(57)【要約】  発光装置（１００Ａ）は、青色の第一の励起光（５１）を放つ第一の固体光源（５０）と、緑色の第二の励起光（６１）を放つ第二の固体光源（６０）と、波長変換体（３０）とを備える。波長変換体は、青色光を吸収して緑色の第一の蛍光を放つ第一の蛍光体を含む第一の蛍光体層（１０）と、青色〜緑色の光を吸収して赤色の第二の蛍光を放つ第二の蛍光体を含む第二の蛍光体層（２０）とを備える。発光装置において、第一の励起光は第一の蛍光体層に照射され、第二の励起光は第二の蛍光体層に照射される。発光装置の出力光は、第一の励起光及び第二の励起光、並びに第一の蛍光及び第二の蛍光を含む。第一の励起光の一部は第一の蛍光体層及び第二の蛍光体層を透過して出力光を構成し、第二の励起光の一部は第二の蛍光体層によって反射されて出力光を構成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内に発光ピークを持つ第一の励起光を放つ第一の固体光源と、
４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内に発光ピークを持つ第二の励起光を放つ第二の固体光源と、
４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内の光を吸収し、５００ｎｍ以上５８０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを持つ第一の蛍光を放つ第一の蛍光体を含む第一の蛍光体層と、４２０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内の光を吸収し、６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを持つ第二の蛍光を放つ第二の蛍光体を含む第二の蛍光体層と、を備える波長変換体と、
を備える発光装置であって、
前記第一の励起光は前記第一の蛍光体層に照射され、前記第二の励起光は前記第二の蛍光体層に照射され、
前記発光装置の出力光は、前記第一の励起光の光成分及び前記第二の励起光の光成分、並びに前記第一の蛍光の光成分及び前記第二の蛍光の光成分を含み、
前記第一の励起光の一部は前記第一の蛍光体層及び前記第二の蛍光体層を透過して前記出力光の光成分を構成し、前記第二の励起光の一部は前記第二の蛍光体層によって反射されて前記出力光の光成分を構成する、発光装置。
【請求項２】
前記第一の蛍光体層及び前記第二の蛍光体層は、前記第一の励起光の一部が前記第一の蛍光体層を透過した後に前記第二の蛍光体層を透過するように積層されている、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第一の固体光源及び前記第二の固体光源は、窒化ガリウム系の化合物を発光層として備える半導体レーザーである、請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第一の励起光の発光ピーク波長よりも長波長側の光を反射する特性を持ち、かつ、前記第一の固体光源と前記第一の蛍光体層との間に配置されている光学フィルタをさらに備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記光学フィルタはダイクロイックミラーである、請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第二の蛍光体層は前記第一の蛍光体層よりも厚みが小さい、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第二の蛍光体は、化合物Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１型構造と同じ結晶構造を持つ化合物を母体とし、かつ、Ｃｅ３＋を発光中心として含む蛍光体である、請求項１乃至６のいずれか一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】
従来より、固体光源と、蛍光体を含む波長変換体とを組み合わせてなる発光装置が知られている。このような発光装置としては、例えば、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）が知られている。一般的な白色ＬＥＤは、青色発光素子である青色ＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせた構成を有している。このような白色ＬＥＤでは、青色ＬＥＤチップから発せられる光の一部を蛍光体で波長変換し、青色ＬＥＤチップからの青色光と蛍光体からの発光とを加法混色することにより、白色光を作り出している。また、近年では、レーザーダイオード（ＬＤ）と蛍光体とを組み合わせることにより、高出力の白色を放つ発光装置の開発も行われている。【０００３】
ここで、白色光を放つ固体光源としては、青色の励起光を放つ青色ＬＥＤチップ又は青色ＬＤと、黄色の蛍光を放つ黄色蛍光体とを組み合わせたものが主流である。ただ、近年、演色性及び色再現性等を高める目的、又は色温度の低い白色を得る目的で、青色光源と黄色蛍光体又は緑色蛍光体に加えて、赤色の蛍光を放つ赤色蛍光体を組み合わせた白色光源の開発が進められている。【０００４】
特許文献１は、白色光を発する照明器具を開示している。具体的には、特許文献１は、４２０〜５００ｎｍの波長の光を発するＬＥＤと、Ｅｕを付活したＣａＡｌＳｉＮ３からなる赤色蛍光体と、５００〜５７０ｎｍの波長に発光ピークを持つ緑色蛍光体とを用いた照明器具を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８３７５８８号公報
【発明の概要】
【０００６】
特許文献１では、ＬＥＤから発せられる４２０〜５００ｎｍの波長の青色光により赤色蛍光体を励起し、赤色蛍光体から赤色光が放射されることが開示されている。ただ、青色光により赤色蛍光体を励起した場合、青色光から赤色光への波長変換に伴ってエネルギー損失が発生するため、赤色光への変換効率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、励起光の変換効率を高めることにより、赤色光成分を効率よく出力することが可能な発光装置を提供することにある。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る発光装置は、４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内に発光ピークを持つ第一の励起光を放つ第一の固体光源と、４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内に発光ピークを持つ第二の励起光を放つ第二の固体光源と、波長変換体とを備える。波長変換体は、４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内の光を吸収し、５００ｎｍ以上５８０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを持つ第一の蛍光を放つ第一の蛍光体を含む第一の蛍光体層と、４２０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内の光を吸収し、６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを持つ第二の蛍光を放つ第二の蛍光体を含む第二の蛍光体層とを備える。発光装置において、第一の励起光は第一の蛍光体層に照射され、第二の励起光は第二の蛍光体層に照射される。発光装置の出力光は、第一の励起光の光成分及び第二の励起光の光成分、並びに第一の蛍光の光成分及び第二の蛍光の光成分を含む。第一の励起光の一部は第一の蛍光体層及び第二の蛍光体層を透過して出力光の光成分を構成し、第二の励起光の一部は第二の蛍光体層によって反射されて出力光の光成分を構成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、赤色蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋の励起スペクトルと発光スペクトルを示すグラフである。
【図２】図２は、青色光、緑色光及び赤色光におけるエネルギーと波長との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、Ｌａ（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｎ，Ｏ）１１：Ｃｅ３＋で表される赤色蛍光体の吸収スペクトル、励起スペクトル及び発光スペクトルを示すグラフである。
【図４】図４は、発光装置の一例を示す概略断面図である。
【図５】図５は、発光装置の他の例を示す概略断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る発光装置の他の例を示す概略断面図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る発光装置の他の例を示す概略図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る発光装置の他の例を示す概略図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る発光装置の他の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態の発光装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、いずれも好ましい具体例を示すものである。したがって、以下の実施形態で示される、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、あくまで一例であって、本実施形態を限定する趣旨ではない。なお、図４乃至図１０は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、図４乃至図１０において、同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１１】
レーザーダイオード等の固体光源と蛍光体とを組み合わせ、出力光として白色光を放つ発光装置としては、例えば、次の方式が考えられる。
【００１２】
一つ目は、青色光を放つ固体光源と、黄色の蛍光を放つ黄色蛍光体とを組み合わせた発光装置である。この方式の発光装置は、消費電力を低減することができ、固体光源の駆動制御を容易に行えることから、広く使用されている。しかしながら、この発光装置では、得られる白色光の色成分は二色であることから、電球色などの暖かみのある光を演出することができず、色制御が困難である。
【００１３】
二つ目は、青色光を放つ固体光源と、黄色の蛍光を放つ黄色蛍光体又は緑色の蛍光を放つ緑色蛍光体と、赤色の蛍光を放つ赤色蛍光体とを組み合わせた発光装置である。この方式の発光装置では、得られる白色光は三つの色成分の混色であることから、各々の色成分の強度を調整することで任意の白色光を演出することができる。したがって、この発光装置は、色成分が二色である前述の方式と比較すると、色制御が容易である。
【００１４】
ここで、これらの発光装置に用いられる黄色蛍光体としては、一般式Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）が挙げられる。ＹＡＧ：Ｃｅは、発光の量子効率が高く、また高出力の固体光源で励起しても発光の量子効率が殆ど変化しない。一方、赤色蛍光体は、励起光として青色光を用いた場合、エネルギー変換ロスが生じて波長変換効率が低下するという問題がある。
【００１５】
赤色蛍光体のエネルギー変換ロスについて、詳細に説明する。図１は、発光中心としてＥｕ２＋を含有したＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋（ＣＡＳＮ：Ｅｕ）の励起スペクトルと発光スペクトルを示すグラフである。図１の発光スペクトルより、ＣＡＳＮ：Ｅｕは、発光ピーク波長が６５０ｎｍ付近である蛍光を放つことが分かる。また、図１の励起スペクトルより、ＣＡＳＮ：Ｅｕは、波長が４５０ｎｍ付近である青色光及び波長が５４０ｎｍ付近である緑色光の両方を吸収して、赤色光を放つことが分かる。
【００１６】
図２は、青色光、緑色光及び赤色光におけるエネルギーと波長との関係を示すグラフである。図２に示すように、波長が４５０ｎｍである青色光のエネルギーは２．７６ｅＶであり、波長が６５０ｎｍである赤色光のエネルギーは１．９１ｅＶである。そのため、赤色蛍光体が青色光を吸収して赤色光に色変換した場合は、青色光のエネルギーと赤色光のエネルギーの差分ΔＥ１である０．８５ｅＶが熱に変換されてしまう。
【００１７】
これに対して、波長が５４０ｎｍである緑色光のエネルギーは２．３０ｅＶである。そのため、赤色蛍光体が緑色光を吸収して赤色光に色変換した場合は、緑色光のエネルギーと赤色光のエネルギーの差分ΔＥ２である０．３９ｅＶが熱に変換される。つまり、赤色蛍光体は、励起光の波長がより長波長であるほど、励起光が熱に変換され難くなり、エネルギー変換ロス（ストークス・ロス）が小さくなるため、エネルギー変換効率を高めることができる。そのため、赤色蛍光体では、励起光として緑色光を用いることにより、エネルギー損失量を低減し、変換効率を高めることが可能となる。また、エネルギー損失量が低減することで、赤色蛍光体からの発熱も抑制できることから、励起光としてパワー密度の高いレーザー光を好適に用いることができる。
【００１８】
図３は、後述するＬａ（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｎ，Ｏ）１１：Ｃｅ３＋（ＬＳＡ：Ｃｅ３＋）で表される蛍光体の吸収スペクトル、励起スペクトル及び発光スペクトルを示すグラフである。図３の発光スペクトルより、ＬＳＡ：Ｃｅ３＋は、発光ピーク波長が６３０ｎｍ付近であることから、赤色光を放つ赤色蛍光体であることが分かる。ここで、吸収スペクトルは、励起光が蛍光体に吸収されて生じるスペクトルであり、励起スペクトルは、蛍光側波長を固定し、観測される蛍光強度を励起光側波長に対してプロットしたスペクトルである。そのため、一般的には、吸収スペクトルと励起スペクトルの形状は略一致する。しかし、図３に示すように、ＬＳＡ：Ｃｅ３＋は、吸収スペクトルと励起スペクトルの形状が異なる特異な性質を持つ。
【００１９】
ここで、ＬＳＡ：Ｃｅ３＋は、波長４５０ｎｍ付近に励起光の吸収ロスが存在する。具体的には、図３の吸収スペクトルより、ＬＳＡ：Ｃｅ３＋は、波長４５０ｎｍ付近で励起光の吸収率が高いことが分かる。しかしながら、図３の励起スペクトルより、ＬＳＡ：Ｃｅ３＋は、波長４５０ｎｍ付近での発光強度が低いことが分かる。つまり、ＬＳＡ：Ｃｅ３＋は、波長４５０ｎｍ付近の青色光の吸収率は高いものの、発光強度が低いため、吸収された青色励起光が熱に変換されている。そのため、ＬＳＡ：Ｃｅ３＋を青色光により励起した場合には、エネルギー変換ロスが大きくなり、エネルギー変換効率が低下してしまう。
【００２０】
これに対して、図３より、ＬＳＡ：Ｃｅ３＋は、波長５４０ｎｍ付近において吸収率が高く、さらに発光強度も高いことが分かる。このことから、ＬＳＡ：Ｃｅ３＋を緑色光により励起した場合には、エネルギー変換ロスが小さくなり、エネルギー変換効率を高めることが可能となる。また、エネルギー損失量が低減することで、ＬＳＡ：Ｃｅ３＋からの発熱も抑制できることから、励起光としてパワー密度の高いレーザー光を好適に用いることができる。
【００２１】
このように、赤色蛍光体は、励起光として、４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内に発光ピークを持つ緑色光を用いることにより、エネルギー変換ロスを小さくして、発光効率を高めることができる。また、エネルギー変換ロスが小さくなることにより、蛍光体の発熱も抑制できることから、パワー密度の高いレーザー光を励起光として用いることができる。
【００２２】
ここで、赤色蛍光体を緑色光により励起する発光装置としては、図４に示す装置を例示することができる。図４の発光装置１００ａは、緑色蛍光体を含む緑色蛍光体層１及び赤色蛍光体を含む赤色蛍光体層２を含む波長変換体３と、波長変換体３を支持し、可視光を透過する基板４とを備える。波長変換体３において、緑色蛍光体層１と赤色蛍光体層２は互いに積層されており、さらに緑色蛍光体層１は基板４側に配置されている。
【００２３】
基板４における波長変換体３側の表面には、ダイクロイックミラー４Ａが設けられている。つまり、波長変換体３の緑色蛍光体層１と基板４との間に、ダイクロイックミラー４Ａが設けられている。ダイクロイックミラー４Ａは、青色光は透過するが、青色光よりも長波長の光、つまり緑色光及び赤色光は反射する性質を持つ光学フィルタである。また、基板４における波長変換体３とは反対側の裏面には、青色光の反射を抑制する反射防止膜４Ｂが設けられている。
【００２４】
発光装置１００ａは、さらに、励起光である青色レーザー光５ａを放つ青色レーザーダイオード５を備えている。青色レーザーダイオード５は、基板４の裏面側に設けられている。
【００２５】
発光装置１００ａから出力光を放出するには、まず、青色レーザーダイオード５を用いて、基板４側から波長変換体３に向かって励起光を照射する。具体的には、発光装置１００ａでは、基板４側から上方に向かって励起光である青色レーザー光５ａを照射する。青色レーザーダイオード５から発せられた青色レーザー光５ａは、反射防止膜４Ｂ、基板４及びダイクロイックミラー４Ａを透過した後、緑色蛍光体層１に到達する。緑色蛍光体層１に照射された青色レーザー光５ａの一部は緑色蛍光体に吸収され、緑色蛍光体を励起する。そして、励起された緑色蛍光体は、上方及び下方に向かって緑色の蛍光を放出する。
【００２６】
ここで、ダイクロイックミラー４Ａは、青色光は透過するが、青色光よりも長波長の光は反射する機能を有する。そのため、緑色蛍光体層１から下方に向かって放出された緑色の蛍光は、ダイクロイックミラー４Ａで反射し、上方に放出される。
【００２７】
上方に向かって放出された緑色光は赤色蛍光体層２に到達し、緑色光の一部は赤色蛍光体に吸収されて赤色蛍光体を励起する。そして、励起された赤色蛍光体は、上方及び下方に向かって赤色の蛍光を放出する。赤色蛍光体層２から下方に向かって放出された赤色の蛍光は、ダイクロイックミラー４Ａで反射し、上方に放出される。そして、赤色蛍光体層２から上方に発せられた赤色の蛍光及び緑色蛍光体層１から上方に発せられた緑色の蛍光と、反射防止膜４Ｂ、基板４、ダイクロイックミラー４Ａ及び波長変換体３を透過した青色レーザー光５ａとが加法混色される。その結果、これらの光成分が混色した白色の出力光が、発光装置１００ａの外部に放出される。
【００２８】
発光装置１００ａにおいて、赤色蛍光体は、緑色蛍光体の発光を利用して赤色変換する。ここで、緑色蛍光体の発光はエネルギー密度が小さいため、赤色蛍光体層２から発せられる赤色光を増やすには、赤色蛍光体層２の厚みを大きくする必要がある。ただ、上述のように、赤色蛍光体は青色レーザー光５ａも吸収するため、赤色蛍光体層２の厚みを大きくした場合、赤色蛍光体により青色レーザー光５ａが多く吸収されてしまう。しかしながら、赤色蛍光体は青色光のエネルギー変換ロスが大きいことから、赤色蛍光体により青色レーザー光５ａが多く吸収された場合、青色レーザー光５ａの変換効率が低下してしまう。また、赤色蛍光体により青色レーザー光５ａが多く吸収された場合には、エネルギー変換ロスに伴って赤色蛍光体層２が発熱し、赤色蛍光体の温度消光が起こる可能性がある。
【００２９】
このような変換効率を改善する方法としては、図５に示すような、緑色レーザー光６ａを放つ緑色レーザーダイオード６を用いる方法がある。図５に示す発光装置１００ｂは、図４の発光装置１００ａに対して、さらに励起光である緑色レーザー光６ａを放つ緑色レーザーダイオード６を備えている。緑色レーザーダイオード６は、青色レーザーダイオード５と同様に、基板４における波長変換体３とは反対側に設けられている。なお、図４の発光装置１００ａにおいて、ダイクロイックミラー４Ａは、青色光は透過するが、青色光よりも長波長の光、つまり緑色光及び赤色光は反射する性質を持つ光学フィルタである。ただ、図５の発光装置１００ｂでは、励起光である緑色レーザー光６ａを透過する必要があるため、ダイクロイックミラー４Ａは、青色光及び緑色光は透過するが、緑色光よりも長波長の光、つまり赤色光は反射する性質を持つ光学フィルタである。
【００３０】
発光装置１００ｂから出力光を放出するには、まず、青色レーザーダイオード５及び緑色レーザーダイオード６を用いて、基板４側から波長変換体３に向かって励起光を照射する。具体的には、発光装置１００ｂでは、基板４側から上方に向かって励起光である青色レーザー光５ａ及び緑色レーザー光６ａを照射する。青色レーザー光５ａ及び緑色レーザー光６ａは、反射防止膜４Ｂ、基板４及びダイクロイックミラー４Ａを透過した後、緑色蛍光体層１に到達する。緑色蛍光体層１に照射された青色レーザー光５ａの一部は緑色蛍光体に吸収され、緑色蛍光体を励起する。そして、励起された緑色蛍光体は、上方及び下方に向かって緑色の蛍光を放出する。緑色蛍光体層１に照射された緑色レーザー光６ａは緑色蛍光体に吸収されずに、緑色蛍光体層１を透過する。
【００３１】
上方に向かって放出された緑色の蛍光及び緑色レーザー光６ａは赤色蛍光体層２に到達し、緑色の蛍光及び緑色レーザー光６ａの一部は赤色蛍光体に吸収されて赤色蛍光体を励起する。そして、励起された赤色蛍光体は、上方及び下方に向かって赤色の蛍光を放出する。赤色蛍光体層２から下方に向かって放出された赤色の蛍光は、ダイクロイックミラー４Ａで反射し、上方に放出される。そして、赤色蛍光体層２から上方に発せられた赤色の蛍光及び緑色蛍光体層１から上方に発せられた緑色の蛍光と、反射防止膜４Ｂ、基板４、ダイクロイックミラー４Ａ及び波長変換体３を透過した青色レーザー光５ａ及び緑色レーザー光６ａとが加法混色される。その結果、これらの光成分が混色した白色の出力光が、発光装置１００ｂの外部に放出される。
【００３２】
発光装置１００ｂにおいて、赤色蛍光体は、緑色蛍光体から発せられた蛍光に加えて、緑色レーザーダイオード６から発せられる緑色レーザー光６ａを利用して赤色変換する。このように、発光装置１００ｂでは赤色蛍光体の励起源が増えたことから、赤色蛍光体層２から発せられる赤色光を増加させることができる。また、発光装置１００ｂでは、励起光として緑色レーザー光６ａを使用していることから、青色レーザー光５ａのパワー密度を低減し、赤色蛍光体による青色光のエネルギー変換ロスを減少させることができる。さらに、赤色蛍光体層２から発せられる赤色光が増える場合には、赤色蛍光体層２の厚みを薄くして赤色蛍光体の使用量を低減することができる。
【００３３】
ただ、図５の発光装置１００ｂで使用するダイクロイックミラー４Ａは、青色光及び緑色光を透過する性質を持つ光学フィルタである。そのため、緑色蛍光体層１から下方に向かって放出された緑色の蛍光は、ダイクロイックミラー４Ａで反射されずに、下方に放出されてしまう。同様に、緑色蛍光体層１とダイクロイックミラー４Ａとの界面や、緑色蛍光体層１で反射された緑色レーザー光６ａも、ダイクロイックミラー４Ａで反射されずに、下方に放出されてしまう。このように、図５の発光装置１００ｂは、下方に向かって放出された緑色の蛍光と、後方散乱した緑色レーザー光６ａを利用できないことから、緑色レーザー光６ａの変換効率が低下する場合がある。
【００３４】
また、図５の発光装置１００ｂでは、緑色レーザーダイオード６から発せられた緑色レーザー光６ａは緑色蛍光体層１を透過して赤色蛍光体層２に到達する。緑色蛍光体層１を透過する際、緑色レーザー光６ａは、緑色蛍光体層１に含まれる蛍光体の表面や多結晶体の粒界などで散乱するため、直進性や指向性を失い、等方的な配光分布となる。その結果、緑色レーザー光６ａが赤色蛍光体層２に到達したときには、エネルギー密度が低下するため、緑色蛍光体を高効率で励起できない場合がある。
【００３５】
励起光の変換効率を改善するために、本実施形態の発光装置１００Ａは、図６に示すように、第一の固体光源５０と、第二の固体光源６０と、波長変換体３０とを備えている。第一の固体光源５０は、４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内に発光ピークを持つ第一の励起光５１を放ち、第二の固体光源６０は、４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内に発光ピークを持つ第二の励起光６１を放つ。つまり、第一の固体光源５０は、青色系（青紫色〜青緑色）である第一の励起光５１を放ち、第二の固体光源６０は、緑色系（緑色〜黄緑色）である第二の励起光６１を放つ。そして、波長変換体３０は、第一の蛍光体を含む第一の蛍光体層１０と、第二の蛍光体を含む第二の蛍光体層２０とを備えている。
【００３６】
第一の固体光源５０及び第二の固体光源６０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びレーザーダイオード（ＬＤ）の少なくとも一方であることが好ましい。また、第一の固体光源５０及び第二の固体光源６０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）系の化合物を発光層として備える発光ダイオード及びレーザーダイオードの少なくとも一方であることが好ましく、当該レーザーダイオードであることが特に好ましい。つまり、第一の固体光源５０及び第二の固体光源６０は、窒化ガリウム系の化合物を発光層として備える半導体レーザーであることが特に好ましい。このような半導体レーザーを用いることにより、第一の固体光源５０と第二の固体光源６０とが、指向性が強い高出力の励起光を放つ光源として機能する。そのため、高出力の点光源を得ることが容易な発光装置を得ることができる。
【００３７】
レーザーダイオードは、発光ダイオードよりも高い光パワー密度の光を出射することができる。そのため、レーザーダイオードの使用により高出力の発光装置１００Ａを構成することができる。レーザーダイオードから蛍光体層に照射される光パワー密度は、発光装置１００Ａの高出力化の観点から、例えば、０．５Ｗ／ｍｍ２以上であることが好ましい。また、レーザーダイオードから蛍光体に照射される光パワー密度は、２Ｗ／ｍｍ２以上であることが好ましく、３Ｗ／ｍｍ２以上であることがより好ましく、１０Ｗ／ｍｍ２以上であることが特に好ましい。
【００３８】
一方、レーザーダイオードから蛍光体層に照射される光パワー密度の上限は特に限定されない。ただ、レーザーダイオードから蛍光体層に照射される光パワー密度が高すぎると、蛍光体からの発熱量が増大して、発光装置１００Ａに悪影響を及ぼす恐れがある。よって、レーザーダイオードから蛍光体層に照射される光パワー密度は、１５０Ｗ／ｍｍ２以下であることが好ましく、１００Ｗ／ｍｍ２以下であることがより好ましい。また、当該光パワー密度は、５０Ｗ／ｍｍ２以下であることがさらに好ましく、２０Ｗ／ｍｍ２以下であることが特に好ましい。
【００３９】
レーザーダイオードは、１つで構成されたものであってもよく、複数を光学的に結合させたものであってもよい。レーザーダイオードは、例えば、非極性面または半極性面である成長面を有する窒化物半導体から形成される発光層を備えてもよい。
【００４０】
波長変換体３０は、第一の蛍光体を含む第一の蛍光体層１０と、第二の蛍光体を含む第二の蛍光体層２０とを備えている。第一の蛍光体は、４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内の光を吸収し、５００ｎｍ以上５８０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを持つ第一の蛍光を放つ特性を有する。つまり、第一の蛍光体は、青色系（青紫色〜青緑色）の励起光を吸収し、緑色の蛍光を放つ特性を有する。第二の蛍光体は、４２０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内の光を吸収し、６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを持つ第二の蛍光を放つ特性を有する。つまり、第二の蛍光体は、少なくとも緑色系（緑色〜黄緑色）の励起光を吸収して赤色の蛍光を放つ特性を有しており、好ましくは、青色系及び緑色系の励起光を吸収して赤色の蛍光を放つ特性を有する。
【００４１】
第一の蛍光体は、波長４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の光を吸収し、波長５００ｎｍ以上５８０ｎｍ未満に蛍光ピークを持つ第一の蛍光を放つならば、特に限定されない。第一の蛍光体としては、例えば、ＭＩＩ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋（ＭＩＩは、Ｂａ，ＳｒおよびＣａからなる群より選ばれる少なくとも一種）、ＳｒＳｉ５ＡｌＯ２Ｎ７：Ｅｕ２＋、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＢａＺｒＳｉ３Ｏ９：Ｅｕ２＋、ＭＩＩ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋（ＭＩＩは、Ｂａ，ＳｒおよびＣａからなる群より選ばれる少なくとも一種）、ＢａＳｉ３Ｏ４Ｎ２：Ｅｕ２＋、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、Ｃａ３ＳｉＯ４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、ＭＩＩＩ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ＭＩＩＩは、Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ及びＬａからなる群より選ばれる少なくとも一種）、ＭＩＩＩ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ＭＩＩＩは、Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ及びＬａからなる群より選ばれる少なくとも一種）、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（ＭＩＩＩ，Ｃａ）３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ＭＩＩＩは、Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ及びＬａからなる群より選ばれる少なくとも一種）、並びにＭＩＩＩ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ３＋（ＭＩＩＩは、Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ及びＬａからなる群より選ばれる少なくとも一種）からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。
【００４２】
第二の蛍光体は、波長４２０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の光を吸収し、波長６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満に蛍光ピークを持つ第二の蛍光を放つならば、特に限定されない。第二の蛍光体は、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋（ＣＡＳＮ：Ｅｕ）及び（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋（ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ）の少なくとも一方であることが好ましい。
【００４３】
第二の蛍光体としては、母体材料と、発光中心として三価のセリウム（Ｃｅ３＋）とを含んでいる蛍光体を用いてもよい。母体材料は、Ｃｅ以外のランタノイド元素またはイットリウム（Ｙ）を含んでいてもよい。また、母体材料は、窒化物または酸窒化物であることが好ましい。また、母体材料は、正方晶（テトラゴナル）の結晶構造を有していることが好ましい。
【００４４】
第二の蛍光体は、組成式：ＣｅｘＭ３−ｘ−ｙβ６γ１１−ｚで表される化学組成を有する結晶相を含有していることが好ましい。上記組成式において、ｘは０＜ｘ≦０．６を満たす。ｘは０より大きいので、Ｃｅによる発光を得ることができる。ｘは、発光強度を増大する観点から、０．０００３以上であることが好ましく、０．０１５以上であることがより好ましい。なお、第二の蛍光体が発光し得る限り、ｘの上限に特に限定されない。ただ、ｘが大きすぎる場合には、濃度消光により発光強度が低下する場合がある。そのため、発光強度の低下を抑制する観点から、ｘは０．６以下であることが好ましい。また、発光強度を増大する観点から、ｘは０．３以下であることが好ましく、０．１５以下であることがより好ましい。
【００４５】
上記組成式において、Ｍは、Ｃｅ以外の一種または二種以上の希土類元素である。具体的には、Ｍは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選ばれる一種または二種以上の元素である。また、Ｍは、Ｌａを９０モル％以上含んでもよい。Ｌａ以外の上記の元素群は、Ｌａとイオン半径が近いため、Ｍサイトに入ることができる。
【００４６】
上記組成式において、ｙは、０≦ｙ≦１．０を満たす。ｙを１．０以下とすることにより、結晶相の構造を安定化させることができる。
【００４７】
上記組成式において、βは、Ｓｉを５０モル％以上含むことが好ましい。すなわち、βは、Ｓｉのみであるか、又はＳｉを５０モル％以上含み、他の元素を５０モル％以下含むことが好ましい。また、βは、例えば、ＡｌおよびＧａの少なくとも一方の元素を含んでもよい。また、βの（１００ｘ／６）モル％以上が、ＡｌおよびＧａの少なくとも一方の元素であってもよい。すなわち、ＣｅｘＭ３−ｘ−ｙβ６γ１１−ｚにおいて、ＡｌおよびＧａの少なくとも一方の元素の物質量がＣｅの物質量以上であってもよい。また、βの（３００ｘ／６）モル％以上が、ＡｌおよびＧａの少なくとも一方の元素であってもよい。すなわち、ＣｅｘＭ３−ｘ−ｙβ６γ１１−ｚにおいて、ＡｌおよびＧａの少なくとも一方の元素の物質量がＣｅの物質量の３倍以上であってもよい。また、βは、蛍光体が発光し得る限り、他の元素をさらに含んでもよい。
【００４８】
上記組成式において、γは、Ｎを８０モル％以上含むことが好ましい。すなわち、γは、Ｎのみであるか、又はＮを８０モル％以上含み、他の元素を２０モル％以下含むことが好ましい。また、γは、例えば、Ｏ（酸素）を含んでもよい。このように、例えば、Ｃｅ近傍のＳｉサイトの一部をＡｌ又はＧａで置換する、若しくは、Ｎサイトの一部をＯで置換した場合には、Ｃｅの配位子の対称性が低くなり、より長波長の発光を実現することが可能となる。
【００４９】
上記組成式において、ｚは、０≦ｚ≦１．０を満たす。Ｎが欠損した場合、すなわち、ｚが０よりも大きい場合には、Ｃｅの配位子の対称性が低くなり、より長波長の発光を実現できる。また、ｚを１．０以下とすることにより、結晶相の構造を安定化させることができる。
【００５０】
具体的に説明すると、第二の蛍光体は、Ｌａ３（Ｓｉ６−ｓ，Ａｌｓ）Ｎ１１−(１／３)ｓ：Ｃｅ３＋（０≦ｓ≦１）で表される化合物、Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋で表される化合物、ＣａＳｉＮ２：Ｃｅ３＋で表される化合物、Ｓｒ３Ｓｃ４Ｏ９：Ｃｅ３＋で表される化合物及びＧｄＳｒ２ＡｌＯ５：Ｃｅ３＋で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。Ｌａ３（Ｓｉ６−ｓ，Ａｌｓ）Ｎ１１−(１/３)ｓ：Ｃｅ３＋で表される化合物は、６４０ｎｍのピーク波長を有する光を発する。Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物は、６００ｎｍのピーク波長を有する光を発する。（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋で表される化合物は、５９０ｎｍのピーク波長を有する光を発する。ＣａＳｉＮ２：Ｃｅ３＋で表される化合物は、６４０ｎｍのピーク波長を有する光を発する。Ｓｒ３Ｓｃ４Ｏ９：Ｃｅ３＋で表される化合物は、６２０ｎｍのピーク波長を有する光を発する。ＧｄＳｒ２ＡｌＯ５：Ｃｅ３＋で表される化合物は、５８０ｎｍのピーク波長を有する光を発する。
【００５１】
第二の蛍光体は、化合物Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１型構造と同じ結晶構造を持つ化合物を母体とし、かつ、Ｃｅ３＋を発光中心として含む蛍光体であることが特に好ましい。このような蛍光体は、緑色光で励起可能な赤色蛍光体であり、さらに超短残光性を持つことが関与して光出力飽和も少ない。そのため、このような蛍光体を第二の蛍光体として使用することにより、赤色光成分の出力強度が大きい発光装置を得ることができる。
【００５２】
なお、本明細書において、カンマ（，）で区切られた複数の元素が組成式に列挙されている場合、その組成式は、列挙された複数の元素から選ばれる少なくとも１つの元素が化合物に含有されていることを意味する。例えば、「（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」という組成式は、「ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「ＳｒＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「ＢａＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「ＭｇＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１−ｍＳｒｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１−ｍＢａｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１−ｍＭｇｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｓｒ１−ｍＢａｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｓｒ１−ｍＭｇｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｂａ１−ｍＭｇｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１−ｍ−ｎＳｒｍＢａｎＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１−ｍ−ｎＳｒｍＭｇｎＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１−ｍ−ｎＢａｍＭｇｎＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｓｒ１−ｍ−ｎＢａｍＭｇｎＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」及び「Ｃａ１−ｍ−ｎ−ｐＳｒｍＢａｎＭｇｐＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」を全て包括的に示している。ｍ、ｎ及びｐは、それぞれ、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｐ＜１、０＜ｍ＋ｎ＜１及び０＜ｍ＋ｎ＋ｐ＜１を満たす。
【００５３】
なお、第一の蛍光体層１０に含まれる第一の蛍光体及び第二の蛍光体層２０に含まれる第二の蛍光体は、公知の固相反応を用いて合成することができる。
【００５４】
第一の蛍光体層１０に含まれる蛍光体は、第一の蛍光体のみであってもよく、第一の蛍光体及び第二の蛍光体以外の他の蛍光体を含んでいてもよい。また、第二の蛍光体層２０に含まれる蛍光体は、第二の蛍光体のみであってもよく、第一の蛍光体及び第二の蛍光体以外の他の蛍光体を含んでいてもよい。第一の蛍光体及び第二の蛍光体以外の他の蛍光体は特に限定されないが、例えば黄色の蛍光を発する黄色蛍光体を挙げることができる。
【００５５】
第一の蛍光体層１０に含まれる第一の蛍光体及び第二の蛍光体層２０に含まれる第二の蛍光体は、粉末状の蛍光体であることが好ましい。このような粉末状の蛍光体は、入手が容易なだけでなく、これまでの光源技術やディスプレイ装置技術で培われたオーソドックスな製膜技術を利用して蛍光体層を製造することができる。
【００５６】
第一の蛍光体及び第二の蛍光体の平均粒子径は１５μｍ以上５０μｍ未満であることが好ましい。また、蛍光体の平均粒子径は、２０μｍ以上４０μｍ未満であることがより好ましく、２５μｍ以上３５μｍ未満であることがさらに好ましい。第一の蛍光体及び第二の蛍光体の平均粒子径が上記範囲内であることにより、第一の蛍光体及び第二の蛍光体が励起光を効率よく吸収し、高強度の蛍光を発することが可能となる。なお、第一の蛍光体及び第二の蛍光体の平均粒子径は、蛍光体層を走査型電子顕微鏡で観察し、複数の蛍光体の粒子径を測定することにより、求めることができる。
【００５７】
また、第一の蛍光体層１０及び第二の蛍光体層２０は、複数の蛍光体粒子が焼結してなる焼結体であってもよく、蛍光体の多結晶体であってもよい。
【００５８】
本実施形態において、第一の蛍光体層１０及び第二の蛍光体層２０は、無機化合物のみからなることが好ましい。これにより、第一の蛍光体層１０及び第二の蛍光体層２０は、蛍光体の放熱に有利な熱伝導性に優れるものになる。その結果、高出力のレーザー光を利用して蛍光体を励起できるようになることから、高出力化しやすい波長変換体を得ることができる。また、第一の蛍光体層１０及び第二の蛍光体層２０が焦げる恐れが無くなるので、比較的高いエネルギー密度のレーザー光を照射できるようにもなり、波長変換体の高出力化を図ることが可能となる。
【００５９】
ここで、無機化合物からなる蛍光体層としては、蛍光体の焼結体、蛍光体の圧粉体、蛍光体粒子をガラス封止した構造物、無機化合物からなる結着剤及び／又は微粒子で蛍光体粒子を接合した構造物、蛍光体と化合物を融着させてなる複合体からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。なお、蛍光体と化合物を融着させてなる複合体としては、蛍光体とアルミナを融着させてなる複合体を挙げることができる。
【００６０】
第一の蛍光体層１０及び第二の蛍光体層２０は、蛍光体を樹脂材料で封止してなる波長変換体であることも好ましい。樹脂材料で封止することにより得られる波長変換体は製造が比較的容易であるため、所望の波長変換体を安価に製造することができる。なお、樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂などの透明有機材料を用いることができる。
【００６１】
図６に示すように、発光装置１００Ａは、第一の蛍光体層１０及び第二の蛍光体層２０を有する波長変換体３０と、波長変換体３０を支持する基板４０とを備える。波長変換体３０において、第一の蛍光体層１０と第二の蛍光体層２０は互いに積層されており、さらに緑色蛍光体層１は基板４０側に配置されている。第一の蛍光体層１０と第二の蛍光体層２０は互いに接触していてもよく、第一の蛍光体層１０と第二の蛍光体層２０との間には空隙が存在していてもよい。
【００６２】
基板４０は、後述するように、少なくとも第一の励起光５１を透過する必要があるため、可視光線を透過する透光性部材からなることが好ましい。基板４０を構成する材料としては、例えば、ガラス、石英及びサファイアからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。
【００６３】
なお、基板４０の表面は、誘電体多層膜又は反射防止膜で被覆されていてもよい。誘電体多層膜は、例えば特定の波長の光を反射する。反射防止膜は、例えば励起光の反射を防止する。誘電体多層膜の材料は、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ケイ素、フッ化セシウム、フッ化カルシウム及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。反射防止膜の材料は、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ケイ素、フッ化セシウム、フッ化カルシウム及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００６４】
図６に示すように、発光装置１００Ａは、波長変換体３０が設けられた基板４０の表面４０ａ側に第二の固体光源６０を配置し、基板４０の裏面４０ｂ側に第一の固体光源５０を配置している。
【００６５】
発光装置１００Ａから出力光を放出するには、まず、第一の固体光源５０を用いて、基板４０の裏面４０ｂ側から第一の蛍光体層１０に向かって第一の励起光５１を照射する。具体的には、発光装置１００Ａでは、基板４０側から上方に向かって第一の励起光５１を照射する。第一の固体光源５０から発せられた第一の励起光５１は、基板４０を透過した後、第一の蛍光体層１０に到達する。第一の蛍光体層１０に照射された第一の励起光５１の一部は第一の蛍光体に吸収され、第一の蛍光体を励起する。そして、励起された第一の蛍光体は、上方及び下方に向かって第一の蛍光を放出する。
【００６６】
上方に向かって放出された第一の蛍光は第二の蛍光体層２０に到達し、第一の蛍光の一部は第二の蛍光体に吸収されて第二の蛍光体を励起する。そして、励起された第二の蛍光体は、上方及び下方に向かって第二の蛍光を放出する。
【００６７】
ここで、発光装置１００Ａでは、第二の固体光源６０を用いて、第二の励起光６１を第二の蛍光体層２０に直接照射している。第二の蛍光体層２０に照射された第二の励起光６１の一部は第二の蛍光体に吸収され、第二の蛍光体を励起する。そして、励起された第二の蛍光体は、上方及び下方に向かって第二の蛍光を放出する。また、第二の蛍光体層２０に照射された第二の励起光６１の一部は第二の蛍光体層２０の表面２０ａで反射し、上方に放出される。そして、第一の蛍光体層１０から上方に発せられた第一の蛍光及び第二の蛍光体層２０から上方に発せられた第二の蛍光と、波長変換体３０を透過した第一の励起光５１及び反射して上方に放出された第二の励起光６１とが加法混色される。その結果、これらの光成分が混色した白色の出力光が、発光装置１００Ａの外部に放出される。
【００６８】
発光装置１００Ａにおいて、第一の蛍光体層１０中の第一の蛍光体は、第一の固体光源５０から発せられた第一の励起光５１により励起されるため、第一の蛍光を高効率に発光することができる。さらに、第二の蛍光体層２０中の第二の蛍光体は、第一の蛍光体から発せられた第一の蛍光に加えて、第二の固体光源６０から発せられた第二の励起光６１を利用して波長変換する。このように、発光装置１００Ａでは第二の蛍光体の励起源が増えたことから、第二の蛍光体層２０から発せられる第二の蛍光を増加させることができる。また、発光装置１００Ａでは、励起光として第二の励起光６１を使用していることから、第一の励起光５１のパワー密度を低減し、第二の蛍光体による青色光のエネルギー変換ロスを減少させることができる。さらに、第二の蛍光体層２０から発せられる第二の蛍光が増える場合には、第二の蛍光体層２０の厚みを薄くして第二の蛍光体の使用量を低減することができる。
【００６９】
さらに、発光装置１００Ａにおいて、第二の励起光６１は、図５の発光装置１００ｂのように第一の蛍光体層１０を透過した後に、第二の蛍光体層２０に到達しているわけではない。つまり、第二の励起光６１は、第二の蛍光体層２０に直接照射されて第二の蛍光体を励起している。そのため、第二の励起光６１は、エネルギー密度が高い状態で第二の蛍光体層２０に照射されることから、第二の蛍光体を高効率で励起することができる。
【００７０】
図６に示すように、発光装置１００Ａにおいて、第一の蛍光体層１０及び第二の蛍光体層２０は、第一の励起光５１の一部が第一の蛍光体層１０を透過した後に第二の蛍光体層２０を透過するように積層されていることが好ましい。これにより、第一の励起光５１により第一の蛍光体を直接励起し、第二の励起光６１により第二の蛍光体を直接励起することができる。そのため、第一の蛍光体による第一の励起光５１の変換効率、及び第二の蛍光体による第二の励起光６１の変換効率をより高めることが可能となる。
【００７１】
本実施形態の発光装置は、第一の励起光５１の発光ピーク波長よりも長波長側の光を反射する特性を持ち、かつ、第一の固体光源５０と第一の蛍光体層１０との間に配置されている光学フィルタ４１をさらに備えることが好ましい。具体的には、図７に示す発光装置１００Ｂのように、基板４０の表面４０ａに光学フィルタ４１を設け、基板４０及び第一の固体光源５０と第一の蛍光体層１０との間に、光学フィルタ４１を介在させることが好ましい。
【００７２】
光学フィルタ４１は、第一の励起光５１は透過するが、第二の励起光６１、第一の蛍光及び第二の蛍光を反射する性質を持つ。そのため、第一の蛍光体層１０から下方に向かって放出された第一の蛍光は、光学フィルタ４１で反射し、上方に放出される。また、第二の蛍光体層２０に照射されて第二の蛍光体層２０及び第一の蛍光体層１０を透過した第二の励起光６１も光学フィルタ４１で反射し、上方に放出される。そのため、上方に放出された第一の蛍光及び第二の励起光６１は、第二の蛍光体層２０に再度照射されることから、第二の蛍光体を励起することが可能となる。つまり、光学フィルタ４１を用いることにより、第二の蛍光体は、直接照射された第二の励起光と、光学フィルタ４１で反射された第二の励起光の両方により励起されるため、発光効率をより高めることが可能となる。さらに、光学フィルタ４１を用いることにより、下方に放出された第一の蛍光及び第二の蛍光、並びに波長変換体３０を透過した第二の励起光６１の全てが反射されて、出力光の光成分を構成するようになる。そのため、発光装置１００Ｂは、出力光の出力効率、特に第二の蛍光体が放つ第二の蛍光（赤色光）の出力効率を高めることが可能となる。
【００７３】
光学フィルタ４１は、ダイクロイックミラーであることが好ましい。ダイクロイックミラーは、特定の波長域の光を反射し、その他の波長域の光を透過する鏡である。ダイクロイックミラーとしては、例えば、屈折率が互いに異なる誘電体の薄膜を複数組み合わせた多層膜を、ガラスに施したものを用いることができる。また、光学フィルタ４１は、ダイクロイックフィルムであることも好ましい。ダイクロイックフィルムは、特定の波長域の光を反射し、その他の波長域の光を透過するフィルムである。
【００７４】
なお、図７に示すように、基板４０の裏面４０ｂには反射防止膜４２を設け、基板４０による第一の励起光５１の反射を抑制することが好ましい。
【００７５】
発光装置１００Ａ，１００Ｂにおいて、第二の蛍光体層２０は第一の蛍光体層１０よりも厚みが小さいことが好ましい。第二の蛍光体層２０中の第二の蛍光体は、第二の励起光６１が直接照射されるため、発熱しやすい。そのため、第二の蛍光体層２０の厚みが薄いときには第二の蛍光体層２０に含まれる第二の蛍光体の絶対量が少なくなり、発熱量が小さい蛍光体層になる。そのため、第二の蛍光体の温度消光を抑制して、赤色光成分の出力強度を高めることが可能となる。また、第二の蛍光体層２０による第一の励起光５１の吸収量は相対的に小さくなるので、第二の蛍光体が、赤色光への波長変換に寄与しない青色光の吸収特性を持つ結晶品位のものであっても利用することが可能となる。また、第二の蛍光体層２０の厚みが小さくなることにより、第二の蛍光体と基板４０との間の距離が短くなる。そのため、第二の蛍光体で発生した熱を、第一の蛍光体層１０及び基板４０を通じて外部に放出しやすくなることから、第二の蛍光体の温度消光を抑制することが可能となる。
【００７６】
上述のように、本実施形態の発光装置は、第一の固体光源５０と、第二の固体光源６０と、第一の蛍光体層１０及び第二の蛍光体層２０を備える波長変換体とを備える。ただ、本実施形態の発光装置は、さらに、波長変換体３０の周囲に設けられ、出力光の配光を調整するリフレクター７０を備えてもよい。
【００７７】
具体的には、図８に示すように、発光装置１００Ｃは、基板４０に積層された波長変換体３０を備え、さらに、波長変換体３０の周囲にはリフレクター７０が設けられている。リフレクター７０は、略釣鐘型の形状を有しており、リフレクター７０の底面７１に波長変換体３０及び基板４０が配設されている。リフレクター７０の底面７１には、第一の励起光５１が基板４０の裏面４０ｂに照射されるように、例えば孔部が設けられている。リフレクター７０の内面７２は、出力光１０１が効率的に反射できるように、反射膜が形成されていることが好ましい。なお、反射膜は出力光１０１が反射できれば特に限定されないが、例えば、アルミニウム若しくは銀などからなる金属膜、又は、表面に保護膜が形成されたアルミニウム膜であることが好ましい。なお、リフレクター７０の開口部７３には、出力光１０１の発光色を調整するために、出力光１０１の一部を吸収または反射する波長カットフィルタを設けてもよい。
【００７８】
発光装置１００Ｃから出力光１０１を放出するには、第一の固体光源５０を用いて、基板４０の裏面４０ｂ側から第一の蛍光体層１０に向かって第一の励起光５１を照射する。さらに、第二の固体光源６０を用いて、第二の蛍光体層２０に向かって第二の励起光６１を直接照射する。励起された第一の蛍光体は第一の蛍光を放出し、励起された第二の蛍光体は第二の蛍光を放出する。そして、波長変換体３０から発せられた第一の蛍光及び第二の蛍光と、波長変換体３０を透過した第一の励起光５１及び反射した第二の励起光６１とが加法混色されることにより、出力光１０１が得られる。出力光１０１は、リフレクター７０の内面７２で反射し、上方に向けて放出される。
【００７９】
このように、リフレクター７０を用いることにより、出力光１０１の配光を変えることが可能となる。なお、リフレクター７０の形状は、図８に示す略釣鐘型に限定されず、出力光１０１の配光を変えることができるならば、如何なる形状であってもよい。
【００８０】
図８に示す発光装置１００Ｃでは、リフレクター７０の上方に第二の固体光源６０を配置して、第二の励起光６１を第二の蛍光体層２０に照射している。ただ、本実施形態はこのような態様に限定されない。例えば、図９に示す発光装置１００Ｄのように、リフレクター７０の下方に第二の固体光源６０を配置し、第二の励起光６１を反射部材８０で反射させることにより、第二の蛍光体層２０に照射してもよい。反射部材８０としては、第二の励起光６１を反射することが可能なミラーを用いることができる。
【００８１】
さらに、図１０に示す発光装置１００Ｅのように、リフレクター７０の下方に第二の固体光源６０を配置し、リフレクター７０の上方に反射部材８０を配置し、第二の固体光源６０と反射部材８０との間に光ファイバー９０を設けてもよい。第二の固体光源６０から出射された第二の励起光６１は、光ファイバー９０を通じて反射部材８０に到達し、さらに反射部材８０で反射することにより、第二の蛍光体層２０に照射される。
【００８２】
上述のように、本実施形態の発光装置は、第二の固体光源６０と第二の蛍光体層２０との間に、第二の励起光６１を第二の蛍光体層２０に導くための導光部材を設けてもよい。同様に、発光装置は、第一の固体光源５０と第一の蛍光体層１０との間に、第一の励起光５１を第一の蛍光体層１０に導くための導光部材を設けてもよい。導光部材は、励起光を導光することが可能ならば特に限定されないが、レンズ、ミラー及び光ファイバーからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。
【００８３】
このように、本実施形態の発光装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅは、第一の固体光源５０と、第二の固体光源６０と、波長変換体３０とを備える。第一の固体光源５０は、４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内に発光ピークを持つ第一の励起光５１を放つ。第二の固体光源６０は、４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内に発光ピークを持つ第二の励起光６１を放つ。波長変換体３０は、第一の蛍光体層１０と第二の蛍光体層２０とを備える。第一の蛍光体層１０は、４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内の光を吸収し、５００ｎｍ以上５８０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを持つ第一の蛍光を放つ第一の蛍光体を含む。第二の蛍光体層２０は、４２０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内の光を吸収し、６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを持つ第二の蛍光を放つ第二の蛍光体を含む。第一の励起光５１は第一の蛍光体層１０に照射され、第二の励起光６１は第二の蛍光体層２０に照射される。発光装置の出力光１０１は、第一の励起光５１の光成分及び第二の励起光６１の光成分、並びに第一の蛍光の光成分及び第二の蛍光の光成分を含む。第一の励起光５１の一部は第一の蛍光体層１０及び第二の蛍光体層２０を透過して出力光１０１の光成分を構成し、第二の励起光６１の一部は第二の蛍光体層２０によって反射されて出力光１０１の光成分を構成する。
【００８４】
本実施形態の発光装置では、第二の蛍光体による赤色光への波長変換が、高い光エネルギーを持つ青色光を主体にしてではなく、相対的に低い光エネルギーを持つ緑色光を主体にして成される。そのため、第二の蛍光体の波長変換に伴うエネルギー変換ロスが小さく、さらにそれに伴う発熱を抑制して、赤色光成分を効率よく出力することが可能となる。
【００８５】
さらに、本実施形態の発光装置では、第一の固体光源５０を用いて、第一の励起光５１を第一の蛍光体層１０に直接照射し、第二の固体光源６０を用いて、第二の励起光６１を第二の蛍光体層２０に直接照射している。つまり、第二の励起光６１は、第一の蛍光体層１０を透過せずに、第二の蛍光体層２０に到達し、第二の蛍光体を励起している。そのため、第二の励起光６１のエネルギー密度が高い状態で第二の蛍光体に照射されることから、励起光の変換効率を高め、赤色光成分を効率よく出力することが可能となる。
【００８６】
以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、本実施形態の発光装置において、波長変換体が所定の強度を有している場合には、基板で支持する必要はない。そのため、本実施形態の発光装置は、波長変換体を支持する基板を有していなくてもよい。
【００８７】
特願２０１８−２１４７３３号（出願日：２０１８年１１月１５日）の全内容は、ここに援用される。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本開示によれば、励起光の変換効率を高めることにより、赤色光成分を効率よく出力することが可能な発光装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１０  第一の蛍光体層
２０  第二の蛍光体層
３０  波長変換体
４１  光学フィルタ
５０  第一の固体光源
５１  第一の励起光
６０  第二の固体光源
６１  第二の励起光
１００Ａ  発光装置
１００Ｂ  発光装置
１００Ｃ  発光装置
１００Ｄ  発光装置
１００Ｅ  発光装置
１０１  出力光
【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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【図１０】
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【国際調査報告】
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