CN109429533B - 荧光构件及发光模块 - Google Patents
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Abstract
荧光构件包括：波长转换部(12)，其具有供光源的光入射的入射部(12a)，以及供被入射的光激发而被进行波长转换后的转换光射出的出射部(12b)；以及反射部(16)，其被设置在波长转换部的表面的至少一部分上。波长转换部(12)由使从入射部(12a)入射的光源的光在射向出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。
Description
技术领域
本发明涉及荧光构件及发光模块。
背景技术
(1)以往，提出了组合了半导体激光器光源与荧光体的构造的发光模块(参照专利文献1)。此外，上述荧光体多为多晶体，在该情况下，因为半导体发光元件的出射光在荧光体内发生散射并被遮蔽，并且荧光体被激发而被波长转换后的光也会朗伯体地发光，所以从发光模块射出的光的指向性会降低。结果，在光学系统中利用的光变少，包含发光模块的系统整体的光利用效率会降低。
因此，为了降低由入射到荧光体内的光的散射、遮蔽而导致的损失，提出了透光性陶瓷荧光体或单晶荧光体(参照专利文献2、3)。
此外，提出了包括以下构件的发光模块：发光元件，其发出紫外线或短波长可见光；铸模构件，其对发光元件进行密封；以及荧光体，其被发光元件所发出的紫外线或短波长可见光激发，分别发出蓝、黄等颜色的可见光；该发光模块的铸模构件具有至少混入有荧光体，并且使来自荧光体的光进行高漫射的层、以及光的漫射程度比高漫射层低的低漫射层(参照专利文献4)。
(2)此外，以往，提出了一种通过对LED(Light Emitting Diode：发光二极管)或LD(Laser Diode：激光二极管)等发光元件、以及荧光体进行组合，从而得到所期望的发光颜色的车辆用灯具，上述荧光体射出被从发光元件射出的光激发而进行波长转换后的光(专利文献5)。
荧光体难以避免由斯托克斯光损耗而导致的发热。尤其是，在使用高输出的发光元件的情况下，发热量増大的情况比较明显，需要某种散热对策。例如，在上述车辆用灯具中，包含荧光体的发光构件被容纳在由铝等材料构成的支持构件的一部分中，荧光体所发出的热经由支持构件而散发到外部。
[在先技术文献]
[专利文献]
专利文献1:日本特开2014-067961号公报
专利文献2:日本特开2012-062459号公报
专利文献3:日本特开2015-081313号公报
专利文献4:日本特开2013-38353号公报
专利文献5:国际公开第14/125782号小册子
发明内容
[发明要解决的课题]
(1)然而，因为荧光体自身所发出的转换光如前所述成为没有指向性的朗伯体的配光，所以不能直接得到指向性较强的光。
(2)此外，因为在树脂中分散有荧光体的粒子的发光构件没有指向性地向全方位均匀发光，所以在其周围存在散热构件时，发光面的一部分会被覆盖。结果，光的利用效率降低。此外，当荧光体的温度上升时，荧光体内部的声子振动变大。结果，因为在荧光体内吸收的激发能不会转化成发光，而是被声子振动缓和，所以会导致发光效率的降低。
本发明鉴于这种状况而完成，其示意性的目的之一在于提供一种显示出指向性较强的发光的荧光构件。此外，其它示意性的目的之一在于提供一种抑制发光模块的发光效率的降低的技术。
[用于解决技术课题的技术方案]
为了解决上述问题，本发明的一个方案的荧光构件包括：波长转换部，其具有供光源的光入射的入射部，以及供被入射的光激发而进行波长转换后的转换光射出的出射部；以及反射部，其被设置在波长转换部的表面的至少一部分上。波长转换部由从入射部入射的光源的光在射向出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。
根据该方案，因为波长转换部由从入射部入射的光源的光在射向出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，所以从入射部射向出射部的光的比例变多，从出射部射出的光的指向性变强。此外，到此为止，从一部分的表面泄漏到外部的光在反射部进行内面反射，从出射部射出，能够提高光的利用效率。
也可以是，波长转换部为棒状的构件，在该构件的长度方向的两端上，形成有入射部及出射部。由此，在从入射部入射的光通过棒状的构件期间，方向趋向一致，从出射部射出的光的指向性变强。
也可以是，波长转换部的长宽比为10～100。
也可以是，波长转换部为多棱柱或圆柱，并在与入射部及出射部不同的侧面上设置有反射部。由此，以往从侧面泄漏到外部的光会在侧面上发生内面反射，能够提高光的利用效率。
也可以是，波长转换部由单晶材料或陶瓷材料构成，单晶材料或陶瓷材料的主轴与连结入射部及出射部的直线所成的角为±5°以内。由此，能够进一步加强从出射部射出的光的指向性。
本发明的另一方案为发光模块。该发光模块包括：光源；以及波长转换部，其具有供光源的光入射的入射部，以及供被入射的光激发而进行波长转换后的转换光射出的出射部。波长转换部由从入射部入射的光源的光在射向出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。
根据该方案，因为波长转换部由从入射部入射的光源的光在射向出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，所以从入射部射向出射部的光的比例变多，从出射部射出的光的指向性变强。
也可以是，波长转换部为棒状的构件，在构件的长度方向的两端，形成有入射部及出射部。由此，在从入射部入射的光通过棒状的构件期间，方向趋向一致，从出射部射出的光的指向性变强。
也可以是，波长转换部的长宽比为10～100。
也可以是，进一步包括被设置在波长转换部的表面的至少一部分上的反射部。
也可以是，波长转换部为多棱柱或圆柱，且在与入射部及出射部不同的侧面上设置有反射部。由此，能够进一步提高光的利用效率。
也可以是，波长转换部由单晶材料或陶瓷材料构成，单晶材料或陶瓷材料的主轴与光源的光轴所成的角为±5°以内。由此，能够进一步加强从出射部射出的光的指向性。
本发明的又一方案还是发光模块。该发光模块包括：光源；波长转换部，其具有供光源的光入射的入射部，供被入射的光激发而进行波长转换后的转换光射出的出射部、以及与入射部及出射部不同的侧面；以及散热部，其被设置为覆盖侧面的至少一部分。波长转换部被构成为：对从入射部入射的光源的光赋予指向性。
根据该方案，因为从波长转换部的侧面射出的光的比例变少，所以被散热部遮挡的光的量也会减少，有助于发光模块的配光的光的比例变多。
也可以是，散热部使用了热导率为50[W/(m·K)]以上的材料。由此，散热部的散热性能提高。
也可以是，进一步包括被设置在侧面与散热部之间的反射部。也可以是，反射部被以使入射到波长转换部的光源的光进行内面反射的方式构成，并使用了可见光反射率为80％以上的材料。由此，从一部分侧面泄漏到外部的光在反射部进行内面反射，并从出射部射出，能够提高光的利用效率。
也可以是，波长转换部被构成为：从入射部入射的光源的光在射向出射部时所发生的散射的程度比从入射部入射的光源的光在射向侧面时所发生的散射的程度小。
也可以是，波长转换部为棒状的构件，在该构件的长度方向的两端上，形成有入射部及出射部。由此，在从入射部入射的光通过棒状的构件期间，方向趋向一致，从出射部射出的光的指向性变强。
也可以是，波长转换部的长宽比为10～100。
也可以是，波长转换部为多棱柱或圆柱。
也可以是，波长转换部由单晶材料或陶瓷材料构成，单晶材料或陶瓷材料的主轴与连结入射部及出射部的直线所成的角为±5°以内。由此，能够进一步加强从出射部射出的光的指向性。
本发明的又一方案的荧光构件包括：第1波长转换部，其具有供光源的光入射的第1 入射部，以及供被入射的光激发而进行波长转换后的第1色的转换光射出的第1出射部；以及第2波长转换部，其具有供光源的光入射的第2入射部，以及供被入射的光激发而进行波长转换后的第2色的转换光射出的第2出射部。第1波长转换部由从第1入射部入射的光源的光在射向第1出射部时所发生散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，第2 波长转换部由从第2入射部入射的光源的光在射向第2出射部时所发生散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。
根据该方案，因为第1波长转换部由从第1入射部入射的光源的光在射向第1出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，所以从第1入射部射向第1出射部的光的比例变多，从第1出射部射出的第1色的转换光的指向性变强。
此外，因为第2波长转换部由从第2入射部入射的光源的光在射向第2出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，所以从第2入射部射向第2出射部的光的比例变多，从第2出射部射出的第2色的转换光的指向性变强。并且，通过将第1色的转换光、以及与第1色不同的第2色的转换光进行混色，从而能够进行指向性较强的、单色所无法实现的多种颜色的发光。
也可以是，第1波长转换部为棒状的构件，在该构件的长度方向的一端上形成有第1 入射部，在该构件的长度方向的另一端上，形成有第1出射部，第2波长转换部为棒状的构件，在该构件的长度方向的一端上，形成有第2入射部，在该构件的长度方向的另一端上，形成有第2出射部。由此，在从各入射部入射的光通过各棒状的构件期间，方向趋向一致，从各出射部射出的光的指向性变强。
也可以是，第1波长转换部为筒状构件，第2波长转换部被设置在第1波长转换部的孔的内部。由此，能够实现具备2种波长转换部的紧凑的荧光构件。
也可以是，第1波长转换部的长宽比为10以上，第2波长转换部的长宽比为10以上。由此，能够实现细长的、指向性较强的荧光构件。
也可以是，第1波长转换部为柱状构件，第2波长转换部为柱状构件，第1波长转换部及第2波长转换部被配置为第1出射部与第2入射部相对的方式。
也可以是，第1波长转换部由单晶材料或陶瓷材料构成，单晶材料或陶瓷材料的主轴与连结第1入射部及第1出射部的直线所成的角为±5°以内。由此，能够进一步加强从第1出射部射出的光的指向性。
也可以是，第2波长转换部由单晶材料或陶瓷材料构成，单晶材料或陶瓷材料的主轴与连结第2入射部及第2出射部的直线所成的角为±5°以内。由此，能够进一步加强从第2出射部射出的光的指向性。
本发明的又一方案为发光模块。也可以是，发光模块包括上述光源、以及荧光构件。也可以是，第1入射部及第2入射部被配置为：彼此相邻，并与光源的发光面相对。
另外，以上构成要素的任意组合、以及将本发明的表现形式在方法、装置、以及系统等之间变换后的结果，作为本发明的方案也是有效的。
[发明效果]
根据本发明的某个方案，能够提供一种显示出指向性较强的发光的荧光构件。此外，根据本发明的另一方案，能够抑制发光模块的发光效率的降低。
附图说明
图1是第1实施方式的发光模块的示意图。
图2是表示荧光体1的发光光谱及激发光谱的图。
图3是具有实施例1的荧光棒的发光模块的示意图。
图4是表示荧光体2的发光光谱及激发光谱的图。
图5是表示荧光体3的发光光谱及激发光谱的图。
图6是表示纳米复合荧光玻璃陶瓷的发光光谱及激发光谱的图。
图7是表示透光性陶瓷的发光光谱及激发光谱的图。
图8是表示比较例1的荧光棒的内部的光的行进状态的示意图。
图9是表示比较例2的荧光体的内部的波长转换光的示意图。
图10是表示比较例3的荧光体的内部中的波长转换光的示意图。
图11是第2实施方式的发光模块的示意图。
图12是第2实施方式的变形例的散热部的示意图。
图13是第2实施方式的其它变形例的散热部的示意图。
图14是实施例6的荧光构件的示意图。
图15是表示实施例6的氯磷灰石单晶荧光体的发光光谱的图。
图16是具有实施例6的荧光构件的发光模块的示意图。
图17是表示发光模块的发光光谱的图。
图18是实施例7的荧光构件的示意图。
图19是实施例8的荧光构件的示意图。
图20是表示实施例8的氯甲基硅酸盐单晶荧光体的发光光谱的图。
图21是实施例10的荧光构件的示意图。
图22是表示实施例10的纳米复合荧光体的发光光谱的图。
图23是实施例11的荧光构件的示意图。
图24是实施例12的荧光构件的示意图。
图25是实施例13的荧光构件的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图等，详细说明用于实施本发明的方式。另外，在附图的说明中，对于相同的要素标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。
一般的荧光体由作为数十nm程度的极小的单晶体(雏晶)的聚合物的、粉末状的多晶体来构成，由荧光体发出的荧光为没有指向性的发光。在雏晶间，存在被称为晶界的界面，在该界面上会发生光的散射及遮蔽。因此，不能使半导体发光元件的光无损耗地射出。
此外，因为荧光体的发光是由发光中心元素内的电子跃迁引起的，所以该发光为没有指向性的朗伯体的发光，因此，被取入光学系统的光(利用效率)下降，系统效率降低。
因此，本发明人们通过着眼于以下的点，从而想到实现在所期望的方向上显示出强指向性的荧光构件。
(1：利用不会阻碍光的直进性的透明的基质来形成波长转换部。)
如前所述，多晶体的荧光体在雏晶间存在被称为晶界的界面。由于该界面，在多晶体的荧光体中，难以确保光的直进性。因此，为了确保光的直线性，作为波长转换部，优选以下的材料。
[单晶荧光体]
关于单晶荧光体，整体由使晶格及晶轴对齐的构造构成。这种单晶荧光体能够通过气相生长、荧光体熔体生长、溶剂(flux)中的溶液生长、或者水热生长来获得。
[纳米复合材料]
纳米复合材料为分散有荧光发光波长的1/4以下大小(
为约100nm以下)的荧光成分的玻璃陶瓷。
[透光性陶瓷荧光体]
透光性陶瓷荧光体通过使原生颗粒500nm以下的粗原料精密地成形并将其烧结而得到。仅在透明的基质中，很难对因原子内的电子跃迁而发出的无指向性的荧光体发光赋予指向性。因此，如后述规定，能够通过对形状、表面性状下功夫，从而实现具有指向性的波长转换部。
(2：将其制成向照射方向引导光的长宽比较高的棒构造。)
为了赋予发光以指向性，荧光体的形状优选将沿照射方向的边作为长边的、具有较高的长宽比的棒状。以下，说明棒径(短边)、棒长(长边)、以及长宽比(长边/短边)的优选的范围。
为封闭向漫射方向发出的光，将其引导到棒长度方向，棒径优选3～500μm，进一步优选的是，5～200μm。如此，通过将其制成较细的棒形状，从而能够将光导向棒长度方向。另外，因为当棒径为3μm以下时，在将光导向棒长度方向时，在棒侧面发生的反射次数具有变多的倾向，所以更容易发生光的衰减。另一方面，因为当棒径为500μm以上时，不会充分获得光的封闭效果，抑制不住棒内的光发生漫射，所以不会充分获得较强的指向性。
虽然棒的长度也会根据荧光体的催化剂浓度而改变，但是从加强指向性的观点出发，为1～100mm程度，优选1～60mm的长度。进一步优选的是，1～10mm，或者，更优选 1～5mm。当长度为1mm以下时，光路长度较短，不能获得充分的指向性。此外，为了进行波长转换而使激发光发生充分的吸收和转换的光路长度是不足的。另一方面，当其为10mm以上，尤其是100mm以上时，在棒内进行导波的光的衰减会变大，且棒容易折断，会发生强度上的问题。
为了获得较强的指向性，棒的长宽比优选10～100。当长宽比为10以下时，无法将光引导向棒长度方向，得不到所期望的指向性。当长宽比为100以上时，在棒内会产生光的衰减，发生发光效率的降低。
(3：在棒表面设置有各种反射膜(将照射方向以外的光封闭在棒内)。)
为了防止激发光(元件光)或荧光(波长转换光)向外部漏光的情况，棒的侧面由反射膜来覆盖。反射膜由全反射膜、金属反射膜、或增反射膜构成；所述全反射膜由电介质构成；所述金属反射膜对可见光不显示出吸收；所述増反射膜由电介质层和金属反射层的混合物构成。
在棒的入射面设置有短波通滤光片，该短波通滤光片使来自半导体发光元件的激发光透过，但不使比激发光波长更长的光透过。或者，也可以实施激发光的反射率为50％以上的半透射反射膜。入射面的面精度(例如算术平均粗糙度Ra)优选为荧光的1/4波长以下。
关于棒的出射面，为了加强指向性，也可以设置提高棒内的光封闭性的半透射反射膜。出射面的面精度(例如算术平均粗糙度Ra)优选为荧光的峰值波长的1/8波长以下。另外，作为出射面的另一实施方式，也可以是利用蛾眼(moth-eye)结构(亚波长光栅)来缓和表面折射率的形态。
＜第1实施方式＞
(发光模块)
以下，说明考虑了以上观点的优选实施方式的发光模块。图1是第1实施方式的发光模块的示意图。发光模块100包括作为光源的发光元件10、以及波长转换部12。虽然发光元件10优选LED(Light emitting diode：发光二极管)元件、LD(Laser diode：激光二极管)元件、以及EL(Electro Luminescence：电致发光)元件等半导体发光元件，但是只要是能够进行指向性较强的发光的光源，则也可以为上述以外的元件。
波长转换部12具有：入射部12a，其供发光元件10所发出的光(激发光)L1入射；以及出射部12b，其供由入射的光L1激发并被进行了波长转换的转换光L2射出。
在波长转换部12的表面的至少一部分，设置有反射部16，该反射部16使在波长转换部12的内部被进行了波长转换的转换光L2、或从波长转换部12的入射部12a入射的光L1的一部分光进行内面反射。本实施方式的反射部16具有：反射膜16a，其被设置在连结波长转换部12的入射部12a与出射部12b的侧面12c上；短波通滤光片16b，其被设置在入射部12a的表面上；以及反射膜16c，其被设置在出射部12b的表面上。
短波通滤光片16b是一种虽然使小于预定的波长的光中的大部分透射，但是不会使预定的波长以上的光中的大部分透射(会发生反射)的滤光片。此外，反射膜16c被构成为：并非是使波长转换后的转换光L2全部都进行反射，而是使至少一部分发生透射。另外，反射部16无需被设置在入射部12a、出射部12b以及侧面12c中的全部上，只要也针对反射膜16a、短波通滤光片16b及反射膜16c的组合或有无而适当选择即可。例如，也可以是如下构成：仅在侧面12c上设置反射膜，而在入射部12a和出射部12b上什么都不设置。
如上所述，多晶体的荧光体为数十nm程度的极小的单晶体(雏晶)的聚合物，因为在雏晶间存在被称为晶界的界面，所以该界面导致光的散射、遮蔽多有发生。因此，本实施方式的波长转换部12由使从入射部12a入射的发光元件的光在射向出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。在此，所谓散射的程度，能够理解为从入射部入射的发光元件的光发生折射、反射的比例，该比例越低，则散射的程度越小。或者，也能够通过从入射部入射的发光元件的光在射向出射部时发生了散射的情况下、方向会发生何种程度的改变来判断该程度。例如，在散射时，与光的行进方向改变30°时相比，光的行进方向仅改变10°时的散射程度更小。
因为本实施方式的波长转换部12由使从入射部12a入射的发光元件的光L1在射向出射部12b时所发生散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，所以从入射部12a射向出射部12b的光的比例变多，从出射部12b射出的光的指向性变强。此外，以往从一部分表面泄漏到外部的光会在反射部16进行内面反射，并从出射部12b射出，能够提高光的利用效率。
此外，波长转换部12为棒状的构件，在构件的长度方向的一端形成有入射部12a，在另一端形成有出射部12b。由此，在从入射部12a入射的光通过棒状的构件期间，方向趋向一致，从出射部12b射出的光的指向性变强。如此，波长转换部12被构成使得对从入射部12a入射的发光元件10的光赋予指向性。
此外，波长转换部12为六棱柱，在与入射部12a及出射部12b不同的侧面12c，设置有反射膜16c。另外，波长转换部12的形状也可以为多棱柱或圆柱。由此，以往从侧面 12c泄漏到外部的光会在侧面12c发生内面反射，能够提高光的利用效率。
关于波长转换部12，在由单晶材料或陶瓷材料构成的情况下，单晶材料或陶瓷材料的主轴与连结入射部12a及出射部12b的直线所成的角优选为±5°以内。更优选的是±3°以内。在此，所谓连结入射部12a及出射部12b的直线，例如可以说是与入射部及出射部交叉的直线中长度最短者。或者，也可以是入射部与出射部中的至少一者的表面的法线，还可以是与另一者的表面交叉的直线。此外，所谓主轴是指，在光学各向异性的双折射晶体中，即使使光入射，光也不会分开的方向，也可换言为光轴。单轴性的晶体属于六方晶系或四方晶系，双轴性的晶体属于斜方晶系、单斜晶系、或三斜晶系。另外，在等方性的晶体，例如立方晶系的晶体中，没有主轴。由此，越与主轴平行的光越容易到达出射部12b，能够进一步加强从出射部12b射出的光的指向性。
以下，参照各实施例和比较例，进一步详细叙述本实施方式的各个构成。
(实施例1：将氯磷灰石单晶棒用于荧光体的情况)
首先，说明由磷灰石荧光体构成的单晶棒的制造方法。作为原材料，称取各原料CaCO3、CaHPO4·2H2O、Eu2O3、NH4Cl、CaCl2，使得它们的摩尔比CaCO3：CaHPO4· 2H2O：Eu2O3：NH4Cl：CaCl2＝1.8：3.0：0.10：1.0：5.0，将所称取的各原料放入氧化铝乳钵中，进行粉碎混合，得到原料混合物。将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃ /h的升温速度加热到1200℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、以及温度1200℃进行10小时的烧成(合成)，接着，以5℃/h的冷却速度将其降温到800 ℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h，得到荧光体1。
荧光体1是组分为Ca5(PO4)3Cl：Eu2+，且
长度10mm的沿c轴方向生长的六棱柱单晶。图2是表示荧光体1的发光光谱及激发光谱的图。如图2所示，荧光体 1是发光光谱S1的峰值波长为450nm左右的蓝色荧光体。实施例1的蓝色荧光体如激发光谱S2所示，主要由波长为400nm以下的紫外线区域的光来激发，发蓝色光。
将得到的棒状的磷灰石晶体用切片机切断成6mm的厚度(c轴方向)，对切断面及侧面进行研磨，调整形状。
接着，在侧面设置金属反射膜。具体而言，使用离子辅助蒸镀装置，使折射率不同的氧化物电介质薄膜(例如Ta2O5(60nm)/SiO2(30nm))的组合反复层叠而成膜。在其上，使银(200nm)成膜，进而在银膜之上，使保护用的SiO2(50nm)成膜。
通过精密研磨加工来研磨入射面，使得算术平均粗糙度Ra为50nm程度。然后，使用离子辅助蒸镀装置，将折射率不同的氧化物电介质薄膜组合层叠并成膜。该多层膜显示出小于420nm的波长的透射率为96％以上，但针对420nm以上的波长的透射率小于1％的短波通滤光片的光学性能。
通过精密研磨加工来研磨出射面，使得算术平均粗糙度Ra为30nm程度。然后，使用离子辅助蒸镀装置，对折射率不同的氧化物电介质薄膜进行组合来使其层叠并成膜。该多层膜显示出反射率90％的反射性能。
图3是具有实施例1的荧光棒的发光模块的示意图。发光模块110通过将上述荧光棒 18用透明的硅树脂安装在
(圆柱状的核心的直径50μm、包围核心的圆筒状的包层的厚度75μm)的光纤20的前端而构成。另外，在光纤20的另一端(入射侧)，经由聚光或导入用的球透镜和棒透镜而设置有发出峰值波长为405nm的光的InGaN系的激光二极管22，将紫光入射到光纤20内。通过光纤20而入射到单晶体的荧光棒18的紫光在荧光棒18的内部被转换为显示出较强的指向性的蓝色光(λp＝460nm)。
(实施例2：将氯甲基硅酸盐单晶棒用于荧光体的情况)
首先，说明由氯甲基硅酸盐构成的单晶棒的制造方法。作为原材料，称取各原料SiO2、 CaCO3、SrCl2·2H2O、Eu2O3、NH4Cl，使得它们的摩尔比SiO2：CaCO3：SrCl2·2H2O：Eu2O3：NH4Cl＝1.0：0.5：0.8：0.2：10.0，将所称取的各原料放入氧化铝乳钵，进行粉碎混合，得到原料混合物。将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到1000℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、以及温度1000℃进行30小时的烧成(合成)，接着，以30℃/h的冷却速度将其降温到700℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h，得到荧光体2。
荧光体2是组分为(Ca，Sr，Eu)7(SiO3)6Cl2，且粒径生长到4mm的球状的单晶体。图4是表示荧光体2的发光光谱及激发光谱的图。如图4所示，荧光体2是发光光谱 S3的峰值波长为580nm左右的黄色荧光体。实施例2的黄色荧光体如激发光谱S4所示，主要由波长为400nm以下或410nm以下的紫外线区域的光来激发，发黄色光。
得到的氯甲基硅酸盐的单晶体为单斜晶，一边用X光折射对该单晶体进行确认，一边用切片机沿不显示出双折射的光轴方向来将其切断，磨削成粗细100μm见方的四棱柱形状，对表面进行研磨，再次用切片机将其切断成3mm长度，并调整为棒形状。
接着，在侧面设置金属反射膜。具体而言，与实施例1相同。入射面的构成也与实施例1相同。
通过精密研磨加工来研磨出射面，使得算术平均粗糙度Ra为30nm程度。然后，使用离子辅助蒸镀装置，将折射率不同的氧化物电介质薄膜组合层叠并成膜。该多层膜显示出反射率50％的反射性能。
虽然具有实施例2的荧光棒的发光模块的构成与实施例1的发光模块110的构成大致相同，但是使用
(圆柱状的核心的直径25μm，包围核心的圆筒状的包层的厚度37.5μm)的光纤这一点是不同的。通过光纤而入射到单晶体的荧光棒的紫光在荧光棒的内部被转换为显示出较强的指向性的黄色光(λp＝580nm)。
(实施例3：将由SiO2和(Ca，Eu)I2构成的纳米复合荧光用于荧光体)
对由分散有纳米荧光成分的纳米复合荧光体构成的棒的制造方法进行说明。作为原材料，称取各原料SiO2纤维、CaI2、Eu2O3、NH4I，使得它们的摩尔比成为SiO2纤维：CaI2：Eu2O3：NH4I＝1.0：0.1：0.004：0.1，将所称取的各原料在干燥氮气气氛的手套箱中放入氧化铝乳钵，进行粉碎混合，得到原料混合物。将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以 100℃/h的升温速度加热到1000℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5： 95)、以及温度1000℃进行15小时的烧成(合成)，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h，得到荧光体3。
荧光体3为在
长度10mm的SiO2纤维中分散有直径约50nm的发蓝色光的荧光性单晶(Ca，Eu)I2的纳米复合荧光体。图5是表示荧光体3的发光光谱及激发光谱的图。如图5所示，荧光体3是发光光谱S5的峰值波长为465nm左右的蓝色荧光体。实施例3的蓝色荧光体如激发光谱S6所示，主要由波长为320～450nm的范围的紫外线或蓝色光的区域的光来激发，发蓝色光。
将得到的纳米复合荧光棒用切片机切断成6mm，对其切断面进行研磨，并调整形状。
接着，在侧面设置金属反射膜。具体而言，与实施例1相同。入射面的构成也与实施例1相同。关于出射面，在进行了平整研磨后，利用纳米压印来使其形成掩膜(mask)，并通过干法刻蚀来制作节距100nm、高度50nm的金字塔状的凹凸形状。
虽然具有实施例3的荧光棒的发光模块的构成与实施例1的发光模块110的构成大致相同，但是使用
(圆柱状的核心的直径100μm、包围核心的圆筒状的包层的厚度50μm)的光纤这一点是不同的。通过光纤而入射到单晶体的荧光棒的紫光在荧光棒的内部被转换为显示出较强的指向性的蓝色光(λp＝465nm)。
(实施例4：将分散有稀土类Eu3+的纳米复合荧光玻璃陶瓷棒用于氟化物玻璃的情况)
对由纳米复合荧光玻璃陶瓷构成的棒的制造方法进行说明。作为原材料，称取各原料 SiO2、BaF2、AlF3、EuF3，使得它们的摩尔比SiO2：BaF2：AlF3：EuF3＝60：10：10：20，并将其放入氧化铝乳钵，进行粉碎混合，得到原料混合物。通过将该原料混合物放入氧化铝坩埚，以100℃/h的升温速度加热到1300℃，使用氮气气氛的电炉对其进行5小时的烧成(合成)，然后自然冷却，从而得到熔融的玻璃质。
通过以600℃(在玻璃化转变温度以上)来对得到的玻璃进行退火，从而能够在玻璃中产生能用由来于稀土类的X射线衍射来确认衍射峰值的雏晶，并得到纳米复合荧光玻璃陶瓷。图6是表示纳米复合荧光玻璃陶瓷的发光光谱及激发光谱的图。如图6所示，纳米复合荧光玻璃陶瓷是发光光谱S7的峰值波长为614nm左右的红色荧光体。实施例4的红色荧光体如激发光谱S8所示，主要由波长小于400nm的紫外线的区域的光来激发，发红色光。
将得到的纳米复合荧光玻璃陶瓷用切片机切断成6mm，对其切断面进行研磨，并调整形状。
接着，在侧面设置金属反射膜。具体而言，与实施例3相同。入射面及出射面的构成也与实施例3相同。
准备4根如上述那样制成的纳米复合荧光玻璃陶瓷棒，将其并排载置在大小为500μm 见方的倒装芯片式(flip-chip type)的LED(发光峰值波长λp＝395nm)的发光面上，使得各棒的长度方向都与元件光的照射方向一致，并用硅树脂密封，进行安装。作为从LED 芯片射出的光而入射到纳米复合荧光玻璃陶瓷棒的紫光被转换为在荧光棒的内部显示出较强的指向性的红色光(λp＝614nm)。
(实施例5：使用了Y3Al5O12：Ce透光性陶瓷的情况)
对透光性陶瓷的制造方法进行说明。准备用硝酸溶解了Y2O3、CeO2的水溶液、以及纯粹溶解有Al2(NO3)3的水溶液，调整该水溶液的浓度，按化学计量比进行混合，用碳酸氢铵将其pH调整为7～9，并使其作为碳酸盐而沉淀，得到混合原料粉末。
将该混合原料粉末放入氧化铝坩埚，以1200℃进行3小时的烧成，得到组分为Y2.995Al5O12：Ce0.005的细粉末。用该细粉末来调配3～15重量％的浆料。然后，通过浇铸成型使其成为片状。对成形的片状物(tablet)进行干燥后，以1500℃加热10小时，进行初次烧结，并在2000℃、2000气压的条件下，用热等静压法(HIP：Hot Isostatic Pressing) 将一次烧结品进行5小时的致密化，得到透光性陶瓷。
图7是表示透光性陶瓷的发光光谱及激发光谱的图。如图7所示，透光性陶瓷是发光光谱S9的峰值波长为540nm左右的黄色荧光体。实施例5的黄色荧光体如激发光谱S10 所示，主要由波长为430～480nm的范围的蓝色区域的光来激发，发黄色光。
将得到的透光性陶瓷荧光体用切片机切成厚度为200μm的片，并对切断面进行研磨之后，再将其切断为宽度200μm、长度3mm，对切断面进行研磨，并调整形状。
接着，在侧面设置金属反射膜。具体而言，使用离子辅助蒸镀装置，使折射率不同的氧化物电介质薄膜(例如Ta2O5(60nm)/SiO2(30nm))的组合反复层叠而成膜。在其上，使银(200nm)成膜。
通过精密研磨加工来研磨入射面，使得算术平均粗糙度Ra为50nm程度。然后，使用离子辅助蒸镀装置，将折射率不同的氧化物电介质薄膜组合层叠并成膜。该多层膜显示出小于480nm的波长的透射率为96％以上，但是针对480nm以上的波长的透射率小于1 ％的短波通滤光片的光学性能。
通过精密研磨加工来研磨出射面，使得算术平均粗糙度Ra为30nm程度。然后，使用离子辅助蒸镀装置，将折射率不同的氧化物电介质薄膜组合层叠并成膜。该多层膜显示出反射率95％的反射性能。
发光模块通过将上述荧光棒用透明的硅树脂安装在
(圆柱状的核心的直径 50μm、包围核心的圆筒状的包层的厚度75μm)的光纤的前端而构成。另外，在光纤的另一端(入射侧)，经由聚光或导入用的球透镜和棒透镜而设置有发出峰值波长为455nm的光的InGaN系的激光二极管，将蓝色光入射到光纤内。通过光纤而入射到单晶体的荧光棒的蓝色光的一部分光在荧光棒的内部被转换为黄色光(λp＝540nm)，利用蓝色光与黄色光的混色而得到显示出较强的指向性的白色光。
(比较例1：不为透明基质的情况)
首先，说明由氯甲基硅酸盐荧光体构成的烧结体棒的制造方法。作为原材料，称取各原料SrCO3、SiO2、CaCO3、SrCl2·2H2O、Eu2O3，使得它们的摩尔比SrCO3：SiO2：CaCO3：SrCl2·2H2O：Eu2O3＝0.3：1.0：0.7：1.0：0.01，将所称取的各原料放入氧化铝乳钵中，进行粉碎混合，得到原料混合物。将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到1000℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、以及温度 1000℃进行3小时的烧成(合成)，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h，得到合成物。
合成物是组分为(Ca，Sr，Eu)7(SiO3)6Cl2，粒径为0.5μm的微粒。通过将得到的微粒用浇铸成型进行成形，并在还原气氛(H2：N2＝5：95)中以900℃加热100小时使之烧结，从而得到氯甲基硅酸盐荧光体的烧结体。将烧结体用切片机来切断，磨成粗细 100μm见方的四棱柱形状，对表面进行研磨，再次用切片机将其切断成3mm长度，并调整为棒形状。该棒的直线透射率低达8％。
接着，在侧面设置金属反射膜。具体而言，与实施例1相同。入射面的构成也与实施例1相同。
通过精密研磨加工来研磨出射面，使得算术平均粗糙度Ra为30nm程度。然后，使用离子辅助蒸镀装置，将折射率不同的氧化物电介质薄膜组合层叠并成膜。该多层膜显示出反射率50％的反射性能。
虽然具有比较例1的荧光棒的发光模块的构成与实施例1的发光模块的构成大致相同，但是使用
(圆柱状的核心的直径25μm、包围核心的圆筒状的包层的厚度 37.5μm)的光纤这一点是不同的。通过光纤而入射到烧结体的荧光棒的紫光在荧光棒的内部被转换为几无指向性的黄色光(λp＝580nm)。
(比较例2：将非棒构造的氯甲基硅酸盐单晶体用于荧光体的情况)
用与实施例2相同的方法得到比较例2的氯甲基硅酸盐单晶体。将得到的单斜晶的氯甲基硅酸盐单晶用切片机、磨削机以及研磨机加工成一边310μm的立方体形状。其与实施例2的荧光体单晶棒大致相当于同体积。
对侧面、入射面、以及出射面实施与实施例2相同的表面处理。此外，以与实施例2相同的方法将上述单晶荧光体设置在光纤前端，构成发光模块。
(比较例3：不在棒表面施加反射膜的情况)
比较例3的荧光体为将与实施例1相同的磷灰石荧光体单晶棒加工成与实施例1同一形状而得到的荧光体。然而，本实施方式的荧光棒与实施例1的不同之处在于不实施任何表面处理。然后，利用上述荧光体，组装与实施例1构成相同的发光模块。
(性能评价)
在上述各实施例及各比较例的发光模块中，对从出射面射出的光的出射角进行测定。将各实施例及各比较例的荧光体中的发光出射立体角及发光色表示在表1中。
【表1】
| 发光出射立体角(sr) | 发光颜色 | |
| 实施例1 | 1.01 | 蓝 |
| 实施例2 | 1.14 | 黄 |
| 实施例3 | 1.20 | 蓝 |
| 实施例4 | 0.74 | 红 |
| 实施例5 | 0.84 | 白（均一色) |
| 比较例1 | 11.43 | 黄 |
| 比较例2 | 12.43 | 黄 |
| 比较例3 | 12.35 | 蓝 |
如表1所示，可知：各实施例的荧光体的出射光的立体角小于1.47sr(半顶角40°)，从荧光体射出的出射光具有较强的指向性。另一方面，可知：各比较例的荧光体的出射光的立体角为11.10sr(半顶角140°)以上，从荧光体射出的出射光几乎没有指向性。
图8是表示比较例1的荧光棒的内部的光的行进状态的示意图。因为比较例1的氯甲基硅酸盐荧光体为单斜晶，所以折射率会根据晶体方位而发生变化。因此，在雏晶23的取向不一致的多晶体烧结体中，就会因晶界处的折射率变化而丧失直进性，指向性难以提高。
(激发光的吸收)
在不会发生晶界所导致的散射的单晶体中，激发光的透射性也会较高，激发光的吸收率会显著降低。因此，通过如本实施方式中所示的发光模块那样，适当选择波长转换部的棒形状或反射膜的构成，从而能够不仅提高出射光的指向性，还会提高激发光的吸收率。
棒形状对激发光的指向性进行调整，在棒长度方向上，激发光多次往返，使其进行吸收。图9是表示比较例2的荧光体的内部的波长转换光的示意图。如比较例2所示，当荧光体24为立方体型(cubic)时，波长转换光的朝向不整齐，到达荧光体24的表面24a 的临界角变大，在荧光体内得不到充分的封闭效果，导致效率降低。
为了将激发光封闭在荧光体内并确保吸收率，表面的反射膜较为重要。图10是表示比较例3的荧光体的内部的波长转换光的示意图。如图10所示，因为被进行了波长转换的光的一部分透过侧面12c射向外部，所以激发光的利用效率显著降低。
将有无实施例1、实施例2、比较例2及比较例3中的荧光体组分、荧光体形状、反射膜的情况、以及激发光的吸收率表示在表2中。
【表2】
| 荧光体组分 | 荧光体形状 | 反射膜 | 激发光的吸收率 | |
| 实施例1 | Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>Cl：Eu<sup>2+</sup> | 棒(φ200μm·6mm) | 有 | 100％ |
| 比较例3 | ↑ | ↑ | 无 | 12％ |
| 实施例2 | (Ca，Sr，Eu)<sub>7</sub>(SiO<sub>2</sub>)<sub>6</sub>Cl<sub>2</sub> | 棒(φ100μm·3mm) | 有 | 100％ |
| 比较例2 | ↑ | 立方体(0.31mm见方) | 有 | 34％ |
＜第2实施方式＞
图11为第2实施方式的发光模块的示意图。发光模块111包括作为光源的发光元件10、波长转换部12(参照图1)、光纤14、以及作为散热部的散热片15。此外，发光模块 111具有柱状的荧光棒18来作为波长转换部12。后面详细叙述荧光棒18的材质。
荧光棒18被用透明的硅树脂安装在
(圆柱状的核心的直径50μm、包围核心的圆筒状的包层的厚度75μm)的光纤14的前端。在光纤14的另一端(入射侧)的附近，经由聚光或导入用的球透镜、棒透镜，设置有发光元件10。由此，因为能够经由光纤14 来使作为发热体的发光元件10与波长转换部12分离，所以散热性会提高。另外，也可以为不使用光纤就将从发光元件10射出的光经由准直透镜而直接聚光在荧光棒18的入射部 12a上的构成。通过像这样来分离热源，发光模块整体上能够高效地进行冷却和散热。
关于第2实施方式的发光元件10，其为宽带隙半导体之一，使用发出峰值波长为405nm的光的InGaN系的激光二极管，向光纤14内射入紫光。通过光纤14而入射到单晶体的荧光棒18的紫光在荧光棒18的内部被转换为显示出较强的指向性的蓝色光(λp ＝460nm)。由此，因为从波长转换部12的侧面射出的光的比例变少，所以被散热片15 遮挡的光的量也会减少，有助于发光模块111的配光的光的比例变多。
散热片15被以覆盖波长转换部12的至少一部分的方式设置。第2实施方式的散热片 15被分割成半圆筒状的2个构件15a、15b，且由热导率较高的材料构成。作为热导率较高的材料，例如可举出碳、铜、金、银、铝、镁、锌、黄铜、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、以及氮化铝(AlN)等。此外，各构件15a、15b为内周形状与波长转换部12的外周形状对应的形状，夹着波长转换部12地被连结，构成散热片15。散热片15可以使用热导率为50[W/(m·K)]以上的材料。由此，散热片15的散热性能提高。
第2实施方式的波长转换部12由使从入射部12a入射的发光元件的光L1在射向出射部12b时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料构成。此外，波长转换部12被构成为：从入射部12a入射的发光元件10的光在射向出射部12b时所发生的散射的程度与从入射部12a入射的发光元件10的光在射向侧面12c时所发生的散射的程度相比较小。因此，从入射部12a射向出射部12b的光的比例变多，从出射部12b射出的光的指向性变强。此外，以往从一部分表面泄漏到外部的光会在反射部16进行内面反射，从出射部12b 射出，能够提高光的利用效率。
如此，因为从波长转换部12的侧面12c射出的光的比例变少，所以被散热片15遮挡的光的量也会减少，有助于发光模块111的配光的光的比例变多。
第2实施方式的反射膜16a被设置在侧面12c与散热片15之间，被构成为：对入射到波长转换部12的发光元件10的光进行内面反射。此外，反射膜16a使用了可见光反射率为80％以上的材料。作为可见光反射率较高的材料，可以为铝、银等金属、折射率不同的电介质的层叠膜、或金属与电介质的层叠膜。由此，从一部分侧面12c泄露到外部的光在反射膜16a处进行内面反射，并从出射部12b射出，能够提高光的利用效率。
图12是第2实施方式的变形例的散热部的示意图。图12所示的散热部30为筒状的构件，在内部的空间容纳有荧光棒18。在散热部30的外周部，朝向荧光棒18的轴方向，形成有多个散热片30a。并且，通过从箭头F所示的方向沿散热片30a的长度方向进行吹风，能够高效率地对荧光棒18进行冷却。
图13是第2实施方式的其它变形例的散热部的示意图。图13所示的散热部32为圆筒状的构件，在内部的空间容纳有荧光棒18。在散热部32的外周部，设置有：流入口32a，其供在散热部32的内部进行循环的冷媒流入；以及流出口32b，其供冷媒流出。由此，能够高效率地对荧光棒18进行冷却。
＜第3实施方式＞
接着，参照实施例6～13，说明第3实施方式的荧光构件及发光模块。
(实施例6)
[荧光构件]
图14是实施例6的荧光构件的示意图。如图14所示，荧光构件210包括：筒状的第 1波长转换部112；筒状的第2波长转换部114，其具有比第1波长转换部112的外径更小的外径；以及柱状的第3波长转换部116，其具有比第2波长转换部114的外径更小的外径。换言之，第2波长转换部114被设置在第1波长转换部112的孔的内部，第3波长转换部116被设置在第2波长转换部114的孔的内部。由此，能够实现具备多种波长转换部的紧凑的荧光构件。
第1波长转换部112具有：环状的第1入射部112a，其供光源的光L1入射；以及环状的第1出射部112b，其供被入射的光激发而进行波长转换后的第1色的转换光CL1射出。第2波长转换部114具有：第2入射部114a，其供光源的光L1入射；以及第2出射部114b，其供被入射的光激发而进行波长转换后的第2色的转换光CL2射出。第3波长转换部116具有：第3入射部116a，其供光源的光L1入射；以及第2出射部116b，其供被入射的光激发而进行波长转换后的第3色的转换光CL3射出。
此外，如图14所示，第1入射部112a、第2入射部114a、以及第3入射部116a被配置为：彼此相邻，并与光源的发光面相对。
第1波长转换部112由使从第1入射部112a入射的光源的光在射向第1出射部112b时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。
第2波长转换部114由使从第2入射部114a入射的光源的光在射向第2出射部114b时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。
第3波长转换部116由使从第3入射部116a入射的光源的光在射向第3出射部116b时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。
在荧光构件210中，因为第1波长转换部112由使从第1入射部112a入射的光源的光在射向第1出射部112b时所发生散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，所以从第1入射部112a射向第1出射部112b的光的比例变多，从第1出射部112b射出的第1 色的转换光CL1的指向性变强。此外，因为第2波长转换部114由使从第2入射部114a 入射的光源的光在射向第2出射部114b时所发生散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，所以从第2入射部114a射向第2出射部114b的光的比例变多，从第2出射部114b 射出的第2色的转换光CL2的指向性变强。此外，因为第3波长转换部116由使从第3 入射部116a入射的光源的光在射向第3出射部116b时所发生散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，所以从第3入射部116a射向第3出射部116b的光的比例变多，从第3 出射部116b射出的第3色的转换光CL3的指向性变强。
并且，通过将第1色的转换光CL1、与第1色不同的第2色的转换光CL2、以及第3 色的转换光CL3进行混色，从而能够进行指向性较强的、单色所无法实现的多样颜色的发光L2。另外，第3色的转换光CL3可以是与第1色的转换光CL1或第2色的转换光 CL2中的任一者相同的颜色，也可以是与两者都不同的颜色。
此外，在实施例6的荧光构件210中，第1波长转换部112为棒状的构件，在该构件的长度方向的一端，形成有第1入射部112a，在该构件的长度方向的另一端，形成有第1 出射部112b。此外，第2波长转换部114为棒状的构件，在该构件的长度方向的一端，形成有第2入射部114a，在该构件的长度方向的另一端，形成有第2出射部114b。此外，第3波长转换部116为棒状的构件，在该构件的长度方向的一端，形成有第3入射部116a，在该构件的长度方向的另一端，形成有第3出射部116b。由此，在从各入射部入射的光通过各棒状的构件期间，方向趋向一致，从各出射部射出的光的指向性变强。
另外，第1波长转换部112优选长宽比为10以上。此外，第2波长转换部114优选长宽比为10以上。此外，第3波长转换部116优选长宽比为10以上。由此，能够实现细长的、指向性较强的荧光构件。
如上所述，多晶体的荧光体为数十nm程度的极小的单晶体(雏晶)的聚合物，因为在雏晶间存在被称为晶界的界面，所以该界面导致光的散射、遮蔽多有发生。因此，实施例6的各波长转换部由从入射部入射的发光元件的光在射向出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。在此，所谓散射的程度，可以理解为从入射部入射的发光元件的光发生折射、反射的比例，该比例越低，则散射的程度越小。或者，也能够通过从入射部入射的发光元件的光在射向出射部时发生了散射的情况下，方向会发生何种程度的改变来判断该程度。例如，在散射时，与光的行进方向改变30°的情况相比，光的行进方向仅改变10°时的散射的程度更小。
关于各波长转换部，在由单晶材料或陶瓷材料构成的情况下，单晶材料或陶瓷材料的主轴与连结入射部及出射部的直线所成的角优选在±5°以内，更优选的是在±3°以内。在此，所谓连结入射部及出射部的直线，例如可以是指与入射部及出射部交叉的直线中长度最短者。或者，也可以是入射部与出射部中的至少一者的表面的法线，还可以是与另一者的表面交叉的直线。此外，所谓主轴是指，在光学各向异性的双折射晶体中，即使使光入射，光也不会分开的方向，也可换言为光轴。单轴性的晶体属于六方晶系或四方晶系，双轴性的晶体属于斜方晶系、单斜晶系、或三斜晶系。另外，在等方性的晶体，例如立方晶系的晶体中，没有主轴。由此，越与主轴平行的光越容易到达出射部，能够进一步加强从出射部射出的光的指向性。
以下，说明实施例6的荧光构件210中的各波长转换部的组分及制造方法。实施例6的荧光构件210采用氯磷灰石单晶荧光体作为第2波长转换部114，采用氯甲基硅酸盐单晶荧光体作为第1波长转换部112、以及第3波长转换部116。
[棒的制作]
首先，说明第2波长转换部114的制造方法。作为原材料，称取各原料CaHPO4·2H2O、CaCO3、CaCl2、Eu2O3，使得它们的摩尔比CaHPO4·2H2O：CaCO3：CaCl2：Eu2O3＝3.0：1.5：0.5：0.1，将所称取的各原料放入氧化铝乳钵中，进行粉碎混合。然后，加入NaCl 并进行混合，使得氯磷灰石浓度为0.15mol％。
将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到1200℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、以及温度1200℃进行12小时的烧成(合成)，接着，以300℃/h的冷却速度将其降温到800℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h，得到单晶荧光体。
作为该单晶荧光体，得到了一种组分为Ca5(PO4)3Cl：Eu2+，外径
内径
长度50mm，且沿c轴方向生长的、中心部分为空洞的管状六棱柱的氯磷灰石单晶荧光体(以下，有时称“管型荧光体”)。图15是表示实施例6的氯磷灰石单晶荧光体的发光光谱的图。如图15所示，实施例6的氯磷灰石单晶荧光体为通过波长405nm的激发光而显示出蓝色发光的荧光体。
接着，在管型荧光体的表面，使SiO2膜成膜。具体而言，在等离子体CVD装置中，利用使以四甲氧基硅烷(TEOS；Si(OCH3)4)为代表的有机硅化合物与氧混合后的载气，在加温到350℃的管型荧光体上，使SiO2以0.2μm的厚度成膜。
进而，在覆盖有SiO2膜的管型荧光体的内侧面和外侧面，形成氯甲基硅酸盐单晶荧光体，其相当于第1波长转换部112和第3波长转换部116。该氯甲基硅酸盐单晶荧光体为通过波长405nm的激发光而显示出在波长580nm处具有峰值的波长范围较宽(broad) 的黄色发光的荧光体。
关于氯甲基硅酸盐单晶荧光体，作为原材料，称取各原料SiO2、CaCO3，SrCl2·2H2O、 Eu2O3、NH4Cl，使得它们的摩尔比SiO2：CaCO3、SrCl2·2H2O：Eu2O3、NH4Cl＝1.0：0.5：0.8：0.2：5.0。等量量取该原料混合物、以及被覆盖有SiO2膜的管型荧光体，将二者用乳钵轻轻搅拌后，利用干燥空气进行混合。
将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到850℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、以及温度850℃进行40h的烧成(合成)，接着，以300℃/h的冷却速度将其降温到700℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h。
由此，得到了一种用氯甲基硅酸盐单晶荧光体来包覆覆盖有SiO2膜的管型荧光体的
长度50mm的棒状的复合体。该棒状的复合体为通过波长405nm的激发光而显示出白色发光的荧光体。
[调整形状]
将得到的棒状的复合体用切片机切断成40mm的长度，对切断面及侧面进行研磨，并对棒形状进行调整。
[侧面反射膜]
在荧光构件210的侧面118，利用离子辅助蒸镀装置，使折射率不同的氧化物电介质薄膜(Ta2O5(60nm)/SiO2(30nm))交替多次成膜，形成层叠体。接着，在层叠体上使银(200nm)成膜，进而使SiO2(50nm)作为保护膜而成膜于其上，成为侧面反射膜120。由此，以往一部分从表面泄漏到外部的光会由侧面反射膜120进行内面反射，并从出射面射出，能够提高光的利用效率。
[入射面]
通过精密研磨加工，使得荧光构件210的入射面122的表面粗糙度(算术平均粗糙度 Ra)为50nm程度(50nm±10nm)。然后，在入射面122，利用离子辅助蒸镀装置，使折射率不同的氧化物电介质薄膜交替成膜多次，形成层叠体。关于该层叠体，其表示短波通滤光片的光学性能，波长小于420nm的光的透射率为96％以上，但是波长为420nm以上的光的透射率小于1％。
[出射面]
通过精密研磨加工，使得荧光构件210的出射面124的表面粗糙度(算术平均粗糙度 Ra)为30nm程度(30nm±10nm)。然后，在出射面124，利用离子辅助蒸镀装置，使折射率不同的氧化物电介质薄膜交替成膜多次，形成层叠体。该层叠体显示出反射率90％的反射性能。
[发光模块]
图16为具有实施例6的荧光构件的发光模块的示意图。发光模块200通过将上述棒状的荧光构件210用透明的硅树脂来安装在
(圆柱状的核心的直径50μm、包围核心的圆筒状的包层的厚度75μm)的光纤126的前端而构成。另外，在光纤126的另一端 (入射侧)，经由聚光或导入用的球透镜、以及棒透镜而设置有发出峰值波长为405nm的光的发光元件128，使紫光入射到光纤126内，上述发光元件128由InGaN系的LD(Laser diode：激光二极管)元件构成。作为光源的发光元件128也可以是LD元件以外的元件，虽然优选LED(Lightemitting diode)元件、EL(Electro Luminescence)元件等半导体发光元件，但是只要是能够进行指向性较强的发光的光源，则也可以是上述以外的元件。
通过光纤126而入射到棒状的单晶体的荧光构件210的紫光的一部分入射到作为管状的第2波长转换部114的氯磷灰石单晶荧光体，一部分入射到作为管状的第3波长转换部 116的氯甲基硅酸盐单晶荧光体，还有一部分入射到作为六棱柱状的第1波长转换部112的氯甲基硅酸盐单晶荧光体。
并且，入射到第2波长转换部114的紫光在第2波长转换部114的内部被转换为显示出较强的指向性的蓝色光(λp＝460nm)，并作为具有较强的指向性的蓝色光而从第2出射部114b射出。此外，入射到第1波长转换部112的紫光在第1波长转换部112的内部被转换为显示出较强的指向性的黄色光(λp＝580nm)，并作为具有较强的指向性的黄色光而从第1出射部112b射出。此外，入射到第3波长转换部116的紫光在第3波长转换部116的内部被转换为显示出较强的指向性的黄色光(λp＝580nm)，并作为具有较强的指向性的黄色光而从第3出射部116b射出。
由此，从荧光构件210的出射面124射出的光成为因蓝色光与黄色光的混色而显示出较强的指向性的白色光L2。图17是表示发光模块200的发光光谱的图。
(实施例7)
图18是实施例7的荧光构件的示意图。在以下的说明中，针对与实施例6相同的构成，标注相同的附图标记，并适当省略说明。
实施例7的荧光构件130包括：筒状的第1波长转换部112；以及柱状的第2波长转换部132，其具有比第1波长转换部112的外径小的外径。第2波长转换部132具有：第 2入射部132a，其供光源的光L1入射；以及第2出射部132b，其供被入射的光激发而进行波长转换后的第2色的转换光CL2射出。第2波长转换部132由使从第2入射部132a 入射的光源的光在射向第2出射部132b时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。
因此，在第1波长转换部112中，从第1入射部112a射向第1出射部112b的光的比例变多，从第1出射部112b射出的第1色的转换光CL1的指向性变强。此外，在第2波长转换部132中，从第2入射部132a射向第2出射部132b的光的比例变多，从第2出射部132b射出的第2色的转换光CL2的指向性变强。
并且，通过将第1色的转换光CL1、以及与第1色不同的第2色的转换光CL2进行混色，从而能进行指向性较强的、单色所无法实现的多种颜色的发光L2。
此外，在实施例7的荧光构件130中，第2波长转换部132为棒状的构件，在该构件的长度方向的一端，形成有第2入射部132a，在该构件的长度方向的另一端，形成有第2 出射部132b。由此，在从各入射部入射的光通过各棒状的构件期间，方向趋向一致，从各出射部射出的光的指向性变强。
以下，说明实施例7的荧光构件130中的各波长转换部的组分及制造方法。实施例7的荧光构件130采用氯磷灰石单晶荧光体作为第2波长转换部132，采用氯甲基硅酸盐单晶荧光体作为第1波长转换部112。
[棒的制作]
首先，说明第2波长转换部132的制造方法。作为原材料，称取各原料CaCO3、CaHPO4·2H2O、Eu2O3、NH4Cl、CaCl2，使得它们的摩尔比CaCO3：CaHPO4·2H2O： Eu2O3：NH4Cl：CaCl2：＝1.8：3.0：0.1：1.0：5.0，将所称取的各原料放入氧化铝乳钵，进行粉碎混合。
将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到1200℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、以及温度1200℃进行10小时的烧成(合成)，接着，以5℃/h的冷却速度将其降温到800℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h，得到单晶荧光体。
作为该单晶荧光体，得到了一种组分为Ca5(PO4)3Cl：Eu2+，外径
长度60mm，且沿c轴方向生长的、实心的六棱柱的氯磷灰石单晶荧光体(以下，有时称“柱状荧光体”。)。该柱状荧光体显示出与实施例6的氯磷灰石单晶荧光体相同的发光光谱。实施例7的氯磷灰石单晶荧光体为通过波长400nm的激发光而显示出蓝色发光的荧光体。
接着，在柱状荧光体的表面，使SiO2膜成膜。具体而言，在射频磁控溅镀装置中，对目标(target)使用SiO2、在真空度0.2Pa(Ar/O2＝50/5sccm)、过程压力1Pa的条件下，在加热到200℃的柱状荧光体上使SiO2以0.2μm的厚度成膜。
进而，在覆膜有SiO2的柱状荧光体的外侧面形成氯甲基硅酸盐单晶荧光体，其相当于第1波长转换部112。该氯甲基硅酸盐单晶荧光体为通过波长405nm的激发光而显示出在波长580nm处具有峰值的波长范围较宽(broad)的黄色发光的荧光体。
关于氯甲基硅酸盐单晶荧光体，作为原材料，称取各原料SiO2、CaCO3，SrCl2·2H2O、 Eu2O3、NH4Cl，使得它们的摩尔比SiO2：CaCO3：SrCl2·2H2O：Eu2O3：NH4Cl＝1.0：0.5：0.8：0.2：5.0。等量量取该原料混合物、以及覆膜有SiO2的管型荧光体，将二者用乳钵轻轻搅拌后，利用干燥空气进行混合。
将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到850℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、温度850℃进行40h的烧成(合成)，接着，以80℃/h的冷却速度将其降温到700℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h。
由此，得到了一种用氯甲基硅酸盐单晶荧光体来包覆覆膜有SiO2的柱状荧光体的
长度60mm的棒状的复合体。该棒状的复合体为利用波长405nm的激发光来显示出白色发光的荧光体。
[调整形状]
将得到的棒状的复合体用切片机切断成50mm的长度，对切断面及侧面进行研磨，调整棒形状。
[侧面反射膜]
荧光构件130的侧面118与实施例6的荧光构件210同样都形成有侧面反射膜120。
[入射面]
荧光构件130的入射面为与实施例6的荧光构件210的入射面122同样的构成。
[出射面]
荧光构件130的出射面为与实施例6的荧光构件210的出射面124同样的构成。
[发光模块]
具有实施例7的荧光构件的发光模块为与实施例6的发光模块200同样的构成，通过蓝色光与黄色光的混色而发出显示较强的指向性的白色光。
(实施例8)
图19是实施例8的荧光构件的示意图。在以下的说明中，针对与实施例6、实施例7相同的构成，标注相同的附图标记，并适当省略说明。
实施例8的荧光构件140包括：圆筒状的第1波长转换部142；以及圆柱状的第2波长转换部144，其具有比第1波长转换部142的外径小的外径。
第1波长转换部142具有：环状的第1入射部142a，其供光源的光L1入射；以及环状的第1出射部142b，其供被入射的光激发而进行波长转换后的第1色的转换光CL1射出。第2波长转换部144具有：第2入射部144a，其供光源的光L1入射；以及第2出射部144b，其供被入射的光激发而进行波长转换后的第2色的转换光CL2射出。
第1波长转换部142由使从第1入射部142a入射的光源的光在射向第1出射部142b时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。第2波长转换部144由使从第2 入射部144a入射的光源的光在射向第2出射部144b时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成。
因此，在第1波长转换部142中，从第1入射部142a射向第1出射部142b的光的比例变多，从第1出射部142b射出的第1色的转换光CL1的指向性变强。此外，在第2波长转换部144中，从第2入射部144a射向第2出射部144b的光的比例变多，从第2出射部144b射出的第2色的转换光CL2的指向性变强。
并且，通过将第1色的转换光CL1、以及与第1色不同的第2色的转换光CL2进行混色，能够进行指向性较强的、单色所无法实现的多种颜色的发光L2。
以下，说明实施例8的荧光构件140中的各波长转换部的组分及制造方法。实施例8的荧光构件140采用氯甲基硅酸盐单晶荧光体作为第2波长转换部144，采用氯磷灰石单晶荧光体作为第1波长转换部142。
[棒的制作]
首先，说明第2波长转换部144的制造方法。关于氯甲基硅酸盐单晶荧光体，作为原材料，称取各原料SiO2、CaCO3，SrCl2·2H2O、Eu2O3、NH4Cl，使得它们的摩尔比SiO2： CaCO3：SrCl2·2H2O：Eu2O3：NH4Cl＝1.0：0.5：0.8：0.2：5.0。将该原料混合物在氧化铝乳钵中进行粉碎，并使之混合。
将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到1000℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、温度1000℃进行30h的烧成(合成)，接着，以50℃/h的冷却速度将其降温到700℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h。
由此，得到一种生长到4mm粒径的氯甲基硅酸盐单晶荧光体。一边在不显示出双折射率的光轴方向上，用X射线衍射来确认得到的单晶荧光体，一边用切片机沿光轴方向将其进行切断。将被切断的单晶荧光体磨削、研磨成100μm粗细的形状后，用切片机切断成3mm长度，并对棒形状进行调整。该单晶荧光体为通过峰值波长为405nm的激发光而显示出在波长580nm附近具有峰值的波长范围较宽(broad)的黄色发光的荧光体。图20 是表示实施例8的氯甲基硅酸盐单晶荧光体的发光光谱的图。如图20所示，实施例8的氯甲基硅酸盐单晶荧光体为通过波长405nm的激发光而显示出黄色发光的荧光体。以下，有时将该氯甲基硅酸盐单晶荧光体的棒称为黄色棒荧光体。
接着，在黄色棒荧光体的表面，使SiO2膜成膜。具体而言，在等离子体CVD装置中，利用使以四甲氧基硅烷(TEOS；Si(OCH3)4)为代表的有机硅化合物与氧混合后的载气，在加温到200℃的黄色棒型荧光体上，使SiO2以0.2μm的厚度成膜。进而，用红外线灯照射黄色棒荧光体3分钟，使生成膜变得牢固。
进而，在覆膜有SiO2的黄色棒荧光体的外侧面形成氯磷灰石单晶荧光体，其相当于第1波长转换部142。该氯磷灰石单晶荧光体为通过波长400nm的激发光而显示出在波长460nm处具有峰值的波长范围较宽的蓝色发光的荧光体。
若对制造方法进一步进行详细叙述，则为：使硝酸钙溶解在蒸馏水中，再加入乙氧基磷酸酯(钙和磷的总摩尔浓度；0.05mol/l)，在进行搅拌后，加入浓盐酸(1mol钙对应1mol氯)。使覆膜有SiO2的黄色棒荧光体分散在该溶液中，以60℃干燥2个小时来除去蒸馏水。然后，通过在大气中以850℃，加热2小时，从而促进晶体化，得到了一种用氯磷灰石单晶荧光体来包覆覆膜有SiO2的黄色棒荧光体的粗细
长度4mm的棒状的复合体。
[调整形状]
将得到的棒状的复合体用切片机切断成3mm的长度，对切断面及侧面进行研磨，调整棒形状。
[侧面反射膜]
荧光构件140的侧面118与实施例6的荧光构件210相同，都形成有侧面反射膜120。
[入射面]
荧光构件140的入射面为与实施例6的荧光构件210的入射面122相同的构成。
[出射面]
荧光构件140的出射面为与实施例6的荧光构件210的出射面124相同的构成。
[发光模块]
具有实施例8的荧光构件的发光模块为与实施例6的发光模块200相同的构成，通过蓝色光与黄色光的混色而发出显示较强的指向性的白色光。
(实施例9)
实施例9的荧光构件的构成与实施例8的荧光构件140大致相同。首先，利用与实施例8相同的方法来制作黄色棒荧光体。接着，在黄色棒荧光体的表面，使SiO2膜成膜。具体而言，在具备高频放电装置的等离子体CVD装置中，利用使以四甲氧基硅烷(TEOS； Si(OCH3)4)为代表的有机硅化合物与氧混合后的载气，以14MHz、2W/cm2来对加温到300℃的黄色棒型荧光体照射由高频产生的等离子体放电，并以0.2μm的厚度成膜SiO2。
进而，在覆膜有SiO2的黄色棒荧光体的外侧面，形成氯磷灰石单晶荧光体。该氯磷灰石单晶荧光体为通过波长400nm的激发光而显示出在波长460nm处具有峰值的蓝色发光的荧光体。
若对制造方法进一步进行详细叙述，则为：使乙醇钙溶解在蒸馏水中，再加入磷酸(钙和磷的总摩尔浓度；0.05mol/l)，在进行搅拌后，加入浓盐酸(1mol钙对应1.5mol氯)。使覆盖有SiO2膜的黄色棒荧光体分散在该溶液中，以60℃干燥2个小时来除去蒸馏水。然后，通过在大气中以850℃，加热2小时，从而促进晶体化，得到了一种用氯磷灰石单晶荧光体来包覆覆膜有SiO2的黄色棒荧光体的粗细
长度4mm程度的棒状的复合体。
然后，利用与实施例8相同的方法，制作发光模块。实施例9的发光模块与上述各实施例的发光模块相同，都通过蓝色光与黄色光的混色而发出显示较强的指向性的白色光。
(实施例10)
图21是实施例10的荧光构件的示意图。在以下的说明中，针对与实施例6～9相同的构成，标注相同的附图标记，并适当省略说明。
实施例10的荧光构件150包括：圆筒状的第1波长转换部152；以及圆柱状的第2 波长转换部154，其具有比第1波长转换部152的外径小的外径。
以下，说明实施例10的荧光构件150中的各波长转换部的组分及制造方法。实施例10的荧光构件150采用纳米复合荧光体作为第2波长转换部154，采用氯甲基硅酸盐单晶荧光体作为第1波长转换部152。
[棒的制作]
首先，说明第2波长转换部154的制造方法。纳米复合荧光体采用SiO2纤维、CaI2、Eu2O3、NH4Cl作为原材料。并且，称取各原料CaI2、Eu2O3、NH4Cl，使得它们的摩尔比 CaI2：Eu2O3：NH4Cl＝0.1：0.004：0.1。将该原料混合物在氧化铝乳钵中粉碎并混合后，再将3根SiO2纤维(
长度10mm)进行混合。
将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到1000℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、以及温度1000℃对其进行15h的烧成 (合成)，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h。
由此，得到了在
长度10mm的SiO2纤维中，分散有直径约50nm的发蓝色光的荧光体单晶(Ca，Eu)I2的纳米复合荧光体(以下，有时称“纳米复合荧光体”。)。图22是表示实施例10的纳米复合荧光体的发光光谱的图。如图22所示，实施例10的纳米复合荧光体为通过峰值波长为405nm的激发光而显示出在波长465nm附近具有峰值的蓝色发光的荧光体。
接着，在纳米复合荧光体的表面，使SiO2膜成膜。具体而言，在等离子体CVD装置中，利用使以四甲氧基硅烷(TEOS；Si(OCH3)4)为代表的有机硅化合物与氧混合后的载气，在加温到400℃的纳米复合荧光体上，使SiO2以0.2μm的厚度成膜。
进而，在覆盖有SiO2膜的纳米复合荧光体的外侧面形成氯甲基硅酸盐单晶荧光体，其相当于第1波长转换部152。该氯甲基硅酸盐单晶荧光体为通过波长405nm的激发光而显示出在波长580nm处具有峰值的波长范围较宽(broad)的黄色发光的荧光体。
关于氯甲基硅酸盐单晶荧光体，作为原材料，称取各原料SiO2、CaCO3、SrCl2·2H2O、 Eu2O3、NH4Cl，使得它们的摩尔比SiO2：CaCO3：SrCl2·2H2O：Eu2O3：NH4Cl＝1.0：0.5：0.8：0.2：5.0，并将所称取的各原料放入氧化铝乳钵，进行粉碎混合。
将该原料混合物、以及覆膜有SiO2的纳米复合荧光体放入氧化铝坩埚，以100℃/h的升温速度加热到850℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、温度850℃进行10h的烧成(合成)，接着，以50℃/h的冷却速度将其降温到700℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h。
由此，得到了一种用氯甲基硅酸盐单晶荧光体来包覆着覆膜有SiO2的纳米复合荧光棒的
长度10mm的棒状的复合体。
[调整形状]
将得到的棒状的复合体用切片机切断成8mm的长度，对切断面及侧面进行研磨，调整棒形状。
[侧面反射膜]
荧光构件150的侧面118与实施例6的荧光构件210同样都形成有侧面反射膜120。
[入射面]
荧光构件150的入射面为与实施例6的荧光构件210的入射面122相同的构成。
[出射面]
荧光构件150的出射面为与实施例6的荧光构件210的出射面124相同的构成。
[发光模块]
具有实施例10的荧光构件的发光模块为与实施例6的发光模块200相同的构成，通过光纤而入射到棒的紫光被纳米复合荧光棒(分散有单晶(Ca，Eu)I2的纳米复合荧光体)、以及氯甲基硅酸盐单晶荧光体转换为显示出较强的指向性的白色光。
(实施例11)
图23是实施例11的荧光构件的示意图。在以下的说明中，针对与实施例6～10相同的构成，标注相同的附图标记，并适当省略说明。
实施例11的荧光构件160包括：圆筒状的第1波长转换部162；以及圆柱状的第2 波长转换部164，其具有比第1波长转换部162的外径小的外径。
以下，说明实施例11的荧光构件160中的各波长转换部的组分及制造方法。实施例11的荧光构件160采用氯甲基硅酸盐单晶荧光体作为第2波长转换部164，采用纳米复合荧光体作为第1波长转换部162。
[棒的制作]
首先，说明第2波长转换部164的制造方法。关于氯甲基硅酸盐单晶荧光体，作为原材料，称取各原料SiO2、CaCO3、SrCl2·2H2O、Eu2O3、NH4Cl，使得它们的摩尔比SiO2： CaCO3：SrCl2·2H2O：Eu2O3：NH4Cl＝1.0：0.5：0.8：0.2：5.0。将该原料混合物在氧化铝乳钵中进行粉碎，并使之混合。
将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到1000℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、以及温度1000℃进行30h的烧成(合成)，接着，以80℃/h的冷却速度将其降温到700℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h。
由此，得到一种生长到8mm粒径的氯甲基硅酸盐单晶荧光体。一边在不显示出双折射率的光轴方向上用X射线衍射来确认得到的晶体，一边用切片机沿光轴方向对其进行切断。将被切断的单晶荧光体磨削、研磨成100μm粗细的形状后，用切片机切断成6mm长度，并对棒形状进行调整。该单晶荧光体为通过峰值波长为405nm的激发光而显示出在波长580nm附近具有峰值的波长范围较宽(broad)的黄色发光的荧光体。
接着，在黄色棒荧光体的表面，使SiO2膜成膜。具体而言，在等离子体CVD装置中，利用使以四甲氧基硅烷(TEOS；Si(OCH3)4)为代表的有机硅化合物与氧混合后的载气，在加温到200℃的黄色棒型荧光体上，使SiO2以0.2μm的厚度成膜。进而，用红外线灯照射黄色棒荧光体3分钟，使生成膜变得牢固。
进而，在覆盖有SiO2膜的黄色棒荧光体的外侧面，形成纳米复合荧光体。纳米复合荧光体采用SiO2、CaI2、Eu2O3、NH4Cl作为原材料。然后，称取各原料SiO2、CaI2、Eu2O3、 NH4Cl，使得它们的摩尔比SiO2：CaI2：Eu2O3：NH4Cl＝1.0：0.1：0.004：0.1。将该原料混合物在干燥氮气气氛的手套箱(glove)中、用氧化铝乳钵进行粉碎和混合。
将该原料混合物、以及覆膜有SiO2的黄色棒荧光体放入氧化铝坩埚，以100℃/h的升温速度加热到850℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、温度850 ℃进行5h的烧成(合成)，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h。
由此，得到了一种用纳米复合荧光棒来包覆着覆膜有SiO2的黄色棒荧光体的
长度8mm的棒状的复合体。
[调整形状]
将得到的棒状的复合体用切片机切断成6mm的长度，对切断面及侧面进行研磨，调整棒形状。
[侧面反射膜]
荧光构件160的侧面118与实施例6的荧光构件210相同，都形成有侧面反射膜120。
[入射面]
荧光构件160的入射面为与实施例6的荧光构件210的入射面122相同的构成。
[出射面]
荧光构件160的出射面为与实施例6的荧光构件210的出射面124相同的构成。
[发光模块]
具有实施例11的荧光构件的发光模块为与实施例6的发光模块200相同的构成，通过光纤而入射到棒的紫光由纳米复合荧光棒(分散有单晶(Ca，Eu)I2的纳米复合荧光体)、以及氯甲基硅酸盐单晶荧光体转换为显示出较强的指向性的白色光。
(实施例12)
图24是实施例12的荧光构件的示意图。在以下的说明中，针对与实施例6～11相同的构成，标注相同的附图标记，并适当省略说明。
实施例12的荧光构件170包括圆柱状的第1波长转换部172、以及圆柱状的第2波长转换部174。在荧光构件170中，第1波长转换部172及第2波长转换部174的直径大致相同。此外，第1波长转换部172的第1出射部172b、以及第2波长转换部174的第2 入射部174a被相对而配置。
以下，说明实施例12的荧光构件170中的各波长转换部的组分及制造方法。实施例12的荧光构件170采用氯磷灰石单晶荧光体作为第1波长转换部172，采用氯甲基硅酸盐单晶荧光体作为第2波长转换部174。
[棒的制作]
首先，说明第2波长转换部174的制造方法。关于氯甲基硅酸盐单晶荧光体，作为原材料，称取各原料SiO2、CaCO3、SrCl2·2H2O、Eu2O3、NH4Cl，使得它们的摩尔比SiO2：CaCO3：SrCl2·2H2O：Eu2O3：NH4Cl＝1.0：0.5：0.8：0.2：5.0。将该原料混合物在氧化铝乳钵中进行粉碎并混合。
将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到1000℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、温度1000℃进行30h的烧成(合成)，接着，以50℃/h的冷却速度将其降温到700℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h。
由此，得到一种生长到8mm粒径的氯甲基硅酸盐单晶荧光体。一边在不显示出双折射率的光轴方向上用X射线衍射来确认得到的单晶荧光体，一边用切片机沿光轴方向将其进行切断。将被切断的单晶荧光体磨削、研磨成100μm粗细的形状后，用切片机切断成 6mm长度，并对棒形状进行调整。该单晶荧光体为通过峰值波长为400nm的激发光而显示出在波长580nm附近具有峰值的波长范围较宽(broad)的黄色发光的荧光体。以下，有时将该氯甲基硅酸盐单晶荧光体的棒称为黄色棒荧光体。
接着，制作作为第1波长转换部172的氯磷灰石单晶荧光体。关于氯磷灰石单晶荧光体，作为原材料，称取各原料CaCO3、CaHPO4·2H2O、Eu2O3、NH4Cl、CaCl2，使得它们的摩尔比CaCO3：CaHPO4·2H2O：Eu2O3：NH4Cl：CaCl2＝1.8：3.0：0.1：1.0：5.0。将该原料混合物在氧化铝乳钵中进行粉碎，并使之混合。
将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，以100℃/h的升温速度加热到1200℃，使用还原气氛的电炉，以预定的气氛(H2：N2＝5：95)、温度1200℃进行10小时的烧成(合成)，接着，以5℃/h的冷却速度将其降温到800℃，然后，自然冷却，从而得到烧成物。将得到的烧成物用温纯水仔细清洗，进行过滤，以120℃干燥1h，得到单晶荧光体。
作为该单晶荧光体，得到了一种组分为Ca5(PO4)3Cl：Eu2+，长度8mm，且为沿c 轴方向生长的、实心的六棱柱的氯磷灰石单晶荧光体(以下，有时称“柱状荧光体”。)。该柱状荧光体显示出与实施例6的氯磷灰石单晶荧光体相同的发光光谱。将得到的六棱柱的氯磷灰石单晶荧光体用切片机切断成6mm的长度，切削为
粗细，并对切断面及侧面进行研磨，调整棒形状。以下，将该氯磷灰石单晶荧光体的棒称为蓝色棒荧光体。
接着，对黄色棒荧光体的表面与蓝色棒荧光体的表面进行常温接合。具体而言，对两荧光体都进行研磨，使得接合面的表面粗糙度Ra成为1nm以下。然后，在高真空(～10 － 5Pa以下)中以接合面隔着一定间隔(2mm)地上下相对的方式进行设置，并将2个材料表面的氧化膜层或吸附分子在氩气束中进行蚀刻。然后，对准接合面，对其加压，从而使其接合。或者，也可以是，利用光学接触来使其接合，以600℃加热1h，从而提高接合强度。
[形状调整]
将被接合的棒状的复合体用切片机切断成10mm长度，将切断面及侧面研磨成粗细100μm的形状，从而调整棒形状。
[侧面反射膜]
荧光构件170的侧面118与实施例6的荧光构件210同样都形成有侧面反射膜120。
[入射面]
荧光构件170的入射面为与实施例6的荧光构件210的入射面122相同的构成。
[出射面]
荧光构件170的出射面为与实施例6的荧光构件210的出射面124相同的构成。
[发光模块]
具有实施例12的荧光构件的发光模块为与实施例6的发光模块200相同的构成，通过蓝色光与黄色光的混色而发出显示较强的指向性的白色光。
(实施例13)
图25是实施例13的荧光构件的示意图。在以下的说明中，针对与实施例6～7相同的构成，标注相同的附图标记，并适当省略说明。
实施例13的荧光构件180包括：圆柱状的第1波长转换部182；圆柱状的第2波长转换部184；以及圆柱状的缓冲层186，其被设置在第1波长转换部182与第2波长转换部184之间。在荧光构件180中，第1波长转换部182、第2波长转换部184、以及缓冲层186的直径大致相同。此外，第1波长转换部182的第1出射部182b、以及第2波长转换部184的第2入射部184a夹着缓冲层186而被相对配置。
以下，说明实施例13的荧光构件180中的各波长转换部及缓冲层的组分及制造方法。实施例13的荧光构件180采用氯磷灰石单晶荧光体作为第1波长转换部182，采用氯甲基硅酸盐单晶荧光体作为第2波长转换部184。
[棒的制作]
首先，制造第2波长转换部184。第2波长转换部184的制造方法与实施例12的第2波长转换部174相同。
接着，制作作为第1波长转换部182的氯磷灰石单晶荧光体。第1波长转换部182的制造方法与实施例12的第1波长转换部172相同。
接着，将缓冲层186设置在第1波长转换部182及第2波长转换部184之间，将它们彼此接合。缓冲层186为粗细
长度1mm的棒形状，并且是由对切断面及侧面进行研磨来调整外形形状的。棒优选基于SiO2的硅酸盐玻璃、石英、或氟化玻璃。
首先，将第1波长转换部182与缓冲层186接合。具体而言，在对各接合面进行充分研磨、清洗后，用旋涂法将凝胶(sol-gel)材料涂布在接合面上，使得其膜厚为0.3μm。然后，快速进行真空干燥，使它们彼此的接合面相接触，并用夹具将其夹住，使得无法识别到干涉条纹，以350℃加热2h，在冷却后，取下夹具。进而，将第2波长转换部184以与上述相同的方法来接合在由第1波长转换部182与缓冲层186接合而成的棒状层叠体上。另外，也可以是，将缓冲层186、第1波长转换部182以及第2波长转换部184同时接合。
[调整形状]
将被接合的棒状的复合体用切片机切断成10mm长度，将切断面及侧面研磨成粗细250μm的形状，从而调整棒形状。
[侧面反射膜]
荧光构件180的侧面118与实施例6的荧光构件210相同，都形成有侧面反射膜120。
[入射面]
荧光构件180的入射面为与实施例6的荧光构件210的入射面122相同的构成。
[出射面]
荧光构件180的出射面为与实施例6的荧光构件210的出射面124相同的构成。
[发光模块]
具有实施例13的荧光构件的发光模块为与实施例6的发光模块200相同的构成，通过蓝色光与黄色光的混色而发出显示较强的指向性的白色光。
(发光模块的用途)
上述各实施例的发光模块能够实现指向性较高的光。指向性较高的光例如能够利用于医疗仪器、光学仪器、通信用光源等各种领域。其中，在是发出白色光的光源的情况下，能够应用于比LED更高效率的照明或显示器用背光灯。
此外，因为可高效率地获得较强的光束，所以能够实现比以往的激光器光源更为节能且紧凑的强指向性光源。以下，对应用例进行说明。
(1)光线力学的治疗
为了将肺中的病灶内的肿瘤与正常细胞区别诊断，将肿瘤亲和性的感光物质进行静脉内注射，数小时后，使用支气管镜，并将强指向性光源照射到病灶部。由此，能够高精度地把握病灶的位置。
(2)缓解抑郁症的光疗法
通过耳孔，照射指向性较高的光。由此，即使照射时间较短，也能够提高缓解抑郁症的效果。
(3)可穿戴终端等小型装置的光源
上述各实施例的发光模块能够作为节能且紧凑的强指向性光源来应用。
(4)高亮度电灯
因为上述各实施例的发光模块能够实现来自更小的区域的出射光和较强的光束，所以能够利用于更高亮度的电灯的光源。尤其是，能够利用于要求节电、以及小型化的汽车用电灯。
(5)其他
上述各实施例的发光模块能够利用于投影仪、光学显微镜、以及荧光显微镜等对微小部分进行照明的装置。此外，通过将其利用于激光指示器的光源，从而即使像在巨大屏幕上使用时那样拉开距离，光也不会发生漫射。此外，也能够将其作为在激光秀中使用的照明的光源来利用。
以上，基于实施方式或各实施例，对本发明进行了说明。本领域技术人员应理解的是，该实施方式或各实施例仅为例示，在它们的各构成要素或各处理过程的组合中可能存在各种变形例，此外，那样的变形例也在本发明的范围内。
[附图标记说明]
10发光元件、12波长转换部、12a入射部、12b出射部、12c侧面、16反射部、16a反射膜、16b短波通滤光片、16c反射膜、18荧光棒、20光纤、22激光二极管、23雏晶、24荧光体、24a表面、100、110发光模块。
[工业可利用性]
本发明能够利用于荧光构件及发光模块。
Claims (19)
1.一种荧光构件，其特征在于，包括：
波长转换部，其具有供光源的光入射的入射部、以及供被入射的光激发而进行波长转换后的转换光射出的出射部，以及
反射部，其被设置在上述波长转换部的表面的至少一部分上；
上述波长转换部由从上述入射部入射的光源的光在射向上述出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，
上述波长转换部为棒状的构件，在该构件的长度方向的两端，形成有上述入射部及上述出射部，
上述波长转换部的长宽比为10～100。
2.如权利要求1所述的荧光构件，其特征在于，上述波长转换部为多棱柱或圆柱，在与上述入射部及上述出射部不同的侧面，设置有上述反射部。
3.如权利要求1或2所述的荧光构件，其特征在于，上述波长转换部由单晶材料或陶瓷材料构成，上述单晶材料或上述陶瓷材料的主轴与连结上述入射部及上述出射部的直线所成的角为±5°以内。
4.一种发光模块，其特征在于，包括：
光源，以及
波长转换部，其具有供上述光源的光入射的入射部，以及供被入射的光激发而进行波长转换后的转换光射出的出射部；
上述波长转换部由从上述入射部入射的光源的光在射向上述出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成，
上述波长转换部为棒状的构件，在该构件的长度方向的两端，形成有上述入射部及上述出射部，
上述波长转换部的长宽比为10～100。
5.如权利要求4所述的发光模块，其特征在于，
还包括反射部，该反射部被设置在上述波长转换部的表面的至少一部分上；
上述波长转换部为多棱柱或圆柱，在与上述入射部及上述出射部不同的侧面，设置有上述反射部。
6.如权利要求4或5所述的发光模块，其特征在于，上述波长转换部由单晶材料或陶瓷材料构成，上述单晶材料或上述陶瓷材料的主轴与上述光源的光轴所成的角为±5°以内。
7.一种发光模块，其特征在于，包括：
光源，
波长转换部，其具有供光源的光入射的入射部，供被入射的光激发而进行波长转换后的转换光射出的出射部、以及与上述入射部及上述出射部不同的侧面，以及
散热部，其被设置为覆盖上述侧面的至少一部分；
上述波长转换部被构成为：对于从上述入射部入射的光源的光赋予指向性，
上述波长转换部的长宽比为10～100。
8.如权利要求7所述的发光模块，其特征在于，上述散热部使用了热导率为50[W/(m·K)]以上的材料。
9.如权利要求7或8所述的发光模块，其特征在于，
还包括反射部，该反射部被设置在上述侧面与上述散热部之间；
上述反射部被构成为使入射到上述波长转换部的光源的光发生内面反射，并使用了可见光反射率为80％以上的材料。
10.如权利要求7或8所述的发光模块，其特征在于，上述波长转换部被构成为：从上述入射部入射的光源的光在射向上述出射部时所发生的散射的程度比从上述入射部入射的光源的光在射向上述侧面时所发生的散射的程度小。
11.如权利要求7或8所述的发光模块，其特征在于，上述波长转换部为棒状的构件，在该构件的长度方向的两端，形成有上述入射部及上述出射部。
12.如权利要求7或8所述的发光模块，其特征在于，上述波长转换部为多棱柱或圆柱。
13.如权利要求7或8所述的发光模块，其特征在于，上述波长转换部由单晶材料或陶瓷材料构成，上述单晶材料或上述陶瓷材料的主轴与连结上述入射部及上述出射部的直线所成的角为±5°以内。
14.一种荧光构件，其特征在于，包括：
第1波长转换部，其具有供光源的光入射的第1入射部，以及供被入射的光激发而被进行波长转换后的第1色的转换光射出的第1出射部，以及
第2波长转换部，其具有供光源的光入射的第2入射部，以及供被入射的光激发而被进行波长转换后的第2色的转换光射出的第2出射部；
上述第1波长转换部由从上述第1入射部入射的光源的光在射向上述第1出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成；
上述第2波长转换部由从上述第2入射部入射的光源的光在射向上述第2出射部时所发生的散射的程度比多晶体材料时小的材料来构成；
上述第1波长转换部为棒状的构件，在该构件的长度方向的一端，形成有上述第1入射部，在该构件的长度方向的另一端，形成有上述第1出射部；
上述第2波长转换部为棒状的构件，在该构件的长度方向的一端，形成有上述第2入射部，在该构件的长度方向的另一端，形成有上述第2出射部；
上述第1波长转换部的长宽比为10以上；
上述第2波长转换部的长宽比为10以上。
15.如权利要求14所述的荧光构件，其特征在于，
上述第1波长转换部为筒状构件；
上述第2波长转换部被设置在上述第1波长转换部的孔的内部。
16.如权利要求14所述的荧光构件，其特征在于，
上述第1波长转换部为柱状构件；
上述第2波长转换部为柱状构件；
上述第1波长转换部及上述第2波长转换部被配置为：上述第1出射部与上述第2入射部相对。
17.如权利要求14～16的任何1项所述的荧光构件，其特征在于，上述第1波长转换部由单晶材料或陶瓷材料构成，上述单晶材料或上述陶瓷材料的主轴与连结上述第1入射部及上述第1出射部的直线所成的角为±5°以内。
18.如权利要求14～16的任何1项所述的荧光构件，其特征在于，上述第2波长转换部由单晶材料或陶瓷材料构成，上述单晶材料或上述陶瓷材料的主轴与连结上述第2入射部及上述第2出射部的直线所成的角为±5°以内。
19.一种发光模块，其特征在于，包括：
光源，以及
如权利要求14～18的任何1项所述的荧光构件；
上述第1入射部及上述第2入射部被配置为：彼此相邻，并与上述光源的发光面相对。
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