DE112019004254B4 - Leuchtstoffelement, verfahren zu dessen herstellung und beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Leuchtstoffelement, verfahren zu dessen herstellung und beleuchtungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Leuchtstoffelement (1, 31, 41, 61, 61A, 61B), umfassend:einen Leuchtstoffteil (2, 62), der eine Einfallsfläche (2a, 62a) eines Anregungslichts, eine gegenüberliegende Fläche (2b, 62b), die der Einfallsfläche (2a, 62a) gegenüberliegt, und eine Seitenfläche (2c, 62c) umfasst, wobei der Leuchtstoffteil (2, 62) mindestens einen Teil des Anregungslichts, das auf die Einfallsfläche (2a, 62a) einfällt, in eine Fluoreszenz umwandelt und die Fluoreszenz von der Einfallsfläche (2a, 62a) emittiert,eine integrierte Schicht mit niedrigem Brechungsindex (3), die aus einem einzelnen Material ohne Unterbrechung zusammengesetzt ist, auf der Seitenfläche (2c, 62c) und der gegenüberliegenden Fläche (2b, 62b) des Leuchtstoffteils (2, 62), wobei die Schicht mit niedrigem Brechungsindex (3) einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als ein Brechungsindex des Leuchtstoffteils (2, 62); undeinen integrierten Reflexionsfilm (4), der aus einem einzelnen Material ohne Unterbrechung zusammengesetzt ist und eine Oberfläche der Schicht mit niedrigem Brechungsindex (3) bedeckt,wobei ein Flächeninhalt (AI) der Einfallsfläche (2a, 62a) des Leuchtstoffteils (2, 62) größer ist als ein Flächeninhalt (AR) der gegenüberliegenden Fläche (2b, 62b);wobei das Leuchtstoffelement (31, 61A) ferner ein Trägersubstrat (7) umfasst, das ein durchlässiges Material umfasst, welches das Anregungslicht und die Fluoreszenz auf der Einfallsfläche (2a, 62a) durchlässt;wobei das Leuchtstoffelement (41, 61B) ferner ein Wärmeableitungssubstrat (8) umfasst, das den Reflexionsfilm (4) kontaktiert, wobei das Wärmeableitungssubstrat (8) ein Metall oder eine Keramik mit einer Wärmeleitfähigkeit von 200 W/m · K oder höher und 500 W/m · K oder niedriger umfasst, undwobei (a) ein Neigungswinkel (θ) der Seitenfläche (2c, 62c) in Bezug auf die Einfallsfläche (2a, 62a) 50° oder höher und 85° oder niedriger ist; oder(b) das Leuchtstoffelement (61, 61A, 61B) ferner ein Streumaterial (63) umfasst, das in dem Leuchtstoffteil (62) verteilt ist, wobei ein Abstand (T) zwischen der Einfallsfläche (62a) und der gegenüberliegenden Fläche (62b) 290 µm oder größer und 1,0 mm oder kleiner ist, wobei ein Neigungswinkel (θ) der Seitenfläche (62c) in Bezug auf die Einfallsfläche (62a) 25° oder mehr und 49° oder weniger beträgt und wobei das Streumaterial (63) ein keramisches Streumaterial umfasst.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtstoffelement, ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Fluoreszenz emittiert.
  • In letzter Zeit wurden intensive Untersuchungen mit 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 Lichtstrom 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. JP 5 679 435 B2 ) beschrieben ist, wird die Breite des Leuchtstoffs von einer Einfallsfläche zu einer Emissionsfläche größer gemacht. Es ist beschrieben, dass der Neigungswinkel der Seitenfläche des Leuchtstoffs auf 15° oder mehr und 35° oder weniger 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 Einfallsfläche 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.
  • Ferner wird gemäß den Leuchtstoffelementen, die in den Patentdokumenten 3 bis 7 beschrieben sind, ein Anregungslicht auf das Leuchtstoffelement einfallen gelassen und die Fluoreszenz und das Anregungslicht werden in einem Leuchtstoff reflektiert, so dass sie die Richtungen ändern, und werden dann von dem Leuchtstoff als weißes Licht emittiert.
    • (Patentdokument 1) Japanisches Patent Nr. JP 5 679 435 B2
    • (Patentdokument 2) Japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2017-085038 A
    • (Patentdokument 3) Japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2013-187043 A
    • (Patentdokument 4) Japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2014-086556 A
    • (Patentdokument 5) WO 2017/217486 A1
    • (Patentdokument 6) Japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2015-050124 A
    • (Patentdokument 7) Japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2016-058624 A
  • US 2010/0202129 A1 beschreibt ein Beleuchtungssystem unter Verwendung von Wellenlängenwandlungsmaterialien und Lichtrecycling.
  • US 2010/0046234 A1 beschreibt Beleuchtungssysteme unter Verwendung von Wellenlängenwandlungsmaterialien.
  • DE 10 2016 201 309 A1 beschreibt eine Konversionseinrichtung mit einem Leuchtstoffelement zur Konversion einer Pumpstrahlung in eine Konversionsstrahlung und einem als Volumenstreuer ausgebildeten Streuelement als Auskoppelstruktur, das in direktem optischen Kontakt mit dem Leuchtstoffelement vorgesehen ist.
  • US 2017/0023199 A1 beschreibt einen Wellenlängenwandler, eine Lichtquelle, ein Beleuchtungssystem und ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängenwandlers.
  • Gemäß den Leuchtstoffelementen der Patentdokumente 1 und 2 wird Anregungslicht auf eine Einfallsfläche eines Leuchtstoffs einfallen gelassen und das Anregungslicht und eine Fluoreszenz werden von einer Emissionsfläche auf der Seite, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, emittiert. Dadurch ist es unmöglich, den Lichtweg zu ändern, wodurch die mögliche Gestaltung beschränkt wird.
  • Andererseits wurden bei einer Untersuchung des Leuchtstoffelements des Reflexionstyps, das Licht in dem Leuchtstoff reflektiert, die folgenden Probleme gefunden. D.h., zur Verbesserung der Intensität der Fluoreszenz ist es erforderlich, die Intensität des Anregungslichts zu erhöhen. Gemäß dem Leuchtstoffelement des Reflexionstyps ist jedoch, da das Anregungslicht und die Fluoreszenz in dem Leuchtstoff reflektiert werden und sich ausbreiten, die Reflexionsanzahl hoch, was zu einem Verschwinden von Photonen aufgrund einer Absorption und Streuung durch die Reflexion führt. Folglich wird, wenn die Intensität des Anregungslichts erhöht wird, die Temperatur des Leuchtstoffs erhöht, wodurch die so erhaltene optische Intensität begrenzt wird. Ferner kann eine Farbungleichmäßigkeit in dem weißen Licht erzeugt werden, das von dem Element emittiert wird. Es ist folglich erforderlich, die Fluoreszenzintensität in dem emittierten Licht während eines fortgesetzten Gebrauchs aufrechtzuerhalten und die Farbungleichmäßigkeit zu unterdrücken.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beim Erzeugen einer Fluoreszenz dadurch, dass ein Anregungslicht auf ein Leuchtstoffelement des Reflexionstyps einfallen gelassen wird, die Intensität der Fluoreszenz in dem emittierten Licht zu verbessern und die Farbungleichmäßigkeit des emittierten weißen Lichts zu unterdrücken.
  • Ferner ist es bei der Herstellung eines Leuchtstoffelements des Reflexionstyps eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren zum Erleichtern der Wärmeableitung von einem Leuchtstoffteil bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Leuchtstoffelement bereit, umfassend:
    • einen Leuchtstoffteil, der eine Einfallsfläche eines Anregungslichts, eine gegenüberliegende Fläche, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, und eine Seitenfläche umfasst, wobei der Leuchtstoffteil mindestens einen Teil des Anregungslichts, das auf die Einfallsfläche einfällt, in eine Fluoreszenz umwandelt und die Fluoreszenz von der Einfallsfläche emittiert,
    • eine integrierte Schicht mit niedrigem Brechungsindex, die aus einem einzelnen Material ohne Unterbrechung zusammengesetzt ist, auf der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche des Leuchtstoffteils, wobei die Schicht mit niedrigem Brechungsindex einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als ein Brechungsindex des Leuchtstoffteils; und
    • einen integrierten Reflexionsfilm, der aus einem einzelnen Material ohne Unterbrechung zusammengesetzt ist und eine Oberfläche der Schicht mit niedrigem Brechungsindex bedeckt,
    • wobei ein Flächeninhalt der Einfallsfläche des Leuchtstoffteils größer ist als ein Flächeninhalt der gegenüberliegenden Fläche;
    • wobei das Leuchtstoffelement ferner ein Trägersubstrat umfasst, das ein durchlässiges Material umfasst, welches das Anregungslicht und die Fluoreszenz auf der Einfallsfläche durchlässt;
    • wobei das Leuchtstoffelement ferner ein Wärmeableitungssubstrat umfasst, das den Reflexionsfilm kontaktiert, wobei das Wärmeableitungssubstrat ein Metall oder eine Keramik mit einer Wärmeleitfähigkeit von 200 W/m · K oder höher und 500 W/m · K oder niedriger umfasst, und
    • wobei (a) ein Neigungswinkel der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche 50° oder höher und 85° oder niedriger ist; oder (b) das Leuchtstoffelement ferner ein Streumaterial umfasst, das in dem Leuchtstoffteil verteilt ist, wobei ein Abstand zwischen der Einfallsfläche und der gegenüberliegenden Fläche 290 µm oder größer und 1,0 mm oder kleiner ist, wobei ein Neigungswinkel der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche 25° oder mehr und 49° oder weniger beträgt und wobei das Streumaterial ein keramisches Streumaterial umfasst.
  • Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung bereit, umfassend:
    • eine Lichtquelle, die ein Laserlicht oszilliert; und
    • das Leuchtstoffelement.
  • Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffelements bereit, umfassend:
    • einen Leuchtstoffteil, der eine Einfallsfläche eines Anregungslichts, eine gegenüberliegende Fläche, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, und eine Seitenfläche umfasst, wobei der Leuchtstoffteil mindestens einen Teil des Anregungslichts, das auf die Einfallsfläche einfällt, in eine Fluoreszenz umwandelt und die Fluoreszenz von der Einfallsfläche emittiert,
    • eine integrierte Schicht mit niedrigem Brechungsindex, die aus einem einzelnen Material ohne Unterbrechung zusammengesetzt ist, auf der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche des Leuchtstoffteils, wobei die Schicht mit niedrigem Brechungsindex einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als ein Brechungsindex des Leuchtstoffteils; und
    • einen integrierten Reflexionsfilm, der aus einem einzelnen Material ohne Unterbrechung zusammengesetzt ist und den Leuchtstoffteil bedeckt,
    • wobei ein Flächeninhalt der Einfallsfläche des Leuchtstoffteils größer ist als ein Flächeninhalt der gegenüberliegenden Fläche,
    • wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
      • Verbinden eines Leuchtstoffsubstrats mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche mit einem Handhabungssubstrat an der zweiten Hauptfläche;
      • Bearbeiten der ersten Hauptfläche des Leuchtstoffsubstrats zur Bildung der gegenüberliegenden Fläche und der Seitenfläche derart, dass der Leuchtstoffteil gebildet wird;
      • Bilden der Schicht mit niedrigem Brechungsindex als Film auf der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche des Leuchtstoffteils;
      • Bilden des Reflexionsfilms als Film derart, dass er eine Oberfläche der Schicht mit niedrigem Brechungsindex bedeckt; und
      • Trennen des Leuchtstoffteils von dem Handhabungssubstrat,
      • wobei das Verfahren ferner den Schritt des Bereitstellens eines Trägersubstrats umfasst, das ein durchlässiges Material umfasst, welches das Anregungslicht und die Fluoreszenz auf der Einfallsfläche durchlässt,
      • wobei das Verfahren ferner den Schritt des Bereitstellens eines Wärmeableitungssubstrats umfasst, das den Reflexionsfilm kontaktiert, wobei das Wärmeableitungssubstrat ein Metall oder eine Keramik mit einer Wärmeleitfähigkeit von 200 W/m · K oder höher und 500 W/m . K oder niedriger umfasst, und
      • wobei (a) ein Neigungswinkel der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche 50° oder mehr und 85° oder weniger beträgt; oder (b) wobei ein Streumaterial in dem Leuchtstoffteil verteilt ist, wobei ein Abstand zwischen der Einfallsfläche und der gegenüberliegenden Fläche 290 µm oder größer und 1,0 mm oder kleiner ist, wobei ein Neigungswinkel der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche 25° oder mehr und 49° oder weniger beträgt und wobei das Streumaterial ein keramisches Streumaterial umfasst.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einem Leuchtstoffelement, bei dem ein Anregungslicht auf eine Einfallsfläche eines Leuchtstoffteils einfallen gelassen wird und das Anregungslicht und eine Fluoreszenz von der Einfallsfläche emittiert werden, die Fluoreszenzintensität in dem emittierten Licht hoch gehalten werden und die Farbungleichmäßigkeit kann unterdrückt werden.
  • Ferner kann gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung in dem Leuchtstoffelement, bei dem das Anregungslicht auf die Einfallsfläche des Leuchtstoffteils einfallen gelassen wird und das Anregungslicht und die Fluoreszenz von der Einfallsfläche emittiert werden, der integrierte Reflexionsfilm mit einem einzelnen Material und ohne Unterbrechung auf der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche des Leuchtstoffteils gleichzeitig gebildet werden, so dass die Wärmeableitung von dem Reflexionsfilm erleichtert werden kann.
  • Ferner sind gemäß dem Patentdokument 6 ein Totalreflexionsfilm und ein Reflexionsfilm auf einer Hauptfläche einer flachen, plattenförmigen Leuchtstoffschicht ausgebildet und die Dicke der Leuchtstoffschicht ist konstant. Ferner ist gemäß dem Patentdokument 7 ein Reflexionsfilm auf einer Seitenfläche eines keramischen Leuchtstoffs ausgebildet und die Seitenfläche einer Leuchtstoffschicht ist sich verjüngend ausgebildet. Der Reflexionsteil ist jedoch plattenförmig und weist keine laminierte Struktur mit einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex auf. Wenn die Patentdokumente 6 und 7 miteinander kombiniert werden würden, wäre die Seitenfläche der Leuchtstoffschicht sich verjüngend ausgebildet, der Reflexionsfilm würde auf der Seitenfläche bereitgestellt sein und die Schicht mit niedrigem Brechungsindex und der Reflexionsfilm würden auf der Hauptfläche der Leuchtstoffschicht bereitgestellt sein. Eine derartige Struktur ist jedoch in der später beschriebenen 4 gezeigt und würde nicht die Effekte der vorliegenden Erfindung bereitstellen.
    • 1(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leuchtstoffelement 1 gemäß einer Ausführungsform zeigt, und 1(b) ist eine Querschnittsansicht des Leuchtstoffelements 1.
    • 2(a) ist eine schematische Ansicht, die den Ausbreitungsweg von Licht in dem Leuchtstoffelement 1 zeigt, und 2(b) ist eine schematische Ansicht, die den Ausbreitungsweg von Licht in einem Leuchtstoffelement 11 gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
    • 3(a) ist eine schematische Ansicht, die den Ausbreitungsweg von Licht in dem Leuchtstoffelement 1 zeigt, und 3(b) ist eine schematische Ansicht, die den Ausbreitungsweg von Licht in einem Leuchtstoffelement 21 gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
    • 4 ist eine schematische Ansicht, die den Ausbreitungsweg von Licht in einem Leuchtstoffelement 26 gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
    • 5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Leuchtstoffelement 31 gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
    • 6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leuchtstoffelement 41 gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
    • 7 ist eine Querschnittsansicht des Leuchtstoffelements 41.
    • 8(a) zeigt den Zustand, bei dem ein Leuchtstoffsubstrat 51 eines Leuchtstoffs mit einem Handhabungssubstrat 53 verbunden ist, und 8(b) zeigt den Zustand, bei dem eine Mehrzahl von Leuchtstoffteilen 2 durch Bearbeiten des Leuchtstoffsubstrats ausgebildet worden ist.
    • 9 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand, bei dem eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 54 auf einer Verbindungsschicht 52 bereitgestellt ist, und einen Leuchtstoffteil 2 zeigt.
    • 10 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei dem ein Reflexionsfilm 55 auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 54 bereitgestellt ist.
    • 11 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Leuchtstoffelement 61 gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
    • 12 ist eine Querschnittsansicht, die ein Leuchtstoffelement 61A gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
    • 13 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Leuchtstoffelement 61B gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
    • 14 ist ein Graph, der die Beziehung der Leistungseffizienz und des Konizitätswinkels jedes Leuchtstoffelements zeigt.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend detaillierter beschrieben, wobei in geeigneter Weise auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.
  • Gemäß einem Leuchtstoffelement 1, das in der 1 gezeigt ist, umfasst ein Leuchtstoffteil 2 eine Einfallsfläche 2a, eine Emissionsfläche 2b und vier Seitenflächen 2c. Wie es in der 2(b) gezeigt ist, weist an einem Querschnitt des Leuchtstoffteils der Leuchtstoffteil im Wesentlichen die Form eines Trapezes auf und ein Winkel θ der Seitenfläche 2c in Bezug auf die Einfallsfläche 2a ist ein spitzer Winkel von weniger als 90°. Ferner ist der Flächeninhalt AI der Einfallsfläche 2a größer als der Flächeninhalt AR der gegenüberliegenden Fläche 2b.
  • Eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3b ist auf der Seitenfläche 2c des Leuchtstoffteils 2 bereitgestellt, eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3a ist auf der gegenüberliegenden Fläche 2b bereitgestellt und die Schichten mit niedrigem Brechungsindex 3a und 3b bilden zusammen eine integrierte Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist die Gesamtheit der Seitenflächen 2c und der gegenüberliegenden Fläche 2b des Leuchtstoffteils 2 mit dem einzelnen Material der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3 bedeckt. Ferner ist gemäß dem vorliegenden Beispiel ein Reflexionsfilm 4a auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3a bereitgestellt, ein Reflexionsfilm 4b ist auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3b bereitgestellt und die Reflexionsfilme 4a und 4b bilden einen integrierten Reflexionsfilm 4 mit einem einzelnen Material. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist die Gesamtheit der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3 mit dem Reflexionsfilm 4 bedeckt.
  • Es wird ferner der Grund dafür beschrieben, warum gemäß dem erfindungsgemäßen Leuchtstoffelement eine hohe Fluoreszenzintensität erhalten wird und eine Farbungleichmäßigkeit unterdrückt wird.
  • Wie es in der 2(a) gezeigt ist, wird gemäß dem Leuchtstoffelement 1 das Anregungslicht gemäß dem Pfeil A auf viele Leuchtstoffteilchen eingestrahlt, die in dem Leuchtstoffteil 2 verteilt sind. Dann wird eine Fluoreszenz von den jeweiligen Leuchtstoffteilchen 5 gemäß den Pfeilen C und D emittiert. Dabei besteht die Tendenz, dass die Fluoreszenz von den jeweiligen Leuchtstoffteilchen einheitlich und in jedweder Richtung emittiert wird.
  • Dabei wird die Fluoreszenz, die von den Leuchtstoffteilchen zu der Einfallsfläche 2a abgestrahlt wird, von der Einfallsfläche 2a als solche emittiert. Ferner wird die Fluoreszenz, die von den Leuchtstoffteilchen zu der gegenüberliegenden Fläche 2b abgestrahlt wird, an der gegenüberliegenden Fläche reflektiert und dann von der Einfallsfläche 2a als solche reflektiert. Die Fluoreszenz, die diagonal gemäß den Pfeilen C und D abgestrahlt wird, wird jedoch an dem Reflexionsfilm 4b reflektiert und von der Einfallsfläche 2a gemäß den Pfeilen E und B emittiert. Dabei ist, da der Flächeninhalt AI der Einfallsfläche des Leuchtstoffteils 2 größer ist als der Flächeninhalt AR der gegenüberliegenden Fläche und die Seitenfläche 2c geneigt ist, die Richtung des reflektierten Lichts E zu der geneigten Fläche 2a mit dem Neigungswinkel θ geneigt. Als Ergebnis kann die Reflexionsanzahl, bis die Fluoreszenz von der Einfallsfläche 2a emittiert wird, vermindert werden.
  • Andererseits ist gemäß einem Leuchtstoffelement 11, das in der 2(b) gezeigt ist, die Breite eines Leuchtstoffteils 12 konstant. Dann werden die Schichten mit niedrigem Brechungsindex 13a und 13b auf Seitenflächen 12c und einer gegenüberliegenden Fläche 12b eines Leuchtstoffteils 12 bereitgestellt und die Schichten mit niedrigem Brechungsindex 13a und 13b sind aus einem einzelnen Material zur Bildung einer integrierten Schicht mit niedrigem Brechungsindex 13 ausgebildet. Ein Reflexionsfilm 14b ist auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 13b bereitgestellt, der Reflexionsfilm 14a ist auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 13a bereitgestellt und die Reflexionsfilme 14a und 14b sind aus einem einzelnen Material zur Bildung eines integrierten Reflexionsfilms 14 zusammengesetzt.
  • In diesem Fall wird beispielsweise die Fluoreszenz F, die von den Leuchtstoffteilchen 5 zu den Seitenflächen 12c abgestrahlt wird, reflektiert und zu den Teilchen 5 gemäß dem Pfeil G als solche zurückgeführt, so dass sie nicht an der Einfallsfläche 12a reflektiert wird. D.h., da sich die Seitenflächen 12c und die Einfallsfläche 12a in einem rechten Winkel miteinander schneiden, wird der Effekt des Leitens der Fluoreszenz zu der Einfallsfläche 12a nicht erhalten, wenn die Fluoreszenz reflektiert wird. Als Ergebnis wird die Reflexionsanzahl der Fluoreszenz erhöht. Da der Reflexionsgrad an dem Reflexionsfilm nicht 100 Prozent beträgt und ein Teil der Fluoreszenz durch den Reflexionsfilm absorbiert wird, wird die Fluoreszenz mit zunehmender Reflexionsanzahl gedämpft, was zu einer Zunahme der Temperatur des Reflexionsfilms und einer Verschlechterung der Wärmeableitung durch den Leuchtstoffteil führt. Die Temperatur des Leuchtstoffs wird folglich erhöht und die Intensität der Fluoreszenz wird vermindert.
  • Ferner wird, wie es in der 3(a) gezeigt ist, gemäß dem Leuchtstoffelement der vorliegenden Erfindung von der Fluoreszenz, die von den Leuchtstoffteilchen 5 oszilliert wird, die Fluoreszenz H1 keiner Totalreflexion an der Schicht mit niedrigem Brechungsindex unterzogen, wird an einer Grenzfläche zwischen dem Leuchtstoffteil 2 und der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3a gebrochen, an dem Reflexionsfilm 4a als H2 reflektiert, an der Grenzfläche zwischen dem Leuchtstoffteil 2 und der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3a erneut gebrochen, breitet sich in dem Leuchtstoffteil 2 aus und wird dann von der Einfallsfläche 2a emittiert.
  • Andererseits wird gemäß einem Vergleichsbeispiel, das in der 3(b) gezeigt ist, die Form des Leuchtstoffteils 2 mit derjenigen des Leuchtstoffteils 2 von 3(a) identisch eingestellt. Die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 23 ist auf der Seitenfläche 2c des Leuchtstoffteils 2 bereitgestellt. Eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex ist jedoch nicht auf der gegenüberliegenden Fläche 2b des Leuchtstoffteils 2 bereitgestellt. Ferner ist ein Reflexionsfilm 24b auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 23 bereitgestellt, ein Reflexionsfilm 24a ist auf der gegenüberliegenden Fläche 2b des Leuchtstoffteils 2 bereitgestellt und die Reflexionsfilme 24a und 24b bilden zusammen einen integrierten Reflexionsfilm 24.
  • Ferner wird in diesem Fall die Fluoreszenz, die von den Leuchtstoffteilchen 5 zu der Seite der gegenüberliegenden Fläche gemäß dem Pfeil H1 reflektiert wird, an dem Reflexionsfilm 24a reflektiert, breitet sich in dem Leuchtstoffteil 2 gemäß dem Pfeil H2 aus und wird von der Einfallsfläche 2a emittiert.
  • Andererseits wird, wie es in der 3(a) gezeigt ist, wenn eine Fluoreszenz, die diagonal von den Leuchtstoffteilchen 5 zu der gegenüberliegenden Fläche gemäß dem Pfeil J abgestrahlt wird, die Totalreflexionsbedingung an der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3a erfüllt, die Fluoreszenz einer Totalreflexion gemäß dem Pfeil J1 unterzogen, ferner einer Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3b und dem Leuchtstoffteil 2 gemäß dem Pfeil J2 unterzogen und dann von der Einfallsfläche 2a emittiert.
  • Im Gegensatz dazu wird gemäß einem Leuchtstoffelement 21, das in der 3(b) gezeigt ist, eine Fluoreszenz, die diagonal von den Leuchtstoffteilchen 5 zu der gegenüberliegenden Fläche gemäß dem Pfeil J1 abgestrahlt wird, an dem Reflexionsfilm 24a, der auf der gegenüberliegenden Fläche 2b bereitgestellt ist, gemäß dem Pfeil J3 reflektiert, ferner einer Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 23 und dem Leuchtstoffteil 2 gemäß dem Pfeil J4 unterzogen und von der Einfallsfläche 2a emittiert. In diesem Fall ist die Absorptionsmenge der optischen Energie an dem Reflexionsfilm 24a groß und die Temperatur des Reflexionsfilms 24 wird erhöht, was zu einer Verschlechterung der Wärmeableitung von dem Leuchtstoffteil 2 und einer Temperaturerhöhung führt. Die Intensität der Fluoreszenz, die von der Einfallsfläche 2a emittiert wird, wird aufgrund der Temperaturlöschung in dem Leuchtstoff vermindert.
  • Andererseits wird gemäß dem Leuchtstoffelement 26 eines Vergleichsbeispiels, das in der 4 gezeigt ist, die Form des Leuchtstoffteils 2 mit derjenigen des Leuchtstoffteils 2, der in der 3(a) gezeigt ist, identisch eingestellt. Dann wird eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 27 auf der gegenüberliegenden Fläche 2b des Leuchtstoffteils 2 bereitgestellt und eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex wird nicht auf den Seitenflächen 2c bereitgestellt. Die Reflexionsfilme 4a und 4b bilden zusammen einen integrierten Reflexionsfilm 4.
  • Ferner wird in diesem Fall die Fluoreszenz, die von den Leuchtstoffteilchen 5 gemäß dem Pfeil H1 zu der Seite der gegenüberliegenden Fläche reflektiert wird, dann an dem Reflexionsfilm 4a reflektiert, breitet sich in dem Leuchtstoffteil 2 gemäß dem Pfeil H2 aus und wird von der Einfallsfläche 2a emittiert.
  • Andererseits wird, wie es in der 3(a) gezeigt ist, die Fluoreszenz, die diagonal von den Leuchtstoffteilchen 5 gemäß dem Pfeil J zu der gegenüberliegenden Fläche abgestrahlt wird, einer Totalreflexion gemäß dem Pfeil J1 unterzogen, ferner einer Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3b und dem Leuchtstoffteil 2 gemäß dem Pfeil J2 unterzogen und von der Einfallsfläche 2a emittiert.
  • Im Gegensatz dazu wird gemäß dem Leuchtstoffelement 26, das in der 4 gezeigt ist, die Fluoreszenz, die diagonal von den Leuchtstoffteilchen 5 gemäß dem Pfeil J zu den Seitenflächen abgestrahlt wird, einer Totalreflexion an dem Reflexionsfilm 4b auf den Seitenflächen gemäß dem Pfeil J5 unterzogen und von der Einfallsfläche 2a emittiert. In diesem Fall ist, da die Fluoreszenz einer Totalreflexion an dem Reflexionsfilm 4b unterzogen wird, die Absorptionsmenge der optischen Energie groß und die Temperaturen des Reflexionsfilms 4b und des integrierten Reflexionsfilms 4a werden erhöht, was zu einer Verschlechterung der Wärmeableitung des Leuchtstoffteils 2 und dessen Temperaturanstieg führt. Die Intensität der Fluoreszenz, die von der Einfallsfläche 2a emittiert wird, wird aufgrund der Temperaturlöschung in dem Leuchtstoff im Zeitverlauf vermindert.
  • Die Leuchtstoffvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen Leuchtstoffteil mit einer Einfallsfläche eines Anregungslichts, einer gegenüberliegenden Fläche, die der Einfallsfläche gegenüberliegt, und einer Seitenfläche, und der Leuchtstoffteil wandelt mindestens einen Teil des Anregungslichts, das auf die Einfallsfläche einfällt, in eine Fluoreszenz um und emittiert die Fluoreszenz von der Einfallsfläche.
  • Dabei wird in dem Fall, bei dem die Gesamtheit des Anregungslichts in die Fluoreszenz umgewandelt wird, nur die Fluoreszenz von der Einfallsfläche emittiert. Alternativ kann ein Teil des Anregungslichts in die Fluoreszenz umgewandelt werden, so dass die Fluoreszenz und das Anregungslicht von der Einfallsfläche 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 und einen Leuchtstoff-Polykristall.
  • Ferner kann zum Streuen des Anregungslichts und der Fluoreszenz ein Streumaterial zugesetzt werden oder Poren können in dem Leuchtstoff gebildet werden. In diesem Fall wird das Licht, das auf den Leuchtstoff einfällt, in dem Leuchtstoff gestreut, so dass das emittierte Licht (Anregungslicht und Fluoreszenz) gestreut wird und der Streuwinkel größer ist.
  • Der Streuwinkel in dem Leuchtstoff kann beispielsweise durch ein Streumesssystem „Mini-Diff“, das von Cybernet Systems Co., Ltd. geliefert wird, gemessen werden. Der Streuwinkel ist als Gesamtbreitenwinkel festgelegt, bei dem er einen Wert von 1/e2 des Peakwerts im Durchlassspektrum des emittierten Lichts erreicht.
  • Dabei kann der Streuwinkel vorzugsweise 5° oder mehr und mehr bevorzugt 10° oder mehr betragen. Obwohl die Obergrenze des Streuwinkels des Leuchtstoffs, der den Leuchtstoffteil bildet, nicht speziell festgelegt ist, kann sie nicht größer als die numerische Apertur (NA) des emittierten Lichts sein und in praktischer Hinsicht 80° oder kleiner sein.
  • Das Leuchtstoffglas steht für ein Basisglas, in dem Ionen eines Seltenerdelements verteilt sind.
  • Als Glas, das als die Basis dient, können als Beispiele Oxidgläser genannt werden, die Siliziumoxid, Boroxid, Calciumoxid, Lanthanoxid, Bariumoxid, Zinkoxid, Phosphoroxid, Aluminiumfluorid, Magnesiumfluorid, Calciumfluorid, Strontiumfluorid oder Bariumchlorid enthalten.
  • Obwohl die Seltenerdionen, die in dem Leuchtstoffglas verteilt sind, vorzugsweise Tb, Eu, Ce oder Nd sind, können die Seltenerdionen La, Pr, Sc, Sm, Er, Tm, Dy, Gd oder Lu sein.
  • Als Leuchtstoff-Einkristall sind Y3Al5O12, Ba5Si11Al7N25, 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 sein und vorzugsweise Tb, Eu, Ce und Nd sein, und die Seltenerdionen können La, Pr, Sc, Sm, Er, Tm, Dy, Gd oder Lu sein.
  • Ferner können als Beispiele für den Leuchtstoff-Polykristall die TAG (Terbium · Aluminium · Granat)-Reihe, Sialon-Reihe, Nitrid-Reihe, BOS (Barium · Orthosilikat)-Reihe, und YAG (Yttrium · Aluminium · Granat) 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 Seitenerdion sein und vorzugsweise Tb, Eu, Ce und Nd sein, und die Seltenerdionen können La, Pr, Sc, Sm, Er, Tm, Dy, Gd oder Lu sein.
  • Ferner kann die Leuchtstoffvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Leuchtstoffvorrichtung des Nicht-Gitter-Typs sein, die kein Gitter innerhalb des Leuchtstoffteils umfasst, oder eine Gittervorrichtung, in der das Gitter in dem Leuchtstoffteil bereitgestellt ist.
  • Der Leuchtstoffteil umfasst mindestens eine Einfallsfläche eines Anregungslichts, eine gegenüberliegende Fläche und eine Seitenfläche. Die Seitenfläche steht für eine Fläche, die sich zwischen der Einfallsfläche und der gegenüberliegenden Fläche erstreckt. Dabei ist die Form des Leuchtstoffteils nicht speziell beschränkt. Beispielsweise kann die Form der Einfallsfläche oder der gegenüberliegenden Fläche des Leuchtstoffteils ein Kreis, eine Ellipse oder ein Vieleck, wie z.B. ein Dreieck, ein Rechteck oder ein Sechseck, sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine integrierte Schicht mit niedrigem Brechungsindex bereitgestellt, die auf der Seitenfläche und gegenüberliegenden Fläche des Leuchtstoffteils bereitgestellt ist und einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als ein Brechungsindex des Leuchtstoffteils.
  • Hier sind die Schichten mit niedrigem Brechungsindex auf der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche des Leuchtstoffteils bereitgestellt und die Schichten mit niedrigem Brechungsindex sind integriert, was bedeutet, dass die Schichten mit niedrigem Brechungsindex miteinander kontinuierlich sind. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die Schicht mit niedrigem Brechungsindex die Gesamtheit der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche bedeckt, und es ist zulässig, dass ein Teil der Seitenfläche oder ein Teil der gegenüberliegenden Fläche nicht mit der Schicht mit niedrigem Brechungsindex bedeckt ist und freiliegt. Selbst in diesem Fall ist es jedoch bevorzugt, dass 90 Prozent oder mehr des gesamten Flächeninhalts der Seitenfläche oder 90 Prozent oder mehr des gesamten Flächeninhalts der gegenüberliegenden Fläche mit der Schicht mit niedrigem Brechungsindex bedeckt sind. Es ist mehr bevorzugt, dass die Gesamtheit der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche mit der Schicht mit niedrigem Brechungsindex bedeckt ist.
  • Als Beispiele für das Material der Schicht mit niedrigem Brechungsindex können Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumnitrid, Tantaloxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid und Siliziumcarbid genannt werden. Im Hinblick auf die Wärmeableitung kann das Material der Schicht mit niedrigem Brechungsindex insbesondere Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid sein.
  • Ferner kann, da der Brechungsindex der Schicht mit niedrigem Brechungsindex niedriger eingestellt ist als der Brechungsindex des Leuchtstoffs, die Totalreflexion aufgrund der Differenz der Brechungsindizes des Leuchtstoffs und der Schicht mit niedrigem Brechungsindex zum Vermindern der optischen Komponente, die an dem Reflexionsfilm reflektiert wird, und zum Unterdrücken der Absorption des Lichts durch die Reflexion an dem Reflexionsfilm genutzt werden. Der Brechungsindex der Schicht mit niedrigem Brechungsindex kann vorzugsweise 1,7 oder niedriger und mehr bevorzugt 1,6 oder niedriger sein. Die Untergrenze des Brechungsindex der Schicht mit niedrigem Brechungsindex ist nicht speziell beschränkt und ist 1 oder höher und kann in praktischer Hinsicht 1,4 oder höher sein. Ferner kann die Differenz der Brechungsindizes des Leuchtstoffteils und der Schicht mit niedrigem Brechungsindex vorzugsweise 0,1 oder größer und mehr bevorzugt 0,2 oder größer sein.
  • Ferner kann der Brechungsindex des Leuchtstoffteils vorzugsweise 1,4 bis 1,9 und mehr bevorzugt 1,65 bis 1,85 betragen.
  • Die Dicke der Schicht mit niedrigem Brechungsindex kann vorzugsweise 1 µm oder kleiner sein, so dass die Einflüsse auf die Wärmeableitung vermindert werden können. Ferner kann die Dicke der Schicht mit niedrigem Brechungsindex im Hinblick auf das Unterdrücken der Absorption durch den Reflexionsfilm vorzugsweise 0,05 µm oder größer sein.
  • Das Leuchtstoffelement der vorliegenden Erfindung umfasst einen integrierten Reflexionsfilm, der die Oberfläche der Schicht mit niedrigem Brechungsindex bedeckt. Dass der Reflexionsfilm integriert ist, bedeutet, dass der Reflexionsfilm integriert ausgebildet ist. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die Gesamtheit der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche mit dem Reflexionsfilm bedeckt sind, und es ist zulässig, dass ein Teil der Seitenfläche oder ein Teil der gegenüberliegenden Fläche der Schicht mit niedrigem Brechungsindex nicht mit dem Reflexionsfilm bedeckt ist und freiliegt. Selbst in diesem Fall ist es jedoch bevorzugt, dass 90 Prozent oder mehr des gesamten Flächeninhalts der Seitenfläche oder 90 Prozent oder mehr der gegenüberliegenden Fläche mit dem Reflexionsfilm bedeckt sind, und es ist mehr bevorzugt, dass die Gesamtheit der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche mit dem Reflexionsfilm bedeckt ist.
  • Das Material des Reflexionsfilms ist nicht speziell beschränkt, solange das Anregungslicht und die Fluoreszenz, die durch die Leuchtstoffschicht hindurchtreten, reflektiert werden können. Es ist nicht erforderlich, dass das Anregungslicht durch den Reflexionsfilm durch eine Totalreflexion reflektiert wird, und ein Teil oder die Gesamtheit des Anregungslichts kann durch den Reflexionsfilm durchgelassen werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Reflexionsfilm ein Metallfilm, ein dielektrischer Mehrschichtfilm oder eine Kombination davon.
  • In dem Fall, bei dem der Reflexionsfilm aus dem Metallfilm zusammengesetzt ist, kann die Reflexion in einem breiten Wellenlängenbereich durchgeführt werden, die Abhängigkeit von dem 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, das in einem spezifischen Winkel zu dem Reflexionslicht einfällt, ohne Verlust zu 100 Prozent umgewandelt werden, und da der Reflexionsfilm mit Oxidfilmen ausgebildet werden kann, kann die Haftung mit der Verbindungsschicht verbessert werden, so dass eine Trennung verhindert wird.
  • In dem Fall der Kombination können Eigenschaften erhalten werden, die einander ergänzen.
  • Der Reflexionsgrad des Anregungslichts durch den Reflexionsfilm ist 80 Prozent oder höher und vorzugsweise 95 Prozent oder höher.
  • 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, Ta2O5, 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 zur Verbesserung der Haftung des Metallfilms und des Substrats dieser über einen Metallfilm, wie z.B. Ti, Cr, Ni oder dergleichen, ausgebildet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Flächeninhalt der Einfallsfläche des Leuchtstoffteils größer als der Flächeninhalt der gegenüberliegenden Fläche. Die Schicht mit niedrigem Brechungsindex, der Reflexionsfilm und die Form des Leuchtstoffteils mit der gegenüberliegenden Fläche, die den kleineren Flächeninhalt aufweist, werden kombiniert, so dass das Anregungslicht und die Fluoreszenz von der Einfallsfläche emittiert werden, während die Reflexionsanzahl des Anregungslichts und der Fluoreszenz in dem Leuchtstoffteil aufgrund des vorstehend beschriebenen Mechanismus vermindert werden kann. Die Wärmeerzeugung aufgrund der Absorption durch den Reflexionsfilm kann dadurch unterdrückt werden und die Ableitung von Wärme, die aufgrund der Ausbreitung von Licht in dem Leuchtstoffteil erzeugt wird, kann erleichtert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Flächeninhalt AI der Einfallsfläche 2a größer als der Flächeninhalt AR der gegenüberliegenden Fläche 2b, so dass die Intensität der Fluoreszenz, die von der Einfallsfläche emittiert wird, in der vorstehend beschriebenen Weise verbessert werden kann. Im Hinblick darauf kann Flächeninhalt AI der Einfallsfläche 2a/Flächeninhalt AR der gegenüberliegenden Fläche 2b vorzugsweise 1,2 oder größer und mehr bevorzugt 1,47 oder größer sein. Ferner kann Flächeninhalt AI der Einfallsfläche 2a/Flächeninhalt AR der gegenüberliegenden Fläche 2b in praktischer Hinsicht vorzugsweise 27,2 oder kleiner und mehr bevorzugt 11 oder kleiner sein.
  • In entsprechender Hinsicht kann der Neigungswinkel θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche des Leuchtstoffteils vorzugsweise 50° oder mehr und 85° oder weniger und insbesondere 60° und mehr und 80° oder weniger betragen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, obwohl das Streumaterial in dem Leuchtstoffmaterial verteilt sein kann, das Streumaterial besonders bevorzugt nicht in dem Leuchtstoffmaterial verteilt, das den Leuchtstoffteil bildet.
  • Ferner kann die Dicke T (1 und 7) des Leuchtstoffteils (Abstand zwischen der Einfallsfläche und der gegenüberliegenden Fläche) vorzugsweise 290 µm oder größer sein, kann mehr bevorzugt 300 µm oder größer sein, kann 450 µm oder größer und ferner 800 µm oder größer sein, so dass die Abgabeeffizienz der Fluoreszenz auf der emittierenden Seite verbessert wird. Die Dicke kann jedoch im Hinblick auf eine Verkleinerung vorzugsweise 3,0 mm oder kleiner sein und kann im Hinblick auf die Wärmeableitung vorzugsweise 1,5 mm oder kleiner sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein teildurchlässiger Film, der aus einem Material zusammengesetzt ist, welches das Anregungslicht und die Fluoreszenz durchlässt, auf der Einfallsfläche des Leuchtstoffteils bereitgestellt sein. Der teildurchlässige Film ist ein Film, der einen Teil des Anregungslichts reflektiert und den Rest durchlässt. Insbesondere ist der Reflexionsgrad des teildurchlässigen Films in Bezug auf das Anregungslicht 9 Prozent oder höher und ist vorzugsweise 50 Prozent oder niedriger. Das Material des teildurchlässigen Films umfasst den Metallfilm oder den dielektrischen Mehrschichtfilm für den vorstehend beschriebenen Reflexionsfilm.
  • Ferner ist ein Einfallsfläche-seitiges Trägersubstrat auf der Einfallsfläche des Leuchtstoffteils bereitgestellt, so dass die Wärmeableitungseffekte durch den Leuchtstoffteil 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 sein, so dass die Wärmeableitungseffekte durch das Wärmeableitungssubstrat weiter verbessert werden können.
  • Dabei kann das Material von jedem 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 auf 500 W/m · K oder niedriger eingestellt werden.
  • Dabei kann das Material von jedem der Trägersubstrate zum Durchlassen von Licht vorzugsweise transparent oder lichtdurchlässig sein. Es kann jedoch ein Fenster in dem Einfallsfläche-seitigen Trägersubstrat zum Einstrahlen des Anregungslichts auf die Einfallsfläche bereitgestellt sein, und in diesem Fall ist das Material des Einfallsfläche-seitigen Trägersubstrats nicht notwendigerweise transparent oder lichtdurchlässig.
  • Wenn die Materialien der jeweiligen Trägersubstrate transparent oder lichtdurchlässig sind, können die Materialien der Trägersubstrate vorzugsweise Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Quarz oder ein Glas sein.
  • Wenn das Material von jedem der Trägersubstrate nicht transparent oder lichtdurchlässig ist, kann das Material des Trägersubstrats vorzugsweise Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Quarz, ein Glas, Kupfer, Silber, Gold, Aluminium oder ein Legierungsmaterial sein, das ein solches Metall enthält. Die Materialien der jeweiligen Trägersubstrate können gleich oder voneinander verschieden sein.
  • Gemäß einem Leuchtstoffelement 31, das in der 5 gezeigt ist, ist ein transparentes oder lichtdurchlässiges Trägersubstrat 7 auf der Einfallsfläche 2a des Leuchtstoffteils 2 ausgebildet. Gemäß dem vorliegenden Beispiel liegt das Trägersubstrat 7 über den Leuchtstoffteil 2 hinaus vor und eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3c und ein Reflexionsfilm 4c erstrecken sich darauf.
  • Ferner ist ein Wärmeableitungssubstrat bereitgestellt, das den Reflexionsfilm kontaktiert. Das Material des Wärmeableitungssubstrats weist eine Wärmeleitfähigkeit (25 °C) von 200 W/m · K oder höher und 500 W/m · K oder niedriger auf. Die Obergrenze der Wärmeleitfähigkeit ist vorzugsweise 350 W/m · K oder niedriger.
  • Das Material des Wärmeableitungssubstrats kann vorzugsweise Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder eine Legierung sein, welche diese Metalle enthält.
  • Ferner kann das Material des Wärmeableitungssubstrats vorzugsweise ein keramisches Material, wie z.B. Siliziumcarbid und Aluminiumnitrid, sein. In dem Fall des keramischen Materials kann der Wärmeausdehnungskoeffizient in einem gewissen Grad mit demjenigen des Leuchtstoffs in Übereinstimmung gebracht werden. Dies ist folglich dahingehend vorteilhaft, dass die Zuverlässigkeit verbessert werden kann, wobei beispielsweise Risse oder ein Bruch aufgrund einer thermischen Belastung verhindert werden können bzw. kann.
  • Wenn das Wärmeableitungssubstrat aus einem Metall zusammengesetzt ist, kann es aus einem Metallplattierungsfilm zusammengesetzt sein.
  • Die Art des Metallplattierungsfilms kann ein Galvanisierungsfilm 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.
  • Die Art des Metalls, das den Metallplattierungsfilm des Leuchtstoffteils bildet, kann besonders bevorzugt Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder eine Legierung sein, die ein solches Metall enthält.
  • Gemäß einem Leuchtstoffelement 41, das in den 6 und 7 gezeigt ist, sind der Leuchtstoffteil 2, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3 und der Reflexionsfilm 4 mit denjenigen des Leuchtstoffelements von 1 identisch. Gemäß dem vorliegenden Beispiel sind jedoch der Leuchtstoffteil 2, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3 und der Reflexionsfilm 4 in einer Aussparung 8c des Wärmeableitungssubstrats 8 fixiert und damit integriert. 8a stellt jedoch einen dünnen Plattenteil dar, der den Reflexionsfilm 4a kontaktiert, und 8b stellt einen Randteil mit einer konstanten Dicke und der den Reflexionsfilm 4b kontaktiert, dar.
  • Eine solche Aussparung des Wärmeableitungssubstrats kann durch eine mechanische Bearbeitung oder eine Laserbearbeitung gebildet werden. Alternativ kann das Wärmeableitungssubstrat durch ein Plattier- oder thermisches Spritzverfahren hergestellt werden. Ferner kann in dem Fall, bei dem ein Wärmeableitungssubstrat aus einem Metall zusammengesetzt ist, das Wärmeableitungssubstrat mit einem Verbindungsmaterial des Sintertyps mit dem Leuchtstoffelement verbunden werden. Ferner kann in dem Fall, bei dem das Wärmeableitungssubstrat aus einem keramischen Material zusammengesetzt ist, das Wärmeableitungssubstrat mit einem Verbindungsmaterial des Sintertyps mit dem Leuchtstoffelement verbunden werden.
  • Die Art des Metallplattierungsfilms kann ein Galvanisierungsfilm 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.
  • Die Art des Metalls, das den Metallplattierungsfilm auf dem Leuchtstoffteil bildet, kann besonders bevorzugt Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder eine Legierung sein, die ein solches Metall enthält.
  • Ein Basisfilm zum Plattieren kann zwischen dem Reflexionsfilm und dem Wärmeableitungssubstrat vorliegen. Der Basisfilm kann aus Ni, Cr, Ti oder einer Legierung, die ein solches Metall enthält, zusammengesetzt sein.
  • Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Lichtquelle, die ein Laserlicht oszilliert, und das vorstehend beschriebene Leuchtstoffelement.
  • Bei der Lichtquelle handelt es sich vorzugsweise um einen Halbleiterlaser, bei dem ein GaN-Material verwendet wird und der eine hohe Zuverlässigkeit zum Anregen eines Leuchtstoffs zu Beleuchtung aufweist. Ferner kann eine Lichtquelle, wie z.B. ein Laserarray mit Laserelementen, die eindimensional angeordnet sind, realisiert werden. Es kann eine Superlumineszenzdiode, ein optischer Halbleiterverstärker (SOA) oder eine LED verwendet werden. Ferner kann das Anregungslicht von der Lichtquelle durch eine Lichtleitfaser auf das Leuchtstoffelement einfallen gelassen werden.
  • Obwohl das Verfahren des Erzeugens von weißem Licht von dem Halbleiterlaser und dem Leuchtstoff nicht speziell beschränkt ist, werden die folgenden Verfahren in Erwägung gezogen.
  • Ein Verfahren des Erzeugens einer gelben Fluoreszenz aus einem Laser mit blauem Licht und einem Leuchtstoff zum Erhalten von weißem Licht
  • Ein Verfahren des Erzeugens einer roten und grünen Fluoreszenz aus einem blauen Laser und einem Leuchtstoff zum Erhalten von weißem Licht
  • Ferner ein Verfahren des Erzeugens einer roten, blauen und grünen Fluoreszenz durch einen Leuchtstoff von einem blauen Laser oder einem Ultraviolettlaser zum Erhalten von weißem Licht
  • Ein Verfahren des Erzeugens einer blauen und gelben Fluoreszenz durch einen Leuchtstoff von einem blauen Laser oder einem Ultraviolettlaser zum Erhalten von weißem Licht
  • Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte:
    • Verbinden eines Leuchtstoffsubstrats mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche mit einem Handhabungssubstrat an der zweiten Hauptfläche;
    • Bearbeiten der ersten Hauptfläche des Leuchtstoffsubstrats zum Bilden der gegenüberliegenden Fläche und der Seitenfläche zum Bereitstellen des Leuchtstoffteils;
    • Bilden des Reflexionsfilms als Film, so dass er die gegenüberliegende Fläche und die Seitenfläche bedeckt; und
    • Trennen des Leuchtstoffteils von dem Handhabungssubstrat.
  • Gemäß eines solchen Herstellungsverfahrens können viele spezifische Leuchtstoffelemente in einem einzelnen Leuchtstoffsubstrat gleichzeitig gebildet werden, so dass die Produktivität verbessert werden kann.
  • Ferner wird der Schritt des Bildens der Schicht mit niedrigem Brechungsindex auf der Seitenfläche und gegenüberliegenden Fläche des Leuchtstoffteils als Film zur Bildung des Reflexionsfilms auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex bereitgestellt. Gemäß dem Herstellungsverfahren kann das Leuchtstoffelement der vorliegenden Erfindung mit einer hohen Produktivität erhalten werden.
  • Das Herstellungsverfahren wird unter Bezugnahme auf die nachstehenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
  • Wie es in den 8(a) und 8(b) gezeigt ist, wird eine Verbindungsschicht 52 auf dem Handhabungssubstrat 53 und dann gegenüber einem Leuchtstoffsubstrat 51 ausgebildet, und eine zweite Hauptfläche 51b des Leuchtstoffsubstrats 51 wird mit dem Handhabungssubstrat 53 verbunden.
  • Dann wird eine erste Hauptfläche 51a des Leuchtstoffsubstrats 51 auf dem Handhabungssubstrat 53 zur Bildung eines Leuchtstoffteils mit der erforderlichen Form bearbeitet. Beispielsweise wird gemäß dem Beispiel von 8(b) der Leuchtstoffteil 2 mit der gewünschten Form auf der Verbindungsschicht 52 ausgebildet. Ein solches Bearbeitungsverfahren umfasst ein Vereinzeln bzw. Zerteilen, ein Schneiden, ein Mikroschleifen, eine Laserbearbeitung, ein Wasserstrahl-Strahlen und ein Mikrostrahlen.
  • Dann wird, wie es in der 9 gezeigt ist, eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 54 auf dem Leuchtstoffteil 2 und der Verbindungsschicht 52 ausgebildet. Dann wird, wie es in der 10 gezeigt ist, ein Reflexionsfilm 55 auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 54 ausgebildet.
  • Das Handhabungssubstrat und die Verbindungsschicht werden dann entfernt, so dass ein Substrat erhalten wird, das viele darin ausgebildete Leuchtstoffelemente 1 umfasst, wie sie in der 1 gezeigt sind. Die Leuchtstoffelemente 1 können dann zu vorgegebenen Abmessungen geschnitten werden. Alternativ kann eine Mehrzahl der Leuchtstoffelemente 1 als Leuchtstoffelementarray verwendet werden, ohne die Leuchtstoffelemente durch Schneiden zu trennen.
  • Obwohl das Verfahren des Bildens der Schicht mit niedrigem Brechungsindex und des Reflexionsfilms nicht speziell beschränkt ist, sind Gasphasenabscheidungs-, Sputter- und CVD-Verfahren bevorzugt. In dem Fall des Gasphasenabscheidungsverfahrens kann zur Durchführung der Filmbildung eine Ionenunterstützung hinzugefügt werden.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können der Reflexionsfilm und die Schicht mit niedrigem Brechungsindex auf der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche durch einen Einzelfilm-Bildungsschritt als Film gebildet werden. Beispielsweise kann in dem Fall, bei dem die Seitenfläche und die gegenüberliegende Fläche einander schneiden, wie es in der 2(b) gezeigt ist, der Reflexionsfilm oder die Schicht mit niedrigem Brechungsindex auf der Seitenfläche und der gegenüberliegenden Fläche nicht durch einen Einzelfilm-Bildungsschritt gebildet werden. In dem Fall, bei dem eine Mehrzahl der Filmbildungsschritte durchgeführt wird, besteht die Möglichkeit, dass eine Verteilung des Brechungsindex auftritt oder die Kosten aufgrund der Anzahl der Schritte steigen. Solche Probleme können durch das vorliegende Herstellungsverfahren vermieden werden.
  • Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Streumaterial in dem Leuchtstoffteil verteilt, die Dicke des Leuchtstoffteils (Abstand zwischen der Einfallsfläche und der gegenüberliegenden Fläche) ist 290 µm oder größer und 1,0 mm oder kleiner, und der Neigungswinkel θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche beträgt 25° oder mehr und 49° oder weniger. Es wird gefunden, dass eine hohe Lichtemissionseffizienz und eine geringe Farbungleichmäßigkeit selbst dann realisiert werden können, wenn θ klein ist, und zwar in dem Fall, bei dem das Streumaterial in dem Leuchtstoffteil verteilt ist und der Leuchtstoffteil relativ dünn ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Dicke T (Abstand zwischen der Einfallsfläche und der gegenüberliegenden Fläche) des Leuchtstoffteils vorzugsweise 300 µm oder größer und vorzugsweise 650 µm oder kleiner sein. Ferner kann der Neigungswinkel θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche vorzugsweise 30° oder mehr oder 46° oder weniger betragen.
  • Wenn das Streumaterial in dem Leuchtstoffteil verteilt ist, ist es bevorzugt, dass das Streumaterial das Anregungslicht und die Fluoreszenz nicht absorbiert und dass die Differenz der Brechungsindizes von diesem und dem Leuchtstoff größer ist, und Beispiele sind Al2O3, SiO2, TiO2 und ZrO2.
  • Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Streumaterial nicht in dem Leuchtstoffteil enthalten, der Abstand zwischen der Einfallsfläche und der gegenüberliegenden Fläche ist 290 um oder größer und 1,0 mm oder kleiner und der Neigungswinkel der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche beträgt 50° oder mehr und 70° oder weniger. Es wird gefunden, dass eine hohe Lichtemissionseffizienz und eine niedrige Farbungleichmäßigkeit selbst dann realisiert werden können, wenn θ 50° oder mehr beträgt und auch wenn θ klein ist, und zwar in dem Fall, bei dem das Streumaterial in dem Leuchtstoffteil verteilt ist und der Leuchtstoffteil relativ dünn ist.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Neigungswinkel der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche 50° oder mehr und 65° oder weniger beträgt.
  • Entsprechend unterscheidet sich selbst in dem Fall, bei dem der Leuchtstoffteil relativ dünn ist, das Leistungsvermögen in dem Fall, bei dem das Streumaterial nicht in dem Leuchtstoffteil enthalten ist, von demjenigen in dem Fall, bei dem das Streumaterial in dem Leuchtstoffteil verteilt ist.
  • Die 11 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Leuchtstoffelement 61 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
  • Gemäß dem Leuchtstoffelement 61, das in der 11 gezeigt ist, umfasst ein Leuchtstoffteil 62 eine Einfallsfläche 62a, eine Emissionsfläche 62b und vier Seitenflächen 62c. Im Querschnitt des Leuchtstoffteils weist der Leuchtstoffteil im Wesentlichen die Form eines Trapezes auf und ein Winkel θ der Seitenfläche 62c in Bezug auf die Einfallsfläche 62a ist ein spitzer Winkel von 49 bis 25°. Ferner ist der Flächeninhalt AI der Einfallsfläche 2a größer als der Flächeninhalt AR der gegenüberliegenden Fläche 2b. In dem Leuchtstoffteil 62 sind viele Streumaterialien 63 verteilt.
  • Eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3b ist auf der Seitenfläche 62c des Leuchtstoffteils 62 bereitgestellt, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3a ist auf der gegenüberliegenden Fläche 62b bereitgestellt und die Schichten mit niedrigem Brechungsindex 3a und 3b bilden zusammen eine integrierte Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3. Gemäß dem vorliegenden Beispiel bedeckt die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3 die Gesamtheit der Seitenflächen 62c und der gegenüberliegenden Fläche 62b des Leuchtstoffteils 62. Ferner ist gemäß dem vorliegenden Beispiel der Reflexionsfilm 4a auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3a bereitgestellt, der Reflexionsfilm 4b ist auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3b bereitgestellt und die Reflexionsfilme 4a und 4b bilden zusammen einen integrierten Reflexionsfilm 4. Gemäß dem vorliegenden Beispiel bedeckt der Reflexionsfilm 4 die Gesamtheit der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3.
  • Wie es in der 11 gezeigt ist, trifft gemäß dem Leuchtstoffelement 61 das Anregungslicht gemäß dem Pfeil A auf viele Leuchtstoffteilchen 5 auf, die in dem Leuchtstoffteil 62 verteilt sind. Dann wird die Fluoreszenz von den jeweiligen Leuchtstoffteilchen 5 gemäß den Pfeilen K1, K3 und K5 emittiert. Dabei besteht die Tendenz, dass die Fluoreszenz von den Leuchtstoffteilchen einheitlich in allen Richtungen emittiert wird. Zusätzlich dazu wird die Fluoreszenz, die von den Leuchtstoffteilchen abgestrahlt wird, ferner durch das Streumaterial in allen Richtungen gestreut, so dass die Fluoreszenz noch einheitlicher abgestrahlt wird.
  • Dabei wird die Fluoreszenz, die von den Leuchtstoffteilchen in der Richtung der Einfallsfläche 62a abgestrahlt wird, von der Einfallsfläche 62a als solche emittiert. Ferner wird die Fluoreszenz, die von den Leuchtstoffteilchen in der Richtung der gegenüberliegenden Fläche 62b gemäß dem Pfeil K3 abgestrahlt wird, an der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3a gebrochen, dann an dem Reflexionsfilm 4a reflektiert, an der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3a erneut gebrochen und von der Einfallsfläche 2a gemäß dem Pfeil K4 emittiert. Die Fluoreszenz, die diagonal gemäß den Pfeilen K1 und K5 abgestrahlt wird, wird an der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3a und 3b durch eine Totalreflexion reflektiert und dann von der Einfallsfläche 2a gemäß den Pfeilen K2 und K6 emittiert. Dabei sind, da der Flächeninhalt AI der Einfallsfläche des Leuchtstoffteils 62 größer ist als der Flächeninhalt AR der gegenüberliegenden Fläche und die Seitenfläche 62c geneigt ist, die Richtungen des reflektierten Lichts K2 oder K6 ferner um den Neigungswinkel θ zu der Neigungsfläche 2a geneigt. Als Ergebnis kann die Reflexionsanzahl, bis das Anregungslicht von der Einfallsfläche 62a emittiert wird, vermindert werden. Es ist ferner möglich, die Absorption von Licht an dem Reflexionsfilm 4 und einen Temperaturanstieg des Reflexionsfilms aufgrund der Gegenwart der Schichten mit niedrigem Brechungsindex 3a und 3b zu unterdrücken.
  • Gemäß einem Leuchtstoffelement 61A, das in der 12 gezeigt ist, ist ein transparentes oder lichtdurchlässiges Trägersubstrat 7 auf der Einfallsfläche 62a des Leuchtstoffteils 62 ausgebildet.
  • Gemäß einem Leuchtstoffelement 61B, das in der 13 gezeigt ist, sind der Leuchtstoffteil 62, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3 und der Reflexionsfilm 4 mit denjenigen des Leuchtstoffelements 61 identisch, das in der 11 gezeigt ist. Gemäß dem vorliegenden Beispiel sind jedoch der Leuchtstoffteil 62, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 3 und der Reflexionsfilm 4 in einer Aussparung 8c des Wärmeableitungssubstrats 8 fixiert und darin integriert. Ferner stellt 8a einen dünnen Plattenteil dar, der den Reflexionsfilm 4a kontaktiert, und 8b stellt einen Randteil mit einer konstanten Dicke dar, der den Reflexionsfilm 4b kontaktiert.
  • BEISPIELE
  • (Beispiel 1; Bezugsbeispiel)
  • Der Leuchtstoff 41, der in den 6 und 7 gezeigt ist, wurde durch das Herstellungsverfahren hergestellt, das unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben worden ist.
  • Insbesondere wurde eine Leuchtstoffplatte 51 mit einer Dicke von 1 mm, einem Durchmesser von 4 Zoll und die aus einem YAG (Yttrium · Aluminium · Granat)-Polykristall, der mit Ce dotiert war und dem ein keramisches Streumaterial zugesetzt worden ist, zusammengesetzt war, hergestellt. Ferner wurde ein Saphirwafer mit einer Dicke von 0,3 mm und einem Durchmesser von 4 Zoll als Handhabungssubstrat 53 hergestellt. Die Leuchtstoffplatte 51 wurde mit dem Handhabungssubstrat 53 durch ein thermoplastisches Harz 52 bei 100 °C verbunden und dann auf Umgebungstemperatur abgekühlt, um die beiden zu integrieren (8(a)).
  • Dann wurde eine Rücksetzbearbeitung („Set-back“-Bearbeitung) durch Zerteilen unter Verwendung einer Schneide mit einer Dicke von 100 µm und # 800 durchgeführt. Entsprechend wurde dann die Leuchtstoffplatte um 90° gedreht und der Rücksetzbearbeitung durch Zerteilen unterzogen, so dass der Leuchtstoffteil 2 gebildet wurde (8(b)). Die Breite der Einfallsfläche wurde auf 2 mm eingestellt, die Dicke wurde auf 1 mm eingestellt und die Neigung θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche wurde auf 63,5° eingestellt. Der Flächeninhalt AI der Einfallsfläche betrug 4 mm2 und der Flächeninhalt der gegenüberliegenden Fläche betrug 1 mm2. Die Seitenflächen und gegenüberliegenden Flächen der jeweiligen Leuchtstoffteile 2 sind durch das Zerteilen bearbeitete Oberflächen und die arithmetische Oberflächenrauheit Ra von jeder der Seitenflächen und gegenüberliegenden Flächen wurde als 10 µm abgeschätzt.
  • Dann wurde eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 54, die aus Al2O3 zusammengesetzt war, in einer Dicke von 0,5 µm als Film auf der gegenüberliegenden Fläche 2b und Seitenflächen 2c des Leuchtstoffteils gebildet (vgl. die 9). Ferner wurde ein Reflexionsfilm 55, der aus einer AI-Legierung zusammengesetzt war, als Film auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 54 in einer Dicke von 0,5 µm gebildet (10). Nach der Filmbildung wurde das Substrat bei 100 °C auf einer Heizplatte erwärmt, um das Leuchtstoffelement 1, das in der 1 gezeigt ist, von dem Handhabungssubstrat 53 zu trennen, und das Haftmittel wurde mit einem organischen Lösungsmittel weggewaschen.
  • Dann wurde ein Wärmeableitungssubstrat 8 hergestellt, das aus sauerstofffreiem Kupfer zusammengesetzt war und eine Breite von 20 mm, eine Länge von 20 mm und eine Dicke von 2 mm aufwies. Eine Rille wurde in einem zentralen Bereich des Wärmeableitungssubstrats 8 ausgebildet und das Leuchtstoffelement 1 wurde in der Rille eingebettet, so dass das in den 6 und 7 gezeigte Leuchtstoffelement 41 erhalten wurde.
  • 10 Laser mit blauem Licht der GaN-Reihe, die jeweils eine Ausgangsleistung von 3 W aufweisen, wurden zu einem Array zusammengesetzt, so dass eine Lichtquelle mit einer Ausgangsleistung von 30 W erhalten wurde. Laserlicht wurde von der Lichtquelle auf das Leuchtstoffelement eingestrahlt, um das Beleuchtungslicht zu bewerten. Die Ergebnisse der Bewertung der Elemente der jeweiligen Beispiele sind in der Tabelle 1 gezeigt.
  • (Ausgangsleistung von weißem Licht)
  • Die Ausgangsleistung von weißem Licht (durchschnittliche Ausgangsleistung) gibt einen zeitlichen Durchschnitt des Gesamtlichtstroms an. Die Messung des Gesamtlichtstroms wurde mit einer Ulbricht-Kugel (kugelförmiges integrierendes Photometer) durch Einschalten einer zu messenden Lichtquelle und einer Standardlichtquelle, in welcher der Gesamtlichtstrom auf Werte kalibriert worden ist, an der gleichen Position und durch Vergleichen derselben miteinander durchgeführt. Die Messung wurde mit dem Verfahren durchgeführt, das in JIS C7801 detailliert beschrieben ist.
  • (Verteilung der Farbungleichmäßigkeit in der Ebene)
  • Das emittierte Licht wurde in dem Chromatizitätsdiagramm unter Verwendung einer Helligkeitsverteilung-Messvorrichtung bewertet. Dann wurde der Fall, bei dem die Verteilung im Bereich eines Medianwerts von 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 1
    Struktur des Leuchtstoffelements 1
    Breite der Einfallsfläche 2a 2 mm
    Flächeninhalt AI der Einfallsfläche 2a 4 mm2
    Breite der gegenüberliegenden Fläche 2b 1 mm
    Flächeninhalt AR der gegenüberliegenden Fläche 2b 1 mm2
    Neigungswinkel der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche 63,5°
    Ausgangsleistung von weißem Licht 2500 lm
    Farbungleichmäßigkeit Keine
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Ein Leuchtstoffelement 21 mit dem in der 3(b) gezeigten Querschnitt wurde hergestellt. Das Herstellungsverfahren wurde so wie dasjenige im Beispiel 1 durchgeführt. Die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 23, die aus Al2O3 zusammengesetzt war, wurde jedoch nicht auf der gegenüberliegenden Fläche des Leuchtstoffelements bereitgestellt und wurde als Film lediglich auf den Seitenflächen durch Sputtern mehrmals gebildet. Der Reflexionsfilm 24, der aus einem AI-Legierungsfilm zusammengesetzt war, wurde dann als Film auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex bzw. der gegenüberliegenden Fläche in einer Dicke von 0,5 µm gebildet. Das so erhaltene Element wurde an dem Wärmeableitungssubstrat 8 wie das Beispiel 1 angebracht.
  • Das so erhaltene Leuchtstoffelement wurde einer Bewertung des Beleuchtungslichts wie das Beispiel 1 unterzogen. Die Ergebnisse der Elemente der jeweiligen Beispiele sind in der Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
    Struktur des Leuchtstoffelements 3(b)
    Breite der Einfallsfläche 2a 2 mm
    Flächeninhalt AI der Einfallsfläche 2a 4 mm2
    Breite der gegenüberliegenden Fläche 2b 1 mm
    Flächeninhalt AR der gegenüberliegenden Fläche 2b 1 mm2
    Neigungswinkel der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche 63,5°
    Ausgangsleistung von weißem Licht 2300 Im
    Farbungleichmäßigkeit Liegt vor
  • In dem Fall des Leuchtstoffelements des Beispiels 1 war die Ausgangsleistung des weißen Lichts relativ hoch und eine Farbungleichmäßigkeit wurde nicht festgestellt. Gemäß dem Leuchtstoffelement des Vergleichsbeispiels 1 war die Ausgangsleistung des weißen Lichts vermindert und eine Farbungleichmäßigkeit wurde festgestellt.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • Ein in der 4 gezeigtes Leuchtstoffelement 26 wurde gemäß dem Verfahren hergestellt, das unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben worden ist.
  • Insbesondere wurde eine Leuchtstoffplatte 51 mit einer Dicke von 1 mm, einem Durchmesser von 4 Zoll und die aus einem YAG (Yttrium · Aluminium · Granat)-Polykristall, der mit Ce dotiert war und dem ein keramisches Streumaterial zugesetzt worden ist, zusammengesetzt war, hergestellt. Ferner wurde ein Saphirwafer mit einer Dicke von 0,3 mm und einem Durchmesser von 4 Zoll als Handhabungssubstrat 53 hergestellt. Die Leuchtstoffplatte 51 wurde mit dem Handhabungssubstrat 53 durch ein thermoplastisches Harz 52 bei 100 °C verbunden und dann auf Umgebungstemperatur abgekühlt, um die beiden zu integrieren (8(a)).
  • Dann wurde eine Rücksetzbearbeitung („Set-back“-Bearbeitung) durch Zerteilen unter Verwendung einer Schneide mit einer Dicke von 100 µm und # 800 durchgeführt. Dann wurde die Leuchtstoffplatte um 90° gedreht und dann entsprechend der Rücksetzbearbeitung durch Zerteilen unterzogen, so dass der Leuchtstoffteil 2 gebildet wurde (8(b)). Die Breite der Einfallsfläche wurde auf 2 mm eingestellt, die Dicke wurde auf 1 mm eingestellt und die Neigung θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche wurde auf 63,5° eingestellt. Der Flächeninhalt AI der Einfallsfläche betrug 4 mm2. Die Seitenflächen und gegenüberliegenden Flächen der jeweiligen Leuchtstoffteile 2 sind durch das Zerteilen bearbeitete Oberflächen und die arithmetische Oberflächenrauheit Ra von jeder der Seitenflächen und gegenüberliegenden Flächen wurde als 10 µm abgeschätzt.
  • Dann wurde eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 27, die aus Al2O3 zusammengesetzt war, nur auf der gegenüberliegenden Fläche als Film durch Sputtern gebildet und nicht auf den Seitenflächen des Leuchtstoffteils gebildet. Dann wurde der Brechungsindexfilm 4, der aus einem AI-Legierungsfilm zusammengesetzt war, als Film auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex bzw. den Seitenflächen in einer Dicke von 0,5 µm gebildet. Nach der Filmbildung wurde das Substrat bei 100 °C auf einer Heizplatte erwärmt, um das Leuchtstoffelement 26, das in der 4 gezeigt ist, von dem Handhabungssubstrat 53 zu trennen, und das Haftmittel wurde mit einem organischen Lösungsmittel weggewaschen.
  • Dann wurde ein Wärmeableitungssubstrat 8 hergestellt, das aus sauerstofffreiem Kupfer zusammengesetzt war und eine Breite von 20 mm, eine Länge von 20 mm und eine Dicke von 2 mm aufwies. Eine Rille wurde in einem zentralen Bereich des Wärmeableitungssubstrats 8 ausgebildet und das Leuchtstoffelement wurde in der Rille des Wärmeableitungssubstrats 8 eingebettet, wie es in den 6 und 7 gezeigt ist.
  • 10 Laser mit blauem Licht der GaN-Reihe, die jeweils eine Ausgangsleistung von 3 W aufweisen, wurden zu einem Array zusammengesetzt, so dass eine Lichtquelle mit einer Ausgangsleistung von 30 W erhalten wurde. Laserlicht wurde von der Lichtquelle auf das Leuchtstoffelement eingestrahlt, um das Beleuchtungslicht zu bewerten. Die Ergebnisse der Bewertung der Elemente der jeweiligen Beispiele sind in der Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
    Struktur des Leuchtstoffelements 4
    Breite der Einfallsfläche 2a 2 mm
    Flächeninhalt AI der Einfallsfläche 2a 4 mm2
    Breite der gegenüberliegenden Fläche 2b 1 mm
    Flächeninhalt AR der gegenüberliegenden Fläche 2b 1 mm2
    Neigungswinkel der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche 63,5°
    Ausgangsleistung von weißem Licht 2100 Im
    Farbungleichmäßigkeit Liegt vor
  • Gemäß dem Leuchtstoffelement des vorliegenden Beispiels 1 war die Ausgangsleistung des weißen Lichts relativ hoch und eine Farbungleichmäßigkeit wurde nicht festgestellt. Gemäß dem Leuchtstoffelement des Vergleichsbeispiels 2 war die Ausgangsleistung des weißen Lichts vermindert und eine Farbungleichmäßigkeit wurde festgestellt.
  • (Beispiele 2 bis 6; Bezugsbeispiele)
  • Ein Leuchtstoffelement 61B, das in der 13 gezeigt ist, wurde gemäß dem Herstellungsverfahren hergestellt, das unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben worden ist.
  • Insbesondere wurde eine Leuchtstoffplatte 51 mit einer Dicke von 1 mm, einem Durchmesser von 4 Zoll und die aus einem YAG (Yttrium · Aluminium · Granat)-Polykristall, der mit Ce dotiert war und dem ein keramisches Streumaterial zugesetzt worden ist, zusammengesetzt war, hergestellt. Ferner wurde ein Saphirwafer mit einer Dicke von 0,3 mm und einem Durchmesser von 4 Zoll als Handhabungssubstrat 53 hergestellt. Die Leuchtstoffplatte 51 wurde mit dem Handhabungssubstrat 53 durch ein thermoplastisches Harz 52 bei 100 °C verbunden und dann auf Umgebungstemperatur abgekühlt, um die beiden zu integrieren (8(a)).
  • Dann wurde eine Rücksetzbearbeitung („Set-back“-Bearbeitung) durch Zerteilen unter Verwendung einer Schneide mit einer Dicke von 100 µm und # 800 durchgeführt. Dann wurde die Leuchtstoffplatte um 90° gedreht und entsprechend der Rücksetzbearbeitung durch Zerteilen unterzogen, so dass der Leuchtstoffteil 62 gebildet wurde (8(b)). Die Breite der Einfallsfläche wurde auf 2 mm eingestellt, die Dicke wurde auf 0,29 mm eingestellt und die Neigung θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche wurde auf 25°, 45°, 49°, 50° oder 63,5° eingestellt. Der Flächeninhalt AI der Einfallsfläche betrug 4 mm2. Die Seitenflächen und gegenüberliegenden Flächen der jeweiligen Leuchtstoffteile 62 sind durch das Zerteilen bearbeitete Oberflächen und die arithmetische Oberflächenrauheit Ra von jeder der Seitenflächen und gegenüberliegenden Flächen wurde als 10 µm abgeschätzt.
  • Dann wurde eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 54, die aus Al2O3 zusammengesetzt war, in einer Dicke von 0,5 µm als Film auf der gegenüberliegenden Fläche 62b und den Seitenflächen 62c des Leuchtstoffteils gebildet (vgl. die 9). Ferner wurde ein Reflexionsfilm 55, der aus einer AI-Legierung zusammengesetzt war, als Film auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 54 in einer Dicke von 0,5 µm gebildet (10). Nach der Filmbildung wurde das Substrat bei 100 °C auf einer Heizplatte erwärmt, um das Leuchtstoffelement 61, das in der 11 gezeigt ist, von dem Handhabungssubstrat 53 zu trennen, und das Haftmittel wurde mit einem organischen Lösungsmittel weggewaschen.
  • Dann wurde ein Wärmeableitungssubstrat 8 hergestellt, das aus sauerstofffreiem Kupfer zusammengesetzt war und eine Breite von 20 mm, eine Länge von 20 mm und eine Dicke von 2 mm aufwies. Eine Rille wurde in einem zentralen Bereich des Wärmeableitungssubstrats 8 ausgebildet und das Leuchtstoffelement 61 wurde in der Rille eingebettet, so dass das Leuchtstoffelement 61B erhalten wurde, das in der 13 gezeigt ist.
  • 10 Laser mit blauem Licht der GaN-Reihe, die jeweils eine Ausgangsleistung von 3 W aufweisen, wurden zu einem Array zusammengesetzt, so dass eine Lichtquelle mit einer Ausgangsleistung von 30 W erhalten wurde. Laserlicht (Fleckgrößendurchmesser von 1,9 mm) wurde von der Lichtquelle auf das Leuchtstoffelement eingestrahlt, um das Beleuchtungslicht zu bewerten. Die Ergebnisse der Bewertung der Elemente der jeweiligen Beispiele sind in der Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
    Neigungswinkel θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche (°) Ausgangsleistung von weißem Licht (lm) Farbungleichmäßigkeit
    Beispiel 2 25 3700 Keine
    Beispiel 3 45 3500 Keine
    Beispiel 4 49 3000 Keine
    Beispiel 5 50 2800 Keine
    Beispiel 6 63,5 2500 Keine
  • Wie es aus den Ergebnissen, die in der Tabelle 4 gezeigt sind, ersichtlich ist, wird gezeigt, dass die Ausgangsleistung des weißen Lichts verbessert werden kann und eine Farbungleichmäßigkeit verhindert werden kann. Insbesondere wurden in dem Fall, bei dem das Streumaterial in dem Leuchtstoffteil verteilt ist, selbst wenn der Neigungswinkel θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche auf einen niedrigen Wert von 49° bis 25° eingestellt wird, das unerwartete Ergebnis erhalten, dass die Ausgangsleistung des weißen Lichts verbessert wird. Ferner wird, wenn der Neigungswinkel auf weniger als 20° eingestellt wird, das Anregungslicht direkt an der gegenüberliegenden Fläche reflektiert und in einem äußeren dünnen Umfangsbereich abgegeben, was zu der Farbungleichmäßigkeit führt.
  • Selbst in dem Fall, bei dem die Dicke des Leuchtstoffs auf 400 µm eingestellt wurde, war die Ausgangsleistung des weißen Lichts verbessert, da der Neigungswinkel auf einen niedrigen Wert von 49° bis 25° eingestellt war.
  • (Vergleichsbeispiel 3)
  • Ein Leuchtstoffelement 21 mit dem Querschnitt, der in der 3(b) gezeigt ist, wurde gemäß dem gleichen Herstellungsverfahren wie demjenigen des Vergleichsbeispiels 1 hergestellt. Das Herstellungsverfahren war mit demjenigen des Vergleichsbeispiels 1 identisch. Das keramische Streumaterial wurde jedoch in dem Leuchtstoffteil verteilt und die Neigung θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche wurde auf 45° eingestellt. Das so erhaltene Leuchtstoffelement wurde mit dem gleichen Verfahren wie in dem Beispiel 1 fixiert.
  • (Vergleichsbeispiel 4)
  • Ein Leuchtstoffteil mit dem Querschnitt, der in der 4 gezeigt ist, wurde gemäß dem gleichen Herstellungsverfahren wie demjenigen des Vergleichsbeispiels 2 hergestellt. Er wurde mit dem gleichen Verfahren wie das Vergleichsbeispiel 2 hergestellt. Das keramische Streumaterial wurde jedoch in dem Leuchtstoffteil verteilt und die Neigung θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche wurde auf 45° eingestellt. Das so erhaltene Leuchtstoffelement wurde mit dem gleichen Verfahren wie in dem Beispiel 1 in dem Wärmeableitungssubstrat 8 fixiert.
  • Die Bewertung des Beleuchtungslichts wurde gemäß dem gleichen Verfahren wie demjenigen der Beispiele 2 bis 6 für die jeweiligen Leuchtstoffelemente des Beispiels 3 und der Vergleichsbeispiele 3 und 4 durchgeführt. Die Ergebnisse der Elemente der jeweiligen Beispiele sind in der Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5
    Struktur des Leuchtstoffelements Ausgangsleistung von weißem Licht (lm) Farbungleichmäßigkeit
    Beispiel 3 13 3500 Keine
    Vergleichsbeispiel 3 3(b) 2900 Liegt vor
    Vergleichsbeispiel 4 4 2800 Liegt vor
  • Gemäß dem Leuchtstoffelement des Beispiels 3 war die Ausgangsleistung des weißen Lichts relativ hoch und eine Farbungleichmäßigkeit wurde nicht festgestellt. Gemäß den Leuchtstoffelementen der Vergleichsbeispiele 3 und 4 war die Ausgangsleistung des weißen Lichts relativ niedrig und eine Farbungleichmäßigkeit wurde festgestellt.
  • Die Neigungswinkel θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche wurden in den Beispielen 1 und 2 so verändert, wie es in der 14 gezeigt ist. Wie es vorstehend beschrieben ist, wurde gemäß dem Beispiel 1 das Leuchtstoffelement bereitgestellt, das in den 1, 6 und 7 gezeigt ist, und das Streumaterial war nicht in dem Leuchtstoffteil verteilt. Andererseits wurde gemäß dem Beispiel 2 das Leuchtstoffelement bereitgestellt, das in den 11 und 13 gezeigt ist, und das Streumaterial war in dem Leuchtstoffteil verteilt. Ferner wurde der Neigungswinkel θ zu 85°, 63,5°, 50°, 49°, 45°, 39°, 31° oder 25° verändert. Die Leistungseffizienz des so erhaltenen weißen Lichts ist in der 14 gezeigt.
  • Als Ergebnis wird in dem Fall, bei dem das Streumaterial in dem Leuchtstoffteil verteilt ist, gezeigt, dass die Leistungseffizienz (Leistung der Fluoreszenzleistung des Anregungslichts) besonders hoch ist, wenn der Neigungswinkel θ 25° oder höher und 49° oder niedriger ist.
  • Andererseits wird in dem Fall, bei dem das Streumaterial nicht in dem Leuchtstoffteil enthalten ist, gezeigt, dass die Leistungseffizienz besonders hoch war, wenn der Neigungswinkel 25° oder mehr und 70° oder weniger beträgt. Mehr bevorzugt ist die Leistungseffizienz in dem Fall hoch, bei dem der Neigungswinkel θ der Seitenfläche in Bezug auf die Einfallsfläche 25° oder mehr und 42° oder weniger oder 49° oder mehr und 65° oder weniger beträgt.

Claims (11)

  1. Leuchtstoffelement (1, 31, 41, 61, 61A, 61B), umfassend: einen Leuchtstoffteil (2, 62), der eine Einfallsfläche (2a, 62a) eines Anregungslichts, eine gegenüberliegende Fläche (2b, 62b), die der Einfallsfläche (2a, 62a) gegenüberliegt, und eine Seitenfläche (2c, 62c) umfasst, wobei der Leuchtstoffteil (2, 62) mindestens einen Teil des Anregungslichts, das auf die Einfallsfläche (2a, 62a) einfällt, in eine Fluoreszenz umwandelt und die Fluoreszenz von der Einfallsfläche (2a, 62a) emittiert, eine integrierte Schicht mit niedrigem Brechungsindex (3), die aus einem einzelnen Material ohne Unterbrechung zusammengesetzt ist, auf der Seitenfläche (2c, 62c) und der gegenüberliegenden Fläche (2b, 62b) des Leuchtstoffteils (2, 62), wobei die Schicht mit niedrigem Brechungsindex (3) einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als ein Brechungsindex des Leuchtstoffteils (2, 62); und einen integrierten Reflexionsfilm (4), der aus einem einzelnen Material ohne Unterbrechung zusammengesetzt ist und eine Oberfläche der Schicht mit niedrigem Brechungsindex (3) bedeckt, wobei ein Flächeninhalt (AI) der Einfallsfläche (2a, 62a) des Leuchtstoffteils (2, 62) größer ist als ein Flächeninhalt (AR) der gegenüberliegenden Fläche (2b, 62b); wobei das Leuchtstoffelement (31, 61A) ferner ein Trägersubstrat (7) umfasst, das ein durchlässiges Material umfasst, welches das Anregungslicht und die Fluoreszenz auf der Einfallsfläche (2a, 62a) durchlässt; wobei das Leuchtstoffelement (41, 61B) ferner ein Wärmeableitungssubstrat (8) umfasst, das den Reflexionsfilm (4) kontaktiert, wobei das Wärmeableitungssubstrat (8) ein Metall oder eine Keramik mit einer Wärmeleitfähigkeit von 200 W/m · K oder höher und 500 W/m · K oder niedriger umfasst, und wobei (a) ein Neigungswinkel (θ) der Seitenfläche (2c, 62c) in Bezug auf die Einfallsfläche (2a, 62a) 50° oder höher und 85° oder niedriger ist; oder (b) das Leuchtstoffelement (61, 61A, 61B) ferner ein Streumaterial (63) umfasst, das in dem Leuchtstoffteil (62) verteilt ist, wobei ein Abstand (T) zwischen der Einfallsfläche (62a) und der gegenüberliegenden Fläche (62b) 290 µm oder größer und 1,0 mm oder kleiner ist, wobei ein Neigungswinkel (θ) der Seitenfläche (62c) in Bezug auf die Einfallsfläche (62a) 25° oder mehr und 49° oder weniger beträgt und wobei das Streumaterial (63) ein keramisches Streumaterial umfasst.
  2. Leuchtstoffelement (1, 31, 41) nach Anspruch 1, wobei in dem Leuchtstoffteil (2) kein Streumaterial (63) enthalten ist, wobei ein Abstand (T) zwischen der Einfallsfläche (2a) und der gegenüberliegenden Fläche (2b) 290 µm oder größer und 1,0 mm oder kleiner ist, und wobei ein Neigungswinkel (θ) der Seitenfläche (2c) in Bezug auf die Einfallsfläche (2a) 50° oder mehr und 70° oder weniger beträgt.
  3. Leuchtstoffelement (1, 31, 41) nach Anspruch 2, wobei ein Neigungswinkel (θ) der Seitenfläche (2c) in Bezug auf die Einfallsfläche (2a) 50° oder mehr und 65° oder weniger beträgt.
  4. Leuchtstoffelement (1, 31, 41, 61, 61A, 61B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Metall des Wärmeableitungssubstrats (8) Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder eine Legierung, die ein solches Metall enthält, umfasst.
  5. Leuchtstoffelement (1, 31, 41, 61, 61A, 61B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Keramik des Wärmeableitungssubstrats (8) Siliziumcarbid oder Aluminiumnitrid umfasst.
  6. Beleuchtungsvorrichtung, umfassend: eine Lichtquelle, die ein Laserlicht oszilliert; und das Leuchtstoffelement (1, 31, 41, 61, 61A, 61B) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffelements (1, 31, 41, 61, 61A, 61B), umfassend: einen Leuchtstoffteil (2, 62), der eine Einfallsfläche (2a, 62a) eines Anregungslichts, eine gegenüberliegende Fläche (2b, 62b), die der Einfallsfläche (2a, 62a) gegenüberliegt, und eine Seitenfläche (2c, 62c) umfasst, wobei der Leuchtstoffteil (2, 62) mindestens einen Teil des Anregungslichts, das auf die Einfallsfläche (2a, 62a) einfällt, in eine Fluoreszenz umwandelt und die Fluoreszenz von der Einfallsfläche (2a, 62a) emittiert, eine integrierte Schicht mit niedrigem Brechungsindex (3), die aus einem einzelnen Material ohne Unterbrechung zusammengesetzt ist, auf der Seitenfläche (2c, 62c) und der gegenüberliegenden Fläche (2b, 62b) des Leuchtstoffteils (2, 62), wobei die Schicht mit niedrigem Brechungsindex (3) einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als ein Brechungsindex des Leuchtstoffteils (2, 62); und einen integrierten Reflexionsfilm (4), der aus einem einzelnen Material ohne Unterbrechung zusammengesetzt ist und den Leuchtstoffteil (2, 62) bedeckt, wobei ein Flächeninhalt (AI) der Einfallsfläche (2a, 62a) des Leuchtstoffteils (2, 62) größer ist als ein Flächeninhalt (AR) der gegenüberliegenden Fläche (2b, 62b), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Verbinden eines Leuchtstoffsubstrats (51) mit einer ersten Hauptfläche (51a) und einer zweiten Hauptfläche (51b) mit einem Handhabungssubstrat (53) an der zweiten Hauptfläche (51b); Bearbeiten der ersten Hauptfläche (51a) des Leuchtstoffsubstrats (51) zur Bildung der gegenüberliegenden Fläche (2b, 62b) und der Seitenfläche (2c, 62c) derart, dass der Leuchtstoffteil (2, 62) gebildet wird; Bilden der Schicht mit niedrigem Brechungsindex (3) als Film auf der Seitenfläche (2c, 62c) und der gegenüberliegenden Fläche (2b, 62b) des Leuchtstoffteils (2, 62); Bilden des Reflexionsfilms (4) als Film derart, dass er eine Oberfläche der Schicht mit niedrigem Brechungsindex (3) bedeckt; und Trennen des Leuchtstoffteils (2, 62) von dem Handhabungssubstrat (53), wobei das Verfahren ferner den Schritt des Bereitstellens eines Trägersubstrats (7) umfasst, das ein durchlässiges Material umfasst, welches das Anregungslicht und die Fluoreszenz auf der Einfallsfläche (2a) durchlässt, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Bereitstellens eines Wärmeableitungssubstrats (8) umfasst, das den Reflexionsfilm (4) kontaktiert, wobei das Wärmeableitungssubstrat (8) ein Metall oder eine Keramik mit einer Wärmeleitfähigkeit von 200 W/m · K oder höher und 500 W/m · K oder niedriger umfasst, und wobei (a) ein Neigungswinkel (θ) der Seitenfläche (2c, 62c) in Bezug auf die Einfallsfläche (2a, 62a) 50° oder mehr und 85° oder weniger beträgt; oder (b) wobei ein Streumaterial (63) in dem Leuchtstoffteil (62) verteilt ist, wobei ein Abstand (T) zwischen der Einfallsfläche (62a) und der gegenüberliegenden Fläche (62b) 290 µm oder größer und 1,0 mm oder kleiner ist, wobei ein Neigungswinkel (θ) der Seitenfläche (62c) in Bezug auf die Einfallsfläche (62a) 25° oder mehr und 49° oder weniger beträgt und wobei das Streumaterial (63) ein keramisches Streumaterial umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei in dem Leuchtstoffteil (2) kein Streumaterial (63) enthalten ist, wobei ein Abstand (T) zwischen der Einfallsfläche (2a) und der gegenüberliegenden Fläche (2b) 290 µm oder größer und 1,0 mm oder kleiner ist, und wobei ein Neigungswinkel (θ) der Seitenfläche (2c) in Bezug auf die Einfallsfläche (2a) 50° oder mehr und 70° oder weniger beträgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Neigungswinkel (θ) der Seitenfläche (2c) in Bezug auf die Einfallsfläche (2a) 50° oder mehr und 65° oder weniger beträgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Keramik des Wärmeableitungssubstrats (8) Siliziumcarbid oder Aluminiumnitrid umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Metall des Wärmeableitungssubstrats (8) Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder eine Legierung, die ein solches Metall enthält, umfasst.
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