JP6022839B2

JP6022839B2 - 発光装置

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Publication number: JP6022839B2
Application number: JP2012161755A
Authority: JP
Inventors: 原田　光範; 光範原田
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: JP2014022650A

Description

本発明は、発光装置に関する。

従来、例えば特許文献１に示されているような半導体レーザ装置が知られている。図１は特許文献１の半導体レーザ装置を示す図である。図１を参照すると、この半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ素子１２０と、半導体レーザ素子１２０を保持するステム１３０と、半導体レーザ素子１２０を覆うように被せられてステム１３０の上面１３１に固定され、且つ半導体レーザ素子１２０からのレーザ光の光路上に開口部１４１を有するキャップ１４０と、キャップ１４０の開口部１４１を覆う透光性部材１５０と、を備えており、透光性部材１５０が、波長変換部材から成り、キャップ１４０は第１キャップ４１０と第２キャップ４２０とを有し、第１キャップ４１０は第２キャップ４２０の外側に配置され、第１キャップ４１０は透光性部材１５０と接触しかつ第２キャップ４２０よりも熱伝導率の高い材料から形成されている。ここで、第１キャップ４１０が波長変換部材から成る透光性部材１５０の放熱保持部として機能するようになっている。

特開２００８−２３５７４４号公報

しかしながら、図１に示すような半導体レーザ装置１００では、図２に示すように、半導体レーザ素子１２０の光軸方向Ｚと平行な透光性部材１５０の高さＨが半導体レーザ素子１２０の光軸方向Ｚと垂直な透光性部材１５０の長さＤよりも短いものとなっている。このため、透光性部材１５０の中央部Ｃに半導体レーザ素子１２０からの光が入射することで透光性部材１５０の中央部Ｃに発生する熱は、放熱保持部として機能する第１キャップ４１０と接する透光性部材１５０の高さＨが短いことと、放熱保持部として機能する第１キャップ４１０までの熱の伝達経路が約Ｄ／２と長いこととによって、十分な放熱が確保できないという問題があった。すなわち、十分な放熱が確保できないことによって、波長変換部材から成る透光性部材１５０の温度消光が生じ、発光出力が低下してしまうという問題があった。

本発明は、波長変換部の放熱を十分に行うことができて、波長変換部の発光出力の低下を有効に防止することの可能な発光装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、
紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源と、
該固体光源からの励起光により励起されて蛍光を発光する蛍光体を含む平板状の波長変換部と、
該平板状の波長変換部を保持する放熱保持部とを有し、
前記波長変換部は、平板状の平面部分が前記固体光源の光軸方向Ｚと略平行となるように前記放熱保持部と接し、光軸方向Ｚと垂直な一方の端面に前記固体光源からの励起光が入射し、光軸方向Ｚと垂直な他方の端面から波長変換光を取り出すように配置されており、
前記放熱保持部に接する前記一方の端面および他方の端面の方向をＸとし、方向Ｘと垂直な前記一方の端面および他方の端面の方向をＹとするとき、前記波長変換部の平板状の平面部分の光軸方向Ｚの長さ、および、前記放熱保持部に接する前記一方の端面および他方の端面の方向Ｘの長さは、前記一方の端面および他方の端面の方向Ｙの長さよりも大きいものとなっていて、
前記波長変換部は、前記固体光源からの励起光の入射側に光散乱性基板を含む
ことを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光装置において、前記波長変換部は、前記固体光源からの励起光の入射側に逆台形状の光散乱性基板を有し、波長変換光の取り出し側に台形状の透明基板あるいは光散乱性基板を有していることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発光装置において、前記波長変換部は、側面部に光反射膜が形成されていることを特徴としている。

請求項１乃至請求項３記載の発明によれば、
紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源と、
該固体光源からの励起光により励起されて蛍光を発光する蛍光体を含む平板状の波長変換部と、
該平板状の波長変換部を保持する放熱保持部とを有し、
前記波長変換部は、平板状の平面部分が前記固体光源の光軸方向Ｚと略平行となるように前記放熱保持部と接し、光軸方向Ｚと垂直な一方の端面に前記固体光源からの励起光が入射し、光軸方向Ｚと垂直な他方の端面から波長変換光を取り出すように配置されており、
前記放熱保持部に接する前記一方の端面および他方の端面の方向をＸとし、方向Ｘと垂直な前記一方の端面および他方の端面の方向をＹとするとき、前記波長変換部の平板状の平面部分の光軸方向Ｚの長さ、および、前記放熱保持部に接する前記一方の端面および他方の端面の方向Ｘの長さは、前記一方の端面および他方の端面の方向Ｙの長さよりも大きいものとなっていて、
前記波長変換部は、前記固体光源からの励起光の入射側に光散乱性基板を含むものとなっているので、
波長変換部の放熱を十分に行うことができて、波長変換部の発光出力の低下を有効に防止することができる。

特に、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発光装置において、前記波長変換部は、前記固体光源からの励起光の入射側に逆台形状の光散乱性基板を有し、波長変換光の取り出し側に台形状の透明基板あるいは光散乱性基板を有しているので、
波長変換部の励起密度を下げて波長変換部の発熱を抑制することができる。

また、請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発光装置において、前記波長変換部は、側面部に光反射膜が形成されているので、
他方の端面から波長変換光を効率よく取り出すことができる。

特許文献１の半導体レーザ装置を示す図である。図１の半導体レーザ装置の透光性部材の概略を示す図である。本発明の発光装置の一構成例を示す図である。図３における平板状の波長変換部と該平板状の波長変換部を保持する放熱保持部とを示す部分拡大斜視図である。図３、図４における平板状の波長変換部の斜視図である。図３、図４、図５における平板状の波長変換部の製造工程例を示す図である。図１、図２に示した従来の発光装置を模した発光装置を比較例として示す図である。図７の発光装置の波長変換部の斜視図である。本発明の発光装置と図７、図８に示した比較例の発光装置とにおける、励起光入力（Ｗ）に対する発光出力（相対光量）を示す図である。本発明の波長変換部の変形例を示す図である。本発明の波長変換部の変形例を示す図である。本発明の波長変換部の変形例を示す図である。本発明の波長変換部の変形例を示す図である。本発明の波長変換部の変形例を示す図である。本発明の波長変換部の変形例を示す図である。本発明の波長変換部の変形例を示す図である。本発明の発光装置の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図３（ａ），（ｂ）は、本発明の発光装置の一構成例を示す図である。なお、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。また、図４は、図３（ａ），（ｂ）における平板状の波長変換部と該平板状の波長変換部を保持する放熱保持部とを示す部分拡大斜視図である。また、図５は、図３（ａ），（ｂ）、図４における平板状の波長変換部の斜視図である。

図３（ａ），（ｂ）、図４、図５を参照すると、この発光装置１０は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源１１と、該固体光源１１からの励起光により励起されて蛍光を発光する蛍光体を含む平板状の波長変換部１２と、該平板状の波長変換部１２を保持する放熱保持部１３とを有している。

ここで、固体光源１１には、例えば半導体レーザーなどが用いられる。また、放熱保持部１３は、熱伝導率の高い銅やアルミニウムなどの金属等で形成されている。また、波長変換部１２は、平板状の平面部分１２ａ、１２ｂが固体光源１１の光軸方向Ｚと略平行となるように放熱保持部１３と接し、光軸方向Ｚと垂直な一方の端面１２ｃに固体光源１１からの励起光が入射し、光軸方向Ｚと垂直な他方の端面１２ｄから波長変換光（蛍光）を取り出すように配置されている。より詳細に、図３（ａ），（ｂ）、図４の例では、放熱保持部１３は、波長変換部１２の形状に型抜きされたクランプ部同士によって、波長変換部１２を平板状の平面部分１２ａ、１２ｂと接して挟み込むように構成されている。

この場合、両側の型抜き深さは波長変換部１２の板厚／２未満にして隙間を開けるのが好ましい。また、一方の端面１２ｃからの励起光導入のためのガイド穴確保もなされるのが好ましい。

また、放熱保持部１３と波長変換部１２が接する面（１２ａ、１２ｂ）は光反射率の高いものが望ましく、金属ベースでは銅、アルミニウム単体や銀などの蒸着、セラミックベースではアルミナ単体や、ＡｌＮ、ＳｉＣにアルミニウムや銀などの蒸着が挙げられる。

ところで、本発明では、放熱保持部１３に接する波長変換部１２の一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向をＸとし、方向Ｘと垂直な一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向をＹとするとき、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの光軸方向Ｚの長さＨ、および、放熱保持部１３に接する一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｘの長さＤ１ｘ、Ｄ２ｘは、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙよりも大きいものとなっている。なお、図４、図５の例では、波長変換部１２は直方体形状のものとなっており、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｘの長さＤ１ｘ、Ｄ２ｘは同じとなっており、また、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙも同じとなっている。具体的に、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの光軸方向Ｚの長さＨは、例えば２ｍｍであり、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｘの長さＤ１ｘ、Ｄ２ｘは、例えば０．６ｍｍであり、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙは、例えば０．４ｍｍとなっている。

また、図３（ａ），（ｂ）、図４、図５の例では、波長変換部１２の側面部１２ｅ、１２ｆには、波長変換部１２の内部の光を効率よく他方の端面１２ｄから取り出すために光反射膜（図示せず）が形成されている。

また、図３（ａ），（ｂ）、図４、図５の例では、波長変換部１２は、ガラスなどの基材に蛍光体が所定の濃度で分散されたものとなっている。

より詳細に、波長変換部１２は、例えば図６に示すような仕方で作製され、構成される。すなわち、波長変換部１２の基材としては、光透過性や光散乱性のあるガラスやセラミックを用いることができる。ガラスの場合は、低融点ガラスのベースとなるフリットガラスなどの硝材と蛍光体を所定量混合したものを金型を用いて加熱成型することができる。セラミックの場合は、セラミック原料となるアルミナ、シリカ、ジルコニア、マグネシアなどの粉体原料と蛍光体を所定量混合したものを金型でプレス成型したものを高温焼成して成型することができる。ガラス、セラミックともに、成型した棒状の側面に光反射膜（例えば銀、アルミニウムなどを真空蒸着したもの）を選択的に形成する。次に所定の厚み以上にカットして、研磨工程で所定厚みにすることで、図５に示すような平板状の波長変換部１２を得ることができる。

なお、ここで、固体光源１１に、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍの近紫外光を発光する半導体レーザーなどを用いる場合、波長変換部１２の蛍光体としては、波長が約３８０ｎｍないし約４０５ｎｍの紫外光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋等を用いることができ、青色蛍光体には、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃ_ｌ２：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、ＬａＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｎ，Ｏ）_１０：Ｃｅ^３＋等を用いることができる。

また、固体光源１１に、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する半導体レーザーなどを用いる場合、波長変換部１２の蛍光体としては、波長が約４４０ｎｍないし約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｙ_３（Ｇａ，Ａｌ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）：Ｅｕ^２＋等を用いることができ、黄色蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋等を用いることができる。

また、図３（ａ），（ｂ）において、符号１４は固体光源１１や放熱保持部１３などを保持するステムであり、符号１５は固体光源１１からの励起光を波長変換部１２の一方の端面１２ｃに集光する集光レンズである。ここで、ステム１４も、放熱保持部１３と同様に、熱伝導率の高い銅やアルミニウムなどの金属等で形成されているのが好ましい。また、集光レンズ１５は、固体光源１１からの励起光を波長変換部１２の一方の端面１２ｃに、例えば直径０．２ｍｍの大きさに集光するようになっている。

このような構成の発光装置１０では、固体光源１１からの励起光を波長変換部１２の一方の端面１２ｃに入射すると、波長変換部１２内では、固体光源１１からの励起光により蛍光体が蛍光発光し、波長変換部１２の他方の端面１２ｄから、蛍光と波長変換に寄与しなかった一部の励起光との混色光を波長変換光として出射させることができる。具体的に、固体光源１１からの励起光が例えば青色光であり、波長変換部１２内の蛍光体が例えば黄色蛍光体である場合、青色光と黄色光との混色光である白色光を、波長変換部１２の他方の端面１２ｄから波長変換光として出射させることができる。

ところで、本発明では、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの光軸方向Ｚの長さＨ、および、放熱保持部１３に接する一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｘの長さＤ１ｘ、Ｄ２ｘが、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙよりも大きいものとなっているので、波長変換部１２の一方の端面１２ｃの中央部に固体光源１１からの励起光が入射することで波長変換部１２に発生する熱は、放熱保持部１３に接する波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの面積が大きいことと、放熱保持部１３までの熱の伝達経路（長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙ）が短いこととによって、波長変換部１２の放熱を十分に行うことができて、波長変換部１２の発光出力の低下を有効に防止することができる。なお、放熱保持部１３に伝達した熱は、ステム１４を介して外部筺体（図示せず）に放熱される。また、固体光源１１で発生した熱も、外部筺体（図示せず）に放熱される。この結果、固体光源１１、波長変換部１２ともに、安定した発光をすることができる。

図７、図８には、本発明の発光装置１０と比較するため、図１、図２に示した従来の発光装置を模した発光装置９０が比較例として示されている。なお、図８は図７の発光装置９０の波長変換部の斜視図であり、図７、図８において、図３（ａ），（ｂ）、図４、図５と対応する箇所には、同じ符号を付している。図７を参照すると、この比較例の発光装置９０は、図１、図２に示した従来の発光装置と同様に、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの光軸方向Ｚの長さＨが、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｘの長さＤ１ｘ、Ｄ２ｘ、および、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙよりも小さいものとなっている。具体的に、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの光軸方向Ｚの長さＨは、例えば０．４ｍｍであり、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｘの長さＤ１ｘ、Ｄ２ｘは、例えば４ｍｍであり、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙは、例えば４ｍｍとなっている。この場合には、波長変換部１２の一方の端面１２ｃの中央部に固体光源１１からの励起光が入射することで波長変換部１２に発生する熱は、放熱保持部１３に接する波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの面積が小さいことと、放熱保持部１３までの熱の伝達経路（長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙ）が長いこととによって、波長変換部１２の放熱を十分に行うことができず、波長変換部１２の発光出力の低下が生じる。

図９には、本発明の発光装置１０と図７、図８に示した比較例の発光装置９０とにおける、励起光入力（Ｗ）に対する発光出力（相対光量）が示されている。図９を参照すると、比較例の発光装置９０では、励起光が集中する中央部付近の発熱が放熱保持部１３まで水平方向に伝達する距離が長く、かつ、放熱保持部１３に接する波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの面積が小さいために、中央部付近の発熱が放熱されにくく、入力５Ｗ付近から温度消光するのに対して、本発明の発光装置１０では、励起光が集中する中央部付近の発熱が放熱保持部１３まで水平方向に伝達する距離が短く、かつ、放熱保持部１３に接する波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの面積が大きいために、励起光が集中する中央部付近の発熱に対して放熱が有効に働いて、励起光入力（Ｗ）の増加に対してほぼ直線的に発光出力が増加することが分かる。

より具体的に、固体光源１１からの励起光が例えば青色光であり、波長変換部１２内の蛍光体が例えば黄色蛍光体である場合、青色光と黄色光との混色光である白色光を得ることができる。この場合、黄色蛍光体としてＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体（ＹＡＧ）を用いることができるが、１５０℃を超えた辺りから温度特性が悪くなり、２００℃では室温時の８０％、３００℃では５０％程度の発光効率となることが確認された。比較例の発光装置９０の構成では、放熱を十分に行うことができないために、励起光入力（Ｗ）が増加すると、波長変換部１２の発熱温度が上昇し、上記のように発光効率が低下してしまうが、本発明の発光装置１０の構成では、放熱を十分に行うことができるので、励起光入力（Ｗ）が増加しても、波長変換部１２の発熱温度の上昇を抑えることができ、上記のような発光効率の低下を有効に防止できる。

図３（ａ），（ｂ）、図４、図５の例では、波長変換部１２は、直方体形状のものとなっているが、直方体形状以外の形状にすることも可能である。図１０、図１１、図１２には、波長変換部１２を直方体形状以外の種々の形状にした場合が示されている。なお、図１０、図１１、図１２のいずれの波長変換部１２も、平板状のものであって、平板状の平面部分１２ａ、１２ｂが固体光源１１の光軸方向Ｚと略平行となるように放熱保持部１３と接し、光軸方向Ｚと垂直な一方の端面１２ｃに固体光源１１からの励起光が入射し、光軸方向Ｚと垂直な他方の端面１２ｄから波長変換光を取り出すように配置されるようになっている。また、この際、図１０、図１１、図１２のいずれも、放熱保持部１３に接する波長変換部１２の一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向をＸとし、方向Ｘと垂直な一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向をＹとするとき、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの光軸方向Ｚの長さＨ、および、放熱保持部１３に接する一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｘの長さＤ１ｘ、Ｄ２ｘは、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙよりも大きいものとなっている。また、図１０、図１１、図１２のいずれも、波長変換部１２の側面部１２ｅ、１２ｆには、波長変換部１２の内部の光を効率よく他方の端面１２ｄから取り出すために光反射膜（図示せず）が形成されている。

以下、詳細に説明すると、図１０の例は、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂが逆台形形状のものとなっている。ここで、具体的に、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの光軸方向Ｚの長さＨは、例えば２ｍｍであり、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｘの長さＤ１ｘ、Ｄ２ｘは、それぞれ、例えば０．４ｍｍ、０．８ｍｍであり、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙは、例えば０．４ｍｍとなっている。

また、図１１の例は、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂがお椀状形状のものとなっており、一方の端面１２ｃがお椀状の底部に平面状に設けられ、他方の端面１２ｄから光が取り出されるようになっている。ここで、具体的に、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの光軸方向Ｚの長さＨは、例えば２ｍｍであり、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｘの長さＤ１ｘ、Ｄ２ｘは、それぞれ、例えば０．４ｍｍ、０．８ｍｍであり、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙは、例えば０．４ｍｍとなっている。

また、図１２の例は、固体光源１１からの励起光の入射側に設けられた逆台形状の光散乱性基板２３と、波長変換光の取り出し側に設けられた台形状の透明基板あるいは光散乱性基板２４とを結合させた六角平面構造のものとなっている。ここで、逆台形状の光散乱性基板２３は実質的な波長変換部となっている。また、図１２の例では、励起光が入射する一方の端面１２ｃは、逆台形状の光散乱性基板２３の下端面となっており、波長変換光を取り出す他方の端面１２ｄは、台形状の透明基板あるいは光散乱性基板２４の上端面となっている。この際、一方の端面１２ｃは固体光源１１からの励起光が効率よく入射するサイズに制御される一方、他方の端面１２ｄは図１０とは逆に、上部に行くに従って内側に傾斜して収束するテーパー形状になっており、発光部を集光する構造となっている。この様な構造にすることで、固体光源１１からの励起光を逆台形状の光散乱性基板２３で拡散させて、台形状の透明基板あるいは光散乱性基板２４の底面全体に入射させることで、波長変換部１２の励起密度を下げる効果がある。すなわち、励起光の集中による波長変換部１２の発熱を低減することができる効果がある。また、逆台形状の光散乱性基板２３で波長変換された光は、台形状の透明基板あるいは光散乱性基板２４の底面全体に入射し、台形状の透明基板あるいは光散乱性基板２４に従って他方の端面１２ｄに集光して外部に取り出される。その結果、一方の端面１２ｃと他方の端面１２ｄを図１０と同じような大きさの関係にすることで、発光部が大きくならずに、励起光の集中による波長変換部１２の発熱を低減することができる。なお、図１２の例では、逆台形状の光散乱性基板２３を実質的な波長変換部としたが、台形状の基板２４を実質的な波長変換部とし、逆台形状の光散乱性基板２３を実質的な波長変換部ではない単なる光散乱性基板２３とすることもできる。この場合、逆台形状の光散乱性基板２３は、基板全体が光散乱性の材料で形成されていても良いし、あるいは、基板全体は透明基板であって、一方の端面１２ｃが固体光源１１からの励起光を光散乱させる構造のものになっていても良い。

また、図１３、図１４、図１５、図１６は、図５、図１０、図１１、図１２に示した波長変換部１２の更なる変形例を示す図である。

図１３、図１４、図１５の波長変換部１２は図５、図１０、図１１の波長変換部１２に対して、蛍光体層３９を他方の端面１２ｄに集中させた構成となっている。すなわち、図１３、図１４、図１５の波長変換部１２は、図５、図１０、図１１と同様な形状の蛍光体を含まない光散乱性基板３１の他方の端面１２ｄに、蛍光体層３９が形成された構成となっている。

また、図１６は図１２に対して、逆台形状の光散乱性基板と台形状の透明基板あるいは光散乱性基板との間の水平断面積が最大の位置に蛍光体層３９を形成した構成となっている。すなわち、図１６の波長変換部１２は、図１２と同様な形状の蛍光体を含まない逆台形状の光散乱性基板３３と台形状の透明基板あるいは光散乱性基板３４との間に蛍光体層３９が形成された構成となっている。

なお、図１３、図１４、図１５、図１６において、光散乱性基板３１、３３は、基板全体が光散乱性の材料で形成されていても良いし、あるいは、基板全体は透明基板であって、一方の端面１２ｃが固体光源１１からの励起光を光散乱させる構造のものになっていても良い。

図１３、図１４、図１５、図１６の構成では、蛍光体層３９を集中させて蛍光体密度を上げることで高輝度化が可能となると共に、光散乱性基板３１、３３を用いることで励起光密度を下げて蛍光体層３９の発熱を抑制することができる。また、基板３１、３３、３４にガラスやサファイアなどの熱伝導性の高い材料を用いれば、放熱保持部１３への熱伝導が有効に働き、光出力を安定化させることができる。

なお、上述した各例では、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙは同じとなっているが、放熱保持部１３のクランプ部の形状等に応じて、長さＤ１ｙと長さＤ２ｙとを異なるものにすることもできる。但し、この場合でも、本発明においては、波長変換部１２の平板状の平面部分１２ａ、１２ｂの光軸方向Ｚの長さＨ、および、放熱保持部１３に接する一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｘの長さＤ１ｘ、Ｄ２ｘが、一方の端面１２ｃおよび他方の端面１２ｄの方向Ｙの長さＤ１ｙ、Ｄ２ｙよりも大きいものとなっている必要がある。

また、上述した各例では、放熱保持部１３は、波長変換部１２の形状に型抜きされたクランプ部同士で挟み込む構造になっているとしたが、放熱保持部１３は、このような構造に限定されるわけではない。例えば図１７に示すように、放熱保持部１３は、平板の面同士で波長変換部１２を挟み込む構造とすることもできる。なお、図１７において、符号４１は固体光源１１の実装基板であり、符号４２はケースである。

本発明は、車両用灯具（自動車前照灯など）、室内照明、一般照明などに利用可能である。

１０発光装置
１１固体光源
１２波長変換部
１３放熱保持部
１２ａ、１２ｂ波長変換部の平板状の平面部分
１２ｃ一方の端面
１２ｄ他方の端面
１２ｅ、１２ｆ波長変換部の側面部
２３逆台形状の光散乱性基板
２４台形状の透明基板あるいは光散乱性基板
３１、３３光散乱性基板
３４台形状の透明基板あるいは光散乱性基板
３９蛍光体層

Claims

紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源と、
該固体光源からの励起光により励起されて蛍光を発光する蛍光体を含む平板状の波長変換部と、
該平板状の波長変換部を保持する放熱保持部とを有し、
前記波長変換部は、平板状の平面部分が前記固体光源の光軸方向Ｚと略平行となるように前記放熱保持部と接し、光軸方向Ｚと垂直な一方の端面に前記固体光源からの励起光が入射し、光軸方向Ｚと垂直な他方の端面から波長変換光を取り出すように配置されており、
前記放熱保持部に接する前記一方の端面および他方の端面の方向をＸとし、方向Ｘと垂直な前記一方の端面および他方の端面の方向をＹとするとき、前記波長変換部の平板状の平面部分の光軸方向Ｚの長さ、および、前記放熱保持部に接する前記一方の端面および他方の端面の方向Ｘの長さは、前記一方の端面および他方の端面の方向Ｙの長さよりも大きいものとなっていて、
前記波長変換部は、前記固体光源からの励起光の入射側に光散乱性基板を含む
ことを特徴とする発光装置。
請求項１記載の発光装置において、前記波長変換部は、前記固体光源からの励起光の入射側に逆台形状の光散乱性基板を有し、波長変換光の取り出し側に台形状の透明基板あるいは光散乱性基板を有していることを特徴とする発光装置。
請求項１または請求項２記載の発光装置において、前記波長変換部は、側面部に光反射膜が形成されていることを特徴とする発光装置。