JP2016100090A - 発光モジュール及びそれを用いた発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体プレート及び反射膜から発生する熱を抑制し且つ効果的に放熱できる発光モジュール及びそれを用いた発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の発光モジュールは、励起光を受けて、当該励起光と異なる波長の光を発する蛍光体プレート１０と、蛍光体プレート１０の励起光入射面と反対側の面１０ａに、蛍光体プレート１０が発する光を透過する材料からなる接合層３０を介して接合される放熱基板２０と、を備える。蛍光体プレート１０は、接合層３０に接する面の、励起光が照射される領域を含む一部の領域に、励起光を反射する第一の反射膜４１を有し、放熱基板２０は、接合層３０に接する面に、蛍光体プレート１０が発する光を反射する第二の反射膜４２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤやＬＤなどの固体光源と蛍光体プレートとを組み合わせた発光装置に係り、特に固体光源からの励起光を受けて蛍光体プレートが発する光を反射膜で反射して発光する方式の発光装置に関する。

ＬＥＤやＬＤなどの固体光源と蛍光体プレートとを組み合わせた発光装置は、一般照明や自動車のヘッドランプなどの光源として実用化されている。このような発光装置には、蛍光体プレートの一方の面から励起光を照射し、他方の面から光を取り出す方式のものと、蛍光体プレートに反射膜を設けるか反射性基板を積層し、反射膜或いは反射性基板が設けられた面と反対側の面から励起光を照射し、励起光によって蛍光体が発する光を励起光照射面と同じ面から発する反射式のものとがある。反射式のものは、蛍光体からの発光と、反射膜で反射された励起光の両方を利用するので輝度が高く、多様な用途への適用が期待されている。

一般に、励起光の光を波長変換する蛍光体プレートは発熱するが、従来の発光装置では、この熱を、蛍光体プレートを支持する基板や反射性基板から放熱させて、蛍光体プレートが劣化するのを防止している（例えば、特許文献１）。また蛍光体プレートに直接反射膜を形成し、これをアルミや銅などの放熱体に接合した構造の光源装置も提案されている（特許文献２）。

特開２０１２−６４４８４号公報 特開２０１３−１３０６０５号公報

蛍光体プレートを透明な接合材を介して反射性基板に接合した構造の発光装置では、蛍光体プレートを透過した励起光によって接合材を構成する樹脂が劣化しやすいという問題がある。

蛍光体プレートに直接反射膜を形成し、接合材を介して基板に設けた場合、励起光及び蛍光体プレートが発する蛍光は、反射膜によって反射されるので、蛍光体プレートを通過した励起光による接合材の劣化の問題は解消する。しかし、通常、反射膜を構成するＡｇ等の金属膜の反射率は９０％以上ではあるが、１００％の反射率は得られず、反射しない残りの光は金属膜で吸収され、熱に変化する。例えば、反射膜に対して３０Ｗ／ｍｍ^２の密度で光が入射し、９７％の光を反射した場合、残りの３％により発熱する熱密度は、３０Ｗ／ｍｍ２×３％＝０．９Ｗ／ｍｍ^２となる。吸収されるエネルギーは、わずか３％といえども、励起光密度が大きくなると、無視できない熱量となる。さらに、反射膜で反射されなかった蛍光体プレートからの蛍光が、熱に変換される。このようにして生じた熱は、蛍光体プレートと基板との接合部を通じて外部に放出されるが、接合部として汎用されている材料、例えば透明シリコーン樹脂の熱伝導率は低いため、放熱効率は悪い。さらに、この熱によって、蛍光体が劣化し、輝度が下がる。

本発明は、高い輝度を達成するとともに、蛍光体プレート及び反射膜から発生する熱を抑制し且つ効果的に放熱できる発光モジュール及びそれを用いた発光装置を提供することを課題とする。

本発明の発光モジュールは、蛍光体プレートの一方の面に、領域を限定して第一の反射膜を設けるとともに、蛍光体プレートに接合される基板の表面に第二の反射膜を設けることにより、上記課題を解決する。

即ち、本発明の発光モジュールは、励起光を受けて、当該励起光と異なる波長の光を発する波長変換部材と、当該波長変換部材の励起光入射面と反対側の面に、前記波長変換部材が発する光を透過する材料からなる接合層を介して接合される放熱基板と、を備え、前記波長変換部材は、前記接合層に接する面の、前記励起光が照射される領域を含む一部の領域に、前記励起光を反射する第一の反射膜を有し、前記放熱基板は、前記接合層に接する面に、前記波長変換部材が発する光を反射する第二の反射膜を有することを特徴とする。

また本発明の発光装置は、光源と、前記光源からの励起光を受けて、発光する発光モジュールとを空間を空けて配置した発光装置であって、前記発光モジュールが上述の構成を備える発光モジュールである。

本発明によれば、接合層を挟んで、励起光の照射領域を含む一部の領域に限定して設けられる第一の反射膜と、蛍光プレート全面をカバーする面積の第二の反射膜とを設けることにより、励起光と蛍光とを効率よく反射させて、高い輝度を維持することができるとともに、反射膜から生じる熱を第一及び第二の反射膜に分散させて放熱させることができ、蛍光体の温度上昇が抑制される。その結果、熱による蛍光体プレートや接合層の劣化を防止できる。

第一の実施形態の発光モジュールの概略構成を示す断面図 第一反射膜を形成する領域を説明する図 励起光の照射領域と第一反射膜との関係を説明する図 励起光の照射領域と第一反射膜との関係を説明する図 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、励起光の分布を模式的に示す図で、（ａ）はトップハット型分布、（ｂ）はガウシアン分布を示す。 第一の実施形態の発光モジュールの製造工程（第一反射膜の成膜工程）を示す図 第一の実施形態の発光モジュールの製造工程（ダイシング工程）を示す図 第一の実施形態の発光モジュールの製造工程（第二反射膜付基板への接合層形成工程）を示す図 第一の実施形態の発光モジュールの製造工程（第二反射膜付基板への蛍光体接合工程）を示す図 発光モジュールにおける光及び熱の移動を示す説明図 第二の実施形態の発光モジュールの概略構成を示す断面図 第三の実施形態の発光モジュールの概略構成を示す断面図

以下、図面を参照して、本発明の発光モジュール及び発光装置の実施形態を説明する。

＜第一の実施形態＞
本実施形態の発光モジュールの概略構成を図１に示す。図示するように、この発光モジュール１００は、基本的な構成として、蛍光体プレート（波長変換部材）１０、基板２０、蛍光体プレート１０と基板２０とを接合する接合層３０、蛍光体プレート１０の接合層３０と接する面の、一部の領域に形成された第一反射膜４１、及び、基板２０の接合層３０と接する面に形成された第二反射膜４２を備えている。

図示していないが、蛍光体プレート１０から所定の距離を持って、固体光源が配置されており、固体光源から所定の強度分布を持つ励起光５０が蛍光体プレート１０に照射される。なお本明細書において、発光装置は、図１に示す基本的な構成を備える発光モジュール１００に固体光源を組み合わせた装置である。

固体光源は、蛍光体プレート１０の材料である蛍光体を励起する波長の光を発するものであれば特に限定されず、紫外光から青色光領域に発光波長をもつ発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）などが使用可能である。例えば、ＧａＮ系の材料を用いた約４５０ｎｍの青色光を発するＬＤを用いることができる。出射光の強度は、光源に必要とされる強度であればよく、具体的には数Ｗ〜数百Ｗ程度のものを用いる。レーザーの強度分布には、ガウシアン、トップハット、或いはそれらを変形させたものなどがあり、いずれも使用できるが、特に照射領域の輪郭が明確なトップハットが好適である。また励起光束の断面形状は、円形、楕円形、四角形など任意である。

固体光源には、その光分布や形状或いは光の向きを制御するための１ないし複数の光学部材を配置したものも含む。

蛍光体プレート１０としては、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、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、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＋を賦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は、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体の焼結体である。

ガラス中に分散させる蛍光体や蛍光体セラミックスの蛍光体としては、例えば、紫外光から青色光領域の光を吸収し、励起光より長波長の光を発するものを用いることができる。具体的には例えば、赤色用には、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＋を、黄色用には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋，（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋，Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋を，緑色用には、Ｌｕ_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。これら蛍光体は、一種又は２種以上を混合して用いることができる。

上述した材料のうち、蛍光体プレートとしては、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透光性に優れる蛍光体セラミックスが好適であり、特にポア残量の指標となる比重が９５％以上の蛍光体セラミックスが好適である。

基板２０は、蛍光体プレート１０の支持基板として機能するとともに、蛍光体プレート１０が発する熱を外部に放熱するための放熱基板として機能するものであり、高い伝熱特性、加工性を併せ持つ材料を用いることが望ましい。具体的には、金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックス等を使用することができる。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できる。セラミックスとしては、ＳｉＣ、ＡｌＮなどを用いることができる。

基板２０の一面、すなわち蛍光体プレート１０に接合される側と反対側の面には、放熱性を高めるための構造、例えば、凹凸構造やフィン、複数のピンなどが備えられていても良い。

接合層３０は、蛍光体プレートを構成する蛍光体が発する光に対し透光性があり、金属（基板２０上の第二反射膜４２）及びセラミックス（蛍光体プレート１０）の両者に対し接着性を有する接着剤からなる。また熱伝導性の良好な材料が好ましい。具体的には、無機系接着剤、有機系接着剤、融点の低いガラスなどを用いることができ、特に透光性、接着性に優れ、熱伝導性の良好なシリコーン樹脂や変性エポキシ樹脂などを用いることができる。

蛍光体プレート１０側に設けられる第一反射膜４１は、蛍光体プレート１０に入射した励起光及びこの励起光によって蛍光体プレート１０に含まれる蛍光体が発する光を反射する層で、これら光に対し反射性の高い材料からなる。具体的には、Ａｇ、Ｔｉ、Ａｌ等の高反射性金属薄膜や、屈折率の異なる複数種の誘電体を多数積層してなる光学多層膜で構成することができる。特に金属薄膜が好適に用いられる。金属薄膜は、一種の金属からなる層であってもよいし、二種以上の金属の層を積層したものでもよい。

第一反射膜４１の厚みは、特に限定されるものではないが、光を透過しないために十分な厚みであればよく、具体的には数ｎｍ〜数十ｎｍ程度である。

第一反射膜４１は、図２に示すように、蛍光体プレート１０の表面（接合層と接する面）１０ａの全面ではなく、少なくとも固体光源からの励起光が照射される領域５５（以下、照射領域という）を含む一部の領域６０に設けられる。例えば図３に示すように、蛍光体プレート１０の光出射面１０ｂと反射膜側の面１０ａとが平行であって、励起光５０が光出射面１０ｂに対し垂直に入射する場合には、照射領域５５は、励起光５０の光束の断面と同じ形状及びサイズの領域である。また図４に示すように、二つの面１０ａ、１０ｂが平行である蛍光体プレート１０に、斜めから励起光５０が入射する場合には、入射した励起光５０が蛍光体プレート１０で屈折して、面１０ａに到達したときに励起光束が面１０ａと交差する部分が照射領域５５であり、励起光５０の光束の断面が円の場合、上記交差する領域５５の形状は楕円形である。いずれの場合にも、このような照射領域５５を囲む領域が反射膜４１を形成する領域６０となる。

なお図５（ａ）に示すように、励起光５０がトップハット型の強度分布を持つ場合には、励起光の照射領域５５とその外側の領域との境が明確であるが、図５（ｂ）に示すように、ガウシアン分布の場合には、所定の閾値以上の強度となる範囲を照射領域５５とし、この照射領域を囲むように領域６０を設定してもよい。

領域６０は、励起光が照射される領域をカバーする形状や大きさであればよく、例えば円形或いは四角形など照射領域５５と同形であって径や辺の大きい形状としてもよいし、照射領域５５を囲む四角形等の多角形であってもよい。ただし、第一反射膜４１からの発熱を抑制し且つ蛍光体プレート１０と接合層３０との接着性を確保するために、領域６０の面積は照射領域５５の面積より大きすぎないことが必要である。

このように、照射領域に囲む限定された領域６０だけに第一反射膜４１を設けることにより、蛍光体プレート１０内を直進する励起光５０が接合層３０に達して、接合層３０を劣化させるのを確実に防止することができる。また励起光と蛍光によって発熱する反射膜の面積を少なくすることにより、発熱量を抑制できる。

基板２０側に設けられる第二反射膜４２は、主として、蛍光体プレート１０の蛍光が発生し、接着層３０に入射した光を光出射側に反射させるための層であり、実質的に接着層３０と接する基板２０全面に設けられる。基板２０が、Ａｌ等の金属板の場合には、表面を鏡面加工することによって第二反射膜４２とすることができる。また基板２０の上に、第一反射膜４１と同様の金属材料を用いて、第二反射膜４２を成膜してもよい。この場合、第二反射膜４２の材料は、第一反射膜４１と同一であっても異なっていてもよく、厚みは、特に限定されるものではないが、光を透過しないために十分な厚みであればよく、具体的には数ｎｍ〜数十ｎｍ程度である。

本実施形態の発光モジュールは、公知の積層技術や成膜技術を組み合わせることにより製造することができるが、以下、簡単に発光モジュールの製造方法の一例を説明する。図６〜図９に製造工程を示す。

まず蛍光体を所定の製造方法で焼成して蛍光体プレートを作成する。蛍光体プレートの表面を鏡面加工する。鏡面加工は少なくとも接合層３０との接着面１０ａに対し行うことが好ましいが、光出射面１０ｂに対し行う場合もある。

次に鏡面加工した蛍光体プレートの面に、図６に示すように、メタルマスクやフォトリソグラフィー等の方法で反射膜をパターニング成膜する。蛍光体プレートの光出射面となる表面には、蛍光の取出し効率を向上するための反射防止膜や表面に凹凸を設けてもよい。反射防止膜としては、ＭｇＦ_２などの低屈折率材料を用いた単層膜や低屈折率材料とＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２などの高屈折率材料を組み合わせた多層膜など、公知の材料を用いることができる。

上述した成膜工程の後に、蛍光体プレートをダイシングし、図７に示すように、個々の発光装置用に分離する。

一方、反射膜を有する放熱基板を用意する。反射膜は、放熱基板が金属の場合、鏡面加工した面を反射膜としてもよいし、蛍光体プレート表面に成膜した反射膜と同様に、基板上に成膜してもよい。

このように準備した放熱基板の、反射膜が形成された面に、図８に示すように、接合層となる透明樹脂３０’を、樹脂ディスペンサ等を用いて点塗布する。未硬化の透明樹脂上に、図９に示すように、ダイシングした蛍光体プレートを搭載し、透明樹脂を硬化する。硬化の条件は、透明樹脂の種類によっても異なるが、透明樹脂が熱硬化樹脂の場合には加熱硬化する。例えば透明樹脂がシリコーン樹脂の場合、約１５０℃で４時間加熱して硬化する。また電離放射線硬化型樹脂の場合には、電子線やＵＶなどを用いて硬化する。

これにより、放熱基板上に蛍光体プレートが搭載された発光モジュールが得られる。この発光モジュールを、用途に応じて、所定のＬＤ光源と所定の配置となるように組み合わせて、発光装置とする。

次に上記構成の発光モジュールにおける励起光及び蛍光体プレート１０が発する光の光路と放熱経路について、図１０を参照して説明する。図１０中、励起光の光路を実線矢印で、蛍光の光路を点線矢印で、放熱経路を太矢印で、それぞれ模式的に示す。

発光装置１０の光出射面１０ｂに、不図示のＬＤ光源から励起光束が照射されると、励起光は、光束の向きが光出射面１０ｂに直交している場合には屈折せずそのまま、光束の向きが光出射面と直交する方向に対し角度を有している場合には蛍光体プレート１０の屈折率で決まる角度で屈折して、蛍光体プレート１０に入射する。図１０では、光束の向きが光出射面１０ｂに直交している場合を示している。蛍光体プレート１０に入射した励起光（レーザー光）はほとんど散乱することなく蛍光体プレート１０内を進行し、その際、励起光の光路に存在する蛍光体を励起し、それにより蛍光体から蛍光が発せられる。蛍光体プレート１０内を進行する励起光は、蛍光体プレート１０と接合層３０との間に形成された第一反射膜４１で光出射面１０ｂ側に反射される。その際、蛍光体を励起し、蛍光体から蛍光が発せられる。

また励起光の一部は蛍光体プレートの粒界で散乱し、光路以外の領域にある蛍光体の励起に寄与するが、励起光のほとんどは第一反射膜４１が形成された領域内に収まっており、その外側で蛍光体プレート１０から接合層３０に入射する励起光は極めて少ない。このようにエネルギーの大きな励起光はほとんどが第一反射膜４１により反射されるため、励起光による接合層３０の劣化を防止できる。

一方、励起光によって蛍光体が発する光は散乱性の光であるため、光出射面１０ｂに向かう光のみならず、それとは逆方向に向かう光もある。そのうち、第一反射膜４１に当たった光はここで反射されて光出射面１０ｂに向けられる。また蛍光体プレート１０を通過して接合層３０に入射した光は、接合層３０を透過し第二反射膜４２によって反射されて、接合層３０及び蛍光体プレート１０を経て出射される。このように蛍光体が発する光は、第一反射膜４１及び第二反射膜４２によって漏れなく反射されるので、高い光取出し率で光を得ることができる。

また第一反射膜４１は、わずかながら励起光を吸収し、それによって発熱するが、第一反射膜４１は接合層３０の全面ではなく一部の領域に形成されているので、反射膜４１での発熱量は、全面に反射膜を設けた場合に比べ少なく、蛍光体プレート１０や接合層３０の影響が少ない。また蛍光体からの光が当たる第二反射膜４２も、わずかながら光を吸収し発熱するが、第二反射膜４２が発生する熱は、放熱基板２０を介して放熱される。

本実施形態の発光モジュールによれば、蛍光の発光効率を高く保ちながら、光による反射膜の発熱が、第一反射膜と第二反射膜に分散されるので、蛍光体の温度上昇が抑制される。また励起光が接合層に直接入射することが防止されるので、接合層の劣化を防止することができる。

＜第二の実施形態＞
本実施形態も、蛍光体プレートと接合層との間に、励起光の照射領域を囲む一部の領域に第一反射膜を形成すること、及び、接合層と基板との間に第二反射膜を形成することは、第一の実施形態と同様である。本実施形態は、第一反射膜と第二反射膜とで挟まれる接合層の領域が、接合層を構成する透明樹脂とは異なる材料で構成されている点が第一の実施形態とは異なる。

以下、図１１を参照して、本実施形態の発光モジュールの構成を詳述する。なお第一の実施形態と同じ要素については図１の要素と同一の符号で示し、重複する説明を省略する。

図示するように、本実施形態の発光モジュール１１０は、表面に第二反射膜４２を形成した放熱基板１０の上に、接合層３００を介して蛍光体プレート１０が接合された構造を有し、蛍光体プレート１０と接合層３００との間には、照射された励起光が接合層３００に当たる部分を囲んで第一反射膜４１が形成されている。

接合層３００は、第一反射膜４１と第二反射膜４２に挟まれた領域３０１が、その他の部分３０２とは異なる材料で構成されている。具体的には、領域３０１の周りの部分３０２は、第一の実施形態と同様に透明樹脂等で形成されているが、領域３０１は熱伝導性の良い材料で形成されている。熱伝導性の良い材料として、例えば、透明樹脂等にＡｇ等の熱伝導性に優れた金属フィラーを混合したもの（熱伝導性接着剤）などを用いることができる。Ａｇフィラー入りシリコーン系熱伝導性接着剤は、熱伝導率が６．４〜６．８Ｗ／ｍＫ程度フィラーを含まないシリコーン系樹脂の熱伝導率（０．１Ｗ／ｍＫ）に対し、このような熱伝導性接着剤を用いることにより、この部分の接合層３００の熱伝導性を大幅に高めることができる。

この領域３０１は、第一反射膜４１を第二反射膜４２に対し垂直に投影することにより形成される第一反射膜４１を端面とする柱状体の領域である。この柱状体の形状は、第一反射膜４１側の端面から第二反射膜４２側の端面に向かって、断面積が小さくなるようなものであってもよい。

このように第一反射膜４１と第二反射膜４２とで挟まれる領域を熱伝導性に優れた材料で形成することにより、励起光の照射を受けて第一反射膜４１が発生する熱を、第二反射膜４２を介して基板２０側に逃がすことができ、熱引きがよく、第一反射膜４１からの熱による蛍光体プレート１０や接合層３００の劣化をより効果的に防止することができる。

また熱伝導性の良い材料が、例えばフィラー入りの樹脂であって透明性に劣る（光を吸収する）ものであっても、蛍光体プレート１０で発生した蛍光は、第一反射膜４１で反射されるか、第一反射膜４１が存在しない蛍光体プレート１０の表面１０ａから接合層３０に入射し第二反射膜４２で反射されるので、光の取出し効率は損なわれない。

本実施形態の発光モジュールの製造方法も基本的な手順は、第一の実施形態の発光モジュールと同様であり、図６〜図９に示す方法を採用することができるが、図８の接合層形成ステップにおいて、透明樹脂を点塗布する際に、まずフィラー入り樹脂を小さな点状に塗布し、その周囲に透明樹脂を塗布する。その後、フィラー入り樹脂が塗布された部分と蛍光体プレート１０に形成された第一反射膜４１とが一致するように蛍光体プレート１０を載置し、樹脂を硬化させればよい。点塗布は、ディスペンサのノズル径や、塗布圧力及び塗布時間を適切に調節することによって、所望の塗布量（面積）の領域３０１及び接合層３０とすることができる。

本実施形態によれば、第一の実施形態と同様に、励起光が接合層３０に入射して接合層を劣化させるのを効果的に防止できるとともに、蛍光プレート１０で発生した蛍光を無駄なく光出斜面１０ｂから取り出すことができ、高輝度化を達成できる。さらに励起光によって第一反射膜４１で発生した熱を、第一及び第二反射膜４１、４２間に形成した熱伝導性材料からなる領域３０１を介して基板２０側に逃がすことができ、熱による蛍光体プレートや接合層の劣化をより効果的に防止できる。

なお本実施形態では、第一反射膜４１及び領域３０１に別の材料を使用していることを示したが、例えば領域３０１に、第一反射膜４１と同一の材料を用いて、両者を同時に形成することもできる。反射膜４１及び領域３０１を同時に形成した場合、製造工程を減らすことができる。

＜第三の実施形態＞
本実施形態の発光モジュールは、第一の反射膜を覆う透明保護膜を設けたことが特徴であり、それ以外の構成は、第一又は第二の実施形態による発光装置と同じである。第一の実施形態の発光モジュールに本実施形態を適用した例を図１２に示す。

本実施形態の発光モジュール１２０は、図１２に示すように、蛍光体プレート１０は光出射面１０ｂと反対側の面に、励起光の照射領域を囲む一部の領域に、励起光を反射するための第一反射膜４１が形成され、さらにこの反射膜４１を覆って透明保護膜７０が形成されている。

透明保護膜７０の材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３等の透明セラミックス材料やアモルファス材料を用いることができ、第一反射膜４１を形成した蛍光体プレート１０の面に、ＣＶＤ法、スパッタリング、プラズマ溶射、エアロゾル化ガスデポジション等の公知の成膜方法を用いて形成することができる。透明保護膜７０の厚みは、特に限定されるものではないが、１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。なお透明保護膜は、第一反射膜だけでなく、基板２０に設けられる第二反射膜の上にも形成してもよい。

本実施形態の発光モジュールの製造方法は、第一反射膜形成後に透明保護膜７０を成膜する工程を加える以外は、第一又は第二の実施形態の発光モジュールと同様である。第一反射膜形成後の蛍光体プレート１０と第二反射膜形成後の基板２０とを接合する接合層は、第一の実施形態と同様に全体を光透過性の樹脂で形成してもよいし、第二の実施形態と同様に、第一反射膜と第二反射膜とで挟まれる領域を熱伝導性の良い材料、例えばフィラー入り熱伝導性樹脂で形成し、その周囲を透光性の樹脂で形成してもよい。

本実施形態によれば、第一反射膜４１を覆って、透明保護膜７０を設けることにより、反射膜を形成する材料、例えばＡｇ等がマイグレーションを起こし、反射膜の反射特性が劣化したり、接合層３０の光透過性を阻害したりすることを防止できる。これにより励起光及び蛍光の反射特性の経時的変化がなく、長期にわたって高輝度を保つ発光装置が提供される。

以上、本発明の発光モジュール及び発光装置の実施形態を説明したが、本発明は蛍光体プレート（波長変換部材）と基板とを接合層により接合した構造を持つ発光モジュール或いは発光装置において、蛍光体プレート側と基板側に２つの反射膜を設け、蛍光体プレート側の反射膜を励起光の照射領域を囲む所定の面積に限定したことが特徴であり、その他の要素については、上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。また各要素の材料についても、それぞれの機能を阻害しない限り、上記実施形態で例示したもののみならず公知の材料を使用することが可能である。

以下、上述した各実施形態の発光モジュールの作製例を説明する。

＜実施例１＞
両面を鏡面処理した、厚み０．２ｍｍのセラミック蛍光体の板状体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２からなる蛍光体プレート）の片面に、フォトリソグラフィーを用いて厚み１０００ÅのＡｇ膜と厚み１０００ÅのＴｉ膜をパターニング成膜し、第一反射膜のパターンを形成した。個々の第一反射膜のサイズは０．５ｍｍ×０．５ｍｍとした。このように第一反射膜を形成した蛍光体プレートを第一反射膜が中央に位置するようにダイシングして、サイズ１ｍｍ×１ｍｍの反射膜付蛍光体チップを作製した。

厚み１ｍｍのアルミニウム板の上に、厚み１０００ÅのＡｇ膜と厚み１０ÅのＴｉ膜を成膜し、第二反射膜を形成した後、ダイシングし、サイズ５ｍｍ×５ｍｍの放熱基板を用意した。この放熱基板の中央付近に透明シリコーン樹脂を、ディスペンサを用いて点塗布し、その上に上述の反射層付蛍光体チップの反射膜側が透明シリコーン樹脂に接触するように載せ、１５０℃で４時間加熱し、樹脂を硬化させて、図１に示す構造の発光モジュールを作製した。

この発光モジュールに対し、セラミック蛍光板と対向するように固体光源（半導体レーザー）を配置し、レーザー光（波長：４５０ｎｍ、強度：１０Ｗ、照射領域：０．５ｍｍ×０．５ｍｍ）をその照射領域が第一反射膜と一致するように照射した。この発光モジュールの発光量を、パワーメータ（オフィール社、Ｌ５０（１５０）Ａ、緑色用ダイクロミラー使用）で測定したところ、３．１Ｗであった。

＜実施例２＞
実施例１と同様に反射膜付蛍光体チップ及び反射膜付基板を作製した。反射膜付基板の中央付近に、Ａｇフィラー入りシリコーン樹脂接着剤（商品名：ＤＡ６５３４、東レ・ダウコーニング社、熱伝導率６．８Ｗ／ｍＫ）を、ディスペンサを用いて点塗布し、その周囲に透明シリコーン樹脂を、ディスペンサを用いて塗布した。Ａｇフィラー入り熱伝導接着剤の部分に第一反射膜が接合されるように、反射膜付蛍光体チップを搭載し、実施例１と同様に樹脂を硬化させて、図１１の構造２の発光モジュールを作製した。

この発光モジュールに対し、セラミック蛍光板と対向するように固体光源（半導体レーザー）を配置し、レーザー光（波長：４５０ｎｍ、強度：１０Ｗ、照射領域：０．５ｍｍ×０．５ｍｍ）をその照射領域が第一反射膜と一致するように照射した。この発光モジュールの発光量を、パワーメータ（オフィール社、Ｌ５０（１５０）Ａ、緑色用ダイクロミラー使用）で測定したところ、３．１Ｗであった。

＜実施例３＞
実施例１と同様に反射膜付蛍光体チップに作成した後、第一反射膜が形成された面（全面）に、厚み１μｍのＡｌ_２Ｏ_３を蒸着により成膜し、透明保護膜を形成した。次いで、実施例１と同様に作製した反射膜付基板の中央付近に、実施例２と同じＡｇフィラー入りシリコーン樹脂接着剤を、ディスペンサを用いて点塗布し、その周囲に透明シリコーン樹脂をディスペンサを用いて塗布した。Ａｇフィラー入り熱伝導接着剤の部分に第一反射膜が接合されるように、反射膜付蛍光体チップを搭載し、実施例１と同様に樹脂を硬化させて、実施例３の発光モジュールを作製した。

この発光モジュールに対し、セラミック蛍光板と対向するように固体光源（半導体レーザー）を配置し、レーザー光（波長：４５０ｎｍ、強度：１０Ｗ、照射領域：０．５ｍｍ×０．５ｍｍ）をその照射領域が第一反射膜と一致するように照射した。この発光モジュールの発光量を、パワーメータ（オフィール社、Ｌ５０（１５０）Ａ、緑色用ダイクロミラー使用）で測定したところ、３．１Ｗであった。

本発明によれば、蛍光体や接合層の温度劣化が抑制された発光モジュール及び発光装置が提供される。本発明の発光モジュール及び発光装置は、一般照明、街路灯、ヘッドランプ等に適用することができる。

１０・・・蛍光体プレート、２０・・・放熱基板、３０、３００・・・接合層、４１・・・第一反射膜、４２・・・第二反射膜、５０・・・励起光、６０・・・領域（第一反射膜を形成する領域）、７０・・・透明保護膜、１００・・・発光モジュール、３０１・・・領域（第一反射膜と第二反射膜で挟まれた領域）。

Claims (7)

1. 励起光を受けて、当該励起光と異なる波長の光を発する波長変換部材と、当該波長変換部材の励起光入射面と反対側の面に、前記波長変換部材が発する光を透過する材料からなる接合層を介して接合される放熱基板と、を備え、
   前記波長変換部材は、前記接合層に接する面の、前記励起光が照射される領域を含む一部の領域に、前記励起光を反射する第一の反射膜を有し、
   前記放熱基板は、前記接合層に接する面に、前記波長変換部材が発する光を反射する第二の反射膜を有することを特徴とする発光モジュール。
2. 請求項１に記載の発光モジュールであって、
   前記一部の領域は、前記接合層に接する面における前記励起光の強度分布で決まる前記励起光形状に対応する形状を有することを特徴とする発光モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の発光モジュールであって、
   前記第二の反射膜は、前記放熱基板の、前記接合層に接する面の全面に形成されていることを特徴とする発光モジュール。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発光モジュールであって、
   前記第一の反射膜と前記第二の反射膜とで挟まれる領域は、前記接合層を構成する材料と異なる材料で構成されていることを特徴とする発光モジュール。
5. 請求項４に記載の発光モジュールであって、
   前記領域は、前記接合層より熱伝導性の高い材料からなることを特徴とする発光モジュール。
6. 請求項１又は請求項３に記載の発光モジュールであって、
   前記第一の反射膜の前記接合層側に、前記第一の反射膜を覆う保護膜をさらに有することを特徴とする発光モジュール。
7. 光源と、前記光源からの励起光を受けて、発光する発光モジュールとを空間を空けて配置した発光装置であって、前記発光モジュールが請求項１ないし６のいずれか一項に記載の発光モジュールである発光装置。
   
   

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