体の集合体は、ＹＡＧ系単結晶蛍光体のインゴットを粉砕することにより得た。
【０１３７】
図３２（ａ）、（ｂ）に示される保持構造においては、アルミニウムからなる保持部材１２を用いた。また、これらの保持構造の波長変換部１１と粉末蛍光体６７に照射する光を発するレーザー発光装置１０として、発光波長が４４８ｎｍの青色ＬＤを有する装置を用いた。
【０１３８】
図３３（ａ）は、これらの蛍光体に照射する光を発するレーザー発光装置１０への投入電流と全放射束との関係を示すグラフである。
【０１３９】
図３３（ｂ）は、実施例３に係る波長変換部１１を構成する１個のＹＡＧ系単結晶蛍光体及び粒子状のＹＡＧ系単結晶蛍光体の集合体に照射される光の放射照度と全光束との関係、及び比較例に係る粉末蛍光体６７に照射される光の放射照度と全光束との関係を示すグラフである。
【０１４０】
図３３（ｂ）に係る評価においては、レーザー発光装置１０への投入電流を２Ａ（全放射束が２．０７４Ｗ）に固定した状態で、波長変換部１１及び粉末蛍光体６７の被照射面（図３２（ａ）、（ｂ）における下側の面）上のスポット面積を変化させることにより、放射照度を変えた。例えば、放射照度が６１０４Ｗ／ｍｍ２のときのスポット面積は０．０００３４ｍｍ２であり、放射照度が８２９６Ｗ／ｍｍ２のときのスポット面積は０．０００２５ｍｍ２である。
【０１４１】
図３３（ｂ）によれば、放射照度を増加させると、粉末蛍光体６７は放射照度がおよそ１００Ｗ／ｍｍ２に達したときに全光束の低下が始まり、粒子状のＹＡＧ系単結晶蛍光体の集合体はおよそ５００Ｗ／ｍｍ２に達したときに全光束の低下が始まる。また、１個のＹＡＧ系単結晶蛍光体は、放射照度がおよそ１００００Ｗ／ｍｍ２に達しても全光束の低下が見られない。この結果は、粒子状のＹＡＧ系単結晶蛍光体の集合体は粉末蛍光体６７よりも温度消光しにくく、１個のＹＡＧ系単結晶蛍光体はさらに温度消光しにくいことを示している。
【実施例４】
【０１４２】
図７に示される保持構造において、波長変換部１１に照射される光の放射照度と波長変換部１１から取り出される光の照度との関係を調べた。実施例４においては、波長変換部１１として平面形状の一辺の長さが０．４ｍｍ、厚さが０．３ｍｍである直方体のＹＡＧ系単結晶蛍光体を用いた。
【０１４３】
実施例３の波長変換部１１に照射する光を発するレーザー発光装置１０として、発光波長が４４８ｎｍの青色ＬＤを有する装置を用いた。
【０１４４】
図３４（ａ）は、実施例４に係るレーザー発光装置１０への投入電流と全放射束との関係を示すグラフである。
【０１４５】
図３４（ｂ）は、実施例４に係る波長変換部１１に照射される光の放射照度と波長変換部１１から取り出される光の照度との関係を示すグラフである。
【０１４６】
図３４（ｂ）に係る評価においては、レーザー発光装置１０への投入電流を２Ａに固定した状態で、波長変換部１１及び粉末蛍光体６７の被照射面（図３４（ｂ）における下側の面）上のスポット面積を変化させることにより、放射照度を変えた。例えば、放射照度が４０．３２Ｗ／ｍｍ２のときのスポット面積は０．０３４ｍｍ２であり、色度座標ｘ、ｙは０．３４７１、０．４１５８である。
【０１４７】
図３４（ｂ）に示される波長変換部１１から取り出される光の照度は、バンドパスフィルター５２が無い場合と比較して、２０〜３０％高い。
【実施例５】
【０１４８】
実施例５では、レーザー発光装置１０から発せられた光の波長変換部１１の被照射面におけるスポット面積と、波長変換部１１から取り出される光の色むらの関係をシミュレートした。
【０１４９】
このシミュレーションにおいては、波長変換部１１に光を照射するＬＤの出力、発光波長をそれぞれ２．２７Ｗ、４５０ｎｍとして、波長変換部１１を厚さ０．３ｍｍのＹＡＧ系単結晶蛍光体とした。そして、波長変換部１１から２９．６ｍｍ離れたところに設定された一辺の長さが２００ｍｍの正方形の受光面における光の色分布をシミュレートした。
【０１５０】
図３５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ波長変換部１１の被照射面のスポット面積が０．０４８ｍｍ２、０．０６０ｍｍ２である場合の上記の受光面における光の色分布を示す。図３５（ａ）の受光面には青色光の抜けが見られ、色むらが生じている。一方、図３５（ｂ）の受光面には青色光の抜けが見られず、色むらが生じていない。
【０１５１】
実施例５のシミュレーションの結果、波長変換部１１の被照射面のスポット面積を０．０６０ｍｍ２以上にすることにより、色のむらが抑えられた。このことから、光の焦点をずらしてスポット面積を大きくすることにより発光色のむらを抑制できることが確認された。なお、色むらを抑えるためのスポット面積の閾値は、波長変換部１１のサイズやＬＤの出力等により異なる。
【０１５２】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態及び実施例の構成要素を任意に組み合わせることができる。
【０１５３】
また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【０１５４】
１、１ａ、２、２ａ、２ｂ、３、３ａ、４、４ａ…発光装置、  １０…レーザー発光装置、  １１…波長変換部、  １３ａ、１３ｂ…レンズ、  ２１…光ファイバー
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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