CN115103978B - 荧光板、波长转换构件和光源装置 - Google Patents

荧光板、波长转换构件和光源装置 Download PDF

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Abstract

荧光板具备:利用激发光发出荧光的荧光相、和多个孔隙,多个孔隙具有圆当量直径为0.4μm以上且50μm以下的多个特定孔隙,在荧光板的截面中,多个特定孔隙中、圆形度成为大于0.6且1以下的特定孔隙的个数的比率为50%以上。

Description

荧光板、波长转换构件和光源装置
技术领域
本发明涉及荧光板、波长转换构件和光源装置。
背景技术
一直以来,已知有如果照射光则发出荧光的荧光板。近年来的荧光板中,已知有大量高功能化的荧光板,其具备:如果照射光则发出波长与照射光的波长不同的光的荧光相、和使光透过的透光相等。例如,专利文献1中公开了如下技术:在作为透光相的Al2O3中复合化荧光体材料的YAG:Ce。另外,专利文献2中公开了如下技术:利用荧光相和透光相与孔隙的折射率之差,使光在孔隙中散射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-132084公报
专利文献2:日本特开2019-164302公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,即使通过上述现有技术,荧光板中为了改善光的提取效率的同时改善对热冲击的耐久性,也仍然存在改善的余地。例如专利文献1中记载的技术中,致密地形成荧光板的内部从而提高对热冲击的耐久性,但是在形成荧光相、透光相的晶体颗粒的晶界处光发生扩散,因此,光容易在宽广范围内扩散。因此,不易使光沿单向聚光,不易改善规定方向上的发光强度。另外,专利文献2中记载的技术中,使光散射的孔隙如果形成带有棱角的形状,则热冲击所产生的应力集中在孔隙的棱角形状上,因此,变得以孔隙为起点破损,对热冲击的耐久性降低。
本发明的目的在于,提供一种荧光板中改善光的提取效率、且改善对热冲击的耐久性的技术。
用于解决问题的方案
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而作出的,能以以下的方式实现。
(1)根据本发明的一方式,提供一种荧光板。该荧光板具备:利用激发光发出荧光的荧光相、和多个孔隙,前述多个孔隙具有圆当量直径为0.4μm以上且50μm以下的多个特定孔隙,在前述荧光板的截面中,前述多个特定孔隙中、圆形度成为大于0.6且1以下的前述特定孔隙的个数的比率为50%以上。
根据该构成,荧光板具有多个孔隙,荧光板内部的光在该多个孔隙中在荧光相的表面被散射,因此,能够改善光的提取效率。另外,该多个孔隙具有圆当量直径为0.4μm以上且50μm以下的多个特定孔隙。在荧光板的截面中,该截面中所含的多个特定孔隙的50%以上的个数的特定孔隙的圆形度成为大于0.6且1以下。即,荧光板具有大量相对接近于圆的形状的特定孔隙。较接近于圆的形状的特定孔隙不具有热冲击所产生的应力容易发挥作用的带有棱角的部分,具有大量这种形状的特定孔隙的荧光板变得不易由于热冲击而破损。由此,能够改善光的提取效率、且改善对热冲击的耐久性。
(2)上述方式的荧光板中,前述多个特定孔隙中、圆形度成为大于0.6且1以下的前述特定孔隙的比率可以为70%以上。根据该构成,在荧光板的截面中,该截面中所含的多个特定孔隙的70%以上的个数的特定孔隙的圆形度成为大于0.6且1以下。由此,荧光板变得更不易由于热冲击而破损,因此,能够改善光的提取效率、且进一步改善对热冲击的耐久性。
(3)上述方式的荧光板中,前述多个特定孔隙中、圆形度小于0.4的前述特定孔隙的比率可以为8%以下。根据该构成,在荧光板的截面中,圆形度小于0.4的特定孔隙的个数成为该截面中所含的多个特定孔隙中的8%以下。由此,具有热冲击所产生的应力容易发挥作用的带有棱角的部分的孔隙少,因此,荧光板变得更不易由于热冲击而破损。因此,能够改善光的提取效率、且进一步改善对热冲击的耐久性。
(4)上述方式的荧光板中,前述多个特定孔隙中、圆形度小于0.4的前述特定孔隙的比率可以为3%以下。根据该构成,在荧光板的截面中,圆形度小于0.4的特定孔隙的个数成为该截面中所含的多个特定孔隙中的3%以下。由此,具有热冲击所产生的应力容易发挥作用的带有棱角的部分的孔隙进一步少,因此,荧光板变得更不易由于热冲击而破损。因此,能够改善光的提取效率、且进一步改善对热冲击的耐久性。
(5)上述方式的荧光板还具备使前述激发光透过的透光相,在包含前述孔隙的截面在内的前述荧光板的截面中,前述荧光板中所占的前述荧光相相对于前述荧光板中所占的前述荧光相与前述透光相的总计的面积比可以为95%以下。根据该构成,光在透光相中适度地散射,因此,荧光相中的光路长度变得相对较长,能够降低光的吸收率的降低。由此,能够改善光的提取效率。
(6)根据本发明的另一方式,提供一种波长转换构件。该波长转换构件具备:上述荧光板、和配置于前述荧光板且反射前述激发光和前述荧光的反射构件。根据该构成,波长转换构件具备反射由荧光板放射的荧光和激发光的反射构件。由此,荧光板中向不同于应照射光的规定方向的方向放射的光被反射板反射到规定方向,因此,可以增加自波长转换构件放射的光量。
(7)上述方式的波长转换构件可以进一步具备向外部释放前述荧光板的热的散热构件。根据该构成,波长转换构件具备向外部释放荧光板的热的散热构件。由此,可以有效地向外部释放荧光板中利用激发光而发出荧光时产生的热,因此,能够降低荧光板的温度上升所导致的猝灭。因此,能够降低自波长转换构件放射的光量的减少。
(8)根据本发明的进一步另一方式,提供一种光源装置。该光源装置可以具备:上述波长转换构件、和向前述荧光板照射前述激发光的光源。根据该构成,光源装置具备向荧光板照射激发光的光源。光源如果向荧光板照射激发光,则荧光板中利用激发光而发出荧光。由于发出的荧光被相对大量暴露在孔隙中的荧光相的暴露面反射,因此,放射到荧光板外部的荧光量会增加。由此,能够改善光源装置的发光强度。
需要说明的是,本发明可以以各种方式实现,例如可以以荧光板的制造方法、波长转换构件的制造方法、光源装置的制造方法、包含光源装置的系统、光源装置的控制方法、用于使制造装置制造光源装置的电脑程序等方式实现。
附图说明
图1为具备第1实施方式的荧光板的光源装置的示意图。
图2为荧光板的放大剖视图。
图3为对样品的SEM照片进行了图像处理的结果的一例。
图4为示出样品的评价试验的结果的图。
具体实施方式
<第1实施方式>
图1为示出具备第1实施方式的荧光板1的光源装置3的示意图。本实施方式的荧光板1中如果被光源装置3所具备的发光二极管(LED:Light Emitting Diode)、半导体激光(LD:Laser Diode)等光源9发出的光L1照射,则会发出波长不同于光L1的光作为荧光。荧光板1发出的荧光与不利于荧光板1中产生荧光的光一起作为光L2向规定方向放射。本实施方式的光源装置3如图1所示为反射型的光源装置,用于头灯、照明、投影仪等各种光学设备。光源装置3具备:上述光源9、和波长转换构件2。波长转换构件2具备:荧光板1、反射构件6、散热构件7和接合层8。需要说明的是,为了便于说明,以图1中的各构件的各大小的关系不同于实际的关系的方式进行图示。
荧光板1是由陶瓷烧结体形成的平板构件。在荧光板1上,形成有光L1入射的入射面1a、和位于入射面1a的相反侧的背面1b。荧光板1将自入射面1a入射的光L1作为激发光而发出荧光。荧光板1发出荧光时会发热。荧光板1的详细的构成如后述。
反射构件6是以银(Ag)为主成分的薄膜,且形成于荧光板1的背面1b。反射构件6将光源9发出的光L1中透过荧光板1的光与荧光板1发出的荧光中朝向背面1b的方向的荧光沿入射面1a的方向反射。需要说明的是,反射构件6也可以由银合金、铝(Al)等反射率高的材料形成。
散热构件7例如是由铜、铜钼合金、铜钨合金、铝、氮化铝等导热性高于荧光板1的材料形成的平板构件。散热构件7使通过接合层8传递的荧光板1的热向外部散热。需要说明的是,散热构件7可以为由上述材料形成的单层结构的构件,也可以为由相同种类或不同种类的材料形成的多层结构的构件。另外,可以在散热构件7的荧光板1侧的面7a配置用于提高与接合层8的密合性的金属膜。
接合层8配置于反射构件6与散热构件7之间,且由金(Au)和锡(Sn)形成。接合层8将荧光板1与散热构件7接合,且将荧光板1中产生的热传递至散热构件7。需要说明的是,接合层8除了由金和锡形成之外,也可以为由其他材料形成的焊料,还可以为将银、铜(Cu)等的微细粉末烧结而成者。
图2为荧光板1的放大剖视图。接着,对本实施方式的荧光板1的特征进行说明。如图2所示,荧光板1具有荧光相10、透光相20和孔隙30。
荧光相10由多个荧光性晶粒构成。本实施方式中,该荧光性晶粒具有化学式A3B5O12:Ce所示的组成(所谓石榴石结构)。此处,“A3B5O12:Ce”是指:Ce固溶于A3B5O12中、一部分元素A被置换为Ce。化学式A3B5O12:Ce中的元素A和元素B分别由选自下述的元素组中的至少1种元素所构成。
元素A:除Sc、Y、Ce之外的镧系元素(其中,可以进一步包含Gd作为元素A)
元素B:Al(其中,可以进一步包含Ga作为元素B)
需要说明的是,构成荧光相10的荧光性晶粒的组成和元素的种类不限定于上述组成和元素的种类,在1个荧光相10中,可以由多种荧光性晶粒构成。
透光相20由多个透光性晶粒构成。该透光性晶粒具有化学式Al2O3所示的组成。透光相20使光在荧光板1的内部透过,且也成为将荧光相10发出荧光时产生的热有效地传递至散热构件7的导热通路。透光相20的折射率小于荧光相10的折射率。
孔隙30被荧光相10和透光相20包围而形成。本实施方式中,如图2所示,荧光板1具备多个孔隙30。多个孔隙30具有圆当量直径为0.4μm以上且50μm以下的多个特定孔隙30a。此处,圆当量直径是指:相当于对象区域的面积的正圆的直径。本实施方式中,多个特定孔隙30a的圆当量直径的平均成为1μm以上且低于10μm。特定孔隙30a的折射率小于透光相20的折射率。即,特定孔隙30a的折射率小于荧光相10的折射率。需要说明的是,特定孔隙30a中,不含:在荧光相10与透光相20之间自然形成的以通常的方法无法观察到的微小的间隙、后述的荧光板1的制造过程中不刻意形成的裂纹等。
本实施方式中,荧光板1中的除孔隙30之外的部分以体积比计、由60%的荧光相10和40%的透光相20构成。即,图2所示的荧光板1的截面中、荧光板1中所占的荧光相10相对于荧光相10与透光相20的总计的面积比成为60%,透光相20的面积比成为40%。图2所示的、包含孔隙30的截面在内的荧光板1的截面中,荧光板1中所占的荧光相10相对于荧光相10与透光相20的总计的面积比期望为95%以下。由此,透光相20中,光适度地散射,因此,荧光相10中的光路长变得相对较长,可以抑制光的吸收率的降低。另外,荧光板1的截面中的荧光相10相对于荧光相10的面积与透光相20的面积的总计的面积比大于20%、进一步大于30%是理想的。荧光相10的面积比如果成为20%以下,则荧光相10本身的发光变少,因此,亮度急剧恶化。
本实施方式中,图2所示的荧光板1的截面中,多个特定孔隙30a中、圆形度成为大于0.6且1以下的特定孔隙30a的个数的比率成为70%以上,圆形度Ci小于0.4的特定孔隙30a的个数的比率成为3%以下。此处,对荧光板1中的圆形度与个数的关系进行说明。1个特定孔隙30a的圆形度Ci根据以下的式(1)算出。
Ci=4×π×Sv/Lp2…(1)
其中,0<Ci≤1
此处,Sv为荧光板1的截面中的特定孔隙30a的面积(单位:m2),Lp为荧光板1的截面中的特定孔隙30a的周长(单位:m)。即,本实施方式的荧光板1具有大量较接近于圆的形状的特定孔隙30a。
接着,对荧光板1的制造方法进行说明。荧光板1的制造方法中,最初,在荧光板1中,将称量了荧光相10与透光相20使其成为6:4的原料与乙醇一起投入至球磨机中,进行粉碎混合16小时。将通过该粉碎混合得到的浆料干燥,使用干燥后的浆料进行造粒。接着,将经造粒的颗粒与造孔材料与粘结剂在球磨机中混炼1小时以上,然后进一步加入水进行混炼,使用挤出成型机成型为片形状。如此,在加入水前的颗粒的混合状态下进一步进行混炼,从而造孔材料变得容易分散,能够改善烧结后的气孔的圆形度。接着,将制作好的片形状的成型体在大气气氛中、以1700℃进行焙烧,使其烧结,从而制造荧光板1。
进而,制造具备荧光板1的波长转换构件2的情况下,将银蒸镀或溅射在荧光板1的背面1b,制膜成反射构件6。接着,以在荧光板1上成膜的反射构件6与散热构件7之间夹持有金锡焊料箔的状态,在氮气气氛中或氢气气氛中的回流炉中进行加热。由此,荧光板1与散热构件7接合,制造波长转换构件2。需要说明的是,也可以涂布金锡焊料糊剂代替使用金锡焊料箔,将荧光板1与散热构件7接合。
进而,制造具备波长转换构件2的光源装置3的情况下,以向波长转换构件2所具备的荧光板1的入射面1a照射光的方式安装光源9,并将波长转换构件2与光源9封装。由此,制造光源装置3。
接着,对本实施方式的荧光板1的评价试验的内容和其结果进行说明。该评价试验中,制作多个荧光板的样品,对各样品,测定对热冲击的耐久性和亮度并比较。
最初,对评价试验中使用的样品的制造方法进行说明。评价试验中使用的样品以依据上述荧光板1的制造方法的方法进行。该制造方法中,在造粒好的颗粒中加入造孔材料、粘结剂和水,并将得到的物质进行混炼时的混炼条件变更,控制剪切力。此时、例如如果提高混炼度,则形成于样品内的孔隙的圆形度容易变大。如此制作的多个样品中,对于多个孔隙,圆形度的分布不同。该评价试验中,制作8个样品。
图3为对样品的SEM照片进行了图像处理的结果的一例。该评价试验中,对于制得的多个样品各自,使用如下的方法,算出圆当量直径为0.4μm以上且50μm以下的孔隙的圆形度。具体而言,最初切断样品,利用FE-SEM观察镜面加工后的切截面后,获得通过图像处理(WinROOF)将任意5个点的截面图像二值化而得到的图像。图3为对样品的SEM照片进行了图像处理的结果的一例S,且孔隙30s表示黑色的部分所示的经二值化的结果。接着,由获得的图像算出样品的截面中的孔隙的面积率。接着,对于算出孔隙的面积率的多个截面图像中、样品的截面中的孔隙的占有率成为2.5%以上且3.2%以下的截面图像,算出该图像中所含的、圆当量直径为1μm以上且10μm以下的全部孔隙的圆形度。此时的圆形度如下算出:由基于图像处理的解析结果,使用与上述式(1)相同的以下的式(2)而算出。
Ci=4×π×Sv/Lp2…(2)
此处,Sv例如为图3所示的样品的SEM照片的解析图像中1个孔隙30s的面积,Lp为1个孔隙30s的周长。
图4为示出样品的评价试验的结果的图。该评价试验中,以样品的厚度成为80μm的方式进行镜面加工,评价照射蓝色激光时的对热冲击的耐久性。具体而言,将使对样品照射的蓝色激光的功率上升而样品破损时的蓝色激光的功率作为评价该样品的对热冲击的耐久性的评价指数。另外,该评价试验中,用亮度计测定对表面经镜面加工的厚度为200μm的亮度测量用的样品照射波长450nm的激光(激光直径:0.4mm、激光功率:5W)时的反射方向的光的强度,测定作为评价指数的亮度。图4所示的8个样品中、样品1~3是改变圆形度大于0.6且1以下的孔隙的比率而制作的样品。样品4和样品5是改变圆形度小于0.4的孔隙的比率而制作的样品。样品6~8是对样品1~5改变了荧光板1的截面中的荧光相10相对于荧光相10的面积与透光相20的面积的总计的面积比的样品。
如果比较样品1~3,则如图4所示,表明:圆形度大于0.6且1以下的孔隙的比率越高,破损时的激光功率值的值也越变大。即,表明:圆形度大于0.6且1以下的孔隙的比率越高,对热冲击的耐久性越改善。另外,如果比较样品1与样品4,则可知:圆形度大于0.6且1以下的孔隙的比率即使相同,圆形度小于0.4的孔隙的比率如果变小,则对热冲击的耐久性也改善。样品5是圆形度大于0.6且1以下的孔隙的比率与5个样品中最大的样品3相同、且圆形度小于0.4的孔隙的比率为5个样品中最小的3%的样品。样品5的对热冲击的耐久性在5个样品中最高,激光的功率即使大于20W/mm2,也未确认到破损。如此,确认了,荧光板中,在孔隙的圆形度与对热冲击的耐久性之间有相关性。
如果比较样品1与样品6~8,则表明:荧光相10相对于荧光相10的面积与透光相20的面积的总计的面积比变大,从而对热冲击的耐久性改善,且亮度变大。另一方面,表明:荧光相10相对于荧光相10的面积与透光相20的面积的总计的面积比变得大于95%(样品8)时,亮度稍降低。认为这是由于,样品8中,透光相20的比率少,因此,光变得不易散射,荧光相10中的光路长变短。
通常,由陶瓷烧结体形成的荧光板中,通过提高焙烧温度,从而使荧光板的内部充分致密化,具有高的机械强度。然而,使荧光板的内部致密化的方法中,光在荧光板内的晶体颗粒的晶界中扩散,因此,光会扩散到宽广范围,存在无法有效地聚光的问题。作为解决该问题的方案,在荧光板的内部,残留折射率低于透光相、荧光相的孔隙,从而形成与透光相、荧光相的折射率差相对较大的区域,防止光的扩散,且能促进光的散射。然而,形成孔隙的方法中,难以控制孔隙形状,容易依赖于造孔材料的形状,因此,容易成为菱形、细长形状。另外,如果增多孔隙,则荧光板本身变脆,因此,对热冲击的耐久力容易降低。进而,存在于荧光板的晶体缺陷中激发光被转换为热,因此,孔隙带有棱角时,热冲击作为应力集中在孔隙的棱角,荧光板变得容易破损,因此,担心荧光板的对热冲击的耐久性降低。
根据以上说明的、本实施方式的荧光板1,荧光板1具有多个孔隙30,荧光板1内部的光在该多个孔隙30中在荧光相10、透光相20的表面发生散射,因此,能够改善光的提取效率。另外,该多个孔隙30具有圆当量直径为0.4μm以上且50μm以下的多个特定孔隙30a。在荧光板1的截面中,该截面中所含的多个特定孔隙30a的70%以上的个数的特定孔隙30a的圆形度成为大于0.6且1以下。即,荧光板1具有大量较接近于圆的形状的特定孔隙30a。较接近于圆的形状的特定孔隙30a不具有热冲击所产生的应力容易发挥作用的带有棱角的部分,因此,具有大量这种形状的特定孔隙30a的荧光板1变得不易由于热冲击而破损。由此,能够改善光的提取效率、且改善对热冲击的耐久性。
另外,根据本实施方式的荧光板1,在荧光板1的截面中,圆形度小于0.4的特定孔隙30a的个数成为该截面中所含的多个特定孔隙30a中的3%以下。由此,具有热冲击所产生的应力容易发挥作用的带有棱角的部分的孔隙少,因此,荧光板1变得更不易由于热冲击而破损。因此,能够改善光的提取效率、且进一步改善对热冲击的耐久性。
另外,根据本实施方式的荧光板1,在包含孔隙30的截面在内的荧光板1的截面中,荧光板1中所占的荧光相10相对于荧光相10与透光相20的总计的面积比为95%以下,成为60%,透光相20的面积比成为40%。由此,在透光相20中,光适度地散射,因此,荧光相10中的光路长变得较长,可以抑制光的吸收率的降低。由此,能够改善光的提取效率。
另外,根据本实施方式的波长转换构件2,波长转换构件2具备用于反射自荧光板1放射的荧光和激发光的反射构件6。由此,例如如图1所示,荧光板1中向不同于放射光L2的方向的方向放射的光被反射构件6反射到规定方向,因此,可以增加自波长转换构件2放射的光量。
另外,根据本实施方式的波长转换构件2,波长转换构件2具备向外部释放荧光板1的热的散热构件7。由此,可以有效地向外部释放荧光板1中利用激发光而发出荧光时产生的热,因此,可以抑制荧光板1的温度上升所导致的猝灭。因此,可以抑制自波长转换构件2放射的光量的减少。
另外,根据本实施方式的光源装置3,光源装置3具备向荧光板1照射光L1的光源9。光源9向荧光板1照射光L1时,荧光板1利用光L1的一部分光而发出荧光。由于荧光板1发出的荧光被在孔隙30中暴露得较多的荧光相10的表面反射,因此,向荧光板1的外部放射的光量会增加。由此,能够改善光源装置3的发光强度。
<本实施方式的变形例>
本发明不限定于上述实施方式,可以在不脱离其主旨的范围内以各种方式加以实施,例如也可以进行如下的变形。
[变形例1]
上述实施方式中,荧光板1所具有的多个特定孔隙30a中、圆形度成为大于0.6且1以下的特定孔隙30a的个数的比率设为70%以上,可以为50%以上。如果为50%以上,则不具有热冲击所产生的应力容易发挥作用的带有棱角的部分,因此,具有大量这种形状的特定孔隙30a的荧光板1变得不易由于热冲击而破损。
[变形例2]
上述实施方式中,荧光板1所具有的多个特定孔隙30a中、圆形度小于0.4的特定孔隙30a的个数的比率设为3%以下。然而,可以为8%以下,也可以大于8%。圆形度小于0.4的特定孔隙30a的个数的比率越小,热冲击所产生的应力容易发挥作用的带有棱角的部分越进一步变少,因此,能够改善对热冲击的耐久性。
[变形例3]
上述实施方式中,荧光板1的多个孔隙30具有圆当量直径为0.4μm以上且50μm以下的多个特定孔隙30a,这些特定孔隙30a中、以个数比率计为70%以上的特定孔隙30a的圆形度设为大于0.6且1以下。多个孔隙30进而,在圆当量直径为0.8μm以上且10μm以下的孔隙30中,圆形度大于0.6且1以下的个数的比率成为90%以上的情况下,可以进一步改善对热冲击的耐久性。
[变形例4]
上述实施方式中,在荧光板1的截面中,荧光板1中所占的荧光相10相对于荧光相10的面积与透光相20的面积的总计的面积比成为60%,透光相20的面积比设为40%。然而,荧光板的截面中的荧光相的面积比不限定于此。为了光适度地散射、延长荧光相10中的光路长,荧光相10的面积比期望为95%以下。另外,为了一定程度确保荧光相10发出的荧光的强度,荧光相10的面积比期望大于20%,如果变得大于30%,则变得稳定地发出高的亮度。
[变形例5]
上述实施方式中,光源装置3设为反射型的光源装置。然而,荧光板1也可以适用于透射型的光源装置。
以上,基于实施方式、变形例,对本方式进行了说明,但上述方式的实施方式是用于容易理解本方式的,不限定本方式。本方式在不脱离其主旨以及权利要求书的情况下,也可以进行变更、改良,且本方式中包含其等同的方式。另外,其技术特征如果不是作为本说明书中必要技术特征进行说明的则可以适宜删除。
附图标记说明
1…荧光板
1a…入射面
1b…背面
2…波长转换构件
3…光源装置
6…反射构件
7…散热构件
9…光源
10…荧光相
20…透光相
30…孔隙
30a…特定孔隙

Claims (7)

1.一种荧光板,其特征在于,具备:
利用激发光发出荧光的荧光相、和
多个孔隙,
所述多个孔隙具有圆当量直径为0.4μm以上且50μm以下的多个特定孔隙,
在所述荧光板的截面中,所述多个特定孔隙中、圆形度成为大于0.6且1以下的所述特定孔隙的个数的比率为50%以上,
所述多个特定孔隙中、圆形度小于0.4的所述特定孔隙的比率为8%以下。
2.根据权利要求1所述的荧光板,其特征在于,
所述多个特定孔隙中、圆形度成为大于0.6且1以下的所述特定孔隙的比率为70%以上。
3.根据权利要求1或2所述的荧光板,其特征在于,
所述多个特定孔隙中、圆形度小于0.4的所述特定孔隙的比率为3%以下。
4.根据权利要求1或2所述的荧光板,其特征在于,
具备使所述激发光透过的透光相,
在包含所述孔隙的截面在内的所述荧光板的截面中,所述荧光板中所占的所述荧光相相对于所述荧光板中所占的所述荧光相与所述透光相的总计的面积比为95%以下。
5.一种波长转换构件,其特征在于,具备:
权利要求1~4中任一项所述的荧光板、和
配置于所述荧光板且反射所述激发光和所述荧光的反射构件。
6.根据权利要求5所述的波长转换构件,其特征在于,还具备:
向外部释放所述荧光板的热的散热构件。
7.一种光源装置,其特征在于,具备:
权利要求5或6所述的波长转换构件、和
向所述荧光板照射所述激发光的光源。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003040688A (ja) * 2001-07-25 2003-02-13 Nitsukatoo:Kk 軽量セラミック焼結体
CN207320161U (zh) * 2016-07-22 2018-05-04 日本电气硝子株式会社 波长转换部件和使用其的发光器件
CN108603956A (zh) * 2016-03-10 2018-09-28 松下知识产权经营株式会社 发光装置
JP2019211670A (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 ウシオ電機株式会社 蛍光発光素子

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5740017B2 (ja) 2012-03-30 2015-06-24 コバレントマテリアル株式会社 セラミックス複合体
JP6020631B2 (ja) * 2015-03-20 2016-11-02 ウシオ電機株式会社 蛍光光源装置
JP2017028251A (ja) * 2015-07-23 2017-02-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 波長変換部材、光源装置、照明装置車両、および波長変換部材の製造方法
WO2018154868A1 (ja) * 2017-02-27 2018-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 波長変換部材
JP7178074B2 (ja) 2018-03-20 2022-11-25 国立研究開発法人物質・材料研究機構 波長変換部材及び波長変換素子、並びに波長変換部材の製造方法
JP2020095233A (ja) * 2018-06-12 2020-06-18 日本電気硝子株式会社 波長変換部材及び波長変換素子、並びにそれらの製造方法、並びに発光装置
JP2022041435A (ja) * 2020-09-01 2022-03-11 キヤノン株式会社 波長変換素子、光源装置、および画像投射装置
US20220173284A1 (en) * 2020-12-01 2022-06-02 Lumileds Llc Laterally heterogenous wavelength-converting layer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003040688A (ja) * 2001-07-25 2003-02-13 Nitsukatoo:Kk 軽量セラミック焼結体
CN108603956A (zh) * 2016-03-10 2018-09-28 松下知识产权经营株式会社 发光装置
CN207320161U (zh) * 2016-07-22 2018-05-04 日本电气硝子株式会社 波长转换部件和使用其的发光器件
JP2019211670A (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 ウシオ電機株式会社 蛍光発光素子

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