JP2007258466A - 照明装置及び発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出射光の色分離等に基づく被照射物の本来の色調の変化等が抑制されるとともに、高い光利用効率が実現された照明装置及び発光装置を提供する。
【解決手段】光源部５を、励起光を発する青色半導体発光素子を有するものから構成し、かつ、導光部材４を、青色半導体レーザ素子５０からの励起光ａを一方の端面から他方の端面に導く、青色半導体レーザ素子５０からの励起光ａを受けて励起されることによって波長変換光を発する蛍光体を含有するコア４０と波長変換光と励起光ａとの混合光の少なくとも一部を出射光（出力光）ｂとして出射する光出射面をクラッド外周面に有するクラッド４１とを有する蛍光ファイバ４から構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源部に青色半導体発光素子を用いた照明装置及び発光装置に関し、特に、出射光の色分離等に基づく被照射物の本来の色調の変化等が抑制され、演色性に優れるとともに、光利用効率の高い照明装置及び発光装置に関する。

発光素子の高輝度化に伴って、自動車のバックライト等に発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）素子やレーザ（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation：ＬＡＳＥＲ）素子等の半導体発光素子を用いた発光装置を光源部とした発光装置が用いられることが多くなってきた。ＬＥＤは、スペクトルが鮮鋭で視認性がよく、また、応答速度が速いことから後続車への信号伝達速度が速く、高速走行中、静止距離の短縮に顕著な効果が認められている。さらに、ＬＥＤはそれ自体単色光源部であるので、白熱電球のように必要色以外の光をフィルターカットする必要もなく、単色光源部として光利用効率が高く、省エネルギー化にも適合するものである。しかし、発光素子の出力がさらに向上してきた今日、部品数を減らし、部品実装の手間を削減するため、少ない発光素子で所定面積の発光エリアをカバーすることや、ＬＥＤの特長を生かした薄型の光源部とすることが困難な、細長い面積を有するような新しいデザインにも対応することが要請されるようになってきている。

このような要請に対応して、光源部と、光源部から発する光を所定方向に反射する対向反射鏡と、対向反射鏡からの入射光を反射する複数の反射形状面を有した導光体からなり、複数の反射形状面は、対向反射鏡からの光線方向に沿って異なる位置にスライド分割されている発光装置が開示されている（特許文献１参照）。このように構成されていることから、光源部から発せられて対向反射鏡によって所定方向に反射された光は、導光体に入射し、異なる位置にスライド分割された複数の反射形状面によってさらに反射され、本来スライド分割された複数の反射形状面のみが光っているのにもかかわらず、輝度が高いため導光体全体が光っているように視認される。このようにして、特許文献１に開示された発光装置は、ＬＥＤの特長である薄型という点を生かしつつ見栄えがよく、１個の発光素子で細長い形状を照射することができ、高い外部放射効率が得られるという利点を有するものである。
特開２００３−１７３７１２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発光装置は、ＬＥＤを光源とする場合、集光度は高くなく、これに応じた導光体開口サイズとするか、結合効率が劣るものとする必要がある。さらに、蛍光体をＬＥＤ素子周囲にコートして白色化を図ると、光源はさらに大きくなり、集光度はさらに低下し、結合効率が下がる。また、この際光源がなるべく大きくならないよう、蛍光体コートエリアを狭くすると蛍光体密度が高くなり、光源の発光効率が低下し、ひいては光利用効率が低下するという問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、出射光の色分離等に基づく被照射物の本来の色調の変化等が抑制され、演色性に優れるとともに、光利用効率の高い照明装置及び発光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によれば以下の照明装置及び発光装置が提供される。

［１］光源部と、前記光源部からの発光を入射光として所定放射特性とする光学系とを備えた照明装置であって、
前記光源部が、励起光を発する青色半導体発光素子を有するものから構成され、かつ、
前記光学系が、前記青色半導体発光素子からの前記励起光を一方の端面から他方の端面に導く、前記青色半導体発光素子からの前記励起光を受けて励起されることによって波長変換光を発する蛍光体を含有するコアと、前記波長変換光と前記励起光との混合光の少なくとも一部を出射光として出射する光出射面をクラッド外周面に有するクラッドと、を含む蛍光ファイバから構成されたことを特徴とする照明装置。

このように構成することによって、出射光の色分離等に基づく被照射物の本来の色調の変化等を抑制し、演色性を向上させることができるとともに、光利用効率を高めることができる。

［２］前記光学系は、前記光源部からの発光を入射光として内部に導入して出射光として出射する導光部材を備えた前記［１］に記載の照明装置。

このように構成することによって、光源部からの発光を所定放射特性として導光することができる。

［３］前記クラッド外周面における前記光出射面から出射される前記出射光を内部に導入して所定のパターン光に変換して放射する光透過性の光放射部をさらに備えた前記［１］に記載の照明装置。

このように構成することによって、所定のパターン化された放射光によって所定の領域において均一な放射光を得ることができる。

［４］前記光放射部が、複数の光放射層が積層された多層構造を有するとともに、前記光放射層のそれぞれが、前記蛍光ファイバからの距離が異なる部位に形成された端部に反射形状面を有するように構成された前記［３］に記載の照明装置。

このように構成することによって、所定の領域において均一な放射光を容易に得ることができる。

［５］前記蛍光ファイバが、環状又は直線状に構成された前記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の照明装置。

このように構成することによって、所望のデザインの装置を容易に設計することができる。

［６］前記蛍光ファイバにおける前記コアが、前記蛍光体としてのプラセオジムイオン（Ｐｒ^3＋）を含有した低フォノンガラスから構成された前記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の照明装置。

このように構成することによって、青色半導体発光素子からの励起光を受けて励起された蛍光ファイバが、波長変換光を効率よく発することができる。

［７］前記蛍光ファイバにおける前記クラッドが、前記コアの外周面に隣接する第１クラッド及び前記第１クラッドの外周面に隣接する第２クラッドから構成されるとともに、前記第１クラッドの屈折率が、前記コアの屈折率より小であり、かつ前記第２クラッドの屈折率より大である前記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の照明装置。

このように構成することによって、光を効率よく伝送することができる。

［８］基板と、前記基板上に配設された光源部と、前記光源部を封止する封止部材とを備えた発光装置であって、前記光源部が、励起光を発する青色半導体発光素子を有するものから構成され、かつ前記青色半導体発光素子から入射される前記励起光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体を含有する蛍光ガラス層を前記封止部材の表面上にさらに備え、前記蛍光ガラス層から前記波長変換光と前記励起光との混合光の少なくとも一部を出射光として出射することを特徴とする発光装置。

このように構成することによって、出射光の色分離等に基づく被照射物の本来の色調の変化等を抑制し、演色性を向上させることができるとともに、光利用効率を高めることができる。

このように構成することによって、青色半導体発光素子からの励起光を受けて励起された蛍光ガラス層が、波長変換光を効率よく発することができる。

［９］前記蛍光ガラス層が、前記蛍光体としてのプラセオジムイオン（Ｐｒ^3＋）含有した低フォノンガラスから構成された前記［８］に記載の発光装置。

このように構成することによって、青色半導体発光素子からの励起光を受けて励起された蛍光ガラス層が、波長変換光をさらに効率よく発することができる。

［１０］前記封止部材が、樹脂から構成された封止樹脂である前記［８］に記載の発光装置。

このように構成することによって、封止部材を、簡易に、かつ効率よく形成することができる。

［１１］前記封止部材が、ガラスから構成された封止ガラスである前記［８］に記載の発光装置。

このように構成することによって、封止ガラスと基板との間の熱膨張率が相違することに起因する、剥離、クラック等の接着不良を防止して、封止部材の封止性を向上させることができる。

［１２］前記蛍光ガラス層と前記封止ガラスとの間に、シリコーン樹脂層をさらに備えた前記［１１］に記載の発光装置。

このように構成することによって、蛍光ガラス層と封止ガラスとの間の接合をより強固なものとすることができる。

［１３］筒状の本体と前記本体の一方の端部に接続して配設された前記光源部を焦点とする回転放物面形状の反射鏡部とをさらに備えるとともに、前記蛍光ガラス層が前記本体の他方の端部に配設されてなり、前記光源部から発せられた励起光が、前記反射鏡部によって反射されて前記光源部の背面方向に導かれ、前記蛍光ガラス層から出射する前記［８］に記載の発光装置。

このように構成することによって、光の屈折が極力回避され、蛍光ガラス層から反射光を出射光として効率よく取り出すことができる。

［１４］前記蛍光ガラス層が、前記蛍光体としてのプラセオジムイオン（Ｐｒ^3＋）含有した低フォノンガラスから構成された前記［１３］に記載の発光装置。

このように構成することによって、青色半導体発光素子からの励起光を受けて励起された蛍光ガラス層が、波長変換光を効率よく発することができる。

本発明によって、出射光の色分離等に基づく被照射物の本来の色調の変化等が抑制され、演色性に優れるとともに、光利用効率の高い照明装置及び発光装置が提供される。

以下、本発明の照明装置及び発光装置を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る天井配置型又は壁掛け型の照明装置を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）は全体の斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図２は、図１に示す照明装置における発光に関する基本的な構成を模式的に示す説明図である。図３は、図１に示す照明装置に用いられる蛍光ファイバの一例を模式的に示す断面図である。図４は、図１に示す照明装置に用いられる蛍光ファイバの他の例を模式的に示す断面図である。

図１〜４に示すように、本実施の形態の照明装置は、光源部５と、光源部５からの発光を入射光として内部に導入して出射光（照明光）として出射する、所定放射特性を得るための光学系である導光部材とを備えた照明装置１であって、光源部５が、励起光を発する青色半導体発光素子を有するものから構成され、かつ、導光部材が、青色半導体レーザ素子５０からの励起光ａを一方の端面から他方の端面に導く、青色半導体レーザ素子５０からの励起光ａを受けて励起されることによって波長変換光を発する蛍光体を含有するコア４０と波長変換光と励起光ａとの混合光の少なくとも一部を出射光（出力光）ｂとして出射する光出射面をクラッド外周面に有するクラッド４１とを有する蛍光ファイバ４である、蛍光ファイバ４から構成されたことを特徴とするものである。ここで、青色半導体レーザ素子５０は、青色発光ダイオードであっても良い。なお、図１における符号２は、蛍光ファイバ４及び後述する光放射部３を収納する本体部、符号３Ａは反射形状面、符号Ｌは出射光をそれぞれ示す。図２において、符号５０は青色半導体レーザ素子、符号５１は光学レンズをそれぞれ示す。図３において、符号４２はカバー部材を示す。また、図４において、符号４１０は第１クラッド、符号４１１は第２クラッドをそれぞれ示す。

本実施の形態における発光に関する基本的な構成は、図２に示すように、光源部５が、励起光源である青色半導体レーザ素子５０と、後述する蛍光ファイバ４及び青色半導体レーザ素子５０の間に介在させる光学レンズ５１とから構成され、この青色半導体レーザ素子５０から放射された励起光（青色光）ａ及び蛍光ファイバ４で波長変換された波長変換光の混合光が、蛍光ファイバ４から、出射光（出力光、照明光、白色光）ｂとして外部に出射されるものである。

本実施の形態に用いられる青色半導体レーザ素子５０としては、例えば、サファイア基板及び共振リッジ部・正孔注入リッジ部を有し、励起光ａとして４４２ｎｍの波長をもつ青色光を発するように構成されたものを好適例として挙げることができる。

サファイア基板上には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるバッファ層が形成されている。なお、バッファ層の材料としてはＧａＮあるいはＧａＩｎＮ・ＡｌＧａＮであってもよい。バッファ層上には、シリコン（Ｓｉ）ドープＧａＮからなるｎ層と、シリコン（Ｓｉ）ドープＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなるｎクラッド層と、ＳｉドープＧａＮからなるｎガイド層と、バリア層とＧａ_0.95Ｉｎ_0.05Ｎからなる井戸層とが交互に積層された多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層とが順に形成されている。

活性層上には、マグネシウム（Ｍｇ）ドープＧａＮからなるｐガイド層と、ＭｇドープＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ｎからなるｐ層、ＭｇドープＡｌ_0.１Ｇａ_0.９Ｎからなるｐクラッド層と、ＭｇドープＧａＮからなるｐコンタクト層とが形成されている。なお、ｐコンタクト層の材料としてはＡｌＧａＮあるいはＧａＩｎＮであってもよい。ｐコンタクト層上には、ニッケル（Ｎｉ）からなる電極が形成されている。また、ｎ層上には、アルミニウム（Ａｌ）からなる電極が形成されている。共振リッジ部はｎクラッド層及びｎガイド層・活性層・ｐガイド層・ｐ層から、また、正孔注入リッジ部はｐクラッド層及び・ｐコンタクト層・電極からそれぞれ構成されている。

本実施の形態に用いられる蛍光ファイバ４は、図３に示すように、コア４０及びクラッド４１を有し、青色半導体レーザ素子５０に光学レンズ５１（図２参照）を介して光学的に接続されている。そして、青色半導体レーザ素子５０からの励起光（青色光）ａ（図２参照）を一方の端面（入射面）に入射させてその一部をそのまま、また、励起光（青色光）ａの一部をコア４０内で波長変換して、例えば、青色、緑色及び赤色の波長変換光を他方の端面（出射面）にそれぞれ導き、一方、これら波長変換光と励起光ａとの混合光を出射光（出力光、照明光、白色光）ｂとしてファイバ外周面（クラッド外周面）から外部に出射するように構成されている。

コア４０は、蛍光体として、３価希土類イオンのうち少なくともプラセオジムイオン（Ｐｒ^3＋）を、赤外線透過フッ化物ガラス等の低フォノンガラスに３０００ｐｐｍ程度含有するように構成されている。そして、青色半導体レーザ素子５０からの励起光（青色光）ａの一部で励起されることにより青色、緑色及び赤色の波長変換光を発するように構成されている。コア４０には、緑色調整にテルビウムイオンを、また、緑・赤色調整にエルビウムイオンあるいはホルミウムイオンの３価のイオンをそれぞれ添加して色調整することが可能である。なお、低フォノンガラスとしては、赤外線透過フッ化物ガラスの他に重金属酸化物ガラスを挙げることができる。

赤外線透過フッ化物ガラスとしては、例えば、モル％で、ＰｂＦ_２２０〜５５％、ＡｌＦ_３１８〜４０％、ＧａＦ_３０〜２０％、ＹＦ_３５〜３５％、ＥｒＦ_３０〜１５％、ＬｉＦ０〜１０％、ＴｌＦ０〜１５％、及びＲＦ_２（Ｒ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｄ、Ｚｎ）一種以上の合計量を０〜４５％含有するものを好適例として挙げることができる。

クラッド４１は、コア４０の周囲に配置され、全体が拡散性を有したガラスや透明性樹脂によって形成されている。クラッド４１の屈折率ｎ１は、コア４０の屈折率ｎ２（ｎ２≒１．５）より小さい屈折率（ｎ１≒１．４５）に設定されている。クラッド４１の外周面は、光透過性樹脂からなるカバー部材４２で被覆されている。カバー部材４２は、着色して色調整することが可能である。

光源部５を構成する光学レンズ５１は、両凸レンズからなり、上述のように青色半導体レーザ素子５０と蛍光ファイバ４との間に配置されている。そして、蛍光ファイバ４（コア４０）の光入射側端面に位置する部位に青色半導体レーザ素子５０からの励起光ａを集光するように構成されている。

図１に示すように、本実施の形態においては、クラッド外周面における光出射面から出射される出射光（出力光）ｂ（図２参照）を内部に導入して所定のパターン光に変換して放射する光透過性の光放射部３をさらに備えている。

光放射部３としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明な（光透過性の）樹脂からなるものを挙げることができる。なお、着色されていてもよい。また、複数の光放射層が積層された多層構造を有するとともに、光放射層のそれぞれが、蛍光ファイバ４からの距離が異なる部位に形成された端部に、出射光Ｌの出射方向に対して約４５度傾斜するとともに、アルミニウム蒸着によって鏡面加工が施された反射形状面３Ａを有するように構成されたものを好適例として挙げることができる。このように構成することによって、内部に導入された光は、蛍光ファイバ４からの距離が異なる部位に形成された反射形状面３Ａにおいて反射され、本来複数の反射形状面のみが光っているのにもかかわらず、輝度が高いことから光放射部３の全体が均一に光っているように視認されることができる。

本実施の形態において用いられる本体部２としては、機械的強度に優れたものであれば特に制限はなく、例えば、ＡＢＳ樹脂等からなるものを挙げることができる。耐熱性にも優れたポリアミド（ＰＡ：ナイロン）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のエンジニアリングプラスチックであってもよい。

本実施の形態の照明装置１の動作を以下に説明する。先ず、青色半導体レーザ素子５０に電源から電圧が印加されると、その発光層において励起光（青色光）ａを発光し、これら青色光ａが光学レンズ５１側に放射される。次いで、青色半導体レーザ素子５０からの青色光ａが光学レンズ５１を介して蛍光ファイバ４に入射する。そして、蛍光ファイバ４においては、青色光ａの一部がコア４０に光入射面から入射し、コア４０内で全反射を繰り返しながらコア４０の光出射面へ導出される。この場合、コア４０内では青色光ａがプラセオジムイオンを励起して青色、緑色及び赤色の波長変換光を発する。しかる後、青色光ａ及び赤色・緑色の波長変換光の混合光（白色光）が蛍光ファイバ４（コア４０及びクラッド４１）を透過し、クラッド４１（カバー部材４２）の外周面から蛍光ファイバ４外に青色光及び赤色光・緑色光の混合光が出力光ｂとして出射される。

出力光ｂは、図１に示す光放射部３の周縁から中心方向に入射し、光放射部３内を伝わって反射形状面３Ａで反射されることにより、図１（ｂ）に示すように出射光Ｌとして外部放射される。

以上説明した第１の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。

（１）蛍光ファイバ４がＺｒＦ_４、ＨｆＦ_４およびＴｈＦ_４等を含有せず、ＡｌＦ_３を主成分としたフッ化物ガラスからなる低フォノンガラスによって形成されているため、蛍光ファイバ４の機械的強度及び化学的耐久性が高くなり、その損傷・劣化発生を防止することができる。

（２）青色半導体レーザ素子５０を集光し、蛍光ファイバ４へ光結合しているので、短波長レーザの集光度は高く、細い径の蛍光ファイバ４へも結合効率の高いものとでき、光利用効率を向上させることができる。そしてさらに蛍光ファイバ４で混合光（白色光）とすることができるので、細い線状混合光（白色光）光源を具現化できる。このため、光放射部３の光学設計のデザイン自由度を高め、高い放射効率や緻密な意匠デザインを実現することができる。

（３）クラッド４１は拡散性を有し、コア４０の伝搬光がクラッド４１との界面で全反射する際のしみ出し光を一部拡散することで、蛍光ファイバ４全長を略同輝度とすることができる。蛍光ファイバ４からの出射光には赤色・緑色・青色の各色光が含まれているため、演色性に優れた、良質の白色光を得ることができ、例えば、液晶表示パネルのバックライト光源に極めて有効である。

なお、本実施の形態においては、蛍光ファイバ４として、図３に示すものに代えて、図４に示すものを用いてもよい。図４において、図３における場合と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４に示す蛍光ファイバ４は、コア４０の外周面に隣接する第１クラッド４１０及びこの第１クラッド４１０の外周面に隣接する第２クラッド４１１からなるクラッド４１を有するように構成されている。

このため、第１クラッド４１０の屈折率ｎ１は、コア４０の屈折率ｎ２（ｎ２≒１．５０）より小さく、かつ第２クラッド４１１の屈折率ｎ３（ｎ３≒１．４５）より大きい屈折率（ｎ１≒１．４８）に設定される。このように構成することによって、第１クラッド４１０を光導波路として機能させることができるとともに、第１クラッド４１０内に導入した励起光ａをコア４０に導出して青色、緑色及び赤色の波長変換光を得ることができ、光を効率よく伝送することができる。

本実施の形態において、蛍光ファイバ４は環状に構成されているが、デザイン上の要請から、後述する第２の実施の形態のように直線状であっても、他の複雑な形状であってもよい。本実施の形態においては蛍光ファイバ４を用いているため、所望のデザインの装置を容易に設計することができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る起立型の照明装置を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。

図５に示すように、第２の実施の形態の照明装置は、第１の実施の形態の照明装置と比べると、蛍光ファイバ４及び光放射部３等の形状が環状から直線状に変わったこと（全体の形状も天井配置型から起立型に変わった）こと以外は、機能的には同様である。起立型であるため、占有スペースが小さく、取り付けが容易で、運搬が可能となる。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。図６に示すように、第３の実施の形態に係る発光装置は、基板（セラミックス基板）１２と、セラミックス基板１２上に配設された光源部と、光源部を封止する封止部材（封止樹脂）１６とを備えた発光装置１０であって、光源部が、励起光を発する青色半導体発光素子（以下、「青色ＬＥＤ素子１１」という）１１を有するものから構成され、かつ青色半導体発光素子１１から入射される励起光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体を含有する蛍光ガラス層１７をさらに備え、蛍光ガラス層１７から波長変換光と励起光との混合光の少なくとも一部を出射光として出射することを特徴とするものである。

本実施の形態に用いられる青色半導体発光素子１１としては、例えば、フリップチップ型でＧａＮ系半導体によって構成された、発光波長が４３０〜４９０ｎｍの固体素子としての青色ＬＥＤ素子を好適例として挙げることができる。

本実施の形態に用いられる、青色ＬＥＤ素子１１を搭載するセラミックス基板１２としては、例えば、ガラス含有アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）から構成されたセラミックから構成されたものを挙げることができる。

本実施の形態に用いられる青色ＬＥＤ素子１１を封止するために用いられる封止部材としては、例えば、ポッティング封止後熱硬化させて形成したシリコーン樹脂（集光性を持たせるため半球状に形成することが好ましい）を好適例として挙げることができる。エポキシ樹脂であってもよい。このような封止樹脂１６は成形が容易であり、コストの低減を図ることができる。

本実施の形態において、封止部材１６の表面上に配設されて用いられる蛍光ガラス層１７としては、例えば、上述のコア４０（図３、図４参照）を構成する、蛍光体として３価希土類イオンのうち少なくともプラセオジムイオン（Ｐｒ^3＋）を赤外線透過フッ化物ガラス等の低フォノンガラスに３０００ｐｐｍ程度含有してなる材料を粉砕して、シリコーン樹脂と混合して塗布した後に、熱硬化させたものを好適例として挙げることができる。

本実施の形態においては、セラミックス基板１２の下面に配線部１３を形成するが、このような配線部１３としては、例えば、タングステン（Ｗ）−ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）で構成されたものを好適例として挙げることができる。配線部１４及び後述するビアホール１２Ａに形成されるビアパターン１５も同様である。

本実施の形態においては、青色ＬＥＤ素子１１と配線部１３とを電気的に接続するＡｕスタッドバンプ１８が用いられている。

このように構成することによって、出射光の色分離等に基づく被照射物の本来の色調の変化等が抑制され、演色性に優れるとともに、光利用効率の高い発光装置とすることができる。

図７は、本発明の第４の実施の形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。図７に示すように、第４の実施の形態に係る発光装置は、封止部材として、封止ガラス１０１（ガラス封止ＬＥＤ１００）を用いたことにおいて、封止樹脂１６を用いた第３の実施の形態に係る発光装置と異なるが、その他の基本的な構成は同様である。

本実施の形態における封止ガラス１０１は、例えば、Ｐ_２Ｏ_５−ＺｎＯ系の低融点ガラス（熱膨張率：１１．４×１０^−６／℃、屈伏点：４１５℃、屈折率ｎ＝１．５９、内部透過率：９９％（４７０ｎｍ））から構成され、金型によるホットプレス加工によってアルミナから構成されたセラミックス基板１２に接着された後、ダイサーでカットされて、直方体状に形成されることが好ましい。

このように構成することによって、封止ガラス１０１とセラミックス基板１２とは、熱膨張率が同等となるため、高温で接着した後、常温又は低温状態としても、剥離、クラック等の接着不良が防止されることになり、封止部材の封止性を向上させることができる。

図８は、本発明の第５の実施の形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。図８に示すように、第５の実施の形態に係る発光装置は、蛍光ガラス層１７と封止ガラス１０１との間に、シリコーン樹脂層１９をさらに備えたものであること以外は、第４の実施の形態に係る発光装置と基本的な構成は同様である。

このようなシリコーン樹脂層１９を形成する方法としては、例えば、封止ガラス１０１上に予め冠状に形成（断面がコの字状となるように形成）しておいた蛍光ガラス層１７を被せて、シリコーン樹脂によって接合する方法を好適例として挙げることができる。

このように構成することによって、本来接合性が良好ではない蛍光ガラス層１７と封止ガラス１０１との間の接合を、より強固なものとすることができる。

図９は、本発明の第６の実施の形態に係る発光装置を模式的に示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。

第６の実施の形態に係る発光装置２０は、図９に示すように、筒状の本体２０ａと本体２０ａの一方の端部に接続して配設された光源部（ガラス封止ＬＥＤ）１００を焦点とする回転放物面形状の反射鏡部２１とをさらに備えるとともに、蛍光ガラス層１７が本体２０ａの他方の端部に配設されてなり、ガラス封止ＬＥＤ１００から発せられた励起光が、反射鏡部２１によって反射されてガラス封止ＬＥＤ１００の背面方向に導かれ、蛍光ガラス層１７から出射するように構成されている。

反射鏡部２１としては、例えば、樹脂や金属から半球状に構成したものを挙げることができる。反射鏡は、例えば、アルミニウム蒸着によって形成することができる。

なお、蛍光ガラス層１７としては、上述の実施の形態で用いたものと同様のものを用いることができる。

この発光装置２０は、放熱フィン２２にガラス封止ＬＥＤ１００を搭載し、さらに、放熱フィン２２の外側に銅材からなる筒状の本体２０ａを設けた構成を有し、本体２０ａとフィン２２とはＡｕ−Ｓｎ接合によって固定されている。本体２０ａは、ガラス封止ＬＥＤ１００が発する光の外部放射経路とはならないので、例えば、アルミニウム等の押し出し成形によって肉厚に形成することができる。このため、放熱フィン２２を本体２０ａの内側に収容した構成とすることで、フィン２２の変形が保護されるとともに、フィン２２に対する空気の誘導性が高まり、放熱性の向上を図ることができる。また、反射鏡部２１で反射された光は、レンズを経由した光のように波長によって屈折角が異なる値になるようなことはないから、色分離を生じることが防止され、蛍光ガラス層１７から、高輝度なだけではなく、演色性の向上した良質な白色光として外部に出射されることになる。

図１０は、本発明の第７の実施の形態に係るカラーレーザディスプレイを模式的に示す説明図である。図１０に示すように、第７の実施の形態に係るカラーレーザディスプレイ３０は、励起光源としての青色半導体レーザ素子５２と、この青色半導体レーザ素子５２から放射された励起光（青色光）及びこの励起光で波長変換された波長変換光を誘導放出によって増幅するレーザ共振器としての、蛍光ファイバ４及びこの蛍光ファイバ４を挟持するように配設された２個の誘電体ミラー３０１とから大略構成されている。

本実施の形態の場合、レーザ媒質としての蛍光ファイバ４を備え、青色半導体レーザ素子５０にハーフミラー３００を経由して光学的に接続されている。そして、前述したように青色半導体レーザ素子２から放射された励起光（青色光）及びこの励起光で波長変換された波長変換光を誘導放出によって増幅するように構成されている。

蛍光ファイバ４は、図３に示すように、コア４０及びクラッド４１を有し、青色半導体レーザ素子５２からの青色光を一方側端面（入射面）に入射させてその一部をそのまま、また青色光の一部をコア４０内で波長変換して例えば、青色、緑色及び橙色・赤色の波長変換光を他方側端面（出射面）からそれぞれ出射するように構成されている。蛍光ファイバ４の各ファイバ端面には、レーザ共振器を構成するためのダイクロイックミラー部としての二酸化珪素（ＳｉＯ_２）及び二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を積層してなる誘電体ミラー３０１が配置されている。一方の誘電体ミラーは入力ミラーとして、また、方の誘電体ミラーは出力ミラーとして機能するように構成されている。

このように構成することによって、上述の効果に加えて、単一のレーザ光源（青色半導体レーザ素子５２）で多波長光（例えば、赤色、緑色及び青色）を出力することができるため、部品点数を削減することができ、コストの低廉化及び装置全体の小型化を図ることができる。

図１１は、本発明の第８の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。図１１（ａ）に示すように、第８の実施の形態に係る発光装置６０は、筒状の本体６１と、本体６１の端部に設けられた光透過性材料からなる光学部６２とを有し、本体６１には図１１（ｂ）に示すように外部から複数の蛍光ファイバ４が挿入されるとともに本体６１内の支持部材６３によって固定されている。この複数の蛍光ファイバ４は、光出射端４Ａが光学部６２に設けられるレンズ６２Ａに対して位置決めされるように支持部材６３に支持されている。蛍光ファイバ４は端面に誘電体ミラー３０１を有している。第８の実施の形態では、光学部６２は無色透明なアクリル樹脂材料で形成されている。

蛍光ファイバ４は、光出射端４Ａから開口角に基づく拡がりを有する光を出射する。ここで出射される光は図示しない青色半導体レーザ素子から放射される青色レーザ光に基づいて蛍光ファイバ４が発振することにより生じる白色の波長変換光であり、位置決めされたレンズ６２Ａに入射し、その光学形状に基づいて集光され、光学部６２の光出射面６２Ｂから出射される。

このように構成することによって、蛍光ファイバ４の狭面領域である光出射端４Ａから開口数に応じて限られた範囲に照射される白色光を集光し、散乱する光を低減させながら光学部６２の光出射面６２Ｂから面状に出射させることができる。また、複数の青色半導体レーザ素子から放射される青色レーザ光に基づく白色光を高効率で配光制御できるので、高輝度の発光装置とできる。なお、蛍光ファイバ４から放射される光の配光を制御するものとしてレンズによる光学系を説明したが、例えば、プリズムや反射鏡による配光制御を行うものであっても良い。

蛍光ファイバに代えて、通常の光ファイバの端面にＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)等の蛍光体を塗布した構成でも同様に白色光を得ることはできるが、蛍光体から放射される光を全て制御することはできず、散乱成分が生じ、光ロスとなる。

図１２は、本発明の第９の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。図１２（ａ）に示すように、第９の実施の形態に係る発光装置７０は、鏡面状に形成された複数の光反射面７１を半楕円状に配置して構成されるリフレクタケース７２と、図１１（ｂ）に示すようにリフレクタケース７２に一体的に設けられて複数の蛍光ファイバ４を束状に支持する支持部材７３とを有している。この複数の蛍光ファイバ４は、端面に誘電体ミラー３０１を有している。

蛍光ファイバ４は、図示しない青色半導体レーザ素子から入射する青色レーザ光に基づいて蛍光ファイバ４が発振することにより生じる白色の波長変換光をリフレクタケース７２に向けて出射させる。リフレクタケース７２に設けられる複数の光反射面７１は、波長変換光を反射面形状に応じた方向に反射する。

このように構成することによって、複数の青色半導体レーザ素子から出射された青色レーザ光に基づく白色の波長変換光をリフレクタケース７２の光反射面７１が形成された所定領域に集めることができ、光反射面７１の反射に基づいて所望の方向に放射させることができる。この蛍光ファイバ４を用いた構成では、リフレクタケース７２の光反射面７１と蛍光ファイバ４の光出射端４Ａとが接近していても蛍光ファイバ４からの光の拡がりが僅かであるので、光源サイズによる拡がり角は生じにくい。また、蛍光ファイバ４に接続される青色半導体レーザ素子を含む光源装置を放熱に適した配置とできることから、熱的および構造的に余裕のあるものとできる。

本発明の第１の実施の形態に係る天井配置型又は壁掛け型の照明装置を模式的に示す説明図であり、（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 図１に示す照明装置における発光に関する基本的な構成を模式的に示す説明図である。 図１に示す照明装置に用いられる蛍光ファイバの一例を模式的に示す断面図である。 図１に示す照明装置に用いられる蛍光ファイバの他の例を模式的に示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る起立型の照明装置を模式的に示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る発光装置を模式的に示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第７の実施の形態に係るカラーレーザディスプレイを模式的に示す説明図である。 本発明の第８の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。 本発明の第９の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。

符号の説明

１：照明装置、２：本体部、３：光放射部、３Ａ：反射形状面、４：蛍光ファイバ、４Ａ：光出射端、５：光源部、１０：発光装置、１１：青色ＬＥＤ素子、１２：セラミックス基板、１２Ａ：ビアホール、１３：配線部、１４：配線部、１５：ビアパターン、１６：封止樹脂、１７：蛍光ガラス層、１８：Ａｕバンプ、１９：シリコーン樹脂層、２０：発光装置、２０ａ：本体、２１：反射鏡部、２２：放熱フィン、３０：カラーレーザディスプレイ、４０：コア、４１：クラッド、４２：カバー部材、５０：青色半導体レーザ素子、５１：光学レンズ、５２：青色半導体レーザ素子、６０：発光装置、６１：本体、６２：光学部、６２Ａ：レンズ、６２Ｂ：光出射面、６３：支持部材、７０：発光装置、７１：光反射面、７２：リフレクタケース、７３：支持部材、１００：ガラス封止ＬＥＤ、１０１：封止ガラス、３００：ハーフミラー、３０１：誘電体ミラー、３０２：ミラー、３０３：撮影部、３０４：スクリーン、４１０：第１クラッド、４１１：第２クラッド

Claims (14)

1. 光源部と、前記光源部からの発光を入射光として所定放射特性とする光学系とを備えた照明装置であって、
   前記光源部が、励起光を発する青色半導体発光素子を有するものから構成され、かつ、前記光学系が、前記青色半導体発光素子からの前記励起光を一方の端面から他方の端面に導く、前記青色半導体発光素子からの前記励起光を受けて励起されることによって波長変換光を発する蛍光体を含有するコアと、前記波長変換光と前記励起光との混合光の少なくとも一部を出射光として出射する光出射面をクラッド外周面に有するクラッドと、を含む蛍光ファイバから構成されたことを特徴とする照明装置。
2. 前記光学系は、前記光源部からの発光を入射光として内部に導入して出射光として出射する導光部材を備えた請求項１に記載の照明装置。
3. 前記クラッド外周面における前記光出射面から出射される前記出射光を内部に導入して所定のパターン光に変換して放射する光透過性の光放射部をさらに備えた請求項１に記載の照明装置。
4. 前記光放射部が、複数の光放射層が積層された多層構造を有するとともに、前記光放射層のそれぞれが、前記蛍光ファイバからの距離が異なる部位に形成された端部に反射形状面を有するように構成された請求項３に記載の照明装置。
5. 前記蛍光ファイバが、環状又は直線状に構成された請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記蛍光ファイバにおける前記コアが、前記蛍光体としてのプラセオジムイオン（Ｐｒ^3＋）を含有した低フォノンガラスから構成された請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記蛍光ファイバにおける前記クラッドが、前記コアの外周面に隣接する第１クラッド及び前記第１クラッドの外周面に隣接する第２クラッドから構成されるとともに、前記第１クラッドの屈折率が、前記コアの屈折率より小であり、かつ前記第２クラッドの屈折率より大である請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 基板と、前記基板上に配設された光源部と、前記光源部を封止する封止部材とを備えた発光装置であって、
   前記光源部が、励起光を発する青色半導体発光素子を有するものから構成され、かつ
   前記青色半導体発光素子から入射される前記励起光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体を含有する蛍光ガラス層を前記封止部材の表面上にさらに備え、
   前記蛍光ガラス層から前記波長変換光と前記励起光との混合光の少なくとも一部を出射光として出射することを特徴とする発光装置。
9. 前記蛍光ガラス層が、前記蛍光体としてのプラセオジムイオン（Ｐｒ^3＋）含有した低フォノンガラスから構成された請求項８に記載の発光装置。
10. 前記封止部材が、樹脂から構成された封止樹脂である請求項８に記載の発光装置。
11. 前記封止部材が、ガラスから構成された封止ガラスである請求項８に記載の発光装置。
12. 前記蛍光ガラス層と前記封止ガラスとの間に、シリコーン樹脂層をさらに備えた請求項１１に記載の発光装置。
13. 筒状の本体と前記本体の一方の端部に接続して配設された前記光源部を焦点とする回転放物面形状の反射鏡部とをさらに備えるとともに、前記蛍光ガラス層が前記本体の他方の端部に配設されてなり、前記光源部から発せられた励起光が、前記反射鏡部によって反射されて前記光源部の背面方向に導かれ、前記蛍光ガラス層から出射する請求項８に記載の発光装置。
14. 前記蛍光ガラス層が、前記蛍光体としてのプラセオジムイオン（Ｐｒ^3＋）含有した低フォノンガラスから構成された請求項１３に記載の発光装置。

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