(57)【要約】  蛍光層の発光効率の向上を実現する。入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する波長変換素子であって、第１のバインダ内に第１の粒子と、前記第１の粒子より小さい第２の粒子とが分散した蛍光層を備え、前記第１の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備え、前記蛍光層における前記第１の粒子および前記第２の粒子を包含する粒子群の体積に対する前記第１のバインダの体積の比率が１０％以上５０％未満である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する波長変換素子であって、
第１のバインダ内に第１の粒子と、前記第１の粒子より小さい第２の粒子とが分散した蛍光層を備え、
前記第１の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備え、
前記蛍光層における前記第１の粒子および前記第２の粒子を包含する粒子群の体積に対する前記第１のバインダの体積の比率が１０％以上５０％未満であることを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】
前記第１のバインダの熱伝導率が、前記第１の粒子および前記第２の粒子の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記第２の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記第１の粒子および前記第２の粒子は、発光中心元素がドープされた蛍光体から構成され、
前記第１の粒子にドープされる発光中心原子の濃度が、前記第２の粒子にドープされる発光中心原子の濃度と異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記第１のバインダ内に前記第１の粒子より小さい第３の粒子が更に分散し、
前記第３の粒子は、前記入射光の波長に対して散乱特性を備え、
前記粒子群が更に、前記第３の粒子を包含することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記第２の粒子は、前記入射光の波長に対して散乱特性を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記入射光の波長に対して散乱特性を備えた粒子の平均粒径が、前記入射光の波長よりも小さいことを特徴とする請求項５または６に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記第１のバインダ内に前記第１の粒子より小さい第４の粒子が更に分散し、
前記第４の粒子は、前記入射光の波長を受けて前記第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備え、
前記粒子群が更に、前記第４の粒子を包含することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記蛍光層が下位層に面するように配置され、
前記下位層と前記蛍光層との間に配置された散乱層を更に備え、
前記散乱層は、第２のバインダと、前記第２のバインダ内に分散した散乱特性を備えた粒子と、を含み、
前記散乱特性を備えた粒子は、前記蛍光特性を備えた粒子、前記第１のバインダ、および前記第２のバインダよりも屈折率が高いことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
前記第１のバインダが、アルミニウム化合物を主成分とすることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の波長変換素子。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子に入射光を射出する光源と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光源装置と、
前記波長変換素子から出射した蛍光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備え、
前記リフレクタの反射面が、前記波長変換素子から出射した蛍光を一定方向に平行に出射するように反射させることを特徴とする車両用前照灯具。
【請求項１３】
請求項１１に記載の光源装置と、
前記波長変換素子を配置する透過性基板と、
を備え、
前記透過性基板は、前記光源が照射される照射面と、前記照射面と対向する面とを有し、
前記透過性基板の照射面と対向する面に前記波長変換素子が配置され、
前記光源が、前記透過性基板を介して前記波長変換素子に入射光を照射し、
前記蛍光層が、入射光側と対向する面から蛍光を出射することを特徴とする透過型照明装置。
【請求項１４】
入射光を射出する光源と、
前記光源から出射された入射光が通過する周方向の少なくとも一部に、請求項１から１０のいずれか一項に記載の波長変換素子が敷設された蛍光ホイールと、
前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、
を備え、
前記蛍光ホイールの回転に伴い、少なくとも前記波長変換素子の表面に入射光が入射した際に、蛍光を出射することを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
一対の電極端子と、
入射光を発光し、前記一対の電極端子と電気的に接続された光源と、
請求項１から１０の何れか一項に記載の波長変換素子と、
を備え、
前記一対の電極端子の一方に設けられた凹部底面に前記光源がその主たる発光方位を上向きにして配置され、前記凹部底面に配置された前記光源の外周をすり鉢状の斜面で囲うように前記凹部が形成され、
前記光源を覆うように前記波長変換素子が前記凹部に設けられ、
前記蛍光層が、厚さ方向において互いに反対側にある第１の面と第２の面とを有し、
前記第１の面が前記光源側に面し、
前記第１の面側から入射光が照射されることにより前記第２の面より蛍光が出射されることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、車両用前照灯具、透過型照明装置、表示装置及び照明装置に用いる波長変換素子に関する。
本願は、２０１９年２月６日に日本で出願された特願２０１９−１９７９４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
励起光を蛍光体に照射し発光させる光学素子において、蛍光体には発熱が生じる。蛍光体の膜密度を向上させ放熱性を高めるために、複数のサイズの粒子を詰める構成が従来技術として知られている。【０００３】
特許文献１には、大粒径の蛍光体粒子による光の変換効率を低下させることなく、空隙を減少させて、光源光の透過を抑制することができる波長変換部材および発光装置か開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２０１７／１８８１９１（２０１７年１１月２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来技術は、粒子同士をバインダが結合し、空隙が大部分を占める構成では、透光性セラミックスの割合が少なく、主な熱伝導は粒子を通して基板に放熱されるため放熱性が悪く、蛍光体の発光効率が低いという問題がある。【０００６】
本発明の一態様は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、蛍光層の発光効率の向上を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る波長変換素子は、入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する波長変換素子であって、第１のバインダ内に第１の粒子と、前記第１の粒子より小さい第２の粒子とが分散した蛍光層を備え、前記第１の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備え、前記蛍光層における前記第１の粒子および前記第２の粒子を包含する粒子群の体積に対する前記第１のバインダの体積の比率が１０％以上５０％未満である構成である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、蛍光層の発光効率を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）本発明の実施形態１に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。（ｂ）従来技術にかかる発光装置を模式的に示した概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る波長変換素子に包含される蛍光体粒子の粒度分布を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態１に係る波長変換素子の変形例を模式的に示した概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る波長変換素子の実装例を模式的に示した概略断面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
【図６】蛍光体の発光効率の温度依存性を示すグラフである
【図７】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。（ｃ）は、比較例の波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
【図８】本発明の実施形態４に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
【図９】本発明の実施形態４に係る波長変換素子に包含される粒子の粒度分布を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態５に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
【図１１】本発明の実施形態６に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
【図１２】本発明の実施形態６に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
【図１３】本発明の実施形態６に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
【図１４】本発明の実施形態６に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
【図１５】本発明の実施形態７に係る光源装置を模式的に示した概略図を示す。
【図１６】本発明の実施形態８に係る光源装置を模式的に示した概略図を示す。
【図１７】（ａ）は、本発明の実施形態９に係る表示装置の概略図を示す。（ｂ）は、蛍光ホイールの概略平面図を示す。（ｃ）は、蛍光ホイールの概略側面図を示す。
【図１８】本発明の実施形態１０に係る光源装置９の概略断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
【００１１】
図１の（ａ）は、本発明の実施形態１に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。本発明の実施形態１に係る構成と比較するために、図１の（ｂ）に従来技術にかかる発光装置を模式的に示した。
【００１２】
（従来技術との対比）
図１の（ｂ）に示すとおり、従来技術の発光装置１ｂは、基板１３の上に蛍光体粒子が配置されている。当該蛍光体粒子は、第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子１１とからなる。特許文献１に開示された従来技術では、各粒子同士は透光性セラミックスで結合されている。しかし、従来技術に係る発光装置１ｂでは、透光性セラミックスの割合が少なく、放熱性に問題があった。
【００１３】
バインダが少ない蛍光層１９ｂの場合、蛍光体と空隙（空気）の接触点が多く、放熱性が低い。そのため、空隙よりも熱伝導率の高い材料で蛍光体以外の部分を置き換えるのが好ましい。さらに、蛍光体材料よりも熱伝導率の高い材料であればより好ましい。効率的に熱を移動させることができるためアルミニウム化合物などの無機材料を主成分とする高熱伝導率のバインダが好ましい。アルミニウム化合物のうち、特にアルミナ、ベーマイトなどを主成分とするバインダが好ましい。
【００１４】
波長変換素子に用いられる主な材料の常温における熱伝導率は、以下のとおりである。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
また、蛍光体の形状を完全な球形と仮定し、更に、蛍光体の粒径が単一の粒径からなると仮定すると、最密充填構造となった場合、蛍光体密度が約７４％（≒π／√１８）となると想定される。多球の場合１−（１−π／√１８）＾２＝約９３％程度が限界値となる。実際は、蛍光体の形状は完全な球形ではなく、非周期的にランダムに配置されるため、蛍光層に占める蛍光体の割合は、最大で蛍光層に対する体積比で９０％以下と考えられ、粒子／バインダ比は０．９以下となるのが好ましい。これよりも、バインダが少ない場合、蛍光膜中の空隙が増加し熱伝導が悪化する。また、粒子／バインダ比が０．１よりも小さい場合、蛍光膜中に占める粒子成分が小さくなり、発光効率が低下するため粒子／バインダ比が０．１よりも大きい方が好ましい。
【００１７】
図１の（ａ）に示すとおり、本願発明の実施形態１に係る波長変換素子１ａは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子１１とが分散した蛍光層１９ａを備える（蛍光層に用いられるバインダ１２を「第１のバインダ」とも称する）。好ましい実施形態では、蛍光層１９ａは、基板１３の上に配置される。
【００１８】
第１の粒子１０および第２粒子１１は、入射光の波長に対して蛍光特性を備え、入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する。蛍光層１９ａにおける第１の粒子１０および第２の粒子１１を包含する粒子群の体積に対するバインダ１２の体積の比率が１０％以上５０％未満であることが好ましい。
【００１９】
好ましい蛍光層１９ａの実施例としては、蛍光層厚が５０μｍであり、第１の粒子１０および第２の粒子１１がＹＡＧ：Ｃｅ（イットリウム・アルミニウム・ガーネットにドーパントとしてＣｅ（セリウム）をドープした蛍光体であり、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）などの黄色発光蛍光体から構成されることが好ましい。またバインダ１２は、無機アルミナを主成分とすることが好ましい。第１の粒子１０の平均粒径Ｄ５０が、２５μｍであり、第２の粒子１１の平均粒径Ｄ５０が、５μｍであることが好ましい。第１の粒子１０：第２の粒子１１：バインダ１２の混合比としては、体積比では５０％：３０％：２０％とすることが好ましい。
【００２０】
蛍光体の粒径としては、第１の粒子１０は１０〜３０μｍ、第２の粒子１１は１〜１０μｍ程度が好ましい。第１の粒子と第２の粒子の粒径差としては２倍以上、より好ましくは３倍以上差があることが好ましい。粒子形状は球形、楕円形状特に限定しない。本実施形態１における蛍光体粒子の粒度分布を図２に示す。図２の横軸は粒子の直径を示し、縦軸に体積比を示す。図２に示すとおり、粒度分布は、明瞭な２つのピークを有することを特徴とする。蛍光体の粒度分布は、バインダと粒子を適切に分離後、堀場製作所の静的光散乱法を用いるレーザ回折／散乱装置ＬＡ−９５０などで測定することができる。
【００２１】
（変形例）
図１の（ａ）に沿って上述した本発明の典型的な態様では、基板１３の上に蛍光層１９ａが配置されている。本発明にかかる波長変換素子は、かかる態様に限定されず、例えば図３に示したような様々なバリエーションが存在する。図３は、本発明の実施形態１に係る波長変換素子１ａの変形例の波長変換素子１ｃ乃至１ｅを模式的に示した概略断面図である。図３の（ａ）は、断面形状が矩形となる溝が形成された基板３３ａに蛍光層１９ｃが配置される構成の波長変換素子１ｃを示す。図３の（ｂ）は、断面形状が弧を有する溝が形成された基板３３ｂに蛍光層１９ｄが配置される構成の波長変換素子１ｄを示す。図３の（ｃ）は、断面形状がＶ字形状を有する溝が形成された基板３３ｃに蛍光層１９ｅが配置される構成の波長変換素子１ｅを示す。蛍光層１９ｄ乃至１９ｅの構成は、図１の（ａ）に示した蛍光層１９ａと同じであることが好ましいが、基板との配置関係が異なる。
【００２２】
（実装例）
図４は、本発明の実施形態１に係る波長変換素子の実装例を模式的に示した概略図である。ヒートシンク１８上に図１の（ａ）に例示した波長変換素子１ａを配置した態様を例示しているが、変形例の波長変換素子１ｃ乃至１ｅをヒートシンク１８上に配置してもよい。
【００２３】
蛍光層１９ａの作製プロセスとしては、スクリーン印刷法などを用いることが好ましい。基板１３は、例えば、アルミ基板、高反射のアルミナ基板などで構成されることが好ましい。基板１３の材質は、金属など熱伝導率の高いものが望ましく、特に上記材料に限定されない。蛍光発光強度を高める為に、基板１３上には銀、酸化チタン、増反射多層膜、誘電体ミラーなどの高反射膜がコーティングされていることが望ましい。実施形態６にて後述するように、基板１３上に散乱層１００を配置することも望ましい。本発明の一態様では、蛍光層と基板１３との間にコーティングされた層や散乱層１００を含む場合のように、基板１３上に直接蛍光層が配置されない場合であっても基板１３とも称するが、当該基板を下位層とも称する。基板１３は直接ヒートシンク１８と固定接触させることで冷却される。
【００２４】
図４に示すように、波長変換素子を実装した光源装置１は、励起光１４を出射する光源１５と、ヒートシンク１８上に配置された波長変換素子１ａとを有する。光源１５は、青色レーザ、青色ＬＥＤなど青色の励起光を出射する光源が好ましい。
【００２５】
光源１５から出射された励起光１４は、蛍光層１９ａに照射され、一部は蛍光層１９ａの表面で乱反射され反射光１７となる。一方、励起光１４の一部は、蛍光層１９ａ内に入射し、蛍光体粒子との作用により蛍光発光し、蛍光１６として蛍光層１９ａから出射される。
【００２６】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００２７】
図５は、本発明の実施形態２に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。図６は、蛍光体の発光効率の温度依存性を示すグラフである。
【００２８】
（発光効率の温度依存性）
蛍光体の発光効率の温度依存性について、ＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）蛍光体の外部量子効率に基づいて説明する。図６に示す通り、ＹＡＧにドーパントとしてＣｅをドープした蛍光体材料について、Ｃｅのドープ濃度の違いにより発光効率の温度依存性が相違する様子が確認できる。本発明の一態様におけるＣｅドープ濃度（ｍｏｌ％）とは、ガーネット系蛍光体の一般式（Ｍ１−ｘＲＥｘ）３Ａｌ５Ｏ１２で示される物質において、ｘ×１００（ｍｏｌ％）で表される。上記一般式において、Ｍ、ＲＥは希土類元素群より選ばれる少なくとも一つの元素を含むものが用いられる。一般的に、Ｍは、Ｓｃ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ、ＲＥは、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｔｂのうち、少なくとも一種の元素が用いられる。
【００２９】
蛍光体に励起光を照射した場合、蛍光発光が得られると同時に、励起光の一部は熱エネルギーに変換されるため、蛍光体の照射スポット部は高温になる。熱放射については、一般的に下記の式で説明することができる。
【００３０】
Ｑ＝Ａ・ε・σ・（ＴＡ＾４−ＴＢ＾４）
ここで、Ｑは放射熱量、Ａは放射部面積、εは放射率、σはステファン・ボルツマン定数、ＴＡは放射部の温度、ＴＢは周囲の温度を示す。
【００３１】
蛍光体の発光効率は蛍光体の温度による影響を受け、図６に示すように、温度が増加するに従って発光効率が低下することが知られている。より強い（明るい）蛍光発光を得るためには励起光１４の照射強度を強める必要があり、この場合、冷却状況によっては蛍光層の温度上昇抑制が十分に行えなくなる場合がある。
【００３２】
また、蛍光体の温度特性は発光中心元素（本実施形態ではＣｅ）の濃度により変化することが知られている。一般的に市販されているＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体のＣｅ濃度は、常温使用時の発光効率が高い濃度（例えば１．４〜１．５ｍｏｌ％程度）が用いられることが多い。これはＣｅの濃度が低いＹＡＧ蛍光体では、内部量子効率は高くなるが、励起光の吸収率が低いため、波長変換素子として重要な外部量子効率は、Ｃｅ濃度１．５ｍｏｌ％付近が最適値となるためである。高密度、高強度の励起光照射によって照射スポットの蛍光体温度が２５０℃を超える領域になるような場合、一般的なＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（例えば、Ｃｅ濃度１．４ｍｏｌ％）では発光効率が低下する（図６参照）。しかし、Ｃｅ濃度が低いＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（例えば０．３ｍｏｌ％程度）は発光効率の温度依存性が小さく、低温時と比較して高濃度の発光体と発光効率が逆転する場合もある。例えば、図６のグラフにおいて低温領域（５０℃〜１００℃）と高温領域（２５０℃〜３５０℃）とを比較する。低温領域では、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体のＣｅ濃度が高い方が高発光効率となるが、高温領域ではＣｅ濃度が低い方が高発光効率となる傾向がある。かかる傾向に鑑みて本願発明を実施形態ごとに説明する。
【００３３】
なお、発光中心元素濃度の低い蛍光体は励起光の吸収が小さいという問題が有り、励起光を充分に吸収できないと言う問題がある。
【００３４】
レーザ光による励起では励起密度が高くなり高温となるため、耐熱性の高い酸窒化物系や窒化物系の蛍光体を用いることが望ましい。蛍光体として発光効率の温度依存性が優れている方がより望ましい。また、光源装置として利用するため、蛍光を青色、緑色、赤色等の白色光以外としてもよい。
【００３５】
近紫外光を赤色光に変換する蛍光体として、例えばＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋を用いることができる。近紫外光を黄色光に変換する蛍光体として、例えばＣａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋を用いることができる。近紫外光を緑色光に変換する蛍光体として、例えばβ−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋やＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ＬｕＡＧ：Ｃｅ）を用いることができる。近紫外光を青色光に変換する蛍光体として、例えば（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃ１２：ＥｕやＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋を用いることができる。
【００３６】
また、近紫外光の励起光を黄色光及び青色光に変換する２種類の蛍光体を含むように蛍光部材を形成してもよい。これにより、蛍光部材から出射される黄色光及び青色光の蛍光を混色して擬似白色光が得られる。
【００３７】
（発光中心元素濃度が異なる蛍光体を混合した蛍光層）
上述した蛍光体の発光効率の温度依存性に鑑みて、蛍光体粒子である第１の粒子と第２の粒子との発光中心元素濃度が異なる態様を以下説明する。
【００３８】
図５の（ａ）は、蛍光層２９ａが実施形態１と同じ第１の粒子１０を備え、第１の粒子１０の発光中心元素濃度よりも高濃度の発光中心元素濃度の第２の粒子２１を更に備える波長変換素子２ａを示す。図５の（ｂ）は、蛍光層２９ｂが実施形態１と同じ第２の粒子１１を備え、第２の粒子１１の発光中心元素濃度よりも高濃度の発光中心元素濃度の第１の粒子２０を更に備える波長変換素子２ｂを示す。
【００３９】
図５の（ａ）に示した蛍光層２９ａは、例えば層の厚さが５０μｍ程度であるのが好ましい。第１の粒子１０は、実施形態１と同様にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であり、平均粒径Ｄ５０が２５μｍ程度であるのが好ましい。第１の粒子１０のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５〜１．０ｍｏｌ％程度）であるのが好ましい。
【００４０】
一方、第２の粒子２１は、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であり、平均粒径Ｄ５０が５μｍ程度であるのが好ましい。第２の粒子２１のドーパントであるＣｅ濃度は１．５ｍｏｌ％（１．０〜２．０ｍｏｌ％程度）であることが好ましい。
【００４１】
蛍光層２９ａのバインダ１２は、無機アルミナバインダを主成分とするのが好ましいが、当該材料に限定されない。蛍光層２９ａの組成比は、例えば体積比で、第１の粒子１０：第２の粒子２１：バインダ１２＝５０％：３０％：２０％とすることが好ましい。
【００４２】
図５の（ｂ）に示した蛍光層２９ｂは、蛍光層２９ａと同様に、層の厚さが５０μｍ程度であるのが好ましい。第１の粒子２０は、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であり、平均粒径Ｄ５０が２５μｍ程度であるのが好ましい。第１の粒子２０のドーパントであるＣｅ濃度は１．５ｍｏｌ％（１．０〜２．０ｍｏｌ％程度）であるのが好ましい。
【００４３】
一方、第２の粒子１１は、実施形態１と同様にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であり、平均粒径Ｄ５０が５μｍ程度であるのが好ましい。第２の粒子１１のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５〜１．０ｍｏｌ％程度）であるのが好ましい。
【００４４】
蛍光層２９ａと同様に、蛍光層２９ｂのバインダ１２は、無機アルミナバインダを主成分とするのが好ましいが、当該材料に限定されない。蛍光層２９ｂの組成比は、例えば体積比で、第１の粒子２０：第２の粒子１１：バインダ１２＝５０％：３０％：２０％とすることが好ましい。
【００４５】
蛍光体粒子の粒径が小さい場合、励起光１４の吸収率が低下する。一方、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体のドーパントＣｅ濃度が高い場合、励起光１４の吸収率が増加する。ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体の外部量子効率は蛍光体粒子の粒径やＣｅ濃度によって変化し、その際の励起光吸収・発光が変化するため発光色も変化する。
【００４６】
ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体である第１の粒子と、第１の粒子より小さい第２の粒子のドーパントＣｅ濃度を変化させることにより、目標とする色温度への調整が容易に可能となる。Ｃｅ濃度は、第１の粒子、第２の粒子のどちらが高くても良く、用途に応じて選択することができ、特に限定されない。
【００４７】
（実施形態１との組み合わせ）
当該実施形態２は、上述した実施形態１と組み合わせることができる。
【００４８】
例えば、図５に示した波長変換素子２ａ，２ｂは、基板１３の上に配置されているが、図３に示したような溝が形成された基板３３ａ乃至３３ｃに配置することができる。また、波長変換素子２ａ，２ｂを図４に示した光源装置１に実装することができる。
【００４９】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００５０】
図７の（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。図７の（ｃ）は、比較例の波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
【００５１】
（比較例の構成）
図７の（ｃ）に比較例の波長変換素子３ｃを模式的に示す。比較例の蛍光層３９ｃは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０を包含するが、第１の粒子１０より小さい第２の粒子を包含しないことを特徴とする。励起光１４が蛍光体粒子である第１の粒子１０に照射された場合、第１の粒子１０は蛍光発光し、励起光１４が入射した面から蛍光１６が出射するのが好ましい。しかし、図７の（ｃ）に示すように、励起光１４が蛍光体粒子である第１の粒子１０に照射された場合、第１の粒子１０の曲率と励起光１４の入射角度との関係や、バインダ１２の屈折率などの条件により、蛍光が界面で全反射し、励起光１４が入射した面から蛍光１６を取り出すことができない場合がある。かかる蛍光は、内部導光による蛍光出射ロス（損失）となり、蛍光の取り出し効率が低下する。「蛍光の取り出し効率」とは、「励起光１４が入射した面から出てくる蛍光強度」／「励起光強度」を意図し、「励起光が蛍光体に入射する効率」、「蛍光体の発光効率」、および「励起光が入射した面から蛍光が出ていく効率」が含まれる。
【００５２】
（散乱粒子を混合した蛍光層）
図７の（ａ）に示すとおり、本願発明の実施形態３に係る波長変換素子３ａは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子３１とが分散した蛍光層３９ａを備える。好ましい実施形態では、蛍光層３９ａは、基板１３の上に配置される。実施形態１の第２の粒子１１と異なり、本実施形態３の第２の粒子３１は、入射光の波長に対して散乱特性を備えることを特徴とする。
【００５３】
図７の（ａ）に示した蛍光層３９ａは、例えば層の厚さが５０μｍ程度であるのが好ましい。第１の粒子１０は、実施形態１と同様にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であり、平均粒径Ｄ５０が２５μｍ程度であるのが好ましい。
【００５４】
一方、第２の粒子３１は、散乱特性を備えた粒子であればよく、ＹＡＧを主成分としてもよいが、酸化チタン、シリカ、酸化亜鉛、ダイアモンドなどを主成分とする粒子であるのが好ましい。
【００５５】
光散乱として、幾何光学的な散乱、ミー散乱、レイリー散乱などが存在する。特に光の波長付近の粒径ではミー散乱により散乱効率が最大になることが知られている。また散乱の波長依存性も小さいことが知られている。そのため、散乱特性を備えた粒子としては、少なくとも波長程度のサイズの粒径であることが好ましい。本実施形態では第２の粒子３１の平均粒径Ｄ５０は２μｍ程度とすることができる。更に好ましい実施形態では、入射光の波長に対して散乱特性を備えた第２の粒子３１の平均粒径Ｄ５０が、入射光の波長よりも小さいことが好ましい。例えば、第２の粒子３１の平均粒径Ｄ５０が２００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
【００５６】
蛍光層３９ａのバインダ１２は、無機アルミナバインダを主成分とするのが好ましいが、当該材料に限定されない。蛍光層３９ａの組成比は、例えば体積比で、第１の粒子１０：第２の粒子３１：バインダ１２＝５０％：３０％：２０％とすることが好ましい。
【００５７】
図７の（ｃ）に示す比較例の蛍光層３９ｃに比べて、散乱特性を備えた第２の粒子３１によって、界面で全反射する蛍光を散乱させることにより、界面で全反射する蛍光を低減させ、蛍光層３９ａの側面に向かう蛍光を低減することができる。
【００５８】
第２の粒子３１は、内部に空隙のある中空粒子を採用するのも好ましい。空隙は屈折率が低いため、屈折率差による散乱が生じやすい。
【００５９】
（他の実施形態との組み合わせ）
当該実施形態３は、上述した実施形態１または２と組み合わせることができる。
【００６０】
例えば、実施形態２で説明したように、蛍光体粒子のドーパント濃度を変化させてもよい。
【００６１】
例えば、図７の（ａ）に示した波長変換素子３ａの蛍光層３９ａに包含される第１の粒子１０のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５〜１．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。一方、図７の（ｂ）に示した波長変換素子３ｂの蛍光層３９ｂに包含される第１の粒子２０のドーパントであるＣｅ濃度を１．５ｍｏｌ％（１．０〜２．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。
【００６２】
実施形態２で上述したとおり、ドーパントであるＣｅ濃度を高くすると蛍光体粒子の温度が高くなり、発光効率が低下する。かかる場合、第２の粒子３１は、内部に空隙のある中空粒子を多く採用するよりも、中実の粒子からなる第２の粒子３１を多く採用することが好ましい。中実の粒子を含むことにより、中空粒子を含む蛍光層に比べて熱伝導率を高めることができるため、蛍光層３９ｂを効率的に冷却することができる。このため、蛍光層３９ｂの熱による焼損を防止することができ、波長変換素子３ｂの耐久性を向上させることができる。
【００６３】
また、例えば、図７の（ａ），（ｂ）に示した波長変換素子３ａ，３ｂは、基板１３の上に配置されているが、図３に示したような溝が形成された基板３３ａ乃至３３ｃに配置することができる。また、波長変換素子３ａ，３ｂを図４に示した光源装置１に実装することができる。
【００６４】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００６５】
図８は、本発明の実施形態４に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。図９は、本発明の実施形態４に係る波長変換素子に包含される粒子の粒度分布を示すグラフである。
【００６６】
（散乱粒子を混合した蛍光層）
図８の（ａ）に示すとおり、本願発明の実施形態４に係る波長変換素子４ａは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子１１と、第２の粒子１１より小さい第３の粒子３１とが分散した蛍光層４９ａを備える。好ましい実施形態では、蛍光層４９ａは、基板１３の上に配置される。
【００６７】
第１の粒子１０および第２粒子１１は、入射光の波長に対して蛍光特性を備え、入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する。本実施形態４の第３の粒子３１は、実施形態３の第２の粒子３１と同様に、入射光の波長に対して散乱特性を備えることを特徴とする。本実施形態４の第３の粒子３１と実施形態３の第２の粒子３１とは同じ構成であるのが好ましい。本実施形態４の第１の粒子１０、第２の粒子１１およびバインダ１２と実施形態１の第１の粒子１０、第２の粒子１１およびバインダ１２とは同じ構成であるのが好ましい。
【００６８】
好ましい蛍光層４９ａの実施例としては、蛍光層厚が５０μｍであり、第１の粒子１０および第２の粒子１１がＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色発光蛍光体から構成されることが好ましい。散乱特性を備える第３の粒子３１は、酸化チタン、シリカ、酸化亜鉛、ダイアモンドを主成分とすることが好ましい。
【００６９】
またバインダ１２は、無機アルミナを主成分とすることが好ましいが、当該材料に限定されない。蛍光層４９ａの組成比は、例えば体積比で、第１の粒子１０：第２の粒子１１：第３の粒子３１：バインダ１２＝５０％：２０％：１０％：２０％とすることが好ましい。
【００７０】
第１の粒子１０の平均粒径Ｄ５０が、２５μｍであり、第２の粒子１１の平均粒径Ｄ５０が、５μｍであることが好ましい。第３の粒子３１の平均粒径Ｄ５０が、０．２μｍであることが好ましい。
【００７１】
本実施形態４における粒子の粒度分布を図９に示す。図９の横軸は粒子の直径を示し、縦軸に体積比を示す。図９に示すとおり、粒度分布は、明瞭な３つのピークを有することを特徴とする。蛍光体の粒度分布は、バインダと粒子を適切に分離後、堀場製作所の静的光散乱法を用いるレーザ回折／散乱装置ＬＡ−９５０などで測定することができる。
【００７２】
蛍光体は粒径が大きい方が発光効率が良く、サブミクロン程度になると発光効率が急激に低下する。そのため、第２の粒子１１として混合する蛍光体は、数μｍ程度を下限値とするのが好ましい。
【００７３】
本実施形態４において第３の粒子３１を混合することにより、実施形態３と同様に、蛍光層４９ａ内部での散乱性を高め、入射光が入射する面の方向への蛍光取り出し効率を向上させることができる。
【００７４】
（他の実施形態との組み合わせ）
当該実施形態４は、上述した実施形態１〜３と組み合わせることができる。
【００７５】
例えば、実施形態２で説明したように、蛍光体粒子のドーパント濃度を変化させてもよい。
【００７６】
例えば、図８の（ｂ）に示した波長変換素子４ｂの蛍光層４９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第１の粒子１０のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５〜１．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。実施形態２と同様に、蛍光層４９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第２の粒子２１のドーパントであるＣｅ濃度は１．５ｍｏｌ％（１．０〜２．０ｍｏｌ％程度）であることが好ましい。
【００７７】
一方、図８の（ｃ）に示した波長変換素子４ｃの蛍光層４９ｃに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第１の粒子２０のドーパントであるＣｅ濃度を１．５ｍｏｌ％（１．０〜２．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。実施形態２と同様に、蛍光層４９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第２の粒子１１のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５〜１．０ｍｏｌ％程度）であることが好ましい。
【００７８】
実施形態２で上述したとおり、ドーパントであるＣｅ濃度を高くすると蛍光体粒子の温度が高くなり、発光効率が低下する。かかる場合、第３の粒子３１は、内部に空隙のある中空粒子を多く採用するよりも、中実の酸化チタン粒子からなる第３の粒子３１を多く採用することが好ましい。中実の粒子を含むことにより、中空粒子を含む蛍光層に比べて熱伝導率を高めることができるため、蛍光層４９ｂ，４９ｃを効率的に冷却することができる。このため、蛍光層４９ｂ，４９ｃの熱による焼損を防止することができ、波長変換素子４ｂ，４ｃの耐久性を向上させることができる。
【００７９】
また、例えば、図８に示した波長変換素子４ａ〜４ｃは、基板１３の上に配置されているが、図３に示したような溝が形成された基板３３ａ〜３３ｃに配置することができる。また、波長変換素子４ａ〜４ｃを図４に示した光源装置１に実装することができる。
【００８０】
〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００８１】
図１０は、本発明の実施形態５に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
【００８２】
（異種蛍光体粒子を混合した蛍光層）
図１０の（ａ）に示すとおり、本願発明の実施形態５に係る波長変換素子５ａは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子１１と、第１の粒子より小さい第４の粒子５１とが分散した蛍光層５９ａを備える。図１０には記載していないが、上述した実施形態１〜４と同様に、蛍光層５９ａは基板１３の上に配置されることが好ましい。
【００８３】
第４の粒子は、前記入射光の波長を受けて第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備える。
【００８４】
好ましい蛍光層５９ａの実施態様としては、蛍光層厚が５０μｍであり、第１の粒子１０および第２の粒子１１がＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）などの黄色発光蛍光体から構成されることが好ましい。ＹＡＧとは異なる蛍光特性を備える第４の粒子５１は、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２+）を主成分とすることが好ましい。
【００８５】
またバインダ１２は、無機アルミナを主成分とすることが好ましいが、当該材料に限定されない。蛍光層５９ａの組成比は、例えば体積比で、第１の粒子１０：第２の粒子１１：第４の粒子５１：バインダ１２＝５０％：２０％：１０％：２０％とすることが好ましい。
【００８６】
第１の粒子１０の平均粒径Ｄ５０が、２５μｍであり、第２の粒子１１の平均粒径Ｄ５０が、５μｍであることが好ましい。第４の粒子５１の平均粒径Ｄ５０が、５μｍであることが好ましい。
【００８７】
本実施形態５において、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２+）を主成分とする第４の粒子５１を混合することにより、蛍光の赤色成分を付与することができる。異なる種類の蛍光体を混ぜることにより、蛍光層５９ａの発光色を変化させることができる。
【００８８】
要求される色に合わせて用いる蛍光体を適宜変更することができる。近紫外光を赤色光に変換する蛍光体として、例えばＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋を用いることができる。近紫外光を黄色光に変換する蛍光体として、例えばＣａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋を用いることができる。近紫外光を緑色光に変換する蛍光体として、例えばβ−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋やＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ＬｕＡＧ：Ｃｅ）を用いることができる。近紫外光を青色光に変換する蛍光体として、例えば（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃ１２：ＥｕやＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋を用いることができる。
【００８９】
（他の実施形態との組み合わせ）
当該実施形態５は、上述した実施形態１〜４と組み合わせることができる。
【００９０】
例えば、実施形態２で説明したように、蛍光体粒子のドーパント濃度を変化させてもよい。
【００９１】
例えば、図１０の（ｂ）に示した波長変換素子５ｂの蛍光層５９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第１の粒子１０のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５〜１．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。実施形態２と同様に、蛍光層５９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第２の粒子２１のドーパントであるＣｅ濃度は１．５ｍｏｌ％（１．０〜２．０ｍｏｌ％程度）であることが好ましい。
【００９２】
一方、図１０の（ｃ）に示した波長変換素子５ｃの蛍光層５９ｃに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第１の粒子２０のドーパントであるＣｅ濃度を１．５ｍｏｌ％（１．０〜２．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。実施形態２と同様に、蛍光層４９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第２の粒子１１のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５〜１．０ｍｏｌ％程度）であることが好ましい。
【００９３】
本実施形態５において、上述した第４の粒子５１を混合することにより、実施形態２の態様に更に蛍光の赤色成分を付与することができる。実施形態２で上述したとおり、ドーパントであるＣｅ濃度を高くすると蛍光体粒子の温度が高くなり、発光効率が低下する。異なる種類の蛍光体を混ぜることにより、発光効率および温度を調整しつつ、蛍光層５９ｂ、５９ｃの発光色を変化させることができる。
【００９４】
更に、本実施形態５において、実施形態４で説明したように、実施形態３の第２の粒子３１と同様に、入射光の波長に対して散乱特性を備える第３の粒子３１を更に備えることができる（図１０の（ｄ）〜（ｆ）参照）。
【００９５】
図１０の（ｄ）に示した波長変換素子５ｄの構成は、図１０の（ａ）に示した波長変換素子５ａの構成に、第３の粒子３１を混合した構成である。同様に、図１０の（ｅ）に示した波長変換素子５ｅの構成は、図１０の（ｂ）に示した波長変換素子５ｂの構成に、第３の粒子３１を混合した構成であり、図１０の（ｆ）に示した波長変換素子５ｆの構成は、図１０の（ｃ）に示した波長変換素子５ｃの構成に、第３の粒子３１を混合した構成である。
【００９６】
図１０の（ｄ）〜（ｆ）の態様では、実施形態３，４と同様に、蛍光層５９ｄ〜５９ｆ内部での散乱性を高め、入射光が入射する面の方向への蛍光取り出し効率を向上させることができる。
【００９７】
また、例えば、図１０に示した波長変換素子５ａ〜５ｆは、基板１３の上に配置することができるが、図３に示したような溝が形成された基板３３ａ〜３３ｃに配置することもできる。また、波長変換素子５ａ〜５ｆを図４に示した光源装置１に実装することができる。
〔実施形態６〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００９８】
（波長変換素子の構成）
図１１〜図１４は、本発明の実施形態６に係る波長変換素子の構成を模式的に示す断面図である。
【００９９】
本実施形態に係る波長変換素子は、蛍光層は下位層に面するように配置され、下位層である基板１３と蛍光層１９ａ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆとの間に配置された散乱層１００を更に備えている。
【０１００】
（散乱層１００）
散乱層１００は、バインダ１２ａと、バインダ１２ａ内に分散した散乱粒子３１ａと、を含んでいる（散乱層に用いられるバインダ１２ａを「第２のバインダ」とも称する）。バインダ１２ａは、上述したバインダ１２と同じ構成であることが好ましいが、別の構成であってもよい。散乱粒子３１ａは、第１の粒子１０，２０、第２の粒子１１，２１、第４の粒子５１およびバインダ１２ａよりも屈折率が高いことが好ましい。本実施形態６の散乱粒子３１ａと実施形態４の第３の粒子３１とは同じ構成であるのが好ましい。
【０１０１】
基板１３と蛍光層１９ａ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆとの間に屈折率が高い散乱粒子３１ａを含む散乱層１００が配置されていることにより、取り出し側とは反対方向へ向かった蛍光を散乱し、取り出し側へ向かわせることができる。そのため、導光による蛍光のロスを抑制することができる。また、蛍光層に入射したが、蛍光体粒子（第１の粒子１０，２０；第２の粒子１１，２１；第４の粒子５１）による蛍光発光に直接寄与することなく、蛍光層１９ａ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆを透過した励起光１４を散乱層１００によって散乱することにより、励起光１４の光路長が伸びるため、励起光１４の利用効率を向上させることができる。そのため、蛍光発光強度を高めることができる。
【０１０２】
また、同一の蛍光発光強度を有する波長変換素子に比べて蛍光層１９ａ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆの厚さを薄くすることができる。つまり、蛍光体粒子（第１の粒子１０，２０；第２の粒子１１，２１；第４の粒子５１）の量を減らすことができる。ここで、「取り出し側」とは、蛍光層の、蛍光層と散乱層との接触面（蛍光層の底面）に対向する面であり、「取り出し側とは反対方向」とは、当該接触面または蛍光層の側面に向かう方向である。
【０１０３】
散乱粒子３１ａとしては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、シリカ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ダイアモンドを主成分とすることが好ましい。中でも、酸化チタンであることが好ましい。酸化チタンは、ルチル型の結晶構造を有することが好ましい。
【０１０４】
散乱層１００に占める散乱粒子３１ａの割合は、散乱層１００に対して１０〜７５体積％程度であるのが好ましい。当該構成であることにより、基板１３への密着性を有しつつ、上述した効果を奏することができる。
【０１０５】
散乱層１００の厚さは、２０〜６０μｍであることが好ましい。
【０１０６】
（他の実施形態との組み合わせ）
当該実施形態６は、上述した実施形態１〜５と組み合わせることができる。
【０１０７】
図１１の（ａ）は、実施形態１と組み合わせた例を示す。実施形態１と同様に、波長変換素子１０１ａは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子１１とが分散した蛍光層１９ａを備える。基板１３と蛍光層１９ａとの間に、散乱層１００を更に備えている。
【０１０８】
図１１の（ｂ），（ｃ）は、実施形態２と組み合わせた例を示す。実施形態２と同様に、波長変換素子１０２ａ，１０２ｂは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子２１，１１とが分散した蛍光層２９ａ，２９ｂを備える。基板１３と蛍光層２９ａ，２９ｂとの間に、散乱層１００を更に備えている。
【０１０９】
図１２の（ａ），（ｂ）は、実施形態３と組み合わせた例を示す。実施形態３と同様に、波長変換素子１０３ａ，１０３ｂは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子３１とが分散した蛍光層３９ａ，３９ｂを備える。当該第２の粒子３１は散乱特性を備える。基板１３と蛍光層３９ａ，３９ｂとの間に、散乱層１００を更に備えている。
【０１１０】
図１３の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、実施形態４と組み合わせた例を示す。実施形態４と同様に、波長変換素子１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子１１，２１と、第２の粒子１１，２１より小さい第３の粒子３１とが分散した蛍光層４９ａ，４９ｂ，４９ｃを備える。更に、当該第３の粒子３１は散乱特性を備える。基板１３と蛍光層４９ａ，４９ｂ，４９ｃとの間に、散乱層１００を更に備えている。
【０１１１】
図１４の（ａ）〜（ｆ）は、実施形態５と組み合わせた例を示す。実施形態５と同様に、波長変換素子１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子１１，２１と、第１の粒子１０，２０より小さい第４の粒子５１とが分散した蛍光層５９ａ，５９ｂ，５９ｃを備える。第４の粒子は、入射光の波長を受けて第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備える。基板１３（図示せず）と蛍光層５９ａ，５９ｂ，５９ｃとの間に、散乱層１００を更に備えている。
【０１１２】
実施形態５と同様に、波長変換素子１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子１１，２１と、第２の粒子１１，２１より小さい第３の粒子３１と、第１の粒子１０，２０より小さい第４の粒子５１とが分散した蛍光層５９ｄ，５９ｅ，５９ｆを備える。更に、当該第３の粒子３１は散乱特性を備え、第４の粒子は、入射光の波長を受けて第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備える。基板１３（図示せず）と蛍光層５９ｄ，５９ｅ，５９ｆとの間に、散乱層１００を更に備えている。
【０１１３】
図１１〜図１４の態様では、蛍光層１９ａ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆ内部での散乱性を更に高め、入射光が入射する面の方向への蛍光取り出し効率を更に向上させることができる。
【０１１４】
また、図１１〜図１４に示した散乱層１００は、基板１３の上に配置することができるが、図３に示したような溝が形成された基板３３ａ〜３３ｃに配置することもできる。また、波長変換素子１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆを図４に示した光源装置１に実装することができる。
【０１１５】
〔実施形態７〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１１６】
（光源装置の構成）
図１５に本発明の実施形態７に係る光源装置６を模式的に示した概略図を示す。光源装置６は、ヘッドライト（車両用前照灯具）であり、好ましくは反射型レーザヘッドライトである。
【０１１７】
励起光源１５は、波長変換素子６０の蛍光層を励起する波長の励起光１４を出射する青色レーザ光源であることが好ましい。リフレクタ６１は、半放物面ミラーから構成されることが好ましい。放物面をｘｙ平面に平行な分割面６２により上下に２分割して半放物面とし、その内面はミラーの構成になっていることが好ましい。リフレクタ６１には励起光１４が通過する透孔がある。波長変換素子６０は、青色の励起光１４によって励起され、可視光の長波長域（黄色波長）の蛍光１６を発光する。また、励起光１４は、波長変換素子６０の照射表面に当たって拡散反射光１７ともなる。波長変換素子６０は、分割面６２上の放物面の焦点の位置に配置される。波長変換素子６０が、放物面ミラーの焦点の位置にあるので、波長変換素子６０から出射された蛍光１６、拡散反射光１７はリフレクタ６１へ当たって反射すると、一様に出射面６３に直進する。蛍光１６と拡散反射光１７とが混ざり合った白色光が平行光として出射面６３から出射する。
【０１１８】
本実施形態７において、図１５に開示した放物面の焦点に配置した波長変換素子６０は、実施形態１にかかる波長変換素子１ａを用いることが好ましい。波長変換素子１ａを実施形態６に適用することにより、従来よりも更に高い発光効率が可能となる。
【０１１９】
（他の実施形態との組み合わせ）
他の好ましい実施形態では、実施形態１にかかる波長変換素子１ｃ〜１ｅ、実施形態２にかかる波長変換素子２ａ〜２ｂ、実施形態３にかかる波長変換素子３ａ〜３ｂ、実施形態４にかかる波長変換素子４ａ〜４ｃ、実施形態５にかかる波長変換素子５ａ〜５ｆ、実施形態６にかかる波長変換素子１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆを用いることができる。
【０１２０】
〔実施形態８〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１２１】
（光源装置の構成）
図１６に本発明の実施形態８に係る光源装置７を模式的に示した概略図を示す。光源装置７は、透過型照明装置であり、好ましくは透過型レーザヘッドライトである。
【０１２２】
透過型の灯具では、基板側から励起光１４を照射して蛍光発光させる。図１６では、透過性ヒートシンク基板７１の上に波長変換素子７０が配置された一例を示す。蛍光層が配置された面とは反対側の透過性ヒートシンク基板７１の面から励起光１４を照射させる。透過性ヒートシンク基板７１はヒートシンク機能を備えているのが好ましい。透過型のヒートシンク基板７１に蛍光層が堆積している場合、ヒートシンク側から励起光が入射すると、ヒートシンク側は放熱性が高いことが知られている。
【０１２３】
波長変換素子７０で発光した光は、入射光側と対向する面から蛍光を出射し、放物面７２で反射され指向性をもって出射される。
【０１２４】
本実施形態８において、図１６に開示した波長変換素子７０は、実施形態１にかかる波長変換素子１ａを用いることが好ましい。波長変換素子１ａを実施形態８に適用することにより、従来よりも更に高い発光効率が可能となる。
【０１２５】
（他の実施形態との組み合わせ）
他の好ましい実施形態では、図１２に開示した透過性ヒートシンク基板７１は、実施形態１にて説明した図３に示したような溝が形成された基板３３ａ乃至３３ｃを適用することができる。
【０１２６】
他の好ましい実施形態では、本実施形態８において、図１６に開示した波長変換素子７０は、実施形態１にかかる波長変換素子１ｃ〜１ｅ、実施形態２にかかる波長変換素子２ａ〜２ｂ、実施形態３にかかる波長変換素子３ａ〜３ｂ、実施形態４にかかる波長変換素子４ａ〜４ｃ、実施形態５にかかる波長変換素子５ａ〜５ｆ、実施形態６にかかる波長変換素子１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆを用いることができる。
【０１２７】
〔実施形態９〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１２８】
（光源装置の構成）
図１７の（ａ）に本発明の実施形態９に係る表示装置８の概略図を示す。光源装置８は、好ましくは、蛍光ホイール１４１を備えたプロジェクターなどに用いられる。
【０１２９】
励起光源１５は、蛍光層１４８を励起する波長の励起光１４を出射する青色レーザ光源であることが好ましい。好ましい実施形態では、ＹＡＧ、ＬｕＡＧ等の蛍光体を励起する青色レーザダイオードが用いられる。蛍光層１４８を照射する励起光１４は、光路上にてレンズ１４３、１４４ａ、１４４ｂを通過することができる。励起光１４の光路上にミラー１４５が配置されてもよい。ミラー１４５はダイクロイックミラーであることが好ましい。
【０１３０】
（蛍光ホイールの構成）
図１７の（ｂ）に表示装置８に実装できる蛍光ホイール１４１の概略平面図（ｘｙ平面）を示す。図１７の（ｃ）に表示装置８に実装できる蛍光ホイール１４１の概略側面図（ｘｚ平面）を示す。
【０１３１】
蛍光層１４８は蛍光ホイール１４１上に配置される。好ましい実施形態では、蛍光ホイール１４１の表面上の周辺部の少なくとも一部に蛍光層１４８が堆積される。蛍光ホイール１４１はホイール固定具１４６で、駆動装置１４２の回転軸１４７に固定される。駆動装置１４２は好ましくはモータであり、モータの回転シャフトである回転軸１４７に固定具１４６で固定された蛍光ホイール１４１がモータの回転に伴い回転する。
【０１３２】
蛍光ホイール１４１の表面上の周辺部の少なくとも一部に堆積された蛍光層１４８が、励起光１４を受けて蛍光１６を発光し、ミラー１４５を透過して蛍光１６を出射する。蛍光層１４８は、蛍光ホイール１４１の回転に伴い回転するため随時回転しながら、蛍光１６を出射する。
【０１３３】
本実施形態９において、図１７の（ｂ），（ｃ）に開示した蛍光層１４８は、実施形態１にかかる波長変換素子１ａ（蛍光層１９ａ）を用いることが好ましい。波長変換素子１ａを実施形態９に適用することにより、従来よりも更に高い発光効率が可能となる。
【０１３４】
（他の実施形態との組み合わせ）
他の好ましい実施形態では、図１７に開示した蛍光ホイール１４１の基板は、実施形態１にて説明した図３に示したような溝が、蛍光ホイール１４１の表面上の周辺部に沿って形成された基板３３ａ乃至３３ｃを適用することができる。
【０１３５】
他の好ましい実施形態では、本実施形態９において、図１７の（ｂ），（ｃ）に開示した蛍光層１４８は、実施形態１にかかる波長変換素子１ｃ〜１ｅ、実施形態２にかかる波長変換素子２ａ〜２ｂ、実施形態３にかかる波長変換素子３ａ〜３ｂ、実施形態４にかかる波長変換素子４ａ〜４ｃ、実施形態５にかかる波長変換素子５ａ〜５ｆ、実施形態６にかかる波長変換素子１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆにおける蛍光層を用いることができる。
【０１３６】
〔実施形態１０〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１３７】
（光源装置の構成）
図１８に本発明の実施形態１０に係る光源装置９の概略断面図を示す。光源装置９は、照明装置であり、好ましくは砲弾型発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【０１３８】
光源装置９は、一対の電極端子を構成するリードワイヤ１５４と、励起光１４を発光し一対のリードワイヤ１５４と電気的に接続された励起光源と、を備える。励起光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１５３であるのが好ましい。
【０１３９】
図１８に示すように、一対のリードワイヤ１５４のうちの一方に設けられた凹部底面に発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１５３がその主たる発光方位を上向きにして配置される。凹部底面に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１５３の外周をすり鉢状の斜面で囲うように凹部が形成されるのが好ましい。凹部底面に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１５３を覆うように波長変換素子が凹部に設けられる。波長変換素子の蛍光層１５１は、第１の面（底面）側から励起光１４が照射され、第１の面に対向する第２の面から蛍光１６を取り出す。
【０１４０】
図１８に示すように、リードワイヤに形成された凹部を覆うように、蛍光層１５１の第２の面（上面）の上に樹脂１５２でパッケージされる。
【０１４１】
本実施形態１０において、図１８に開示した蛍光層１５１は、実施形態１にかかる波長変換素子１ａ（蛍光層１９ａ）を用いることが好ましい。波長変換素子１ａを実施形態１０に適用することにより、従来よりも更に高い発光効率が可能となる。
【０１４２】
（他の実施形態との組み合わせ）
他の好ましい実施形態では、本実施形態１０において、図１８に開示した蛍光層１５１は、実施形態２にかかる波長変換素子２ａ〜２ｂ、実施形態３にかかる波長変換素子３ａ〜３ｂ、実施形態４にかかる波長変換素子４ａ〜４ｃ、実施形態５にかかる波長変換素子５ａ〜５ｆ、実施形態６にかかる波長変換素子１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆにおける蛍光層を用いることができる。
【０１４３】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る波長変換素子は、入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する波長変換素子であって、第１のバインダ内に第１の粒子と、前記第１の粒子より小さい第２の粒子とが分散した蛍光層を備え、前記第１の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備え、前記蛍光層における前記第１の粒子および前記第２の粒子を包含する粒子群の体積に対する前記第１のバインダの体積の比率が１０％以上５０％未満である構成である。
【０１４４】
本発明の態様１によれば、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
【０１４５】
本発明の態様２に係る波長変換素子は、上記の態様１において、前記第１のバインダの熱伝導率が、前記第１の粒子および前記第２の粒子の熱伝導率よりも大きい構成としてもよい。
【０１４６】
本発明の態様２によれば、蛍光層の温度上昇を低減することができ、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
【０１４７】
本発明の態様３に係る波長変換素子は、上記の態様１または２において、前記第２の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備える構成としてもよい。
【０１４８】
本発明の態様３によれば、蛍光層の蛍光体粒子の充填率が向上し、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
【０１４９】
本発明の態様４に係る波長変換素子は、上記の態様１から３のいずれか一項において、前記第１の粒子および前記第２の粒子は、発光中心元素がドープされた蛍光体から構成され、前記第１の粒子にドープされる発光中心原子の濃度が、前記第２の粒子にドープされる発光中心原子の濃度と異なる構成としてもよい。
【０１５０】
本発明の態様４によれば、蛍光層の蛍光体粒子の温度上昇を制御することができ、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
【０１５１】
本発明の態様５に係る波長変換素子は、上記の態様１から４のいずれか一項において、前記第１のバインダ内に前記第１の粒子より小さい第３の粒子が更に分散し、前記第３の粒子は、前記入射光の波長に対して散乱特性を備え、前記粒子群が更に、前記第３の粒子を包含する構成としてもよい。
【０１５２】
本発明の態様５によれば、蛍光層からの蛍光取り出し効率が向上し、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
【０１５３】
本発明の態様６に係る波長変換素子は、上記の態様１または２において、前記第２の粒子は、前記入射光の波長に対して散乱特性を備える構成としてもよい。
【０１５４】
本発明の態様６によれば、蛍光層からの蛍光取り出し効率が向上し、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
【０１５５】
本発明の態様７に係る波長変換素子は、上記の態様５または６において、前記入射光の波長に対して散乱特性を備えた粒子の平均粒径が、前記入射光の波長よりも小さい構成としてもよい。
【０１５６】
本発明の態様７によれば、散乱粒子の散乱特性が向上し、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
【０１５７】
本発明の態様８に係る波長変換素子は、上記の態様１から７のいずれか一項において、前記第１のバインダ内に前記第１の粒子より小さい第４の粒子が更に分散し、前記第４の粒子は、前記入射光の波長を受けて前記第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備え、前記粒子群が更に、前記第４の粒子を包含する構成としてもよい。
【０１５８】
本発明の態様８によれば、蛍光層の蛍光体粒子の温度上昇を制御しつつ、蛍光層からの蛍光取り出し効率が向上し、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
【０１５９】
本発明の態様９に係る波長変換素子は、上記の態様１から８のいずれか一項において、前記蛍光層が下位層に面するように配置され、前記下位層と前記蛍光層との間に配置された散乱層を更に備え、前記散乱層は、第２のバインダと、前記第２のバインダ内に分散した散乱特性を備えた粒子と、を含み、前記散乱特性を備えた粒子は、前記蛍光特性を備えた粒子、前記第１のバインダ、および前記第２のバインダよりも屈折率が高いことを特徴とする構成としてもよい。
【０１６０】
本発明の態様９によれば、励起光の光路長が伸びるため、励起光の利用効率を向上させることができる。
【０１６１】
本発明の態様１０に係る波長変換素子は、上記の態様１から９のいずれか一項において、前記第１のバインダが、アルミニウム化合物を主成分とする構成としてもよい。
【０１６２】
本発明の態様１０によれば、効率的に熱を移動させることができるため波長変換素子の放熱性を向上させることができる。
【０１６３】
本発明の態様１１に係る光源装置は、上記の態様１から１０のいずれか一項に記載の波長変換素子と、前記波長変換素子に入射光を射出する光源と、を備える構成としてもよい。
【０１６４】
本発明の態様１１によれば、蛍光層の発光効率が向上した光源装置を提供することができる。
【０１６５】
本発明の態様１２に係る車両用前照灯具は、上記の態様１１に記載の光源装置と、前記波長変換素子から出射した蛍光を反射させる反射面を有するリフレクタと、を備え、前記リフレクタの反射面が、前記波長変換素子から出射した蛍光を一定方向に平行に出射するように反射させる構成としてもよい。
【０１６６】
本発明の態様１２によれば、蛍光層の発光効率が向上した反射型車両用前照灯具を提供することができる。
【０１６７】
本発明の態様１３に係る透過型照明装置は、上記の態様１１に記載の光源装置と、前記波長変換素子を配置する透過性基板と、を備え、前記透過性基板は、前記光源が照射される照射面と、前記照射面と対向する面とを有し、前記透過性基板の照射面と対向する面に前記波長変換素子が配置され、前記光源が、前記透過性基板を介して前記波長変換素子に入射光を照射し、前記蛍光層が、入射光側と対向する面から蛍光を出射する構成としてもよい。
【０１６８】
本発明の態様１３によれば、蛍光層の発光効率が向上した透過型照明装置を提供することができる。
【０１６９】
本発明の態様１４に係る表示装置は、入射光を射出する光源と、前記光源から出射された入射光が通過する周方向の少なくとも一部に、上記の態様１から１０のいずれか一項に記載の波長変換素子が敷設された蛍光ホイールと、前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、を備え、前記蛍光ホイールの回転に伴い、少なくとも前記波長変換素子の表面に入射光が入射した際に、蛍光を出射する構成としてもよい。
【０１７０】
本発明の態様１４によれば、蛍光層の発光効率が向上した表示装置を提供することができる。
【０１７１】
本発明の態様１５に係る照明装置は、一対の電極端子と、入射光を発光し、前記一対の電極端子と電気的に接続された光源と、上記の態様１から１０の何れか一項に記載の波長変換素子と、を備え、前記一対の電極端子の一方に設けられた凹部底面に前記光源がその主たる発光方位を上向きにして配置され、前記凹部底面に配置された前記光源の外周をすり鉢状の斜面で囲うように前記凹部が形成され、前記光源を覆うように前記波長変換素子が前記凹部に設けられ、前記蛍光層が、厚さ方向において互いに反対側にある第１の面と第２の面とを有し、前記第１の面が前記光源側に面し、前記第１の面側から入射光が照射されることにより前記第２の面より蛍光が出射される構成としてもよい。
【０１７２】
本発明の態様１５によれば、蛍光層の発光効率が向上した照明装置を提供することができる。
【０１７３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【０１７４】
本発明の態様１６に係る波長変換素子は、上記の態様１において、前記第１のバインダの熱伝導率が、空隙の熱伝導率よりも大きい構成としてもよい。
【０１７５】
本発明の態様１６によれば、蛍光層の温度上昇を低減することができ、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
【０１７６】
本発明の態様１７に係る波長変換素子は、上記の態様１から９のいずれか一項において、前記第２のバインダが、アルミニウム化合物を主成分とする構成としてもよい。
【０１７７】
本発明の態様１７によれば、効率的に熱を移動させることができるため波長変換素子の放熱性を向上させることができる。
【図１】
2020162357.tif 000004
【図２】
2020162357.tif 000005
【図３】
2020162357.tif 000006
【図４】
2020162357.tif 000007
【図５】
2020162357.tif 000008
【図６】
2020162357.tif 000009
【図７】
2020162357.tif 000010
【図８】
2020162357.tif 000011
【図９】
2020162357.tif 000012
【図１０】
2020162357.tif 000013
【図１１】
2020162357.tif 000014
【図１２】
2020162357.tif 000015
【図１３】
2020162357.tif 000016
【図１４】
2020162357.tif 000017
【図１５】
2020162357.tif 000018
【図１６】
2020162357.tif 000019
【図１７】
2020162357.tif 000020
【図１８】
2020162357.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月30日(2021.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する波長変換素子であって、
第１のバインダ内に第１の粒子と、前記第１の粒子より小さい第２の粒子とが分散した蛍光層を備え、
前記第１の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備え、
前記蛍光層における前記第１の粒子および前記第２の粒子を包含する粒子群の体積に対する前記第１のバインダの体積の比率が１０％以上５０％未満であり、
前記第１の粒子および前記第２の粒子は、発光中心元素がドープされた蛍光体から構成され、
前記第１の粒子にドープされる発光中心原子の濃度が、前記第２の粒子にドープされる発光中心原子の濃度と異なることを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】
前記第１のバインダの熱伝導率が、前記第１の粒子および前記第２の粒子の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記第２の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記第１のバインダ内に前記第１の粒子より小さい第３の粒子が更に分散し、
前記第３の粒子は、前記入射光の波長に対して散乱特性を備え、
前記粒子群が更に、前記第３の粒子を包含することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記第２の粒子は、前記入射光の波長に対して散乱特性を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記入射光の波長に対して散乱特性を備えた粒子の平均粒径が、前記入射光の波長よりも小さいことを特徴とする請求項４または５に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記第１のバインダ内に前記第１の粒子より小さい第４の粒子が更に分散し、
前記第４の粒子は、前記入射光の波長を受けて前記第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備え、
前記粒子群が更に、前記第４の粒子を包含することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記蛍光層が下位層に面するように配置され、
前記下位層と前記蛍光層との間に配置された散乱層を更に備え、
前記散乱層は、第２のバインダと、前記第２のバインダ内に分散した散乱特性を備えた粒子と、を含み、
前記散乱特性を備えた粒子は、前記蛍光特性を備えた粒子、前記第１のバインダ、および前記第２のバインダよりも屈折率が高いことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記第１のバインダが、アルミニウム化合物を主成分とすることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子に入射光を射出する光源と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光源装置と、
前記波長変換素子から出射した蛍光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備え、
前記リフレクタの反射面が、前記波長変換素子から出射した蛍光を一定方向に平行に出射するように反射させることを特徴とする車両用前照灯具。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光源装置と、
前記波長変換素子を配置する透過性基板と、
を備え、
前記透過性基板は、前記光源が照射される照射面と、前記照射面と対向する面とを有し、
前記透過性基板の照射面と対向する面に前記波長変換素子が配置され、
前記光源が、前記透過性基板を介して前記波長変換素子に入射光を照射し、
前記蛍光層が、入射光側と対向する面から蛍光を出射することを特徴とする透過型照明装置。
【請求項１３】
入射光を射出する光源と、
前記光源から出射された入射光が通過する周方向の少なくとも一部に、請求項１から９のいずれか一項に記載の波長変換素子が敷設された蛍光ホイールと、
前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、
を備え、
前記蛍光ホイールの回転に伴い、少なくとも前記波長変換素子の表面に入射光が入射した際に、蛍光を出射することを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
一対の電極端子と、
入射光を発光し、前記一対の電極端子と電気的に接続された光源と、
請求項１から９の何れか一項に記載の波長変換素子と、
を備え、
前記一対の電極端子の一方に設けられた凹部底面に前記光源がその主たる発光方位を上向きにして配置され、前記凹部底面に配置された前記光源の外周をすり鉢状の斜面で囲うように前記凹部が形成され、前記光源を覆うように前記波長変換素子が前記凹部に設けられ、
前記蛍光層が、厚さ方向において互いに反対側にある第１の面と第２の面とを有し、
前記第１の面が前記光源側に面し、
前記第１の面側から入射光が照射されることにより前記第２の面より蛍光が出射されることを特徴とする照明装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
蛍光体の粒径としては、第１の粒子１０は１０〜３０μｍ、第２の粒子１１は１〜１０μｍ程度が好ましい。第１の粒子１０と第２の粒子２０の粒径差としては２倍以上、より好ましくは３倍以上差があることが好ましい。粒子形状は球形、楕円形状特に限定しない。本実施形態１における蛍光体粒子の粒度分布を図２に示す。図２の横軸は粒子の直径を示し、縦軸に体積比を示す。図２に示すとおり、粒度分布は、明瞭な２つのピークを有することを特徴とする。蛍光体の粒度分布は、バインダ１２と粒子を適切に分離後、堀場製作所の静的光散乱法を用いるレーザ回折／散乱装置ＬＡ−９５０などで測定することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
図１４の（ａ）〜（ｆ）は、実施形態５と組み合わせた例を示す。実施形態５と同様に、波長変換素子１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子１１，２１と、第１の粒子１０，２０より小さい第４の粒子５１とが分散した蛍光層５９ａ，５９ｂ，５９ｃを備える。第４の粒子５１は、入射光の波長を受けて第１の粒子１０，２０が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備える。基板１３（図示せず）と蛍光層５９ａ，５９ｂ，５９ｃとの間に、散乱層１００を更に備えている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
実施形態５と同様に、波長変換素子１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子１１，２１と、第２の粒子１１，２１より小さい第３の粒子３１と、第１の粒子１０，２０より小さい第４の粒子５１とが分散した蛍光層５９ｄ，５９ｅ，５９ｆを備える。更に、当該第３の粒子３１は散乱特性を備え、第４の粒子５１は、入射光の波長を受けて第１の粒子１０，２０が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備える。基板１３（図示せず）と蛍光層５９ｄ，５９ｅ，５９ｆとの間に、散乱層１００を更に備えている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
透過型の灯具では、基板側から励起光１４を照射して蛍光発光させる。図１６では、透過性ヒートシンク基板７１の上に波長変換素子７０が配置された一例を示す。蛍光層が配置された面とは反対側の透過性ヒートシンク基板７１の面から励起光１４を照射させる。透過性ヒートシンク基板７１はヒートシンク機能を備えているのが好ましい。透過型のヒートシンク基板７１に蛍光層が堆積している場合、ヒートシンク側から励起光１４が入射すると、ヒートシンク側は放熱性が高いことが知られている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
図１８に示すように、リードワイヤ１５４に形成された凹部を覆うように、蛍光層１５１の第２の面（上面）の上に樹脂１５２でパッケージされる。
【国際調査報告】
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