JP6538178B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode，ＬＥＤ）等の半導体発光素子と、蛍光体（波長変換部材）とを組み合わせた発光装置が開発されている。これらの発光装置は、小型であり、かつ、消費電力が白熱電球よりも少ないという利点を有しているため、各種表示装置または照明装置の光源として実用化されている。

そして、発光装置の性能または利便性の向上を目的として、様々な発光装置が提案されている。例えば、特許文献１には、高密度のレーザ光を集光してスポット的に照射した場合に、局所的に発生する輝度飽和または温度消光を改善することを目的とした発光装置が開示されている。

また、特許文献２には、人間の目に対する安全性を確保するとともに、発光色の混色性を改善することを目的とした光源装置が開示されている。また、特許文献３には、高い発光効率を実現するとともに、色ムラの発生がなく高い均一性を有する光を得ることを目的とした蛍光光源装置が開示されている。

日本国特許公報「特開２０１４−６７９６１号公報（２０１４年４月１７日公開）」 日本国特許公報「特開２０１２−１８２３７６号公報（２０１２年９月２０日公開）」 日本国特許公報「特開２０１５−６９８８５号公報（２０１５年４月１３日公開）」

ところで最近では、波長変換部材として、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層を用いることも検討されている。なお、小空隙蛍光体板の定義については後述する。後述するように、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層は、光（励起光および蛍光）の散乱性が非常に低い。

しかしながら、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層を用いた場合に、発光装置から出射される照明光の色ムラを低減させるという技術的思想については、上述の特許文献１および３においては考慮されていない。また、特許文献２においては、上記技術的思想が考慮されているものの、十分であるとは言えない。従って、特許文献１〜３に係る発明では、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層を用いた場合に、発光装置から出射される照明光の色ムラを十分に低減させることができないという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層を用いた場合に、発光装置から出射される照明光の色ムラを低減させることが可能な発光装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、励起光を照明光の一部として出射する発光装置であって、可視光である上記励起光を出射する励起光源と、上記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発する小空隙蛍光体板からなる蛍光体層と、上記励起光の配光を制御し、上記蛍光体層の内部へ上記励起光を導く励起光配光制御部と、を備え、上記小空隙蛍光体板は、内部に存在する空隙の幅が、０ｎｍ以上かつ上記
励起光の波長の１０分の１以下である蛍光体板であり、上記励起光源は、上記励起光として、４２０ｎｍ以上かつ４９０ｎｍ以下の波長範囲のレーザ光を出射する半導体レーザであり、上記空隙の幅は、０ｎｍ以上かつ４０ｎｍ以下である。

本発明の一態様に係る発光装置によれば、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層を用いた場合に、発光装置から出射される照明光の色ムラを低減させることが可能となるという効果を奏する。

（ａ）は、本発明の実施形態１に係る発光装置の構成を示す図であり、（ｂ）は当該発光装置に含まれる発光部の構成を概略的に示す図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施形態１に係る発光装置における励起光配光制御部の構成の具体例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る蛍光体板（小空隙蛍光体板）内における空隙幅について説明するための概略図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施形態１に係る発光部の比較例を示す図である。 本発明の実施形態２に係る発光装置に含まれる発光部の周辺の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施形態２におけるダイクロイックミラーの光学特性の一例を示す図である。 本発明の実施形態３に係る発光装置に含まれる発光部の周辺の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施形態４に係る発光装置に含まれる発光部の周辺の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施形態５に係る発光装置に含まれる発光部の周辺の構成を概略的に示す図である。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１について、図１〜図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。

（発光装置１００の構成）
図１の（ａ）は、本実施形態の発光装置１００の構成を示す図である。また、図１の（ｂ）は、発光装置１００に含まれる発光部１の構成を概略的に示す図である。発光装置１００は、発光部１、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃ（励起光源）、光ファイバ１１ａ〜１１ｃ、バンドルファイバ１２、フェルール１３、フェルール固定部１４、固定部１５、レンズ１６（投光光学系）、レンズ固定部１７、および放熱部１８を備えている。

発光装置１００は、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃから発せられた青色のレーザ光（励起光）と、発光部１に含まれる蛍光体から発せられた黄色の蛍光とを、レンズ１６によって特定の方向に投光するように構成されている。なお、後述するように、当該蛍光体は、例えばＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet，イットリウム・アルミニウム・ガーネット）単結晶蛍光体である。

この青色のレーザ光と黄色の蛍光とが混合された光が、白色（より厳密には擬似白色）の照明光として、発光装置１００の外部に出射されることとなる。発光装置１００は、スポットライトまたは自動車用の前照灯等に用いられてよい。

はじめに、図１の（ａ）を参照し、発光部１を除いた各部材について説明する。半導体レーザ１０ａ〜１０ｃは、発光部１に含まれる蛍光体を励起する励起光を出射する３個の励起光源である。半導体レーザ１０ａ〜１０ｃのそれぞれは、１Ｗの出力を有する波長４５０ｎｍの青色のレーザ光を励起光として出射する。

但し、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃから出射される励起光の波長は、青色光領域に含まれるものであればよく、蛍光体の励起波長に応じて適宜選択されてよい。すなわち、励起光は青色の可視光であればよい。また、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃの個数および出力もまた、発光装置１００の仕様に応じて適宜選択されてよい。

なお、図１の（ａ）では図示されていないが、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃを動作させるための電源系統が、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃに接続されている。また、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃの動作時に生じる熱を放熱するために、ヒートシンクまたは冷却冶具等の放熱機構が、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃに設けられてもよい。

また、本発明の一態様に係る励起光源は、青色の励起光を出射することが可能なものであればよく、必ずしも半導体レーザのみに限定されなくともよい。一例として、青色光を発する青色ＬＥＤを励起光源として使用することも可能である。

３本の光ファイバ１１ａ〜１１ｃは、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃのそれぞれから出射されたレーザ光を導光するために設けられた部材である。光ファイバ１１ａ〜１１ｃのそれぞれは、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃに対応するように設けられている。半導体レーザ１０ａ〜１０ｃのそれぞれから出射されたレーザ光は、光ファイバ１１ａ〜１１ｃの入射端に入射される。

バンドルファイバ１２は、３本の光ファイバ１１ａ〜１１ｃを出射端側において束ねたものである。また、バンドルファイバ１２の出射端は、フェルール１３に接続されている。

フェルール１３は、バンドルファイバ１２の出射端を保持する部材である。なお、フェルール１３には、バンドルファイバ１２の出射端を挿入可能な孔が複数形成されていてよい。フェルール１３が設けられることにより、バンドルファイバ１２の出射端が、発光部１の励起光照射面（レーザ光が照射される面）に対して所定の向きで対向することとなる。

このようにして、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃから出射されたレーザ光は、バンドルファイバ１２の出射端から出射され、発光部１の励起光照射面に照射される。そして、発光部１に含まれる蛍光体がレーザ光によって励起されることにより、レーザ光よりも長い波長を有する蛍光（例えば、黄色の蛍光）が、当該蛍光体から発せられる。

従って、上述したように、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃから出射された青色のレーザ光と、蛍光体から発せられた黄色の蛍光とが混合されることにより、白色の照明光が得られる。この白色の照明光は、発光部１の励起光照射面とは反対側の面から、レンズ１６に向けて発せられることとなる。

以降、発光部１の励起光照射面とは反対側の面を、発光部１の上面と称する。この上面は、以下に述べる蛍光体層１ａの蛍光の出射側の面と理解されてよい。また、発光部１の励起光照射面を、発光部１の下面と称する。

フェルール固定部１４は、フェルール１３を固定する部材である。一例として、フェルール固定部１４は、アルミニウム、銅、鉄、または銀等の金属材料によって製作されてよい。また、固定部１５は、フェルール固定部１４、発光部１、および放熱部１８を固定する部材である。固定部１５の材料も、フェルール固定部１４の材料と同様のものが選択されてよい。なお、フェルール固定部１４および固定部１５を、一体として形成することもできる。

レンズ１６は、発光部１の上面から出射された照明光を投光する凸レンズである。レンズ１６によって投光された蛍光は、発光装置１００の外部に出射される。換言すれば、レンズ１６は、照明光を所望の方向に投光する投光光学系である。

なお、当該投光光学系として、凸レンズ以外の光学部材を使用することもできる。一例として、リフレクタ（凹面鏡）によって投光光学系を構成することもできる。また、リフレクタと凸レンズとを組み合わせて投光光学系を構成することも可能である。

レンズ固定部１７は、レンズ１６を固定する部材である。なお、本実施形態では、レンズ固定部１７は、固定部１５をも固定している。このため、図１の（ａ）を参照すれば、発光部１において発生した熱は、放熱部１８および固定部１５を介してレンズ固定部１７に伝導されることとなる。

従って、レンズ固定部１７は、当該熱を効果的に放出するために、熱伝導率に優れた材料（アルミニウム等）を用いて形成されることが好ましい。一例として、レンズ固定部１７は、黒アルマイト処理が施されたアルミニウムによって形成されてよい。

放熱部１８は、発光部１において発生した熱を放出する部材である。放熱部１８は、発光部１の側面を覆うように設けられている。放熱部１８についても、レンズ固定部１７と同様に、熱伝導率に優れた材料を用いて形成されることが好ましい。例えば、放熱部１８は、アルミニウム、銅、鉄、または銀等の金属材料によって形成されてよい。

続いて、図１の（ｂ）を参照し、発光部１の構成について述べる。発光部１は、蛍光体層１ａおよび励起光配光制御部１ｂを備えている。この蛍光体層１ａは、波長変換部材と理解されてよい。

発光部１において、蛍光体層１ａは、励起光配光制御部１ｂの上側（すなわち、下面から上面に向かう方向）に配置されている。ここで、蛍光体層１ａの下面は、蛍光体層１ａの励起光照射面と理解されてよい。従って、蛍光体層１ａは、励起光配光制御部１ｂに比べて、レンズ１６により近い位置に配置されることとなる。また、励起光配光制御部１ｂは、蛍光体層１ａに比べて、バンドルファイバ１２の出射端により近い位置に配置されることとなる。

なお、図１の（ｂ）では、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃから出射されたレーザ光をレーザ光Ｌ１、蛍光体層１ａ内に含まれる蛍光体から発せられた蛍光を蛍光Ｌ２と称している。図１の（ｂ）に示されるように、励起光配光制御部１ｂは、蛍光体層１ａに先立ちレーザ光Ｌ１を受光する。

なお、レーザ光Ｌ１が照射される励起光配光制御部１ｂの下面の領域を、励起光照射領域ＡＰと称する。励起光照射領域ＡＰは、例えば直径１ｍｍの円形の領域であってよい。励起光照射領域ＡＰのサイズは、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃから出射されるレーザ光Ｌ１のスポット径に相当する。

このように、レーザ光Ｌ１は、励起光配光制御部１ｂの下面の一部の領域を照射するスポット光であると理解されてよい。そして、レーザ光Ｌ１は、励起光配光制御部１ｂを通って、蛍光体層１ａの下面に照射されることとなる。

続いて、レーザ光Ｌ１が蛍光体層１ａの下面に照射されることにより、蛍光体層１ａの下面において蛍光Ｌ２が発せられる。その結果、レーザ光Ｌ１と蛍光Ｌ２とが混合された照明光が、蛍光体層１ａの上面からレンズ１６に向けて出射される。なお、照明光が出射される蛍光体層１ａの上面の領域を、発光領域ＢＰと称する。

このように、発光部１では、励起光配光制御部１ｂの下面に位置する励起光照射領域ＡＰにレーザ光Ｌ１が照射され、蛍光体層１ａの上面に位置する発光領域ＢＰから、蛍光Ｌ２を含んだ照明光が出射される。

換言すれば、発光部１では、レーザ光Ｌ１（励起光）が主に照射される面と、蛍光Ｌ２が外部に主に出射される面とが対向している。このような発光部１の構成を、透過型の構成と称することとする。

蛍光体層１ａは、小空隙蛍光体板からなる部材であり、ガラスまたは樹脂等を含んでいない。蛍光体層１ａに含まれる蛍光物質（蛍光体）は、単結晶または多結晶のガーネット系蛍光体であってよい。このようなガーネット系蛍光体を用いることにより、ガラスまたは樹脂等を含まず、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層１ａを実現することができる。

はじめに、「小空隙蛍光体板」という用語の定義について述べる。小空隙蛍光体板とは、蛍光体板であって、当該蛍光体板中に存在する空隙の幅（以下、空隙幅と称する）が、可視光の波長の１０分の１以下である蛍光体板を意味する。より具体的には、本実施形態では、空隙幅は、０ｎｍ以上かつ４０ｎｍ以下である。すなわち、空隙幅を記号ｔとして表せば、０ｎｍ≦ｔ≦４０ｎｍである。なお、「小空隙蛍光体板」は、「小空隙蛍光体部材」と称されてもよい。

なお、上述の定義によれば、「小空隙蛍光体板」という用語の意味には、空隙が存在している（０ｎｍ＜ｔ≦４０ｎｍである）蛍光体板のみならず、空隙が存在していない（ｔ＝０ｎｍである）蛍光体板もが包含されていることに留意されたい。すなわち、本発明の一態様において、「小空隙」という文言には、「空隙が存在していない」という意味が包含されている。

また、上述の「空隙」とは、蛍光体板内の結晶間の隙間（換言すれば粒界）を意味する。一例として、空隙は、内部に空気のみが存在している空洞である。但し、空隙の内部には、何らかの異物（例：蛍光体板の原料であるアルミナ等）が入り込んでいてもよい。

また、上述の「空隙幅」とは、蛍光体板内において隣接する結晶（結晶粒）間の距離の最大値を意味する。図３は、本実施形態に係る蛍光体板（小空隙蛍光体板内）における空隙幅について説明するための概略図である。図３には、隣接する結晶間の距離として、距離ｄ１〜ｄ４が示されている。例えば。距離ｄ１〜ｄ４のうち、距離ｄ１が最大の距離であれば、この距離ｄ１が空隙幅である。

なお、上述の距離ｄ１〜ｄ４を測定するためには、蛍光体板の断面を切り出した後に、光学顕微鏡、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope，走査型電子顕微鏡）、またはＴＥＭ（Transmission Electron Microscope，透過型電子顕微鏡）等の測定機器によって、当該断面の観察像を得ればよい。当該観察像を解析することにより、距離ｄ１〜ｄ４を測定することができる。すなわち、空隙幅を測定することが可能となる。

そして、本願の発明者による検討の結果、小空隙蛍光体板においては、空隙幅が４０ｎｍ以下の場合、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２に対する散乱（内部散乱）効果は、全く発生しないか、または非常に発生しにくいことが確認された。

上記４０ｎｍという空隙幅の長さは、励起光の波長（青色光の場合：４２０〜４９０ｎｍ）および蛍光の波長（励起光より長波長）の１０分の１程度またはそれ以下の長さである。上記検討の結果は、散乱体に光を照射した場合、散乱体のサイズが当該光の１０分の１程度以下になると、ミー散乱が起きないという一般的な見解と合致するものである。このように、小空隙蛍光体板においては、上記散乱効果が全く発生しないか、または非常に発生しにくい。

従って、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層１ａを用いて発光装置を構成した場合には、当該発光装置から出射される照明光に色ムラが生じることとなる。

ここで、単結晶とは、結晶内の全ての位置において、結晶軸の方向が不変である結晶を意味する。また、多結晶とは、複数の単結晶によって構成された結晶を意味する。なお、多結晶に含まれる各単結晶は、それぞれ個別の結晶軸の方向を向いている。このため、多結晶内の位置に応じて、結晶軸の方向は変化し得る。

また、多結晶内では、互いに隣接する単結晶間に界面が存在している。この界面は、粒界（結晶粒界）と呼称される。多結晶の蛍光体を用いて蛍光体層１ａを形成した場合には、蛍光体層１ａには粒界が存在することとなる。このため、蛍光体層１ａにおける空隙幅ｔは、０ｎｍより大きく、かつ４０ｎｍ以下である。すなわち、多結晶の場合には、０ｎｍ＜ｔ≦４０ｎｍという関係が満たされることとなる。なお、多結晶蛍光体板を製造する方法については、後述する。

他方、単結晶の蛍光体を用いて蛍光体層１ａを形成した場合には、蛍光体層１ａには粒界が存在しない。このため、蛍光体層１ａにおける空隙幅ｔは、０ｎｍである。すなわち、単結晶の場合には、ｔ＝０ｎｍという関係が満たされることとなる。また、単結晶蛍光体板を製造する方法については、後述する。

以上のように、蛍光体層１ａにおける粒界の存在の有無（換言すれば空隙幅ｔの値）によって、蛍光体層１ａを構成する蛍光体が単結晶であるか多結晶であるかを区別することができる。なお、小空隙蛍光体板において、空隙幅ｔの値がｔ≒０ｎｍと見なせる程度に十分小さい場合にも、当該小空隙蛍光体板を構成する蛍光体は単結晶であると区別されてよい。

また、上述のように、単結晶の蛍光体は、多結晶の蛍光体に比べて小さい空隙幅ｔを有している。このため、単結晶の蛍光体は、多結晶の蛍光体に比べて高い熱伝導率を有することとなる。このため、単結晶の蛍光体は、多結晶の蛍光体に比べて熱を放出しやすい。

但し、本実施形態では、多結晶の蛍光体も、０ｎｍ＜ｔ≦４０ｎｍという非常に小さい空隙幅ｔを有しているため、従来の蛍光体に比べて高い熱伝導率を有することとなる。また、多結晶の蛍光体であっても、空隙幅ｔが非常に少なければ、単結晶の蛍光体とほぼ同程度の熱伝導率を有し得る。

従って、蛍光体層１ａに粒界が存在しない場合には、蛍光体層１ａに粒界が存在する場合に比べて、蛍光体層１ａの温度上昇を抑制することができるため、蛍光体層１ａの発光効率を向上させることができる。換言すれば、単結晶の蛍光体を用いることにより、多結晶の蛍光体を用いた場合に比べて、より高輝度の照明光を出力する発光装置１００を実現することができる。

そして、ガーネット系蛍光体は、発光効率および放熱性の両方において優れているため、発光装置１００の性能向上に好適である。本実施形態では、ガーネット系蛍光体として、化学式（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅとして表されるＹＡＧ蛍光体を用いる。当該ＹＡＧ蛍光体は、ピーク波長が約５５０ｎｍである黄色の蛍光（蛍光Ｌ２）を発する。

但し、本発明の一態様に係るガーネット系蛍光体は、ＹＡＧ蛍光体のみに限定されなくともよい。一例として、ＧＡＧＧ（Gadolinium Aluminum Gallium Garnet，ガドリウム・アルミニウム・ガリウム・ガーネット）蛍光体またはＬｕＡＧ（Lutetium Aluminum Garnet，ルテチウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体が、ガーネット系蛍光体として使用されてよい。なお、ガーネット系蛍光体には、発光中心として、セリウム（Ｃｅ）をドープさせることが好ましい。

但し、発光効率および放熱性の観点からは、ＹＡＧ蛍光体を使用することが特に好ましい。特に、ＹＡＧ単結晶蛍光体を用いることにより、発光装置の性能を特に好適に向上させることができる。

ところで、単結晶または多結晶のガーネット系蛍光体は、光の散乱性が非常に低いことが知られている。従って、蛍光体層１ａもまた、光の散乱性が非常に低い部材となる。

この点を踏まえて、本願の発明者は、ＹＡＧ単結晶蛍光体およびＹＡＧ多結晶蛍光体のそれぞれの光の散乱性を確認するための実験を行った。具体的には、本願の発明者は、ＹＡＧ単結晶蛍光体およびＹＡＧ多結晶蛍光体によって蛍光体層をそれぞれ形成し、各蛍光体層の平坦な表面におけるヘイズ（Haze）値を測定する実験を行った。

ここで、ヘイズ値とは、ある面に入射した光の全光線透過率に対する拡散透過率の割合を示す指標である。従って、ヘイズ値が小さいほど、当該面の光の散乱性が低いと理解することができる。

実験の結果、ＹＡＧ単結晶蛍光体の平坦な表面におけるヘイズ値は４．５％であることが確認された。また、ＹＡＧ多結晶蛍光体の平坦な表面におけるヘイズ値は４．６％であることが確認された。

このように、ＹＡＧ単結晶蛍光体およびＹＡＧ多結晶蛍光体は、約５％以下という非常に低いヘイズ値を有していることが確認された。換言すれば、ＹＡＧ単結晶蛍光体およびＹＡＧ多結晶蛍光体は、光の散乱性が非常に低いことが確認された。従って、蛍光体層１ａは散乱性が非常に低く、光をほとんど散乱しない部材であると理解されてよい。

また、ＹＡＧ単結晶蛍光体とＹＡＧ多結晶蛍光体とは、ほぼ同程度のヘイズ値を有することが確認された。従って、ＹＡＧ単結晶蛍光体とＹＡＧ多結晶蛍光体との間には、光の散乱性の程度に有意に差は見られないと言える。このため、ＹＡＧ単結晶蛍光体またはＹＡＧ多結晶蛍光体のいずれを用いても、内部散乱が少ない蛍光体層が形成される。また、当該蛍光体層は、輝度の高い蛍光を発する。

続いて、多結晶で構成される蛍光体層１ａ（多結晶蛍光体板）を製造する方法の例を以下に示す。まず、サブミクロンサイズの酸化物の粉末を原料として、液相法または固相法により蛍光体原料粉末を作成する。例えば、蛍光体原料粉末がＹＡＧ蛍光体である場合、酸化物は酸化イットリウム、酸化アルミニウム、および酸化セリウムなどである。その後、蛍光体原料粉末を金型などで成型し、真空焼結させる。

上述の方法を用いることで、０ｎｍ＜ｔ≦４０ｎｍを満たす空隙幅ｔを有する蛍光体層１ａが得られる。上述したように、蛍光体層１ａは、従来の蛍光体層に比べて小さい空隙幅ｔを有するため、高い熱伝導率を有することとなる。

このため、蛍光体層１ａの温度は、高密度の励起光を照射しても上昇しにくい。したがって、蛍光体層１ａを構成する蛍光体の効率低下を抑制することができる。従って、高輝度かつ高効率の発光装置を提供することができる。

さらに、上述の方法によれば、蛍光体層１ａが製品に近い形状で形成されるため、材料のロスが小さく、かつ加工に要する時間を短縮できる。すなわち、上述の方法によれば、多結晶蛍光体板の量産性を向上することが可能となる。

また、単結晶で構成される蛍光体層１ａ（単結晶蛍光体板）を製造する方法の例としては、液相法、例えばＣＺ法が挙げられる。具体的には、まず、酸化物粉末を乾式混合などにより混合粉末し、当該混合粉末をるつぼに入れて加熱することで、融液を作製する。次に、蛍光体の種結晶を用意し、当該種結晶を上記融液に接触させた後、回転させながら引き上げる。この時、引き上げ温度は２０００℃程度とする。これにより、蛍光体の例えば＜１１１＞方向の単結晶インゴットを育成することができる。その後、当該単結晶インゴットを所望の大きさに切り出す。なお、単結晶インゴットの切り出し方次第では、＜００１＞または＜１１０＞方向などに単結晶板を切り出すこともできる。

上述の方法によれば、単結晶インゴットは、蛍光体の融点以上の温度で融液から作成されるため、高い結晶性を有する。すなわち、欠陥が少なくなる。このため、蛍光体層１ａの温度特性が向上し、温度の上昇による効率の低下が抑制される。

加えて、上述の方法で得られた単結晶インゴットは、空隙がないため（空隙幅ｔ＝０ｎｍであるため）、多結晶で形成された蛍光体層１ａと比較して、さらに熱伝導率が高くなる。当該単結晶インゴットの熱伝導率は、例えば１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。このため、高密度の励起光を照射した場合であっても、蛍光体層１ａの温度上昇を、抑制することができる。

なお、蛍光体層１ａは、発光装置１００の仕様に応じて、任意の断面形状（矩形または円形）を有するように形成されてよい。一例として、本実施形態における蛍光体層１ａは、長さ１０ｍｍの正方形の断面形状を有するように形成されている。本実施形態における蛍光体層１ａの厚さは、１００μｍ〜０．５ｍｍ程度の値であるが、特に限定されない。

続いて、励起光配光制御部１ｂについて説明する。励起光配光制御部１ｂは、蛍光体層１ａの非常に低い、光の散乱性を補償するために設けられた部材であると理解されてよい。以下に示すように、励起光配光制御部１ｂは、レーザ光Ｌ１の配光を制御し、配光を制御したレーザ光Ｌ１を蛍光体層１ａの内部へ導く部材である。

ここで、図２の（ａ）および（ｂ）を参照して、励起光配光制御部１ｂの構成の具体例について述べる。図２の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、励起光配光制御部１ｂの構成の具体例を示す図である。

はじめに、図２の（ａ）の構成について説明する。図２の（ａ）は、励起光配光制御部１ｂを蛍光体層１ａとは別体として設けた場合の構成を示す。励起光配光制御部１ｂは、封止層１ｂｓと散乱体粒子１ｂｐとを備える。

封止層１ｂｓは、散乱体粒子１ｂｐを内部に封止する層（薄膜）である。封止層１ｂｓは、透明な材料によって形成されている。封止層１ｂｓは、ガラス（シリカガラス等）によって形成されてよい。封止層１ｂｓをガラスによって形成することにより、励起光配光制御部１ｂの熱伝導率を向上させることが可能となる。

なお、封止層１ｂｓをガラスによって形成する場合には、スクリーン印刷等の公知の方法により、蛍光体層１ａの下面に散乱体粒子１ｂｐを堆積させればよい。続いて、散乱体粒子１ｂｐが堆積された蛍光体層１ａの下面に、硬化前のガラス材料を塗布する。そして、ガラス材料を硬化させることにより、散乱体粒子１ｂｐを内部に含んだガラス（すなわち封止層１ｂｓ）を形成することができる。

但し、封止層１ｂｓの材料は、ガラスのみに限定されない。一例として、樹脂（シリコーンまたはアクリル等）によって封止層１ｂｓを形成してもよい。この場合、散乱体粒子１ｂｐを内部に分散させた樹脂を準備し、当該樹脂を蛍光体層１ａの下面に塗布することにより、封止層１ｂｓを形成することができる。

なお、封止層１ｂｓの厚さは、励起光照射領域ＡＰのサイズに応じて適宜決定されてよい。一例として、封止層１ｂｓの厚さは、１０μｍ〜１００μｍ程度の値であってよい。なお、封止層１ｂｓの厚さ（励起光配光制御部１ｂの厚さ）は、蛍光体層１ａに比べて薄く形成されることが好ましい。この点を考慮すると、封止層１ｂｓの厚さは、１０μｍ以上かつ５０μｍ以下であることがより好ましい。

散乱体粒子１ｂｐは、レーザ光Ｌ１を散乱させる機能を有する部材である。散乱体粒子１ｂｐは、例えば粒径数μｍ程度のアルミナ粒子である。励起光配光制御部１ｂによって散乱されたレーザ光Ｌ１の一部は、蛍光体層１ａの下面に向かうこととなる。

このように、図２の（ａ）の場合には、散乱体粒子１ｂｐが設けられることによって、励起光配光制御部１ｂが実現されている。なお、図２の（ｂ）に示すように、励起光配光制御部の構成は、図２の（ａ）の構成のみに限定されないが、簡単のため各実施形態では、特に明記しない限りは、図２の（ａ）の構成を例示して説明を行うこととする。

続いて、図２の（ｂ）の構成について説明する。図２の（ｂ）は、励起光配光制御部を蛍光体層と一体として設けた場合の構成を示す。ここで、上述の図１の（ａ）および図２の（ａ）の構成との区別のため、図２の（ｂ）の発光部を発光部１ｔとして表す。

発光部１ｔは、上述の蛍光体層１ａを加工することによって形成される部材である。具体的には、発光部１ｔは、蛍光体層１ａの下面に表面加工（例えば、エッチングまたは研磨）を施すことによって形成される。

発光部１ｔは、蛍光体層１ａｔと散乱層１ｂｔ（凹凸形状）とを備える。蛍光体層１ａｔは、平坦な表面を有する蛍光体層であり、上述の蛍光体層１ａと同様の機能を有する。他方、散乱層１ｂｔは、下面に微小な凹凸部が形成された表面を有する蛍光体層である。当該凹凸部は、レーザ光Ｌ１を散乱させる散乱機構として機能する。

ここで、凹凸部においてレーザ光Ｌ１を好適に散乱させるために、当該凹凸部における互いに隣接する凹部および凸部の平均間隔（ピッチ）は、レーザ光Ｌ１のピーク波長（４５０ｎｍ）よりも長く設けられている。当該ピッチは、例えば１μｍ以上であってよい。なお、凹凸形状はランダムに形成されていなくてもよく、凹部および凸部が例えば周期的に形成されていてもよい。この場合、凹部および凸部の周期が当該ピッチとなる。

図２の（ｂ）の構成は、蛍光体層に励起光配光制御部の機能を併有させた構成であると理解されてよい。換言すれば、図２の（ｂ）は、励起光配光制御部として、蛍光体層の励起光照射面に凹凸形状が形成されている構成を示すものと理解されてよい。このように、散乱層１ｂｔは、レーザ光Ｌ１の配光を制御し、蛍光体層１ａｔの内部へレーザ光Ｌ１を導く励起光配光制御部として機能する。

なお、散乱層１ｂｔの下面において、励起光照射領域ＡＰに対応する領域には、レーザ光Ｌ１の反射を抑制するＡＲ（Anti-Reflection）コートが成膜されてもよい。これにより、励起光照射領域ＡＰに照射されたレーザ光Ｌ１を、より好適に蛍光体層１ａｔの内部へ導くことができる。

（比較例）
ここで、発光部１の効果（換言すれば、発光装置１００の効果）の説明に先立ち、比較例について説明する。図４の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、発光部１の比較例を示す図である。

図４の（ａ）は、第１の比較例を示す図である。第１の比較例は、発光部１から励起光配光制御部１ｂを除外したものである。ここで、第１の比較例において、レーザ光Ｌ１を蛍光体層１ａに照射した場合を考える。

上述したように、蛍光体層１ａにおける光の散乱性は非常に低いため、レーザ光Ｌ１は蛍光体層１ａの内部においてほぼ散乱されない。従って、レーザ光Ｌ１は、半導体レーザ１０ａ〜１０ｃから出射された方向を保ったまま、発光装置の外部に出射されることとなる。換言すれば、レーザ光Ｌ１は、特定の指向性を有したまま、発光装置の外部に出射される。

他方、蛍光Ｌ２は、励起光照射領域ＡＰに対応する蛍光体層１ａの下面の領域全体において発生するため、特定の指向性を有しない。従って、レーザ光Ｌ１と蛍光Ｌ２とのそれぞれの配光を揃えることができないため、照明光の色ムラが発生してしまう。このように、励起光配光制御部１ｂを設けない場合には、照明光の色ムラを抑制することができないという問題が生じる。

また、図４の（ｂ）は、第２の比較例を示す図である。ここで、第２の比較例における発光部を、発光部１ｙと呼称する。発光部１ｙは、第１層１ａｙおよび第２層１ｂｙを備える。

第１層１ａｙは、散乱体粒子（例えばアルミナ）および蛍光体（例えばＹＡＧ蛍光体）を含んだ波長変換部材である。第１層１ａｙは、樹脂中に散乱体粒子と蛍光体とを分散されることによって形成されてよい。第１層１ａｙ（より具体的には、第１層１ａｙに含まれる蛍光体）は、レーザ光Ｌ１を受光して蛍光Ｌ２を発する。

第２層１ｂｙは、第１層１ａｙの下面に設けられた層であり、レーザ光Ｌ１を拡散する機能を有する。また、第２層１ｂｙは、第１層１ａｙに比べて十分な厚さを有している。第２層１ｂｙの下面に入射されたレーザ光Ｌ１は、第２層１ｂｙの内部において拡散された後に、第１層１ａｙの下面全体に到達することとなる。

そして、第１層１ａｙの下面全体に到達したレーザ光Ｌ１は、第１層１ａｙに含まれる散乱体粒子によってさらに散乱されることとなる。従って、発光部１ｙでは、発光領域が第１層１ａｙの上面全体またはそれよりも広い領域に分布する。

すなわち、発光部１ｙでは、第１層１ａｙおよび第２層１ｂｙを設けることによって照明光の色ムラが抑制されているものの、その代償として照明光のスポット性が失われている。従って、発光部１ｙでは、高輝度の照明光を得ることができないという問題が生じる。

（発光装置１００の効果）
本実施形態の発光装置１００において、発光部１は、蛍光体層１ａおよび励起光配光制御部１ｂを備えている。上述したように、励起光配光制御部１ｂは、レーザ光Ｌ１の配光を制御し、当該レーザ光Ｌ１を蛍光体層１ａの内部に導くことができる。

従って、発光部１は、上述の第１の比較例とは異なり、レーザ光Ｌ１をより広範囲に配光させることができるため、レーザ光Ｌ１の配光を蛍光Ｌ２の配光に揃えることが可能となる。このように、励起光配光制御部１ｂを設けることにより、照明光の色ムラを抑制することが可能となる。

また、上述したように、レーザ光Ｌ１は蛍光体層１ａの内部においてほぼ散乱されない。従って、発光部１は、上述の第２の比較例とは異なり、照明光の色ムラを抑制しつつ、当該照明光のスポット性を維持することができる。すなわち、発光部１では、小さいサイズの発光領域ＢＰを実現することができる。

特に、励起光配光制御部１ｂの厚さを十分に薄くすることにより、発光領域ＢＰのサイズを励起光照射領域ＡＰのサイズと同程度とすることが可能となる。このため、照明光が広範囲に配光されないため、高輝度の照明光を得ることも可能となる。

続いて、発光装置１００のさらなる効果について述べる。励起光がレーザ光である場合には、レーザ光は単位面積当たりのパワー密度が高いため、レーザ光が散乱されずに発光装置１００から出射された場合には、発光装置の安全性を害する可能性が懸念される。

しかしながら、発光装置１００では、励起光配光制御部１ｂが設けられているため、レーザ光を散乱させることができる。それゆえ、当該レーザ光の単位面積当たりのパワー密度を低下させることができる。従って、安全性がより高いレーザ光を、白色光の一部として発光装置１００の外部に出射することができる。このように、本実施形態の発光装置１００によれば、発光装置の安全性を高めることもできる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図５および図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施形態の発光装置２００は、実施形態１の発光装置１００に、ダイクロイックミラー２１を付加した構成である。図５は、発光装置２００に含まれる発光部１の周辺の構成を概略的に示す図である。

ダイクロイックミラー２１は、所定の波長範囲の光を透過させるとともに、当該波長範囲以外の光を反射させる機能を有する光学部材である。ダイクロイックミラー２１は、例えば誘電体多層膜を用いて形成されてよい。当該誘電体多層膜としては、例えばＳｉＯ_２／ＴｉＯ_２の誘電体多層膜を使用することができる。

ダイクロイックミラー２１は、青色のレーザ光Ｌ１を透過させるとともに、黄色の蛍光Ｌ２を反射する光学特性を有する。図６は、本実施形態のダイクロイックミラー２１の光学特性の一例を示すグラフである。

図６のグラフにおいて、横軸は光の波長であり、縦軸は光の透過率である。なお、光の透過率は、最大値を１として正規化された値である。図６を参照すれば、ダイクロイックミラー２１は、（ｉ）４６０ｎｍ程度以下の波長範囲の光を好適に透過させるとともに、（ｉｉ）４７０ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の波長範囲の光を好適に反射することが理解される。

従って、ダイクロイックミラー２１は、波長４５０ｎｍの青色のレーザ光Ｌ１を透過させることともに、ピーク波長５５０ｎｍを有する黄色の蛍光Ｌ２を反射する機能を有する。なお、ダイクロイックミラー２１は、光の吸収率が非常に低くなるように設計されているため、以下に述べる光の利用効率の向上に悪影響を及ぼさない。

ここで、図５を再び参照して、ダイクロイックミラー２１の利点について述べる。図５に示されるように、ダイクロイックミラー２１は、励起光配光制御部１ｂの下面を覆うように設けられている。このため、レーザ光Ｌ１は、ダイクロイックミラー２１を通過して、励起光配光制御部１ｂの下面に到達することとなる。

なお、上述の図２の（ｂ）の発光部の構成を採用した場合の方が、図２の（ａ）の発光部の構成に比べて、励起光配光制御部１ｂ（図２の（ｂ）の場合には散乱層１ｂｔ）の下面に、ダイクロイックミラー２１をより容易に設けることができる。

そして、蛍光体層１ａの内部において発せられる蛍光Ｌ２の一部は、下側（蛍光体層１ａから励起光配光制御部１ｂに向かう方向）に向かうこととなる。ダイクロイックミラー２１が設けられることにより、下側に向かう蛍光Ｌ２を、ダイクロイックミラー２１の上面によって反射させ、蛍光体層１ａの上側へと向かわせることができる。

従って、ダイクロイックミラー２１が設けられることにより、より多くの蛍光Ｌ２を蛍光体層１ａの上側から出射させる（照明光の一部として利用することができる）ので、照明光の輝度を向上させることが可能である。

このように、ダイクロイックミラー２１が設けられることにより、照明光の一部として利用することが可能な蛍光Ｌ２の光量を増加させることができるので、蛍光体層１ａのサイズを小型化することができる。特に、蛍光体層１ａの厚さを薄くことが可能となる。蛍光体層１ａのサイズを小型化することにより、蛍光体層１ａの製造に必要な蛍光体の量を低減することができるので、蛍光体層１ａの製造コストを低減することが可能となる。

なお、図５ではダイクロイックミラー２１が励起光配光制御部１ｂの下面に設けられた構成が例示されているが、ダイクロイックミラー２１が設けられる位置は、必ずしもこれに限定されない。

具体的には、ダイクロイックミラー２１は、励起光配光制御部１ｂの上面に設けられてもよい。この場合、ダイクロイックミラー２１は、上下方向において蛍光体層１ａと励起光配光制御部１ｂとの間に挟まれるように配置されることとなる。

すなわち、本発明の一態様に係る発光装置において、ダイクロイックミラー２１は、蛍光体層１ａの、レーザ光Ｌ１の入射側に設けられていればよい。当該位置関係が満たされていれば、ダイクロイックミラー２１によって蛍光体層１ａの下側に向かう蛍光Ｌ２を反射することができるためである。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態の発光装置３００は、実施形態１の発光装置１００において、（ｉ）発光部１を発光部３に置き換え、かつ、（ｉｉ）基板３１を付加した構成である。図７は、発光装置３００に含まれる発光部３の周辺の構成を概略的に示す図である。

本実施形態の発光部３は、実施形態１の発光部１において、蛍光体層１ａを蛍光体層３ａに置き換えた部材である。なお、蛍光体層３ａは、蛍光体層１ａと同様の機能を有する部材であるが、蛍光体層１ａとの区別のため、便宜上異なる部材番号を付している。

蛍光体層３ａは、蛍光体層１ａに比べて十分に薄い厚さを有すると言う点において、蛍光体層１ａと異なる。具体的には、蛍光体層３ａの厚さは、１０μｍ〜１００μｍ程度として形成されてよい。上述したように、十分に薄い蛍光体層３ａを適用することにより、蛍光体層の製造コストが低減される。

しかしながら、蛍光体層３ａの厚さを非常に薄くした場合には、蛍光体層３ａの機械的な強度が低下してしまうことが懸念される。従って、蛍光体層３ａに下向きの外力が加えられた場合には、蛍光体層３ａが容易に割れてしまうリスクが懸念される。そこで、本実施形態では、蛍光体層３ａが容易に割れてしまうことを防止するために、発光部３を支持する基板３１が設けられている。

基板３１は、発光部３を支持する部材である。具体的には、基板３１は、励起光配光制御部１ｂの下面を支持している。従って、蛍光体層３ａは、励起光配光制御部１ｂを介して、基板３１に間接的に支持されることとなる。

基板３１が設けられることにより、非常に薄い蛍光体層３ａを用いた場合であっても、当該蛍光体層３ａの割れが発生することを防止できるため、発光装置３００の取り扱い（ハンドリング）を容易化することができる。

基板３１は、レーザ光Ｌ１を透過することができるように、透光性を有している。また、基板３１は、発光部３において発生した熱を効率的に放出することができるように、高い熱伝導率を有していることが好ましい。基板３１の材料として、サファイアを用いることにより、透明であり、かつ、高い熱伝導率を有する基板３１を実現できる。

なお、基板３１において、励起光照射領域ＡＰに対応する部分は、透明な接着剤を用いて励起光配光制御部１ｂの下面と接着されることが好ましい。これにより、励起光照射領域ＡＰにおいて、基板３１に向けて照射され励起光配光制御部１ｂに向かうレーザ光Ｌ１が、基板３１と励起光配光制御部１ｂとの界面において反射または吸収されることを防止することができる。

但し、基板３１において、励起光照射領域ＡＰに対応しない部分は、レーザ光Ｌ１を必ずしも透過させなくともよい部分であるので、不透明な接着材を用いて励起光配光制御部１ｂの下面と接着されてもよい。

なお、基板３１の上面または下面に、上述の実施形態２において述べたダイクロイックミラー２１を設けてもよい。これにより、非常に薄い蛍光体層３ａを用いた場合であっても、照明光の輝度が低減してしまうことを抑制することが可能である。

なお、基板３１の上面を加工し、当該上面に凹凸形状を形成してもよい。この凹凸形状は、上述の図２の（ｂ）の散乱層１ｂｔに設けられた凹凸形状と同様の形状であってよい。基板３１の上面に凹凸形状を設けることにより、基板３１の上面を励起光配光制御部として機能させることが可能となる。

また、基板３１の下面において、励起光照射領域ＡＰに対応する領域には、レーザ光Ｌ１の反射を抑制するＡＲコートが成膜されてもよい。これにより、励起光照射領域ＡＰに照射されたレーザ光Ｌ１を、より好適に蛍光体層３ａの内部へ導くことができる。また、基板３１の上面に、上述のダイクロイックミラー２１が設けられてもよい。

基板３１のサイズが大型となる場合には、このように励起光配光制御部を実現することにより、上述の図２の（ａ）および（ｂ）の構成に比べて、励起光配光制御部をより効率的に製造できるという利点が得られる。

〔実施形態４〕
本発明の実施形態４について、図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態の発光装置４００は、実施形態１の発光装置１００において、反射部４１（遮光部）を付加した構成である。図８は、発光装置４００に含まれる発光部３の周辺の構成を概略的に示す図である。

反射部４１は、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を反射する光学部材である。反射部４１は、蛍光体層１ａの上面（すなわち、蛍光体層１ａの蛍光の出射側の面）の一部を覆うように設けられている。従って、図８に示されるように、蛍光体層１ａの上面のうち、反射部４１によって覆われていない部分（蛍光体層１ａの上面の開口部とも称する）が、発光領域ＢＰに対応することとなる。

蛍光体層１ａの上面の開口部の形状は、任意の形状（例えば、円形または矩形）であってよい。換言すれば、蛍光体層１ａの上面の開口部の形状が所望の形状となるように、反射部４１によって蛍光体層１ａの上面の一部を覆えばよい。

一例として、反射部４１は、ＡｌまたはＡｇ等の金属材料によって形成されてよい。また、反射部４１は、誘電体の多層膜によって形成されてもよい。反射部４１は、薄膜を形成するための公知の方法（例えば蒸着またはスパッタリング等）を用いて、蛍光体層１ａの上面の一部を覆うように形成されてよい。

本実施形態の発光装置４００によれば、反射部４１が設けられることにより、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２（すなわち照明光）は、蛍光体層１ａの上面の開口部のみから、発光部１の上部へと出射されることとなる。

すなわち、蛍光体層１ａの上面の一部を覆う反射部４１の形状に応じて、蛍光体層１ａの上面の開口部の形状を規定することができる。従って、蛍光体層１ａの上面の開口部の形状に対応した照明光の発光パターンを得ることが可能となる。

続いて、反射部４１のさらなる効果について説明する。ここで、励起光配光制御部１ｂがレーザ光Ｌ１を十分に散乱できない場合を考える。この場合、上述の図４の（ａ）の場合と概ね同様に、レーザ光Ｌ１の配光を蛍光Ｌ２の配光に揃えることができないため、照明光の色ムラが生じるという問題が生じる。

しかしながら、本実施形態では、反射部４１によって蛍光体層１ａの上面の開口部の面積が規定されるので、発光領域ＢＰを規定することが可能となる。従って、反射部４１を、蛍光Ｌ２が上面に出射される範囲を制限する（狭める）部材として利用することができる。

従って、励起光配光制御部１ｂがレーザ光Ｌ１を十分に散乱できない場合（レーザ光Ｌ１の配光を十分に制御できない場合）であっても、蛍光体層１ａの上面の開口部の面積が十分に小さくなるように反射部４１を設けることにより、蛍光Ｌ２の配光をレーザ光Ｌ１の配光に揃えることが可能となる。従って、照明光の色ムラをより好適に低減することが可能となる。

加えて、反射部４１が設けられることにより、光（レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２）の利用効率が向上するという利点が得られる。一例として、レーザ光Ｌ１の一部は、反射部４１により反射され、蛍光体層１ａへと向かうこととなる。

従って、反射部４１によって反射されたレーザ光Ｌ１によって、蛍光体層１ａを励起し、蛍光Ｌ２を発生させることができる。このように、反射部４１が設けられることにより、レーザ光Ｌ１を励起光としてより効率的に利用することが可能となる。

また、蛍光Ｌ２の一部は、反射部４１により反射され、蛍光体層１ａの上面へと向かうこととなる。従って、蛍光Ｌ２を照明光の一部としてより効果的に利用することが可能となる。このように、反射部４１が設けられることにより、光の利用効率が向上するため、照明光の輝度を向上させることが可能となる。

〔変形例〕
上述の実施形態４では、遮光部として反射部４１を利用する構成について説明を行った。しかしながら、本発明の一態様に係る遮光部は、光を遮光する（光を透過させない）機能を有するものであればよく、必ずしも反射部のみに限定されない。

一例として、実施形態４において、反射部４１を光吸収部に置き換えてもよい。光吸収部は、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を吸収する光学部材である。当該光学部材の材料としては、例えばカーボンブラックが用いられてよい。

遮光部として光吸収部を用いた場合にも、照明光の発光パターンを、蛍光体層１ａの開口部の形状によって規定することが可能となるため、照明光の色ムラを低減することができる。

但し、遮光部として光吸収部を用いた場合には、光（レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２）の利用効率を向上させることはできない。この点から、上述の実施形態４に示されるように、遮光部としては反射部４１を利用することが特に好ましいと言える。

〔実施形態５〕
本発明の実施形態５について、図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態の発光装置５００は、実施形態１の発光装置１００において、（ｉ）発光部１を発光部５に置き換え、かつ、（ｉｉ）反射部５１（遮光部）を付加した構成である。図９は、発光装置５００に含まれる発光部５の周辺の構成を概略的に示す図である。

発光部５は、蛍光体層５ａおよび励起光配光制御部５ｂを備えている。なお、蛍光体層５ａは、上述の蛍光体層１ａと同様の部材であるが、励起光配光制御部および反射部との相対的な位置関係が、上述の実施形態４とは異なる。このため、本実施形態における蛍光体層については、蛍光体層１ａとの区別のために便宜上異なる部材番号を付し、蛍光体層５ａと呼称する。

また、本実施形態における反射部についても、反射部４１との区別のために便宜上異なる部材番号を付し、反射部５１と呼称する。なお、上述したように、遮光部として光吸収部を用いてもよい。本実施形態において、反射部５１は、蛍光体層１ａの下面（すなわち、蛍光体層１ａの励起光照射面）の一部を覆うように設けられている。

励起光配光制御部５ｂは、上述の励起光配光制御部１ｂと同様の部材である。但し、本実施形態の励起光配光制御部５ｂは、蛍光体層５ａの下面の一部のみに設けられている点において、実施形態１の励起光配光制御部１ｂと異なる。具体的には、励起光配光制御部５ｂは、蛍光体層５ａの下面のうち、反射部５１によって覆われていない部分（蛍光体層１ａの上面の開口部とも称する）に設けられている。

なお、図２の（ａ）の構成によって励起光配光制御部５ｂを実現する場合には、蛍光体層５ａの下面のうち、所定の領域にスクリーン印刷用のマスクを設けければよい。当該マスクに対してスクリーン印刷を行うことにより、当該所定の領域のみに励起光配光制御部５ｂを選択的に形成することができる。

また、図２の（ｂ）の構成によって励起光配光制御部５ｂを実現する場合には、蛍光体層５ａの下面のうち、所定の領域以外にフォトリソグラフィ用のマスクを設ければよい。蛍光体層５ａの下面全体にエッチングを行うことにより、当該所定の領域のみに凹凸形状（励起光配光制御部５ｂ）を選択的に形成することができる。

本実施形態の発光装置５００では、図９に示されるように、反射部５１の形状に応じて、蛍光体層５ａの下面の開口部の形状を規定することができる。従って、上述の実施形態４と同様に、当該開口部の形状に対応した照明光のパターンを得ることが可能となる。

なお、本実施形態では、蛍光体層５ａの、レーザ光Ｌ１の入射側に反射部５１が設けられているため、ダイクロイックミラー２１を設ける必要がない。加えて、反射部５１は、蛍光体層５ａから発せられる蛍光のうち、下側に向かう蛍光を反射し、蛍光体層５ａに再び向かわせることができる。

すなわち、本実施形態では、反射部５１は、ダイクロイックミラー２１と同様に、蛍光Ｌ２の利用効率を向上させる光学部材としての役割を果たす。このように、本実施形態の発光装置５００によれば、ダイクロイックミラー２１を設けることなく、蛍光Ｌ２の利用効率を向上させることが可能となる。このため、比較的容易な構成によって、輝度の高い照明光を得ることもできる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光装置（１００）は、励起光（レーザ光Ｌ１）を照明光の一部として出射する発光装置であって、可視光である上記励起光を出射する励起光源（半導体レーザ１０ａ〜１０ｃ）と、上記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光（Ｌ２）を発する小空隙蛍光体板からなる蛍光体層（１ａ）と、上記励起光の配光を制御し、上記蛍光体層の内部へ上記励起光を導く励起光配光制御部（１ｂ）と、を備え、上記小空隙蛍光体板は、内部に存在する空隙の幅が、０ｎｍ以上かつ上記励起光の波長の１０分の１以下である蛍光体板である。

上記の構成によれば、励起光配光制御部によって配光が制御された励起光を、蛍光体層の内部に導くことができる。そして、蛍光体層は、当該蛍光を受けて蛍光を発する。ここで、上述したように、蛍光体層は小空隙蛍光体板からなるため、光（励起光および蛍光）は蛍光体層の内部においてほぼ散乱されない。

従って、励起光配光制御部によって制御された励起光の配光は、蛍光の配光にほぼ揃うこととなる。すなわち、励起光の配光を、蛍光の配光に揃えることが可能となる。従って、発光装置の外部には、励起光と蛍光とがほぼ均一に混合された照明光（白色光，より具体的には擬似白色光）が出射されることとなる。

このように、本発明の一態様に係る発光装置によれば、励起光配光制御部を設けることにより、照明光の色ムラを抑制することが可能となる。それゆえ、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層を用いた場合に、発光装置から出射される照明光の色ムラを低減させることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様２に係る発光装置は、上記態様１において、上記空隙の幅が、０ｎｍ以上かつ４０ｎｍ以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、上述のように、発光装置から出射される照明光の色ムラを低減させることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様３に係る発光装置は、上記態様１または２において、上記励起光は、上記蛍光体層の励起光照射面の一部の領域に照射されることが好ましい。

上記の構成によれば、励起光がスポット光として励起光照射面の一部の領域のみに照射されるため、照明光のスポット性を向上させることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様４に係る発光装置は、上記態様１から３のいずれか１つにおいて、上記蛍光体は、単結晶または多結晶のガーネット系蛍光体であることが好ましい。

上記の構成によれば、蛍光体層の熱伝導率および発光効率を向上させることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様５に係る発光装置は、上記態様４において、上記蛍光体は、単結晶のガーネット系蛍光体であることが好ましい。

上記の構成によれば、単結晶のガーネット系蛍光体によって蛍光体層を形成することができる。このため、多結晶のガーネット系蛍光体によって蛍光体層を形成した場合に比べて、蛍光体層の熱伝導率をさらに向上させることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様６に係る発光装置は、上記態様４または５において、上記ガーネット系蛍光体は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体であることが好ましい。

上記の構成によれば、発光効率および放熱性に特に優れた蛍光体層を実現することが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様７に係る発光装置は、上記態様１から６のいずれか１つにおいて、上記励起光配光制御部は、上記励起光を散乱させることにより上記励起光の配光を制御することが好ましい。

上記の構成によれば、励起光配光制御部によって励起光を散乱させることにより、励起光の配光を制御することが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様８に係る発光装置は、上記態様７において、上記励起光配光制御部は、上記励起光を散乱させる散乱体粒子（１ｂｐ）を封止した封止層（１ｂｓ）であってよい。

上記の構成によれば、散乱体粒子を封止した封止層によって励起光配光制御部を実現することが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様９に係る発光装置は、上記態様８において、上記封止層の厚さは、１０μｍ以上かつ５０μｍ以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、励起光配光制御部を十分に薄く形成することができるため、照明光のスポット性をさらに向上させることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様１０に係る発光装置は、上記態様７において、上記励起光配光制御部として、上記蛍光体層の励起光照射面に凹凸形状（散乱層１ｂｔ）が形成されていてよい。

上記の構成によれば、蛍光体層の励起光照射面に凹凸形状を形成することによって、励起光配光制御部を構成することができる。それゆえ、蛍光体層とは異なる部材を追加することなく、励起光配光制御部を実現することが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様１１に係る発光装置は、上記態様１から１０のいずれか１つにおいて、上記励起光を透過させるとともに、上記蛍光を反射するダイクロイックミラー（２１）を、上記蛍光体層の、上記励起光の入射側にさらに備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、蛍光体層から発せられる蛍光のうち、当該蛍光体層の、上記励起光の入射側に向かう蛍光を、ダイクロイックミラーによって反射し、蛍光体層に再び向かわせることができる。このため、蛍光の利用効率を向上させることができるという効果を奏する。

本発明の態様１２に係る発光装置は、上記態様１から１１のいずれか１つにおいて、上記蛍光体層を支持する透光性の基板（３１）をさらに備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、透光性の基板によって蛍光体層を支持することができるので、蛍光体層を薄く形成した場合に、当該蛍光体層に下向きの外力が加えられた場合であっても、当該蛍光体が容易に割れてしまうことを防止することができる。それゆえ、蛍光体層を薄く形成した場合であっても、当該蛍光体層を容易に取り扱うことが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様１３に係る発光装置は、上記態様１から１２のいずれか１つにおいて、上記蛍光体層の蛍光の出射側の面の一部を覆い、上記励起光および蛍光を遮光する遮光部（反射部４１）をさらに備えていてよい。

上記の構成によれば、蛍光体層の蛍光の出射側の面の一部を覆う遮光部の形状に応じて、蛍光体層の蛍光の出射側の面の開口部（遮光部に覆われていない部分）の形状を規定することができる。それゆえ、当該開口部の形状に対応した照明光のパターンを得ることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様１４に係る発光装置は、上記態様１から１２のいずれか１つにおいて、上記蛍光体層の励起光照射面の一部を覆い、上記励起光および蛍光（反射部５１）を遮光する遮光部をさらに備えており、上記励起光配光制御部は、上記励起光照射面のうち、上記遮光部によって覆われていない部分に設けられていてよい。

上記の構成によれば、蛍光体層の励起光照射面の一部を覆う遮光部の形状に応じて、蛍光体層の励起光照射面の開口部（遮光部に覆われていない部分）の形状を規定することができる。それゆえ、当該開口部の形状に対応した照明光のパターンを得ることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様１５に係る発光装置は、上記態様１３または１４において、上記遮光部は、上記励起光および蛍光を反射する反射部（４１）であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の発光装置。

上記の構成によれば、遮光部を反射部として機能させることができるため、励起光および蛍光の利用効率を向上することができるという効果を奏する。

本発明の態様１６に係る発光装置は、上記態様１３または１４において、上記遮光部は、上記励起光および蛍光を吸収する光吸収部であってよい。

上記の構成によれば、光吸収部によって遮光部を実現することができるという効果を奏する。

本発明の態様１７に係る発光装置は、上記態様１から１６のいずれか１つにおいて、上記励起光源は、上記励起光としてレーザ光を出射する半導体レーザ（１０ａ〜１０ｃ）であってよい。

ところで、励起光源として半導体レーザを用いた場合には、半導体レーザから出射されるレーザ光は単位面積当たりのパワー密度が比較的高い。このため、レーザ光が散乱されずに発光装置から出射された場合には、発光装置の安全性を害する可能性が懸念される。

しかしながら、上記の構成によれば、励起光配光制御部によってレーザ光の配光を制御することにより、当該レーザ光の単位面積当たりのパワー密度を低下させることができる。それゆえ、本発明の一態様に係る発光装置によれば、励起光源として半導体レーザを用いた場合にも、発光装置の安全性を高めることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様１８に係る発光装置は、上記態様１から１７のいずれか１つにおいて、上記蛍光体層に対して上記励起光が照射される面は、当該蛍光体層において上記蛍光が出射される面と対向していることが好ましい。

上記の構成によれば、本発明の一態様に係る発光装置として、透過型の発光装置を実現することができるという効果を奏する。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

〔本発明の別の表現〕
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。

すなわち、本発明の一態様に係る発光装置は、励起光源と散乱性物質を実質含まない波長変換部材と励起光配光制御部とを備え、励起光配光制御部は波長変換部材の励起光が照射される側に設けられている。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記励起光配光制御部を経た励起光は波長変換部材の一部を照射する。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記散乱性物質を実質含まない波長変換部材は単結晶または多結晶である。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記励起光配光制御部は微小散乱物質を含む薄膜である。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記薄膜の厚さは１０μｍ以上かつ５０μｍ以下である。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記励起光配光制御部は上記波長変換部材に凹凸加工を施したものである。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記励起光散乱部はダイクロイックミラーを備えている。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記波長変換部材は基板上に設けられている。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記波長変換部材の発光領域側に開口部を備えた反射部材が設けられている。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記励起光配光制御部は開口部を備えていて、開口部に励起光が照射される。

１，３，５ 発光部
１ａ 蛍光体層
１ｂ 励起光配光制御部
１ｂｓ 封止層
１ｂｐ 散乱体粒子
１ｂｔ 散乱層（凹凸形状）
２１ ダイクロイックミラー
３１ 基板
４１，５１ 反射部（遮光部）
１００，２００，３００，４００，５００ 発光装置

Claims (16)

1. 励起光を照明光の一部として出射する発光装置であって、
   可視光である上記励起光を出射する励起光源と、
   上記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発する小空隙蛍光体板からなる蛍光体層と、
   上記励起光の配光を制御し、上記蛍光体層の内部へ上記励起光を導く励起光配光制御部と、を備え、
   上記小空隙蛍光体板は、内部に存在する空隙の幅が、０ｎｍ以上かつ上記励起光の波長の１０分の１以下である蛍光体板であり、
   上記励起光源は、上記励起光として、４２０ｎｍ以上かつ４９０ｎｍ以下の波長範囲のレーザ光を出射する半導体レーザであり、
   上記空隙の幅は、０ｎｍ以上かつ４０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置。
2. 上記励起光は、上記蛍光体層の励起光照射面の一部の領域に照射されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 上記蛍光体層に含まれている蛍光体は、単結晶または多結晶のガーネット系蛍光体であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 上記蛍光体層に含まれている蛍光体は、単結晶のガーネット系蛍光体であることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 上記ガーネット系蛍光体は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体であることを特徴とする請求項３または４に記載の発光装置。
6. 上記励起光配光制御部は、上記励起光を散乱させることにより上記励起光の配光を制御
   することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 上記励起光配光制御部は、上記励起光を散乱させる散乱体粒子を封止した封止層であることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
8. 上記封止層の厚さは、１０μｍ以上かつ５０μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
9. 上記励起光配光制御部として、上記蛍光体層の励起光照射面に凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
10. 上記励起光を透過させるとともに、上記蛍光を反射するダイクロイックミラーを、上記蛍光体層の、上記励起光の入射側にさらに備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の発光装置。
11. 上記蛍光体層を支持する透光性の基板をさらに備えていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の発光装置。
12. 上記蛍光体層の蛍光の出射側の面の一部を覆い、上記励起光および蛍光を遮光する遮光部をさらに備えていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の発光装置。
13. 上記蛍光体層の励起光照射面の一部を覆い、上記励起光および蛍光を遮光する遮光部をさらに備えており、
    上記励起光配光制御部は、上記励起光照射面のうち、上記遮光部によって覆われていない部分に設けられていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の発光装置。
14. 上記遮光部は、上記励起光および蛍光を反射する反射部であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の発光装置。
15. 上記遮光部は、上記励起光および蛍光を吸収する光吸収部であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の発光装置。
16. 上記蛍光体層に対して上記励起光が照射される面は、当該蛍光体層において上記蛍光が出射される面と対向していることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の発光装置。

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