JP2018107006A - 発光素子、蛍光光源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第一基板と、
前記第一基板の上層に形成された反射層と、
前記反射層の上層に形成された、蛍光体を含む蛍光プレートと、
前記蛍光プレートの上層に形成された、透光性の第二基板とを有し、
前記第二基板は、
前記蛍光プレートが形成されている側とは反対側の面に形成され、マイクロメートルオーダーの径で、前記蛍光プレートの面に達しない深さを有する、複数の凹状孔部と、
前記蛍光プレートが形成されている側とは反対側の面の、少なくとも複数の前記凹状孔部に挟まれた領域において、ナノメートルオーダーの径で形成された複数の第一凹凸部と、を有することを特徴とする。
複数の前記凹状孔部が形成された第一領域と、
前記第一領域の外側であって、前記凹状孔部が形成されていない第二領域とを有するものとすることができる。
前記発光素子と、
励起光を射出する励起光源とを有し、
前記励起光は、前記第二基板の、前記蛍光プレートが形成されている側とは反対側の面であって、少なくとも前記第一凹凸部が形成されている領域内に照射されることを特徴とする。
図1は、一実施形態の蛍光光源装置の構成を模式的に示す図面である。図1に示す蛍光光源装置1は、励起光源2と、ダイクロイックミラー3と、発光素子10とを備える。
第一基板11は、蛍光プレート14で発せられた熱を排熱するために設けられている。第一基板11は、例えば熱伝導率が90W/(m・K)以上、具体的には例えば230〜400W/(m・K)である材料で構成される。このような材料の例としては、Cu、銅化合物(MoCu、CuWなど)、アルミニウムなどが挙げられる。
接合層15は、第一基板11と蛍光プレート14とを接合する層であり、例えばハンダ材料からなる。排熱性などの観点から、接合層15を構成する材料としては、例えば熱伝導率が40W/(m・K)以上であるものが用いられることが好ましい。より詳細には、例えば、Sn、Pbなどの材料にフラックスやその他の不純物を混ぜてクリーム状(ペースト状)の形態としたクリームハンダ、Sn−Ag−Cu系ハンダ、Au−Sn系ハンダなどを用いることができる。接合層15の厚みは、例えば20〜200μmである。
反射層13は、蛍光プレート14の、第二基板12とは反対側の面に形成されている。この反射層13は、蛍光プレート14で生成された蛍光のうち、第二基板12の光取り出し面12aとは反対側の面(第一基板11側)に進行した蛍光を反射させて、光取り出し面12a側に導くために設けられている。反射層13は、例えば、Al、Ag等の金属膜や、前記金属膜上に誘電体多層膜を形成した増反射膜などで構成されることができる。
蛍光プレート14は、反射層13の上層に形成されている。蛍光プレート14は、励起光源2から射出される励起光21が入射されると、蛍光22を放射する。蛍光プレート14は、一例として矩形平板状の構造を示す。蛍光プレート14の厚みは、例えば0.05〜1mmである。
第二基板12は、蛍光プレート14の上層に形成されている。第二基板12は、励起光源2から射出される励起光21、及び蛍光プレート14で生成される蛍光22を透過する材料で構成されている。具体的には、第二基板12は、波長400nm以上800nm以下の光に対して透光性を有する材料で構成されている。
上述したように、発光素子10が凹状孔部31を含む第二基板12を備えたことで、排熱性を確保しながらも発光面積を制限できることにつき、説明する。図4は、発光素子10に対して励起光21が照射されたときの、励起光21及び蛍光22の光線の進行を模式的に示した図面である。
以下、実施例を用いて検証する。実施例1〜6は、いずれも上述した発光素子10の構造を有し、第二基板12の厚み、又は隣接する凹状孔部31の間隔を異ならせたものである。また、参考例1は、発光素子10において凹状孔部31を備えない第二基板51を備えた構成に対応する。図5は参考例1の発光素子50の構造を模式的に示す断面図である。
以下、別実施形態につき説明する。
2 : 励起光源
3 : ダイクロイックミラー
10 : 発光素子
11 : 第一基板
12 : 第二基板
12a : 光取り出し面
13 : 反射層
14 : 蛍光プレート
15 : 接合層
16 : 蛍光体粒子
21 : 励起光
22 : 蛍光
31 : 凹状孔部
31a : 凹状孔部の側面
32 : 第一凹凸部
33 : 第二凹凸部
35 : 凹状孔部の側面の傾斜角
41 : 第一領域
42 : 第二領域
50 : 参考例1の発光素子
51 : 参考例1の発光素子が備える第二基板
100 : 従来の発光素子
101 : 発光部
102 : 透光性基板
103 : 凹凸構造
Claims (8)
- 第一基板と、
前記第一基板の上層に形成された反射層と、
前記反射層の上層に形成された、蛍光体を含む蛍光プレートと、
前記蛍光プレートの上層に形成された、透光性の第二基板とを有し、
前記第二基板は、
前記蛍光プレートが形成されている側とは反対側の面に形成され、マイクロメートルオーダーの径で、前記蛍光プレートの面に達しない深さを有する、複数の凹状孔部と、
前記蛍光プレートが形成されている側とは反対側の面の、少なくとも複数の前記凹状孔部に挟まれた領域において、ナノメートルオーダーの径で形成された複数の第一凹凸部と、を有することを特徴とする発光素子。 - 前記第二基板は、前記第一基板の面に平行な方向に関し、前記蛍光プレートと同等の幅を有することを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記凹状孔部は、当該凹状孔部の内側面に、当該凹状孔部の径よりも小さい径で形成された複数の第二凹凸部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の発光素子。
- 前記第二基板の、前記蛍光プレートが形成されている側とは反対側の面は、
複数の前記凹状孔部が形成された第一領域と、
前記第一領域の外側であって、前記凹状孔部が形成されていない第二領域とを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光素子。 - 前記第二基板は、波長400nm以上800nm以下の光に対して透光性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光素子。
- 前記第二基板は、サファイア、GaN、MgO、又はSiCのいずれかを少なくとも含む材料からなることを特徴とする請求項5に記載の発光素子。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光素子と、
励起光を射出する励起光源とを有し、
前記励起光は、前記第二基板の、前記蛍光プレートが形成されている側とは反対側の面であって、少なくとも前記第一凹凸部が形成されている領域内に照射されることを特徴とする蛍光光源装置。 - 前記凹状孔部は、前記励起光が照射される領域よりも外側に形成されていることを特徴とする請求項7に記載の蛍光光源装置。
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