CN101532614A

CN101532614A - 发光装置

Info

Publication number: CN101532614A
Application number: CN 200910132176
Authority: CN
Inventors: 滨敦智; 长滨慎一; 林幸宏
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Corp; Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: JP2006173324A; CN101532614B; CN100531667C; CN1788673A

Abstract

本发明提供一种组合第1单元和第2单元而成的发光装置。其中，第1单元由以下部分构成：包含射出蓝色波长区域的激发光的激光元件的第1激发光源；对从该第1激发光源射出的第1激发光至少部分地进行吸收、波长变换，放出比所述第1激发光更长的波长的区域的光的、包含至少1种荧光物质的第1波长变换部件；断面的中心部的折射率比周边部的折射率高，传送从所述第1激发光源射出的所述第1激发光的第1光导管。且第2单元由以下部分构成：第2激发光源；第2波长变换部件；第2光导管。根据该发光装置，通过组合射出高亮度的蓝色波长区的激发光的激光元件和另一激光元件，能够发挥优异的显色性。

Description

发光装置

本申请是200510128575.2的分案申请，原申请的申请日为2005年11月30日，原申请的发明名称为发光装置。

技术领域

本发明涉及发光装置，具体涉及主要具有激发光源、波长变换部件、和光导管的发光装置。

背景技术

以往，广泛使用用于观察生体内部，或一边观察一边治疗的内视镜装置，或用于观察非常窄或非常暗的空间的纤维镜。

内视镜或纤维镜由非常细的光导管构成，通过将从光源照射的光送入该纤维内，能够照明胃等体腔中或间隙等的空间等。

为了采用细的纤维进行高效率的照明，对其光源要求高的亮度。此外，为了观察内脏的患部或间隙等，同时进行诊断，重要的是正确再现色信息。为此，作为内视镜或纤维镜的光源，需要接近自然光的光源。

因此，作为上述光源，提出了代替氙灯等，采用发光二极管(LED)、激光二极管元件(LD)等半导体发光元件(例如，特开2002-95634号公报)。

此外，提出了采用半导体发光元件的照明装置(例如，特表2003-515899号公报)。

半导体发光元件，小型、电力效率高，发出色彩鲜艳的光。此外，由于该元件由半导体形成，所以不用担心球切等。尤其，由于半导体激光器的发光强度大大高于发光二极管，所以能够实现照度高的光源。

近年来，开发了发蓝色波长的光的半导体激光器，由于发光效率极高，因此提出了将其用作实现RGB的光源，得到白色光的各种照明装置、发光装置。这样就能克服在发蓝色光的波长变换部件中得不到足够的发光效率及亮度的以往存在的问题。

但是，如上所述，在用于内视镜等的情况下，要求显色性优异的发光装置。此外，在是车辆搭载用的照明装置的情况下，为了看清人或标志，也需要高的显色性。

尤其，在采用发蓝色波长的光的半导体激光器的情况下，起因于该激光其特有的性质，即在蓝色波长区域具有线状光谱，在其周边波长区域(例如，近紫外区域和青绿色波长区域)的比较宽的范围，极端降低发光强度的性质，达不到充分满足显色性的要求。

此外，根据光源装置的用途，要求极高的亮度，但由于发光效率及亮度和显色性相互具有这种选择的关系，因此难十分满足发光效率和显色性双方的要求。

另外，半导体激光器这样的半导体发光元件，要求更高的亮度、更高的发光效率，但是，一般，由于光密度高，所以构成波长变换部件的树脂及荧光物质等，因高密度的激发光而发热、劣化，有时导致发光装置本身的寿命降低。

发明内容

本发明的目的是，提供一种发光装置，能够采用在蓝色波长具有线状光谱的发光效率良好的发蓝色波长的半导体激光器，实现富于色彩再现性的高显色性。

此外，本发明的另一目的是，提供一种高性能的发光装置，能够满足高显色性、和发极高亮度的光的高发光效率的具有相互折衷选择的关系的双方的性质。

另外，本发明的又一目的是，提供一种高寿命的发光装置，能够采用发光效率良好的半导体发光元件，防止构成发光装置的部件的劣化。

本发明提供一种发光装置，是组合第1单元和第2单元而成的发光装置，其由以下部分构成：

第1单元，由以下部分构成：包含射出蓝色波长区域的激发光的激光元件的第1激发光源；对从该第1激发光源射出的第1激发光至少部分地进行吸收、波长变换，放出比所述第1激发光更长的波长的区域的光的、包含至少1种荧光物质的第1波长变换部件；断面的中心部的折射率比周边部的折射率高，传送从所述第1激发光源射出的所述第1激发光的第1光导管，

第2单元，由以下部分构成：包含射出比射出所述蓝色波长区域的激发光的激光元件更短的短波长区域的激发光的激光元件的第2激发光源；

对从该第2激发光源射出的第2激发光至少部分地进行吸收、波长变换，放出比所述第2激发光更长的波长的区域的光的、包含至少1种荧光物质的第2波长变换部件；断面的中心部的折射率比周边部的折射率高，传送从所述第2激发光源射出的所述第2激发光的第2光导管。

此外，本发明提供一种发光装置，由以下各部分构成：

出射第3激发光的第3激发光源；

第3波长变换部件，对从该第3激发光源射出的该第3激发光至少部分地吸收、波长变换，放出规定波长区域的照明光；

第3光导管，在一端具有第3激发光源，在另一端具有第3波长变换部件，在断面中与周边部即包层相比断面中心部即芯的折射率更高，从而向所述第3波长变换部件导出从所述第3激发光源射出的所述第3激发光；

混模器，对导入所述第3光导管的所述第3激发光施加混模。

根据本发明的发光装置，通过组合出射高亮度的蓝色波长区域的激发光的激光元件、和另一激光元件，能够发挥优异的显色性。

此外，根据本发明的发光装置，通过采用混模器，能够以高水平大致维持由照射在波长变换部件上的总激发光形成的亮度，同时能够使激发光中的一部分具有高的相对强度的光，缓和成具有宽的相对强度的光。因此，能够防止由特强的发光强度的光在波长变换部件上形成的发热造成的劣化，能够得到可靠性高、寿命高的发光装置。

附图说明

图1是用于说明本发明的发光装置中的单元结构的简要构成图。

图2是表示本发明的发光装置的简要构成图。

图3是用于说明本发明的发光装置中的纤维端部的简要构成图。

图4是用于说明本发明的发光装置中的波长变换部件的结构的简要构成图。

图5是用于说明本发明的发光装置中的混模器的结构的简要构成图。

图6是用于说明本发明的发光装置中的另一混模器的结构的简要构成图。

图7是用于说明本发明的发光装置中的又一混模器的结构的简要构成图。

图8(a)～(c)是表示实施例1的发光装置中的激光元件的发光光谱的图示。

图9是表示实施例1的发光装置中的发光效率的曲线图。

图10是用于说明本发明的发光装置中的单元组合的结构的简要构成图。

图11是表示实施例5的发光装置的图形剖面的简要构成图。

图12是表示实施例5的发光装置中的图形曲线的曲线图。

图13是表示实施例中的发光装置的光束-光出射的关系的曲线图。

具体实施方式

本发明的发光装置还能够同时实现具有折衷(trade-off)关系的高发光效率和高显色性的双方。

此外，通过采用激光元件作为激发光源，即使变化投入电力，也难变化色温度、色度坐标，能够调整白色强度。

在组合出射430～500nm范围的波长的激发光的激光元件、和出射360～420nm范围的波长的激发光的激光元件的情况下，或在作为第1单元及/或第2单元中的荧光物质，组合采用特定的荧光物质的情况下，能够更加确实发挥实现高亮度，同时得到高的显色性的效果。

在混模器(mode scrambler)是将导入光导管的激发光的出射图形变更为不同的出射图形，使所述激发光从光导管射出的混模器的情况下，能够更确实地防止波长变换部件的发热造成的劣化。

当在光导管的长度方向的一部分或全部上，由相对于外周的一部分或全部具有凹部及/或凸部的部件构成的时候，在混模器是使光导管向多个方向弯曲，或一体地装入光导管，通过增减所述光导管的周边部的厚度，使中心部的直径变化的混模器的情况下，能够非常简便地实现混模器本身，能够提供非常廉价的高性能的装置。

混模(mode scramble)，在将从光导管射出的激发光的FFP上的半全辐值规定为2倍以上，或将从光导管射出的激发光的FFP上的强度峰值规定为80％以下的情况下，能够更加防止波长变换部件的发热，能够实现发光装置的高性能化、高寿命化。

波长变换部件，含有荧光物质和树脂，在通过按0.1～10∶1的重量比混合荧光物质和树脂形成时，在荧光物质含有温度特性良好的，例如从由碱土金属卤代磷灰石(halogen apatite)、碱土金属铝酸盐、氧氮化物或氮化物、稀土铝酸盐构成的组中选择的至少一种的情况下，尤其在含有从由LAG、BAM、BAM:Mn、YAG、CCA、SCA、SCESN、SESN、CESN及CaAlSiN₃:Eu等组成的组选择的至少一种的情况下，即使对于非常高的密度的光，也能够有效地防止热造成的劣化。

本发明的发光装置，例如，作为单元，如图1所示，主要由激发光源10、光导管20、透光性部件30构成。如此的单元，也可以单独构成发光装置，也可以多个具有混模器(未图示)。或者，也可以通过组合至少2个以上，例如，如图2所示通过组合4个混模器构成发光装置100。单元的组合个数，可以根据显色性和输出决定。本发明的发光装置，例如，优选各单元具有120流明/mm²以上的亮度。

激发光源

第1～第3激发光源，如图1所示，具有发光元件11等，以能够将从发光元件11射出的光从射出部12导出给光导管20的方式构成。

第1～第3激发光源是射出激发光的光源。此处的激发光，通常，包括发出能激发后述的荧光物质的光的激光二极管元件。

构成第1单元的第1激发光源(以下，有时记为第1激光元件)射出蓝色波长区域的激发光。该第1激光元件，例如，优选射出400～500nm、420～500nm、430～500nm、430～480、440～470nm或440～460nm范围的激发光的，换句话讲，优选在上述范围具有线状光谱的激发光源。由此，能够得到具有极高发光输出的发光装置。此外，如后述，通过使用波长变换效率良好的荧光物质，能够得到发光输出高的发光装置。另外，能够得到多种色调的光，高显色性的光。

此外，构成与第1单元组合采用的第2单元的第2激发光源(以下，有时记为第2激光元件)，只要是射出比第1激光元件短的短波长侧的激发光的光源，不特别限定。第2激光元件，例如，优选射出350～500nm、360～460nm、360～420nm、370～420、380～420nm、380～440或380～420nm范围的激发光的、在上述范围具有线状光谱的。

作为第1激光元件和第2激光元件的组合，例如，可举例440nm带和400nm带的组合，更具体地是，445nm±15nm和405nm±15nm的组合、445nm±15nm和375nm±15nm的组合。此外，在本发明中，也可以与第3激光元件组合，例如优选445nm±15nm和375nm±15nm和375nm±15nm的组合。

激光元件本身，也可以是用该领域的公知的方法及结构制作的任何激光元件，通常通过在基板上叠层半导体层而构成。

作为基板，为了高批量性地形成结晶性良好的氮化物半导体，优选采用以C面、R面或A面为主面的蓝宝石基板。此外，例如，也可以采用以C面、R面或A面的任何一面为主面的尖晶石(MgAl₂O₄)这样的绝缘性基板、SiC(包括6H、4H、3C)、ZnS、ZnO、GaAs、Si、GaN及与氮化物半导体晶格整合的氧化物基板等，可生长氮化物半导体的以往所知与氮化物半导体不同的材料。此外，基板也可以实施偏角，在此种情况下，如果采用阶段状向一方向或二方向以上偏角(off angle)的基板，由于能够高结晶性地生长由氮化镓构成的衬底层，因此优选采用该基板。

在采用与氮化物半导体不同的基板的情况下，当在该异种基板上生长成为元件结构形成前的衬底层的氮化物半导体(缓冲层、衬底层等)后，通过利用研磨等方法除去异种基板，也可以作为氮化物半导体(例如，GaN)的单体基板，此外，也可以在元件结构形成后除去异种基板。

通过在异种基板上形成缓冲层(低温生长层)及/或由氮化物半导体(优选GaN)等构成的衬底层，能够良好地生长构成元件结构的氮化物半导体，通过由如此的氮化物半导体构成的pn接合，能够高效率地发光紫外区域的光。

作为缓冲层，例如，可列举低温生长GaN、AlN、GaAlN等而成为非单晶的层。

作为设在异种基板上的衬底层(生长基板)，也可以进行ELOG(Epitaxially Laterally Overgrowth)生长。例如，能够通过在异种基板上任意生长氮化物半导体层，利用难在其表面上生长氮化物半导体的保护膜(例如，SiO₂等)，形成条纹状等的掩模区域(例如，与基板的オリフラ面大致垂直地)，同时形成用于生长氮化物半导体的非掩模区域，在该保护膜上生长氮化物半导体层来实现。通过从非掩模区域生长氮化物半导体，根据有选择地生长，即除向膜厚方向生长外，也向横向生长，在掩模区域也生长氮化物半导体，能够形成大致平坦的半导体层。或者，能够通过在生长在异种基板上的氮化物半导体层上形成开口部，在包括该开口部的基板上形成氮化物半导体来实现。即，进行从开口部侧面向横向的氮化物半导体的生长，结果能够形成大致平坦的半导体层。

形成在如此的基板上的半导体层，能够举例BN、SiC、ZnSe、GaN、InGaN、InAlGaN、AlGaN、BAlGaN、BInAlGaN等多种半导体。同样，通过在这些元素中作为杂质元素含有Si、Zn等，也能够作为发光中心。

尤其，作为能够从可高效率激发荧光物质的紫外区域使可视光的短波长(例如，蓝色系)高效率发光的发光层的材料，有氮化物半导体，其中更适合举例III氮化物半导体(例如，含有Al、Ga的氮化物半导体，含有In、Ga的氮化物半导体，In_XAl_YGa_1-X+YN、0≤X、0≤Y、X+Y≤1)。此外，也可以用B、P置换氮化镓系化合物半导体的一部。通过适宜设定半导体的种类或其混晶比，能够调整得到的发光元件的发光波长。例如，通过根据活性层的组成，在350～550nm范围，优选350～500nm范围，更优选360～500nm范围，变化活性层的In的含量，能够在420～490nm范围内得到具有主发光峰值波长的光。

半导体层也可以是单层结构，但适合采用具有MIS接合、PIN接合、PN接合等的同质结构、异质结构或双异质结构的。另外，也可以是多层的叠层结构、超点阵结构，也可以是产生量子效应的叠层在薄膜上的单一量子阱结构或多重量子阱结构。

作为半导体层，例如，可举例依次叠层由n型氮化镓形成的第1接触层，由n型氮化铝·镓形成的第1包层，多层叠层由氮化铟·铝·镓或InGaN形成的阱层和由氮化铝·镓或GaN形成的阻挡层而形成的多重量子阱结构的活性层，由p型氮化铝·镓形成的第2包层，由p型氮化镓形成的第2接触层的双异质结构等。

这些半导体层，例如，能够利用金属有机化学气相生长法(MOCVD)、卤化物气相外延法(HVPE)、分子束外延生长法(MBE)等公知的技术形成。半导体层的膜厚度不特别限定，能够采用多种膜厚度。

另外，氮化物半导体，以不掺杂杂质的状态显示n型导电性。为提高发光效率等，在形成n型氮化物半导体时，作为n型掺杂剂，优选适宜导入Si、Ge、Se、Te、C等。另外，在形成p型氮化物半导体时，作为p型掺杂剂，优选掺杂Zn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等。例如，作为杂质浓度，可列举10¹⁵～10²¹/cm³的范围，尤其作为接触层可列举10¹⁷～10²⁰/cm³的范围。由于只要氮化物半导体掺杂p型掺杂剂，就难p型化，所以优选在掺杂p型掺杂剂后，利用炉加热或等离子照射等，使其低电阻化。

例如，在基板上，任意地经由缓冲层，形成n型氮化物半导体层即n型接触层、裂纹防止层、n型包层及n型光波导层。除n型包层以外的其它层，也可根据元件省略。n型氮化物半导体层，需要至少在与活性层接触的部分，具有比活性层宽的能带隙，因此，优选包含Al的组成。例如，可举例n型Al_yGa_1-yN(0≤y<1)层(在每个层y值也可以不同)。各层，也可以一边掺杂n型杂质一边生长，形成n型，也可以不掺杂地生长，形成n型。

在n型氮化物半导体层上形成活性层。活性层，优选具有按阻挡层/阱层/阻挡层的顺序，适当次数地交替重复叠层In_x1Al_y1Ga_1-x1-y1N阱层(0≤x₁≤1、0≤y₁≤1、0≤x₁+y₁≤1)和In_x2Al_y2Ga_1-x2-y2N阻挡层(0≤x₂≤1、0≤y₂≤1、0≤x₂ ⁺y₂≤1、x₁>x₂)的MQW结构，通常，活性层的两端都成为阻挡层。

无掺杂地形成阱层。另外，除与p型氮化物半导体层邻接的最终阻挡层外，在全部的阻挡层上掺杂Si、Sn等n型杂质(优选1×10¹⁷～1×10¹⁹cm^-3)，无掺杂地形成最终阻挡层。另外，在最终阻挡层上，从邻接的p型氮化物半导体层扩散Mg等p型杂质(例如，1×10¹⁶～1×10¹⁹cm^-3)。通过在除去最终阻挡层的阻挡层上掺杂n型杂质，活性层中的初期电子浓度增大，向阱层注入电子的效率提高，从而提高激光器的发光效率。另外，由于最终阻挡层都位于最p型氮化物半导体层侧，因此不能寄予向阱层注入电子。因此，索性不向最终阻挡层掺杂n型杂质，通过利用从p型氮化物半导体层的扩散，实质上掺杂p型杂质，也能够提高向阱层的空穴注入效率。此外，通过不向最终阻挡层掺杂n型杂质，能够防止在阻挡层中混合存在不同型的杂质，以免降低载流子的移动度。但是，在生长最终阻挡层时，也可以按1×10¹⁹cm^-3以下的浓度一边掺杂一边生长。由于最终阻挡层抑制生长p型氮化物半导体层时的气体刻蚀对含有In的活性层的分解的影响，因此优选比其它阻挡层加厚地形成。例如，优选是其它阻挡层的1.1～10倍，更优选是1.1～5倍。

在最终阻挡层上，作为p型氮化物半导体层，形成p型电子封闭层、p型光导层、p型包层、p型接触层。除p型包层以外的层，也可根据元件省略。p型氮化物半导体层，至少在与活性层接触的部分需要具有比活性层宽的能带隙，因此，优选包含Al的组成。例如，可举例p型Al_zGa_1-zN(0≤z<1)层(在每个层z值也可以不同)。由此，形成所谓的双异质结构。此外，各层，也可以一边掺杂p型杂质一边生长，形成p型，也可以通过从邻接的其它层扩散p型杂质来形成p型。

p型电子封闭层，由Al的混晶比比p型包层高的p型氮化物半导体层构成，优选具有由Al_xGa_1-xN(0.1<x<0.5)构成的组成。此外，以高浓度，优选以5×10¹⁷～1×10¹⁹cm^-3的浓度掺杂Mg等p型杂质。由此，p型电子封闭层能够有效地在活性层中封闭电子，降低激光的阈值。此外，p型电子封闭层，只要按30～200

范围的薄膜生长就可以，只要是薄膜就能够在比p型光波导层或p型光包层低的低温下生长。因此，通过形成p型电子封闭层，与直接在活性层上形成p型光波导层等时相比，能够抑制包含In的活性层的分解。

此外，作为半导体发光元件，也可以采用在活性层的上方(到p型光波导层的途中)形成脊形条纹，用光波导层夹持活性层，同时设置谐振器端面的半导体激光元件。另外，也可以形成保护膜、p电极、n电极、p块状电极、n块状电极等。

尤其当在第2接触层上形成第2电极的情况下，第2电极，优选作为欧姆接触电极大致形成在整面上。此外，优选第2电极调节成其片状电阻Rp与第1接触层例如n型接触层的片状电阻Rn，形成Rp≥Rn的关系。通常，由于n型接触层，例如按膜厚3～10μm、进而按4～6μm形成，因而其片电阻Rn估计为10～15Ω/□，所以优选Rp以具有其以上的片状电阻值的方式形成在薄膜上。具体可举例150μm以下。

如此，在p电极和n型接触层是Rp≥Rn的关系时，为了在p电极上使电流向p层整体扩散，使整个活性层高效率地发光，优选设置具有延长传导部的p侧块状电极。由此，能够进一步谋求外部量子效应的提高。延长传导部的形状不特别限定，例如可举例直线状、曲线状、格子状、分支状、钩状、网状等。由于如果采用这些形状，能够减小遮光的面积，所以优选。P侧块状电极，由于与其总面积成正比地增大遮光作用，所以优选以遮光作用不超过发光增强效果的方式设计线宽及长度。

另外，优选利用透光性材料形成第2电极。例如，可举例ITO、ZnO、In₂O₃、SnO₂、含有从金及铂族元素的组中选择的1种的金属或合金的单层膜或多层膜。尤其在用由含有从金及铂族元素的组中选择的1种的金属或合金和至少1种其它元素构成的多层膜或合金形成的情况下，能够根据所含的金及铂族元素的含量，调整p电极的片状电阻Rp，能够提高电极的稳定性及再现性。但是，金或铂族元素，由于300～550nm的波长区域的吸收系数高，所以通过减小它们的添加量可提高透过性。Rp和Rn的关系，可从发光元件的发光时的光强度分布的状态判断。

作为基板，在采用绝缘性基板的情况下，通过p型氮化物半导体层的表面侧刻蚀，使n型氮化物半导体层露出，在p型及n型氮化物半导体层上分别形成第1及第2电极，通过切割成芯片状，能够形成由氮化物半导体构成的激光元件。此外，在除去绝缘性基板或采用导电性基板的情况下，不需要为露出上述n型氮化物半导体层的刻蚀，也可以在基板的表面上形成第2电极，在基板的背面上形成第1电极。

尤其，在与后述的混模器一同用作构成发光装置的第3激发光源的情况下，只要是能够激发后述的荧光物质的光，哪种光都可以。作为激发光源，能够使用以半导体发光元件、灯等、以及电子束、等离子、EL等为能源的器件。其中，优选采用半导体发光元件。由于半导体发光元件发光强度高，所以能够得到小型、电力效率高的发光装置。此外，能够得到初期驱动特性优异的、抗振动或耐点灯·熄灯的重复操作的发光装置。半导体发光元件，可列举发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等，其中优选是激光二极管。由此，能够得到具有极高发光输出的发光装置。例如，优选能够出射在350nm～550nm的范围具有主发光峰值波长的光的元件。由此，如后述，能够使用波长变换效率良好的荧光物质，其结果，能够得到发光输出高的发光装置，同时能够得到多种色调的光。另外，能够防止后述的波长变换部件的劣化，能够得到高寿命及高可靠性的发光装置。

光导管

第1～第3光导管，用于传送从激发光源射出的光，优选向波长变换部件导出光。因此，在这些光导管的一端及/或另一端上，配置激发光源和波长变换部件，优选在一端上配置激发光源，在另一端上配置波长变换部件。

光导管，由于能够自由地变更其长度，同时能够自由地变更其形状，尤其能够使其直角折弯或弯曲，所以能够向规定的位置导出光。因此，只要是能够如此进行的，采用哪种材料及构成都可以。尤其，从能源效率的观点考虑，优选是不减衰地向波长变换部件导出从激发光源出射的光的光导管。

作为光导管，例如，可举例在传送光时用作光传送路的极细的玻璃纤维，能够采用组合具有高折射率的玻璃纤维和具有低折射率的玻璃纤维的光导管，或采用反射率高的部件的光导管。其中，优选是用周边部(包层)围住断面的中心部的双重结构的光导管，从能够不减衰光信号地传送的观点考虑，更优选芯的折射率比包层的折射率高的光导管。光导管，从降低在光导管端面的光密度的观点出发，优选芯的占有率高于包层的占有率。此外，从防止向光导管返回光的观点考虑，优选包层径小。例如，可举例芯径1000μm以下，包层径(包含芯径)1200μm以下，优选芯径400μm以下，包层径(包含芯径)450μm以下。具体，举例芯/包层＝114/125(μm)、72/80(μm)等的光导管。

光导管，可以是单根纤维，也可以是多根纤维，但优选是单根纤维。此外，也可以是单一模式的纤维，但优选是多模式纤维。

光导管的材料不特别限定，例如，可举例石英玻璃、塑料等。其中，优选芯的材料由纯二氧化硅(纯石英)构成。由此，能够抑制传送损失。

此外，光导管，从降低光导管端的光密度的观点出发，如图3(a)及图3(b)所示，举例只在光导管20、120的端部芯径比芯20a、120a的中心部宽的光导管，例如TEC纤维(包层20b径固定)、锥形纤维(包层120b径为锥形状)等，在端部具有中心部的芯径的1.05～2.0倍范围的芯径的光导管。由此，能够防止配置在光导管端部上的纤维本身的劣化。进而，能够防止配置在光导管端部上的波长变换部件等的劣化，同时能够均匀地高效率向波长变换部件照射光。

此外，也可以采用称为分度导向、光子能带隙、空穴加速等的，在其芯或包层具有1个以上的空气孔即空气空穴的光子纤维(参照，远山修.“光子晶体纤维”第31届光波传感技术研究会(Proc.of 31st Meeting onLightwave Sensing Technology)，LST31-14，pp.89-96，2003年6月6日；光子晶体纤维DIAGUIDEORPCF，三菱电线株式会社产生目录，No.6-184(2003.01)等)。光子晶体纤维，为了防止水分等浸入空气空穴，用规定的部件包覆端部。因此，传送给光导管的光，在其端部容易比芯宽地放出。总之，由于都能够在光导管端部降低光密度，所以更容易得到采用本发明的效果。

另外，光导管，也不一定是1根，也可以是多根串联或并联连接的。尤其，在具有后述的混模器的发光装置中，也可以连接具有混模器的光导管和不具有混模器的光导管。

波长变换部件

第1～第3波长变换部件，吸收并波长变换从激发光源射出的激发光的一部或全部，相对于来自各激光元件的激发光，能够放出长波长区域的光，例如能放出在红色、绿色、蓝色以及它们的中间色即黄色、青绿色、橙色等中具有发光光谱的光。因此，波长变换部件，只要由能够实现如此功能的材料构成的，其种类不特别限定。即，波长变换部件，能够将从激发光源发出的光的一部或全部，变换成在长波长侧具有发光峰值波长的光，然后导出。

波长变换部件，优选形成通过波长变换部件得到的光，由不施加给激发光的波长地作为白色光得到的材料构成。此外，为得到良好的显色性，优选由照射光的平均显色评价数(Ra)为70以上、进而80以上的材料构成。

此处，所谓的显色性，表示控制用某光源照射的物体的颜色的外观的该光源的性质，所谓显色性良好，一般，表示非常接近太阳光照射的物体的颜色的外观的性质(参照，(株)欧姆公司，“荧光体手册”，p429)。显色性能够通过在发光元件中组合采用荧光体层来提高。此外，所谓平均显色评价数(Ra)，是以通过试样光源及基准光源各自照明8种比色图表时的色差的平均值为基础求出的。

所得光的色调，例如能够通过组合三基色(蓝色、绿色、红色)的光进行调整。此外，也能够通过组合具有补色关系的蓝色和红色、青绿色和红色、绿色和红色或青紫色和黄绿色等2色的光进行调整。此处，所谓补色，表示按色度图插入白色点，相互位于相反侧的2个色。另外，用于调整色调的各色的光，也不一定全部被波长变换部件波长变换，也可以利用从激发光源得到得激发光本身。此外，在本发明中，光的色和波长的关系依据JIS Z8110。

波长变换部件，例如，由荧光物质、颜料等构成。通过采用荧光物质，能够得到发光亮度及显色性双方都良好的发光装置。

另外，本发明的发光装置，如后述，也可以一体地形成各单元上的多个波长变换部件。

(荧光物质)

作为荧光物质，只要是能用激发光源激活的，不特别限定，但是优选相对于各激发光，至少组合采用1种以及2种荧光物质。例如，可列举：

(i)碱土金属卤代磷灰石、

(ii)碱土金属硼酸卤、

(iii)碱土金属铝酸盐荧光物质、

(iv)氧氮化物或氮化物、

(v)碱土硅酸盐、碱土氮化硅、

(vi)硫化物、

(vii)碱土硫代酸盐、

(viii)锗烷酸盐、

(ix)稀土铝酸盐、

(x)稀土硅酸盐、

(xi)主要用Eu等镧系元素激活的有机或有机络合物等多种荧光物质。

作为(i)碱土金属卤代磷灰石荧光物质，优选主要用Eu等镧系、Mn等过渡金属系的元素激活的，例如可举例：

M₅(PO₄)₃X:R_E

(M，可举例从Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中选择的至少1种以上。X，是从F、Cl、Br、I中选择的至少1种以上。R_E，是Eu及/或Mn。)等。

例如，举例钙氯磷灰石(CCA)、钡氯磷灰石(BCA)等，具体举例Ca₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu、(Ba、Ca)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu等。

作为(ii)碱土金属硼酸卤荧光物质，例如，可举例：

M₂B₅O₉X:R_E

(M、X及R_E与上述同义。)等。

例如，例示钡氯磷灰石(BCA)等，具体举例Ca₂B₅O₉Cl:Eu等。

作为(iii)碱土金属铝酸盐荧光物质，可举例铕激活锶铝酸盐(SAE)、铕激活钡镁酸盐(BAM)、或

SrAl₂O₄:R_E、

Sr₄Al₁₄O₂₅:R_E、

CaAl₂O₄:R_E、

BaMg₂Al₁₆O₂₇:R_E、

BaMgAl₁₀O₁₇:R_E

(R_E与上述同义。)等。

作为(iv)氧氮化物或氮化物，优选主要用稀土元素激活的，含有至少1种第II族元素、和至少1种第IV族元素。这些元素的组合不特别限定，例如，可举例由以下的组成表示的组合：

L_xJ_yO_zN_{((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z)}:R或

L_xJ_yQ_tO_zN_{((2/3)x+(4/3)y+t-(2/3)z)}:R

(L，可举例从由Be、Mg、Ca、Ba、Zn构成的组中选择的至少1种第II族元素。J，是从由C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf构成的组中选择的至少1种第IV族元素。Q，是从由B、Al、Ga、In构成的组中选择的至少1种第III族元素。R，是从由Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu、Sc、Yb、Tm构成的组中选择的至少1种稀土元素。0.5<x<1.5、1.5<y<2.5、0<t<0.5、1.5<z<2.5。)

式中，在x、y、z在上述的范围的情况下，显示高亮度，尤其，由于用x＝1、y＝2及z＝2表示的氧氮化物荧光物质显示出高的亮度，因此更优选。但也不限定在上述范围，能够使用任意的范围。

具体是，以α硅铝氧氮耐热陶瓷作为母体材料的氧氮化物荧光物质、以β硅铝氧氮耐热陶瓷作为母体材料的氧氮化物荧光物质、用CaAlSiN₃:Eu的组成式表示的Eu激活氮化铝硅酸钙等。

氮化物荧光物质，优选利用稀土元素激活的。该荧光物质，是含有上述至少1种第II族元素、上述至少1种第IV族元素和N的氮化物荧光物质，可举例按1～10000ppm的范围含有B的氮化物荧光物质。或者，在氮化物荧光物质的组成中也可以含有氧。

其中，由Ca及/或Sr、Si和N构成的氮化物荧光物质，例如氮化硅酸钙(CESN)、氮化硅锶(SESN)、氮化硅锶酸钙(SCESN)、尤其，优选用Eu激活的，按1～10000ppm的范围含有B的。也可以用上述至少1种稀土元素置换部分Eu。Ca及/或Sr的一部，也可以用上述至少1种第II族元素置换。也可以用上述至少1种第IV族元素置换部分Si。

具体，是用

L_xJ_yN_{((2/3)x+(4/3)y)}:R或

L_xJ_yO_zN_{((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z)}:R

(L、J及R与上述同义。x、y、z为0.5≤x≤3、1.5≤y≤8、0<z≤3。)表示的氮化物荧光物质，优选按1～10000ppm的范围含有B的荧光物质。

作为(v)碱土硅酸盐、碱土氮化硅，可列举：

M₂si₅N₈:Eu、

Msi₇N₁₀:Eu、

M_1.8si₅O_0.2N₈:Eu、

M_0.9si₇O_0.1N₁₀:Eu

(M与上述同义。)等。

作为(vi)硫化物，除CaS:Eu、SrS:Eu等碱土硫化物外，还可列举La₂O₂S:Eu、Y₂O₂S:Eu、Gd₂O₂S:Eu、ZnS:Eu、ZnS:Mn、ZnCdS:Cu、ZnCdS:Ag，Al、ZnCdS:Cu、Al等。

作为(vii)碱土硫代酸盐，可列举：

MGa₂S₄:Eu

(M与上述同义。)等。

作为(viii)锗烷酸盐，可列举3.5MgO·0.5MgF₂·GeO₂:Mn、Zn₂GeO₄:Mn等。

作为(xi)稀土铝酸盐，优选主要用Ce等镧系元素激活的，例如，钇铝石榴石(YAG)、镥铝石榴石(LAG)，具体，除Y₃Al₅O₁₂:Ce、(Y_0.8Gd_0.2)₃Al₅O₁₂:Ce、Y₃(Al_0.8Ga_0.2)₅O₁₂:Ce、(Y、Gd)₃(Al、Ga)₅O₁₂:Ce、Y₃(Al、Sc)₅O₁₂:Ce、Lu₃Al₅O₁₂:Ce(也包括用Lu部分或全部置换Y的，用Tb部分或全部置换Ce的。)外，还可列举Tb₃Al₅O₁₂:Ce、Gd₃(Al、Ga)₅O₁₂:Ce等。

作为(x)稀土硅酸盐，可举例Y₂SiO₅:Ce、Y₂SiO₅:Tb等。

作为(xi)有机或有机络合物，不特别限定，也可以采用任何公知的。优选是主要用Eu等镧系元素激活的，但也可以采用从由上述稀土元素以及Cu、Ag、Au、Cr、Co、Ni、Ti及Mn构成的组中选择的至少1种，任意地代替Eu或添加。

其中，优选，主要用(ix)的Ce等镧系元素激活的稀土铝酸盐荧光物质、尤其Y₃Al₅O₁₂:Ce、(Y、Gd)₃Al₅O₁₂:Ce的组成式表示的YAG系荧光物质(也包括用Lu部分或全部置换Y的，用Tb部分或全部置换Ce的。)、主要用(iv)稀土元素激活的氧氮化物或氮化物荧光物质，更优选以下一般式

L_xJ_yN_{((2/3)x+(4/3)y)}:R或

L_xJ_yO_zN_{((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z)}:R

(L、J及R、x、y、z与上述同义。)。

由于稀土铝酸盐荧光物质具有高的耐热性，所以能够放出稳定的光，由于波长变换效率高，所以能够高效率地取出光。此外，由于氮化物荧光物质被从紫外到可视光的短波长侧的光激发，能够放出可视光的长波长侧的光，所以能够谋求提高显色性。另外，通过组合采用这些荧光物质，例如能够得到平均显色评价数(Ra)在80以上、显色性高的光。

此外，优选以下组合：

(i)CCA、(ii)CCB及(iii)BAM中的至少1种和(ix)YAG的组合、

(iii)SAE和(i)CCA:Mn的组合、

(iii)SAE和(iv)SESN的组合、

(iii)SAE和(iv)SCESN的组合、

(iii)SAE和(iv)CESN的组合、

(i)CCA、(ix)LAG和(iv)SESN的组合、

(i)CCA、(ix)LAG和(iv)SCESN的组合、

(i)CCA、(ix)LAG和(iv)CESN的组合、

(i)CCA、(ix)LAG和(iv)CaAlSiN₃:Eu的组合、

(ix)LAG和(iv)SESN的组合、

(ix)LAG和(iv)SCESN的组合、

(ix)LAG和(iv)CESN的组合、

(ix)LAG和(iv)CaAlSiN₃:Eu的组合等。

由此，能够实现高效率及高显色性的双方。

尤其，在第1激光元件中，优选与后者的2种组合的组合。在第2激光元件中，优选与前者的5种组合的组合，更优选与(i)CCA、(ix)LAG和(iv)SESN的组合，(i)CCA、(ix)LAG和(iv)SCESN的组合。由此，能够实现高效率及高显色性的双方。

此外，从另一观点考虑，作为荧光物质，优选至少部分含有温度特性良好的荧光物质。此处，所谓“温度特性良好的荧光物质”，表示与波长变换部件的室温(25℃)时的亮度相比较，即使激光照射造成的波长变换部件的温度上升，亮度也不显著降低的意思。具体，表示波长变换部件表示在250℃时的亮度维持率，相对于室温(25℃)时的亮度维持率在50％以上，优选举例60％以上、65％以上或70％以上的。此外，波长变换部件在300℃时的亮度维持率，相对于室温时的亮度维持率，举例在30％以上、优选35％以上、40％以上、45％以上或70％以上的。更优选举例，在250℃时的亮度维持率，相对于室温在50％以上、优选55％以上、60％以上或70％以上的，并且在300℃时的亮度维持率，相对于室温时在30％以上、优选35％以上、40％以上、45％以上或50％以上的。

作为如此的荧光物质，优选从由碱土金属卤代磷灰石、碱土金属铝酸盐、氧氮化物或氮化物、稀土铝酸盐构成的组中选择的至少一种，有代表性地举例LAG、BAM、YAG、CCA、SCA、SCESN、SESN、CESN及CaAlSiN₃:Eu等。其中，优选LAG、BAM(尤其，Mn激活)、CaAlSiN₃:Eu等。由此，能够实现更高的亮度。

对于上述荧光物质以外的荧光物质，也能够使用具有同样的性能、效果的荧光物质。

另外，在组合采用2种以上的荧光物质的情况下，如后述，例如也可以单独在后述被覆部件中添加各荧光物质，也可以组合2种以上添加在被覆部件中。在此种情况下，能够通过所用的激发光源的波长、发光强度、要得到的光的色调等，适宜调整组合的荧光物质的使用比例。

例如，在采用LAG和SESN、SCESN或CaAlSiN₃:Eu的组合的情况下，优选按50∶1～1∶50范围的重量比，进而按30∶1～1∶30、50∶1～1∶1、30∶1～1∶1范围的重量比组合。此外，在采用LAG、CCA和SESN、SCESN或CaAlSiN₃:Eu的组合的情况下，LAG和CCA，优选按1∶10～10∶1范围的重量比，进而按1∶5～5∶1、10∶1～1∶1、5∶1～1∶1范围的重量比组合。LAG和SESN、SCESN或CaAlSiN₃:Eu，可举例与上述同等程度的范围。

作为本发明中的波长变换部件的具体的方式，例如，优选组合使用LAG(绿色发光)和SCESN或SESN(红色发光)。由此，通过组合蓝色的激发光(例如，在430～500nm的范围具有发光峰的发光元件)，能够确保色彩的三基色，能够得到显色性良好的发白色光的光。

优选，组合(Sr、Ca)₅(PO₄)₃Cl:Eu(蓝色发光)、LAG或CaAlSiN₃:Eu(从绿色发黄色光)、SCESN(红色发光)，或组合CCA、CCB、BAM(蓝色发光)、和YAG(黄色发光)，或从入射光侧依次配置使用CCA、CCB或BAM等(蓝色发光)、LAG(绿色发光)和SCESN(红色发光)。由此，如果组合具有可视光的短波长区域的360～420nm范围的发光峰值波长的发光元件，能够得到显色性良好的发白色光的光。

另外，各色的光，通过变化所用的荧光物质的配合比，能够实现所希望的白色光。尤其，在组合CCA等(蓝色发光)和YAG(黄色发光)的情况下，例如优选采用1～20∶1的重量比，更优选5～10∶1，由此能够增大发光效率。

此外，优选组合采用LAG(绿色发光)、SESN、SCESN或CaAlSiN₃:Eu(红色发光)。由此，通过组合在450nm附近(例如，420～460nm)具有发光峰值波长的发光元件，能够更加提高发光效率。

另外，在组合采用发黄色光的荧光物质及发红色光的荧光物质时，通过与在可视光的短波长区域上的450nm附近具有发光峰值波长的发光元件组合，从发光元件射出的激发光和从荧光物质放出的光的混色光，从波长变换部件，作为光向外部导出。该光为透着红色的白色光。

此外，在采用从绿色发黄色光的荧光物质时，优选与在可视光的短波长区域上的450nm附近(440～470nm)，例如在445nm具有发光峰值波长的发光元件组合采用。由此，能够组合从发光元件射出的激发光和从激发光变换的黄色光，从而光成为白色光。如此，通过利用激发光的一部，能够回避在波长变换时的光的吸收，能够提高发光效率。

在组合采用从发蓝色光的荧光物质及发黄色光的荧光物质时，通过与在紫外线区域上的375nm附近具有发光峰值波长的发光元件组合，从波长变换部件放出的白色光成为光。由于人眼睛看不见紫外线，所以只有从波长变换成可视光的荧光物质放出的光才成为光。

此外，在组合(1)在可视光的短波长区域上的400nm附近(例如，370～420nm)具有发光峰值波长的发光元件、(2)利用来自该发光元件的光，发蓝色光(例如，440～460nm)的荧光物质、(3)被蓝色光激发，发绿色光(例如，520～540nm)的荧光物质、(4)被蓝色光激发，发黄色光(例如，550～580nm)的荧光物质、(5)被蓝色光激发，发红色光(例如，640～660nm)的荧光物质时，从波长变换部件放出的光主要为白色光。尤其，优选从入射光侧按此顺序配置上述荧光物质。通过该组合，能够提高发光效率。其中，在组合采用(1)、(2)及(4)的情况下，能够更加提高发光效率。此外，在组合采用(1)～(3)及(5)时，能够提高显色性。另外，在上述情况下，由于作为光的色成分不利用发光元件的激发光，只通过被荧光物质变换的光得到白色，所以不通过发光元件的光输出变化色温度、色度坐标，也能调整白色强度。

另外，在本发明中，作为白色光的单元，也可以分别组合第1单元、第2单元等。即，只要是通过组合第1单元、第2单元等，能得到高亮度及高显色性的白色光的发光装置就可以。例如，可举例通过以下的组合得到的白色光发光装置：

组合(a)430～500nm的发光元件和(b)发绿色光的荧光物质组合而成的绿色光的第1单元，和(c)360～420nm的发光元件、(d)发蓝色光的荧光物质和(e)发红色光的荧光物质组合而成的粉红色的第2单元得到的白色光发光装置；

组合由(a)、(b)和(e)组合而成的白色光的第1单元，和由(c)和(d)组合而成的红色光的第2单元得到的白色光发光装置；

组合由(a)和(b)组合而成的绿色光的第1单元，由(c)和(e)组合而成的红色光的第2单元，和由(c)和(d)组合而成的蓝色光的第3单元得到的白色光发光装置。

作为颜料，例如，可举例染料、二萘嵌苯等荧光染料。

由于如此的荧光物质、颜料等不形成凝集体，最大限度地发挥光的吸收率及变换效率，所以通常采用粒径在1μm～20μm范围的，优选2μm～8μm，更优选5μm～8μm的范围。此外，如此，通过采用粒径相对较大的荧光物质等，能够提高发光装置的批量生产性。此处，粒径指的是用空气透过法得到的平均粒径。具体是，在气温25℃、湿度70％的环境下，称取1cm³程度的试样，在装入专用的管状容器后，流动一定压力的干燥空气，从差压计读取比表面积，换算成平均粒径的值。

(被覆部件)

本发明的第1～第3波长变换部件，能够通过与被覆部件混合荧光物质等而形成。

作为被覆部件，例如，举例无机玻璃、三氧化二钇溶胶、氧化铝溶胶、二氧化硅溶胶等无机物质，聚烯系树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、环氧树脂、丙烯树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙基树脂、(PMMA等)、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚原菠烷树脂、氟树脂、硅树脂、变性硅树脂、编成环氧树脂等1种或2种以上等树脂、液晶聚合物等有机物质。这些被覆部件，优选耐热性、耐光性、耐候性、透光性等优异的物质。其中，优选氟树脂、硅树脂(尤其二甲基环己硅氧烷系、甲基聚环己硅氧烷系的树脂等)等。

在由荧光物质等和被覆部件即树脂构成波长变换部件的情况下，优选按0.1～10∶1的重量比范围，进而按1～3∶1、1.5～2.5∶1的重量比范围混合荧光物质等和被覆部件。但是，如后述，在用叠层结构形成波长变换部件的情况下，各层上的荧光物质等和树脂的比例也不一定相同。例如，能够根据耐热性、耐光性、折射率等荧光物质、树脂等本身的性质，适宜调整所用材料及其比例。

(填充物)

本发明的第1～第3波长变换部件，也可以只由上述的荧光物质等构成，但也可以在被覆材料中混合填充物。由此，能够容易在光导管上粘接波长变换部件。此外，由于能够均匀配置波长变换部件，所以能够得到减小色不均的发光装置。

填充物，优选是能够使从外部照射的光反射、散乱及/或扩散的材料。由此，能够使光散乱地取出。由此，具有能够均匀地向荧光物质等撞击激发光，能够降低色不均的作用。

作为填充物，可列举二氧化硅(烟尘二氧化硅、沉降性二氧化硅、熔融二氧化硅、晶体二氧化硅、超微粉无定形二氧化硅、无水硅酸等)、石英、氧化钛、氧化锡、氧化锌、一氧化锡、氧化钙、氧化镁、氧化铍、氧化铝、氮化硼、氮化硅、氮化铝等金属氮化物、SiC等金属碳化物、碳酸钙、碳酸钾、碳酸钠、碳酸镁、碳酸钡等金属碳酸盐、氢氧化铝、氢氧化镁等金属氢化物、硼酸铝、钛酸钡、磷酸钙、硅酸钙、粘土、石膏、硫酸钡、云母、硅藻土、石膏粉、无机尿、滑石、锌钡白、沸石、埃洛土、荧光物质、金属片(银粉等)等。此外，为了得到强度，也可以采用钛酸钾、硅酸钡、玻璃纤维等针状的填充物。其中，优选钛酸钡、氧化钛、氧化铝、氧化硅等。

填充物的粒径不特别限定，例如，中心粒径1μm以上低于5μm的填充物使来自荧光物质等的光良好地乱反射，通过采用大粒径的荧光物质等，能够抑制容易产生的色不均。中心粒径1nm以上低于1μm的充填物，对来自发光元件的光波长的干涉效果小，但不降低光度，能够提高光导管前端部件，例如树脂的粘度。由此，能够使荧光物质等大致均匀地分散在树脂中，能够维持该状态，即使在采用难使用的粒径比较大的荧光物质等时，也能够高成品率地批量生产。中心粒径5μm以上100μm以下的充填物，如果含在光导管前端部件例如树脂中，通过光散乱作用能够改善发光元件的色度偏差，同时能够提高树脂的耐热冲击性。另外，填充物，考虑到分散性或反射性等，能够设定成球状、针状、片状等多种形状。

填充物，优选具有与荧光物质等同等程度的粒径及/或形状。此处，所谓同等程度的粒径，说的是各粒子的各自的中心粒径的差低于20％时，所谓同等程度的形状，说的是表示与各粒径的正圆近似程度的圆形度(与圆形度＝粒子的投影面积相等的正圆的圆周长度/粒子的投影的圆周长度)的值的差低于20％时。通过采用如此的填充物，荧光物质等和填充物相互作用，例如，能够在树脂中良好地分散荧光物质等，能够更加抑制色不均。

填充物，例如，能够按透光性部件或波长变换部件总体量的0.1～80重量％，进而按50重量％以下、50重量％以下、40重量％以下、30重量％以下含有。

波长变换部件，能够通过在被覆部件即树脂中，任意与填充物一同混合上述荧光物质等，根据需要采用适当的溶剂，利用浇注法、喷涂法、丝网印刷法、模绘版印刷法等，进而利用注模法、压缩法、连续法、注射法、挤压法、叠层法、压延法、喷射注塑法等塑料的成型法等、真空被覆法、粉末喷涂被覆法、静电堆积法、电泳堆积法等，形成所希望的形状。

此外，也可以不采用被覆部件，例如采用一同混合荧光物质等和任意的填充物及适当的溶剂，任意加热，同时利用加压成型的方法、电镀等。

波长变换部件，可以单层形成1种荧光物质等，也可以形成均匀地混合2种以上的荧光物质等的单层，也可以2层以上地叠层含有1种荧光物质等的单层，也可以2层以上地叠层分别均匀混合2种以上的荧光物质等的单层。另外，在2层以上叠层单层的情况下，各层含有的荧光物质等，也可以将同程度的波长的入射光波长变换成同程度的波长的出射光，也可以将同程度的波长的入射光波长变换成不同波长的出射光，但优选将不同的波长的入射光波长变换成同程度或不同的波长的出射光。由此，能够波长变换入射在波长变换部件的、应变换的全部光，能够更加有效地进行波长变换。

波长变换部件30，如图4(a)所示，也可以通过重叠含有相互不同种类的荧光物质31a、31b的片状物而构成，如图4(b)所示，也可以通过以完全被覆含有与荧光物质31a不同的荧光物质31b的下层的方式，叠层含有荧光物质31b的上层而构成。另外，波长变换部件30，优选是在出射侧突出的碗状。通过如此形状能够更加提高亮度。波长变换部件的厚度不特别限定，能够根据使用的材料适宜调整。例如，在以厚膜形成荧光物质或树脂等的情况下，能够提高变换效率，从而能提高发光效率，但另一方面，由于有时因光的吸收等，也损失发光效率，所以优选考虑到此问题地选择适当的膜厚度。

波长变换部件30，如图1所示，也可以安装在用于导出激发光1的光导管20的前端部，即出射端部上，但也可以安装在激发光源10和光导管20的连接部分即激发光1的射出部12上。在是后者的情况下，即使在光导管的前端有脏的地方也能使用。此外，容易更换波长变换部件。因而，通过在多个位置设置波长变换部件，能够谋求提高生产性。

此外，如后述，在组合第1激发光源及第2激发光源等和多个激发光源的情况下，也可以通过光导管导出来自各激发光源的激发光，束在该光出射侧，全部整体地以单层或多层，或一部分整体地以单层或多层，形成波长变换部件。由此，能够简化各个形成波长变换部件的工序。

另外，在后述的光导管内的一部分上，例如，也可以通过在芯材料中含有荧光物质等，设置波长变换部件。

混模器(mode scrambler)

本发明的发光装置也可以具有混模器。

混模器，用于将导入光导管的激发光的出射图形变更为不同的出射图形(光强度图形)，使激发光从光导管射出，而只要起到如此的作用，哪种方式的都可以，也可以配置在任何处。即，关于导入光导管的激发光，被混模而从其光导管射出的激发光，在与未被混模而从其光导管射出的激发光相比较时，只要能够显示不同的出射图形的就可以。例如，可举例在光通信的领域为了容易测定光纤的连接损失等，或为了变化导入光纤的光的出射图形所用的利用公知方法的激发光。

具体是，混模器，能够通过在光导管的长度方向的一部或全部，相对于外周的一部或全部，具有凹部及/或凸部的部件构成。即，通过在如此的凹部及/或凸部接触光导管或用凹部及/或凸部挤压，能够由可向多个方向弯曲光导管的部件构成。此处。所谓多个方向，也可以是二维或三维方向的两个方向或三个方向以上的哪一个方向。

例如，如图5(a)所示，举例以能够二维地向2个方向波状弯曲光导管20的方式啮合的梳状、凹凸状等混模器50。此外，如图5(b)所示，举例能够三维地按任意的分布，向多个方向弯曲的粒状、凸状、凹状等的混模器51。另外，如图6所示，可举例通过一部分焊接(例如，YAG焊接)安装在光导管20的一部或全部上的套圈(ferrule)等(例如，SUS制或镍制等)的侧面(图4中43)，使光导管20产生变形，结果使光导管20向多个方向弯曲的方法及/或部件。即，举例能够通过来自外部的应力使光导管本体或光导管的芯弯曲的部件。

弯曲，也可以规则地或随机地分布，但为了不损伤光导管，例如优选缓慢地或以带圆圈的状态向多个方向进行。换句话讲，例如，弧的曲率半径可举例1mm以上，优选10～100mm的范围。

弯曲，也可以分布在光导管的总长上，但也可以偏向接近激发光源侧、接近波长变换部件侧、中央附近中的哪个。

弯曲，优选在光导管的2处以上、进而在4处以上、6处以上、8处以上、10处以上、15处以上、20处以上、40处以上进行。弯曲的弯曲间距(图5(a)中，P)及弯曲幅度(图5(a)中，W)不特别限定，但弯曲间距，例如优选100mm以下、进而50mm以下、10mm以下、5mm以下、1mm以下。弯曲幅度，例如，优选10mm以下、8mm以下、6mm以下、5mm以下、3mm以下、1mm以下、进而0.05mm以上、0.1mm以上、0.3mm以上。另外，弯曲的弯曲间距及弯曲幅度也可以是完全相同的尺寸，或是不相同的尺寸。

此外，混模器，也可以是一体地装入光导管，通过增减光导管的周边的厚度变化中心部的直径等的部件。换句话讲，也可以使光导管的一部具有作为混模器的功能。例如，如图7(a)～图7(c)所示，通过对光导管201、202、203的规定部位实施TEC处理等，也可以具有在芯的一部径增大的部位(图7(a)中，204)、减少的部位(图7(b)中，205)、增减的部位(图7(c)中，204及205)等。

另外，此时的中心部(芯)的直径的变化的分布及状态、其数量、间距，与上述的相同。中心部的直径的变化，优选其径的4/5以下、进而1/2以下、40％以下、35％以下、30％以下、20％以下。

通过采用上述的混模器，对导入光导管的激发光施加混模，能够得到所希望的出射光束。例如，混模后的激发光，优选具有混模前的激发光的1.5倍以上、进而1.8倍以上、2倍以上、2.2倍以上、2.5倍以上的半全辐值的FFP。换句话讲，导入光导管的激发光被混模，从该光导管射出的激发光的FFP的半全辐值，相对于未被混模，从该光导管射出的激发光的FFP的半全辐值，优选是1.5倍以上、进而1.8倍以上、2倍以上、2.2倍以上、2.5倍以上的。由此，能够维持高亮度，同时能够缓和光密度在极狭窄的一部分的集中，能够防止波长变换部件的发热造成的劣化，能够谋求发光装置的高寿命化。此处，所谓半全辐值，也称为fu1l width at halfmaximum(FWHM)，通常表示在与出射光束的强度的角度的应答曲线上，取强度峰值的一半的值的强度的全角。另外，出射光束的曲线，采用在该领域公知的哪种方法及装置都可以，例如，能够利用FTS-4000A(santec公司制造)、LEPAS-11(浜松ホトニクス公司制造)等市售的装置。

此外，从另一观点考虑，混模，优选混模后的激发光具有混模前的激发光的90％以下、进而80％以下、75％以下、70％以下的强度峰值的FFP。换句话讲，导入光导管的激发光被混模后，从起光导管出射的激发光的FFP上的强度峰值，相对于未被混模，从该光导管射出的激发光的FFP的强度峰值，优选在90％以下、进而80％以下、75％以下、70％以下。由此，带来强度峰值的若干降低，但由于引起补偿该强度峰值降低的范围的出射光束的形状变化，所以作为发光装置整体，能够维持高亮度，能够缓和光密度在极窄的一部分的集中。

透镜

在本发明的发光装置中，例如，如图1所示，优选在激光元件11和射出部12的之间设置透镜13。

透镜，只要从激光元件射出的光能聚光在光导管的入射部，可以是任何形状，也可以在激光元件和射出部的之间并排地配置多个。

透镜，能够由无机玻璃、树脂等形成，其中优选无机玻璃。在激发光源和光导管的之间具有透镜，由于透镜能够将从激发光源射出的激发光导出给光导管，所以通过聚光从激发光源射出的激发光，能够更高效率地利用激发光，能够进一步提高亮度。

另外，在透镜上，也可以含有可作为荧光物质等的波长变换部件的材料。由此，由于利用透镜功能，将波长变换的激发光确实聚光在射出部，所以能够消除色偏差，由于通过制造透镜，也能够同时制造波长变换部件，所以能够抑制波长变换部件的制造成本。

光导管前端部件

在本发明的发光装置中，优选第1～第3光导管的前端，即不与激发光源连接的端部，由通常称为管嘴的光导管前端部件支撑。通过如此的光导管前端部件，容易固定来自光导管的出射光。此外，容易根据其材料或形状提高发光效率，同时容易进行作为发光装置的组装。

因此，光导管前端部件，只要是能够支持光导管，用哪种材料及形状构成都可以。

光导管前端部件，优选用相对于激发光及/或波长变换的光反射率高、光的折射率高、导热性高、其中任何一种材料或2种以上具有它们的性质的材料形成。例如，相对于激发光及/或波长变换的光的峰波长，对于80％以上的反射率、350～500nm范围的光，优选具有n:1.4以上的折射率及/或0.1W/m·℃以上的导热性。具体可举例Ag、Al、ZrO₂、氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)、硼硅玻璃、不锈钢(SUS)、碳、铜、硫酸钡等。其中，在采用ZrO₂的情况下，由于容易维持抗拉强度，所以优选由ZrO₂、不锈钢(例如，SUS303等)形成。

功能膜/部件

不局限于安装在上述的光导管前端部件上，在本发明的发光装置中，优选在适当的位置安装各种功能膜/部件。作为此处的功能膜/部件，例如，可举例波长变换光反射膜、激发光反射膜、扩散防止部件、扩散部件等。

波长变换光反射膜，能够用于防止被波长变换部件波长变换的光返回到激发光入射侧，同时通过使返回到激发光入射侧的光反射，可作为光向外部取出。因此，波长变换光反射膜，优选由只使特定波长的光通过的、能反射特定波长即被波长变换的光的材料形成。由此，能够反射返回到激发光入射侧的光，能够谋求提高发光效率。此外，波长变换光反射膜，优选配置在波长变换部件的至少激发光导入部分上。

激发光反射膜，能够用于防止激发光直接向外部照射，和防止激发光从非想要的部分漏泄等。由此，例如，通过使经过波长变换部件内的、但未被荧光物质等波长变换的激发光再次返回到波长变换部件内，能够提高发光效率。所以，优选激发光反射膜由只通过被波长变换的特定波长的光的、能反射激发光的材料形成。此外，优选激发光反射膜配置在波长变换部件的至少波长变换的光的导出部分上。由此，能够减少激发光向外部的照射，能够提高发光效率。

扩散防止部件，能够用于防止激发光及/或被波长变换的光向非想要的方向扩散。所以，优选扩散防止部件由90％以上遮断激发光及/或被波长变换的光的材料及形状构成。例如，也可以以夹持在光导管和波长变换部件之间的方式，配置在光导管和波长变换部件的之间、连接点等上，也可以以围住光导管和波长变换部件的边界部分的方式配置，也可以以覆盖波长变换部件的波长变换光照射部分以外的外表面的方式配置。

扩散部件，主要用于通过扩散激发光，利用波长变换部件的荧光物质等使更多的激发光照射，提高发光效率。因此，扩散部件，优选配置在光导管的光的出射口和波长变换部件的之间。扩散部件，例如能够采用上述树脂中的折射率比较高的、上述树脂中含有所述添加物的材料。其中，优选硅树脂。由此，由于能够降低照射在波长变换部件上的光的输出，能够减轻单位面积的波长变换部件的负担，所以能够提高发光效率及线性度。

例如，扩散部件的膜厚，能够根据光导管的芯径、任意所用的扩散部件的折射率及厚度、波长变换部件的直径等适宜调整。

遮断部件

在本发明的发光装置中，也可以安装遮断部件。优选遮断部件是90％以上遮断来自激发光源的光的部件。例如，在采用放出对人体有害的紫外线的发光元件的情况下，为遮断该紫外线，作为遮断部件，能够采用紫外线吸收剂或反射剂等，使其含在光导出部中。由此，能够抑制紫外线等的照射。其中，从能够更加提高发光效率的观点考虑，优选采用反射剂。

另外，由于遮断部件还具有所述激发光反射膜、扩散防止膜等的功能，因此也可以不与它们严格区别地利用。

发光装置的用途

本发明的发光装置，能够用于多种用途。例如，也可以用作普通的照明器具、车辆搭载用的照明(具体是，前照灯用光源、尾灯用光源等)，或也可以用于如内视镜装置，观察生体内部，或一边观察一边治疗的装置。此外，也可以用于观察非常窄或非常暗的空间，例如原子能炉内部、遗迹的封闭空间等的纤维式观测器。另外，也能够用作各种真空装置的腔室内等要避免电流的漏泄或发热等的部件上的各种产业用、工业用、家庭用的光源。此外，也能够用作在要求点光源的场所或光源更换困难的场所等处使用的发光装置。

因此，本发光装置，能够与摄像部件(即，将光学图像变换成电信号的电子部件(受光部件))，具体是利用CCD(charge-coupled device)、CMOS(CMOS image sensor)等的摄像元件、将电信号变换成图像信号的图像信号处理装置、表示电信号或测定值等的指示器、输出图像信号并映出图像的显示器、进行各种处理及计算的电脑等一同使用。尤其，在作为摄像部件采用摄像元件的情况下，能够将被写入体的光学像设定为易于处理的图像。

例如，受光元件(例如，发光二极管等)，也可以作为单体设计成发光装置，但也可以设在激发光源中的激光元件的附近、光波导的周围或光波导前端部件内中的任何一处上。由此，能够通过受光元件观测从激光元件发出的光量，在一定光量以下的情况下，通过调整投入到激光元件中的电流等，能够维持一定的光量。

本发明的发光装置，由于亮度高、色调偏差小、非常富于色彩再现性、显色性非常高，因此如内视镜装置，在与要求鲜明的摄像等装置的并用中，可发挥极为优异的效果。

此外，本发明的发光装置还可用于可视光通信。即，利用由上述的发光装置得到的可视光，例如通过在发光装置中附加通信功能，能够构筑无线电环境。由此，由于作为激发光源采用激光元件，所以能够实现几百MHz的调谐速度。

另外，本发明的发光装置，能够用于在图像显示部(屏幕)显示彩色图像的图像显示装置。在本发明的发光装置中，由于能够以高发光效率发光极高亮度的光，因此能够作为图像显示装置的光源发挥优异的效果。

以下，基于附图详细说明本发明的发光装置的具体实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例的发光装置，通过组合2个具有激发光源10、导向管20、波长变换部件30的单元而构成。

第1单元，作为激发光源10，采用由在445nm附近具有发光峰值波长的GaN系半导体构成的蓝色激光元件11。在该激光元件的前面，配置用于聚光来自激光元件的激发光的透镜13。

光导管20，其一端与激发光源10的光的出射部12连接，另一端与输出部21连接。作为光导管20，采用石英制的例如SI型114(μm：芯径)/125(μm：包层径)。

波长变换部件30，以在树脂中均匀分散荧光物质的方式成型，安装在输出部21上。

作为荧光物质，使用0.54g发绿色光的(Lu、Ce)₃Al₅O₁₂:Ce(LAG)、和0.02g发红色光的(Ca、Sr)₂Si₅N₈:Eu(SCESN)，在1.1g硅树脂中均匀混炼这些荧光物质。此时的波长变换部件30的膜厚，例如规定为500μm左右。

第2单元，作为激发光源，采用由在405nm附近具有发光峰值波长的GaN系半导体构成的蓝色激光元件。在该激光元件的前面，配置用于聚光来自激光元件的激发光的透镜。

光导管采用与上述相同的光导管。

波长变换部件，以在树脂中均匀分散荧光物质的方式成型，安装在输出部上。

作为荧光物质，使用0.42g发蓝色光的Ce₁₀(PO4)₆Cl₂:Eu(CCA)、和0.54g发绿色光的(Lu、Ce)₃Al₅O₁₂:Ce(LAG)、和0.02g发红色光的(Ca、Sr)₂Si₅N₈:Eu(SCESN)。在1.1g硅树脂中均匀混炼这些荧光物质。此时的波长变换部件30的膜厚，例如规定为500μm左右。

上述第1及第2单元，在用50mW驱动各激发光源时，分别如图8(a)及(b)所示，在各激发波长具有线状光谱(line spectrum)，在该波长区域的周边，强度非常低。此外，第1单元为Ra＝67.1，显色性比较低，但如图9的1点虚线所示，具有非常高的发光效率。第2单元为Ra＝85.4，具有高的显色性，但如图9的虚线所示，线性度不好，只显示比较低的发光效率。

另外，如本发明的光源装置，通过分别逐个组装所述第1及第2单元，能够得到图8(c)所示的具有发光光谱的光2。如此的光2发白色光，平均显色评价指数(Ra)为80.2，良好。此外，关于发光效率，如图9的实线所示，线性度良好，确认能够得到高亮度的发光效率。

如此，能够得到以高亮度照射显色性高、色调偏差非常小、富于色彩再现性的光的发光装置。

实施例2

该实施例的发光装置，除将第1及第2单元中的SCESN代替为SESN以外，同样制作实质上是与实施例1相同的发光装置。

在与实施例1相同地进行评价时，在显色性及发光效率方面，结果大致相同。

实施例3

该发光装置，如图10所示，将5个在实施例1中得到的第1单元42(激发波长445nm)、3个第2单元41(激发波长405nm)，用束纤维(bundlefiber)40进行组合，确认能得到具有Ra＝80以上的高显色性、良好线性度、高发光效率的发光装置。

实施例4

该发光装置，除将5个第1单元42(激发波长445nm)、3个第2单元41(激发波长405nm)使用束纤维40进行组合后，在光的出射侧，对5个第1单元一体地实施实施例1的第1单元用的波长变换部件、且对3个第2单元一体地实施第2单元用的波长变换部件以外，与实施例3相同地制作发光装置。

结果，与实施例3同样，确认能得到具有高显色性及高发光效率的发光装置。

实施例5

如图1所示，本实施例的发光装置，其构成具有激发光源10、导向管20、混模器(未图示)、波长变换部件30。

激发光源10，作为在405nm附近具有发光峰值波长的半导体元件，采用激光二极管。激光二极管为GaN系半导体元件。

如图11所示，混模器54，在光导管20的规定的4个地方，规则地形成弯曲间距P为5mm、弯曲幅度为0.5mm的弯曲啮合状态的梳状部件。

波长变换部件30，以荧光物质均匀分散在树脂中的方式成型，安装在输出部21上。

作为荧光物质，使用0.54g发绿色光的(Lu、Ce)₃Al₅O₁₂:Ce(LAG)、和0.02g发红色光的(Ca、Sr)₂Si₅N₈:Eu(SCESN)，在1.1g硅树脂中均匀混合这些荧光物质。此时的波长变换部件30的膜厚，例如规定为500μm左右。

在激发光源10中，在半导体发光元件11的前面，配置用于聚光来自激光二极管的激发光1的透镜13。

在该发光装置中，在用100mW驱动激发光源时，得到图12的粗线所示的出射光束曲线。

另外，为了比较，除不具有混模器52以外，准备与上述的发光装置相同的构成，与上述同样，在用100mW驱动时，得到图12的细线所示的出射光束曲线。

在用于比较的发光装置的半辐值为6.2°，强度峰值为100％时，实施例的发光装置的强度峰值为56.7％。此外，半辐值为15.2°，约为2.3倍。

关于两者，测定了光束和光输出的关系，如图13的粗线所示，本实施例的发光装置，与用于比较的发光装置(图13中，虚线)相比，显示非常良好的线性度。

另外，本实施例的发光装置的显色性良好，而且，与用于比较的发光装置相比，在相当长的时间里完全未发现波长变换部件等的劣化，确认高寿命。

实施例6

本实施例的发光装置，如图5(b)所示，除作为混模器51，在光导管20的周围随机地配置20个大约4mm的珠子(beads)，对光导管20施加弯曲以外，制作实质上与实施例1相同的装置。

如果与实施例1相同地评价，在出射光束曲线、光束-光输出、寿命方面，结果大致相同。

实施例7

该发光装置，如图6所示，除作为混模器52，通过焊接SUS制的套圈(ferrule)而对6处附加应力以外，实质上是与实施例1相同的装置。

实施例8

该发光装置，除作为光导管，如图3(a)所示，采用只在配置波长变换部件30的端部具有宽芯径的光导管(中心的芯径的1.5倍)以外，实质上是与实施例1相同的装置。

Claims

1.一种发光装置，由以下各部分构成：

出射第3激发光的第3激发光源；

第3波长变换部件，对从该第3激发光源射出的该第3激发光至少部分地吸收、波长变换，放出规定波长区域的光；

混模器，对导入所述第3光导管的所述第3激发光施加混模。

2.如权利要求1所述的发光装置，其中：所述混模器，用于将导入所述第3光导管的激发光的出射图形变更为不同的出射图形，进而从所述第3光导管射出所述激发光。

3.如权利要求1所述的发光装置，其中：所述混模器被用于使所述第3光导管向多个方向弯曲。

4.如权利要求1所述的发光装置，其中：所述混模器由在所述第3光导管的长度方向的一部分或全部上相对于外周的一部分或全部具有凹部及/或凸部的部件构成。

5.如权利要求3所述的发光装置，其中：所述弯曲，规则地或随机地在2处以上进行。

6.如权利要求5所述的发光装置，其中：所述弯曲的弯曲间距在100mm以下。

7.如权利要求5所述的发光装置，其中：所述弯曲的弯曲幅度在10mm以下。

8.如权利要求1所述的发光装置，其中：所述混模器被一体地组入所述第3光导管，通过增减所述第3光导管的周边部的厚度来变化中心部的直径。

9.如权利要求8所述的发光装置，其中：所述中心部的直径的变化，规则地或随机地在2处以上进行。

10.如权利要求8所述的发光装置，其中：所述中心部的直径的变化的间距在100mm以下。

11.如权利要求8所述的发光装置，其中：所述中心部的直径的变化为该直径的1/2以下。

12.如权利要求1所述的发光装置，所述混模是，将从所述第3光导管射出的激发光的FFP的半全辐值规定为2倍以上的混模。

13.如权利要求1所述的发光装置，所述混模是，将从所述第3光导管射出的激发光的FFP的半全辐值规定为80％以下的混模。

14.如权利要求1所述的发光装置，所述第3波长变换部件含有荧光物质和树脂，按0.1：1至10∶1的重量比混合所述荧光物质和树脂而成。

15.如权利要求1所述的发光装置，其中：所述荧光物质至少含有选自由碱土金属卤代磷灰石、碱土金属铝酸盐、氧氮化物或氮化物、稀土铝酸盐构成的组中选择的至少一种。

16.如权利要求1所述的发光装置，其中：在所述第3激发光源和所述第3光导管的之间还具有透镜，经由该透镜，向所述第3光导管导入从所述第3激发光源射出的激发光。

17.如权利要求1所述的发光装置，其中：从发光装置导出的光显示出80以上的平均显色评价数Ra。