JP7361618B2

JP7361618B2 - 照明装置

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Publication number: JP7361618B2
Application number: JP2020012916A
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Inventors: 徹三宅
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Priority date: 2020-01-29
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2023-10-16
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Description

本開示は、照明装置に関する。

半導体レーザから射出された励起光を受光して励起光とは異なる波長の蛍光を発する蛍光体ユニットと、蛍光体ユニットから発せられた蛍光の一部を少なくとも導波するファイバ束とを有する照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－２５２４４０号公報

照明光において、励起光の変換効率を高めることが求められる。

本開示の一実施形態に係る照明装置は、第１反射面を有する基板と、第１層と、第２層と、第３層と、発光装置とを備える。前記第１層は、前記第１反射面上に位置し、第１波長変換部材を有する。前記第２層は、前記第１層の上方に前記第１層に沿って位置し、第２波長変換部材を有する。前記第３層は、前記第１層と前記第２層との間に位置する。前記発光装置は、前記第３層の内部に位置する射出点から励起光を射出する。前記第１波長変換部材は、前記第１層に入射してきた前記励起光の少なくとも一部を前記励起光と異なるスペクトルで特定される第１変換光に変換する。前記第１反射面は、前記第１波長変換部材で変換されなかった前記励起光を前記第２層に向けて反射する。前記第２波長変換部材は、前記第１層から前記第２層に入射してきた前記励起光の少なくとも一部を前記励起光と異なるスペクトルで特定される第２変換光に変換する。前記第２層は、前記第２変換光の少なくとも一部と、前記第１層から入射してきた前記第１変換光の少なくとも一部とを外方に向けて透過させる。

本開示の一実施形態に係る照明装置によれば、励起光の変換効率が高くなる。

一実施形態に係る照明装置の構成例を示す模式図である。波長変換部材の構成例を示す断面図である。本実施形態に係る照明光のスペクトルの一例を示すグラフである。フィルタ特性の一例を示すグラフである。

（照明装置１の構成）
図１に示されるように、一実施形態に係る照明装置１は、第１層１１と、第２層１２と、第３層１３と、基板２１と、発光装置４０とを備える。基板２１は、ＸＺ平面に沿って延在する。第１層１１、第２層１２及び第３層１３は、基板２１に沿って位置し、ＸＺ平面に沿って延在する。第１層１１、第２層１２及び第３層１３のうち、第１層１１は、基板２１に最も近い側に位置する。第２層１２は、基板２１から最も遠い側に位置する。第３層１３は、第１層１１と第２層１２との間に位置する。つまり、各層は、基板２１から見て、第１層１１、第３層１３及び第２層１２の順に位置する。各層は、Ｙ軸の負の方向の側から正の方向の側に向けて、第１層１１、第３層１３及び第２層１２の順に位置するともいえる。第１層１１と第３層１３と第２層１２とは、この順で、基板２１上に積層されているともいえる。

基板２１は、第１層１１に対向する側（Ｙ軸の正の方向の側）に位置する第１反射面２１ａを有する。第１反射面２１ａは、入射してくる光を反射する。第１反射面２１ａで反射した光は、第１層１１を通って、第３層１３及び第２層１２に向けて進む。第１反射面２１ａを有する基板２１は、第１反射部材とも称される。第１層１１は、基板２１上、又は、第１反射面２１ａ上に位置するともいえる。第１層１１は、第１反射面２１ａに当接してもよいし、第１反射面２１ａに対して所定の間隔をあけて位置してもよい。照明装置１は、第１層１１と基板２１又は第１反射面２１ａとの間に位置する他の部材を有してもよい。つまり、第１層１１の位置は、基板２１又は第１反射面２１ａの直上であってもよいし、直上でなくてもよい。

発光装置４０は、第３層１３の内部に位置する所定点１３ａから励起光７１を射出する。励起光７１が射出される所定点１３ａは、射出点とも称される。発光装置４０は、励起光７１を射出する光源４１を備えてよい。光源４１は、所定点１３ａに位置してもよい。発光装置４０は、光源４１から射出された励起光７１を所定点１３ａまで伝搬するファイバ４２を備えてもよい。励起光７１は、所定点１３ａから第１層１１又は第２層１２に向けて進む。

第１層１１は、第１波長変換部材３１を含む。第２層１２は、第２波長変換部材３２を含む。第１波長変換部材３１及び第２波長変換部材３２は、波長変換部材３０とも総称される。波長変換部材３０は、所定のスペクトルで特定される励起光７１を、異なるスペクトルで特定される光に変換して射出する。第１波長変換部材３１及び第２波長変換部材３２が変換して射出する光は、それぞれ第１変換光及び第２変換光とも称される。第１変換光及び第２変換光は、変換光とも総称される。励起光７１を特定するスペクトルは、励起光スペクトルとも称される。第１変換光及び第２変換光を特定するスペクトルは、それぞれ第１変換光スペクトル及び第２変換光スペクトルとも称される。

第１波長変換部材３１は、入射してきた励起光７１の少なくとも一部を第１変換光に変換して射出する。第２波長変換部材３２は、入射してきた励起光７１の少なくとも一部を第２変換光に変換して射出する。波長変換部材３０に入射した励起光７１は、他の光に変換されずに励起光７１のままで射出されることがある。第１波長変換部材３１又は第２波長変換部材３２で変換されずにそのまま射出された励起光７１は、未変換光とも称される。未変換光のスペクトルは、励起光７１のスペクトルと同じである。つまり、未変換光は、励起光スペクトルで特定される。

第１層１１に入射する光は、第１層１１又は基板２１の第１反射面２１ａで反射されて第２層１２に向けて進む。第１層１１又は第１反射面２１ａで反射されて第２層１２に向けて進む光は、第１反射光７２とも称される。第１反射光７２は、第１波長変換部材３１で変換された第１変換光と、第１波長変換部材３１で変換されなかった未変換光とを含む。

第２層１２に入射する光の少なくとも一部は、第２層１２を透過して照明装置１の外部に射出される。第２層１２を透過して照明装置１の外部に射出される光は、透過光７３とも称される。第２層１２は、透過光７３を照明装置１の外部に向けて透過させるともいえる。第２層１２に入射する光のうち第２層１２を透過しなかった光は、第２層１２で反射されて第１層１１に向けて進む。第２層１２で反射されて第１層１１に向けて進む光は、第２反射光７４とも称される。透過光７３及び第２反射光７４は、第２波長変換部材３２で変換された第２変換光と、第２波長変換部材３２で変換されなかった未変換光とを含む。

第１反射光７２は、第２層１２から入射する第２変換光又は未変換光を含み得る。透過光７３及び第２反射光７４は、第１層１１から入射する第１変換光又は未変換光を含み得る。

＜発光装置４０＞
発光装置４０の光源４１は、励起光７１を射出する。本実施形態において、励起光７１は、３６０ｎｍから４３０ｎｍまでの波長領域にピーク波長を有するレーザ光であるとする。３６０ｎｍから４３０ｎｍまでの波長領域は、紫色光領域とも称される。紫色光領域に含まれるピーク波長を有する光は、紫色光とも称される。つまり、本実施形態において、励起光７１として紫色光が用いられるとする。紫色光は、可視光に含まれる。紫色光に対する人間の視感度は、可視光の中の他の色の光と比べて低い。励起光７１として紫色光が用いられることによって、励起光７１の強度の制御が演色性に影響を及ぼしにくくなる。励起光７１としてレーザ光が用いられることによって、励起光７１の単色性及び指向性が高められ得る。励起光７１のエネルギーが制御されやすくなるとともに、励起光７１の進行方向が制御されやすくなる。

光源４１は、ＬＤ（Laser Diode）等の半導体レーザを含んで構成されてよい。光源４１は、これに限られず、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の他の種々のデバイスを含んで構成されてもよい。光源４１は、第３層１３の外部に位置してもよいし、第３層１３の内部に位置してもよい。

発光装置４０のファイバ４２は、光を伝搬するコアと、光を全反射してコアに閉じ込めるクラッドとを有する。ファイバ４２は、第１端と第２端とを有する。ファイバ４２は、第１端において光源４１に接続され、光源４１から入射する励起光７１を伝搬する。励起光７１は、ファイバ４２の第２端から射出される。ファイバ４２の第２端は、第３層１３の内部に位置する。ファイバ４２の第２端が第３層１３の内部に位置することによって、励起光７１は、第３層１３の内部まで低損失で伝搬できる。ファイバ４２の第２端の位置は、所定点１３ａの位置に対応する。ファイバ４２は、可撓性を有する。つまり、ファイバ４２は、曲げられてもよい。

＜基板２１＞
第１反射面２１ａを有する基板２１は、セラミック、樹脂、半導体、又は金属等の種々の材料を含んで構成されてよい。本実施形態において基板２１は、セラミックで構成されるとする。第１反射面２１ａにおける光の反射率は、基板２１を構成する材料の特製に基づいて定まる。基板２１がセラミックで構成される場合、第１反射面２１ａにおける可視光の反射率は、例えば９０％以上であり得る。基板２１がセラミックで構成される場合、第１反射面２１ａに入射した光は拡散反射され得る。基板２１は、放熱性部材を含んでもよい。放熱性部材は、例えば、アルミニウム、銅を含んでよい。放熱性部材の形状としては、例えば、ヒートパイプ付き、フィン付き等がある。放熱性部材の熱伝導率は、少なくとも空気の熱伝導率よりも高くされてよい。基板２１が放熱性部材を含むことによって、第１層１１で生じた熱が基板２１に放散されやすい。その結果、第１層１１が有する第１波長変換部材３１の温度が上昇しにくくなる。

＜波長変換部材３０＞
図２に示されるように、波長変換部材３０は、蛍光体３５を備える。波長変換部材３０は、透光性を有する透光部材３８を更に備えてよい。透光部材３８は、蛍光体３５を内部に含有することによって、略均一に分散された状態で蛍光体３５を保持してよい。

蛍光体３５は、波長変換部材３０に入射してきた励起光７１によって励起され、蛍光を発する。蛍光体３５が発する蛍光は、３６０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域に含まれるピーク波長を有する。３６０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域は、可視光領域とも称される。可視光領域に含まれるピーク波長を有する光は、可視光とも称される。蛍光体３５が蛍光を発することによって、波長変換部材３０は、励起光７１としての紫色光を、変換光としての可視光に変換する。

透光部材３８は、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂若しくはエポキシ樹脂等の透光性を有する絶縁樹脂、又は透光性を有するガラス材料等で形成されていてよい。

蛍光体３５は、紫色光を、例えば４００ｎｍから５００ｎｍまでの波長領域に含まれるピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり青色の光に変換してよい。この場合、蛍光体３５は、例えば、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、又は（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂：Ｅｕ，（Ｓｒ，Ｂａ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂：Ｅｕ等を含んで構成されてよい。

蛍光体３５は、紫色光を、例えば４５０ｎｍから５５０ｎｍまでの波長領域に含まれるピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり青緑色の光に変換してよい。蛍光体３５は、例えば、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ，Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ等を含んで構成されてよい。

蛍光体３５は、紫色光を、例えば５００ｎｍから６００ｎｍまでの波長領域に含まれるピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり緑色の光に変換してよい。蛍光体３５は、例えば、ＳｒＳｉ₂（Ｏ，Ｃｌ）₂Ｎ₂：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ²⁺、又はＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ等を含んで構成されてよい。

蛍光体３５は、紫色光を、例えば６００ｎｍから７００ｎｍまでの波長領域に含まれるピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり赤色の光に変換してよい。蛍光体３５は、例えば、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、ＳｒＣａＣｌＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、又はＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）₃：Ｅｕ等を含んで構成されてよい。

蛍光体３５は、紫色光を、例えば６８０ｎｍから８００ｎｍまでの波長領域に含まれるピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり近赤外光に変換してよい。近赤外光は、６８０から２５００ｎｍまでの波長領域の光を含んでよい。蛍光体３５は、例えば、３Ｇａ₅Ｏ₁₂：Ｃｒ等を含んで構成されてよい。

蛍光体３５は、上述してきた材料に限られず、他の種類の材料を含んで構成されてもよい。蛍光体３５は、複数の種類の材料を任意に組み合わせて構成されてもよい。蛍光体３５の材料の組み合わせは、特に限定されない。

波長変換部材３０は、１種類の蛍光体３５を含んでよい。波長変換部材３０は、蛍光体３５として、第１蛍光体３５ａと第２蛍光体３５ｂとを含んでよい。第１蛍光体３５ａで変換される光のピーク波長と、第２蛍光体３５ｂで変換される光のピーク波長とは、互いに異なってよい。

波長変換部材３０は、励起光７１を、励起光スペクトルと異なるスペクトルで特定される変換光に変換して射出する。変換光を特定するスペクトルは、蛍光体３５の組み合わせによって、種々のピーク波長を有し得る。波長変換部材３０に含まれる蛍光体３５の種類が適宜選択されることによって、波長変換部材３０は、変換光として、種々のスペクトルで特定される光、種々の色を有する光、又は、種々の色温度を有する光を射出できる。

照明装置１は、第１変換光と第２変換光とを含む透過光７３を、照明光として外方に射出する。第１変換光のスペクトルと第２変換光のスペクトルとは、互いに異なるスペクトルであり得る。よって、照明光のスペクトルは、第１変換光のスペクトルと第２変換光のスペクトルとを加えたスペクトルになる。照明光は、未変換光を更に含み得る。照明光が未変換光を含む場合、照明光のスペクトルは、未変換光のスペクトルを更に加えたスペクトルになる。

照明装置１は、励起光７１を可視光等に変換する変換効率を向上させることができる。照明装置１は、このため、内視鏡、一般照明、車載用照明においても励起光７１から所望の色の光への変換の効率を向上させることができる。また、変換効率の高い照明装置１は、照明光のスペクトルを、可視光領域に含まれる各波長の強度が均一に近づけられた白色光のスペクトルに近づけることができる。その結果、照明装置１は、照明光の演色性を高めることができる。照明装置１は、照明光のスペクトルを、例えば、太陽からの直射日光、海中の所定の深さまで到達した日光、ろうそくの炎が発する光、又は、蛍の光等の種々の光のスペクトルに近づけることもできる。言い換えれば、照明装置１は、照明光を、種々の色を有する光、又は、種々の色温度を有する光にできる。

波長変換部材３０における励起光７１の変換効率が高いほど、未変換光が少なくなるとともに、変換光が多くなる。本実施形態に係る照明装置１において、第１層１１で変換されなかった未変換光が第２層１２で変換光になり得る。また、第２層１２でも変換されなかった未変換光が反射して第１層１１又は第２層１２に再度入射し、変換光になり得る。このようにすることで、本実施形態に係る照明装置１における励起光７１の変換効率が高くなる。励起光７１の変換効率の向上によって、発光装置４０が射出する励起光７１の強度が低減されてよい。その結果、発光装置４０に励起光７１を射出させるために入力されるエネルギーが削減され得る。また、励起光７１の変換効率の向上によって、照明光の演色性が向上し得る。

＜比較例との対比＞
比較例に係る装置において、励起光７１は、波長変換部材３０を１回しか通過しないとする。これに対して、本実施形態に係る照明装置１において、励起光７１は、波長変換部材３０を２回以上通過する可能性が高くなっている。この場合、図３に例示される照明光のスペクトルの、λｐで表されている励起光７１のピーク波長において、本実施形態に係る照明装置１の照明光の強度は、比較例に係る装置の照明光の強度よりも小さくなっている。したがって、本実施形態に係る照明装置１は、比較例に係る装置よりも、励起光７１の変換効率を高めることができる。

また、λｃで表されている、第１変換光のスペクトルの波長範囲又は第２変換光のスペクトルの波長範囲を含む波長範囲において、本実施形態に係る照明装置１の照明光の強度は、比較例に係る装置の照明光の強度よりも大きくなっている。したがって、本実施形態に係る照明装置１は、比較例に係る装置よりも、照明光の演色性を高めることができる。

（他の実施形態）
以下、他の実施形態が説明される。

＜第３層１３の構成＞
第１層１１と第２層１２との間に位置する第３層１３は、励起光７１、未変換光、第１変換光、及び第２変換光を透過させる。言い換えれば、第３層１３は、励起光７１、第１反射光７２、及び第２反射光７４を透過させる。第３層１３は、空気層であってよい。第３層１３は、ガラス又は透明樹脂等の透光性を有する部材で構成されてもよい。第３層１３が空気層であったり透光性を有する部材で構成されたりすることによって、第３層１３を通過する光が第３層１３で吸収されにくく、第３層１３で減衰しにくくなる。第３層１３で光が減衰しにくいことによって、第２層１２に向けて進み第２層１２を透過して外部に射出される第１変換光の強度が増大し得るとともに、波長変換部材３０に入射する励起光７１又は未変換光の強度が増大し得る。その結果、励起光７１の変換効率が向上し得るとともに、照明装置１が射出する照明光の強度が増大し得る。

第３層１３は、波長変換部材３０で構成されてもよい。第３層１３を構成する波長変換部材３０は、第３波長変換部材とも称される。第３波長変換部材に含まれる蛍光体３５の密度は、第１波長変換部材３１及び第２波長変換部材３２に含まれる蛍光体３５の密度より小さいとする。このようにすることで、第３層１３を通過する光が他の光に変換されにくい。なお、蛍光体３５の密度は、例えば、波長変換部材３０のある断面における蛍光体３５の面積占有率からの算出、あるは、同体積における波長変換部材３０の蛍光体３５を除く部分のみの質量と、蛍光体３５を含むものの質量との比較等で算出できる。

励起光７１が射出される所定点１３ａは、第３層１３の内部に位置する。所定点１３ａから射出される励起光７１は、所定の立体角で広がりながら第３層１３の内部を進行する。そうすると、所定点１３ａに近いほど、励起光７１の強度が高い。

蛍光体３５は、励起光７１を吸収して変換光を射出するともいえる。蛍光体３５は、励起光７１を吸収することによって発熱する。

仮に、第３波長変換部材に含まれる蛍光体３５の密度が第１波長変換部材３１又は第２波長変換部材３２に含まれる蛍光体３５の密度より高いとする。この場合、第３層１３の所定点１３ａの近傍において、第３波長変換部材は、高い強度の励起光７１を、高密度の蛍光体３５によって吸収し発熱する。そうすると、第３波長変換部材は、所定点１３ａの近傍において局所的に高温になる。このように局所的に発生した熱は、放散されにくい。また、局所的な温度分布の発生によって照明装置１の信頼性が低下し得る。

一方で、本実施形態において、第３波長変換部材の蛍光体３５の密度が低いことによって、励起光７１は、大きい熱容量を有する基板２１に熱を放散させやすい第１波長変換部材３１、又は、熱を外気に放散させやすい第２波長変換部材３２に到達しやすくなる。このようにすることで、照明装置１の内部で発熱する部分が分散され、発熱が放散されやすくなる。その結果、局所的な温度分布が低減され、照明装置１の信頼性が向上し得る。

また、励起光７１が射出される所定点１３ａが蛍光体３５の密度が低い第３波長変換部材の内部に位置することによって、励起光７１が第１波長変換部材３１及び第２波長変換部材３２に到達しやすくなる。その結果、第１変換光及び第２変換光の強度が制御されやすくなる。

また、所定点１３ａから射出される励起光７１が進む方向は、所定の広がりを有する。励起光７１は、ある方向に放射されるエネルギーを表す放射強度によって特定される。励起光７１の放射強度は、励起光７１の進行方向毎に異なり得る。つまり、励起光７１の放射強度は、分布を有し得る。本実施形態において、励起光７１の放射強度が最大になる進行方向は、所定点１３ａから第１層１１に向かう方向であってよい。言い換えれば、所定点１３ａから射出される励起光７１の放射強度は、所定点１３ａから第１層１１に向かう方向で最大になってよい。所定点１３ａから第１層１１に向かう方向は、Ｙ軸の負の方向の成分を有する方向ともいえる。励起光７１の放射強度が所定点１３ａから第１層１１に向かう方向で最大にされることで、励起光７１が第１波長変換部材３１と第２波長変換部材３２とを両方とも通過し得る。このようにすることで、励起光７１は、第１波長変換部材３１で第１変換光に変換され得るとともに、第１波長変換部材３１を未変換光のままで通過しても第２波長変換部材３２で第２変換光に変換され得る。その結果、励起光７１が第１変換光又は第２変換光に変換される確率が増大し得る。つまり、励起光７１の変換効率が高められ得る。

＜第２反射面２２ａ＞
照明装置１は、必須ではないが、第１層１１と第２層１２との間の間隔を規定するスペーサ部材２２を更に備えてもよい。スペーサ部材２２は、第３層１３と並んで基板２１に沿って位置する。第３層１３は、スペーサ部材２２によって取り囲まれてもよい。第３層１３がスペーサ部材２２によって取り囲まれる場合、第３層１３の基板２１に沿う方向（図１のＸ軸方向）の端は、スペーサ部材２２によって特定される。この場合、スペーサ部材２２は、第３層１３の端に接する端面を有し、端面において第３層１３の側から入射する光を反射する。スペーサ部材２２の端面は、第２反射面２２ａとも称される。第２反射面２２ａは、第３層１３が延在する方向（図１のＸ軸方向）に交差するともいえる。

第２反射面２２ａが第３層１３から入射する光を反射することによって、第１層１１及び第２層１２が狭い範囲に配置され得る。このようにすることで、照明装置１は、狭い面積の第２層１２から照明光として透過光７３を射出できる。その結果、照明光の輝度が高められ得るとともに、照明装置１が小型化され得る。

第２反射面２２ａの法線ベクトル２２ｎは、第１層１１及び第２層１２が広がる方向（図１のＸ軸方向）の成分と、第１層１１と第２層１２とが積層する方向（図１のＺ軸方向）の成分とを有する。第２反射面２２ａは、法線ベクトル２２ｎのＺ軸方向の成分が第２層１２に向かうように構成されてよい。このようにすることで、第２反射面２２ａで反射する光のうち、第２層１２に向かう光が第１層１１に向かう光よりも多くなる。第２層１２に向かう光が多くなることによって、第２層１２を透過して外部に射出される透過光７３の強度が増大し得る。その結果、照明光の強度が増大され得る。

＜蛍光体３５の配置＞
照明装置１において、照明光のスペクトルを所望のスペクトルにするために複数の種類の蛍光体３５が必要とされるとする。この場合、第１波長変換部材３１が一部の種類の蛍光体３５を含みつつ、第２波長変換部材３２が他の種類の蛍光体３５を含むことによって、照明装置１全体として、照明光のスペクトルを所望のスペクトルにできる。

第１波長変換部材３１は、基板２１に放熱し得る。第２波長変換部材３２は、外気に放熱し得る。熱が外気よりも基板２１に放散されやすい場合、第２波長変換部材３２は、第１波長変換部材３１よりも高温になりやすい。第２波長変換部材３２の耐熱温度は、第１波長変換部材３１の耐熱温度よりも高くされてよい。このようにすることで、照明装置１全体として蛍光体３５が劣化しにくくなる。その結果、照明装置１の信頼性が向上し得る。なお、耐熱温度とは、物質が、物性を維持することができる温度のことであり、波長変換部材３０であれば、波長変換部材３０としての機能が維持できる温度のことである。

蛍光体３５の耐熱温度は、蛍光体３５の種類によって定まる。例えば、緑色の蛍光体３５の耐熱温度は、他の色の蛍光体３５の耐熱温度よりも低い。例えば、青色の蛍光体３５の耐熱温度は、他の色の蛍光体３５の耐熱温度よりも高い。各色の蛍光体３５の耐熱温度は、例えば、緑色、黄色又は橙色、赤色、青色の順で高くなり得る。

波長変換部材３０の耐熱温度は、その波長変換部材３０に含まれる蛍光体３５の種類によって定まる。第２波長変換部材３２は、その耐熱温度が第１波長変換部材３１の耐熱温度よりも高くなるように、第１波長変換部材３１よりも緑色の蛍光体３５を少なく含んでもよい。つまり、第２波長変換部材３２に含まれる緑色の蛍光体３５の密度は、第１波長変換部材３１に含まれる緑色の蛍光体３５の密度よりも低くされてよい。緑色の蛍光体３５は、緑色蛍光体とも称される。

本実施形態において、所定点１３ａから第１層１１に向けて進む励起光７１は、第１波長変換部材３１で第１変換光に変換され得る。第１変換光は、第１反射面２１ａ又は第１波長変換部材３１で反射されて第２層１２に向けて進み、第２波長変換部材３２に到達する。第１変換光は、第２波長変換部材３２でさらに変換されて第２変換光になり得る。ここで、第１波長変換部材３１に含まれる蛍光体３５が射出する光のピーク波長は、第２波長変換部材３２に含まれる蛍光体３５が射出する光のピーク波長よりも長くされるとする。このようにすることで、第１変換光の波長は、第２波長変換部材３２に含まれる蛍光体３５が射出する光のピーク波長よりも長くなり得る。その結果、第１変換光が第２波長変換部材３２で第２変換光に変換されにくくなる。よって、第１変換光と第２変換光との強度の比率が制御されやすくなる。

＜フィルタ５０を備える構成例＞
図１に示されるように、照明装置１は、必須ではないが、第２層１２の外側に位置するフィルタ５０を更に備えてもよい。フィルタ５０は、第２層１２から見て、第１層１１に対向する側の反対側に位置する。図１の上下関係に基づけば、フィルタ５０は、第２層１２の上方に位置する。図１の座標系に基づけば、フィルタ５０は、第２層１２に対してＹ軸の正の方向の側に位置する。

フィルタ５０は、第２層１２上に位置するともいえる。フィルタ５０は、第２層１２に当接してもよいし、第２層１２に対して所定の間隔をあけて位置してもよい。照明装置１は、フィルタ５０と第２層１２との間に位置する他の部材を更に有してもよい。つまり、フィルタ５０の位置は、第２層１２の直上であってもよいし、直上でなくてもよい。

フィルタ５０は、所定の反射特性を有する。フィルタ５０は、例えば、図４に示される反射特性を有してよい。反射特性は、入射する光の波長と、各波長の光の反射率との関係を表している。図４の例において、フィルタ５０の反射率は、励起光７１のピーク波長（λｐ）を含む波長範囲（λｅｘ）において、他の波長範囲（λｃ）よりも大きくされてよい。言い換えれば、フィルタ５０の反射率は、励起光７１のピーク波長を含む波長範囲において最も大きくされてよい。励起光７１のピーク波長を含む波長範囲でフィルタ５０の反射率が高められることによって、未変換光のままの励起光７１は、第１層１１又は第２層１２に向けて反射されて再び第１層１１又は第２層１２に入射し、波長変換部材３０で変換光に変換され得る。その結果、励起光７１の変換効率が高められ得る。また、励起光７１のピーク波長を含む波長範囲でフィルタ５０の反射率が高められることによって、照明装置１の外方に射出される照明光のうち、未変換光のままで射出される励起光７１の割合が低減される。その結果、照明光の演色性の向上にあまり寄与しない紫色光の強度が低減され得る、あるいは、所望の色の照明光への変換効率が向上され得る。

フィルタ５０は、所定の透過特性を有する。透過特性は、入射する光の波長と、各波長の光の透過率との関係を表している。フィルタ５０の透過率は、励起光７１のピーク波長を含む波長範囲において、他の波長範囲よりも小さくされてよい。言い換えれば、フィルタ５０の透過率は、励起光７１のピーク波長を含む波長範囲において最も小さくされてよい。励起光７１のピーク波長を含む波長範囲でフィルタ５０の透過率が低くされることによって、照明装置１の外方に射出される照明光のうち、未変換光のままで射出される励起光７１の割合が低減される。その結果、照明光の演色性の向上にあまり寄与しない紫色光の強度が低減され得る、あるいは、所望の色の照明光への変換効率が向上され得る。

本開示に係る実施形態について説明する図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１変換光は、第２変換光と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。

本開示において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。

１照明装置
１１第１層
１２第２層
１３第３層
１３ａ所定点
２１基板（２１ａ：第１反射面）
２２スペーサ部材（２２ａ：第２反射面、２２ｎ：法線ベクトル）
３０波長変換部材（３１：第１波長変換部材、３２：第２波長変換部材、３５：蛍光体、３５ａ：第１蛍光体、３５ｂ：第２蛍光体、３８：透光部材）
４０発光装置（４１：光源、４２：ファイバ）
５０フィルタ
７１励起光
７２第１反射光
７３透過光
７４第２反射光

Claims

第１反射面を有する基板と、
前記第１反射面上に位置し、第１波長変換部材を有する第１層と、
前記第１層の上方に前記第１層に沿って位置し、第２波長変換部材を有する第２層と、
前記第１層と前記第２層との間に位置する第３層と、
前記第３層の内部に位置する射出点から励起光を射出する発光装置と
を備え、
前記第１波長変換部材は、前記第１層に入射してきた前記励起光の少なくとも一部を前記励起光と異なるスペクトルで特定される第１変換光に変換し、
前記第１反射面は、前記第１波長変換部材で変換されなかった前記励起光を前記第２層に向けて反射し、
前記第２波長変換部材は、前記第１層から前記第２層に入射してきた前記励起光の少なくとも一部を前記励起光と異なるスペクトルで特定される第２変換光に変換し、
前記第２層は、前記第２変換光の少なくとも一部と、前記第１層から入射してきた前記第１変換光の少なくとも一部とを外方に向けて透過させ、
前記第３層は、第３波長変換部材を有し、
前記第３波長変換部材に含まれる蛍光体の密度は、前記第１波長変換部材に含まれる蛍光体の密度、及び、前記第２波長変換部材に含まれる蛍光体の密度よりも小さい、照明装置。
第１反射面を有する基板と、
前記第１反射面上に位置し、第１波長変換部材を有する第１層と、
前記第１層の上方に前記第１層に沿って位置し、第２波長変換部材を有する第２層と、
前記第１層と前記第２層との間に位置する第３層と、
前記第３層の内部に位置する射出点から励起光を射出する発光装置と
を備え、
前記第１波長変換部材は、前記第１層に入射してきた前記励起光の少なくとも一部を前記励起光と異なるスペクトルで特定される第１変換光に変換し、
前記第１反射面は、前記第１波長変換部材で変換されなかった前記励起光を前記第２層に向けて反射し、
前記第２波長変換部材は、前記第１層から前記第２層に入射してきた前記励起光の少なくとも一部を前記励起光と異なるスペクトルで特定される第２変換光に変換し、
前記第２層は、前記第２変換光の少なくとも一部と、前記第１層から入射してきた前記第１変換光の少なくとも一部とを外方に向けて透過させ、
前記発光装置は、前記第３層の外部に位置し、前記励起光を射出する光源と、前記光源から前記射出点まで前記励起光を伝搬させるファイバとを有し、
前記射出点から射出される前記励起光の放射強度は、前記第１層に向かう方向で最大になる、照明装置。
前記第３層は、透光部材を有する、請求項１又は２に記載の照明装置。
前記第３層は、空気層である、請求項２に記載の照明装置。
前記第３層の延在方向に交差する第２反射面を有するスペーサ部材を更に備え、
前記第２反射面は、前記第３層から入射してきた光を前記第３層に向けて反射する、請求項１から４までのいずれか一項に記載の照明装置。
前記第２反射面の法線ベクトルは、前記第２層に向かう成分を有する、請求項５に記載の照明装置。
前記第２波長変換部材の耐熱温度は、前記第１波長変換部材の耐熱温度よりも高い、請求項１から６までのいずれか一項に記載の照明装置。
前記第１波長変換部材及び前記第２波長変換部材はそれぞれ、前記励起光を緑色の光に変換する緑色蛍光体を含み、
前記第２波長変換部材に含まれる前記緑色蛍光体の密度は、前記第１波長変換部材に含まれる前記緑色蛍光体の密度よりも低い、請求項１から７までのいずれか一項に記載の照明装置。
前記第１変換光を特定するスペクトルのピーク波長は、前記第２変換光を特定するスペクトルのピーク波長よりも長い、請求項１から８までのいずれか一項に記載の照明装置。
前記発光装置は、前記励起光としてレーザ光を射出する、請求項１から９までのいずれか一項に記載の照明装置。
前記第２層上に位置するフィルタを更に備え、
前記フィルタの反射率は、前記励起光を特定するスペクトルのピーク波長を含む波長範囲において、最も大きい、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の照明装置。
前記第２層上に位置するフィルタを更に備え、
前記フィルタの透過率は、前記励起光のピーク波長を含む波長範囲において、最も小さい、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の照明装置。
前記励起光のピーク波長は、３６０ｎｍ以上且つ４３０ｎｍ以下である、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の照明装置。
前記基板は、放熱性部材を含む、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の照明装置。