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CN108139520A - 波长转换元件以及发光装置 - Google Patents

波长转换元件以及发光装置 Download PDF

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CN108139520A
CN108139520A CN201680055967.7A CN201680055967A CN108139520A CN 108139520 A CN108139520 A CN 108139520A CN 201680055967 A CN201680055967 A CN 201680055967A CN 108139520 A CN108139520 A CN 108139520A
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CN
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wavelength conversion
conversion element
wavelength
light
phosphor particles
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CN201680055967.7A
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山中彦
山中一彦
春日井秀纪
长崎纯久
滨田贵裕
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Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Publication date
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Abstract

波长转换元件(1)具备，具有支撑面(2a)的支撑部件(2)以及被配置在支撑面(2a)的上方的波长转换部(4)，波长转换部(4)包含：吸收激发光(82)并发生荧光(第二辐射光(91))的多个第一荧光体粒子(4a)；以及使多个第一荧光体粒子(4a)结合的透明结合材料(4b)，并且具备：位于支撑面(2a)侧的接合面(7)；以及与接合面(7)相对，且使激发光入射的入射面(6)，从入射面(6)射出激发光(82)以及荧光，波长转换部(4)具备多个凸部(5a)，多个凸部(5a)的至少一部分被配置在入射面(6)，多个第一荧光体粒子(4a)中的一部分露出在多个凸部(5a)各自的顶部。

Description

波长转换元件以及发光装置
技术领域
本公开涉及，波长转换元件以及利用该波长转换元件的发光装置。
背景技术
以往，提出了利用波长转换元件的发光装置的方案(例如，参照专利文献1)。作为这种发光装置，对于专利文献1公开的发光装置，利用图21进行说明。图21是以往的发光装置的概略图。
如图21示出，专利文献1公开的发光装置1100具备：光源1010，发出第一光A；以及波长转换部件1020，使作为激发光的第一光A入射，并发出作为荧光的第二光。第一光A照射到波长转换部件1020的第一主面1021，从波长转换部件1020的第一主面1021发出第一光A以及第二光的混色光B。而且，在波长转换部件1020的第一主面1021，设置有折射率比波长转换部件1020高的透光层1030，波长转换部件1020和透光层1030的界面为粗糙面。在波长转换部件1020和透光层1030的界面，形成有多个细微的凹凸。并且，在透光层1030的外侧的主面(图21的上方的主面)也同样形成有多个细微的凹凸。通过磨削等的方法使波长转换部件1020的第一主面1021成为粗糙面后，在该成为粗糙面的第一主面1021通过溅射以及CVD(Chemical Vapor Deposition)等形成透光层1030，从而获得细微的凹凸。并且，在与波长转换部件1020的第一主面1021相对的第二主面1022，设置有反射部件1040。
专利文献1公开的发光装置1100，具备以上的结构，因此，第一光A以及第二光由透光层1030的两个主面以及波长转换部件1020的第一主面1021散射。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2015－103539号公报
在专利文献1公开的发光装置1100中，为了在波长转换部件1020以及透光层1030，获得充分的散射作用，而需要使第一主面1021等充分成为粗糙面。另一方面，为了使第一主面1021成为粗糙面，并且，为了使将波长转换部件1020载置到反射部件时的处理变得容易，而需要波长转换部件1020的构造上的强度。因此，波长转换部件1020，需要某种程度的膜厚。也就是说，对于专利文献1公开的波长转换部件1020，其形状受限制。
发明内容
于是，本公开的目的在于，提供具备能够充分确保散射作用、且形状的自由度高的波长转换部的波长转换元件、以及利用该波长转换元件的发光装置。
为了实现所述目的，本公开涉及的波长转换元件，具备支撑部件以及波长转换部，所述支撑部件具备支撑面，所述波长转换部被配置在所述支撑面的上方，所述波长转换部包含：多个第一荧光体粒子，吸收激发光并发生荧光；以及透明结合材料，使所述多个第一荧光体粒子结合，并且，所述波长转换部具备：接合面，位于所述支撑面侧；以及入射面，与所述接合面相对，且使所述激发光入射，从所述入射面射出所述激发光以及所述荧光，所述波长转换部具备多个凸部，所述多个凸部的至少一部分被配置在所述入射面，所述多个第一荧光体粒子中的一部分露出在所述多个凸部各自的顶部。
根据本公开，能够提供具备能够充分确保散射作用、且形状的自由度高的波长转换部的波长转换元件、以及利用该波长转换元件的发光装置。
附图说明
图1是实施例1涉及的波长转换元件的示意性的截面图。
图2是说明实施例1涉及的波长转换元件的功能的图。
图3是实施例1涉及的波长转换元件的示意性的斜视图。
图4是示出实施例1涉及的波长转换元件的固定结构的示意性的截面图。
图5是示出实施例1涉及的波长转换元件的制造方法的前半的工序的示意性的截面图。
图6是示出实施例1涉及的波长转换元件的制造方法的后半工的序的示意性的截面图。
图7是示意性地示出实施例1涉及的用于确认波长转换元件的效果的实验中使用的测量系统的图。
图8是示出实施例1涉及的用于确认波长转换元件的效果的实验结果的图表。
图9是实施例1涉及的发光装置的概略图。
图10是示出实施例1涉及的具备发光装置的投影装置的结构例的概略图。
图11是示出实施例1涉及的利用波长转换元件的发光装置的其他的结构例的概略图。
图12是示出实施例1涉及的利用波长转换元件的发光装置的其他的结构例的概略图。
图13是示出实施例1涉及的利用波长转换元件的发光装置的其他的结构例的概略图。
图14是实施例1的变形例1涉及的波长转换元件的示意性的截面图。
图15是说明实施例1的变形例1涉及的波长转换元件的制造方法的图。
图16是实施例1的变形例2涉及的波长转换元件的示意性的截面图。
图17A是示出实施例2涉及的波长转换元件的制造方法的填充透明结合材料前的工序的示意性的截面图。
图17B是示出实施例2涉及的波长转换元件的制造方法的透明结合材料填充方法的示意性的截面图。
图17C是示出实施例2涉及的波长转换元件的制造方法的填充透明结合材料中途的工序的示意性的截面图。
图17D是示出实施例2涉及的波长转换元件的制造方法的填充透明结合材料后的工序的示意性的截面图。
图18是实施例3涉及的波长转换元件的示意性的截面图。
图19A是示出实施例3涉及的波长转换元件的制造方法的示意性的截面图。
图19B是示出实施例3涉及的波长转换元件的制造方法的示意性的截面图。
图19C是示出实施例3涉及的波长转换元件的制造方法的示意性的截面图。
图19D是示出实施例3涉及的波长转换元件的制造方法的示意性的截面图。
图19E是示出实施例3涉及的波长转换元件的制造方法的示意性的截面图。
图19F是示出实施例3涉及的波长转换元件的制造方法的示意性的截面图。
图20是实施例3的变形例涉及的波长转换元件的示意性的截面图。
图21是以往的发光装置的概略图。
具体实施方式
以下，对于各个实施例，参照附图进行说明。本公开，不仅限于以下的实施例。附图是，示意图或概念图，各个部分的厚度与宽度的关系、部分之间的大小的比率等，并不一定与现实相同。即使在表示实质上相同的部分的情况下，根据附图也会有以不同尺寸以及比率表示的情况。会有省略重复说明实质上相同的结构的情况。对于以下的实施例的构成要素中的、示出本公开的最上位概念的实施方案中没有记载的构成要素，作为任意的构成要素而被说明。
只要不脱离本公开的主旨，对本实施例执行本领域的技术人员想到的范围内的变更的各种变形例也包含在本公开内。并且，在不脱离本公开的主旨内，也能够组合多个实施例的至少一部分。
并且，在本说明书中，“上方”这述语，不指示绝对的空间知觉上的上方向(铅垂上方)，而作为按照层叠结构的层叠顺序根据相对的位置关系而规定的述语利用。并且，“上方”这述语，除了适用于两个构成要素被配置为彼此具有间隔且在两个构成要素间存在其他的构成要素的情况以外，还适用于两个构成要素被配置为彼此密接且两个构成要素接触的情况。
(实施例1)
以下，对于实施例1涉及的波长转换元件，参照附图进行说明。
图1是本实施例涉及的波长转换元件1的示意性的截面图。
如图1示出，本实施例涉及的波长转换元件1是，具备具有支撑面2a的支撑部件2、以及配置在支撑面2a的上方的波长转换部4的元件。
波长转换部4，包含吸收激发光并产生荧光的多个第一荧光体粒子4a、以及使多个第一荧光体粒子4a结合的透明结合材料4b，并且，具备位于支撑面2a侧的接合面7、以及与接合面7相对、且激发光入射的入射面6。并且，从波长转换部4的入射面6射出激发光以及荧光。波长转换部4具备多个凸部5a，多个凸部5a的至少一部分，被配置在入射面6，多个第一荧光体粒子4a之中的一部分露出在多个凸部5a各自的顶部。并且，波长转换部4具备多个凹部5b，透明结合材料4b露出在多个凹部5b。
也就是说，波长转换部4，在其表面中的至少入射面6具备，第一荧光体粒子4a露出而被形成的多个凸部5a、以及透明结合材料4b露出而被形成的多个凹部5b。一个第一荧光体粒子4a的表面露出在多个凸部5a的顶部。换而言之，由一个第一荧光体粒子4a构成一个凸部5a。并且，多个凹部5b是第一荧光体粒子4a间的透明结合材料4b的露出面。
对于具备所述的结构的波长转换元件1的功能，利用图2进行说明。
图2是说明本实施例涉及的波长转换元件1的功能的图。
在本实施例涉及的波长转换元件1中，入射到波长转换部4的入射面6的激发光82，如图2示出，入射到第一荧光体粒子4a或透明结合材料4b。而且，在本实施例中，利用激光以作为激发光82。在入射面6附近，存在折射率不同的介质的界面、即空气与波长转换部4的界面以及第一荧光体粒子4a与透明结合材料4b的界面。并且，在入射面6，存在第一荧光体粒子4a的表面露出的凸部5a、以及由露出在第一荧光体粒子4a间的透明结合材料4b构成的凹部5b。因此，入射到波长转换部4的激发光82，如图2的实线的箭头线示出，在入射面6进行漫反射或多次反射，一部分的光作为第一辐射光85(图2示出的虚线的箭头线)从波长转换部4辐射。此时，第一辐射光85，由存在于入射面6附近的界面进行漫反射或多次反射。因此，第一辐射光85，由激光组成的激发光82的直进性减少。并且，入射到多个凸部5a以及多个凹部5b的激发光82，按照其入射位置，射出方向不同。因此，波长转换元件1能够将第一辐射光85作为射出方向为全方位的光辐射。也就是说，本实施例涉及的波长转换元件1，能够充分确保散射作用。而且，激发光82的一部分，作为由第一荧光体粒子4a，波长转换后的荧光，从波长转换部4辐射。对于该荧光，在后面进行说明。
以下，包括非必须的任意的构成要素，进行更具体的实施例进行说明。
如图1示出，在波长转换元件1中，在支撑部件2的支撑面2a形成反射膜3，在反射膜3的表面配置有波长转换部4。波长转换部4，由多个第一荧光体粒子4a、以及使多个第一荧光体粒子4a结合的透明结合材料4b构成。优选的是，多个第一荧光体粒子4a分散在透明结合材料4b中。
对于第一荧光体粒子4a，在激发光的波长为，420nm至490nm的蓝光的情况下，能够利用铈(Ce)活化的(Ga，Y，Gd)3Al5O10等的钇铝石榴石(YAG)系的荧光体。另外，能够按照从荧光体辐射的光的波长，利用铕(Eu)活化α-SiAlON、Eu活化(Ba，Sr)Si2O2N2等。
透明结合材料4b，优选的是，硅(Si)和氧(O)为主成分的透明材料，可以举出玻璃、倍半硅氧烷、硅酮等的例子。在波长转换部4中，优选的是，多个第一荧光体粒子4a被配置为彼此分开，在多个第一荧光体粒子4a间填充透明结合材料4b。
支撑部件2，为了更高效率地吸收波长转换元件1中发生的热，而优选的是，热导率高、且与透明结合材料4b的热膨胀系数差小的材料。具体而言，优选的是，热导率为100W/mK以上、且热膨胀系数为1×10－5/K以下的材料。具体而言，可以举出碳化硅(SiC)、蓝宝石(Al2O3)、氮化铝等的半导体晶体基板或陶瓷基板等。
优选的是，反射膜3，由相对于激发光以及第一荧光体粒子4a中发生的萤光的光谱具有高反射率的材料形成。具体而言，优选的是，由铝(Al)、银(Ag)、银合金、铂(Pt)等的金属膜、SiO2、TiO2等的介电膜的任一个、或者组合金属膜和介电膜的材料形成。
接着，对于波长转换部4以及支撑部件2的形状以及尺寸，利用图1、图3以及图4进行说明。
图3是示出本实施例涉及的波长转换元件1的示意性的斜视图。图3是从斜上方看支撑部件2的支撑面2a时的斜视图。
图4是示出本实施例涉及的波长转换元件1的固定结构的示意性的截面图。
如图3示出，在俯视支撑面2a时，优选的是，支撑部件2的边缘部2b从波长转换部4露出。也就是说，在波长转换元件1中，如图1示出，波长转换部4的宽度L1被形成为比支撑部件2的宽度L2小。通过如此形成波长转换元件1，例如在将波长转换元件1用于发光装置的情况下，能够容易固定在发光装置。例如，如图4示出，波长转换元件1，固定在固定部件50的规定的位置。更具体而言，在固定部件50形成有螺孔50a，波长转换元件1，经由贴紧部件11，配置在固定部件50的上方。而且，按压部件12，与支撑部件2的没有形成波长转换部4的边缘部2b接触，螺钉13，通过按压部件12的贯通孔12a，固定在设置在固定部件50的螺孔50a。如此，波长转换元件1固定在固定部件50。图3中以虚线示出此时的按压部件12的波长转换部4侧的端部12b的位置。如图3示出，端部12b与波长转换部4分开，因此，按压部件12不干涉波长转换部4。据此，能够抑制由按压部件12的波长转换部4的损坏的发生。
如上所述，在本实施例涉及的波长转换元件1中，支撑部件2上配置波长转换部4，因此，能够利用支撑部件2处理波长转换部4，也可以不处理波长转换部4本身。因此，在本实施例涉及的波长转换元件1中，波长转换部4的形状的自由度高。
并且，固定部件50，为了将波长转换元件1中发生的热吸收并散发，而优选的是，由具有高热导率的材料构成。具体而言，优选的是，由铝、铝合金、表面镀金处理后的铜、铜合金等的材料构成。贴紧部件11具有，从波长转换元件1向固定部件50迅速传热的功能。具体而言，贴紧部件11，由例如石墨薄板、散热硅酮树脂、焊料等构成。
如上所述，在固定在固定部件50的波长转换元件1，如图4示出，例如，作为峰值波长450nm的激光的激发光82从斜方向照射到入射面6。此时，激发光82的一部分，由波长转换部4的第一荧光体粒子4a吸收，转换为作为其他的波的光的荧光，作为从入射面6向全方位辐射的第二辐射光91辐射。
另一方面，入射到波长转换部4的光之中的、没有由第一荧光体粒子4a吸收的光，在波长转换部4的内部或表面反射，从波长转换部4作为第一辐射光85辐射。此时，在波长转换部4的内部反射的光，在多个第一荧光体粒子4a进行多次反射后，从波长转换部4的表面辐射。因此，在波长转换部4的内部反射的光，作为从波长转换部4的表面向全方位辐射的第一辐射光85辐射。另一方面，对于在波长转换部4的入射面6、或入射面6附近反射后，作为第一辐射光85辐射的光，也在波长转换部4的入射面6的凸部5a、凹部5b、或存在于入射面6的第一荧光体粒子4a与透明结合材料4b的界面进行漫反射后辐射，因此，作为从波长转换部4的入射面6向全方位辐射的第一辐射光85辐射。
所述结果为，能够从波长转换部4的入射面6，辐射混合向全方位辐射的第一辐射光85和第二辐射光91的光。而且，波长转换部4，如图1以及图4示出，具备与接合面7以及入射面6交叉的侧面8，激发光82的一部分，会入射到波长转换部4的侧面8。在此情况下，从侧面8，会辐射第一辐射光85以及第二辐射光91。在本实施例中，多个凸部5a以及多个凹部5b的至少一部分，被配置在侧面8。因此，从侧面8也辐射漫反射的第一辐射光85以及第二辐射光91。据此，能够更散射从波长转换部4辐射的辐射光。并且，即使在激发光82从入射面6入射的情况下，也会有激发光82以及荧光进入到波长转换部4的内部深处，从而第一辐射光85以及第二辐射光91从侧面8辐射的情况。
其结果为，若将第一辐射光85设为蓝光，将第二辐射光91设为黄色光，则能够从波长转换部4发出，基于射出方向的色度分布的偏差小的白光。
并且，如图3示出，本实施例涉及的波长转换部4的边缘，在俯视支撑面2a时，具有内角大于180度的顶点4e。在本实施例中，多个第一荧光体粒子4a由透明结合材料4b结合来形成波长转换部4，因此，能够容易形成这样的复杂的形状的波长转换部4。
接着，说明所述波长转换元件1的制造方法。在本实施例涉及的波长转换元件1的制造方法中，在支撑部件2的支撑面2a形成混合多个第一荧光体粒子4a和透明结合材料4b而成的第一波长转换基体。接着，在第一波长转换基体的表面形成由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b构成的凸部5a以及凹部5b。
优选的是，透明结合材料4b包含倍半硅氧烷或氧化锌。对于本实施例涉及的第一波长转换基体，作为透明结合材料4b，利用主成分为倍半硅氧烷的透明材料。在此情况下，将有机溶媒中溶解倍半硅氧烷的透明结合材料中分散了第一荧光体粒子4a的荧光体糊24涂布在支撑部件2上，通过热处理粘着、形成第一波长转换基体。而且，通过湿式蚀刻，在第一波长转换基体4M的表面，形成由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b构成的凸部5a以及凹部5b。如此，通过简单的方法，能够制造本实施例的具备波长转换部4的波长转换元件1。
以下，包括非必须的方法，对于具体的波长转换元件1的制造方法，利用图5以及图6进行说明。
图5是示出本实施例涉及的波长转换元件1的制造方法的前半的工序的示意性的截面图。
图6是示出本实施例涉及的波长转换元件1的制造方法的后半的工序的示意性的截面图。
首先，如图5的截面图(a)示出，准备支撑部件2。在本实施例中，准备作为支撑部件2的氮化铝陶瓷基板。
接着，如图5的截面图(b)示出，在作为支撑部件2的一方的主面的支撑面2a，通过例如蒸镀方法等，依次形成由Ag、Pt、Cu构成的银合金膜、以及SiO2膜，从而形成反射膜3。
接着，如图5的截面图(c)示出，在支撑部件2的支撑面2a的上方配置形成有规定的开口部25a的开口掩模25。此时，对于开口部25a的形状，利用与所希望的波长转换部4的形状一致的形状，从而能够自由地形成波长转换部4的形状。并且，开口掩模25的厚度是，能够按照波长转换元件1的波长转换部4的所希望的厚度设定的。接着，将第一荧光体粒子4a与溶液状的透明结合材料24b混合的荧光体糊24，注入到支撑部件2的上方的开口掩模25的开口部25a。此时，如图5的截面图(d)示出，将荧光体糊24配置为充满开口部25a。
接着，如图6的截面图(a)示出，除去从开口部25a溢出的无用的荧光体糊24。
接着，如图6的截面图(b)示出，拆下开口掩模25，针对规定的形状的荧光体糊24、以及在表面形成有荧光体糊24的支撑部件2，由高温炉等，例如，以大致150℃的温度，加热大致两个小时。其结果为，荧光体糊24的透明结合材料24b产生脱水以及脱醇缩合而硬化，形成透明结合材料4b内粘着多个第一荧光体粒子4a的第一波长转换基体4M。
接着，例如，利用树脂烧杯等，将第一波长转换基体4M浸入在缓冲氢氟酸水溶液中。其结果为，如图6的截面图(c)示出，蚀刻第一波长转换基体4M的表面的透明结合材料4b，形成由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b构成的凸部5a以及凹部5b。在此，对于缓冲氢氟酸水溶液，例如，稀释将氟化氢铵15％、氟化铵28％以及水57％混合的水溶液来利用。在该水溶液内，在室温的环境下，进行蚀刻大致10分钟。最后，对蚀刻后的第一波长转换基体4M等进行冲洗，并且进行干燥，从而制造具备波长转换部4的波长转换元件1。
在所述中，优选的是，开口部25a比支撑部件2的大小小。其结果为，如图1示出，能够将波长转换部4的宽度L1设为比支撑部件2的宽度L2小。据此，能够容易处理波长转换元件1，并且，由按压部件12能够容易固定波长转换元件1。
而且，在所述的工序中也可以，在同一支撑部件2形成多个波长转换部4，最后，通过支撑部件2的分割工序，形成单一片的波长转换元件1。并且，一部分的凸部5a的顶部也可以第一荧光体粒子4a不露出而由透明结合材料4b覆盖。
通过所述的制造方法，能够容易制造在波长转换部4的表面形成有由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b构成的凸部5a以及凹部5b的波长转换元件1。
接着，利用附图，对于本公开的波长转换元件的效果，根据实验数据进行说明。
图7是示意性地示出本实施例涉及的用于确认波长转换元件1的效果的实验中使用的测量系统的图。
在本实验中，利用图7示出的测量系统。如图7示出，使作为激光的激发光96入射到波长转换元件1的波长转换部4，利用能够检测与辐射光的射出方向对应的输出的检测器99，测量从波长转换部4的辐射光的射出角度依赖性。并且，在本实验中，为了确认本实施例的波长转换元件1的效果，除了本实施例涉及的波长转换元件1(样本2)以外，还对比较例的波长转换元件(样本1)进行同样的测量。比较例的波长转换元件，与本实施例涉及的波长转换元件1不同之处是，不进行波长转换部的表面加工(即，不进行蚀刻加工)。换而言之，比较例的波长转换元件(样本1)，作为波长转换部，利用本实施例涉及的第一波长转换基体4M。另一方面，本实施例涉及的波长转换元件1(样本2)的波长转换部4是，对第一波长转换基体4M进行蚀刻10分钟来获得的。
对于用于实验的激发光96，利用光的直进性高的峰值波长450nm的激光，以从相对于各个波长转换部的入射面的法线70度的角度入射。在此，对于第一荧光体粒子4a，利用辐射的萤光的峰值波长为560nm附近的YAG荧光体粒子。并且，对于第一荧光体粒子4a，利用粒子直径分布在6μm至15μm的荧光体粒子。在此，粒子直径分布在6μm至15μm意味着，平均粒子直径(中央直径)D50为9μm，D10为6μm，D90为15μm。并且，透明结合材料4b是倍半硅氧烷，各个波长转换部的第一荧光体粒子4a的体积百分比浓度为60vol％。利用上述的制造方法的开口掩模，将各个波长转换部的支撑部件2上的厚度设为30μm。此时，各个波长转换部成为，相当于三至四个第一荧光体粒子4a的厚度。而且，评价样本1以及样本2的表面的凹凸的大小的结果为，对于样本1的凹凸的大小，50μm×50μm的区域的峰谷值(Peak To Valley)，小于1μm。对于样本2，在同样的区域，是2μm至4μm。换而言之，样本1的凹凸的大小，小于激发光的峰值波长的2.2倍，样本2的凹凸的大小，相当于入射光的峰值波长的4.4倍至8.9倍。也就是说，本实施例涉及的波长转换部4的入射面6也可以具有，凸部和凹部的峰谷值为激发光的峰值波长的4.4倍至8.9倍的范围的区域。并且，入射面6也可以具有，凸部和凹部的峰谷值为2μm至4μm的范围的区域。
对于通过如上的测量系统，对样本1以及样本2进行实验的结果，利用图8进行说明。
图8是示出本实施例涉及的用于确认波长转换元件1的效果的实验结果的图表。图8的图表(a)以及图表(b)分别示出，从样本1射出的波长450nm以及波长560nm的辐射光的射出角度依赖性。并且，图8的图表(c)以及图表(d)分别示出，从样本2射出的波长450nm以及波长560nm的辐射光的射出角度依赖性。如图7示出，在向波长转换部4照射直进性强的激发光96的情况下，从波长转换部4辐射的光，主要分类成三个辐射光。该三个辐射光，由在维持激发光96的直进性的状态下反射的第一辐射光97、由波长转换部散射并向全方位辐射的第一辐射光98、以及由波长转换部转换为不同的波长的荧光并向全方位辐射的第二辐射光91构成。此时，在从波长转换部辐射理想的散射光的情况下，在图8的各个图表中观测为具有与虚线表示的Lambertian反射相同的角度依赖性的射出光。
然而，如样本1，在第一波长转换基体4M的表面，具有微小的凹凸，却由透明结合材料4b构成表面的情况下，除了图8的图表(b)示出的具有与Lambertian反射相同的角度分布的第二辐射光91、以及图8的图表(a)示出的向全方位辐射的第一辐射光98以外，还观测维持了直进性的第一辐射光97。
另一方面，如样本2，在波长转换部4的表面，存在由主要由第一荧光体粒子4a形成的凸部5a、以及主要由透明结合材料4b形成的凹部5b所构成的凹凸的情况下，如图8的图表(c)示出，大幅度减少维持了直进性的第一辐射光97。并且，在图8的图表(c)的辐射角度0度附近，第一辐射光98的强度，与图8的图表(a)相比，接近Lambertian反射。因此，能够将图8的图表(c)示出的第一辐射光98以及97的射出光强度的射出角度依赖性、与图8的图表(d)示出的第二辐射光91的射出角度依赖性接近。其结果为，从波长转换元件1能够发出，基于射出方向的色度分布的偏差小的白光。
而且，在图8的图表(a)至(d)的各个图中，在辐射角度为－90°至－50°的范围内，射出光强度为零。这是因为，因存在用于使激发光96入射的光学系统，而不能观测辐射光的缘故，不意味着来自各个波长转换部的辐射光为零。
接着，利用图9，说明具备所述波长转换元件1的发光装置60。
图9是本实施例涉及的发光装置60的概略图。
如图9示出，发光装置60，主要具备，波长转换元件1、激发光源40、第一透镜31、第二透镜32、保持器55、固定部件50、以及散热机构70。
激发光源40是，将入射到波长转换元件1的激发光82(即，激发光81)辐射的光源。激发光源40是，例如，辐射波长390nm至波长500nm间的激光的半导体激光器。
保持器55是，固定激发光源40的部件。保持器55，也作为将从激发光源40发出的热吸收并散发的散热器发挥功能。因此，优选的是，保持器55，例如，由铝、铝合金等的热导率高的金属形成。保持器55，在进行激发光源40和波长转换元件1的对位之后，由螺钉58固定到使波长转换元件1固定的固定部件50。
第一透镜31以及第二透镜32是，被配置在激发光源40与波长转换元件1之间的、使激发光81聚光的光学部件。从激发光源40辐射的激发光81，由第一透镜31以及第二透镜32会聚来成为激发光82，入射到波长转换元件1的波长转换部4。第一透镜31以及第二透镜32固定在固定部件50。
固定部件50是，固定波长转换元件1的部件。在图9中，为了简略化而没有示出波长转换元件1的固定结构，但是，优选具备图4所示的固定结构。也就是说，优选的是，波长转换元件1由按压部件12和螺钉13固定在固定部件50。固定部件50，也作为将从激发光源40以及波长转换元件1发出的热吸收并散发的散热器发挥功能。因此，优选的是，固定部件50，例如，由铝、铝合金等的热导率高的金属形成。
固定部件50具备，围着激发光81以及激发光82的光程的透明罩部件35。透明罩部件35，作为将来自波长转换元件1的辐射光向外部输出的窗户发挥功能。
散热机构70是，将固定部件50固定到外部固定台75、且将传导到固定部件50的热传导到外部固定台75的台。散热机构70，由例如石墨薄板等构成。而且，对于散热机构70，也可以利用例如珀尔帖元件等的主动散热机构。
在所述结构中，从激发光源40辐射的激发光82，在波长转换部4的表面(入射面6)，由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b所构成的凸部5a以及凹部5b散射。因此，在波长转换部4成为向全方位辐射的第一辐射光85以及第二辐射光91。而且，作为白光的辐射光95从波长转换元件1向图9的上方辐射。
如上所述，能够实现具备利用波长转换元件1和激发光源40而简化的结构的发光装置60。进而，波长转换元件1的支撑部件2固定在固定部件50，固定部件50与外部固定台75连接。因此，能够将波长转换部4中发生的热，通过固定部件50以及散热机构70，容易传导到外部固定台75。也就是说，能够容易使波长转换部4中发生的热散发。据此，能够抑制因第一荧光体粒子4a的温度上升而导致的转换效率的降低，因此，能够实现高亮度的发光装置60。如上所述，在本实施例中，能够实现色度的射出角度依赖性小、且高亮度的发光装置60。
发光装置60，例如，能够作为汽车用的前照灯利用。在波长转换元件1中，如图3示出，能够任意形成波长转换部4的俯视的形状。因此，例如，能够由波长转换部4的形状容易生成汽车用的前照灯之中的近光前照灯的截止线。为了由波长转换部4的形状生成截止线，如图3示出，而需要在波长转换部4的边缘，设置内角大于180度的顶点4e。一般而言，难以形成具有这样的顶点4e的形状的基板，但是，根据本实施例的波长转换元件1，能够容易形成这样的形状的波长转换部4。
接着，利用图10，说明利用发光装置60，构成能够投射辐射光的投影装置101的例子。
图10是示出本实施例涉及的具备发光装置60的投影装置101的结构例的概略图。
如图10示出，投影装置101具备，发光装置60、以及配置在发光装置60的射出部的投射透镜33。在该结构中，从发光装置60辐射的光由投射透镜33成为平行光。因此，根据投影装置101，能够辐射直进性强的白光。其结果为，能够实现辐射光的色度分布的偏差小、且投影光强度高的投影装置101。
接着，利用图11，说明作为本公开的发光装置的其他的结构例的发光装置201。
图11是示出本实施例涉及的利用波长转换元件1的发光装置的其他的结构例的概略图。
如图11所示，本结构例的发光装置201具备，多个激发光源40、双向分色镜34、第一透镜31、投射透镜33以及波长转换元件1。
在图11所示的发光装置201中从激发光源40射出的激发光由第一透镜31成为准直光。成为了准直光的激发光82，通过双向分色镜34，由投射透镜33会聚于波长转换元件1的波长转换部4。此时，本实施例的双向分色镜34，也作为偏振光束分离器发挥功能，仅使激发光的波长附近的光之中的以p波射入的光透射。而且，设计为使以s波射入的激发光、以及比激发光长波长的光反射。在本实施例中，利用多个激发光源40，将激发光82照射到波长转换部4。而且，激发光82，在波长转换部4的表面(入射面6)，由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b所构成的凸部5a以及凹部5b散射。从波长转换部4辐射的非偏振光的第一辐射光85和萤光的第二辐射光91，从波长转换元件1作为白色的辐射光95辐射。辐射光95由投射透镜33成为准直光，一部分或全部由双向分色镜34反射，作为辐射光95从发光装置201辐射。
根据所述的结构，能够从发光装置201的波长转换部4辐射基于射出方向的色度分布的偏差小的白光，并且，能够利用多个激发光源40，将激发光82照射到波长转换部4，因此，能够发生高亮度的辐射光。并且，能够由同一透镜构成将激发光82照射到波长转换部4的透镜、和将从波长转换部4辐射的白光转换为直进性强的白光的透镜，因此，能够以简单的结构构成发光装置。
而且，在本实施例中，对于发光装置201的激发光源40，例如，利用辐射波长390nm至波长500nm间的激光的半导体激光器，并且，对于第一荧光体粒子4a，利用辐射的萤光的峰值波长为560nm附近的YAG荧光体粒子，从而从波长转换部4辐射白光，但是，发光装置201的结构，不仅限于此。例如，也可以是如下的发光装置201，即，对于第一荧光体粒子4a，利用铈活化(Ga,Y)3Al5O12荧光体、铈活化(Lu,Y)3Al5O12荧光体、铕活化SiAlON荧光体或铕活化(Sr,Ca)AlSiN荧光体，辐射光的主发光波长为绿色或红色，相对于混合的蓝色光的射出方向角度的强度分布的偏差小。
进而，也可以是，波长转换部4，相对于中心轴旋转，提高波长转换部4的排热性。
这样的光源装置，例如，能够用于投影机等的光源。
接着，利用图12，说明作为本公开的发光装置的其他的结构例的发光装置301。
图12是示出本实施例涉及的利用波长转换元件1的发光装置的其他的结构例的概略图。
如图12示出，本结构例的发光装置301具备，波长转换元件1、激发光源40、第一透镜31、反射镜36以及透明罩部件37。
反射镜36是，内表面形成抛物面的弯曲镜。波长转换元件1，被配置在反射镜36形成的抛物面的焦点。
在图12中，从激发光源40射出的激发光，由第一透镜31成为准直光，通过反射镜36的双向分色镜34，聚光于波长转换元件1的波长转换部4。在此，双向分色镜34是，使激发光透射，使荧光反射的镜子。激发光，在波长转换部4的表面，由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b所构成的凸部5a以及凹部5b散射。而且，第一辐射光85和第二辐射光91从波长转换部4辐射，从波长转换元件1作为白色的辐射光95辐射。辐射光95，由反射镜36反射并通过透明罩部件37，从发光装置301作为大致平行光辐射，以作为辐射光95。
根据所述的结构，能够从发光装置的波长转换部4辐射基于射出方向的色度分布的偏差小的白光，并且，能够将激发光源40和波长转换元件1配置在不同位置，因此，能够以更高的自由度进行发光装置401的设计。而且，在所述的结构中，反射镜36的内表面为抛物面，但是，反射镜36的内表面形状，不仅限于此。也可以按照要求的辐射光95的强度分布适当地规定反射镜36的内表面形状。
接着，利用图13，说明作为本公开的发光装置的其他的结构例的发光装置401。
图13是示出本实施例涉及的利用波长转换元件1的发光装置的其他的结构例的概略图。
如图13示出，发光装置401具备，激发光源40、保持器55、第一透镜31、第二透镜32、光纤38、固定部件50、散热机构70以及波长转换元件1。
如图13示出，激发光源40与第一透镜31一起由保持器55保持。波长转换元件1具有，固定在固定部件50，由第二透镜32以及透明罩部件35覆盖的结构。
从激发光源40射出的激发光81由第一透镜31聚光并结合于光纤38，由光纤38传播。从光纤38射出的激发光83，由第二透镜32成为会聚的激发光82，照射到波长转换元件1的波长转换部4。而且，在波长转换部4的表面(入射面6)，由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b所构成的凸部5a以及凹部5b散射。而且，在波长转换部4成为向全方位辐射的第一辐射光85和第二辐射光91，从波长转换元件1作为白色的辐射光95辐射。
根据所述的结构，能够从发光装置401的波长转换部4辐射基于射出方向的色度分布的偏差小的白光，并且，能够将固定有作为与波长转换部4不同的发热体的激发光源40的保持器55和固定部件50热分离。据此，能够抑制波长转换部4的温度上升，因此，能够抑制因第一荧光体粒子4a的温度上升而导致转换效率的降低，能够辐射更高亮度的光。
(实施例1的变形例1)
接着，利用图14以及图15，说明实施例1的变形例1涉及的波长转换元件。本变形例涉及的波长转换元件，与实施例1涉及的波长转换元件1不同之处是，波长转换部的表面结构。
图14是本变形例涉及的波长转换元件1a的示意性的截面图。
图15是说明本变形例涉及的波长转换元件1a的制造方法的图。
本变形例涉及的波长转换元件1a具备的波长转换部41，如图15示出，具备除去实施例1涉及的配置在波长转换元件1的波长转换部4的表面的一部分的第一荧光体粒子4a1的结构。也就是说，在波长转换部41的多个凹部的至少一个内表面，多个第一荧光体粒子4a不露出。据此，由透明结合材料4b，形成具有与第一荧光体粒子4a相等的直径的大小的开口部的凹部5b1。凹部5b1的直径为，例如，6μm以上、15μm以下。凹部5b1的深度，比第一荧光体粒子4a的直径小，但是，最大为第一荧光体粒子4a的半径左右。
并且，若能够获得与除去第一荧光体粒子4a之后形成的凹部5b1相等的深度和开口直径，则也可以由其他的方法形成凹部5b1。例如，也可以按压纳米压印等的模具来形成凹部5b1。其结果为，如图14示出，在波长转换元件1a的表面形成由透明结合材料4b构成的凹部5b1，因此，能够更增强针对激发光96的散射作用。其结果为，能够提高从波长转换元件1a辐射的辐射光的均匀性。
(实施例1的变形例2)
接着，利用图16，说明实施例1的变形例2涉及的波长转换元件。在本变形例涉及的波长转换元件中，波长转换部，除了第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b以外，还具备第二粒子。
图16是本变形例涉及的波长转换元件501的示意性的截面图。
如图16示出，在本变形例涉及的波长转换元件501的波长转换部504中，第一荧光体粒子4a和第二粒子4d混合并分散在透明结合材料4b中。第二粒子4d是，例如，硅石(SiO2)、氧化铝(Al2O3)等的透明微粒子。
如本变形例，在波长转换部504中除了第一荧光体粒子4a以外还混合第二粒子4d，从而能够将波长转换部504中的第一荧光体粒子4a的浓度变低，将波长转换部4的厚度变厚。也就是说，能够不改变波长转换部中的波长转换效率，而将波长转换部的厚度变厚。例如，能够在第一荧光体粒子4a的体积百分比浓度为30％的状态下，将波长转换部504的厚度设为60μm。其结果为，与实施例1相比，能够将波长转换部504的厚度变大，因此，能够减少起因于波长转换部504的厚度的不均匀的辐射光的颜色不均匀。
在本变形例中，能够将第一荧光体粒子4a的浓度变低，并且，能够抑制波长转换部504中的透明结合材料4b的浓度以及比率变大。其结果为，即使在作为透明结合材料4b利用硬化时的体积收缩大的材料的情况下，也能够抑制波长转换部504中发生裂缝。进而，能够利用该第二粒子4d，在波长转换部504的表面形成凸部5a及505a、以及凹部5b。例如，作为第二粒子4d利用硅石微粒子或氧化铝微粒子，作为透明结合材料4b利用倍半硅氧烷，从而能够利用蚀刻率的差，在波长转换部504的表面形成凸部5a及505a、以及凹部5b。也就是说，能够将第一荧光体粒子4a露出在顶部的凸部5a、以及第二粒子4d露出在顶部的凸部505a这双方形成在波长转换部504的入射面506以及侧面508。在此情况下，优选的是，将第二粒子4d的粒子设为直径2μm以上、10μm以下。并且，在所述中，在作为第二粒子4d利用硅石微粒子的情况下，折射率与作为透明结合材料4b利用的倍半硅氧烷接近，因此，能够抑制第一荧光体粒子4a中的激发光的向荧光的转换效率的降低。
并且，本变形例涉及的波长转换元件501，与实施例1涉及的波长转换元件1同样，也能够充分确保散射作用。
在所述中，示出了作为第二粒子4d利用透明微粒子的例子，但是，第二粒子4d，不仅限于透明微粒子。例如，也可以作为第一荧光体粒子4a利用黄色荧光体，作为第二粒子4d利用蓝色荧光体。据此，能够形成将波长400nm至430nm的蓝紫光的激发光照射而获得白光的波长转换元件501。
(实施例2)
接着，说明实施例2涉及的波长转换元件。本实施例涉及的波长转换元件的特征为，作为波长转换部的透明结合材料，利用主成分为由锌(Zn)和氧(O)构成的氧化锌的透明材料，在波长转换部的表面，形成由第一荧光体粒子以及透明结合材料构成的凹凸。并且，本实施例的特征为，在水溶液中将透明结合材料填充在第一荧光体粒子之间，从而在波长转换部的表面，形成由第一荧光体粒子以及透明结合材料构成的凸部以及凹部。具体而言，在波长转换部，与实施例1同样，形成第一荧光体粒子表面露出的凸部以及在第一荧光体粒子间露出的透明结合材料表面的凹部。
根据所述的结构，能够作为透明结合材料，利用热导率比SiOx高的材料，因此，能够向波长转换元件，照射光输出更大的入射光。因此，通过利用本实施例涉及的波长转换元件，从而能够实现更高亮度的发光装置。进而，在波长转换部的表面，形成有使入射光散射的第一荧光体粒子以及由透明结合材料构成的凹凸，因此，能够实现高亮度、且辐射光的色度的射出角度依赖性小的发光装置。
以下，利用附图，包括非必须的项目进行具体说明。
图17A是示出本实施例涉及的波长转换元件的制造方法的填充透明结合材料前的工序的示意性的截面图。
图17B是示出本实施例涉及的波长转换元件的制造方法的透明结合材料填充方法的示意性的截面图。
图17C是示出本实施例涉及的波长转换元件的制造方法的填充透明结合材料中途的工序的示意性的截面图。
图17D是示出本实施例涉及的波长转换元件的制造方法的填充透明结合材料后的工序的示意性的截面图。
如图17A至图17D所示，如下制造本实施例的波长转换元件601。
首先，如图17A所示，在支撑部件2上，制作反射膜3，在其上方，形成由通过例如溅射法等成为c轴取向的氧化锌构成的薄膜3b。对于薄膜3b，也可以与反射膜3连续形成在反射膜3的全面，如图17A示出，也可以仅在形成波长转换部604的区域进行图案形成。
接着，利用在形成波长转换部604的部分具有开口部的开口掩模25，将第一荧光体粒子4a的聚集体形成在开口部。
接着，如图17B示出，在溶液容器160，例如，充满作为含有六次甲基四胺(Hexamethylenetetrameine)(C6H12N4)的硝酸锌(Zinc niterate)(Zn(NO3)2)的水溶液的溶液161。接着，将图17A所示的支撑部件2以及第一荧光体粒子4a，如图17B示出，配置到溶液161内配置的夹具基台130上，从薄膜3b使作为透明结合材料604b的氧化锌进行溶液生长。此时氧化锌，如图17C示出将薄膜3b作为晶种，从薄膜3b向上方，一边填充由第一荧光体粒子4a构成的第一荧光体粒子层的内部的空隙，一边生长。而且，如图17D示出在由氧化锌填埋最表面的第一荧光体粒子4a之紧前停止溶液生长。通过该方法，在波长转换部604的表面，能够形成由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料604b(氧化锌)构成的凹凸结构，具体而言，能够形成第一荧光体粒子4a的表面露出的凸部605a、以及由露出在第一荧光体粒子4a间的透明结合材料604b的表面构成的凹部605b。在本实施例中，凸部605a以及凹部605b，仅形成在作为波长转换部604的上方的面的入射面606，不形成在侧面608。
通过所述的方法，能够容易制造本实施例的波长转换元件601。进而，溶液生长后的氧化锌的热导率大致为5W/m·K左右，比玻璃的热导率(大致1W/m·K)非常高，因此，能够将波长转换部604中发生的热迅速吸收、散发。其结果为，能够从波长转换元件601辐射高亮度、且基于射出方向的色度分布的偏差小的白光。
而且，在本实施例中，波长转换部604也可以还包含第二粒子。据此，获得与实施例1的变形例2同样的效果。
(实施例3)
接着，利用附图说明实施例3涉及的波长转换元件。在本实施例涉及的波长转换元件中，波长转换部具备，由多个第一荧光体粒子以及透明结合材料构成的第一波长转换部件、以及被配置在第一波长转换部件以及支撑面之间的、与第一波长转换部件不同的第二波长转换部件。
图18是本实施例涉及的波长转换元件701的示意性的截面图。
图19A至图19F是示出本实施例涉及的波长转换元件的制造方法的各个工序的示意性的截面图。
如图18示出，在本实施例涉及的波长转换元件701中，波长转换部704具备，由多个第一荧光体粒子254a以及透明结合材料254b构成的第一波长转换部件254。进而，波长转换部704具备，被配置在第一波长转换部件254以及支撑部件2支撑面2a之间的、与第一波长转换部件254不同的第二波长转换部件204。在本实施例中，第二波长转换部件204，包含多个第二荧光体粒子204a以及透明结合材料204b。
波长转换部704具备，位于支撑面2a侧的接合面707、以及与接合面707相对的、使激发光入射的入射面706。并且，波长转换部704具备，与接合面707以及入射面706交叉的侧面708。在本实施例中，在入射面706，形成由第一荧光体粒子254a以及透明结合材料254b构成的凸部255a以及凹部255b。并且，在侧面708，除了凸部255a以及凹部255b以外，还形成由第二荧光体粒子204a以及透明结合材料204b构成的凸部205a以及凹部205b。
根据本实施例的波长转换元件701，例如，通过利用辐射互不相同的波长的荧光的第一荧光体粒子254a以及第二荧光体粒子204a，从而能够更自由地设计从波长转换元件701射出的白光的光谱，并且，能够将射出方向的色度分布的偏差变小。
以下，利用图19A至图19F，包括非必须的方法，说明波长转换元件701的具体制造方法。
首先，通过与实施例1同样的方法，如图19A示出，将由第二荧光体粒子204a以及透明结合材料204b构成的第二波长转换基体204M粘着在支撑部件2的上方。此时也可以在第二波长转换基体204M的表面进行湿式蚀刻处理。也就是说，也可以形成由第二荧光体粒子204a以及透明结合材料204b构成的凸部以及凹部。
接着，如图19B示出，配置形成有考虑到用于形成第一波长转换部件254的厚度的开口部25a的开口掩模25。接着，将混合第一荧光体粒子254a和溶液状的透明结合材料224b的荧光体糊224，如图19C示出，以充满的方式注入到开口部25a。
而且，如图19D示出，除去从开口部25a溢出的无用的荧光体糊224。
接着，如图19E示出，拆下开口掩模，对在表面形成有规定的形状的荧光体糊224的支撑部件2进行高温处理。其结果为，第一波长转换基体254M被形成在第二波长转换基体204M上。接着，将图19E示出的第一波长转换基体254M以及第二波长转换基体204M等浸入在缓冲氢氟酸水溶液中，对第一波长转换基体254M以及第二波长转换基体204M进行各向同性的湿式蚀刻，仅对透明结合材料254b以及204b进行蚀刻。据此，如图19F示出，在波长转换部704的入射面706以及侧面708，形成由第一荧光体粒子254a以及透明结合材料254b构成的凸部255a以及凹部255b。并且，在波长转换部704的侧面708，形成由第二荧光体粒子204a以及透明结合材料204b构成的凸部205a以及凹部205b。在本实施例中，也与实施例1以及2同样，形成第一荧光体粒子254a以及第二荧光体粒子204a的表面分别露出的凸部255a以及205a。因此，在本实施例涉及的波长转换元件701中，也能够充分确保散射作用。
通过所述的制造方法，在利用互不相同的多个种类的荧光体粒子层叠的波长转换部704的情况下，也能够容易制造在波长转换部704的表面形成由荧光体粒子以及透明结合材料构成的凹凸面的波长转换元件701。
而且，如上所述，在作为第一荧光体粒子254a以及第二荧光体粒子204a，利用辐射互不相同的波长的荧光的荧光体的情况下，例如，能够将第一荧光体粒子254a设为红色荧光体，将第二荧光体粒子204a设为黄色荧光体。在此情况下，能够作为激发光利用波长430nm至480nm的光。并且，也能够作为激发光利用波长400nm至430nm的光，作为第一荧光体粒子254a利用蓝色荧光体，作为第二荧光体粒子204a利用黄色荧光体。
进而，也可以将第一荧光体粒子254a和第二荧光体粒子204a设为具有互不相同的粒径分布的荧光体。根据该结构，更自由地设计波长转换部704的表面的凹凸。
(实施例3的变形例)
接着，说明实施例3的变形例涉及的波长转换元件。本变形例涉及的波长转换元件，与实施例3涉及的波长转换元件701不同之处是，作为第二波长转换部件利用荧光体陶瓷。本变形例的结构，大致与实施例3相同，利用附图仅说明不同之处。
图20是本变形例涉及的波长转换元件801的示意性的截面图。
本变形例涉及的波长转换元件801，与实施例3涉及的波长转换元件701同样，具有由互不相同的种类的荧光体材料分别构成的两个波长转换部件层叠在支撑部件2上的结构。另一方面，本变形例涉及的波长转换元件801，与实施例3涉及的波长转换元件701不同之处是，至少第二波长转换部件由荧光体陶瓷部件构成。在本变形例涉及的波长转换元件801中，将热导率更高的荧光体陶瓷部件作为波长转换部804的一部分利用，因此，能够将波长转换部804中发生的热，高效率地传导到支撑部件2。并且，在本变形例涉及的波长转换元件801中，与第二波长转换部件214的上表面216、以及支撑面2a交叉的侧面218，由第一波长转换部件254覆盖。因此，在波长转换部804的表面形成由第一荧光体粒子254a以及透明结合材料254b构成的凸部805a以及凹部805b。因此，能够不对荧光体陶瓷部件的表面进行加工，而在波长转换部804的表面，形成能够有效地使激发光散射的凹凸面。而且，在荧光体陶瓷部件的表面，存在荧光体陶瓷部件的制造时形成的微小的凹凸，但是，与本实施例的形成在波长转换部的表面的凹凸相比非常小，因此，在附图上省略凹凸。其结果为，根据波长转换元件801，能够实现基于射出方向的色度分布的偏差小、且高亮度的波长转换元件801。
更具体而言，利用如下结构和制造方法，实现本变形例的波长转换元件801。在支撑部件2的支撑面2a，例如，形成作为Ti、Pt、Au的层叠膜的反射膜3，在其上面，利用AuSn等的粘接材料219粘着作为荧光体陶瓷部件的第二波长转换部件214。在此，第二波长转换部件214是，例如，厚度20μm以上、200μm以下左右的YAG荧光体多晶，外形大致为0.6mm×0.6mm。
在本变形例中，如下形成第一波长转换部件254。首先，在第二波长转换部件214粘接的支撑部件2，配置比第二波长转换部件214大一圈的开口掩模，以围着第二波长转换部件214。接着，将荧光体糊224注入到由开口掩模围住的部分。以后的制造工序，与实施例3涉及的波长转换元件701同样。通过以上的方法，以覆盖由荧光体陶瓷部件构成的第二波长转换部件214之中的、支撑部件2侧的面以外的方式，形成第一波长转换部件254。在第一波长转换部件254的表面，形成凸部805a以及凹部805b。
通过以上的方法，能够容易制造本变形例涉及的波长转换元件801。
(实施例4)
接着，说明实施例4涉及的波长转换元件。本实施例涉及的波长转换元件的结构，与实施例1涉及的波长转换元件1相同，不同之处是，能够更容易构成波长转换元件1。以下，仅说明不同之处。
本实施例涉及的波长转换元件1是，与实施例1同样由图1的示意性的截面图示出的结构。
波长转换部4，包括吸收激发光来发生荧光的多个第一荧光体粒子4a、以及结合多个第一荧光体粒子4a的透明结合材料4b，具备使激发光入射的入射面6。此时，波长转换部4，在其表面之中的至少入射面6，具备第一荧光体粒子4a露出而形成的多个凸部5a、以及透明结合材料4b露出的多个凹部5b。一个第一荧光体粒子4a的表面露出在多个凸部5a的顶部。
在此，第一荧光体粒子4a是，由以铈(Ce)活化的(Ga，Y，Gd)3Al5O10等的钇铝石榴石(YAG)系的荧光体构成的荧光体粒子。
对于第一荧光体粒子4a，利用例如粒子直径分布在6μm至15μm的荧光体粒子。在此，粒子直径分布在6μm至15μm意味着，平均粒子直径(中央直径)D50为9μm，D10为6μm，D90为15μm。
在本实施例中，对于透明结合材料4b，能够选择包含由化学式(R2SiO2)n(R为有机基)表示、硅氧烷结合为D单元的硅酮、以及由化学式(RSiO1.5)n(R为有机基)表示、硅氧烷结合为T单元的倍半硅氧烷等以作为主成分的材料。此时，优选的是，利用硅氧烷结合为T单元、针对高光密度的激发光也难以分解的倍半硅氧烷以作为主成分。如此，在使搭载有具备透明结合材料4b的主成分为倍半硅氧烷的波长转换部4的波长转换元件1的发光装置，工作例如连续2000小时以上的长时间的情况下，与利用硅酮以作为透明结合材料4b的情况相比，能够减少波长转换部4的特性变化。
并且，在本实施例中，说明了作为透明结合材料4b包含倍半硅氧烷的情况，但是，优选的是，作为倍半硅氧烷，利用具有以下的结构的倍半硅氧烷。对于由化学式(RSiO1.5)n(R为有机基)表示的倍半硅氧烷，存在R为由CH3表示的甲基(Methyl)的倍半硅氧烷，以及R为由C6H5表示的苯基(Phenyl)所表示的倍半硅氧烷，但是，优选的是，利用R为由CH3表示的甲基(Methyl)的倍半硅氧烷。与具有苯基的倍半硅氧烷相比，具有甲基的倍半硅氧烷，也针对高光密度的激发光难以分解。例如，根据利用了包含具有甲基的倍半硅氧烷的透明结合材料4b的波长转换部4，即使工作连续2000小时以上，也能够实现波长转换部4的特性变化小的发光装置。
接着，对于所述的波长转换元件1的制造方法，说明更优选的形态。在实施例1中，对于在第一波长转换基体4M的表面，形成由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b构成的凸部5a以及凹部5b的方法，说明了由湿式蚀刻形成的方法，但是，波长转换元件1的制造方法，不仅限于此。例如，将有机溶媒中溶解倍半硅氧烷的透明结合材料中分散了第一荧光体粒子4a的荧光体糊24涂布在支撑部件2上，在气压低的气氛中保持一定时间，然后，进行热处理，从而能够在第一波长转换基体4M的表面，形成由第一荧光体粒子4a以及透明结合材料4b构成的凸部5a以及凹部5b。其结果为，能够获得具备与图8的图表(c)同等的配光特性的波长转换元件1。此时，优选的是，将波长转换部4中的第一荧光体粒子4a的体积百分比浓度设为40vol％至70vol％。
并且，对于第一荧光体粒子4a，利用了粒子直径分布在6μm至15μm的荧光体粒子，但是，第一荧光体粒子4a的结构，不仅限于此。利用平均粒子直径(中央直径)D50为3μm以上、20μm以下的荧光体粒子以作为第一荧光体粒子4a，并且利用所述制造方法来制造波长转换元件1，从而能够提供具有所希望的表面形状的波长转换元件1。
(其他的变形例等)
以上，对于本公开涉及的波长转换元件以及发光装置，根据实施例进行了说明，但是，本公开，不仅限于所述实施例。
例如，在实施例3中，示出了利用两个波长转换部件的结构，但是，也可以利用三个种类以上的波长转换部件。据此，能够更提高辐射光的波长分布的设计的自由度。
并且，在光学上能够忽视比激发光的波长充分薄的膜、例如膜厚为激发光的波长的1/5以下的薄膜，因此，也可以在波长转换部的入射面，由激发光的波长的1/5以下的膜厚的透明结合材料，覆盖荧光体粒子的表面。
另外，对各个实施例实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态，以及在不脱离本发明的宗旨的范围内任意组合各个实施例的构成要素以及功能来实现的形态，也包含在本发明中。
本公开的波长转换元件，如上所述能够确保充分的散射作用，利用该波长转换元件的发光装置，高亮度、且光度分布的射出角度依赖性小。因此，本公开的波长转换元件以及利用该波长转换元件的发光装置，有用于车辆用的前照灯、聚光灯用光源等的各种照明装置等。
符号说明
1、1a、501、601、701、801 波长转换元件
2 支撑部件
2a 支撑面
2b 边缘部
3 反射膜
3b 薄膜
4、41、504、604、704、804 波长转换部
4a、4a1、254a 第一荧光体粒子
4b、24b、204b、224b、254b 透明结合材料
4d 第二粒子
4e 顶点
4M、254M 第一波长转换基体
5a、205a、255a、505a、605a、805a 凸部
5b、5b1、205b、255b、605b、805b 凹部
6、506、606、706 入射面
7、707 接合面
8、508、608、708、218 侧面
11 贴紧部件
12 按压部件
12a 贯通孔
12b 端部
13 螺钉
24、224 荧光体糊
25 开口掩模
25a 开口部
31 第一透镜
32 第二透镜
33 投射透镜
34 双向分色镜
35、37 透明罩部件
36 反射镜
38 光纤
40 激发光源
50 固定部件
50a 螺孔
55 保持器
58 螺钉
60、201、301、401 发光装置
70 散热机构
75 外部固定台
81、82、83、96 激发光
85、97、98 第一辐射光
91 第二辐射光
95 辐射光
99 检测器
101 投影装置
130 夹具基台
160 溶液容器
161 溶液
204、214 第二波长转换部件
204a 第二荧光体粒子
204M 第二波长转换基体
216 上表面
219 粘接材料
254 第一波长转换部件
L1、L2 宽度

Claims (16)

1.一种波长转换元件，具备支撑部件以及波长转换部，所述支撑部件具备支撑面，所述波长转换部被配置在所述支撑面的上方，
所述波长转换部包含：多个第一荧光体粒子，吸收激发光并发生荧光；以及透明结合材料，使所述多个第一荧光体粒子结合，并且，所述波长转换部具备：接合面，位于所述支撑面侧；以及入射面，与所述接合面相对，且使所述激发光入射，
从所述入射面射出所述激发光以及所述荧光，
所述波长转换部具备多个凸部，
所述多个凸部的至少一部分被配置在所述入射面，
所述多个第一荧光体粒子中的一部分露出在所述多个凸部各自的顶部。
2.如权利要求1所述的波长转换元件，
所述透明结合材料包含倍半硅氧烷或氧化锌。
3.如权利要求1或2所述的波长转换元件，
所述波长转换部具备多个凹部，
所述透明结合材料露出在所述多个凹部。
4.如权利要求3所述的波长转换元件，
所述多个第一荧光体粒子不露出在所述多个凹部的至少一个的内表面。
5.如权利要求4所述的波长转换元件，
所述多个凹部的至少一个的直径为5μm以上16μm以下。
6.如权利要求3至5的任一项所述的波长转换元件，
所述入射面具有，所述凸部和所述凹部的峰谷值为所述激发光的峰值波长的4.4倍至8.9倍的范围的区域。
7.如权利要求3至6的任一项所述的波长转换元件，
所述入射面具有，所述凸部和所述凹部的峰谷值为2μm至4μm的范围的区域。
8.如权利要求1至7的任一项所述的波长转换元件，
所述波长转换部具备与所述接合面以及所述入射面交叉的侧面，
所述多个凸部的至少一部分被配置在所述侧面。
9.如权利要求1至8的任一项所述的波长转换元件，
在俯视所述支撑面时，所述支撑部件的边缘部从所述波长转换部露出。
10.如权利要求1至9的任一项所述的波长转换元件，
在所述支撑面形成有反射膜。
11.如权利要求1至10的任一项所述的波长转换元件，
所述波长转换部具备第一波长转换部件以及与所述第一波长转换部件不同的第二波长转换部件，所述第一波长转换部件由所述多个第一荧光体粒子以及所述透明结合材料构成，所述第二波长转换部件被配置在所述第一波长转换部件以及所述支撑面之间。
12.如权利要求11所述的波长转换元件，
所述第二波长转换部件由荧光体陶瓷构成。
所述第二波长转换部件的表面中的与所述支撑面交叉的侧面由所述第一波长转换部件覆盖。
13.如权利要求1至12的任一项所述的波长转换元件，
在俯视所述支撑面时，所述波长转换部的边缘具有内角大于180度的顶点。
14.一种发光装置，具备：
权利要求1至13的任一项所述的波长转换元件；以及
辐射所述激发光的激发光源。
15.如权利要求14所述的发光装置，
所述发光装置具备，固定所述波长转换元件的固定部件，
所述波长转换元件，由被配置在所述支撑面的边缘部的按压部件，固定在所述固定部件。
16.如权利要求14或15所述的发光装置，
所述发光装置具备，被配置在所述激发光源与所述波长转换元件之间的透镜。
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