JP2012015001A

JP2012015001A - 光源装置、色調整方法、照明装置

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Publication number: JP2012015001A
Application number: JP2010151667A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Miyake; 康之三宅
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-07-02
Also published as: JP5611690B2

Abstract

【課題】高輝度化を図ることの可能な光源装置を提供する。
【解決手段】紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層２とを備え、固体光源５と蛍光体層２とが空間的に離れて配置されており、蛍光体層２の所定の面から少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、蛍光体層２で反射した励起光の正反射成分を蛍光体層２に向けて反射する反射部材３を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、光源装置、色調整方法、照明装置に関する。

ＬＥＤ等の固体光源（光半導体）と蛍光体層を組み合わせた光源装置は、例えば特許文献１に記載のように広く知られている。

図１は特許文献１に記載の光源装置であって、この光源装置では、図１のように蛍光体層９２を光半導体（固体光源）９５と直接接合することで、蛍光体層９２で発生した熱を光半導体（固体光源）９５側に放散することを意図している。

特開２００６−００５３６７号公報

しかしながら、図１に示すような光半導体（固体光源）９５と蛍光体層９２とが直接接合された光源装置では、光半導体（固体光源）９５からの励起光によって励起された蛍光体層９２からの発光（蛍光）のうち光半導体（固体光源）９５側とは反対側に出射する蛍光と、蛍光体層９２で吸収されずに蛍光体層９２を透過する光半導体（固体光源）９５からの励起光とを用いている。つまり、図１の光源装置は、蛍光体層９２を透過する光を利用する透過方式のものとなっている。

ここで、蛍光体層９２からの出射光を考えると、上記透過光とともに蛍光体層９２との界面で反射されて光半導体（固体光源）９５側へ戻って行く光、つまり反射光も存在しており、この光（反射光）は、光半導体（固体光源）９５に再吸収されるため、照明光として利用できない光となってしまうという問題があった。

また、図１の光源装置では、蛍光体層９２の熱を光半導体（固体光源）９５側に放散することを意図しているが、光半導体（固体光源）９５の励起光強度を高めた場合、蛍光体層９２のみならず光半導体（固体光源）９５でも発熱が起きるため、蛍光体層９２の発熱を同じく発熱している光半導体（固体光源）９５の側から放散させることとなり、熱放散の効率が良くないという問題があった。

このように、図１の光源装置では、透過方式のものとなっていることと、蛍光体層９２の発熱に対する熱放散の効率が良くないということとから、高輝度化に限界があった。

固体光源（光半導体）と蛍光体層を組み合わせたこのような光源装置は、高輝度化することで、一般照明や自動車のヘッドランプなどにその応用範囲が広がり、さらに多様な用途での普及が進むと考えられている。

光源装置を高輝度化するのに、本願出願人は、本願の先願（特願２００９−２８６３９７）に記載のように（図２に示すように）、固体光源５と蛍光体層２を空間的に離して配置し、固体光源５からの励起光を蛍光体層２に入射させて蛍光体層２からの蛍光と励起光とを反射方式で取り出す光源装置１０を提案している。ここで、反射方式とは、前記蛍光体層２の面のうち励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて蛍光と励起光とを取り出す方式であり、反射方式を採用することで、蛍光の反射光と励起光の反射光とを光損失が少なく利用できるため高輝度化が可能となる。なお、図１において、符号６は放熱基板、符号７は蛍光体層２と放熱基板６との接合部である。

しかしながら、固体光源５と蛍光体層２を空間的に離して配置した反射方式の光源装置１０では、蛍光体層２で反射する励起光の反射光に発光強度の角度依存性の異なる２つの成分が存在するため、すべての反射成分を有効に利用できていないという問題がある。図３を用いて説明すると、固体光源５に例えば半導体レーザーのような指向性の強い励起光を出射するものを用い、この固体光源５からの励起光を蛍光体層２に照射した場合、角度依存性を持たない拡散反射成分と反射角の方向に強い指向性を持つ正反射成分とが生じる。このうち角度依存性を持たない励起光の拡散反射成分は同じく角度依存性を持たない蛍光体層が発する蛍光と一緒に光取り出し方向（蛍光体層２の表面と垂直な方向）に出射し（なお、以下、本願においては、説明の便宜上、光取り出し方向を中心に出射して利用される光を照明光と称す）、照明光として利用可能であるが、強い角度依存性を持つ正反射成分は光取り出し方向とはかなり異なる方向に出射するため（なお、強い角度依存性を持つ正反射成分が光取り出し方向とは異なる方向に出射するのは、特に反射方式では、固体光源５からの励起光を蛍光体層２に斜めに入射させることによる）、照明光としては利用できていなかった。このため、より一層の高輝度化には限界があった。

本発明は、さらにより一層の高輝度化を図ることの可能な光源装置、色調整方法、照明装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の所定の面から少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、前記蛍光体層で反射した励起光の正反射成分を前記蛍光体層に向けて反射する反射部材を有していることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の所定の面から少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、前記蛍光体層に隣接して光拡散層が配置され、前記蛍光体層で反射した励起光の正反射成分を前記光拡散層および／または前記蛍光体層に向けて反射する反射部材と、該反射部材の反射角度を調整する反射角度調整手段とが設けられていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の所定の面から少なくとも蛍光を照明光として取り出す光源装置における色調整方法であって、前記蛍光体層に隣接して光拡散層が配置され、前記蛍光体層で反射した励起光の正反射成分を反射部材によって前記光拡散層および／または前記蛍光体層に向けて反射し、該反射部材の反射角度を調整して励起光の正反射成分の蛍光体層と拡散層への照射面積比率を変化させることで、前記照明光の色を調整することを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項２のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置である。

請求項１、請求項４記載の発明によれば、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の所定の面から少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、前記蛍光体層で反射した励起光の正反射成分を前記蛍光体層に向けて反射する反射部材を有しているので、励起光の正反射成分の利用効率を高め、より一層の高輝度化を図ることができる。

また、請求項２、請求項３、請求項４記載の発明によれば、可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の所定の面から少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、前記蛍光体層に隣接して光拡散層が配置され、前記蛍光体層で反射した励起光の正反射成分を前記光拡散層および／または前記蛍光体層に向けて反射する反射部材と、該反射部材の反射角度を調整する反射角度調整手段とが設けられているので、励起光の正反射成分の利用効率を高め、より一層の高輝度化が可能となるとともに、照明光の色を調整し、照明光の色バラツキを抑制することができる。

従来の光源装置を示す図である。本願の先願に記載の光源装置を示す図である。固体光源と蛍光体層を空間的に離して配置した反射方式の光源装置において、蛍光体層で反射する励起光の反射光に発光強度の角度依存性の異なる２つの成分があることを説明するための図である。本発明の第１の実施形態の光源装置の一構成例を示す図である。互いに異なる蛍光体からなる複数の蛍光体層が積層された構成例を示す図である。蛍光体層を回転軸の周りに回転させる反射型蛍光回転体として構成した例を示す図である。反射型蛍光回転体の蛍光体層についての構成例を示す図である。反射型蛍光回転体の蛍光体層についての他の構成例を示す図である。反射型蛍光回転体の蛍光体層についての他の構成例を示す図である。本発明の第２の実施形態の光源装置の一構成例を示す図である。励起光の正反射成分を反射部材で反射して、光拡散層の方向へ照射する様子を示す図である。励起光の正反射成分を反射部材で反射して、蛍光体層および光拡散層の方向へ照射する様子を示す図である。励起光の正反射成分を反射部材で反射して、蛍光体層の方向へ照射する様子を示す図である。互いに異なる蛍光体からなる複数の蛍光体層が積層された構成例を示す図である。本発明の第２の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。蛍光体層および光拡散層を回転軸の周りに回転させる反射型蛍光回転体として構成した例を示す図である。反射型蛍光回転体の蛍光体層についての他の構成例を示す図である。反射型蛍光回転体の蛍光体層についての他の構成例を示す図である。反射型蛍光回転体の蛍光体層についての他の構成例を示す図である。第１の実施形態の光源装置の光取り出し方向に所定のレンズ系を設けた照明装置を示す図である。第２の実施形態の光源装置の光取り出し方向に所定のレンズ系を設けた照明装置を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図４（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の光源装置の一構成例を示す図である。なお、図４（ａ）は全体の正面図、図４（ｂ）は蛍光体層が設けられている部分の平面図であり、図４（ａ），（ｂ）において、図２と同様の箇所には同じ符号を付している。図４（ａ），（ｂ）を参照すると、この光源装置２０は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層２とを備え、固体光源５と蛍光体層２とが空間的に離れて配置されている。

ここで、蛍光体層２には、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられる。

また、蛍光体層２の前記励起光が入射する側の面とは反対の面側には放熱基板６が設けられており、蛍光体層２は、放熱基板６に接合部７によって接合されている。ここで、接合部７には、後述のように、熱伝導率の大きな材料が用いられるのが良い。

また、この光源装置２０では、図２に示した光源装置１０と同様に、蛍光体層２の面のうち固体光源５からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて蛍光などの光を取り出す方式（以下、反射方式と称す）が採用されている。

このように、この光源装置２０は、基本的には、図２に示した光源装置１０と同様に、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用することを特徴としている。

すなわち、図１に示した従来の光源装置のように、蛍光体層９２が固体光源９５と接している場合には、高輝度化をしようとしても、蛍光体層９２と固体光源９５との両方とも加熱されてしまうため、蛍光体層９２からの熱放散の効率が悪かったが、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、図２に示した光源装置１０と同様に、蛍光体層２を固体光源５から離して配置することで、高輝度化をする場合にも、蛍光体層２からの熱を、接合部７を介して低温の放熱基板６へ放散させることが可能となり、蛍光体層２からの熱放散の効率を、図１に示した従来の光源装置に比べて、著しく高めることができる。

また、図１に示した従来の光源装置では、固体光源９５からの励起光と蛍光体層９２からの蛍光のうち、固体光源９５とは反対の側に出射する蛍光と、蛍光体層９２で吸収されずに透過する固体光源９５からの励起光とを用いている。つまり透過方式を使用している。ここで、透過方式では、蛍光体層９２からの出射光を考えると、励起光については上記透過光とともに蛍光体層９２との界面で反射されて固体光源９５側へ戻って行く発光、つまり反射光も存在しており、この反射光は固体光源９５に再吸収されるため照明光として利用できない光となってしまう。また、蛍光体層９２からの蛍光は、蛍光体層９２の両面から出射するため、やはり固体光源９５側に出射する光は利用できない。このように、透過方式では、光の利用効率が低下してしまう。また、透過方式では、目的の色度の照明光を得るためには蛍光体層９２の厚みを厚くする必要があり、蛍光体層９２から固体光源９５までの距離が長くなるため、蛍光体層９２からの熱を固体光源９５に放散する上で不利であった。

これに対し、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、固体光源５とは反対の側に出射する光（励起光、蛍光）を反射面（例えば基板の反射面）で固体光源５側に反射する反射方式を採用しているので、図２に示した光源装置１０と同様に、固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）（すなわち、固体光源５側に出射する蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの励起光（すなわち、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光の反射光）とを少ない光損失で照明光として利用できるため、高輝度化が可能となる。また、透過型に対し、反射型では、蛍光体層２の厚みが半分以下でも蛍光体層２内の光路長が等しくなり、同じ色度の光が得られるため、蛍光体層２を薄くすることができ、蛍光体層２から基板６までの距離が短くなるので、熱放散の面でも有利である。

このように、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、基本的には、図２に示した光源装置１０と同様に、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用するので、従来に比べて高輝度化を図ることができる。

さらに、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層２には、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられるので、熱による変色がなく、光の吸収が少ないことから、より一層の高輝度化を図ることができる。

ここで、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体層２とは、蛍光体層の形成に通常使用される樹脂成分が蛍光体層の５ｗｔ％以下であるものを意味する。このような蛍光体層を実現するものとして蛍光体粉末をガラス中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体の単結晶や蛍光体の多結晶体（以下、蛍光体セラミックスと称す）などが挙げられる。蛍光体セラミックスは、蛍光体の製造過程において、焼成前に材料を任意の形状に成形し、焼成した蛍光体の塊である。蛍光体セラミックスは、その製造工程のうち、成形工程においてバインダーとして有機物を使用する場合があるが、成形後に脱脂工程を設けて有機成分を焼き飛ばすため、焼成後の蛍光体セラミックスには有機樹脂成分は５ｗｔ％以下しか残留しない。したがって、ここに挙げた蛍光体層は、実質的に樹脂成分を含まず、無機物質のみから構成されているため、熱による変色が発生することがない。また、無機物質のみからなるガラスやセラミックスは、一般に、樹脂よりも熱伝導率が高いため、蛍光体層２から基板６への熱放散においても有利である。特に蛍光体セラミックスは、一般的に、ガラスよりもさらに熱伝導率が高く、単結晶より製造コストが安いため、これを蛍光体層２に用いるのが好適である。

また、蛍光体層２は、固体光源５からの励起光により励起され固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。具体的には、固体光源５が紫外光を発光するものである場合、蛍光体層２は、例えば、青、緑、赤色などの蛍光体のうち、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。固体光源５が紫外光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、青、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（青、緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには）、固体光源５からの紫外光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色の照明光を得ることができる。また、固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２は、例えば、緑、赤、黄色などの蛍光体のうち、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには）、固体光源５からの青色光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。また、固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、黄色の蛍光体だけを含んでいるときには、固体光源５からの青色光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。

また、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、放熱基板６は、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光）に対する反射面の役割と、蛍光体層２から放散してきた熱を外部へ放散させる役割と、蛍光体層２の支持基板の役割も担うものである。このため、高い光反射特性、伝熱特性、加工性が求められる。この放熱基板６には、金属基板やアルミナなどの酸化物セラミックス、窒化アルミニウムなどの非酸化セラミックスなどが使用可能であるが、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板が使用されるのが望ましい。

また、蛍光体層２と放熱基板６との接合部７には、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属（金属のろう付け）などを用いることができる。接合部７も、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光）に対する反射面の役割と、蛍光体層から熱を放散させる役割とを担うものであるから、高い光反射特性と伝熱特性を併せ持つ金属（金属のろう付け）が用いられるのが望ましい。もしくは、蛍光体層２と放熱基板６との接合部７には、金属成分を含有する導電性接着剤を用いることもできる。

ところで、前述したように、固体光源５からの励起光を蛍光体層２に照射した場合、角度依存性を持たない拡散反射成分と反射角の方向に強い指向性を持つ正反射成分とが生じ、強い指向性（強い角度依存性）を持つ正反射成分は光の取り出し方向（照明光の取り出し方向）とはかなり異なる方向に出射するため（なお、強い角度依存性を持つ正反射成分が光の取り出し方向（照明光の取り出し方向）とは異なる方向に出射するのは、特に反射方式では、固体光源５からの励起光を蛍光体層２に斜めに入射させることによる）、照明光としては利用できず、より一層の高輝度化には限界があった。

図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、さらにより一層の高輝度化を図るため、蛍光体層２で反射した励起光の正反射成分を蛍光体層２に向けて反射する反射部材３を設けている。

ここで、反射部材３には、励起光に対する反射率が９５％以上のもの、特に９９％以上のものを使用することが望ましい。これは反射率が低い場合には励起光強度が高い場合に反射部材３が加熱されて焦げ付く恐れがあるためである。また、反射部材３での反射において拡散反射成分の少ないものが望ましい。これは励起光の正反射成分を蛍光体層２に向けて効率良く照射するためである。

このように、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層２で反射した励起光の正反射成分を蛍光体層２に向けて反射する反射部材３がさらに設けられているので、励起光（励起光の正反射成分）の利用効率をより一層高め、より一層の高輝度化を図ることができる。

なお、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、１つの蛍光体層２だけが設けられている構成となっているが、例えば図５に示すように、複数の蛍光体層（図５の例では、２つの蛍光体層２ｊ，２ｋ）が積層された構成にすることもできる。この場合、例えば、固体光源５が可視光として青色光を発光するものであるとき、蛍光体層２ｊには、緑色の蛍光体からなるものを用い、蛍光体層２ｋには、赤色の蛍光体からなるものを用いれば、反射光として白色などの照明光を得ることができる。

また、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、蛍光体層２は、固定されていてもよいが、蛍光体層２を移動可能に構成することもできる。例えば、図６に示すように、蛍光体層２を回転軸Ｘの周りに回転させる（モーター４等によって回転させる）反射型蛍光回転体１として構成することもできる。すなわち、反射型蛍光回転体１は、蛍光体層２と放熱基板６を接合したものをモーター４等と連結することで実現できる。また、この反射型蛍光回転体１において、放熱基板６や接合部７が、励起光および蛍光の反射面として機能している。なお、放熱基板６の形状は、円盤状や四角形などが考えられる。また回転の安定性を確保するために、円盤の一部を切り欠いたり、逆におもりをつけた形状とすることも可能である。

なお、図６の例では、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２としては、１種類の蛍光体層だけが用いられている。具体的に、図６の例では、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２として、例えば黄色蛍光体からなる蛍光体層だけが用いられ、この場合、固体光源５として青色光を発光するものを用いれば、反射光として白色などの照明光を得ることができる。あるいは、図６の例では、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２として、例えば青、緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっている蛍光体層だけが用いられ、この場合、固体光源５として紫外光を発光するものを用いれば、反射光として白色などの照明光を得ることができる。ただし、本発明は、これに限定されず、種々の変形が可能である。すなわち、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２としては、青、緑、黄、赤色などの蛍光体層を少なくとも１つ配置した構成にすることができる。図７（ａ），（ｂ）、図８（ａ），（ｂ）には、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２についての構成例が示されている。なお、図７（ａ）、図８（ａ）はそれぞれ平面図、図７（ｂ）、図８（ｂ）は、それぞれ、図７（ａ）、図８（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図７（ａ），（ｂ）の例は、蛍光体層２としては、１種類の蛍光体層（例えば黄色蛍光体からなる蛍光体層）だけが用いられる場合であり、図６の例に相当している。また、図８（ａ），（ｂ）の例は、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２として、３種類の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃ（例えば赤色蛍光体からなる赤色の蛍光体層２ａと緑色蛍光体からなる緑色の蛍光体層２ｂと青色蛍光体からなる青色の蛍光体層２ｃ）が３等分に分割された蛍光体領域として設けられており、この場合、固体光源５として紫外光を発光するものを用いれば、反射型蛍光回転体１の回転時の反射光として白色などの照明光を得ることができる。この他にも、種々の変形が可能である。

例えば、反射型蛍光回転体１の上述の例では、複数の蛍光体層を使用する場合、図８（ａ），（ｂ）のように各蛍光体層を水平方向に並べて配置しているが、図９（ａ），（ｂ）に示すように、複数の蛍光体層（図９（ａ），（ｂ）の例では、２つの蛍光体層２ｊ，２ｋ）を垂直方向に重ねて（積層して）配置しても良い。なお、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。この場合、例えば、固体光源５が可視光として青色光を発光するものであるとき、蛍光体層２ｊには、緑色蛍光体からなるものを用い、蛍光体層２ｋには、赤色蛍光体からなるものを用いれば、反射光として白色などの照明光を得ることができる。

このように、蛍光体層２を回転軸Ｘの周りに回転させる（モーター４等によって回転させる）反射型蛍光回転体１として構成することにより、すなわち、固体光源５に対して蛍光体層２を回転させることにより、固体光源５からの励起光が当たる場所を分散させ、光照射部での発熱を抑えることができ（この蛍光回転体１を用いることで、そもそも蛍光体の発熱を抑えることができ）、これにより、より一層の高輝度化が可能となる。

上述した図５、図６、図７（ａ），（ｂ）、図８（ａ），（ｂ）、図９（ａ），（ｂ）の各例においても、蛍光体層２；２ｊ，２ｋ；２ａ，２ｂ，２ｃで反射した励起光の正反射成分を蛍光体層２に向けて反射する反射部材３を設けることで、励起光（励起光の正反射成分）の利用効率をより一層高め、より一層の高輝度化を図ることができる。

（第２の実施形態）
図１０（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の光源装置の一構成例を示す図である。なお、図１０（ａ）は全体の正面図、図１０（ｂ）は蛍光体層が設けられている部分の平面図であり、図１０（ａ），（ｂ）において、図４（ａ），（ｂ）と同様の（または対応する）箇所には同じ符号を付している。図１０（ａ），（ｂ）を参照すると、この光源装置３０は、可視光（例えば青色光）を励起光として発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層２とを備え、固体光源５と蛍光体層２とが空間的に離れて配置されており、蛍光体層２の所定の面から少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、蛍光体層２に隣接して光拡散層９が配置され、蛍光体層２で反射した励起光の正反射成分を光拡散層９および／または蛍光体層２に向けて反射する反射部材３と、該反射部材３の反射角度を調整する反射角度調整手段２２とが設けられている。

ここで、光拡散層９は、蛍光体層２で反射された励起光の正反射成分が反射部材３による反射によって光拡散層９に入射するとき、入射した励起光の正反射成分（強い角度依存性を持つ正反射成分）を角度依存性を持たない拡散反射光に変換するものであり、この拡散反射光も照明光（蛍光、励起光）の励起光成分の一部として利用させるために設けられている。

より詳細に、この第２の実施形態では、励起光（励起光の正反射成分）の利用効率をより一層高めるともに、照明光（蛍光、励起光）に含まれる蛍光成分、励起光成分の割合（蛍光成分、励起光成分の強度比）を調整し、照明光の色バラツキを抑制することを意図している。ここで、色バラツキとは、後述の初期のバラツキや駆動時のバラツキなどによって、照明光に含まれる励起光成分と蛍光成分の強度比が理想値からずれることで発生する。

具体的に、固体光源と蛍光体層を利用した光源装置では、固体光源の発光波長や蛍光体層の膜厚のバラツキによる照明光の色バラツキがつきものであり、固体光源の代表例である発光ダイオードやレーザーダイオードは発光層の組成不均一性により、同一ウェハから作製したものであっても発光波長に５ｎｍ程度はバラツキが生じる（以下、初期のバラツキと呼ぶ）。これ以外にも、周囲の温度が変化した場合にやはり発光波長が５ｎｍ程度は変化することが知られている（以下、駆動時のバラツキと呼ぶ）。蛍光体セラミックスは研磨により精密な厚み制御が可能ではあるものの、固体光源の発光波長の初期バラツキについては最適厚みをもつ蛍光体セラミックスを選別することで抑制可能であるが、駆動時のバラツキについては抑制ができなかった。また初期バラツキを抑制するための蛍光体セラミックスの選別も、多量の蛍光体セラミックスの在庫や選別の工数が必要となり、コストが増加するため望ましくはなかった。そこで照明光の初期のバラツキと駆動時のバラツキの両方を抑制する方法が望まれている。

本願の発明者は、固体光源５と蛍光体層２を空間的に離して配置した反射方式の照明装置において、上述したような色バラツキを抑制するための考察を重ね、その解決策として、これまで利用できていなかった強い角度依存性を持つ励起光の正反射成分に注目した。すなわち、この励起光の正反射成分（蛍光体層で反射した励起光の正反射成分）を反射部材３によって光拡散層９および／または蛍光体層２に向けて反射し、該反射部材３の反射角度を図１０（ａ）に矢印Ｙで示す方向に反射角度調整手段２２によって調整して励起光の正反射成分の蛍光体層２と拡散層９への照射面積比率を変化させることで、前記照明光の色を調整し、照明光の色バラツキを抑制することができることを見出した。

具体例として、例えば励起光成分が不足する場合には、励起光成分を補ってやればよく、その補充する励起光成分としてこれまで利用されていなかった励起光の正反射成分を利用する。すなわち、励起光の正反射成分を図１１（ａ），（ｂ）に示すように反射部材３で反射して、蛍光体層２に隣接して配置した光拡散層９の方向へ照射することで、強い角度依存性を持つ正反射成分を角度依存性を持たない拡散反射光とすることができ、光拡散層９からの拡散反射光を蛍光体層２からの蛍光成分と蛍光体層２で生じた励起光の拡散反射成分とあわせて照明光として利用することでき、照明光における励起光成分を補充し、照明光の色バラツキを抑制することが可能となる。なお、図１１（ａ）は全体の正面図、図１１（ｂ）は蛍光体層２および光拡散層９が設けられている部分の平面図である。

また、反射部材３の角度を矢印Ｙで示す方向に反射角度調整手段２２によって変えることで、図１１（ａ），（ｂ）、図１２（ａ），（ｂ）、図１３（ａ），（ｂ）のように、励起光の正反射成分の蛍光体層２と光拡散層９への照射面積比を変えることができる。なお、なお、図１２（ａ）、図１３（ａ）は全体の正面図、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）は蛍光体層２および光拡散層９が設けられている部分の平面図である。例えば照明光内の励起光の光量を増やしたい場合には、図１１（ａ），（ｂ）のように光拡散層への照射面積を増加させ、また、例えば照明光における蛍光の光量を増やしたい場合には、図１２（ａ），（ｂ）、図１３（ａ），（ｂ）のように、光拡散層９に対する蛍光体層２への励起光の正反射成分の照射面積比を増加させることで、照明光における蛍光の光量を増やすことができる。このように、図１０（ａ），（ｂ）の光源装置３０では、反射部材３の角度を矢印Ｙで示す方向に反射角度調整手段２２によって変えることで、照明光に含まれる励起光成分と蛍光成分との比率を連続的に調整することができるので、駆動時の色バラツキも抑制することが可能となる。

換言すれば、本発明の第２の実施形態では、可視光（例えば青色光）を励起光として発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層２とを備え、前記固体光源５と前記蛍光体層２とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層２の所定の面から少なくとも蛍光を照明光として取り出す光源装置における色調整方法であって、前記蛍光体層２に隣接して光拡散層９が配置され、前記蛍光体層２で反射した励起光の正反射成分を反射部材３によって前記光拡散層９および／または前記蛍光体層２に向けて反射し、該反射部材３の反射角度を調整して励起光の正反射成分の蛍光体層２と拡散層９への照射面積比率を変化させることで、前記照明光の色を調整することで、照明光の色バラツキ、駆動時の色バラツキを抑制することができる。

なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、蛍光体層２には、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられる。

また、蛍光体層２の前記励起光が入射する側の面とは反対の面側には放熱基板６が設けられており、蛍光体層２は、放熱基板６に接合部７によって接合されている。ここで、接合部７には、後述のように、熱伝導率の大きな材料が用いられるのが良い。また、放熱基板６上には、光拡散層９も設けられている。

また、この光源装置３０では、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０と同様に、蛍光体層２の面のうち固体光源５からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて蛍光などの光を取り出す方式（以下、反射方式と称す）が採用されている。

このように、この光源装置３０は、基本的には、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０と同様に、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用することを特徴としている。

すなわち、図１に示した従来の光源装置のように、蛍光体層９２が固体光源９５と接している場合には、高輝度化をしようとしても、蛍光体層９２と固体光源９５との両方とも加熱されてしまうため、蛍光体層９２からの熱放散の効率が悪かったが、図１０（ａ），（ｂ）の光源装置３０では、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０と同様に、蛍光体層２を固体光源５から離して配置することで、高輝度化をする場合にも、蛍光体層２からの熱を、接合部７を介して低温の放熱基板６へ放散させることが可能となり、蛍光体層２からの熱放散の効率を、図１に示した従来の光源装置に比べて、著しく高めることができる。

これに対し、図１０（ａ），（ｂ）の光源装置３０では、固体光源５とは反対の側に出射する光（励起光、蛍光）を反射面（例えば基板の反射面）で固体光源５側に反射する反射方式を採用しているので、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０と同様に、固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）（すなわち、固体光源５側に出射する蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの励起光（すなわち、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光の反射光）とを少ない光損失で照明光として利用できるため、高輝度化が可能となる。また、透過型に対し、反射型では、蛍光体層２の厚みが半分以下でも蛍光体層２内の光路長が等しくなり、同じ色度の光が得られるため、蛍光体層２を薄くすることができ、蛍光体層２から基板６までの距離が短くなるので、熱放散の面でも有利である。

このように、図１０（ａ），（ｂ）の光源装置３０では、基本的には、図４（ａ），（ｂ）の光源装置２０と同様に、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置し、発光を反射方式で利用するので、従来に比べて高輝度化を図ることができる。

さらに、図１０（ａ），（ｂ）の光源装置３０では、蛍光体層２には、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられるので、熱による変色がなく、光の吸収が少ないことから、より一層の高輝度化を図ることができる。

また、蛍光体層２は、固体光源５からの励起光により励起され固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。具体的には、固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２は、例えば、緑、赤、黄色などの蛍光体のうち、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには）、固体光源５からの青色光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。また、固体光源５が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２が、例えば、黄色の蛍光体だけを含んでいるときには、固体光源５からの青色光を蛍光体層２に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。

また、図１０（ａ），（ｂ）の光源装置３０において、放熱基板６は、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層２からの発光（蛍光）と、蛍光体層２で吸収されなかった固体光源５からの光）に対する反射面の役割と、蛍光体層２および光拡散層９から放散してきた熱を外部へ放散させる役割と、蛍光体層２および光拡散層９の支持基板の役割も担うものである。このため、高い光反射特性、伝熱特性、加工性が求められる。この放熱基板６には、金属基板やアルミナなどの酸化物セラミックス、窒化アルミニウムなどの非酸化セラミックスなどが使用可能であるが、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板が使用されるのが望ましい。

また、反射部材３には、励起光に対する反射率が９５％以上のもの、特に９９％以上のものを使用することが望ましい。これは反射率が低い場合には励起光強度が高い場合に反射部材３が加熱されて焦げ付く恐れがあるためである。また、反射部材３での反射において拡散反射成分の少ないものが望ましい。これは励起光の正反射成分を蛍光体層２および／または光拡散層９に向けて効率良く照射するためである。

また、反射角度調整手段２２には、一般的な機構のものを用いることができ、特に限定するものではないが、例を挙げれば、反射部材３の中心部に回転軸を設け、その回転軸を例えばステッピングモーターと連動させることで、角度制御が可能となる。

また、光拡散層９には、光拡散層９での反射において拡散反射成分の大きなものを使用することが望ましい。このような部材としてはアルミナなどのセラミックスやセラミックス粉末を分散させた樹脂層が挙げられる。

また、光拡散層９は、蛍光体層２に隣接して形成される。これは励起光の正反射成分の蛍光体層２と光拡散層９への照射面積比率を変化させることで照明光を調整する上で必要である。なお、光拡散層９は、蛍光体層２に隣接して配置されていれば良く、蛍光体層２の周囲を囲むように配置しても良い。

なお、図１０（ａ），（ｂ）の光源装置３０では、１つの蛍光体層２だけが設けられている構成となっているが、例えば図１４に示すように、複数の蛍光体層（図１４の例では、２つの蛍光体層２ｊ，２ｋ）が積層された構成にすることもできる。この場合、例えば、固体光源５が可視光として青色光を発光するものであるとき、蛍光体層２ｊには、緑色の蛍光体からなるものを用い、蛍光体層２ｋには、赤色の蛍光体からなるものを用いれば、反射光として白色などの照明光を得ることができる。

また、図１５（ａ），（ｂ）に示すように（なお、図１５（ａ）は平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ−Ａ線における断面図）、光拡散層９は、蛍光体層２の外周全てに亘って形成することもできる。この場合、反射部材３による反射光を光拡散層９の適宜な位置に照射し、拡散反射光の強度を調整することが可能になり、また、固体光源５を複数配置する場合にも適用できるものとなる。

また、図１０（ａ），（ｂ）の光源装置３０において、蛍光体層２および光拡散層９は、固定されていてもよいが、蛍光体層２および光拡散層９を移動可能に構成することもできる。例えば、図１６（ａ），（ｂ）あるいは図１７（ａ），（ｂ）に示すように（なお、図１６（ａ）、図１７（ａ）はそれぞれ平面図、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）は、それぞれ、図１６（ａ）、図１７（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である）、蛍光体層２および光拡散層９を回転軸Ｘの周りに回転させる（モーター４等によって回転させる）反射型蛍光回転体１として構成することもできる。すなわち、反射型蛍光回転体１は、蛍光体層２および光拡散層９と放熱基板６を接合したものをモーター４等と連結することで実現できる。また、この反射型蛍光回転体１において、放熱基板６や接合部７が、励起光および蛍光の反射面として機能している。なお、放熱基板６の形状は、円盤状や四角形などが考えられる。また回転の安定性を確保するために、円盤の一部を切り欠いたり、逆におもりをつけた形状とすることも可能である。

なお、図１６（ａ），（ｂ）、図１７（ａ），（ｂ）の例では、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２としては、１種類の蛍光体層だけが用いられている。具体的に、図１６（ａ），（ｂ）、図１７（ａ），（ｂ）の例では、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２として、例えば黄色蛍光体からなる蛍光体層だけが用いられ、この場合、固体光源５として青色光を発光するものを用いれば、反射光として白色などの照明光を得ることができる。あるいは、図１６（ａ），（ｂ）、図１７（ａ），（ｂ）の例では、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２として、例えば緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっている蛍光体層だけが用いられ、この場合、固体光源５として青色光を発光するものを用いれば、反射光として白色などの照明光を得ることができる。ただし、本発明は、これに限定されず、種々の変形が可能である。すなわち、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２としては、緑、赤、黄色などの蛍光体層を少なくとも１つ配置した構成にすることができる。図１８（ａ），（ｂ）には、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２についての構成例が示されている。なお、図１８（ａ）は平面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図１８（ａ），（ｂ）の例は、反射型蛍光回転体１の蛍光体層２として、３種類の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃ（例えば赤色蛍光体からなる赤色の蛍光体層２ａと緑色蛍光体からなる緑色の蛍光体層２ｂと黄色蛍光体からなる黄色の蛍光体層２ｃ）が３等分に分割された蛍光体領域として設けられており、この場合、固体光源５として青色光を発光するものを用いれば、反射型蛍光回転体１の回転時の反射光として白色などの照明光を得ることができる。この他にも、種々の変形が可能である。

例えば、反射型蛍光回転体１の上述の例では、複数の蛍光体層を使用する場合、各蛍光体層を水平方向に並べて配置しているが、図１９（ａ），（ｂ）に示すように、複数の蛍光体層（図１９（ａ），（ｂ）の例では、２つの蛍光体層２ｊ，２ｋ）を垂直方向に重ねて（積層して）配置しても良い。なお、図１９（ａ）は平面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。この場合、例えば、固体光源５が可視光として青色光を発光するものであるとき、蛍光体層２ｊには、緑色蛍光体からなるものを用い、蛍光体層２ｋには、赤色蛍光体からなるものを用いれば、反射光として白色などの照明光を得ることができる。

このように、蛍光体層２および光拡散層９を回転軸Ｘの周りに回転させる（モーター４等によって回転させる）反射型蛍光回転体１として構成することにより、すなわち、固体光源５に対して蛍光体層２および光拡散層９を回転させることにより、固体光源５からの励起光が当たる場所を分散させ、光照射部での発熱を抑えることができ（この蛍光回転体１を用いることで、そもそも蛍光体の発熱を抑えることができ）、これにより、より一層の高輝度化が可能となる。

上述した図１４、図１５（ａ），（ｂ）、図１６（ａ），（ｂ）、図１７（ａ），（ｂ）、図１８（ａ），（ｂ）、図１９（ａ），（ｂ）の各例においても、蛍光体層２；２ｊ，２ｋ；２ａ，２ｂ，２ｃで反射した励起光の正反射成分を蛍光体層２および／または光拡散層９に向けて反射する反射部材３と、該反射部材３の反射角度を調整する反射角度調整手段２２とを設けることで、励起光の利用効率をより一層高め、より一層の高輝度化を図ることができるとともに、照明光の色を調整し、照明光の色バラツキ、駆動時の色バラツキを抑制することができる。

次に、第１の実施形態の光源装置２０、第２の実施形態の光源装置３０をより詳細に説明する。

第１の実施形態の光源装置２０、第２の実施形態の光源装置３０において、固体光源５には、紫外光から可視光領域に発光波長をもつ発光ダイオードや半導体レーザーなどが使用可能である。

より具体的に、第１の実施形態の光源装置２０において、固体光源５には、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体層２の蛍光体としては、波長が約３８０ｎｍないし約４００ｎｍの紫外光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）_８：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋等を用いることができ、青色蛍光体には、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃ_ｌ２：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、ＬａＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｎ，Ｏ）_１０：Ｃｅ^３＋等を用いることができる。

また、第１の実施形態の光源装置２０、第２の実施形態の光源装置３０において、固体光源５には、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体層２の蛍光体としては、波長が約４４０ｎｍないし約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｙ_３（Ｇａ，Ａｌ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）_８：Ｅｕ^２＋等を用いることができ、黄色蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋等を用いることができる。

蛍光体層２としては、これらの蛍光体粉末をガラス中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができる。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をＰ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ^３＋やＥｕ^２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。これらの中でも透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。これは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスである。ポアや不純物は熱拡散を妨げる原因にもなるため、透光性セラミックスは高い熱伝導率を示す。このため蛍光体層として利用した場合には励起光や蛍光を拡散により失うことなく蛍光体層から取り出して利用でき、さらに蛍光体層で発生した熱を効率良く放散することができる。透光性を示さない焼結体でも出来るだけポアや不純物の少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して９５％以上のものが望ましい。

ここで、青色励起の黄色発光蛍光体であるＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体を例に、透光性を有する蛍光体セラミックスの製造方法を説明する。蛍光体セラミックスは出発原料の混合工程、成形工程、焼成工程、加工工程を経て製造される。出発原料には、酸化イットリウムや酸化セリウムやアルミナ等、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体の構成元素の酸化物や、焼成後に酸化物となる炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等を用いる。出発原料の粒径はサブミクロンサイズのものが望ましい。これらの原料を化学量論比となるように秤量する。このとき焼成後のセラミックスの透過率向上を目的として、カルシウムやシリコンなどの化合物を添加することも可能である。秤量した原料は、水もしくは有機溶剤を用い、湿式ボールミルにより十分に分散、混合を行う。次に混合物を所定の形状に成形する。成形方法としては、一軸加圧法、冷間静水圧法、スリップキャスティング法や射出成形法等を用いることができる。得られた成形体を１６００〜１８００℃で焼成する。これにより、透光性のＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体セラミックスを得ることができる。

以上のようにして作製した蛍光体セラミックスは、自動研磨装置などを用いて、厚さ数十〜数百μｍの厚みに研磨し、さらに、ダイアモンドカッターやレーザーを用いたダイシングやスクライブにより、円形や四角形や扇形、リング形など任意の形状の板に切り出して使用する。

ここで、蛍光体セラミックスは、空気に対して屈折率が高く、さらに、内部にポアなどの散乱の原因となるものが少なく、光がセラミックス内部を導波するため、板状に成形した場合には側面から出射される発光成分が増加し、正面方向へ出射される発光成分が減少してしまう。この問題を解決するために、セラミックスの表面にエッチングにより凹凸の光取出し構造を設けたり、レンズを実装したり、側面に反射層を設けることで、正面方向へ出射される発光成分を増加させることも可能である。

また、放熱基板６には、金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックスなどを使用可能であるが、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板を使用するのが望ましい。金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｄなどの単体や、それらを含む合金が使用可能である。また、放熱基板６の表面に増反射や腐食防止を目的としたコーティングを施しても良い。また、放熱基板６には、放熱性を高めるために、フィンなどの構造を設けても良い。

また、蛍光体層２と放熱基板６との接合部７には、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、金属ろう付けなどを用いることができる。これらの中でも、高い反射率と伝熱特性を両立可能な金属ろう付けを用いるのが望ましい。セラミックス（蛍光体層２）と金属基板（放熱基板６）との接合は、まず、セラミックス側に金属膜を形成し、その金属膜と金属基板を金属ろう付けすることで可能である。セラミックスへの金属膜の形成は、真空中での蒸着法やスパッタ法、もしくは高融点金属法などが使用可能である。なお、高融点金属法とは、セラミックスの表面に金属微粒子を含む有機バインダーを塗布し、水蒸気と水素を含む還元雰囲気下で１０００〜１７００℃に加熱する方法である。このとき形成される金属膜には、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｃｕなどを含む単体や合金が用いられる。また、金属ろう材には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｂｉなどを含むろう材が使用可能である。必要であれば金属膜と金属の接合面の酸化被膜をフラックスで除去し、接合面に金属ろう材を配置し、２００〜８００℃に加熱し、冷却することで、接合することができる。また、接合後にセラミックスと金属の膨張係数の差による接合面の破壊を防ぐために、セラミックスと金属の中間の膨張係数を有する物質を介在させて接合を行っても良い。

また、反射部材３には、アルミニウム、ステンレスなどの金属部材を板状もしくはブロック状に加工し、その表面を平滑にしたものの使用が望ましい。これらの表面に反射率を向上させるため銀をコーティングしたものでも良い。反射部材３は、これら高反射率を示す材料のみで構成される必要はなく、低反射率の部材の表面に高反射率の部材を配置することで、一体として反射部材を構成するものであっても良い。

また、光拡散層９には、前述のように、アルミナなどのセラミックスやセラミックス粉末を分散させた樹脂層が使用可能である。光拡散層９にアルミナセラミックスを使用する場合には、アルミナセラミックスを任意の大きさに加工後、接着剤により放熱基板６上に蛍光体層２と隣接して接着することが可能である。また、光拡散層９にセラミックス粉末を分散させた樹脂層を使用する場合には、先にセラミックス粉末を分散させた樹脂シートを形成しておき、それを後から蛍光体層沈棒に貼り付けることが可能である。光拡散層９の形成方法としては、もちろんここで挙げた以外の工法を採用することも出来る。

上述したように、本発明では、固体光源５と蛍光体層２を放熱基板６に対して同じ側に設置することで、反射型の光源装置となる。もちろん必要であれば、固体光源５と蛍光体層２との間にレンズなどの光学素子を入れることもできる。

また、上述したように、本発明では、光源装置を反射型のものとして構成するのが効率の上で好ましいが、本発明は、透過型のものにも適用可能である。

また、本発明の上述した種々の光源装置を所定のレンズ系などの光学部品と組み合わせることで、高輝度化が可能な照明装置を提供できる。

図２０には、第１の実施形態の光源装置２０の光取り出し方向に所定のレンズ系２５を設けた照明装置４０が示されている。また、図２１には、第２の実施形態の光源装置３０の光取り出し方向に所定のレンズ系２６を設けた照明装置５０が示されている。図２０、図２１の照明装置４０、５０では、光源装置２０、３０からの照明光をレンズ系２５、２６で集光し、照明に利用することができる。

本発明は、一般照明や自動車のヘッドランプなどに利用可能である。

１蛍光回転体
２蛍光体層
３反射部材
４モーター
５固体光源
６放熱基板
７接合部
９光拡散層
２２反射角度調整手段
２５、２６レンズ系
２０、３０光源装置
４０、５０照明装置

Claims

紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の所定の面から少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、前記蛍光体層で反射した励起光の正反射成分を前記蛍光体層に向けて反射する反射部材を有していることを特徴とする光源装置。
可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の所定の面から少なくとも蛍光を取り出す光源装置であって、前記蛍光体層に隣接して光拡散層が配置され、前記蛍光体層で反射した励起光の正反射成分を前記光拡散層および／または前記蛍光体層に向けて反射する反射部材と、該反射部材の反射角度を調整する反射角度調整手段とが設けられていることを特徴とする光源装置。
可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層とを備え、前記固体光源と前記蛍光体層とが空間的に離れて配置されており、前記蛍光体層の所定の面から少なくとも蛍光を照明光として取り出す光源装置における色調整方法であって、前記蛍光体層に隣接して光拡散層が配置され、前記蛍光体層で反射した励起光の正反射成分を反射部材によって前記光拡散層および／または前記蛍光体層に向けて反射し、該反射部材の反射角度を調整して励起光の正反射成分の蛍光体層と拡散層への照射面積比率を変化させることで、前記照明光の色を調整することを特徴とする色調整方法。
請求項１乃至請求項２のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置。