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WO2016158088A1 - 蛍光光源装置 - Google Patents

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WO2016158088A1
WO2016158088A1 PCT/JP2016/055162 JP2016055162W WO2016158088A1 WO 2016158088 A1 WO2016158088 A1 WO 2016158088A1 JP 2016055162 W JP2016055162 W JP 2016055162W WO 2016158088 A1 WO2016158088 A1 WO 2016158088A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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layer
fluorescent
fluorescent plate
light source
source device
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/055162
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
井上　正樹
政治 北村
Original Assignee
ウシオ電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ウシオ電機株式会社 filed Critical ウシオ電機株式会社
Priority to US15/561,550 priority Critical patent/US10203071B2/en
Priority to CN201680015707.7A priority patent/CN107407479B/zh
Priority to KR1020177029899A priority patent/KR101809430B1/ko
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    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G02B5/085—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal
    • G02B5/0858—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal the reflecting layers comprising a single metallic layer with one or more dielectric layers

Definitions

  • the present invention relates to a fluorescent light source device.
  • a fluorescent light source device there is known a configuration in which a fluorescent plate is irradiated with laser light as excitation light and fluorescence is emitted from a phosphor constituting the fluorescent plate.
  • a certain type of such a fluorescent light source device contains a phosphor that emits fluorescence by excitation light from an excitation light source 11 such as a semiconductor laser, and has a surface (FIG. 3).
  • an excitation light source 11 such as a semiconductor laser
  • FIG. 3 Upper surface in FIG. 3
  • a fluorescent plate 51 whose excitation light incident surface is provided, and a heat dissipation substrate 52 provided on the back surface (lower surface in FIG. 3) of the fluorescent plate 51 (see, for example, Patent Document 1).
  • the fluorescent plate 51 has a reflective function on the back surface by providing a reflective layer.
  • the reflective layer is preferably made of a metal having high light reflection characteristics, and aluminum (Al), silver (Ag), or the like is used as the metal constituting the reflective layer.
  • a bonding member layer 53 made of metal such as solder is interposed between the reflective layer provided on the fluorescent plate 51 and the heat dissipation substrate 52, and the fluorescent plate 51 is placed on the heat dissipation substrate 52 by the bonding member layer 53. It is joined to.
  • the reflective layer is weakly adhered, so that the reflective layer is peeled off from the fluorescent plate, and the reflectivity of the reflective layer is deteriorated due to surface degradation due to oxidation and sulfurization. This causes a problem of lowering. Peeling of the reflective layer from the fluorescent plate occurs particularly when silver (Ag) or a silver alloy mainly composed of silver (Ag) is used for the reflective layer.
  • the present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to prevent a decrease in reflectance over a long period of time without causing a problem that the reflective layer is peeled off from the fluorescent plate, and to achieve high luminous efficiency.
  • An object of the present invention is to provide a fluorescent light source device capable of obtaining the above.
  • the fluorescent light source device of the present invention includes a fluorescent plate made of a phosphor that emits fluorescence by excitation light and a metal oxide, a fluorescent plate whose surface is an excitation light incident surface, a reflective layer disposed on the back side of the fluorescent plate, and heat dissipation
  • a fluorescent light source device comprising a substrate, The back surface of the reflective layer and a sealing layer that covers the peripheral side surface are provided in close contact with the periphery of the back surface of the fluorescent plate via an adhesive layer.
  • the reflective layer is preferably made of a silver reflective film formed on the back side of the fluorescent plate with a metal oxide multilayer film interposed therebetween.
  • the sealing layer covering the back surface and the peripheral side surface of the reflective layer is provided in close contact with the periphery of the back surface of the fluorescent plate made of the phosphor and the metal oxide via the adhesive layer.
  • a sealing structure for the reflective layer is formed.
  • the reflective layer can be brought into close contact with the fluorescent plate on the back side of the fluorescent plate via another constituent layer provided as necessary.
  • the reflective layer is not exposed to an environmental atmosphere such as the air, it is possible to prevent a decrease in the reflectance of the reflective layer due to surface degradation due to oxidation and sulfurization. Therefore, according to the fluorescent light source device of the present invention, it is possible to obtain a high luminous efficiency by preventing a decrease in reflectance over a long period of time without causing a problem that the reflective layer is peeled off from the fluorescent plate.
  • FIG. 2 is an explanatory exploded view showing a specific configuration of a fluorescent light emitting member and a heat dissipation board in the fluorescent light source device of FIG. 1. It is explanatory drawing which shows the outline of an example of a structure of the conventional fluorescence light source device.
  • FIG. 4 is an explanatory plan view showing a fluorescent plate and a heat dissipation substrate in the fluorescent light source device of FIG. 3.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of an example of the configuration of the fluorescent light source device of the present invention
  • the fluorescent light source device 10 includes an excitation light source 11 made of, for example, a semiconductor laser, and a fluorescent plate 21 containing a phosphor that is excited by excitation light emitted from the excitation light source 11 and emits fluorescence.
  • the fluorescent light emitting member 20 is provided, and these are disposed apart from each other.
  • the fluorescent light source device 10 is provided with a heat dissipation substrate 22.
  • the fluorescent light emitting member 20 is disposed in a posture inclined with respect to the optical axis of the excitation light source 11 so as to face the excitation light source 11.
  • the surface of the flat fluorescent plate 21 (the upper surface in FIGS. 1 and 2) is an excitation light incident surface and a fluorescence emission surface.
  • the fluorescent light emitting member 20 has a surface of the flat heat dissipation substrate 22 (upper surface in FIGS. 1 and 2) and a back surface of the fluorescent plate 21 (lower surface in FIGS. 1 and 2) opposed to the surface of the heat dissipation plate 22. It is arranged and joined in a state.
  • a flat joint member layer 26 is formed between the heat dissipation substrate 22 and the fluorescent light emitting member 20. That is, the fluorescent light emitting member 20 and the heat dissipation substrate 22 are joined by the joining member layer 26. Further, the fluorescent light emitting member 20 is disposed so that the surface of the fluorescent plate 21 faces the excitation light source 11.
  • the fluorescent plate 21 is a plate-like body made of a phosphor and a metal oxide, specifically, a sintered body of a mixture of the phosphor and the metal oxide, and a portion made of metal oxide particles (hereinafter, A plate-like body in which a portion made of phosphor particles (hereinafter also referred to as “phosphor portion”) is mixed and a metal oxide portion is exposed on the surface. is there.
  • the phosphor plate 21 is made of a phosphor and a metal oxide, that is, the metal oxide portion and the phosphor portion are mixed, and the metal oxide portion is exposed on the surface, so that the phosphor plate 21 is in contact with the phosphor plate 21.
  • High adhesion can be obtained between the constituent members of the fluorescent light emitting member 20 stacked in a state (in the example of this figure, a reflective laminate 30 and an adhesive layer 38 to be described later).
  • the fluorescent plate 21 is made of a phosphor and a metal oxide, since the excitation light and fluorescence guided to the inside of the fluorescent plate 21 are controlled, the light emitting region on the fluorescent emission surface is reduced. The light emission brightness is improved by decreasing.
  • the traveling direction of the excitation light that is incident on a certain phosphor portion but is not absorbed is changed at the interface between the phosphor portion and the metal oxide portion.
  • a part of the excitation light that has entered the certain phosphor portion but has not been absorbed travels toward the other phosphor portion. Therefore, the optical path length for converting the excitation light into fluorescence becomes longer, and the probability that the excitation light is absorbed by the phosphor portion increases.
  • the excitation light incident on the inside of the fluorescent plate 21 can be effectively used and converted into fluorescence with high efficiency.
  • the traveling direction of the fluorescence emitted from a certain phosphor portion is changed at the interface between the other phosphor portion and the metal oxide portion, it is suppressed that the fluorescence is confined inside the phosphor plate 21. .
  • the fluorescence generated inside the fluorescent plate 21 can be effectively used and emitted to the outside with high efficiency.
  • the phosphor plate 21 In the fluorescent plate 21, a polycrystalline phosphor is used as the phosphor. Since the phosphor constituting the phosphor plate 21 is a polycrystalline phosphor, the phosphor plate 21 has high thermal conductivity. For this reason, in the fluorescent plate 21, the heat generated by the irradiation of the excitation light is efficiently exhausted, so that the fluorescent plate 21 is suppressed from becoming a high temperature. As a result, in the fluorescent light emitting member 20, it is possible to suppress a reduction in the amount of fluorescent light due to the occurrence of temperature quenching in the phosphor.
  • the polycrystalline phosphor constituting the fluorescent plate 21 can be obtained, for example, as follows.
  • raw materials such as a base material, an activator, a metal oxide, and a firing aid are pulverized by a ball mill or the like to obtain submicron raw material fine particles.
  • a molded body is formed and sintered by, for example, a slip casting method.
  • a polycrystalline phosphor having a porosity of 0.5% or less, for example, is obtained by subjecting the obtained sintered body to hot isostatic pressing.
  • the phosphor constituting the fluorescent plate 21 is preferably made of an inorganic phosphor, specifically, a complex oxide doped with rare earth elements as luminescent ions (activator).
  • the phosphor content is, for example, 20 to 80% by mass.
  • the particle diameter (average particle diameter) of the phosphor particles is, for example, 1 to 10 ⁇ m.
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or the like is used as the metal oxide from the viewpoint of exhaust heat (thermal conductivity) and adhesion to the phosphor.
  • the fluorescent plate 21 having such a structure is manufactured by, for example, mixing phosphor particles having an appropriate particle diameter and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) particles, pressing the mixture, and firing the mixture. can do.
  • Specific examples of the material of the fluorescent plate 21 include Al 2 O 3 / YAG: Ce, Al 2 O 3 / YAG: Pr, Al 2 O 3 / YAG: Sm, and Al 2 O 3 / LuAG: Ce. .
  • the doping amount of the rare earth element (activator) is about 0.5 mol%.
  • the thickness of the fluorescent plate 21 is preferably 0.05 to 2.0 mm from the viewpoint of conversion efficiency of excitation light to fluorescence (quantum yield) and exhaust heat.
  • the fluorescent plate 21 may contain at least a light scatterer that diffuses excitation light and may have a light diffusion function of diffusing excitation light.
  • the fluorescent plate 21 has a light diffusion function of diffusing excitation light and fluorescence. Since the fluorescent plate 21 has a light diffusion function, the traveling direction of the excitation light is changed by the light scatterer inside the fluorescent plate 21. Therefore, the optical path length for converting the excitation light into fluorescence becomes longer, and the probability that the excitation light is absorbed by the phosphor portion increases. As a result, the excitation light incident on the inside of the fluorescent plate 21 can be effectively used and converted into fluorescence with high efficiency.
  • the fluorescent plate 21 has a function of diffusing fluorescence
  • the fluorescent traveling direction is changed by the light scatterer inside the fluorescent plate 21, so that the fluorescent light is confined inside the fluorescent plate 21. Is suppressed.
  • the fluorescence generated inside the fluorescent plate 21 can be effectively used and emitted to the outside with high efficiency.
  • the thickness of the fluorescent plate 21 can be reduced without causing the adverse effect of reducing the conversion efficiency (quantum yield) of excitation light into fluorescence. Can do.
  • the fluorescent plate 21 has a very high heat exhaust property, and it is possible to sufficiently suppress or prevent the fluorescence from being emitted from the outer peripheral surface of the fluorescent plate 21 to the outside. Can do.
  • the light scatterer contained in the fluorescent plate 21 is composed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) constituting the metal oxide portion of the fluorescent plate 21 or fine particles having a refractive index different from that of the fluorescent material or a grain boundary precipitation phase.
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • fine particles constituting the light scatterer include those made of inorganic compounds such as yttria, silicon nitride, aluminum nitride, and strontium fluoride.
  • solder containing tin used as the bonding member include, for example, a gold-tin alloy (AuSn, tin (Sn) content 20 mass%, thermal conductivity 250 W / mk) and a tin-silver-copper alloy (Sn).
  • AuSn, tin (Sn) content 20 mass%
  • tin-silver-copper alloy Sn
  • -3Ag-0.5Cu silica content
  • copper (Cu) content is 0.5 mass%
  • tin (Sn) content is 96.5 mass%)
  • thermal conductivity The rate is 55 W / mk).
  • gold-tin alloys are preferred because of their high thermal conductivity and low tin content.
  • the thermal conductivity is high, so that the excitation power of the excitation light is higher than when a tin-silver-copper alloy is used as the joining member.
  • the temperature of the fluorescent screen 21 can be lowered by about 20 degrees.
  • the thickness of the joining member layer 26 is, for example, 30 ⁇ m.
  • a method of joining the fluorescent light emitting member 20 and the heat radiating substrate 22 by the joining member for example, a reflow furnace is used, and a flux-free solder sheet (joining member) is used between the fluorescent light emitting member 20 and the heat radiating substrate 22.
  • a reflow method in which heating is performed in an atmosphere of formic acid gas or hydrogen gas is used.
  • the heat radiating substrate 22 exhausts heat generated in the fluorescent light emitting member 20 (specifically, the fluorescent plate 21).
  • the heat dissipation substrate 22 is preferably made of a material having high thermal conductivity and a small difference in thermal expansion coefficient from the fluorescent plate 21. Specifically, the thermal expansion coefficient of the constituent material of the heat dissipation substrate 22 is equal to or greater than the thermal expansion coefficient of the constituent material of the fluorescent screen 21, and the difference in thermal expansion coefficient is 9 ⁇ 10 ⁇ 6 [1 / K] or less. Is preferred.
  • the operating temperature of the fluorescent plate 21 is set to 150 ° C. or lower.
  • the bonding temperature by the bonding member specifically, the solder containing tin
  • the bonding member (specifically, the solder containing tin) between the fluorescent light emitting member 20 and the heat dissipation substrate 22 becomes about 100 ° C. Therefore, during the operation of the fluorescent light source device 10, a compressive stress is generated in the fluorescent plate 21, so that no peeling due to thermal expansion occurs between the fluorescent plate 21 and the heat dissipation substrate 22.
  • the heat dissipation substrate 22 As a constituent material of the heat dissipation substrate 22, metals such as copper (Cu) and an alloy of molybdenum and copper (Mo—Cu) are used.
  • the thermal expansion coefficient of copper used as a constituent material of the heat dissipation substrate 22 is 16.5 ⁇ 10 ⁇ 6 [1 / K], and an alloy of molybdenum and copper (copper (Cu) content ratio 30 mass%) ) Is 8.6 ⁇ 10 ⁇ 6 [1 / K].
  • the thermal expansion coefficient of YAG used as the constituent material of the fluorescent screen 21 is 8.6 ⁇ 10 ⁇ 6 [1 / K].
  • the heat dissipation substrate 22 is made of copper.
  • the thickness of the heat dissipation substrate 22 may be determined as appropriate in consideration of heat dissipation characteristics, and is, for example, 0.5 to 5.0 mm. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the area of the surface of the heat dissipation substrate 22 is preferably larger than the area of the back surface of the fluorescent plate 21 from the viewpoint of heat exhaustion. Further, the heat dissipation board 22 may have a function of a heat dissipation fin. In the example of this figure, the thickness of the heat dissipation substrate 22 is 2 mm.
  • the heat radiating substrate 22 has a protective film layer 23 and solder on the surface (the upper surface in FIG. 2) of the heat radiating substrate 22 from the viewpoint of bondability with the bonding member layer 26.
  • a metal film in which the wet film layer 24 is laminated in this order is preferably formed.
  • the protective film layer 23 is made of, for example, a nickel (Ni) film formed by a watt bath plating method
  • the solder wet film layer 24 is made of, for example, gold (Au) formed by a watt bath plating method. It consists of a film.
  • the heat radiating substrate 22 is formed by covering the entire outer surface (front surface, back surface and peripheral side surface) with a metal film composed of the protective film layer 23 and the solder wetting film layer 24.
  • the thickness of each layer constituting the metal film is 2.5 ⁇ m for the protective film layer 23 and 0.03 ⁇ m for the solder wetting film layer 24.
  • a flat reflective layer 31 made of a silver reflective film is provided so as to extend along the back surface of the fluorescent plate 21, specifically, between the fluorescent plate 21 and the heat dissipation substrate 22. That is, the reflective layer 31 is disposed opposite to the back surface of the fluorescent plate 21. As described above, the fluorescent plate 21 is provided with the reflective layer 31 made of silver having high reflection characteristics on the back surface side, thereby having a high reflection function on the back surface.
  • the reflective layer 31 has a thickness of 110 to 350 nm, for example. Moreover, it is preferable that the area of the surface (upper surface in FIG. 1 and FIG. 2) of the reflection layer 31 is below the area of the back surface of the fluorescent plate 21 from a viewpoint of effective utilization of excitation light and fluorescence. In the example of this figure, the surface of the reflective layer 31 has a size slightly smaller than the size of the back surface of the fluorescent plate 21, and the entire surface faces the central portion of the back surface of the fluorescent plate 21.
  • an increased reflection portion 32 made of a metal oxide multilayer film is provided in close contact with the back surface of the fluorescent plate 21. That is, the back surface of the fluorescent plate 21 is provided with the increased reflection portion 32 and the reflection layer 31 in this order.
  • the back surface of the fluorescent plate 21 has a more excellent high reflection function.
  • the metal oxide multilayer film constituting the increased reflection portion 32 has a silicon dioxide (SiO 2 ) layer 32A and a titanium oxide (TiO 2 ) layer 32B.
  • the thickness of the metal oxide multilayer film constituting the increased reflection portion 32 is 350 nm.
  • the reflective laminate 30 including the silicon dioxide layer 32A and the titanium oxide layer 32B constituting the increased reflection portion 32 is produced by an electron beam evaporation method. Specifically, a laminated film (reflective laminated body 30) is formed on the back surface of the fluorescent plate 21 on which a resist patterned by exposure is disposed by electron beam evaporation. After that, the resist is removed by lift-off. The entire surface (upper surface in FIG. 2) of the increased reflection portion 32 is in contact with the central portion of the back surface of the fluorescent plate 21.
  • an adhesive improvement layer 35A is provided on the surface of the reflective layer 31 so as to cover the entire surface in a state of being in close contact with the surface.
  • an adhesive improvement layer 35B is provided on the back surface (lower surface in FIG. 2) of the reflective layer 31 so as to cover the entire surface in a state of being in close contact with the back surface.
  • the reflective laminate 30 includes a reflective layer 31, adhesive improvement layers 35A and 35B, and an increased reflection portion 32.
  • the adhesion improving layers 35A and 35B are made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • the adhesive improvement layers 35A and 35B have a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the adhesive improvement layers 35A and 35B exceeds 1 ⁇ m, the adhesive improvement layers 35A and 35B have low thermal conductivity, and the temperature of the fluorescent plate 21 during operation of the fluorescent light source device 10 increases. For this reason, a sufficient amount of fluorescent light cannot be obtained due to the occurrence of temperature quenching in the phosphor.
  • the thickness of the adhesion improving layer 35A is 50 nm
  • the thickness of the adhesion improving layer 35B is 50 nm.
  • the adhesion improving layers 35A and 35B can be produced by, for example, an electron beam evaporation method.
  • the reflective laminate 30 is provided with a sealing layer 37 so as to cover the back surface and the peripheral side surface of the reflective layer 31.
  • the sealing layer 37 is bonded to the reflective laminate 30 and the fluorescent plate 21 between the reflective laminate 30 and the sealing layer 37 and between the periphery of the back surface of the fluorescent plate 21 and the sealing layer 37.
  • the adhesive layer 38 is provided. That is, the adhesive layer 38 is provided in close contact with the peripheral side surface of the reflective layer 31, the back surface and peripheral side surface of the lower surface side adhesive improvement layer 35B, the peripheral edge of the back surface of the fluorescent plate 21, and the sealing layer 37. Yes.
  • the sealing layer 37 is provided in close contact with the reflective laminate 30 via the adhesive layer 38 on the back surface of the fluorescent plate 21, and the sealing layer 37, the adhesive layer 38, and the fluorescent plate 21 A sealing structure of the reflective laminate 30 is formed.
  • the sealing layer 37 and the adhesive layer 38 are provided so as to cover the entire reflective laminate 30, and are applied to the entire peripheral side surface of the metal oxide multilayer film constituting the increased reflection portion 32.
  • the adhesive layer 38 is in close contact with each other.
  • a stress relaxation layer 41 and a gold layer 43 made of a multilayer film having titanium (Ti) layers 41A and 41B and platinum (Pt) layers 42A and 42B, Are provided in this order.
  • the thickness of the titanium layer 41A in contact with the sealing layer 37 is 50 nm
  • the thickness of the platinum layer 42A in contact with the titanium layer 41A is 150 nm
  • the titanium layer 41B in contact with the platinum layer 42A has a thickness of 100 nm
  • the platinum layer 42B in contact with the titanium layer 41B has a thickness of 200 nm.
  • the gold layer 43 has a thickness of 500 nm.
  • the titanium layers 41A and 41B, the platinum layers 42A and 42B, and the gold layer 43 constituting the stress relaxation layer 41 are each produced by a sputter deposition method.
  • the thermal expansion coefficient of titanium (8.5 ⁇ 10 ⁇ 6 [1 / K]) and the thermal expansion coefficient of platinum (8.9 ⁇ 10 ⁇ 6 [1 / K]) is close to the thermal expansion coefficient (8.6 ⁇ 10 ⁇ 6 [1 / K]) of YAG used as the constituent material of the fluorescent plate 21,
  • the generated stress can be relaxed.
  • the platinum layers 42 ⁇ / b> A and 42 ⁇ / b> B exhibit a function of preventing diffusion of a metal (specifically, for example, tin) constituting the bonding member layer 26. That is, the platinum layers 42A and 42B function as a diffusion prevention layer together with the diffusion prevention layer 45 described later.
  • the sealing layer 31 is not peeled off from the fluorescent plate 21, and the reflective layer 31 has a high reflective function over a long period of time. More specifically, the sealing layer 37 is provided via the adhesive layer 38 on the fluorescent plate 21 from which the metal oxide (specifically, aluminum oxide (Al 2 O 3 )) is exposed.
  • the adhesiveness between the adhesive layer 38 and the fluorescent plate 21 is stronger than the adhesiveness between the fluorescent plate 21 and the reflective laminate 30 (specifically, the silicon dioxide layer 32A of the increased reflection portion 32). Therefore, sufficient adhesion is obtained between the peripheral edge of the back surface of the fluorescent plate 21 and the sealing layer 37 (adhesive layer 38).
  • the sealing structure of the reflective laminate 30 since the sealing structure of the reflective laminate 30 is formed, peeling of the constituent layers in the reflective laminate 30 is prevented, and the reflective laminate 30 is in an operating environment atmosphere when the fluorescent light source device 10 is operated. Therefore, the fluorescent light emitting member 20 has excellent weather resistance and moisture resistance. As a result, peeling of the reflective layer 31 from the fluorescent plate 21 and surface deterioration due to oxidation and sulfuration of the reflective layer 31 can be prevented.
  • the adhesiveness between the fluorescent plate 21 and the adhesive layer 38 is strong, even if the diffusion prevention layer 45 having a thickness of 1 to 4 ⁇ m is formed on the back surface side of the sealing layer 37, the reflective layer 31 may be peeled off. The structure does not occur.
  • the reflective laminate 30 is Exposed to the manufacturing environment atmosphere in the manufacturing process of the fluorescent light source device 10 such as the formation process of the fluorescent light emitting member 20 after the sealing structure of the reflective laminate 30 is formed and the joining process of the fluorescent light emitting member 20 and the heat dissipation substrate 22. Can be prevented. Therefore, in the fluorescent light source device 10, the reflective laminate 30 has an intended reflection function.
  • the sealing layer 37 is made of nickel or indium, and is preferably made of nickel from the viewpoint of weather resistance.
  • the sealing layer 37 has a thickness of 0.5 ⁇ m or less, for example.
  • the sealing layer 37 is formed by a sputter deposition method or the like. In the example of this figure, the sealing layer 37 is made of nickel, and the thickness of the sealing layer 37 is 110 nm.
  • the adhesive layer 38 is made of chromium, a chromium alloy, titanium, or the like.
  • the sealing layer 37 is made of nickel, it is made of chromium from the viewpoint of adhesion to the sealing layer 37. It is preferable.
  • the adhesive layer 38 has a thickness of 50 nm, for example, between the reflective laminate 30 and the sealing layer 37 and between the fluorescent plate 21 and the sealing layer 37. Further, the adhesive layer 38 is formed by a sputter deposition method or the like. In the example of this figure, the adhesive layer 38 is made of chromium.
  • the region where the adhesive layer 38 is in close contact with the back surface of the fluorescent plate 21, that is, the peripheral edge of the back surface of the fluorescent plate 21, is provided with the adhesive layer 38 made of metal in close contact, thereby having a reflective function. That is, the back surface of the fluorescent plate 21 has a high reflection function at the center and a reflection function at the periphery. This reduces the absorption of fluorescence at the periphery of the back surface of the fluorescent plate 21. Therefore, in the fluorescent light emitting member 20, the fluorescence generated on the fluorescent plate 21 can be taken out efficiently.
  • the adhesive layer 38 uses at least one of titanium, silicon, tantalum, aluminum, and oxides thereof instead of chromium. May have been.
  • the fluorescent light emitting member 20 is provided with a diffusion preventing layer 45 on the back side of the sealing layer 37, specifically, between the sealing layer 37 and the bonding member layer 26.
  • the diffusion preventing layer 45 has a thickness of 1 ⁇ m or more from the viewpoint of the diffusion preventing function.
  • the thickness of the diffusion preventing layer 45 is preferably 4 ⁇ m or less from the viewpoint of preventing the reflection layer 31 from peeling off.
  • a solder wetting film layer 46 made of gold is provided between the diffusion preventing layer 45 and the bonding member layer 26.
  • the operating temperature of the fluorescent light emitting member 20 is 200 to 250 ° C. (the junction temperature is 150 to 200 ° C.). Even in this case, the fluorescent light emitting member in which the metal (specifically, for example, tin) constituting the bonding member layer 26 is laminated on the surface of the diffusion prevention layer 45 (the upper surface in FIGS. 1 and 2). It is possible to prevent diffusion to the 20 constituent members.
  • the fluorescent light source device 10 has a driving condition in which the temperature of the back surface of the fluorescent plate 21 is high (specifically, 100 to 200 ° C.), specifically, the excitation density of excitation light to the fluorescent plate 21 is 20 This becomes conspicuous when driven under driving conditions of up to 200 W / mm 2 or more.
  • the diffusion preventing layer 45 is made of copper (Cu), palladium (Pd), platinum (Pt), or nickel (Ni), and preferably made of nickel.
  • the diffusion prevention layer 45 is preferably formed by a plating method using a highly soluble plating bath from the viewpoint of reducing the stress applied to the reflection layer 31 from the diffusion prevention layer 45 and preventing the reflection layer 31 from peeling off. It is particularly preferable to form by plating using a sulfamic acid bath.
  • the excitation light emitted from the excitation light source 11 is irradiated on the surface (excitation light incident surface) of the fluorescent plate 21 and is incident on the fluorescent plate 21.
  • the fluorescent substance which comprises the said fluorescent plate 21 is excited.
  • fluorescence is emitted from the phosphor in the fluorescent plate 21.
  • the fluorescence is emitted from the surface (fluorescence emission surface) of the fluorescent plate 21 to the outside together with the excitation light reflected by the reflective layer 31 on the back surface of the fluorescent plate 21 without being absorbed by the phosphor, and is emitted to the outside of the fluorescent light source device 10.
  • the sealing structure of the reflective laminate 30 is formed by the fluorescent plate 21, the sealing layer 37, and the adhesive layer 38. Therefore, the reflective layer 31 is in close contact with the fluorescent plate 21 via the adhesion improving layer 35 ⁇ / b> A and the increased reflection portion 32 on the back side of the fluorescent plate 21.
  • the reflective laminate 30 since the reflective laminate 30 is not exposed to an environmental atmosphere such as the atmosphere, the reflectance layer 31 has a temporal decrease in reflectance due to the surface degradation of the reflective layer 31 due to oxidation and sulfurization. Can be prevented. Therefore, according to the fluorescent light source device 10, the reflection layer 31 is prevented from being peeled off from the fluorescent plate 21, and the reflectance is prevented from lowering for a long period of time, and high luminous efficiency can be obtained.
  • the sealing layer 37 is made of nickel and the adhesive layer 38 is made of chromium, so that the sealing layer 37 has excellent weather resistance.
  • the sealing layer 37 is tightly adhered to the fluorescent plate 21 and the reflective laminate 30 by the action of the adhesive layer 38, the sealing structure of the reflective laminate 30 has a higher sealing property. . Therefore, the reflection layer 31 is further prevented from being lowered in reflectance due to peeling from the fluorescent plate 21 and surface degradation due to oxidation and sulfurization. As a result, in the fluorescent light source device 10, high luminous efficiency can be obtained over a longer period.
  • the reflective layer 31 is made of a silver reflective film formed on the back side of the fluorescent plate 21 through the increased reflection portion 32 made of a metal oxide multilayer film, thereby allowing silver reflection. Due to the high reflection characteristics of the film and the reflectance improvement characteristics of the increased reflection portion 32, the back surface of the fluorescent screen 21 has a more excellent high reflection function.
  • an adhesion improving layer 35A made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is interposed between the reflective layer 31 and the increased reflection portion 32, it is between the reflection layer 31 and the increased reflection portion 32. High adhesion can be obtained.
  • the reflective layer 31 made of the silver reflective film has low adhesion and is easily oxidized and sulfided, since the sealing structure of the reflective laminate 30 is formed, the fluorescent layer 21 in the reflective layer 31 is formed. The reflectance does not decrease due to peeling from the surface and surface deterioration due to oxidation and sulfurization. Therefore, in the fluorescent light source device 10 in which the reflective layer 31 made of the silver reflective film is formed on the back side of the fluorescent plate 21 through the metal oxide multilayer film, higher luminous efficiency can be obtained over a long period of time.
  • the fluorescent plate may have a periodic structure in which a plurality of convex portions are periodically arranged on the surface of the fluorescent plate.
  • the periodic structure on the surface of the fluorescent plate is, for example, a two-dimensional periodic arrangement in which convex portions having a substantially cone shape (specifically, a cone shape or a frustum shape) are densely packed.
  • the fluorescent plate has a periodic structure on the surface, the fluorescent plate is composed of a fluorescent member and a periodic structure layer having optical transparency to excitation light and fluorescence from the viewpoint of ease of manufacture. It may be.
  • the overall structure of the fluorescent light source device is not limited to that shown in FIG. 1, and various configurations can be employed.
  • the light of one excitation light source for example, a semiconductor laser
  • a condensing lens is arranged in front of the fluorescent light emitting member.
  • the form which irradiates light light to a fluorescence light-emitting member may be sufficient.
  • the excitation light is not limited to light from a semiconductor laser, but may be one that collects light from an LED as long as it can excite the phosphor in the fluorescent plate, and further contains mercury, xenon, or the like. It may be light from a lamp that has been made.
  • the wavelength of the excitation light is the main emission wavelength region.
  • the present invention is not limited to this.

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Abstract

　本発明は、反射層が蛍光板から剥離するという不具合が生じることなく、長期間にわたって反射率の低下が防止され高い発光効率を得ることのできる蛍光光源装置を提供することを目的とする。　本発明の蛍光光源装置は、励起光により蛍光を発する蛍光体と金属酸化物からなる、表面が励起光入射面とされた蛍光板と、当該蛍光板の裏面側に配置された反射層と、放熱基板とを具備し、前記反射層の裏面、および、周側面を覆う封止層が、接着層を介して、前記蛍光板の裏面の周縁に密着して設けられていることを特徴とする。

Description

蛍光光源装置
　本発明は、蛍光光源装置に関する。
　従来、蛍光光源装置としては、レーザ光を励起光として蛍光板に照射し、当該蛍光板を構成する蛍光体から蛍光を放射する構成のものが知られている。
　このような蛍光光源装置の或る種のものは、図３および図４に示すように、半導体レーザなどの励起光源１１からの励起光によって蛍光を放射する蛍光体を含有し、表面（図３における上面）が励起光入射面とされた蛍光板５１と、当該蛍光板５１の裏面（図３における下面）側に設けられた放熱基板５２とを備えている（例えば、特許文献１参照）。この蛍光光源装置において、蛍光板５１は、反射層が設けられることなどによって裏面が反射機能を有するものとされている。この反射層は、高い光反射特性を有する金属からなるものであることが好ましく、反射層を構成する金属としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等が用いられる。そして、蛍光板５１に設けられた反射層と放熱基板５２との間には、例えば半田等の金属からなる接合部材層５３が介在しており、当該接合部材層５３によって蛍光板５１が放熱基板５２上に接合されている。
特開２０１１－１２９３５４号公報
　しかしながら、蛍光板に反射層が設けられた蛍光光源装置においては、反射層の密着性が弱いため、反射層の蛍光板からの剥離が発生すると共に、酸化および硫化などによる表面劣化によって反射層の反射率が低下する、という不具合が発生する。
　反射層の蛍光板からの剥離は、特に反射層に銀（Ａｇ）、または、銀（Ａｇ）を主体とする銀合金を用いた場合に発生する。
　本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、反射層が蛍光板から剥離するという不具合が生じることなく、長期間にわたって反射率の低下が防止され高い発光効率を得ることのできる蛍光光源装置を提供することにある。
　本発明の蛍光光源装置は、励起光により蛍光を発する蛍光体と金属酸化物とからなる、表面が励起光入射面とされた蛍光板と、当該蛍光板の裏面側に配置された反射層と、放熱基板とを具備した蛍光光源装置において、
　前記反射層の裏面、および、周側面を覆う封止層が、接着層を介して、前記蛍光板の裏面の周縁に密着して設けられていることを特徴とする。
　本発明の蛍光光源装置においては、前記反射層は、金属酸化物多層膜を介して前記蛍光板の裏面側に形成された銀反射膜よりなることが好ましい。
　本発明の蛍光光源装置においては、反射層の裏面および周側面を覆う封止層が、接着層を介して、蛍光体と金属酸化物とからなる蛍光板の裏面の周縁に密着して設けられることにより、反射層の封止構造が形成されている。そのため、反射層を、蛍光板の裏面側において、当該蛍光板に、必要に応じて設けられる他の構成層を介して密着した状態とすることができる。また、反射層が大気などの環境雰囲気にさらされることがないことから、酸化および硫化などによる表面劣化に起因する当該反射層の反射率の低下を防止することができる。
　従って、本発明の蛍光光源装置によれば、反射層が蛍光板から剥離するという不具合が生じることなく、長期間にわたって反射率の低下が防止され高い発光効率を得ることができる。
本発明の蛍光光源装置の構成の一例の概略を示す説明図である。 図１の蛍光光源装置における蛍光発光部材および放熱基板の具体的な構成を示す説明用分解図である。 従来の蛍光光源装置の構成の一例の概略を示す説明図である。 図３の蛍光光源装置における蛍光板および放熱基板を示す説明用平面図である。
　以下、本発明の蛍光光源装置の実施の形態について説明する。
　図１は、本発明の蛍光光源装置の構成の一例の概略を示す説明図であり、図２は、図１の蛍光光源装置における蛍光発光部材および放熱基板の具体的な構成を示す説明用分解図である。
　この蛍光光源装置１０は、図１に示すように、例えば半導体レーザよりなる励起光源１１と、励起光源１１から出射される励起光によって励起されて蛍光を放射する蛍光体を含有する蛍光板２１を有する蛍光発光部材２０とを備え、これらが互いに離間して配設されたものである。また、蛍光光源装置１０には、放熱基板２２が設けられている。
　この図の例において、蛍光発光部材２０は、励起光源１１に対向するよう、当該励起光源１１の光軸に対して傾斜した姿勢で配置されている。
　蛍光発光部材２０は、平板状の蛍光板２１の表面（図１および図２における上面）が、励起光入射面とされていると共に蛍光出射面とされたものである。
　この蛍光発光部材２０は、平板状の放熱基板２２の表面（図１および図２における上面）に、蛍光板２１の裏面（図１および図２における下面）が、当該放熱板２２の表面に対向した状態で配置されて接合されたものである。そして、放熱基板２２と蛍光発光部材２０との間には、平板状の接合部材層２６が形成されている。すなわち、蛍光発光部材２０と放熱基板２２とは、接合部材層２６によって接合されている。
　また、蛍光発光部材２０は、蛍光板２１の表面が、励起光源１１に対向するように配置されている。
　蛍光板２１は、蛍光体と金属酸化物とからなる板状体、具体的には、蛍光体と金属酸化物との混合物の焼結体であって、金属酸化物の粒子からなる部分（以下、「金属酸化物部分」ともいう。）と蛍光体の粒子からなる部分（以下、「蛍光体部分」ともいう。）とが混在し、表面に金属酸化物部分が露出した状態の板状体である。
　蛍光板２１は、蛍光体と金属酸化物とからなるもの、すなわち金属酸化物部分と蛍光体部分とが混在し、表面に金属酸化物部分が露出したものであることにより、当該蛍光板２１に接触した状態で積層される蛍光発光部材２０の構成部材（この図の例においては、後述する反射積層体３０および接着層３８）との間に高い密着性が得られる。
　また、蛍光板２１が蛍光体と金属酸化物とからなるものであることによれば、蛍光板２１の内部に入射した励起光および蛍光の導光が制御されることから、蛍光出射面における発光領域が小さくなり発光輝度が向上する。また、蛍光板２１の内部において、或る蛍光体部分に入射したものの吸収されることのなかった励起光の進行方向が当該蛍光体部分と金属酸化物部分との界面において変更される。そして、その或る蛍光体部分に入射したものの吸収されることのなかった励起光の一部は、他の蛍光体部分に向かって進行する。そのため、励起光を蛍光に変換するための光路長が長くなり、励起光が蛍光体部分に吸収される確率が高くなる。その結果、蛍光板２１の内部に入射した励起光を有効に利用して、高い効率で蛍光に変換することができる。また、或る蛍光体部分から放射された蛍光の進行方向が他の蛍光体部分と金属酸化物部分との界面において変更されることから、蛍光が蛍光板２１の内部に閉じ込められることが抑制される。その結果、蛍光発光部材２０においては、蛍光板２１の内部において生じた蛍光を有効に利用して、高い効率で外部に出射することができる。
　蛍光板２１において、蛍光体としては、多結晶の蛍光体が用いられる。
　蛍光板２１を構成する蛍光体が多結晶の蛍光体であることにより、蛍光板２１が高い熱伝導性を有するものとなる。そのため、蛍光板２１においては励起光の照射によって発生した熱が効率よく排熱されることから、蛍光板２１が高温となることが抑制される。その結果、蛍光発光部材２０においては、蛍光体において温度消光が生じることに起因する蛍光光量の低減を抑制することができる。
　ここに、蛍光板２１を構成する多結晶の蛍光体は、例えば以下のようにして得ることができる。先ず、母材、賦活材、金属酸化物および焼成助剤などの原材料をボールミルなどによって粉砕処理することによって、サブミクロン以下の原材料微粒子を得る。次いで、この原材料微粒子を用い、例えばスリップキャスト法によって成形体を形成して焼結する。その後、得られた焼結体に対して熱間等方圧加圧加工を施すことによって、気孔率が例えば０．５％以下の多結晶の蛍光体が得られる。
　蛍光板２１を構成する蛍光体は、無機蛍光体、具体的には希土類元素を発光イオン（賦活材）としてドープした複合酸化物よりなるものであることが好ましい。
　蛍光板２１において、蛍光体の含有割合は、例えば２０～８０質量％である。
　また、蛍光体の粒子の粒径（平均粒径）は、例えば１～１０μｍである。
　蛍光板２１において、金属酸化物としては、排熱性（熱伝導性）および蛍光体との密着性などの観点から、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）などが用いられる。
　このような構成の蛍光板２１は、例えば、適宜の粒径を有する蛍光体の粒子と、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）の粒子とを混合し、その混合物をプレスした後、焼成することによって製造することができる。
　蛍光板２１の材質の具体例としては、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＹＡＧ：Ｃｅ、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＹＡＧ：Ｐｒ、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＹＡＧ：Ｓｍ、およびＡｌ2 Ｏ3 ／ＬｕＡＧ：Ｃｅなどが挙げられる。このような蛍光板２１の蛍光体において、希土類元素（賦活材）のドープ量は、０．５ｍｏｌ％程度である。
　蛍光板２１の厚みは、励起光の蛍光への変換効率（量子収率）および排熱性の観点から、０．０５～２．０ｍｍであることが好ましい。
　また、蛍光板２１は、少なくとも励起光を拡散する光散乱体を含有し、励起光を拡散する光拡散機能を有するものであってもよい。ここに、蛍光板２１は、光散乱体が励起光と蛍光とを拡散するものである場合には、励起光および蛍光を拡散する光拡散機能を有するものとなる。
　蛍光板２１が光拡散機能を有するものであることにより、蛍光板２１の内部において、励起光の進行方向が光散乱体によって変更される。そのため、励起光を蛍光に変換するための光路長が長くなり、励起光が蛍光体部分に吸収される確率が高くなる。その結果、蛍光板２１の内部に入射した励起光を有効に利用して、高い効率で蛍光に変換することができる。
　また、蛍光板２１が蛍光を拡散する機能を有するものである場合には、蛍光板２１の内部において、蛍光の進行方向が光散乱体によって変更されることから、蛍光が蛍光板２１の内部に閉じ込められることが抑制される。その結果、蛍光発光部材２０においては、蛍光板２１の内部において生じた蛍光を有効に利用して、高い効率で外部に出射することができる。
　しかも、蛍光板２１が光拡散機能を有するものであることによれば、励起光の蛍光への変換効率（量子収率）が小さくなるという弊害を生じさせることなく、蛍光板２１の厚みを小さくすることができる。そして、蛍光板２１の厚みを小さくすることによれば、当該蛍光板２１が極めて高い排熱性を有するものとなり、また蛍光板２１の外周面から蛍光が外部に出射されることを十分に抑制または防止することができる。
　蛍光板２１に含有される光散乱体は、蛍光板２１の金属酸化物部分を構成する酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）や蛍光体とは異なる屈折率を有する微小粒子または粒界析出相によって構成されるものである。ここに、光散乱体を構成する微小粒子としては、例えばイットリア、窒化ケイ素、窒化アルミニウムおよびフッ化ストロンチウムなどの無機化合物よりなるものが挙げられる。
　接合部材層２６を構成する接合部材としては、排熱性および低応力性の観点から、スズを含有する半田を使用することが好ましい。
　接合部材として用いられるスズを含有する半田の具体例としては、例えば金スズ合金（ＡｕＳｎ，スズ（Ｓｎ）の含有割合２０質量％，熱伝導率２５０Ｗ／ｍｋ）およびスズ－銀－銅合金（Ｓｎ－３Ａｇ－０．５Ｃｕ（銀（Ａｇ）の含有割合が３質量％，銅（Ｃｕ）の含有割合が０．５質量％，スズ（Ｓｎ）の含有割合が９６．５質量％），熱伝導率５５Ｗ／ｍｋ）などが挙げられる。これらのうちでは、熱伝導率が高く、スズの含有量が少ないため、金スズ合金が好ましい。具体的に説明すると、接合部材として金スズ合金を用いた場合には、熱伝導率が高いことから、接合部材としてスズ－銀－銅合金を用いた場合に比して、励起光の励起パワーが同一であっても、蛍光板２１の温度を２０ｄｅｇ程低くすることができる。また、スズの含有割合が少ないことから、反射層３１の反射率の低下を抑制することができる。
　また、接合部材層２６の厚みは、例えば３０μｍである。
　この図の例において、接合部材による蛍光発光部材２０と放熱基板２２との接合方法としては、例えばリフロー炉を用い、フラックスフリー半田シート（接合部材）を、蛍光発光部材２０と放熱基板２２との間に挟み、蟻酸ガスまたは水素ガスの雰囲気中において加熱を行うリフロー方式が用いられている。このように、蟻酸または水素の還元力を利用してフラックスフリー半田シートの表面酸化膜を除去してリフローを行う接合方法によれば、形成される接合部材層２６にボイドが生じることがなく、良好な熱伝導性が得られる。
　放熱基板２２は、蛍光発光部材２０（具体的には、蛍光板２１）において発生した熱を排熱するものである。
　この放熱基板２２は、高熱伝導性を有すると共に、蛍光板２１との熱膨張係数の差が小さい材料よりなるものであることが好ましい。
　具体的には、放熱基板２２の構成材料の熱膨張係数は蛍光板２１の構成材料の熱膨張係数以上であり、その熱膨張係数の差は９×１０-6〔１／Ｋ〕以下であることが好ましい。
　放熱基板２２の構成材料と蛍光板２１の構成材料との熱膨張係数の差が９×１０-6〔１／Ｋ〕以下であることによれば、蛍光板２１の動作時温度を１５０℃以下に設定することにより、蛍光光源装置１０の製造工程において、蛍光発光部材２０と放熱基板２２との接合部材（具体的には、スズを含有する半田）による接合温度が１００℃程度となる。そのため、蛍光光源装置１０の動作時においては、蛍光板２１に圧縮応力が発生した状態となることから、蛍光板２１と放熱基板２２との間に、熱膨張に起因する剥離が生じることがない。
　放熱基板２２の構成材料としては、銅（Ｃｕ）およびモリブデンと銅の合金（Ｍｏ－Ｃｕ）などの金属が用いられる。
　ここに、放熱基板２２の構成材料として用いられる銅の熱膨張係数は１６．５×１０-6〔１／Ｋ〕であり、モリブデンと銅との合金（銅（Ｃｕ）の含有割合３０質量％）の熱膨張係数は８．６×１０-6〔１／Ｋ〕である。一方、蛍光板２１の構成材料として用いられるＹＡＧの熱膨張係数は８．６×１０-6〔１／Ｋ〕である。
　図の例において、放熱基板２２は、銅よりなるものである。
　放熱基板２２において、厚みは、放熱特性を考慮して適宜に定めればよく、例えば０．５～５．０ｍｍである。
　また、放熱基板２２の表面の面積は、図１および図２に示されているように、排熱性などの観点から、蛍光板２１の裏面の面積よりも大きいことが好ましい。
　また、放熱基板２２は、放熱フィンの機能を兼ね備えたものであってもよい。
　この図の例において、放熱基板２２の厚みは２ｍｍである。
　また、放熱基板２２には、接合部材層２６との接合性の観点から、図２に示されているように、当該放熱基板２２の表面（図２における上面）に、保護膜層２３および半田濡れ膜層２４がこの順に積層された金属膜が形成されていることが好ましい。
　この金属膜において、保護膜層２３は、例えばワット浴によるめっき法によって形成されたニッケル（Ｎｉ）膜よりなり、半田濡れ膜層２４は、例えばワット浴によるめっき法によって形成された金（Ａｕ）膜よりなる。
　この図の例において、放熱基板２２は、外表面全面（表面、裏面および周側面）が、保護膜層２３および半田濡れ膜層２４よりなる金属膜で覆われてなるものである。この金属膜を構成する各層の厚みは、保護膜層２３が２．５μｍ、半田濡れ膜層２４が０．０３μｍである。
　蛍光板２１の裏面側、具体的には蛍光板２１と放熱基板２２との間には、蛍光板２１の裏面に沿って延びるように銀反射膜よりなる平板状の反射層３１が設けられている。すなわち、蛍光板２１の裏面には、反射層３１が対向配置されている。このように、蛍光板２１は、裏面側に高反射特性を有する銀よりなる反射層３１が設けられることにより、裏面に高反射機能を有するものとされている。
　反射層３１は、その厚みが例えば１１０～３５０ｎｍである。
　また、反射層３１の表面（図１および図２における上面）の面積は、励起光および蛍光の有効利用性の観点から、蛍光板２１の裏面の面積以下であることが好ましい。
　この図の例において、反射層３１の表面は、蛍光板２１の裏面の寸法よりも僅かに小さな寸法を有しており、その全面が蛍光板２１の裏面の中央部に対向している。
　そして、反射層３１と蛍光板２１との間には、金属酸化物多層膜よりなる増反射部３２が、蛍光板２１の裏面に密着した状態で設けられている。すなわち、蛍光板２１の裏面には、増反射部３２と反射層３１とがこの順に設けられている。
　金属酸化物多層膜よりなる増反射部３２が設けられていることにより、蛍光板２１の裏面がより一層優れた高反射機能を有するものとなる。
　この図の例において、増反射部３２を構成する金属酸化物多層膜は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）層３２Ａと酸化チタン（ＴｉＯ2 ）層３２Ｂとを有するものである。ここに、増反射部３２を構成する金属酸化物多層膜の厚みは、３５０ｎｍである。この増反射部３２を構成する二酸化ケイ素層３２Ａおよび酸化チタン層３２Ｂを含む反射積層体３０は、電子ビーム蒸着法によって作製される。具体的には、露光によってパターニングしたレジストが配設された蛍光板２１の裏面上に、電子ビーム蒸着法によって積層膜（反射積層体３０）を成膜する。その後、レジストをリフトオフによって取り除き作製されたものである。また、増反射部３２の表面（図２における上面）は、その全面が蛍光板２１の裏面の中央部に対向接触している。
　また、反射層３１において、当該反射層３１の表面には、接着性改善層３５Ａが、当該表面に密着した状態でその全面を覆うように設けられている。また、反射層３１の裏面（図２における下面）には、接着性改善層３５Ｂが、当該裏面に密着した状態でその全面を覆うように設けられている。
　反射層３１の表裏面の各々に接着性改善層３５Ａ，３５Ｂが設けられていることにより、反射層３１と、当該接着性改善層３５Ａ，３５Ｂを介して反射層３１に積層される蛍光発光部材２０の構成部材との間に高い密着性が得られる。
　この図の例において、接着性改善層３５Ａの上面（図２における上面）には、増反射部３２が密着した状態で配設されている。すなわち、接着性改善層３５Ａと蛍光板２１との間においては、増反射部３２が、接着性改善層３５Ａおよび蛍光板２１の各々に密着した状態とされている。そして、反射積層体３０は、反射層３１と接着性改善層３５Ａ，３５Ｂと増反射部３２とによって構成されている。
　接着性改善層３５Ａ，３５Ｂは、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなるものである。
　また、接着性改善層３５Ａ，３５Ｂは、その厚みが１μｍ以下であることが好ましい。
　接着性改善層３５Ａ，３５Ｂの厚みが１μｍを超える場合には、接着性改善層３５Ａ，３５Ｂが熱伝導性の低いものとなり、蛍光光源装置１０の動作時における蛍光板２１の温度が高くなる。そのため、蛍光体において温度消光が生じることに起因して十分な蛍光光量を得ることができなくなる。
　この図の例において、接着性改善層３５Ａの厚みは５０ｎｍであり、接着性改善層３５Ｂの厚みは５０ｎｍである。
　接着性改善層３５Ａ，３５Ｂは、前述したように、例えば電子ビーム蒸着法などによって作製することができる。
　また、反射積層体３０には、反射層３１における裏面および周側面を覆うように封止層３７が設けられている。
　また、反射積層体３０と封止層３７との間、および蛍光板２１の裏面の周縁と封止層３７との間には、封止層３７を、反射積層体３０および蛍光板２１に接着するための接着層３８が設けられている。すなわち、接着層３８は、反射層３１の周側面と、下面側接着性改善層３５Ｂにおける裏面および周側面と、蛍光板２１の裏面の周縁と、封止層３７とに密着した状態で設けられている。
　このようにして、蛍光板２１の裏面において、封止層３７が接着層３８を介して反射積層体３０に密着して設けられており、この封止層３７と接着層３８と蛍光板２１とにより、反射積層体３０の封止構造が形成されている。
　この図の例において、封止層３７と接着層３８とは、反射積層体３０の全体を覆うように設けられており、増反射部３２を構成する金属酸化物多層膜の周側面の全面には接着層３８が密着した状態とされている。
　また、封止層３７の裏面（図２における下面）には、チタン（Ｔｉ）層４１Ａ，４１Ｂと白金（Ｐｔ）層４２Ａ，４２Ｂとを有する多層膜よりなる応力緩和層４１と金層４３とがこの順に設けられている。ここに、封止層３７に接触しているチタン層４１Ａの厚みは５０ｎｍであり、そのチタン層４１Ａに接触している白金層４２Ａの厚みは１５０ｎｍである。また、白金層４２Ａに接触しているチタン層４１Ｂの厚みは１００ｎｍであり、そのチタン層４１Ｂに接触している白金層４２Ｂの厚みは２００ｎｍである。また、金層４３の厚みは５００ｎｍである。この応力緩和層４１を構成するチタン層４１Ａ，４１Ｂおよび白金層４２Ａ，４２Ｂ、並びに金層４３は、各々、スパッタ蒸着法によって作製されたものである。このような多層膜によって応力緩和層４１が構成されていることによれば、チタンの熱膨張係数（８．５×１０-6〔１／Ｋ〕）および白金の熱膨張係数（８．９×１０-6〔１／Ｋ〕）が、蛍光板２１の構成材料として用いられるＹＡＧの熱膨張係数（８．６×１０-6〔１／Ｋ〕）に近似しているため、封止層３７で発生する応力緩和が可能となる。また、白金層４２Ａ，４２Ｂは、接合部材層２６を構成する金属（具体的には、例えばスズ）の拡散防止機能を発揮する。すなわち、白金層４２Ａ，４２Ｂは、後述する拡散防止層４５と共に拡散防止層としても機能する。
　反射積層体３０の封止構造が形成されていることにより、反射層３１が蛍光板２１から剥離することがなく、また反射層３１に長期間にわたって高い反射機能が得られる。
　具体的に説明すると、封止層３７が、金属酸化物（具体的には、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ））が露出している蛍光板２１に接着層３８を介して設けられていることから、当該接着層３８と蛍光板２１との接着性が、蛍光板２１と反射積層体３０（具体的には、増反射部３２の二酸化ケイ素層３２Ａ）との接着性よりも強固となる。そのため、蛍光板２１の裏面の周縁と封止層３７（接着層３８）との間に十分な密着性が得られる。
　そして、反射積層体３０の封止構造が形成されていることにより、反射積層体３０における構成層の剥がれが防止され、また、蛍光光源装置１０の動作時において、反射積層体３０が動作環境雰囲気にさらされることを防止できることから、蛍光発光部材２０が優れた耐候性および耐湿性を有するものとなる。その結果、反射層３１の蛍光板２１からの剥離、並びに反射層３１の酸化および硫化による表面劣化を防止することができる。
　しかも、蛍光板２１と接着層３８との接着性が強固であるため、封止層３７の裏面側に厚みが１～４μｍの拡散防止層４５を形成したとしても、反射層３１の剥れ等が発生しない構造となる。
　また、反射積層体３０の封止構造が形成されていることによれば、反射積層体３０が、
反射積層体３０の封止構造が形成された後の蛍光発光部材２０の形成過程、および蛍光発光部材２０と放熱基板２２との接合過程などの蛍光光源装置１０の製造工程における製造環境雰囲気にさらされることを防止できる。そのため、蛍光光源装置１０において、反射積層体３０が所期の反射機能を有するものとなる。
　封止層３７は、ニッケルまたはインジウムからなるものであり、耐候性の観点からはニッケルからなるものであることが好ましい。
　また、封止層３７は、その厚みが、例えば０．５μｍ以下とされる。
　この封止層３７は、スパッタ蒸着法などによって形成される。
　この図の例において、封止層３７は、ニッケルからなるものであり、当該封止層３７の厚みは１１０ｎｍである。
　接着層３８は、クロム、クロム合金またはチタンなどからなるものであり、特に封止層３７がニッケルからなるものである場合には、当該封止層３７との密着性の観点から、クロムからなるものであることが好ましい。
　この接着層３８は、反射積層体３０と封止層３７との間および蛍光板２１と封止層３７との間の各々において、例えば５０ｎｍの厚みを有するものである。
　また、接着層３８は、スパッタ蒸着法などによって形成される。
　この図の例において、接着層３８は、クロムよりなるものである。また、蛍光板２１の裏面における接着層３８が密着した領域、すなわち蛍光板２１の裏面の周縁は、金属よりなる接着層３８が密着して設けられることにより、反射機能を有するものとされている。すなわち、蛍光板２１の裏面は、中央部が高反射機能を有し、周縁が反射機能を有するものとされている。このことによって、蛍光板２１の裏面の周縁における蛍光の吸収が少なくなる。そのため、蛍光発光部材２０においては、蛍光板２１で発生した蛍光を効率よく取り出すことができる。
　尚、本実施例では、接着層３８にクロムを用いたい場合について説明したが、接着層３８は、クロムに代えてチタン、シリコン、タンタル、アルミニウム、および、それらの酸化物の少なくとも一つを用いたものであってもよい。
　蛍光発光部材２０には、図２に示されているように、封止層３７の裏面側、具体的には、封止層３７と接合部材層２６との間に、拡散防止層４５が設けられていることが好ましい。
　この拡散防止層４５は、拡散防止機能の観点から、１μｍ以上の厚みを有するものとされる。また、拡散防止層４５の厚みは、反射層３１の剥離防止の観点から、４μｍ以下であることが好ましい。
　この図の例において、拡散防止層４５と接合部材層２６との間には、金よりなる半田濡れ膜層４６が設けられている。
　拡散防止層４５が設けられていることによれば、蛍光光源装置１０の動作時において、蛍光発光部材２０（蛍光板２１）の動作時温度が２００～２５０℃（接合部温度が１５０～２００℃）となった場合であっても、接合部材層２６を構成する金属（具体的には、例えばスズ）が拡散防止層４５の表面（図１および図２における上面）上に積層された蛍光発光部材２０の構成部材に拡散されることを防止できる。このような効果は、蛍光光源装置１０が、蛍光板２１の裏面の温度が高温（具体的には１００～２００℃）となる駆動条件、具体的には、蛍光板２１に対する励起光の励起密度が２０～２００Ｗ／ｍｍ2 以上となる駆動条件で駆動される場合に顕著となる。
　拡散防止層４５は、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）またはニッケル（Ｎｉ）よりなるものであり、好ましくはニッケルよりなるものである。
　また、拡散防止層４５は、拡散防止層４５から反射層３１に負荷される応力を小さくして反射層３１の剥離を防止する観点から、溶解度の高いめっき浴によるめっき法で形成することが好ましく、スルファミン酸浴によるめっき法で形成することが特に好ましい。
　このような構成の蛍光光源装置１０においては、励起光源１１から出射された励起光は、蛍光板２１の表面（励起光入射面）に照射され、当該蛍光板２１に入射する。そして、蛍光板２１においては、当該蛍光板２１を構成する蛍光体が励起される。これにより、蛍光板２１において蛍光体から蛍光が放射される。この蛍光は、蛍光体に吸収されずに蛍光板２１の裏面において反射層３１によって反射された励起光と共に蛍光板２１の表面（蛍光出射面）から外部に出射され、蛍光光源装置１０の外部に出射される。
　而して、蛍光光源装置１０においては、蛍光板２１と封止層３７と接着層３８とによって反射積層体３０の封止構造が形成されている。そのため、反射層３１は、蛍光板２１の裏面側において、接着性改善層３５Ａおよび増反射部３２を介して蛍光板２１に密着した状態とされる。また、反射積層体３０が大気などの環境雰囲気にさらされることがないことから、反射層３１が酸化および硫化などによって表面劣化されることに起因する当該反射層３１の反射率の経時的低下を防止できる。
　従って、蛍光光源装置１０によれば、反射層３１が蛍光板２１から剥離するという不具合が生じることなく、長期間にわたって反射率の低下が防止され高い発光効率を得ることができる。
　また、蛍光光源装置１０においては、封止層３７がニッケルよりなるものであって接着層３８がクロムよりなるものであることにより、封止層３７が優れた耐候性を有するものとなる。しかも、接着層３８の作用によって封止層３７が蛍光板２１および反射積層体３０により強固に密着したものとなることから、反射積層体３０の封止構造がより高い封止性を有するものとなる。そのため、反射層３１における、蛍光板２１からの剥離並びに酸化および硫化などによる表面劣化に起因する反射率の低下が、より一層防止される。その結果、蛍光光源装置１０においては、より長期間にわたって高い発光効率が得られる。
　また、蛍光光源装置１０においては、反射層３１が、金属酸化物多層膜よりなる増反射部３２を介して蛍光板２１の裏面側に形成された銀反射膜よりなるものであることにより、銀反射膜の有する高反射特性と、増反射部３２による反射率向上特性とによって、蛍光板２１の裏面がより一層優れた高反射機能を有するものとなる。また、反射層３１と増反射部３２との間に酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなる接着性改善層３５Ａが介設されていることから、その反射層３１と増反射部３２との間に高い密着性が得られる。
　しかも、銀反射膜よりなる反射層３１は、密着性が弱く、酸化および硫化されやすいものであるものの、反射積層体３０の封止構造が形成されていることから、反射層３１において、蛍光板２１からの剥離並びに酸化および硫化などによる表面劣化に起因する反射率の低下が生じることがない。
　従って、銀反射膜よりなる反射層３１が金属酸化物多層膜を介して蛍光板２１の裏面側に形成された蛍光光源装置１０においては、長期間にわたってより一層高い発光効率が得られる。
　以上において、本発明の蛍光光源装置を具体的な例を用いて説明したが、本発明の蛍光光源装置はこれに限定されるものではない。
　例えば、蛍光板は、当該蛍光板の表面に、複数の凸部が周期的に配列されてなる周期構造が形成されたものであってもよい。ここに、蛍光板の表面の周期構造は、例えば略錐形状（具体的には、錐状または錐台状）の凸部が密集した状態で二次元周期的に配列されてなるものである。また、蛍光板が表面に周期構造を有するものである場合には、その蛍光板は、製造容易性の観点から、蛍光部材と、励起光および蛍光に対する光透過性を有する周期構造体層とからなるものであってもよい。
　また、蛍光光源装置全体の構造は、図１に示すものに限定されず、種々の構成を採用することができる。例えば、図１に係る蛍光光源装置では、１つの励起光源（例えば、半導体レーザ）の光を用いているが、励起光源が複数あり、蛍光発光部材の前に集光レンズを配置して、集光光を蛍光発光部材に照射する形態であってもよい。また、励起光は半導体レーザによる光に限るものではなく、蛍光板における蛍光体を励起することができるものであれば、ＬＥＤによる光を集光したものでもよく、更には、水銀、キセノン等が封入されたランプからの光であってもよい。尚、ランプやＬＥＤのように放射波長に幅を持つ光源を利用した場合には、励起光の波長は主たる放射波長の領域である。ただし、本発明においては、これに限定されるものではない。
１０　　蛍光光源装置
１１　　励起光源
２０　　蛍光発光部材
２１　　蛍光板
２２　　放熱基板
２３　　保護膜層
２４　　半田濡れ膜層
２６　　接合部材層
３０　　反射積層体
３１　　反射層
３２　　増反射部
３２Ａ　　二酸化ケイ素層
３２Ｂ　　酸化チタン層
３５Ａ，３５Ｂ　　接着性改善層
３７　　封止層
３８　　接着層
４１　　応力緩和層
４１Ａ，４１Ｂ　　チタン層
４２Ａ，４２Ｂ　　白金層
４３　　金層
４５　　拡散防止層
４６　　半田濡れ膜層
５１　　蛍光板
５２　　放熱基板
５３　　接合部材層
                                                                                

Claims (2)

  1. 　励起光により蛍光を発する蛍光体と金属酸化物とからなる、表面が励起光入射面とされた蛍光板と、当該蛍光板の裏面側に配置された反射層と、放熱基板とを具備した蛍光光源装置において、
    　前記反射層の裏面、および、周側面を覆う封止層が、接着層を介して、前記蛍光板の裏面の周縁に密着して設けられていることを特徴とする蛍光光源装置。
  2. 　前記反射層は、金属酸化物多層膜を介して前記蛍光板の裏面側に形成された銀反射膜よりなることを特徴とする請求項１に記載の蛍光光源装置。

                                                                                    
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