JP2013171844A

JP2013171844A - 光源装置および照明装置

Info

Publication number: JP2013171844A
Application number: JP2012032697A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Taya; 周一田谷
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-09-02
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: JP5917183B2

Abstract

【課題】可視光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ている光源装置において、蛍光体層の光取り出し面に生じる色ムラを低減し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑える。
【解決手段】蛍光体層２の光取り出し面２ａの外周部に生じるイエローリングのような色ムラを低減するため、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部に、蛍光体層２の厚さ方向を深さ方向とする穴３が設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、光源装置および照明装置に関する。

従来、例えば特許文献１や特許文献２には、図１に示すように、青色光を励起光として出射する青色ＬＥＤ１０３と、青色ＬＥＤ１０３からの励起光により励起され黄色光の蛍光を発する黄色蛍光体層１０４とを備え、励起光により励起された蛍光（黄色光）と黄色蛍光体層１０４を透過した励起光（青色光）との混色により白色光を生成することを意図した光源装置が提案されている。なお、図１において、符号１０７は黄色蛍光体層１０４の光取り出し面１０４ａから取り出される出射光（励起光（青色光）、蛍光（黄色光））を示している。

特開平５−１５２６０９号公報特開平７−９９３４５号公報

ところで、図１の構成において、青色ＬＥＤ１０３からの青色光は、その全てが光軸方向Ｘに揃って黄色蛍光体層１０４に入射するのではなく、光軸方向Ｘに対してある角度分布（例えばランバーシアン分布）をもって黄色蛍光体層１０４に入射する。従って、この場合、図２に示すように、黄色蛍光体層１０４に入射した青色光のうち、光軸方向Ｘに入射した青色光の黄色蛍光体層１０４内における光路長Ｌ１よりも、光軸方向Ｘに対してある角度をもって入射した青色光の黄色蛍光体層１０４内における光路長Ｌ２の方が、黄色蛍光体層１０４内における青色光の光路長が長くなる。このように、光軸方向Ｘに入射した光路長Ｌ１の青色光よりも、光軸方向Ｘに対してある角度をもって入射した光路長Ｌ２の青色光の方が黄色蛍光体層１０４を長く通ることで、蛍光（黄色光）を多く励起する。この結果、図３に示すように、黄色蛍光体層１０４の光取り出し面１０４ａから見たときに、青色ＬＥＤ１０３が配置された中心部Ｃは青色っぽい白色となる一方で、その外周部Ｒはリング状に黄色っぽい白色となり、イエローリングと呼ばれる色ムラが生じてしまう。

上述の例は固体光源（発光素子）が青色ＬＥＤの場合であるが、固体光源が青色ＬＤ（半導体レーザー）である場合には、図４に示すように、青色ＬＤ２０３からの青色光は、ほぼ光軸方向Ｘに黄色蛍光体層１０４に入射し、一部はほぼ光軸方向Ｘに黄色蛍光体層１０４を通過するが（光路長はＬ１）、他の一部は反射、拡散などによって黄色蛍光体層１０４内を導光し、光路長はＬ１に比べて長くなる。このように、ほぼ光軸方向Ｘに黄色蛍光体層１０４を通過する光路長Ｌ１の青色光よりも、反射、拡散などによって黄色蛍光体層１０４内を導光する青色光の方が黄色蛍光体層１０４を長く通ることで、蛍光（黄色光）を多く励起する。この結果、固体光源が青色ＬＤ２０３である場合にも、図３に示したと同様に、黄色蛍光体層１０４の光取り出し面１０４ａから見たときに、青色ＬＤ２０３が配置された中心部は青色っぽい白色となる一方で、その外周部はリング状に黄色っぽい白色となり、イエローリングと呼ばれる色ムラが生じてしまう。

このように、固体光源が青色ＬＥＤ１０３、青色ＬＤ２０３のいずれであっても、イエローリングと呼ばれる色ムラが生じてしまう。また、上述の例では、蛍光体層１０４が黄色蛍光体層であるとし、この場合には、蛍光体層１０４の光取り出し面１０４ａから見たときに、外周部はリング状に黄色っぽい白色となるが、蛍光体層１０４が緑色蛍光体層や赤色蛍光体層の場合にも、同様の色ムラが生じる。すなわち、蛍光体層１０４が緑色蛍光体層や赤色蛍光体層の場合には、外周部はリング状に緑色っぽい白色、赤色っぽい白色となる。

また、上述した例では、固体光源が青色ＬＥＤ、青色ＬＤであるとしたが、青色光に限らず、可視光を出射する固体光源であれば、上述したと同様の色ムラが生じる。

また、上述した例では、固体光源と蛍光体層１０４とが接して配置されているが、固体光源と蛍光体層１０４とが空間的に離れて配置されている場合にも、上述したと同様の原理で、上述したと同様の色ムラが生じる。

このような蛍光体層１０４の光取り出し面１０４ａを直視した際に見られる色ムラは、品質上好ましくないばかりでなく、本光源装置を表示装置に利用したときの表示面における色ムラや、光センサーなど精密機器に利用した場合は誤差を生ずることにもなる。

そこで、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、蛍光体層１０４の光取り出し面１０４ａの色ムラが生じる部分（図３に示した外周部Ｒ）を遮光膜１０５で覆い、色ムラを隠す手法も考えられる。なお、図５（ａ）は概略断面図、図５（ｂ）は平面図（蛍光体層の光取り出し面から見た図）である。しかしながら、この場合には、遮光膜１０５で覆うために光（励起光、蛍光）の取り出し効率が低下してしまうという問題がある。

本発明は、可視光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ている光源装置において、蛍光体層の光取り出し面に生じる色ムラを低減し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑えることの可能な光源装置および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、可視光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ている光源装置であって、
前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部には、前記蛍光体層の厚さ方向を深さ方向とする穴が設けられており、前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部における前記穴の直径は、０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定され、前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部における前記穴の密度は、穴の開口面積と穴加工されていない部分の面積との面積比が（１０：９０）〜（９０：１０）の範囲となるように設定され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、請求項１記載の光源装置において、前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部における前記穴の直径および密度は、Ｃ．Ｉ．Ｅ．ｘｙ色度表記系で、前記励起光照射部分の平均色度ｘ，ｙ値と前記外周部の平均色度ｘ，ｙ値との比が±０．０２以内となるように設定さ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、請求項１または請求項２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乃至請求項３記載の発明によれば、可視光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ている光源装置であって、前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部には、前記蛍光体層の厚さ方向を深さ方向とする穴が設けられており、前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部における前記穴の直径は、０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定され、前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部における前記穴の密度は、穴の開口面積と穴加工されていない部分の面積との面積比が（１０：９０）〜（９０：１０）の範囲となるように設定されているので、蛍光体層の光取り出し面に生じる色ムラを低減し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑えることができる。

従来の光源装置を示す図である。固体光源が青色ＬＥＤの場合におけるイエローリングの発生メカニズムを説明するための図である。従来の光源装置において生ずるイエローリング（色ムラ）を示す図である。固体光源が青色ＬＤの場合におけるイエローリングの発生メカニズムを説明するための図である。従来の光源装置において生ずるイエローリング（色ムラ）を防止するための一例を示す図である。本発明の光源装置の一構成例を示す図である。蛍光体層２の部分拡大図である。本発明の照明装置の一例を示す図である。本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の光源装置の一構成例を示す図である。なお、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は蛍光体層の平面図である。図６（ａ）を参照すると、この光源装置１０は、可視光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とを備えている。

なお、図６（ａ）、（ｂ）の例では、固体光源５と蛍光体層２とは空間的に離れて配置されている。また、図６（ａ）、（ｂ）の例において、符号７は蛍光体層２を保持する基板、符号６は蛍光体層２と基板とを接合する接合層、符号ＳＴは励起光照射部分（励起光照射スポット部分）である。

また、図６（ａ）、（ｂ）の光源装置１０は、蛍光体層２の励起光が入射する側の面とは反対の側から光（励起光、蛍光）を取り出す方式（以下、これらを透過方式または透過型と称す）が採用されており、固体光源５と蛍光体層２とを空間的に離して配置することにより、従来に比べて十分な高輝度化を図ることが可能となる。なお、透過方式または透過型の光源装置とは、より正確には、図６（ａ）、（ｂ）のように蛍光体層２に固体光源５からの励起光を照射した場合に、蛍光体層２から発せられる蛍光成分のうち、固体光源５とは反対の側に出てくる成分を利用する光源装置のことであり、このとき、励起光の透過成分も利用し、蛍光成分と励起光の透過成分との混合光を出射光（照明光）として取り出すことができる。

ここで、固体光源５には、可視光領域に発光波長をもつ発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザー（ＬＤ）などが使用可能である。

具体的に、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程度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乃至約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，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等が用いられ、黄色蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋等が用いられ、緑色蛍光体には、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｌｕ，Ｙ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、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る。

蛍光体層２としては、これらの蛍光体粉末をシリコーン樹脂や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、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。

ここで、青色光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、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屈折率が約１．８と、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。

ところで、図６（ａ）、（ｂ）の光源装置１０では、蛍光体層２の光取り出し面２ａの外周部に生じるイエローリングのような色ムラを低減するため、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部に、蛍光体層２の厚さ方向を深さ方向とする穴３が設けられている。

ここで、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の直径は、０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定され、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の密度は、図７に部分拡大図として示すように、穴３の開口面積と穴加工されていない部分２ｂの面積との面積比が（１０：９０）〜（９０：１０）の範囲となるように設定されている。

換言すれば、後述のように、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の直径および密度は、Ｃ．Ｉ．Ｅ．ｘｙ色度表記系で、前記励起光照射部分の平均色度ｘ，ｙ値と前記外周部の平均色度ｘ，ｙ値との比が±０．０２以内となるように設定されている。

具体的には、励起光の強度や、蛍光体層２の厚さ、拡散度で、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部に発生する蛍光強度の強い部分の発生面積や蛍光強度は異なるため、これらに応じて、穴３の直径や密度は調整される。

このように、本発明では、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部に、蛍光体層２の厚さ方向を深さ方向とする穴３が設けられており、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の直径は、０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定され、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の密度は、穴３の開口面積と穴加工されていない部分２ｂの面積との面積比が（１０：９０）〜（９０：１０）の範囲となるように設定されているので、蛍光体層２の光取り出し面２ａの外周部にイエローリングのような色ムラが生じるのを防止し、この場合にも、光の取り出し効率の低下を抑えることができる（イエローリングのような色ムラが生じる部分からの光を有効に活用することができる）。すなわち、固体光源５からの励起光により励起された蛍光が励起光照射部分ＳＴの外周部に向けて伝搬するとき、その一部は穴３によって伝搬を遮られることで、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴから外周部に向かうに従って、蛍光の発光強度が弱くなるため、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴから外周部に向かうに従って蛍光が多く励起されても、それを相殺し、イエローリングのような色ムラを低減できる。

なお、蛍光体層２への穴３の加工方法は材質によって最適方法を選択することができる。

例えば、蛍光体層２が、シリコーン樹脂を媒体として蛍光体粉末を配合して形成される場合は、樹脂硬化前に棒状の治具を所定の場所に配置してから熱硬化させ、硬化後に治具を引き抜くことで、穴３を形成することができる。また、ガラスを媒体とした場合には、レーザーによる加工が可能であり、ＣＯ_２ガスレーザーやＵＶ固体レーザー、エキシマレーザーなどが使える。また、蛍光体層２が蛍光体セラミックスの場合は、反応性イオンエッチング法で蛍光体セラミックスの微細加工が可能である。

次に、本発明の実施例を説明する。

この実施例では、蛍光体層２として、Ｃｅ濃度を３ｍｏｌ％に調整して作製したＹＡＧ蛍光体セラミックス（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋セラミックス）を直径４．０ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍに加工したプレートを用意した。また、固体光源５として、１Ａ通電時に約９００ｍＷの光出力が得られるＧａＮ系青色半導体レーザー（発光波長ピーク４５５ｎｍ）を用意した。そして、蛍光体層２の発光色度を、光取り出し面２ａの方向から、ＲａｄｉａｎｔＩｍａｇｉｎｇ社製の輝度・照度・色度測定システムＰｒｏＭｅｔｒｉｃを用いて測定した。

穴加工を施さないＹＡＧ蛍光体セラミックス製プレートの中心部（励起光照射部分）に直径１．０ｍｍの照射範囲ＳＴで、発光波長ピークが４５５ｎｍの青色半導体レーザー光を励起光として照射したところ、中心部である直径１．０ｍｍの励起光照射部分ＳＴの平均色度は、ｘ＝０．３２９２，ｙ＝０．３５０７であり、中心部である直径１．０ｍｍの励起光照射部分ＳＴの外周部の平均色度は、ｘ＝０．４１８３，ｙ＝０．５０２６であった。

これに対し、別のＹＡＧ蛍光体セラミックス製プレートでは、直径１．０ｍｍの励起光照射部分ＳＴには加工処理を施さず、励起光照射部分ＳＴの外周部に直径５０μｍ〜１００μｍの貫通穴３をレーザー加工機によって設けた。ここで、穴３の開口面積と穴加工されていない部分（非加工部）２ｂの面積との面積比が５０：５０となるように穴３を配置した。このように励起光照射部分ＳＴの外周部に上記のように穴３が設けられたＹＡＧ蛍光体セラミックス製プレートに青色半導体レーザーを励起光として同様に照射したところ、励起光照射部分ＳＴの平均色度は、ｘ＝０．３３０２、ｙ＝０．３５１０で、励起光照射部分ＳＴの外周部の平均色度は、ｘ＝０．３３５０、ｙ＝０．３６０１であった。このことから、励起光照射部分ＳＴの外周部に上記のように穴３が設けられたＹＡＧ蛍光体セラミックス製プレートでは、Ｃ．Ｉ．Ｅ．ｘｙ色度表記系で、励起光照射部分ＳＴの平均色度ｘ，ｙ値と外周部の平均色度ｘ，ｙ値との比が±０．０２以内となり、イエローリングのような色ムラを著しく低減できることがわかる。

なお、上述した構成例では、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が、固体光源５と蛍光体層２とが接して配置されていても良く、この場合にも、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部に、蛍光体層２の厚さ方向を深さ方向とする穴３を設け、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の直径を、０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定し、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の密度を、穴３の開口面積と穴加工されていない部分２ｂの面積との面積比が（１０：９０）〜（９０：１０）の範囲となるように設定することで、蛍光体層２の光取り出し面２ａの外周部にイエローリングのような色ムラが生じるのを防止し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑えることができる（イエローリングのような色ムラが生じる部分からの光を有効に活用することができる）。

また、上記光源装置１０は、所定のレンズ系、あるいは、ミラー、リフレクタなどと組み合わせることで照明装置として構成することができる。図８は上記光源装置１０とレンズ系とを組み合わせた照明装置を示す図である。図８の照明装置は、筐体５１内に、上記光源装置１０と、上記光源装置１０からの光を前方に所定の配光特性を持って照射するレンズ系５２とが格納されている。この照明装置では、光源装置１０が用いられることにより、レンズ系５２を用いた時でも、イエローリングなどの色ムラを生じない照明光を得ることができる。

また、上述した例の光源装置１０は、蛍光体層２に固体光源５からの励起光を入射させたときに、蛍光体層２の励起光が入射する側の面とは反対の側から蛍光などの光を取り出す透過方式（透過型）を採用したものとなっているが、本発明は、これに限定されるものではなく、光源装置が反射方式（反射型）のもの（すなわち、蛍光体層２の励起光が入射する側の面と同じ側から蛍光などの光を取り出す反射方式（反射型）のもの）である場合も、本発明の範囲に含まれる。すなわち、光源装置が反射方式（反射型）のものである場合にも、蛍光体層２の光取り出し面２ａの外周部（図３に示した外周部Ｒ）にイエローリングのような色ムラが生じるので、透過方式（透過型）と同様に、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部に、蛍光体層２の厚さ方向を深さ方向とする穴３を設け、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の直径を、０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定し、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の密度を、穴３の開口面積と穴加工されていない部分２ｂの面積との面積比が（１０：９０）〜（９０：１０）の範囲となるように設定することで、蛍光体層２の光取り出し面２ａの外周部にイエローリングのような色ムラが生じるのを防止し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑えることができる（イエローリングのような色ムラが生じる部分からの光を有効に活用することができる）。

図９（ａ）、（ｂ）は反射方式（反射型）のものとなっている光源装置の一例を示す図である。なお、図９（ａ）は断面図、図９（ｂ）は蛍光体層の平面図であり、図９（ａ）、（ｂ）において、図６（ａ）、（ｂ）と同様の箇所には同じ符号を付している。図９（ａ）、（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層２の励起光（固体光源５からの励起光）が入射する側の面とは反対の側に、光（蛍光、励起光）を反射する（光（蛍光、励起光）を固体光源５側に出射光として出射させる）反射層２３と、放熱基板２４と、放熱基板２４を反射層２３に接合する接合層２５とが設けられている。ここで、反射層２３、放熱基板２４としては、金属製のものを用いることができ、また、接合層２５には熱伝導率の高い材料を用いることができる。

図９（ａ）、（ｂ）の光源装置２０のように、光源装置が反射方式（反射型）のものとして構成されている場合にも、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部に、蛍光体層２の厚さ方向を深さ方向とする穴３を設け、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の直径を、０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定し、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の密度を、穴３の開口面積と穴加工されていない部分２ｂの面積との面積比が（１０：９０）〜（９０：１０）の範囲となるように設定することで、蛍光体層２の光取り出し面２ａの外周部にイエローリングのような色ムラが生じるのを防止し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑えることができる（イエローリングのような色ムラが生じる部分からの光を有効に活用することができる）。

なお、図９（ａ）、（ｂ）の光源装置２０では、蛍光体層２、反射層２３を冷却効率の高い基板２４上に接着し、蛍光体層２からの発熱を背面から放熱することで、蛍光体層２の変換効率の低下を防止することができる。すなわち、蛍光体は光の波長を変換する場合に発熱し、蛍光体は周囲温度が上昇すると変換効率が低下する温度消光という特性を持っている。光源装置の発光効率低下を防ぐには、より積極的に蛍光体を冷却する必要があり、基板２４の背面に放熱フィンを設け、ファン等を用いて空冷しても良いし、ペルチェ素子の様な熱電素子を用いて冷却しても良い。

また、図９（ａ）、（ｂ）に示すような反射方式（反射型）の光源装置２０を用いて、図８に示したような照明装置を構成することもできる。

なお、図６（ａ）、（ｂ）、図９（ａ）、（ｂ）の例では、穴３は、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部において、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴを中心として同心円状に設けられ、各同心円上で同じ個数設けられており、この場合、外側にいく程、穴３の直径が大きくなっているが、これのかわりに、例えば、穴３は、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部において、全て同じ直径のもので、外側の同心円上ほど、穴３の個数が多くなるようになっていても良い。すなわち、蛍光体層２の励起光照射部分ＳＴの外周部における穴３の直径および密度が、上述した条件を満たすものであれば、穴３の個数および直径を任意のものに設定できる。

また、図６（ａ）、（ｂ）、図９（ａ）、（ｂ）の例では、蛍光体層２の厚さ方向は、蛍光体層２の光取り出し面２ａに対して垂直な方向として図示されているが、蛍光体層２の光取り出し面２ａに対して垂直な方向からある角度（例えば５°や１０°や２０°など）をなす斜め方向も「厚さ方向」に含まれるとする。すなわち、穴３の深さ方向は、蛍光体層２の光取り出し面２ａに対して垂直な場合もあるし、蛍光体層２の光取り出し面２ａに対して斜めの場合もある。

また、図６（ａ）、（ｂ）、図９（ａ）、（ｂ）の例では、穴３は、貫通穴となっており、この場合がイエローリングのような色ムラを低減するのに最も効果的であるが、穴３は、本発明において必ずしも貫通穴でなくても良い。なお、穴３を蛍光体層２を貫通する貫通穴とした場合には、蛍光体層２内において励起光照射部分ＳＴから外周部に向けて伝搬する蛍光を、穴３によって蛍光体層２の厚さ方向全域にわたって遮ることができるため、外周部に向かうに従って蛍光の発光強度をより確実に弱くさせることができる。従って、上述したように、穴３が貫通穴となっている場合がイエローリングのような色ムラを低減するのに最も効果的である。

本発明は、ヘッドランプ（前照灯モジュール）などの自動車用照明、プロジェクタ、一般照明などに利用可能である。

２蛍光体層
３穴
２蛍光体層
５固体光源
６接合層
７基板
１０、２０光源装置
２３反射層
２４放熱基板
２５反射面を有する基板
５１筐体
５２レンズ系
ＳＴ励起光照射部分（励起光照射スポット部分）

Claims

可視光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ている光源装置であって、
前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部には、前記蛍光体層の厚さ方向を深さ方向とする穴が設けられており、前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部における前記穴の直径は、０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定され、前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部における前記穴の密度は、穴の開口面積と穴加工されていない部分の面積との面積比が（１０：９０）〜（９０：１０）の範囲となるように設定されていることを特徴とする光源装置。
請求項１記載の光源装置において、前記蛍光体層の励起光照射部分の外周部における前記穴の直径および密度は、Ｃ．Ｉ．Ｅ．ｘｙ色度表記系で、前記励起光照射部分の平均色度ｘ，ｙ値と前記外周部の平均色度ｘ，ｙ値との比が±０．０２以内となるように設定されていることを特徴とする光源装置。
請求項１または請求項２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。