CN107110440B

CN107110440B - 荧光光源装置

Info

Publication number: CN107110440B
Application number: CN201580060975.6A
Authority: CN
Inventors: 北村政治; 井上正树
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2018-08-14
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: CN107110440A; WO2016076144A1; JP2016095957A; JP6413673B2

Abstract

本发明的目的在于可以得到高的发光效率、并且能够得到没有颜色不均的发生且具有高的均匀性的出射光的荧光光源装置。本发明的荧光光源装置，其特征在于，其具备荧光板和设置在该荧光板的荧光放射面侧的光扩散板，在该光扩散板的表面接收的激发光经由该光扩散板射入该荧光板的荧光放射面，其中，上述光扩散板以该光扩散板的背面的外周缘位于比上述荧光板的荧光放射面的外周缘更靠内侧的方式配置，在上述光扩散板上遍及外周面的整周地设置有光反射部，激发光的入射区域以该入射区域的外缘位于该光扩散板的表面的外周缘的内侧的方式形成在上述光扩散板的表面。

Description

荧光光源装置

技术领域

本发明涉及荧光光源装置。

背景技术

以往，作为荧光光源装置，已知有将激光作为激发光照射到荧光板、从构成该荧光板的荧光体放射荧光的结构的装置。在这样的荧光光源装置中，激光的指向性高，具有高斯强度分布，在荧光板的激发光入射面中每单位面积的入射能量非常高，因此存在荧光板局部变为高温而得不到充分的发光效率的问题。

这样的问题在作为激发光使用激光的情况下尤为显著，但例如在使用聚光镜、聚光透镜等光学部件对荧光板局部地照射除激光以外的光作为激发光的构成的荧光光源装置中也发生。

这样提出了如下方案：在荧光光源装置中，通过设为在荧光板的激发光入射面的整个面上设置用于扩散激发光的部件、或者激发光照射到荧光板的激发光入射面的整个面这样的构成，从而抑制激发光局部地射入激发光入射面(例如参照专利文献1～专利文献3)。

具体而言，在专利文献1中，如图5所示，公开了一种荧光光源装置，其具备由激光源构成的激发光源11、荧光板51和支撑该荧光板51的支撑部件55，在荧光板51与支撑部件55之间设置有含有光扩散剂59的间隙层58。间隙层58以覆盖荧光板51的激发光入射面(图5中的左面)的整个面的方式配设。另外，在荧光板51和间隙层58的外周面上设置有反射膜62。在该荧光光源装置设置有透过荧光、遮挡激发光的透明板61，该荧光光源装置将透过透明板61的光作为出射光。

另外，专利文献2公开了如下的荧光光源装置：荧光板的表面被作为激发光入射面和荧光放射面，在该荧光板的表面的整个面上设置有例如通过粒子状物质沉积而形成的、大致板状的激发光扩散机构。

另外，专利文献3公开了如下的荧光光源装置：荧光板的表面被作为激发光入射面和荧光放射面，在该荧光板的表面所形成的激发光的入射区域被设为该入射区域的形状和面积与该荧光板的表面的形状和面积大致相同。在该荧光光源装置中，在荧光板的外周面上设置有吸收激发光的吸收机构或扩散激发光的扩散机构。

然而，在荧光板的表面被作为激发光入射面和荧光放射面、出射光包括荧光和激发光的荧光光源装置中，存在下述问题：由于在荧光板的激发光入射面的整个面上设置用于扩散激发光的部件、或者对荧光板的激发光入射面的整个面照射激发光，不能得到充分的荧光强度。

具体进行说明，在专利文献2所述的荧光光源装置中，通过激发光扩散机构在向着该激发光扩散机构的外周面的方向上扩散的激发光和荧光从该外周面会出射到外部。因此，不能有效利用射入到激发光扩散机构的内部的激发光和荧光。而且，在这样的荧光光源装置中，还有出射光产生颜色不均的问题。

另外，在专利文献3所述的荧光光源装置中不能减小荧光板的激发光入射面中每单位面积的激发光的入射能量、而且荧光板的表面中的激发光的入射区域的面积与荧光的放射区域的面积同等，因此无法有效将射入荧光板的激发光转换成荧光。因此，从荧光出射面射出的荧光的光量小。而且，在这样的荧光光源装置中，还有出射光产生颜色不均的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5285688号公报

专利文献2：日本特开2012-104267号公报

专利文献3：日本特开2012-089316号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是基于如上情况作出的，其目的在于提供可以得到高的发光效率、而且能够得到没有颜色不均的发生且具有高的均匀性的出射光的荧光光源装置。

用于解决问题的手段

本发明的荧光光源装置的特征在于，具备荧光板和设置在该荧光板的荧光放射面侧的光扩散板，在该光扩散板的表面接收的激发光经由该光扩散板射入该荧光板的荧光放射面，

其中，上述光扩散板以该光扩散板的背面的外周缘比上述荧光板的荧光放射面的外周缘位于更靠内侧的方式配置，

在上述光扩散板上遍及外周面的整周地设置有光反射部，

激发光的入射区域以该入射区域的外缘位于该光扩散板的表面的外周缘的内侧的方式形成在上述光扩散板的表面。

在本发明的荧光光源装置中，上述光扩散板优选含有散射激发光的光散射体。

发明的效果

在本发明的荧光光源装置中，与荧光板的荧光放射面的一部分相向地、配置有遍及外周面的整周地设有光反射部的光扩散板，在该光扩散板的表面的一部分形成有激发光的入射区域。因此，在光扩散板的表面上接收的激发光具有指向性并且具有高斯分布，也在荧光板射入被光扩散板扩散且分布被均匀化的激发光。其结果，能够使荧光在荧光板的内部以高效率生成，而且能够将所生成的荧光以高的效率从光扩散板的表面射出到外部，因此可以得到大的荧光光量。另外，能够有效利用尽管射入到光扩散板的内部但在荧光板的内部没有被转换成荧光的激发光，并且从光扩散板的表面射出到外部的激发光的分布可以得到均匀性。

因此，根据本发明的荧光光源装置，可以得到高的发光效率，并且能够得到没有颜色不均的发生且具有高的均匀性的光。

附图说明

图1是表示本发明的荧光光源装置的构成的一个例子的概略的说明图。

图2是表示图1的荧光光源装置中的荧光发光部件的表面的说明图。

图3是表示构成本发明的荧光光源装置的荧光发光部件的另一个例子的说明图。

图4是表示构成本发明的荧光光源装置的荧光发光部件的又一个例子的说明图。

图5是表示现有的荧光光源装置的构成的概略的说明图。

具体实施方式

以下，说明本发明的荧光光源装置的实施方式。

图1是表示本发明的荧光光源装置的构成的一个例子的概略的说明图，图2是表示图1的荧光光源装置中的荧光发光部件的表面的说明图。

如图1所示，该荧光光源装置10具备例如由激光二极管构成的激发光源11和荧光发光部件20，它们互相离开地配设。该荧光发光部件20具有被由激发光源11射出的激发光L激发而放射荧光的荧光板21。另外，荧光发光部件20以与激发光源11相向的方式，以相对于该激发光源11的光轴倾斜的姿势配置。另外，在激发光源11与荧光发光部件20之间的接近该激发光源11的位置上，配置有将所射入的激发光L以平行光射出的准直透镜15。

如图1和图2所示，荧光发光部件20具备矩形平板状的荧光板21和圆盘状的光扩散板25。

在该荧光发光部件20中，荧光板21的表面(图1中的上表面)在被作为激发光入射面的同时还被作为荧光放射面，在该荧光板21的表面侧设置有光扩散板25。光扩散板25中，该光扩散板25的背面(图1中的下表面)的整个面与荧光板21的表面相向地配置。

而且，荧光发光部件20以光扩散板25的表面(图1中的上表面)与激发光源11相向的方式配置，在该荧光发光部件20中，光扩散板25的表面在被作为激发光L的受光面的同时也被作为光(具体而言，荧光和激发光L)的出射面。

另外，在荧光板21的背面(图1中的下表面)配置有例如由铜等金属构成的放热部件(图示省略)，在该放热部件与荧光板21之间，设置有由银(Ag)膜或多层膜构成的光反射膜(图示省略、以下也称为“背面光反射膜”)。即，在荧光板21的背面依次设置有背面光反射膜和放热部件。这样，荧光板21通过设置背面光反射膜而成为在背面具有反射功能的板。

在图的例子中，光扩散板25的背面的整个面与荧光板21的表面的中央部相向且接触。即，光扩散板25与荧光板21的表面的中央部成为一体，成为通过该光扩散板25覆盖荧光板21的表面的中央部的状态。

荧光板21含有荧光体，具体而言，由单晶或多晶的荧光体构成，或者由单晶或多晶的荧光体和陶瓷粘合剂的混合物的烧结体构成。即，荧光板21由单晶或多晶的荧光体构成。

在此，在用作荧光板21的荧光体和陶瓷粘合剂的混合物的烧结体中，作为陶瓷粘合剂使用纳米尺寸的氧化铝粒子。而且，该烧结体是通过相对于荧光体100质量％而混合数质量％～数十质量％的陶瓷粘合剂、压制该混合物后进行烧制得到的。

通过荧光板21由单晶或多晶的荧光体构成，从而荧光板21具有高的热传导性。因此，在荧光板21中，由激发光L的照射产生的热高效地被排出，因此可抑制荧光板21达到高温。

构成荧光板21的单晶的荧光体例如能够通过切克劳斯基单晶生长法(Czochralski method)得到。具体而言，在坩埚内使籽晶与熔融的原料接触，在该状态下，一边使籽晶旋转，一边在铅直方向提拉，在该籽晶上使单晶生长，由此得到单晶的荧光体。

另外，构成荧光板21的多晶的荧光体例如能够如下获得。首先，将母材、活化材料和烧成助剂等原材料通过球磨机等进行粉碎处理，由此得到亚微米以下的原材料微粒。然后，使用该原材料微粒，例如通过浇注成型法形成成型体并进行烧结。然后，对所得到的烧结体实施热各向同性加压加工，由此得到气孔率例如为0.5％以下的多晶的荧光体。

作为构成荧光板21的荧光体的具体例，可以列举出YAG：Ce、YAG：Pr、YAG：Sm、LuAG：Ce等。在这样的荧光体中，稀土元素(活化材料)的掺杂量为0.5mol％左右。

从激发光L向荧光的转换效率(量子收率)、荧光的行进方向控制和排热性的观点出发，荧光板21的厚度优选为0.05～2.0mm。

在此，对利用荧光板21的厚度的荧光的行进方向控制进行详细说明，根据荧光板21的厚度为0.05～2.0mm，能够使在荧光板21的内部产生的荧光的大部分射入荧光板21的表面或背面。即，能够抑制或防止在荧光板21的内部产生的荧光从该荧光板21的外周面射出到外部。

另外，荧光板21至少含有扩散激发光L的光散射体，优选具有扩散激发光L的光扩散功能。其中，在荧光板21为光散射体扩散激发光L和荧光的荧光板时，具有扩散激发光L和荧光的光扩散功能。

通过荧光板21具有光扩散能，在荧光板21的内部，激发光L的行进方向被光散射体变更。因此，用于将激发光L转换成荧光的光路长度变长。其结果，能够有效地利用射入到荧光板21的内部的激发光L，以高效率转换成荧光。

另外，在荧光板21具有扩散荧光的功能时，在荧光板21的内部，荧光的行进方向被光散射体变更，因此可以抑制荧光被封闭在荧光板21的内部。其结果，在荧光发光部件20中，能够有效地利用在荧光板21的内部产生的荧光，以高效率射出到外部。

而且，通过荧光板21具有光扩散能，不会产生激发光L向荧光的转换效率(量子收率)变小的弊端，能够减小荧光板21的厚度。而且，通过减小荧光板21的厚度，该荧光板21具有极高的排热性，还能够充分抑制或防止荧光从荧光板21的外周面射出到外部。

荧光板21所含有的光散射体的折射率为1.0以上，具体而言，由具有与气孔、荧光板21的构成部件(具体而言，荧光体或荧光体与陶瓷粘合剂的混合物的烧结体)不同的折射率的微小粒子或晶界析出相构成。其中，作为构成光散射体的微小粒子，可以列举出例如由氧化铝、氧化钇、氮化硅、氮化铝和氟化锶等无机化合物构成的粒子。

光扩散板25至少具有扩散激发光L的光扩散功能。即，光扩散板25能够将激发光L的分布均匀化。

另外，光扩散板25可以在具有扩散激发光L的功能的同时，具有将在荧光板21的内部产生的荧光扩散的功能。其中，在光扩散板25具有扩散激发光L的功能的同时具有扩散荧光的功能的情况下，虽然由于该光扩散板25的作用、激发光L的分布被均匀化，但荧光的分布不被变更。其理由是由于从荧光板21放射的荧光不具有指向性。

另外，光扩散板25优选具有前方散射的程度比后方散射的程度大的光扩散功能。

通过光扩散板25的前方散射的程度大于后方散射的程度，在荧光发光部件20中，能够得到大的荧光光量。

具体进行说明，通过光扩散板25具有前方散射的程度大的光扩散功能，能够使从光扩散板25的表面入射的激发光L的大部分向荧光板21进行，射入该荧光板21的内部。

另一方面，在光扩散板25的后方散射的程度大的情况下，相比于前方散射的程度大的情况，容易在荧光发光部件20的内部、即光扩散板25的内部和荧光板21的内部产生反复反射。而且，荧光板21和光扩散板25具有一些吸收系数。因此，在荧光发光部件20的内部产生的反复反射中，在荧光板21和光扩散板25中，产生光(荧光)的吸收，从而产生损耗(光损失)。

因此，通过光扩散板25的前方散射的程度大，相比于后方散射的程度大的情况，能够抑制在荧光发光部件20的内部产生反复反射所造成的光损失的发生。

其中，在本发明中，前方散射是指光扩散板25的光(具体而言，激发光L或荧光)入射的面(具体而言，光扩散板25的表面或背面)中的向相对于光的入射方向小于90°的角度的散射。另外，后方散射是指光扩散板25的光入射的面中的向相对于光的入射方向90°以上的角度的散射。

光扩散板25以该光扩散板25的背面的外周缘位于比荧光板21的表面的外周缘更靠内侧的方式配置在荧光板21的表面上。即，光扩散板25中，该光扩散板25的背面的面积小于荧光板21的表面的面积，被设为该光扩散板25的背面的整个面与荧光板21的表面的一部分相向的状态。

通过光扩散板25的背面的外周缘位于比荧光板21的表面的外周缘更靠内侧，能够将经由光扩散板25射入到荧光板21的激发光L以高效率转换成荧光。

具体进行说明，荧光板21由于比光扩散板25的直径大，所以在该荧光板21中，通过激发光L的照射，在激发光L被转换成荧光的过程中产生的热以高的效率放热，荧光板21的温度上升被抑制。因此，由于荧光板21变成高温被抑制，所以在荧光板21的内部中，能够将激发光L以高的效率转换成荧光。

在光扩散板25中，该光扩散板25的背面的面积、即荧光板21的表面整个面中与光扩散板25相向的区域(在图的例子中，与光扩散板25相向接触的区域)的面积优选与荧光板21的面积近似。具体而言，光扩散板25的背面的面积优选相对于荧光板21的表面的面积为50％以上且小于100％的大小，特别在荧光板21的表面和光扩散板21的背面均为矩形的情况下，优选为接近100％的大小。

通过光扩散板25的背面的面积与荧光板21的表面的面积近似，能够减小在荧光板21的表面中光扩散板25与荧光板21之间的、没有被利用于有效的光(激发光L和荧光)的授受的区域。

另外，通过光扩散板25的背面的面积具有荧光板21的表面的面积的50％以上的大小，特别是如图1和图2所示，在荧光板21的表面为矩形形状且光扩散板25的背面为圆形形状的情况下，能够在光扩散板25得到高的位置精度。其中，在荧光板21的表面为矩形形状且光扩散板21的背面为圆形形状的情况下，由于光扩散板25的背面的面积的最大值为荧光板21的表面的面积的75％，所以如果光扩散板25的背面的面积在荧光板21的表面的面积的50％以上、则可以获得良好的位置精度。

另外，在光扩散板25的表面中，在该表面的一部分形成有激发光入射区域31。对于该激发光入射区域31来说，该激发光入射区域31的外缘31A位于比光扩散板25的表面的外周缘更靠内侧。即，激发光入射区域31具有比光扩散板25的表面的面积小的面积。

通过激发光入射区域31的外缘31A位于比光扩散板25的表面的外周缘更靠内侧，能够使从激发光入射区域31射入到光扩散板25的内部的激发光L在光扩散板25的径向外侧(向着光扩散板25的外周面的方向)扩散，并且还能够使射入荧光板21的激发光的分布均匀化。因此，能够缓和荧光板21的表面(激发光入射面)中的激发光的每单位面积的入射能量。

在该图的例子中，在光扩散板25的表面的中央部形成有圆形形状的激发光入射区域31。

在光扩散板25的表面中，激发光入射区域31的面积优选与光扩散板25的表面的面积近似。具体而言，激发光入射区域31的面积优选相对于光扩散板25的表面的面积为40％以上且小于100％的大小。

通过激发光入射区域31的面积接近光扩散板25的表面的面积，能够抑制伴随激发光L向光扩散板25的径向外侧扩散、例如伴随激发光L扩散到光扩散板25的背面整个面产生的亮度的降低。

另外，通过激发光入射区域31的面积具有光扩散板25的表面的面积的40％以上的大小，能够在激发光入射区域31处得到高的位置精度。其中，例如在光扩散板25的外径(直径)为3mm且激发光入射区域31的外径(直径)为2mm的情况下，激发光入射区域31的面积成为光扩散板25的面积的44％，可以得到良好的位置精度。

另外，光扩散板25的表面也可以平坦，但从激发光L的利用性的观点出发，优选具有凹凸结构。

另外，光扩散板25的厚度优选尽量小，具体优选为0.1～5mm。

通过光扩散板25的厚度小，能够抑制由激发光L在光扩散板25的径向外侧过度扩散而发光点变大所产生的亮度的降低。

而且，通过光扩散板25的厚度小，在该光扩散板25的内部，能够控制激发光L和荧光的行进方向。具体进行说明，在光扩散板25的内部，能够使激发光L和荧光的大部分射入该光扩散板25的背面或表面。即，在光扩散板25的内部，能够抑制激发光L和荧光在朝向外周面的方向行进。

另外，通过光扩散板25的厚度为0.1mm以上，该光扩散板25可以得到充分的操作性。即，在光扩散板25的厚度小于0.1mm的情况下，操作变难，光扩散板25得不到良好的操作性。

光扩散板25优选在透过激发光L和荧光板21的内部产生的荧光的光透过性材料中，至少分散有扩散激发光L的光散射体的板状体(以下也称为“含光散射体的板状体”)形成。

通过光扩散板25由含光散射体的板状体形成，能够根据光散射体的种类、含有比例和分散状态等容易地控制光扩散板25的光扩散功能。而且，由于能够利用光散射体控制光扩散板25的光扩散功能，所以该光扩散板25的表面的形状的设计的自由度变大，能够使光扩散板25的表面具有例如从激发光L的利用性的观点等优选的凹凸结构。

另外，作为光扩散板25，也能够使用由透过激发光L和荧光板21的内部产生的荧光的光透过性材料形成且一个面被蒙砂加工的板状体(以下也称为“蒙砂加工板状体”)。其中，在光扩散板25由蒙砂加工板状体形成的情况下，由被蒙砂加工的一个面构成光扩散板25的表面。

构成光扩散板25的光透过性材料可以根据激发光L和荧光板21的内部产生的荧光的波长使用适当的材料，优选为无机材料。

通过光透过性材料由无机材料形成，光扩散板25由于照射到荧光发光部件20的激发光L被转换成荧光的过程产生的热等热的影响而变形和变质等被防止或抑制。因此，荧光发光部件20可以长时间得到高的可靠性。

在光扩散板25中，作为含光散射体的板状体的具体例，可以列举出作为光散射体分散有由氧化铝(Al₂O₃)和氧化钛(TiO₂)等形成的微粒的玻璃板等。另外，作为蒙砂加工板状体的具体例，可以列举出表面被蒙砂加工的玻璃板等。

其中，由分散光散射体而成的玻璃板形成的光扩散板25例如能够通过将玻璃粒子和光散射体混合、利用所得到的混合物在荧光板21的表面形成混合物层，将该混合物层烧制而形成。

另外，构成光扩散板25的光透过性材料优选折射率大。具体而言，构成光扩散板25的光透过性材料优选折射率在荧光板21的折射率的值以上的材料。特别是通过折射率比荧光板21的折射率的值高的光透过性材料构成光扩散板25，在荧光板21与光扩散板25的界面入射的荧光，通过透过该界面而产生折射。因此，由于荧光的行进方向在荧光板21与光扩散板25的界面变更，所以可以抑制荧光被封闭在荧光发光部件20的内部，其结果，能够将荧光从荧光发光部件20的表面(光扩散板25的表面)以高效率射出到外部。

在荧光发光部件20中，如图2所示，在光扩散板25上遍及该光扩散板25的外周面的整周地设置有由光反射膜35形成的光反射部。

通过遍及光扩散板25的外周面的整周地设置有光反射部，能够将被光扩散板25扩散且射入该光扩散板25的外周面的光(激发光L和荧光)反射。因此，能够防止激发光L和荧光从光扩散板25的外周面向外部射出，而且从后述的实验例可知，能够将从光扩散板25的表面射出到外部的激发光L的分布均匀化。

作为构成光反射部的光反射膜35，可以列举出例如铝(Al)膜和银(Ag)膜等金属膜、二氧化硅(SiO₂)层与氧化钛(TiO₂)层的层叠膜等多层膜等。

在这样构成的荧光光源装置10中，从激发光源11射出的激发光L通过准直透镜15而成为平行光线。然后，该激发光L被照射到荧光发光部件20中的光扩散板25的表面(激发光L的受光面)，经由该光扩散板25射入荧光板21。而且，在荧光板21中，构成该荧光板21的荧光体被激发。由此，在荧光板21中从荧光体放射荧光。该荧光，不被荧光体吸收而与在荧光板21的背面被背面光反射膜反射的激发光L一起从光扩散板25的表面(光的出射面)射出到外部，并在荧光光源装置10的外部出射。

而且，在荧光光源装置10中，通过在荧光板21的表面的一部分设置有光扩散板25，在光扩散板25中，激发光L射入表面的一部分、具体而言射入激发光入射区域31。因此，在射入到光扩散板25的内部的激发光L被光扩散板25扩散，其一部分射入荧光板21的表面(激发光入射面)，并且另外一部分从光扩散板25的表面(光的出射面)射出到外部。而且，从光扩散板25的背面的整个面，分布被均匀化的激发光L射入荧光板21的表面(激发光入射面)。因此，在荧光板21中，激发光入射面中的激发光L的每单位面积的入射能量被缓和。其结果，在荧光板21中，能够将所射入的激发光L充分转换成荧光，伴随与此，荧光板21的温度上升被抑制，因此能够抑制荧光体中由热淬灭产生的荧光光量的降低。

另外，由于设置有光反射部(光反射膜35)，所以能够防止射入到光扩散板25的内部的激发光L和荧光从光扩散板25的外周面射出到外部，同时能够使从光扩散板25的表面(光的出射面)射出到外部的激发光L的分布均匀化。其结果，从光扩散板25的表面(光的出射面)射出的激发光L与从荧光体各项同性地被放射的荧光被平均地合成，从荧光发光部件20的表面(光扩散板25的表面)射出到外部的出射光中，能够使激发光L的分布与荧光的分布大致相等。其中，从光扩散板25的表面射出的激发光L具体是指，光扩散板25中在向着该光扩散板25的表面的方向被扩散的扩散光、被光反射部(光反射膜35)反射的反射光、以及被背面光反射膜反射的反射光。

因此，根据荧光光源装置10，即使是来自激发光源11的激发光L具有指向性的同时具有高斯分布，也能够在荧光板21的内部以高的效率生成荧光，而且能够将所生成的荧光以高的效率从光扩散板25的表面射出到外部，因此可以得到大的荧光光量。另外，能够有效利用尽管射入到光扩散板25的内部但却没有被转换成荧光的激发光L，并且从光扩散板25的表面射出外部的激发光L的分布获得均匀性。因此，可以得到高的发光效率，并且能够得到没有颜色不均的发生且具有高的均匀性的光。

该荧光光源装置10可以将荧光和激发光L合成且混色，可以得到具有优异的色度均匀性的光，因此能够适合作为仿白色光源。

该荧光光源装置除了在荧光发光部件20中光反射部由扩散反射材料形成的以外，具有与图1的荧光光源装置10相同的构成。

在该荧光光源装置中，激发光源、准直透镜、荧光板21和光扩散板25分别具有与图1的荧光光源装置10的构成部件相同的构成。

在荧光发光部件20中，光反射部由以与光扩散板25的外周面密合的状态所形成的扩散反射材层37构成。

构成该扩散反射材层37的扩散反射材料包含光散射用粒子和粘合剂。

作为光散射用粒子，可以列举出使用由例如二氧化硅(SiO₂)、氧化钛(TiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)和硫酸钡(BaSO₄)等无机化合物构成的、平均粒径为0.01～50μm的粒子。

另外，作为粘合剂，可以使用玻璃等无机粘合剂和有机硅树脂等有机粘合剂。

在扩散反射材层37中，扩散反射材料中的光散射用粒子的含有比例例如为30体积％。

在该图的例子中，扩散反射材层37覆盖荧光板21的表面中与光扩散板25相向的区域以外的区域的全域、以与该区域密合的状态形成。

该扩散反射材层37是将粘合剂中均匀分散光散射用粒子而成的涂布液涂布在配置于荧光板21上的光扩散板25的周围而形成涂布层、通过对该涂布层进行干燥处理而获得的。

在这样的荧光光源装置中，从激发光源射出的激发光通过准直透镜而成为平行光线。然后，该激发光被照射到荧光发光部件20中的光扩散板25的表面(激发光的受光面)，经由该光扩散板25射入荧光板21。而且，在荧光板21中，构成该荧光板21的荧光体被激发。由此，在荧光板21中从荧光体放射荧光。该荧光不被荧光体吸收而与在荧光板21的背面被背面光反射膜反射的激发光一起，从光扩散板25的表面(光的出射面)射出到外部，并在荧光光源装置的外部出射。

这样，根据该荧光光源装置，即使是来自激发光源的激发光具有指向性同时具有高斯分布，也能够在荧光板21的内部以高效率生成荧光，而且能够将所生成的荧光以高的效率从光扩散板25的表面射出到外部，因此可以得到大的荧光光量。另外，能够有效利用尽管射入到光扩散板25的内部但却没有被转换成荧光的激发光，并且从光扩散板25的表面射出外部的激发光的分布获得均匀性。因此，可以得到高的发光效率，并且能够得到没有颜色不均的发生且具有高的均匀性的光。

另外，在该荧光光源装置中，光反射部由扩散反射材层37形成，该扩散反射材层37为具有高的光反射功能的层，因此能够更有效地利用激发光和荧光。其中，在扩散反射材层37使用硫酸钡粒子作为光散射用粒子的情况下，利用该扩散反射层37的光的反射率为96％以上。

另外，扩散反射材层37被设为与光扩散板25的外周面和荧光板21的表面密合的状态，因此通过该扩散反射材层37，光扩散板25被固定于荧光板21。因此，在荧光板21与光扩散板25之间，不需要设置用于将光扩散板25固定于荧光板21的粘接剂层等。

对于该荧光光源装置来说，在荧光发光部件20中光扩散板25被保持部件41保持，另外光反射部由设置在保持部件41与光扩散层25之间的空隙层45形成，除此以外，与图1的荧光光源装置10具有相同的构成。

保持部件41由铝、铜等金属材料形成，具有沿着光扩散板25的外周面延伸的环状形状。

该保持部件41具备具有比光扩散板25的外径略大的内径、沿着该光扩散板25的外周面延伸的圆筒部42、以及在该圆筒部42的前端(图4中的上端)和基端(图4中的下端)分别形成的内侧突出部43和外侧突出部44。内侧突出部43从圆筒部42的内周面突出，以遍及该内周面的整周延伸的方式配设，具有形成有直径略微小于光扩散板25的外径的圆形形状的开口43A的圆盘状的整体形状。另外，外侧突出部44从圆筒部42的外周面突出，以遍及该外周面的整周延伸的方式配设，具有比荧光板21的长宽尺寸略大的长宽尺寸的矩形平板状的整体形状。

保持部件41通过设为外侧突出部44固定于荧光板21的表面、内侧突出部43与光扩散板25的表面的外周缘部密合的状态，来保持光扩散板25。

另外，保持部件41可以具有光反射功能。在此，保持部件41例如通过在圆筒部42的内周面上设置光反射膜等，而具有光反射功能。

通过保持部件41具有光反射功能，能够更有效地利用激发光和在荧光板21的内部生成的荧光。因此，荧光光源装置可以得到更高的发光效率。

如图4所示，构成光反射部的空隙层45可以为由空气构成的层、即由气隙形成。

通过空隙层45由气隙形成，光扩散板25的折射率大于该空隙层45的折射率(折射率：1)，因此在光(具体而言，激发光和荧光)射入到光扩散板25与空隙层45的界面的情况下，在该界面产生临界角反射。因此，能够通过空隙层45反射射入光扩散板25的外周面的激发光和荧光。

另外，构成光反射部的空隙层45可以由折射率比光扩散板25小的材料形成。即使空隙层45由折射率小于光扩散板25的材料形成，也能够在空隙层45与光扩散板25的界面产生临界角反射。

在这样的荧光光源装置中，从激发光源射出的激发光通过准直透镜而成为平行光线。然后，该激发光被照射到荧光发光部件20中的光扩散板25的表面(激发光的受光面)，经由该光扩散板25射入荧光板21。而且，在荧光板21中，构成该荧光板21的荧光体被激发。由此，在荧光板21中从荧光体放射荧光。该荧光不被荧光体吸收、而与在荧光板21的背面被背面光反射膜反射的激发光一起从光扩散板25的表面(光的出射面)射出到外部，在荧光光源装置的外部出射。

而且，根据该荧光光源装置，即使是来自激发光源的激发光具有指向性并且具有高斯分布，也能够在荧光板21的内部以高效率生成荧光，而且所生成的荧光以高的效率从光扩散板25的表面射出到外部，因此可以得到大的荧光光量。另外，能够有效利用尽管射入到光扩散板25的内部但没有被转换成荧光的激发光，并且从光扩散板的表面射出到外部的激发光的分布可以得到均匀性。因此，在得到高的发光效率的同时，能够得到没有颜色不均的发生且具有高的均匀性的光。

以上，利用具体的例子说明了本发明的荧光光源装置，但本发明的荧光光源装置不限定于此。

例如，光扩散板也可以以该光扩散板的背面不与荧光板的表面接触地设置。

另外，荧光光源装置整体的结构不限于图1所示的结构，能够采用各种构成。例如，在图1的荧光光源装置中，使用了1个激发光源(例如激光二极管)的光，但也可以是激发光源有多个、在荧光发光部件之前配置聚光透镜、将聚光照射于荧光发光部件的方式。另外，激发光不限于由激光二极管得到的光，如果能够激发荧光板中的荧光体，则也可以是将由LED得到的光聚光得到的激发光，还可以是来自封入水银、氙气等灯(lamp)的光。此外，在利用如灯或LED那样放射波长具有一定宽度的光源的情况下，激发光的波长为主要放射波长的区域。只是在本发明中并不限定于此。

以下，对于本发明的实验例进行说明。

〔实验例1〕

根据图3所示的构成，制作在矩形平板状的荧光板(21)上配设有圆盘状的光扩散板(25)的荧光发光部件(以下也称为“荧光发光部件A”)。

在制作的荧光发光部件A中，光扩散板(25)配置在荧光板(21)的表面的中央部，在该光扩散板(25)的表面中的直径为2.7mm的中央部分形成有激发光入射区域(31)。该荧光发光部件A具有下述规格。

[荧光板(21)]

材质：铈活化的YAG荧光体(YAG：Ce)，尺寸：5mm(长度)×5mm(宽度)×0.1mm(厚度)

[光扩散板(25)]

材质：分散有氧化钛微粒(粒径：20μm，含有比例：3体积％)的玻璃板，直径：3mm，厚度：3mm

[扩散反射材层(37)]

材质：在有机硅树脂中分散有氧化铝粒子和氧化钛粒子的扩散反射材料，厚度(图3中的左右方向的尺寸)：1mm

另外，除了不形成扩散反射材层(37)以外，制作与上述荧光发光部件A相同的构成和规格的比较用的荧光发光部件(以下也称为“荧光发光部件B”)。

对制作的荧光发光部件A和荧光发光部件B的光扩散板(25)中的激发光入射区域，分别作为平行光照射来自放射峰值波长为445nm的光的激光二极管的激光(激发光)，测定了出射光的激发光出射分布。其中，激发光入射分布为高斯分布。而且，确认将所得到的激发光出射分布内的最大激发光强度值作为1时的最小激发光强度值时，结果是荧光发光部件A的最小激发光强度值为0.38，荧光发光部件B的最小激发光强度值为0.18。

其结果是确认到：通过使用遍及光扩散板的外周面的整周地设置有光反射部(扩散反射层)的部件作为荧光发光部件，出射光中激发光的分布可以得到高的均匀性。

符号说明

10 荧光光源装置

11 激发光源

15 准直透镜

20 荧光发光部件

21 荧光板

25 光扩散板

31 激发光入射区域

31A 外缘

35 光反射膜

37 扩散反射材层

41 保持部件

42 圆筒部

43 内侧突出部

43A 开口

44 外侧突出部

45 空隙层

51 荧光板

55 支撑部件

58 间隙层

59 光扩散剂

61 透明板

62 反射膜

L 激发光

Claims

1.一种荧光光源装置，其特征在于：

其具备荧光板和设置在该荧光板的荧光放射面侧的光扩散板，在该光扩散板的表面接收的激发光经由该光扩散板射入该荧光板的荧光放射面，

其中，所述光扩散板以该光扩散板的背面的外周缘位于比所述荧光板的荧光放射面的外周缘更靠内侧的方式配置，

在所述光扩散板上遍及外周面的整周地设置有光反射部，

激发光的入射区域以该入射区域的外缘位于该光扩散板的表面的外周缘的内侧的方式形成在所述光扩散板的表面，

在所述荧光板的背面设置有背面光反射膜。

2.根据权利要求1所述的荧光光源装置，其特征在于，所述光扩散板含有散射激发光的光散射体。