DE112018007862T5

DE112018007862T5 - Leuchtstoffelement und Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018007862T5
Application number: DE112018007862.0T
Authority: DE
Inventors: Jungo Kondo; Keiichiro Asai; Naotake Okada
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2021-04-22
Also published as: WO2020044426A1; JPWO2020044426A1; JP7086199B2; US20210184425A1

Abstract

(Aufgabe) Wenn ein Anregungslicht auf eine Leuchtstoffplatte einfallen gelassen wird, so dass eine Fluoreszenz erzeugt wird, ist es eine Aufgabe, die Intensität der Fluoreszenz von emittiertem Licht zu verbessern und eine Farbungleichmäßigkeit des emittierten weißen Lichts während eines Dauergebrauchs zu unterdrücken.(Lösung) Ein Leuchtstoffelement 1 umfasst einen Leuchtstoffteil 2, der eine Einfallfläche 2a des Anregungslichts, eine gegenüberliegende Fläche 2b gegenüber der Einfallfläche und eine Seitenfläche 2c umfasst, wobei der Leuchtstoffteil mindestens einen Teil des Anregungslichts, das auf die Einfallfläche einfällt, in eine Fluoreszenz umwandelt und die Fluoreszenz von der gegenüberliegenden Fläche oder der Einfallfläche emittiert, und ein Wärmeableitungssubstrat 3, das auf der Seitenfläche 2c des Leuchtstoffteils 2 bereitgestellt ist. Das Wärmeableitungssubstrat 3 ist aus einem Metallplattierungsfilm zusammengesetzt, der aus einem Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von 200 W/m . K oder höher zusammengesetzt ist.

Description

(Technisches Gebiet)
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtstoffelement und eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Fluoreszenz emittiert.
STAND DER TECHNIK
In letzter Zeit wurden intensive Untersuchungen bezüglich Scheinwerfern für ein Fahrzeug durchgeführt, bei denen eine Laserlichtquelle eingesetzt wird, und eine davon ist eine weiße Lichtquelle, die durch Kombinieren eines blauen Lasers oder Ultraviolettlasers und eines Leuchtstoffs ausgebildet wird. Die optische Dichte von Anregungslicht kann durch Bündeln von Laserlicht erhöht werden und darüber hinaus kann die Lichtintensität des Anregungslichts auch durch Bündeln einer Mehrzahl von Strahlen von Laserlicht, so dass sie auf dem Leuchtstoff überlappen, erhöht werden. Als Ergebnis können der Lichtfluss und die Helligkeit gleichzeitig erhöht werden, ohne eine Lichtemissionsfläche zu verändern. Daher hat eine weiße Lichtquelle, bei der ein Halbleiterlaser und ein Leuchtstoff miteinander kombiniert sind, als Lichtquelle Aufmerksamkeit erlangt, die eine LED ersetzt. Beispielsweise werden als Leuchtstoffglas, das für einen Fahrzeugscheinwerfer verwendet wird, das Leuchtstoffglas „Lumiphous™“ von Nippon Electric Glass und einkristalline YAG-Fluoreszenzkörper vom National Institute for Materials Science, Tamura Corporation und Koha Co., Ltd. vorgeschlagen.
Gemäß einem Leuchtstoffelement, das im Patentdokument 1 (Patent Nr. 5,679,435 B ) beschrieben ist, wird die Breite des Leuchtstoffs von einer Einfallfläche zu einer Emissionsfläche größer gemacht. Es ist beschrieben, dass der Neigungswinkel der Seitenfläche des Leuchtstoffs auf 15° oder größer und 35° oder kleiner eingestellt ist. Der Leuchtstoff ist in einem Harzgehäuse enthalten und ein Metallfilm ist so ausgebildet, dass die Innenoberfläche des Gehäuses als Reflektorteil wirkt. Der Leuchtstoff ist auf der unteren Fläche des Gehäuses mit einem Einkapselungsharz fixiert und die Seitenfläche des Leuchtstoffs ist von Luft umgeben.
Gemäß einem Leuchtstoffelement, das im Patentdokument 2 ( JP 2017-085038 A ) beschrieben ist, wird die Breite des Leuchtstoffs von einer Einfallfläche zu einer Emissionsfläche größer gemacht, der Leuchtstoff ist in einem Durchgangsloch eines Wärmeableitungselements enthalten und eine Seitenfläche des Durchgangslochs ist mit einer Glaspaste mit der Oberfläche des Durchgangslochs verbunden.
Gemäß dem Patentdokument 3 ( WO 2013/175706 A1 ) ist ein Leuchtstoffelement beschrieben, in dem ein Leuchtstoff in einem Durchgangsloch eines Wärmeableitungselements enthalten ist und der Leuchtstoff in dem Durchgangsloch fixiert ist (15 bis 18). Es ist offenbart, dass das Wärmeableitungselement ein Metallblech ist, das aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. Kupfer und Aluminium, zusammengesetzt ist, und dass ein Durchgangsloch in dem Metallblech ausgebildet ist und der Leuchtstoff in dem Durchgangsloch durch eine Haltestruktur oder eine Senkungsstruktur fixiert ist.
(Dokumente des Standes der Technik)
(Nicht-Patentdokumente)
(Nicht-Patentdokument 1)
„Evaluation of Thermal Contact Resistance at the Interface Composed of Dissimilar Materials‟, Toshimichi, FUKUOKA et al., Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. A, 76(763), Seiten 344 bis 350, März 2010
(Patentdokumente)

(Patentdokument 1) Japanisches Patent Nr. 5679435 B
(Patentdokument 2) Japanisches Patent Nr. 2017-085038 A
(Patentdokument 3) WO 2013/175706 A1

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
(Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe)
Gemäß den Leuchtstoffelementen zur Beleuchtung des Standes der Technik wird versucht, Wärme, die innerhalb einer Leuchtstoffplatte erzeugt wird, durch Verbinden und Integrieren eines Wärmeableitungssubstrats, das aus einem stark wärmeableitenden Material zusammengesetzt ist, mit der Leuchtstoffplatte so stark wie möglich abzuleiten.
Als die Erfinder die Forschungen durchgeführt haben, wurden jedoch die folgenden Probleme gefunden. D.h., es ist erforderlich, die Intensität des Anregungslichts zu verbessern, um die Intensität der Fluoreszenz zu verbessern. Wenn jedoch die Intensität der Fluoreszenz erhöht wird, kann die Intensität der Fluoreszenz während des Gebrauchs im Zeitverlauf vermindert werden, was zu einer Farbungleichmäßigkeit führt. Es ist daher erforderlich, die Fluoreszenzintensität des emittierten Lichts während eines Dauergebrauchs zu erhöhen und die Farbungleichmäßigkeit zu unterdrücken.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beim Einstrahlen eines Anregungslichts auf einen Leuchtstoffteil zum Erzeugen einer Fluoreszenz die Intensität der Fluoreszenz zu verbessern und eine Farbungleichmäßigkeit von eingestrahltem weißen Licht bei einem Dauergebrauch zu unterdrücken.
(Lösung der Aufgabe)
Die vorliegende Erfindung stellt ein Leuchtstoffelement bereit, umfassend:

einen Leuchtstoffteil, der eine Einfallfläche eines Anregungslichts, eine gegenüberliegende Fläche, die der Einfallfläche gegenüberliegt, und eine Seitenfläche umfasst, wobei der Leuchtstoffteil mindestens einen Teil des Anregungslichts, das auf die Einfallfläche einfällt, in eine Fluoreszenz umwandelt und die Fluoreszenz von der gegenüberliegenden Fläche oder der Einfallfläche emittiert, und
ein Wärmeableitungssubstrat, das über der Seitenfläche des Leuchtstoffteils bereitgestellt ist, wobei das Wärmeableitungssubstrat einen Metallplattierungsfilm umfasst, der ein Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von 200 W/m . K oder höher umfasst.

Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Beleuchtungsvorrichtung bereit, die eine Lichtquelle, die ein Laserlicht oszilliert, und das Leuchtstoffelement aufweist.
(Effekte der Erfindung)
Gemäß dem erfindungsgemäßen Leuchtstoffelement können, wenn Anregungslicht auf den Leuchtstoffteil zum Erzeugen einer Fluoreszenz einfallen gelassen wird, die Intensität der Fluoreszenz in emittiertem Licht während eines Dauergebrauchs aufrechterhalten und eine Farbungleichmäßigkeit unterdrückt werden.
Dieser Punkt wird nachstehend weiter beschrieben. Gemäß dem Leuchtstoffelement des Standes der Technik, das im Patentdokument 3 beschrieben ist, ist das Durchgangsloch in dem Wärmeableitungselement bereitgestellt und das Leuchtstoffelement ist in das Durchgangsloch eingepasst, so dass die Wärme, die während der Lichtemission des Leuchtstoffelements erzeugt wird, zu dem Wärmeableitungselement abgeleitet wird. Die Intensität der Fluoreszenz, die von dem Leuchtstoff emittiert wird, kann jedoch in der Praxis während eines Dauergebrauchs vermindert werden und eine Farbungleichmäßigkeit kann auftreten.
Als die Erfinder die Ursache untersucht haben, wurde das Folgende gefunden. D.h., das Bilden des Lochs oder das Senken in dem Wärmeableitungselement kann durch Bohren, Laserbearbeiten oder eine Drahterodierbearbeitung durchgeführt werden. In dem Fall des Bohrens oder Laserbearbeitens wird, da die Oberfläche innerhalb des Lochs nach der Bearbeitung eine aufgeraute Oberfläche ist, die Fertigbearbeitung durch Entfernen eines Grats in dem Element mit Loch durch eine Schleifbürste, wie z.B. ein Flex-Hone oder dergleichen, und durch Erhöhen der Korngröße der Schleifkörner der Bürste durchgeführt, was zu einer Verminderung der Oberflächenrauigkeit Ra führt. Ferner steht die Drahterodierbearbeitung für den Vorgang, dass eine Pulshochspannung zwischen einem Draht und einem Werkstück angelegt wird, so dass eine Funkenentladung zum Schmelzen des Werkstücks erzeugt wird, und der Abtragungsvorgang durchgeführt wird. Zum Vermindern der Oberflächenrauigkeit Ra in dem Loch kann der Vorgang wiederholt durchgeführt werden. In dem Fall, bei dem das Durchgangsloch in dem Metall-Wärmeableitungssubstrat bereitgestellt ist, beträgt die Oberflächenrauigkeit Ra, die auf das Durchgangsloch gerichtet ist, jedoch etwa 1,5 bis 10 µm.
Ferner kann das Material des Leuchtstoffs im Hinblick auf ein direktes Verbinden für die Wärmeableitung vorzugsweise eine Keramik oder ein Einkristall sein. In dem Fall der Keramik kann der Leuchtstoff durch Zumischen eines anorganischen Bindemittels und dann Sintern geformt werden, so dass der Leuchtstoff mit einer optionalen Form hergestellt werden kann. Ferner kann in dem Fall des Einkristalls der Leuchtstoff durch das Kristallwachstum durch das Czochralski-Verfahren oder dergleichen hergestellt werden. Danach wird der Kristall durch einen Schneid- oder Anfasvorgang zu einem Wafer geformt und der Wafer wird dann einem Läppen oder CMP-Polieren unterzogen und schließlich durch Vereinzeln zu kleinen Stücken geschnitten. Da jedoch eine Keramik oder ein Einkristall eine große Härte aufweist, beträgt die Oberflächenrauigkeit Ra der Seitenfläche des Leuchtstoffelements nach dem Schneiden in der Praxis etwa 10 µm.
Folglich wurde beispielsweise, wie es in der 1(b) gezeigt ist, in dem Fall, bei dem der Leuchtstoff 5 in das Durchgangsloch 6a des Wärmeableitungssubstrats 6 eingepasst ist, davon ausgegangen, dass es möglich ist, den Leuchtstoff 5 und das Wärmeableitungssubstrat 6 zu kontaktieren und mechanisch zu fixieren und dadurch die Wärmeableitung problemlos durchzuführen. In der Praxis wird jedoch in dem Fall, bei dem der Leuchtstoff 5 und das Wärmeableitungssubstrat 6 miteinander in Kontakt gebracht werden, davon ausgegangen, dass kleine Vorwölbungen an der Oberfläche 5a des Leuchtstoffs 5 und kleine Vorwölbungen 6a an der Oberfläche des Wärmeableitungssubstrats 6 durch einen Punktkontakt gemäß dem Pfeil E an der Grenzfläche zwischen diesen miteinander in Kontakt gebracht werden und dass Mikroräume entlang deren Grenzfläche erzeugt werden. Aufgrund solcher Mikroräume hängt der Strom der Wärme an deren Grenzfläche (Wärmeableitung) stark von deren Oberflächenrauigkeiten und feinen Morphologie ab. Die Erfinder sind davon ausgegangen, dass eine solche feine Struktur an der Grenzfläche zu einer Verminderung der Intensität der Fluoreszenz und einer Farbungleichmäßigkeit während eines Dauergebrauchs führt, und haben weitere Forschungen durchgeführt.
Als Referenz gibt das Nicht-Patentdokument 1 aufgrund einer Simulation des Kontaktwärmeübertragungskoeffizienten, der durch die Oberflächenrauigkeiten an der Grenzfläche der unähnlichen Materialien beeinflusst wird, an, dass die Wärmeableitung an der Grenzfläche zwischen unähnlichen Materialien durch die Oberflächenrauigkeiten beträchtlich beeinflusst wird. Demgemäß wird, da die Oberflächenrauigkeiten an der Grenzfläche der unähnlichen Materialien größer sind, der Kontaktwärmeübertragungskoeffizient linear gesenkt und der Kontaktwärmewiderstand wird erhöht, so dass der Wärmestrom unterdrückt wird.
In diesem Fall wird, wenn die Oberflächenrauigkeit des Einen in einem gewissen Maß erhöht wird, der Kontaktwärmeübertragungskoeffizient selbst in dem Fall nicht größer, dass die Oberflächenrauigkeit des Anderen kleiner gemacht wird.

Die Erfinder haben eine entsprechende Berechnung durch Anwenden der Formel (4), die in dem Nicht-Patentdokument 1 beschrieben ist, und Zuordnen des Leuchtstoffs und von Kupfer als die unähnlichen Materialien berechnet. Es wurde gezeigt, dass dann, wenn die Parameter, die für die Berechnung erforderlich sind, gemäß der Tabelle 1 eingestellt wurden und dass die Oberflächenrauigkeit Ra1 des Leuchtstoffelements auf 1 µm, 3 µm, 6 µm oder 10 µm eingestellt wurde, die Berechnungsergebnisse des Kontaktwärmeübertragungskoeffizienten hc bezüglich der Oberflächenrauigkeit Ra2 von Kupfer derart waren, wie es in der 31 gezeigt ist. Tabelle 1

Parameter	1: Leuchtstoff	2: Kupfer
Wärmeleitfähigkeit (W/m · K)	10	400
Vickers-Härte (HV)	2000	100
c1	0,01	0,01
c2	0,025	0,025
c3	0,15	0,15
m	1	1
n	0,8	0,8
Druck an der Grenzfläche P (MPa)	10	10

Anmerkung: Gemäß der Einpassungsstruktur muss der Zwischenraum groß gemacht werden und der Flächendruck kann nicht groß gemacht werden.
Wärmeleitungseffizienz hc: $h_{c} = 10^{5} [c_{1} λ_{1} \frac{{(\frac{P}{H v_{1}})}^{2 / 3}}{R a_{1}^{m}} + c_{2} λ_{2} \frac{{(\frac{P}{H v_{2}})}^{2 / 3}}{R a_{1}^{m}} + \frac{c_{3}}{R a_{1}^{n}}]$
Rat: Ra1 (1: Oberflächenrauheit des Leuchtstoffs) + Ra2 (2: Oberflächenrauheit von Kupfer)
Als Ergebnis beträgt in dem Fall, bei dem die Oberflächenrauigkeit Ra1 des Leuchtstoffs auf 10 µm eingestellt ist, der Kontaktwärmeübertragungskoeffizient 9500 W/m . K², 12000 W/m · K² bzw. 20000 W/m . K², mit der Maßgabe, dass die Oberflächenrauigkeit Ra2 von Kupfer auf 18 µm, 10 µm bzw. 1,5 µm eingestellt ist. In diesem Fall könnte selbst in dem Fall, bei dem die Oberflächenrauigkeit von Kupfer auf 1 µm oder niedriger eingestellt ist, der Wärmeübertragungskoeffizient bestenfalls auf etwa 240000 W/m · K² eingestellt werden. Dies bedeutet das Folgende. Da der Kontakt durch das Zusammenfügen durch einen Punktkontakt durchgeführt wird, wird davon ausgegangen, dass selbst in dem Fall, bei dem die Oberflächenrauigkeit des einen Materials so niedrig wie möglich gemacht wird, aufgrund der Ratenbestimmung durch das andere Material, das eine größere Oberflächenrauigkeit aufweist, der Kontaktwärmeübertragungskoeffizient nicht verbessert werden kann. Dies ist im Einklang mit der Verminderung der Intensität der Fluoreszenz und der Farbungleichmäßigkeit des Leuchtstoffelements während eines Dauergebrauchs.
Auf der Basis dieser Ergebnisse haben die Erfinder die Struktur untersucht, die den Zustand an der Grenzfläche zwischen dem Wärmeableitungssubstrat und dem Leuchtstoffteil verbessern kann. Als Ergebnis wird durch Ausbilden des Wärmeableitungssubstrats mit einer Metallplattierung, wie es in der 1(c) gezeigt ist, selbst in dem Fall, dass die Oberflächenrauigkeit der Seitenfläche 2c des Leuchtstoffs 2 groß ist, das Metall in die Unebenheit auf der Oberfläche der Seitenfläche 2c einbezogen, so dass die Struktur des Kontaktierens in einem Ebene-Kontaktmodus mikroskopisch realisiert wird. Dadurch wird gefunden, dass der Kontaktwärmeübertragungs-koeffizient beträchtlich verbessert werden kann. Als Ergebnis wird gefunden, dass die Wärme, die in dem Leuchtstoff erzeugt wird, durch das Wärmeableitungssubstrat effizient abgegeben werden kann und die Verminderung der Umwandlungseffizienz der Fluoreszenz und der Farbungleichmäßigkeit aufgrund des Temperaturlöschens des Leuchtstoffs während eines Dauergebrauchs unterdrückt werden kann. Auf diese Weise wurde die Erfindung gemacht.
Figurenliste

1(a) ist eine Querschnittsansicht, die ein Leuchtstoffelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 1(b) zeigt schematisch die Mikrostruktur eines bekannten Leuchtstoffelements und 1(c) zeigt schematisch die Mikrostruktur gemäß eines Leuchtstoffelements der vorliegenden Erfindung.
2(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leuchtstoffelement 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2(b) ist eine Querschnittsansicht, die das Leuchtstoffelement 1 zeigt.
3(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leuchtstoffelement 11 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 3(b) ist eine Querschnittsansicht, die das Leuchtstoffelement 11 zeigt.
4(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leuchtstoffelement 21A gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 4(b) ist eine Querschnittsansicht, die das Leuchtstoffelement 21A zeigt.
5(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leuchtstoffelement 21B gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 5(b) ist eine Querschnittsansicht, die das Leuchtstoffelement 21B zeigt.
6(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leuchtstoffelement 31 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 6(b) ist eine Querschnittsansicht, die das Leuchtstoffelement 31 zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht eines Leuchtstoffelements 31A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leuchtstoffelement 31B gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 8(b) ist eine Querschnittsansicht, die das Leuchtstoffelement 31B zeigt.
9(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leuchtstoffelement 31C gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 9(b) ist eine Querschnittsansicht des Leuchtstoffelements 31C.
10(a) ist eine perspektivische Ansicht eines Leuchtstoffelements 31D gemäß der vorliegenden Erfindung und 10(b) ist eine Querschnittsansicht, die das Leuchtstoffelement 31D zeigt.
11(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leuchtstoffelement 31E gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 11(b) ist eine Querschnittsansicht des Leuchtstoffelements 31E.
12(a) ist eine perspektivische Ansicht eines Leuchtstoffelements 31F gemäß der vorliegenden Erfindung und 12(b) ist eine Querschnittsansicht des Leuchtstoffelements 31F.
13 (a) ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei dem eine Mehrzahl von Leuchtstoffelementteilen 32 in einem Metallplattierungsfilm 36 vorliegt, und 13(b) ist eine Querschnittsansicht von (a).
14 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bevor eine Leuchtstoffplatte 41 mit einem Handhabungssubstrat 42 verbunden wird.
15 ist eine perspektivische Ansicht, die einen verbundenen Körper der Leuchtstoffplatte 41 und des Handhabungssubstrats 42 zeigt.
16 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei dem die Leuchtstoffplatte 41 bearbeitet worden ist, so dass eine Mehrzahl von Leuchtstoffelementteilen 32 gebildet wurde.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei dem eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und ein Reflexionsfilm 35 auf einer Verbindungsschicht 43 bereitgestellt sind.
18 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei dem ein Metallplattierungsfilm 46 bereitgestellt ist.
19 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei dem der Metallplattierungsfilm einem Polieren unterzogen worden ist.
20 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei dem das Handhabungssubstrat entfernt ist.
21 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand, bei dem das Handhabungssubstrat entfernt ist, in einer Ansicht von der Seite einer gegenüberliegenden Fläche zeigt.
22 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei dem die Seite der gegenüberliegenden Fläche einem Polieren unterzogen worden ist.
23 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei dem ferner die Seite der Einfallfläche poliert worden ist.
24 ist eine perspektivische Ansicht, die Schritte zum Schneiden eines laminierten Körpers von 23 zeigt.
25 zeigt den Zustand, bevor ein einfallflächenseitiges Trägersubstrat 50 mit einem Metallplattierungsfilm 47 verbunden wird.
26 zeigt den Zustand, bei dem das einfallflächenseitige Trägersubstrat 50 mit dem Metallplattierungsfilm 47 verbunden ist.
27 zeigt den Zustand, bei dem das Handhabungssubstrat 42 entfernt ist.
28 zeigt den Zustand, bei dem der laminierte Körper von der Seite der gegenüberliegenden Fläche betrachtet wird.
29 zeigt den Zustand, bei dem der laminierte Körper von der Seite der gegenüberliegenden Fläche poliert worden ist.
30 zeigt den Zustand, bevor ein gegenüberliegende Fläche-seitiges Trägersubstrat 50A mit der Seite der gegenüberliegenden Fläche des laminierten Körpers verbunden wird.
31 zeigt Simulationsergebnisse, welche die Beziehung zwischen der Oberflächenrauigkeit Ra und der Wärmeleitungseffizienz des Leuchtstoffelements zeigen.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Das Leuchtstoffelement der vorliegenden Erfindung umfasst einen Leuchtstoffteil mit einer Einfallfläche eines Anregungslichts, einer gegenüberliegenden Fläche, die der Einfallfläche gegenüberliegt, und einer Seitenfläche, und der Leuchtstoffteil wandelt mindestens einen Teil des Anregungslichts, das auf die Leuchtstoffplatte einfällt, in eine Fluoreszenz um und emittiert die Fluoreszenz von der gegenüberliegenden Fläche oder der Einfallfläche.
Dabei wird in dem Fall, bei dem das gesamte Anregungslicht in die Fluoreszenz umgewandelt wird, nur die Fluoreszenz von der gegenüberliegenden Fläche oder der Einfallfläche emittiert. Alternativ wird ein Teil des Anregungslichts in die Fluoreszenz umgewandelt, so dass das Anregungslicht und die Fluoreszenz von der gegenüberliegenden Fläche oder der Einfallfläche emittiert werden können.
Obwohl der Leuchtstoff, der den Leuchtstoffteil bildet, nicht beschränkt ist, solange er das Anregungslicht in die Fluoreszenz umwandeln kann, umfasst er ein Leuchtstoffglas, einen Leuchtstoff-Einkristall oder einen Leuchtstoff-Polykristall.
Ferner kann ein Streumaterial zugesetzt werden oder Poren können in dem Leuchtstoff ausgebildet sein, um das Anregungslicht und die Fluoreszenz zu streuen. In diesem Fall wird das Licht, das in den Leuchtstoff einfällt, in dem Leuchtstoff gestreut, so dass das emittierte Licht (Anregungslicht und Fluoreszenz) gestreut wird und der Streuwinkel vergrößert wird.
Der Streuwinkel kann beispielsweise durch das Streuungsmesssystem „Mini-Diff“ gemessen werden, das von Cybernet Systems Co., Ltd., geliefert wird. Der Streuwinkel ist als Gesamtumfassungswinkel festgelegt, bei dem er einen Wert von 1/e2 des Spitzenwerts des Durchlässigkeitsspektrums des emittierten Lichts erreicht.
Der Streuwinkel kann vorzugsweise 5° oder größer und mehr bevorzugt 10° oder größer sein. Ferner kann, obwohl die Obergrenze des Streuwinkels des Leuchtstoffs, der den Leuchtstoffteil bildet, nicht speziell festgelegt ist, dieser nicht größer sein als die numerische Apertur (NA) des emittierten Lichts und kann in praktischer Hinsicht 80° oder kleiner sein.
Das Leuchtstoffglas steht für ein Basisglas, in dem Ionen eines Seltenerdelements verteilt sind.
Als Glas, das als Basisglas dient, können Oxidgläser, die Siliziumoxid, Boroxid, Calciumoxid, Lanthanoxid, Bariumoxid, Zinkoxid, Phosphoroxid, Aluminiumfluorid, Magnesiumfluorid, Calciumfluorid, Strontiumfluorid oder Bariumchlorid enthalten, als Beispiele genannt werden.
Obwohl die Seltenerdionen, die in dem Leuchtstoffglas verteilt sind, vorzugsweise Tb, Eu, Ce und Nd sind, können die Seltenerdionen La, Pr, Sc, Sm, Er, Tm, Dy, Gd oder Lu sein.
Als Leuchtstoff-Einkristall sind Y₃Al₅O₁₂, Ba₅Si₁₁A₁₇N₂₅, Tb₃Al₅O₁₂ und YAG (Yttrium · Aluminium · Granat) bevorzugt. Ein Teil des Y (Yttrium) von YAG kann durch Lu ersetzt werden. Ferner kann ein Dotierstoff, der in den Leuchtstoff-Einkristall dotiert ist, vorzugsweise ein Seltenerdion und besonders bevorzugt Tb, Eu, Ce und Nd sein, und die Seltenerdionen können La, Pr, Sc, Sm, Er, Tm, Dy, Gd oder Lu sein.
Ferner können als Leuchtstoff-Polykristall die TAG (Terbium · Aluminium · Granat)-Reihe, die Sialon-Reihe, die Nitrid-Reihe, die BOS (Barium · Orthosilikat)-Reihe und YAG (Yttrium · Aluminium · Granat) beispielhaft genannt werden. Ein Teil des Y (Yttrium) von YAG kann durch Lu ersetzt werden.
Ferner kann ein Dotierstoff, der in den Leuchtstoff-Polykristall dotiert ist, vorzugsweise ein Seltenerdion und besonders bevorzugt Tb, Eu, Ce und Nd sein, und die Seltenerdionen können La, Pr, Sc, Sm, Er, Tm, Dy, Gd oder Lu sein.
Die Leuchtstoffvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine Leuchtstoffvorrichtung des Nicht-Gitter-Typs, die kein Gitter innerhalb des Leuchtstoffs enthält, oder eine Gittervorrichtung sein, in der das Gitter in dem Leuchtstoffteil bereitgestellt ist.
Der Leuchtstoffteil umfasst mindestens eine Einfallfläche eines Anregungslichts, eine gegenüberliegende Fläche und eine Seitenfläche. Die Seitenfläche steht für eine Fläche, die sich zwischen der Einfallfläche und der gegenüberliegenden Fläche erstreckt. Dabei ist die Form des Leuchtstoffteils nicht speziell beschränkt. Beispielsweise kann die Form der Einfallfläche oder der gegenüberliegenden Fläche des Leuchtstoffteils ein Kreis, eine Ellipse oder ein Vieleck, wie z.B. ein Dreieck, ein Rechteck oder ein Sechseck, sein.
Ferner wird, nachdem das Anregungslicht auf die Einfallfläche einfallen gelassen worden ist, mindestens ein Teil des Anregungslichts innerhalb des Leuchtstoffteils in die Fluoreszenz umgewandelt. Dabei können die Fluoreszenz und gegebenenfalls das Anregungslicht von der gegenüberliegenden Fläche emittiert werden. Alternativ können durch Bilden eines reflektierenden Films auf der gegenüberliegenden Fläche die Fluoreszenz und Anregungslicht reflektiert werden, so dass das Anregungslicht und die Fluoreszenz von der Einfallfläche emittiert werden können.
Ferner kann ein teildurchlässiger Film auf der Einfallfläche der Leuchtstoffplatte bereitgestellt werden. Der teildurchlässige Film ist ein Film, der einen Teil des Anregungslichts reflektiert und den Rest durchlässt. Insbesondere beträgt der Reflexionsgrad des teildurchlässigen Films bezüglich des Anregungslichts 9 Prozent oder mehr und beträgt vorzugsweise 50 Prozent oder weniger. Ein Material des teildurchlässigen Films umfasst einen Metallfilm oder einen dielektrischen Mehrschichtfilm für den später beschriebenen Reflexionsfilm.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmeableitungssubstrat auf der Seitenfläche des Leuchtstoffteils bereitgestellt und das Wärmeableitungssubstrat ist aus einem Metallplattierungsfilm zusammengesetzt, der aus einem Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von 200 W/m . K oder höher zusammengesetzt ist. Dabei steht die Seitenfläche des Leuchtstoffteils für eine Fläche, die sich zwischen der Einfallfläche und der gegenüberliegenden Fläche erstreckt.
Die Art des Metallplattierungsfilms kann ein Elektroplattierungsfilm oder ein stromloser Plattierungsfilm sein. Ferner ist der Metallplattierungsfilm aus einem Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit (25 °C) von 200 W/m · K oder höher zusammengesetzt. Obwohl die Obergrenze der Wärmeleitfähigkeit des Metalls nicht speziell beschränkt ist, kann sie im Hinblick auf die praktische Verfügbarkeit auf 350 W/m · K oder niedriger eingestellt werden.
Bei der Art des Metalls, das den Metallplattierungsfilm des Leuchtstoffteils bildet, kann es sich besonders bevorzugt um Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder die Legierungen handeln, die ein solches Metall enthalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt ein Winkel der Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms von der Hauptfläche der Seite der gegenüberliegenden Fläche des Wärmeableitungssubstrats und der Einfallfläche (oder ein Winkel der Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms von der Hauptfläche der Seite der Einfallfläche des Wärmeableitungssubstrats und der Einfallfläche) 60 bis 120°, mehr bevorzugt 70 bis 110° und insbesondere 80 bis 100°. Der Zustand der Füllung von Unregelmäßigkeiten an der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Metallplattierungsfilm und dem Leuchtstoffteil kann weiter verbessert werden, so dass die Qualität der Lumineszenz bei einem Dauergebrauch hervorragend gemacht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein einfallflächenseitiges Trägersubstrat auf der Hauptfläche auf der Seite der Einfallfläche des Wärmeableitungssubstrats bereitgestellt werden, so dass die Wärmeableitungseffekte durch das Wärmeableitungssubstrat weiter verbessert werden können. Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform ein gegenüberliegende Fläche-seitiges Trägersubstrat auf der Hauptfläche auf der Seite der gegenüberliegenden Fläche des Wärmeableitungssubstrats bereitgestellt werden, so dass die Wärmeableitungseffekte durch das Wärmeableitungssubstrat weiter verbessert werden können.
Dabei kann das Material für jedes der Trägersubstrate vorzugsweise ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit (25 °C) von 200 W/m . K oder höher und besonders bevorzugt von 300 W/m · K oder höher sein. Obwohl die Obergrenze der Wärmeleitfähigkeit des Materials nicht speziell beschränkt ist, kann sie im Hinblick auf die praktische Verfügbarkeit 500 W/m · K oder niedriger sein.
Dabei kann das Material von jedem der Trägersubstrate vorzugsweise transparent oder durchscheinend sein. In dem einfallflächenseitigen Trägersubstrat kann jedoch ein Fenster zum Einstrahlen des Anregungslichts auf die Einfallfläche bereitgestellt sein und in diesem Fall ist das Material des einfallflächenseitigen Trägersubstrats nicht notwendigerweise transparent oder durchscheinend. Andererseits kann in dem Fall, bei dem das Anregungslicht und die Fluoreszenz von der gegenüberliegenden Fläche emittiert werden, ein Fenster in dem gegenüberliegende Fläche-seitigen Trägersubstrat zum Emittieren des Lichts von der gegenüberliegenden Fläche bereitgestellt sein und in diesem Fall ist das Material des gegenüberliegende Fläche-seitigen Trägersubstrats nicht notwendigerweise transparent oder durchscheinend.
In dem Fall, bei dem das Material von jedem der Trägersubstrate transparent oder durchscheinend ist, kann das Material des Trägersubstrats vorzugsweise Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Quarz oder ein Glas sein.
In dem Fall, bei dem das Material von jedem der Trägersubstrate nicht transparent oder durchscheinend ist, kann das Material des Trägersubstrats vorzugsweise Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Quarz, ein Glas, Kupfer, Silber, Gold, Aluminium oder ein Legierungsmaterial sein, welches das Metall enthält. Die Materialien der jeweiligen Trägersubstrate können gleich oder voneinander verschieden sein.
Der Leuchtstoffteil und der Metallplattierungsfilm können direkt miteinander in Kontakt gebracht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex zwischen dem Leuchtstoffteil und dem Metallplattierungsfilm bereitgestellt. Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Reflexionsfilm zwischen dem Leuchtstoffteil und dem Metallplattierungsfilm bereitgestellt.
In dem Fall, bei dem eine solche Struktur eingesetzt wird, wird der Zustand der Füllung des Metallplattierungsfilms in die Unregelmäßigkeit verbessert, so dass die Effekte des Verbesserns der Wärmeableitung erhalten werden.
Als Material für die Schicht mit niedrigem Brechungsindex können Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumnitrid, Tantaloxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid und Siliziumcarbid als Beispiele genannt werden. Ferner kann der Brechungsindex der Schicht mit niedrigem Brechungsindex vorzugsweise derjenige des Leuchtstoffs sein und ist in dem Fall des YAG-Leuchtstoffs vorzugsweise 1,7 oder niedriger und mehr bevorzugt 1,6 oder niedriger. Obwohl die Untergrenze des Brechungsindex der Schicht mit niedrigem Brechungsindex nicht speziell festgelegt ist und 1 oder höher ist, kann sie in der Praxis 1,4 oder höher sein.
In dem Fall, bei dem die Schicht mit niedrigem Brechungsindex zwischen dem Leuchtstoffteil und dem Reflexionsfilm vorliegt, ist es bevorzugt, dass die Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus einem Material zusammengesetzt ist, dessen Brechungsindex niedriger als derjenige des Leuchtstoffs ist. Daher kann die Totalreflexion aufgrund der Differenz der Brechungsindizes des Leuchtstoffs und der Schicht mit niedrigem Brechungsindex genutzt werden, um die optische Komponente zu vermindern, die an dem Reflexionsfilm reflektiert wird, und die Absorption von Licht durch eine Reflexion an dem Reflexionsfilm zu unterdrücken. Ferner sind Aluminiumoxid und Magnesiumoxid im Hinblick auf die Wärmeableitung am meisten bevorzugt.
Die Dicke der Schicht mit niedrigem Brechungsindex kann vorzugsweise 1 µm oder weniger betragen, so dass die Einflüsse auf die Wärmeableitung vermindert werden können. Ferner kann die Dicke der Schicht mit niedrigem Brechungsindex im Hinblick auf die Verbindungsfestigkeit vorzugsweise 0,05 µm oder mehr betragen.
Das Material des reflektierenden Films ist nicht speziell beschränkt ist, solange es möglich ist, das Anregungslicht und die Fluoreszenz, die durch die Leuchtstoffschicht hindurchtreten, zu reflektieren. Es ist nicht erforderlich, dass das Anregungslicht durch den Reflexionsfilm durch eine Totalreflexion reflektiert wird und ein Teil des oder das gesamte Anregungslicht(s) kann durch den Reflexionsfilm durchgelassen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Reflexionsfilm ein Metallfilm oder ein dielektrischer Mehrschichtfilm.
In dem Fall, dass der Reflexionsfilm aus dem Metallfilm zusammengesetzt ist, kann die Reflexion in einem breiten Wellenlängenbereich stattfinden, die Abhängigkeit vom Einfallswinkel kann vermindert werden und die Temperaturbeständigkeit und die Witterungsbeständigkeit sind hervorragend. Andererseits kann in dem Fall, bei dem der Reflexionsfilm aus dem dielektrischen Mehrschichtfilm zusammengesetzt ist, da die Absorption vermieden wird, das einfallende Licht zu 100 Prozent ohne Verlust in das Reflexionslicht umgewandelt werden, und da der Reflexionsfilm mit Oxidfilmen ausgebildet werden kann, kann die Haftung mit der Verbindungsschicht verbessert werden, so dass die Trennung verhindert wird.
Der Reflexionsgrad des Anregungslichts durch den Reflexionsfilm ist 80 Prozent oder höher und vorzugsweise 95 Prozent oder höher und eine Totalreflexion kann stattfinden.
Der dielektrische Mehrschichtfilm ist ein Film, der durch abwechselndes Laminieren von stark brechenden Materialien und schwach brechenden Materialien gebildet wird. Das stark brechende Material umfasst TiO₂, TaO₂O₃, ZnO, Si₃N₄ und Nb₂O₅. Ferner umfasst das schwach brechende Material SiO₂, MgF₂ und CaF₂. Die Laminieranzahl und die Gesamtdicke des dielektrischen Mehrschichtfilms werden abhängig von der Wellenlänge der zu reflektierenden Fluoreszenz in einer geeigneten Weise ausgewählt.
Das Material des Metallfilms kann vorzugsweise das Folgende sein.

(1) Ein Einschichtfilm, wie z.B. Al, Ag oder Au
(2) Ein Mehrschichtfilm, wie z.B. Al, Ag oder Au

Obwohl die Dicke des Metallfilms nicht speziell beschränkt ist, solange die Fluoreszenz reflektiert werden kann, kann die Dicke vorzugsweise 0,05 µm oder größer und mehr bevorzugt 0,1 µm oder größer sein. Ferner kann der Metallfilm zur Verbesserung der Haftung des Metallfilms und des Substrats mittels eines Metallfilms, wie z.B. Ti, Cr, Ni oder dergleichen, ausgebildet werden.
Obwohl das Verfahren zur Bildung des Mehrschichtfilms oder des Metallfilms nicht speziell beschränkt ist, sind Gasphasenabscheidungs-, Sputter- und CVD-Verfahren bevorzugt. In dem Fall des Gasphasenabscheidungsverfahrens kann die Filmbildung mit einer Ionenunterstützung durchgeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Neigungswinkel der Seitenfläche des Leuchtstoffteils bezüglich der Linie senkrecht zu der Einfallfläche 5° oder größer und 30° oder kleiner (vorzugsweise 28° oder kleiner), so dass die Ausgabe von dem Leuchtstoffteil verbessert werden kann.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung bereit, die eine Lichtquelle, die ein Laserlicht oszilliert, und das Leuchtstoffelement umfasst.
Als Lichtquelle ist ein Halbleiterlaser bevorzugt, bei dem ein Material der GaN-Reihe verwendet wird und der eine hohe Zuverlässigkeit zum Anregen eines Leuchtstoffs zur Beleuchtung aufweist. Ferner kann eine Lichtquelle wie z.B. ein Laserarray realisiert werden, bei dem Laserelemente eindimensional angeordnet sind. Es kann sich um eine Superlumineszenzdiode, einen optischen Halbleiterverstärker (SOA) oder eine LED handeln. Ferner kann das Anregungslicht von der Lichtquelle durch eine Lichtleitfaser auf das Leuchtstoffelement einfallen gelassen werden.
Obwohl das Verfahren zum Erzeugen von weißem Licht von dem Halbleiterlaser und dem Leuchtstoff nicht speziell beschränkt ist, werden die folgenden Verfahren in Betracht gezogen.
Ein Verfahren des Erzeugens einer gelben Fluoreszenz von einem Laser mit blauem Licht und einem Leuchtstoff, so dass weißes Licht erhalten wird
Ein Verfahren des Erzeugens einer roten und grünen Fluoreszenz von einem blauen Laser und einem Leuchtstoff, so dass weißes Licht erhalten wird
Ferner ein Verfahren des Erzeugens einer roten, blauen und grünen Fluoreszenz durch einen Leuchtstoff von einem blauen Laser oder einem Ultraviolettlaser, so dass weißes Licht erhalten wird
Ein Verfahren des Erzeugens einer blauen und gelben Fluoreszenz durch einen Leuchtstoff von einem blauen Laser oder einem Ultraviolettlaser, so dass weißes Licht erhalten wird
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detaillierter erläutert.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 1, das in 1(a) und 2 gezeigt ist, umfasst ein Leuchtstoffteil 2 eine Einfallfläche 2a, eine gegenüberliegende Fläche 2b und Seitenflächen 2c. Gemäß dem vorliegenden Beispiel sind, da der Leuchtstoffteil 2 die Form eines Quaders aufweist, vier flache Seitenflächen 2c bereitgestellt. Die Anzahl und die Form der Seitenflächen sind jedoch nicht speziell beschränkt.
Der Leuchtstoffteil 2 ist in einem Durchgangsloch H eines Wärmeableitungssubstrats 3 bereitgestellt, das aus einem Metallplattierungsfilm zusammengesetzt ist. Das Wärmeableitungssubstrat 3 umfasst ein Paar von Hauptflächen 3a und 3b, eine Innenwandfläche 3c, die auf das Durchgangsloch gerichtet ist, und eine Fläche des äußeren Rands 3d. Gemäß dem vorliegenden Beispiel kontaktieren die Seitenfläche 2c des Leuchtstoffteils 2 und die Innenwandfläche 3c des Wärmeableitungssubstrats einander direkt. Ein Anregungslicht wird dann auf eine Einfallfläche 2a des Leuchtstoffteils 2 gemäß dem Pfeil A zum Umwandeln eines Teils des Anregungslichts in eine Fluoreszenz einfallen gelassen. Das Anregungslicht und die Fluoreszenz werden dann von der gegenüberliegenden Fläche 2b gemäß dem Pfeil B emittiert. Alternativ wird ein Reflexionsfilm auf der gegenüberliegenden Fläche 2b bereitgestellt, so dass das Anregungslicht und die Fluoreszenz reflektiert werden, die von der Einfallfläche 2a gemäß dem Pfeil C emittiert werden.
Die Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms ist die Richtung des Pfeils D, der von der Hauptfläche 3b zu der Hauptfläche 3a des Wärmeableitungssubstrats 3 gerichtet ist. Alternativ ist die Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms die Richtung (Richtung entgegengesetzt zu dem Pfeil D), die von der Hauptfläche 3a zu der Hauptfläche 3b des Wärmeableitungssubstrats 3 gerichtet ist. Da die Plattierung auch auf der Seitenfläche des Leuchtstoffteils wachsen gelassen werden kann, muss in diesem Fall die Plattierung, die von der Seitenfläche wachsen gelassen worden ist, mit der Plattierung vereinigt werden, die von der Hauptfläche 3b oder 3a wachsen gelassen worden ist und zu der Hauptfläche 3a oder 3b gerichtet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms von der Hauptfläche auf der Seite der gegenüberliegenden Fläche des Wärmeableitungssubstrats die Richtung des Pfeils D. Ferner kann ein Winkel α der Wachstumsrichtung gemäß dem Pfeil D des Metallplattierungsfilms und der Einfallfläche 2a vorzugsweise 60 bis 120° betragen. Alternativ ist die Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms von der einfallflächenseitigen Hauptfläche des Wärmeableitungssubstrats entgegengesetzt zu der Richtung des Pfeils D. Ferner kann ein Winkel α der Richtung entgegengesetzt zu der Wachstumsrichtung gemäß dem Pfeil D des Metallplattierungsfilms und der Einfallfläche 2a vorzugsweise 60 bis 120° betragen.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 11, das in der 3 gezeigt ist, umfasst ein Leuchtstoffteil 12 eine Einfallfläche 12a, eine gegenüberliegende Fläche 12b, Seitenflächen 12c und einen Flanschteil 12d. Ferner umfasst ein Wärmeableitungssubstrat 13 einen zylindrischen Teil und einen Flanschteil, und der zylindrische Teil 13a umfasst eine Innenwandfläche 13c, die auf ein Durchgangsloch und eine Fläche des äußeren Rands 13d gerichtet ist. Ein Flanschteil 13e ist an einem Ende des zylindrischen Teils bereitgestellt und der Flanschteil 13e und der Flanschteil 12d sind laminiert. Das Anregungslicht wird auf eine Einfallfläche 12a des Leuchtstoffteils 2 gemäß dem Pfeil A einfallen gelassen, so dass ein Teil des Anregungslichts in die Fluoreszenz umgewandelt wird. Dann werden das Anregungslicht und die Fluoreszenz von der gegenüberliegenden Fläche 12b gemäß dem Pfeil B emittiert. Alternativ ist der Reflexionsfilm auf der gegenüberliegenden Fläche 12b zum Reflektieren des Anregungslichts und der Fluoreszenz bereitgestellt, die von der Einfallfläche 12a gemäß dem Pfeil C emittiert werden. 13b stellt eine Endfläche auf der Seite der gegenüberliegenden Fläche des Wärmeableitungssubstrats 13 dar.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist der Flanschteil 13e in dem Wärmeableitungssubstrat bereitgestellt und der Flanschteil ist mit einem äußeren Wärmeableitungssubstrat verbunden, so dass die Wärmeableitung weiter erleichtert werden kann.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 21A, das in der 4 gezeigt ist, ist der Leuchtstoffteil 2 mit dem Leuchtstoffteil 2, der in der 2 gezeigt ist, identisch und das Wärmeableitungssubstrat 13 ist mit dem Wärmeableitungssubstrat, das in der 3 gezeigt ist, identisch. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist jedoch ein gegenüberliegende Fläche-seitiges Trägersubstrat 6 so bereitgestellt, dass es den Flanschteil 13e des Wärmeableitungssubstrats 13 und die gegenüberliegende Fläche 2b des Leuchtstoffteils 2 bedeckt. Eine Hauptfläche 6a des Trägersubstrats 6 kontaktiert den Flanschteil 13e und die gegenüberliegende Fläche 2b und die andere Hauptfläche 6b des Trägersubstrats 6 ist auf die Atmosphäre gerichtet.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist der Flanschteil 13e in dem Wärmeableitungssubstrat 13 bereitgestellt und das gegenüberliegende Fläche-seitige Trägersubstrat 6 ist mit dem Flanschteil 13e verbunden, so dass die Wärmeableitung weiter erleichtert werden kann.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 21B, das in der 5 gezeigt ist, ist der Leuchtstoffteil 2 mit dem Leuchtstoffteil 2, der in der 2 gezeigt ist, identisch und das Wärmeableitungssubstrat 13 ist mit dem Wärmeableitungssubstrat 3, das in der 2 gezeigt ist, identisch. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist jedoch das einfallflächenseitige Trägersubstrat 6 so bereitgestellt, dass es die Einfallfläche 2a des Leuchtstoffteils 2 und die Hauptfläche 3a des Wärmeableitungssubstrats 3 bedeckt. Eine Hauptfläche 6a des Trägersubstrats 6 kontaktiert den Leuchtstoffteil und das Wärmeableitungssubstrat 3 und die andere Hauptfläche 6b des Trägersubstrats 6 kontaktiert die Atmosphäre.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist das einfallflächenseitige Trägersubstrat 6 so an den Leuchtstoffteil und das Wärmeableitungssubstrat laminiert, dass die Wärmeableitung weiter erleichtert werden kann.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 31, das in der 6 gezeigt ist, umfasst ein Leuchtstoffteil 32 eine Einfallfläche 32a, eine gegenüberliegende Fläche 32b und Seitenflächen 32c. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist zur Verbesserung der Effizienz des Extrahierens der Fluoreszenz von der Emissionsseite ein Winkel β der Seitenfläche 32c des Leuchtstoffteils 32 bezüglich einer Linie T senkrecht zu der Einfallfläche 32a 5° oder größer und 30° oder kleiner. Als Ergebnis nimmt die Breite des Leuchtstoffteils 32 von der Einfallfläche 32a zu der gegenüberliegenden Fläche 32b allmählich zu.
Ferner kann die Dicke des Leuchtstoffteils vorzugsweise 500 µm oder größer und mehr bevorzugt 800 µm oder größer sein, um die Extraktionseffizienz der Fluoreszenz auf der Emissionsseite zu verbessern. Die Dicke kann jedoch im Hinblick auf eine Verkleinerung vorzugsweise 3,0 mm oder kleiner sein.
Der Leuchtstoffteil 32 ist in einem Durchgangsloch eines Wärmeableitungssubstrats 33 bereitgestellt, das aus dem Metallplattierungsfilm zusammengesetzt ist. Das Wärmeableitungssubstrat 33 umfasst ein Paar von Hauptflächen 33a und 33b, eine Innenwandfläche 33c, die auf das Durchgangsloch gerichtet ist, und eine Fläche des äußeren Rands 33d. Gemäß dem vorliegenden Beispiel sind die Seitenfläche 32c des Leuchtstoffteils 32 und die Innenwandfläche 33c des Wärmeableitungssubstrats direkt miteinander in Kontakt. Dann wird das Anregungslicht auf die Einfallfläche 32a des Leuchtstoffteils 32 gemäß dem Pfeil A einfallen gelassen, so dass ein Teil des Anregungslichts in die Fluoreszenz umgewandelt wird. Das Anregungslicht und die Fluoreszenz werden dann von der gegenüberliegenden Fläche 32b gemäß dem Pfeil B emittiert. Alternativ ist der Reflexionsfilm auf der gegenüberliegenden Fläche 2b bereitgestellt, so dass das Anregungslicht und die Fluoreszenz, die von der Einfallfläche 32a gemäß dem Pfeil C emittiert werden, reflektiert werden.
Die Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms von der Hauptfläche 3b des Wärmeableitungssubstrats 3 ist die Richtung des Pfeils D. Alternativ ist die Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms von der Hauptfläche 3a des Wärmeableitungssubstrats 3 die Richtung entgegengesetzt zu dem Pfeil D. Dabei kann der Winkel α der Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms und der Einfallfläche vorzugsweise 60 bis 120° betragen.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 31A, das in der 7 gezeigt ist, ist der Leuchtstoffteil 32 mit dem Leuchtstoffteil, der in der 6 gezeigt ist, identisch und das Wärmeableitungssubstrat 33 ist mit dem Wärmeableitungssubstrat, das in der 6 gezeigt ist, identisch. Es sind jedoch eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und ein Reflexionsfilm 35 auf der Seitenfläche 32c des Leuchtstoffteils 32 ausgebildet und der Reflexionsfilm 35 kontaktiert das Wärmeableitungssubstrat 33. Eine Basisschicht zum Plattieren kann zwischen dem Reflexionsfilm 35 und dem Wärmeableitungssubstrat 33 vorliegen. Der Basisfilm kann Ni, Cr, Ti oder eine Legierung sein, die ein solches Metall enthält.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 31B, das in der 8 gezeigt ist, ist das Wärmeableitungssubstrat 13 mit dem Wärmeableitungssubstrat 13, das in der 3 gezeigt ist, identisch und das Trägersubstrat 6 ist mit dem Trägersubstrat 6, das in der 3 gezeigt ist, identisch. Die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und der Reflexionsfilm 35 sind jedoch auf der Seitenfläche 32c des Leuchtstoffteils 32 und des Flanschteils 13e ausgebildet und der Reflexionsfilm 35 kontaktiert das Wärmeableitungssubstrat 13. Der Basisfilm zum Plattieren kann zwischen dem Reflexionsfilm und dem Wärmeableitungssubstrat 13 bereitgestellt sein. Der Basisfilm kann Ni, Cr, Ti oder eine Legierung sein, die ein solches Metall enthält.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 31C, das in der 9 gezeigt ist, umfasst ein Leuchtstoffteil 32A eine Einfallfläche 32a, eine gegenüberliegende Fläche 32b, Seitenflächen 32c und einen Flanschteil 32d. Ferner umfasst das Wärmeableitungssubstrat 13 einen zylindrischen Teil und einen Flanschteil und der zylindrische Teil 13a umfasst eine Innenwandfläche 13c, die auf ein Durchgangsloch gerichtet ist, und einen äußeren Randteil 13d. Ein Flanschteil 13e ist an einem Ende des zylindrischen Teils bereitgestellt und der Flanschteil 13e und der Flanschteil 32d sind laminiert. Ferner ist gemäß dem vorliegenden Beispiel der Neigungswinkel β der Einfallfläche 32c des Leuchtstoffteils 32A bezüglich der Linie T senkrecht zu der Einfallfläche 32a 5° oder größer und 30° oder kleiner. Als Ergebnis nimmt die Breite des Leuchtstoffteils 32A von der Einfallfläche 32a zu der gegenüberliegenden Fläche 32b allmählich zu.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 31D, das in der 10 gezeigt ist, ist der Leuchtstoffteil 32 mit dem Leuchtstoffteil 32, der in der 7 gezeigt ist, identisch und das Wärmeableitungssubstrat 33 ist mit dem Wärmeableitungssubstrat 33, das in der 7 gezeigt ist, identisch. Ferner sind die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und die Reflexionsschicht 35 zwischen dem Leuchtstoffteil 32 und dem Wärmeableitungssubstrat 33 ausgebildet. Ferner ist das Trägersubstrat 6 so laminiert, dass es die Hauptfläche des Wärmeableitungssubstrats und die Einfallfläche 32a des Leuchtstoffteils 32 bedeckt.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 31E, das in der 11 gezeigt ist, ist der Leuchtstoffteil 32 mit dem Leuchtstoffteil 32, der in der 7 gezeigt ist, identisch und das Wärmeableitungssubstrat 33 ist mit dem Wärmeableitungssubstrat 33, das in der 7 gezeigt ist, identisch. Ferner sind die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und der Reflexionsfilm 35 zwischen dem Leuchtstoffteil 32 und dem Wärmeableitungssubstrat 33 ausgebildet. Ferner ist ein einfallflächenseitiges Trägersubstrat 16 auf die Hauptfläche des Wärmeableitungssubstrats laminiert. Ein Fenster 16c ist zwischen Hauptflächen 16a und 16b des einfallflächenseitigen Trägersubstrats 16 bereitgestellt und das Anregungslicht kann durch das Fenster 16c gemäß dem Pfeil A einfallen gelassen werden. In dem Fall, bei dem das Fenster, welches das Anregungslicht durchlässt, in dem Trägersubstrat bereitgestellt ist, ist es nicht erforderlich, dass das Material des Trägersubstrats ein transparentes oder durchscheinendes Material ist.
Gemäß einem Leuchtstoffelement 31F, das in der 12 gezeigt ist, ist der Leuchtstoffteil 32 mit dem Leuchtstoffteil 32, der in der 7 gezeigt ist, identisch und das Wärmeableitungssubstrat 33 ist mit dem Wärmeableitungssubstrat 33, das in der 7 gezeigt ist, identisch. Ferner sind die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und der Reflexionsfilm 35 zwischen dem Leuchtstoffteil 32 und dem Wärmeableitungssubstrat 33 ausgebildet. Ferner ist ein einfallflächenseitiges Trägersubstrat 16A auf die Seite der Einfallfläche des Wärmeableitungssubstrats laminiert und ein gegenüberliegende Fläche-seitiges Trägersubstrat 16B ist mit der entgegengesetzten Seite verbunden. Ein Fenster 16c ist zwischen Hauptflächen 16a und 16b von jedem der Trägersubstrate 16A bzw. 16B bereitgestellt, das Anregungslicht kann durch das Fenster 16c gemäß dem Pfeil A emittiert werden oder das Anregungslicht und die Fluoreszenz können gemäß dem Pfeil B emittiert werden. In dem Fall, bei dem ein solches Fenster in dem Trägersubstrat bereitgestellt ist, ist das Material des Trägersubstrats nicht notwendigerweise transparent oder durchscheinend.
Da viele Leuchtstoffelemente der Erfindung in einem einzelnen Wafer gleichzeitig unter Verwendung eines Metallplattierungsverfahrens ausgebildet werden können, kann eine Massenherstellung erleichtert werden. Ein solches Herstellungsverfahren ist nachstehend beispielhaft angegeben.
Wie es in den 13(a) und 13(b) gezeigt ist, sind in einem Metallplattierungsfilm 36 viele Leuchtstoffteile 32 ausgebildet. Gemäß dem vorliegenden Beispiel sind die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und der Reflexionsfilm 35 zwischen dem Leuchtstoffteil 32 und dem Metallplattierungsfilm 36 bereitgestellt. Die jeweiligen Leuchtstoffteile 32 werden dann jeweils von den angrenzenden Leuchtstoffteilen getrennt, so dass Leuchtstoffelemente erhalten werden, die in der 7 gezeigt sind.
Ferner kann er so, wie er ist, ohne Trennung als Vorrichtung verwendet werden. Wenn er als solcher verwendet wird, kann er für eine Beleuchtungsvorrichtung des Array-Typs angewandt werden.
Nachstehend wird ein spezifisches Beispiel des Herstellungsverfahrens beschrieben. Wie es in der 14 gezeigt ist, wird eine Verbindungsschicht 43 auf einem Handhabungssubstrat 42 ausgebildet und liegt einer Leuchtstoffplatte 41 gegenüber. Dann wird, wie es in der 15 gezeigt ist, die Leuchtstoffplatte 41 mit dem Handhabungssubstrat 42 verbunden.
Die Leuchtstoffplatte auf dem Handhabungssubstrat wird dann zur Bildung eines Leuchtstoffteils mit einer erforderlichen Form bearbeitet. Beispielsweise wird gemäß eines Beispiels, das in der 16 gezeigt ist, ein Leuchtstoffteil 32 mit einer gewünschten Form auf der Verbindungsschicht 43 gebildet. Ein solches Verarbeitungsverfahren umfasst Vereinzeln, Schneiden, Mikroschleifen, Laserverarbeiten, Wasserstrahlen und Mikrostrahlen.
Dann werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wie es in der 17 gezeigt ist, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und der Reflexionsfilm 35 nacheinander auf dem Leuchtstoffteil 32 und der Verbindungsschicht 43 gebildet. Dann wird, wie es in der 18 gezeigt ist, ein Metallplattierungsfilm 46 auf dem gesamten Reflexionsfilm 35 gebildet. Dann wird der Metallplattierungsfilm 46 einem Polieren und Dünnermachen unterzogen, so dass der Leuchtstoffteil 32, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und der Reflexionsfilm 35 auf der Seite der Oberfläche des Metallplattierungsfilms 47 freiliegen, wie es in der 19 gezeigt ist.
Dann werden das Handhabungssubstrat und die Verbindungsschicht entfernt, so dass ein laminierter Körper erhalten wird, der in der 20 gezeigt ist. Dann wird der laminierte Körper von 20 umgedreht, so dass die Struktur erhalten wird, bei welcher der Leuchtstoffteil 32 in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 freiliegt, wie es in der 21 gezeigt ist. In diesem Zustand wird der laminierte Körper einem Polieren unterzogen, so dass die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und der Reflexionsfilm 35 auf der Seite der gegenüberliegenden Fläche des laminierten Körpers freigelegt werden, wie es in der 22 gezeigt ist. Dann werden überschüssiges Metalloxid und der Reflexionsfilm, die in der 22 gezeigt sind, durch Bearbeiten entfernt, so dass ein laminierter Körper erhalten wird, der in der 23 gezeigt ist. Dann wird, wie es in der 24 gezeigt ist, der laminierte Körper entlang der Senkrechten T geschnitten, so dass ein gewünschtes Leuchtstoffelement erhalten wird.
Ferner wird das Verfahren zum Bereitstellen des einfallflächenseitigen Trägersubstrats und des gegenüberliegende Fläche-seitigen Trägersubstrats auf dem Leuchtstoffelement beschrieben. Beispielsweise wird, nachdem der laminierte Körper erhalten worden ist, wie es in der 19 gezeigt ist, das einfallflächenseitige Trägersubstrat 50 gegenüberliegend angeordnet, wie es in der 25 gezeigt ist. 51 stellt Fenster dar, die sich an Positionen befinden, die jeweils den Leuchtstoffteilen 32 entsprechen. Dann werden, wie es in der 26 gezeigt ist, der Metallplattierungsfilm 47 und das Trägersubstrat miteinander verbunden. Dann werden das Handhabungssubstrat und die Verbindungsschicht entfernt, so dass ein laminierter Körper, wie er in der 27 gezeigt ist, erhalten werden kann.
Dann wird, wenn der laminierte Körper von 27 umgedreht wird, eine Struktur bereitgestellt, bei welcher der Leuchtstoffteil 32 in dem Reflexionsfilm 35 freiliegt, wie es in der 28 gezeigt ist. In diesem Zustand wird der laminierte Körper einem Polieren unterzogen, so dass die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34 und der Reflexionsfilm 35 auf der Seite der gegenüberliegenden Fläche des laminierten Körpers freiliegen, wie es in der 29 gezeigt ist. Dann wird, wie es in der 30 gezeigt ist, das gegenüberliegende Fläche-seitige Trägersubstrat 50A auf den Metallplattierungsfilm 47 laminiert, so dass ein laminierter Körper erhalten wird. Der laminierte Körper wird entlang einer vorgegebenen Schnittlinie geschnitten, so dass ein gewünschtes Leuchtstoffelement erhalten werden kann.
Ferner kann die Dicke des Wärmeableitungssubstrats, das aus dem Metallplattierungsfilm zusammengesetzt ist, im Hinblick auf die Wärmeableitungseigenschaften vorzugsweise 300 µm oder größer und mehr bevorzugt 1,0 mm oder größer sein. Ferner kann die Dicke im Hinblick auf eine Verkleinerung vorzugsweise 3,0 mm oder kleiner sein.
BEISPIELE
Es wurde ein Leuchtstoffelement 31D hergestellt, das in der 10 gezeigt ist.
Insbesondere wurden, wie es in der 14 gezeigt ist, eine Leuchtstoffplatte 41, die eine Dicke von 1 mm und einen Durchmesser von 4 Zoll (10,16 cm) aufwies und aus einem YAG (Yttrium · Aluminium · Granat)-Polykristall, der mit Ce dotiert war und dem ein Keramikdispersionsmaterial zugesetzt war, zusammengesetzt war, und ein Saphirwafer (Handhabungssubstrat) 42 mit einer Dicke von 0,3 mm und einem Durchmesser von 4 Zoll (10,16 cm) hergestellt. Beide wurden unter Verwendung eines thermoplastischen Harzes bei einer hohen Temperatur von 100 °C und dann bei Raumtemperatur miteinander verbunden, so dass ein integrierter Körper erhalten wurde (15).
Dann wurde eine Rücksetzbearbeitung („Set-back“-Bearbeitung) durch Vereinzeln unter Verwendung einer Klinge mit einer Dicke von 100 µm und #800 durchgeführt, so dass ein Leuchtstoffteil gebildet wurde, dessen Querschnittsform ein Trapez mit einer Breite W am Eintrittsteil von 2 mm und einem Neigungswinkel β von 26° in der Dickenrichtung war. Dann wurde entsprechend der laminierte Körper in einer Draufsicht um 90° gedreht und erneut der Rücksetzbearbeitung („Set-back“-Bearbeitung) durch Vereinzeln unterzogen, so dass der Vorgang zum Erhalten eines trapezförmigen Querschnitts durchgeführt wurde. Dabei wird geschätzt, dass die Oberflächenrauigkeit auf der bearbeiteten Oberfläche zur Bildung der Trapezform des Leuchtstoffteils 32 10 µm betrug (16).
Dann wurde auf der geneigten Oberfläche, die durch Bearbeiten für die Trapezform des Leuchtstoffteils 32 gebildet worden ist, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 34, die aus Al₂O₃ zusammengesetzt war, durch Sputtern in einer Dicke von 0,5 µm als Film auf den Seitenflächen gebildet. Ferner wurde ein Reflexionsfilm 35, der aus einer Al-Legierung zusammengesetzt ist, auf den Seitenflächen des Trapezes in einer Dicke von 0,5 µm gebildet (17).
Dann wurde ein Ni-Film mit 0,2 µm als Basis zur Durchführung einer Kupferplattierung zur Bildung einer Basiselektrode als Film gebildet. Danach wurde auf der Basis eines Kupfer-Damaszenerverfahrens Kupfer auf die Seitenflächen der Trapezform durch Elektroplattieren plattiert, so dass schließlich ein Kupferplattierungsfilm mit einer Dicke von 1 mm gebildet wurde. Danach wurden ein Läppen und CMP-Polieren zum Einstellen des Leuchtstoffs auf der Eintrittsseite und der Oberfläche der Kupferplattierung durchgeführt (19). Dann wurde der laminierte Körper bei 100 °C erwärmt, um das thermoplastische Harz zum Entfernen des Handhabungssubstrats 42 und der Verbindungsschicht zu erweichen (20). Danach wurde die Oberfläche des Leuchtstoffs auf der Seite der gegenüberliegenden Fläche einem Läppen und CMP-Polieren zum Einstellen der Oberflächen des Wärmeableitungssubstrats und des Leuchtstoffs unterzogen (21 und 22).
Dann wurde auf der Einfallfläche des Leuchtstoffteils durch ein IBS (lonenstrahl-Sputterbeschichter)-Filmbildungssystem ein dichroitischer Film, der bezüglich eines Anregungslichts mit einer Wellenlänge von 450 nm nicht reflektierend ist und bezüglich der Fluoreszenz mit einer Wellenlänge des 560 nm-Bands totalreflektierend ist, als Film gebildet. Der dichroitische Film wurde zum Bereitstellen des Films zum Durchlassen des Anregungslichts und Reflektieren nur der Fluoreszenz gebildet. Schließlich wurde ein Schneiden zu Chips durch Vereinzeln durchgeführt, so dass Leuchtstoffelemente mit jeweils 5 mm × 5 mm hergestellt wurden.
Bezüglich der Chips der Leuchtstoffelemente wurde eine Lichtquelle mit einer Ausgangsleistung von 30 W und mit einem Array von 10 Lasern mit blauem Licht der GaN-Reihe, die jeweils eine Ausgangsleistung von jeweils 3 W aufwiesen, zum Bewerten des Beleuchtungslichts verwendet. Die Ergebnisse der Bewertung der Elemente sind in der Tabelle 2 gezeigt.
Ferner betrug der Winkel α der Richtung D des Wachstums des Metallplattierungsfilms von der Hauptfläche auf der Seite der gegenüberliegenden Fläche des Wärmeableitungssubstrats und der Einfallfläche 90°. Ferner kann die Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms mittels eines Rasterelektronenmikroskops untersucht werden.
(Ausgangsleistung von weißem Licht)
Die Ausgangsleistung von weißem Licht (durchschnittliche Ausgangsleistung) gibt einen Durchschnitt des Gesamtlichtstroms pro Zeit an. Die Messung des Gesamtlichtstroms wurde mit einer Ulbricht-Kugel (integrierendes Photometer) durch Einschalten einer zu messenden Lichtquelle und einer Standard-Lichtquelle, bei welcher der Gesamtlichtstrom auf Werte kalibriert worden ist, bei der gleichen Position und durch Vergleichen derselben miteinander durchgeführt. Die Messung wurde mit dem Verfahren durchgeführt, das in JIS C7801 detailliert angegeben ist.
(Verteilung der Farbungleichmäßigkeit in der Ebene)

Das emittierte Licht wurde in dem Chromatizitätsdiagramm unter Verwendung einer Helligkeitsverteilung-Messvorrichtung bewertet. Dann wird ein Fall, bei dem die Verteilung in dem Bereich eines Medianwerts x: 0,3447 ± 0,005 und y: 0,3553 ± 0,005 liegt, als Fall ohne die ungleichmäßige Farbe bestimmt, und ein Fall, bei dem die Verteilung nicht in diesem Bereich liegt, wird als Fall mit der ungleichmäßigen Farbe in dem Chromatizitätsdiagramm bestimmt. Tabelle 2

Eintritt	mm	Breite	2
	mm	Dicke	1
	◦	Neigungswinkel β in der Dickenrichtung	26
Austritt	mm	Breite W	2,98
	mm²	Flächeninhalt	8,85
Leistung des Anregungslichts	W		3	30
Bewertungsergebnisse	Im	Ausgabe von weißem Licht	800	2400
Farbungleichmäßigkeit			Keine	Keine

(Vergleichsbeispiel)
Es wurde ein Leuchtstoffelement mit der in der 10 gezeigten Form hergestellt. Das Wärmeableitungssubstrat wurde jedoch nicht durch den Metallplattierungsfilm gebildet.
Insbesondere wurde der laminierte Körper so, wie es in der 17 gezeigt ist, gemäß dem gleichen Verfahren wie in dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 erhalten.
Ferner wurde ein Kupferblech mit einer Größe von 5 mm im Quadrat und einer Dicke von 1 mm hergestellt und es wurde ein trapezförmiges Durchgangsloch zum Einsetzen des Leuchtstoffteils durch eine Drahterodierbearbeitung gebildet. Die Erodierbearbeitung wurde fünfmal durchgeführt, so dass die Oberflächenrauigkeit der Innenwandfläche, die auf das Durchgangsloch gerichtet ist, so gering wie möglich gemacht wurde. Die Oberflächenrauigkeit der Innenwandfläche, die auf das Durchgangsloch gerichtet ist, wurde schließlich auf 1,5 µm eingestellt.
Die jeweiligen Leuchtstoffteile des so hergestellten laminierten Körpers wurden in die jeweiligen Durchgangslöcher, die in dem Wärmeableitungssubstrat bereitgestellt sind, eingepasst und darin fixiert. Nach dem Fixieren wurden zum Einstellen der Ebenen der eintrittsseitigen und austrittsseitigen Leuchtstoffe und des Wärmeableitungssubstrats ein Läppen und CMP-Polieren durchgeführt. Danach wurde der dichroitische Film auf der eintrittsseitigen Endfläche als das erfindungsgemäße Beispiel gebildet.
Bezüglich der Chips der Leuchtstoffelemente wurde eine Lichtquelle mit einer Ausgangsleistung von 30 W und mit einem Array von 10 Lasern mit blauem Licht der GaN-Reihe, die jeweils eine Ausgangsleistung von jeweils 3 W aufwiesen, zum Bewerten des Beleuchtungslichts verwendet. Die Ergebnisse der Bewertung der Elemente sind in der Tabelle 3 gezeigt.

Ferner konnte, da das Wärmeableitungssubstrat nicht aus einem Metallplattierungsfilm zusammengesetzt ist, die Wachstumsrichtung nicht festgestellt werden. Tabelle 3

Eintritt	mm	Breite	2
	mm	Dicke	1
	◦	Neigungswinkel β in der Dickenrichtung	26
Austritt	mm	Breite W	2,98
	mm²	Flächeninhalt	8,85
Leistung des Anregungslichts	W		3	30
Bewertungsergebnisse	Im	Ausgabe von weißem Licht	800	1900
Farbungleichmäßigkeit			Keine	Liegt vor

Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn das Anregungslicht auf die Leuchtstoffplatte einfallen gelassen wird, so dass die Fluoreszenz erzeugt wird, die Intensität des emittierten Lichts verbessert werden und eine Farbungleichmäßigkeit des emittierten weißen Lichts während eines Dauergebrauchs kann verhindert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5679435 B [0003, 0006]
JP 2017085038 A [0004, 0006]
WO 2013/175706 A1 [0005, 0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Evaluation of Thermal Contact Resistance at the Interface Composed of Dissimilar Materials‟, Toshimichi, FUKUOKA et al., Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. A, 76(763), Seiten 344 bis 350, März 2010 [0006]

Claims

Leuchtstoffelement, umfassend: einen Leuchtstoffteil, der eine Einfallfläche eines Anregungslichts, eine gegenüberliegende Fläche, die der Einfallfläche gegenüberliegt, und eine Seitenfläche umfasst, wobei der Leuchtstoffteil mindestens einen Teil des Anregungslichts, das auf die Einfallfläche einfällt, in eine Fluoreszenz umwandelt und die Fluoreszenz von der gegenüberliegenden Fläche oder der Einfallfläche emittiert, und ein Wärmeableitungssubstrat, das direkt oder indirekt über der Seitenfläche des Leuchtstoffteils bereitgestellt ist, wobei das Wärmeableitungssubstrat einen Metallplattierungsfilm umfasst, der ein Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von 200 W/m · K oder höher umfasst.
Leuchtstoffelement nach Anspruch 1, wobei das Wärmeableitungssubstrat eine Hauptfläche auf einer Seite der Einfallfläche und eine Hauptfläche auf einer Seite der gegenüberliegenden Fläche umfasst, und wobei ein Winkel der Einfallfläche und einer Wachstumsrichtung des Metallplattierungsfilms auf einer Hauptfläche auf der Seite der gegenüberliegenden Fläche oder einer Hauptfläche auf der Seite der Einfallfläche des Wärmeableitungssubstrats 60° bis 120° beträgt.
Leuchtstoffelement nach Anspruch 1 oder 2, das ferner ein einfallflächenseitiges Trägersubstrat auf einer Hauptfläche des Wärmeableitungssubstrats auf der Seite der Einfallfläche umfasst.
Leuchtstoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner ein gegenüberliegende Fläche-seitiges Trägersubstrat auf einer Hauptfläche des Wärmeableitungssubstrats auf der Seite der gegenüberliegenden Fläche umfasst.
Leuchtstoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex zwischen dem Leuchtstoffteil und dem Metallplattierungsfilm umfasst.
Leuchtstoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner einen Reflexionsfilm zwischen dem Leuchtstoffteil und dem Metallplattierungsfilm umfasst.
Leuchtstoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Neigungswinkel der Seitenfläche des Leuchtstoffteils bezüglich einer Linie senkrecht zu der Einfallfläche 5° oder größer und 30° oder kleiner ist.
Leuchtstoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das eine Mehrzahl der Leuchtstoffteile umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung, umfassend: eine Lichtquelle, die ein Laserlicht oszilliert; und das Leuchtstoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8.