JP7387898B2 - 蛍光板、波長変換部材、および、光源装置 - Google Patents
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Description
本発明は、蛍光板、波長変換部材、および、光源装置に関する。
従来から、光を照射すると蛍光を発する蛍光板が知られている。近年の蛍光板は、光が照射されると照射された光の波長とは異なる波長の光を発する蛍光相と、光を透過する透光相と、を備えるなど、高機能化させているものが多く知られている。例えば、特許文献１には、透光相であるＡｌ２Ｏ３中に、蛍光体材料のＹＡＧ：Ｃｅを複合化させる技術が開示されている。また、特許文献２には、蛍光相および透光相と空隙との屈折率の差を利用して、空隙において光を散乱させる技術が開示されている。
しかしながら、上記先行技術によっても、蛍光板において、光の取り出し効率を向上しつつ、熱衝撃に対する耐久性を向上するためには、なお、改善の余地があった。例えば、特許文献１に記載の技術では、蛍光板の内部を緻密に形成することで熱衝撃に対する耐久性を高めているものの、蛍光相や透光相を形成する結晶粒子の粒界で光が拡散するため、光が広範囲に広がりやすい。このため、光を一方向に集光しにくく、所定の方向での発光強度を向上させにくい。また、特許文献２に記載の技術では、光を散乱させる空隙が角張った形状をしていると、熱衝撃による応力が空隙の角形状に集中するため、空隙を起点として破損しやすくなり、熱衝撃に対する耐久性が低くなる。
本発明は、蛍光板において、光の取り出し効率を向上しつつ、熱衝撃に対する耐久性を向上する技術を提供することを目的とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、蛍光板が提供される。この蛍光板は、励起光によって蛍光を発する蛍光相と、複数の空隙と、を備え、前記複数の空隙は、円相当径が０．４μｍ以上５０μｍ以下である複数の特定空隙を有し、前記蛍光板の断面において、前記複数の特定空隙のうち、円形度が０．６より大きく１以下となる前記特定空隙の個数の割合は、５０％以上である。
この構成によれば、蛍光板は、複数の空隙を有しており、蛍光板内部の光は、この複数の空隙において蛍光相の表面で散乱されるため、光の取り出し効率を向上させることができる。また、この複数の空隙は、円相当径が０．４μｍ以上５０μｍ以下である複数の特定空隙を有している。蛍光板の断面において、該断面に含まれている複数の特定空隙の５０％以上の個数の特定空隙は、円形度が０．６より大きく１以下となっている。すなわち、蛍光板は、比較的円に近い形状の特定空隙を多数有している。比較的円に近い形状の特定空隙は、熱衝撃による応力が作用しやすい角張った部分を有していないため、このような形状の特定空隙を多数有する蛍光板は、熱衝撃によって破損しにくくなる。これにより、光の取り出し効率を向上しつつ、熱衝撃に対する耐久性を向上することができる。
（２）上記形態の蛍光板において、前記複数の特定空隙のうち、円形度が０．６より大きく１以下となる前記特定空隙の割合は、７０％以上であってもよい。この構成によれば、蛍光板の断面において、該断面に含まれている複数の特定空隙の７０％以上の個数の特定空隙は、円形度が０．６より大きく１以下となっている。これにより、蛍光板は、熱衝撃によってさらに破損しにくくなるため、光の取り出し効率を向上しつつ、熱衝撃に対する耐久性をさらに向上することができる。
（３）上記形態の蛍光板において、前記複数の特定空隙のうち、円形度が０．４より小さい前記特定空隙の割合は、８％以下であってもよい。この構成によれば、蛍光板の断面において、円形度が０．４より小さい特定空隙の個数は、該断面に含まれている複数の特定空隙のうちの８％以下となっている。これにより、熱衝撃による応力が作用しやすい角張った部分を有する空隙は少ないため、蛍光板は、熱衝撃によってさらに破損しにくくなる。したがって、光の取り出し効率を向上しつつ、熱衝撃に対する耐久性をさらに向上することができる。
（４）上記形態の蛍光板において、前記複数の特定空隙のうち、円形度が０．４より小さい前記特定空隙の割合は、３％以下であってもよい。この構成によれば、蛍光板の断面において、円形度が０．４より小さい特定空隙の個数は、該断面に含まれている複数の特定空隙のうちの３％以下となっている。これにより、熱衝撃による応力が作用しやすい角張った部分を有する空隙はさらに少ないため、蛍光板は、熱衝撃によってさらに破損しにくくなる。したがって、光の取り出し効率を向上しつつ、熱衝撃に対する耐久性をさらに向上することができる。
（５）上記形態の蛍光板は、さらに、前記励起光を透過する透光相を備え、前記空隙の断面を含む前記蛍光板の断面において、前記蛍光板に占める前記蛍光相と前記透光相との合計に対する前記蛍光相の面積比は、９５％以下であってもよい。この構成によれば、透光相において、光が適度に散乱するため、蛍光相での光路長が比較的長くなり、光の吸収率の低下を抑制することができる。これにより、光の取り出し効率を向上することができる。
（６）本発明の別の形態によれば、波長変換部材が提供される。この波長変換部材は、上述の蛍光板と、前記蛍光板に配置され、前記励起光と前記蛍光を反射する反射部材と、を備える。この構成によれば、波長変換部材は、蛍光板から放射される蛍光と励起光とを反射する反射部材を備えている。これにより、蛍光板において、光を照射すべき所定の方向とは異なる方向に放射される光は、反射板によって所定の方向に反射されるため、波長変換部材から放射される光量を増加することができる。
（７）上記形態の波長変換部材は、さらに、前記蛍光板の熱を外部に放出する放熱部材を備えてもよい。この構成によれば、波長変換部材は、蛍光板の熱を外部に放出する放熱部材を備える。これにより、蛍光板において、励起光によって蛍光を発するときに発生する熱を効率的に外部に放出することができるため、蛍光板の温度上昇による消光を抑制することができる。したがって、波長変換部材から放射される光量の低下を抑制することができる。
（８）本発明のさらに別の形態によれば、光源装置が提供される。この光源装置は、上述の波長変換部材と、前記蛍光板に前記励起光を照射する光源と、を備えてもよい。この構成によれば、光源装置は、蛍光板に励起光を照射する光源を備えている。光源が蛍光板に励起光を照射すると、蛍光板では、励起光によって蛍光が発せられる。発せられた蛍光は、空隙において比較的多く露出している蛍光相の露出面で反射されるため、蛍光板の外部に放射される蛍光の量が増加する。これにより、光源装置の発光強度を向上することができる。
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、蛍光板の製造方法、波長変換部材の製造方法、光源装置の製造方法、光源装置を含むシステム、光源装置の制御方法、光源装置を製造装置に製造させるためのコンピュータプログラム等の形態で実現することができる。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の蛍光板１を備える光源装置３の模式図である。本実施形態の蛍光板１は、光源装置３が備える発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザー（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などの光源９が発する光Ｌ１が照射されると、光Ｌ１とは異なる波長の光を蛍光として発する。蛍光板１が発する蛍光は、蛍光板１での蛍光の発生に寄与しなかった光とともに、光Ｌ２として、所定の方向に放射される。本実施形態の光源装置３は、図１に示すように、反射型の光源装置であって、ヘッドランプ、照明、プロジェクタなどの各種光学機器において使用される。光源装置３は、上述の光源９と、波長変換部材２と、を備える。波長変換部材２は、蛍光板１と、反射部材６と、放熱部材７と、接合層８と、を備える。なお、説明の便宜上、図１における各部材のそれぞれの大きさの関係は、実際の関係とは異なるように図示されている。
図１は、第１実施形態の蛍光板１を備える光源装置３の模式図である。本実施形態の蛍光板１は、光源装置３が備える発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザー（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などの光源９が発する光Ｌ１が照射されると、光Ｌ１とは異なる波長の光を蛍光として発する。蛍光板１が発する蛍光は、蛍光板１での蛍光の発生に寄与しなかった光とともに、光Ｌ２として、所定の方向に放射される。本実施形態の光源装置３は、図１に示すように、反射型の光源装置であって、ヘッドランプ、照明、プロジェクタなどの各種光学機器において使用される。光源装置３は、上述の光源９と、波長変換部材２と、を備える。波長変換部材２は、蛍光板１と、反射部材６と、放熱部材７と、接合層８と、を備える。なお、説明の便宜上、図１における各部材のそれぞれの大きさの関係は、実際の関係とは異なるように図示されている。
蛍光板１は、セラミック焼結体から形成されている平板部材である。蛍光板１には、光Ｌ１が入射する入射面１ａと、入射面１ａの反対側に位置する裏面１ｂとが形成されている。蛍光板１は、入射面１ａから入射する光Ｌ１を励起光として、蛍光を発する。蛍光板１は、蛍光を発するときに発熱する。蛍光板１の詳細な構成は、後述する。
反射部材６は、銀（Ａｇ）を主成分とする薄膜であって、蛍光板１の裏面１ｂに形成されている。反射部材６は、光源９が発する光Ｌ１のうち蛍光板１を透過した光と、蛍光板１が発した蛍光のうち裏面１ｂの方向に向かう蛍光と、を入射面１ａの方向に反射する。なお、反射部材６は、銀合金やアルミニウム（Ａｌ）など反射率が高い材料から形成されていてもよい。
放熱部材７は、例えば、銅、銅モリブデン合金、銅タングステン合金、アルミニウム、窒化アルミニウムなど、蛍光板１よりも高い熱伝導性を有する材料から形成されている平板部材である。放熱部材７は、接合層８を通して伝わる蛍光板１の熱を外部に放熱する。なお、放熱部材７は、上述した材料からなる単層構造の部材であってもよいし、同種または異なる材料から形成されている多層構造の部材であってもよい。また、放熱部材７の蛍光板１側の面７ａには接合層８との密着性を高める金属膜が配置されていてもよい。
接合層８は、反射部材６と放熱部材７との間に配置され、金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）から形成されている。接合層８は、蛍光板１と放熱部材７とを接合するとともに、蛍光板１で発生する熱を放熱部材７に伝える。なお、接合層８は、金と錫から形成されるほかに、他の材料から形成される半田であってもよいし、銀や銅（Ｃｕ）などの微細粉末を焼結したものであってもよい。
図２は、蛍光板１の拡大断面図である。次に、本実施形態の蛍光板１の特徴について説明する。蛍光板１は、図２に示すように、蛍光相１０と、透光相２０と、空隙３０と、を有する。
蛍光相１０は、複数の蛍光性結晶粒子から構成されている。本実施形態では、この蛍光性結晶粒子は、化学式Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅで表される組成（いわゆる、ガーネット構造）を有している。ここで、「Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ」とは、Ａ３Ｂ５Ｏ１２の中にＣｅが固溶し、元素Ａの一部がＣｅに置換されていることを示す。化学式Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ中の元素Ａおよび元素Ｂは、それぞれ下記の元素群から選択される少なくとも１種類の元素から構成されている。
元素Ａ：Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅを除くランタノイド（ただし、元素ＡとしてさらにＧｄを含んでいてもよい）
元素Ｂ：Ａｌ（ただし、元素ＢとしてさらにＧａを含んでいてもよい）
なお、蛍光相１０を構成する蛍光性結晶粒子の組成および元素の種類は、上述の組成および元素の種類に限定されず、１つの蛍光相１０に、複数種の蛍光性結晶粒子から構成されていてもよい。
元素Ａ：Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅを除くランタノイド（ただし、元素ＡとしてさらにＧｄを含んでいてもよい）
元素Ｂ：Ａｌ（ただし、元素ＢとしてさらにＧａを含んでいてもよい）
なお、蛍光相１０を構成する蛍光性結晶粒子の組成および元素の種類は、上述の組成および元素の種類に限定されず、１つの蛍光相１０に、複数種の蛍光性結晶粒子から構成されていてもよい。
透光相２０は、複数の透光性結晶粒子から構成されている。この透光性結晶粒子は、化学式Ａｌ２Ｏ３で表される組成を有する。透光相２０は、蛍光板１の内部において光を透過するとともに、蛍光相１０が蛍光を発するときに発生する熱を放熱部材７に効率的に伝える伝熱経路にもなる。透光相２０の屈折率は、蛍光相１０の屈折率より小さい。
空隙３０は、蛍光相１０と透光相２０とに囲まれて形成される。本実施形態では、蛍光板１は、図２に示すように、複数の空隙３０を備えている。複数の空隙３０は、円相当径が０．４μｍ以上５０μｍ以下である複数の特定空隙３０ａを有している。ここで、円相当径とは、対象領域の面積に相当する真円の直径を指す。本実施形態では、複数の特定空隙３０ａの円相当径の平均は、１μｍ以上１０μｍ未満となっている。特定空隙３０ａの屈折率は、透光相２０の屈折率より小さい。すなわち、特定空隙３０ａの屈折率は、蛍光相１０の屈折率より小さい。なお、特定空隙３０ａには、蛍光相１０と透光相２０との間に自然に形成された通常の方法では観察できない微小な隙間や、後述する蛍光板１の製造過程において意図せず形成されたクラックなどは含まれない。
本実施形態では、蛍光板１における空隙３０を除いた部分は、体積比で、６０％の蛍光相１０と、４０％の透光相２０とによって構成されている。すなわち、図２に示すような蛍光板１の断面において、蛍光板１に占める蛍光相１０と透光相２０との合計に対する蛍光相１０の面積比は、６０％となり、透光相２０の面積比は、４０％となる。図２に示すような、空隙３０の断面を含む蛍光板１の断面において、蛍光板１に占める蛍光相１０と透光相２０との合計に対する蛍光相１０の面積比は、９５％以下であることが望ましい。これにより、透光相２０において、光が適度に散乱するため、蛍光相１０での光路長が比較的長くなり、光の吸収率の低下を抑制することができる。また、蛍光板１の断面における蛍光相１０の面積と透光相２０の面積との合計に対する蛍光相１０の面積比は、２０％より大きく、さらに、３０％より大きいことが望ましい。蛍光相１０の面積比が２０％以下になると、蛍光相１０自体の発光が少なくなるため、輝度が急激に悪化する。
本実施形態では、図２に示すような蛍光板１の断面において、複数の特定空隙３０ａのうち、円形度が０．６より大きく１以下となる特定空隙３０ａの個数の割合は、７０％以上となっており、円形度Ｃｉが０．４より小さい特定空隙３０ａの個数の割合は、３％以下となっている。ここで、蛍光板１における円形度と個数との関係について説明する。１つの特定空隙３０ａの円形度Ｃｉは、以下の式（１）によって算出される。
Ｃｉ＝４×π×Ｓｖ／Ｌｐ２ ・・・（１）
ただし、０＜Ｃｉ≦１
ここで、Ｓｖは、蛍光板１の断面での特定空隙３０ａの面積（単位：ｍ２）であり、Ｌｐは、蛍光板１の断面での特定空隙３０ａの周囲長（単位：ｍ）である。すなわち、本実施形態の蛍光板１は、比較的円に近い形状の特定空隙３０ａを多数有している。
Ｃｉ＝４×π×Ｓｖ／Ｌｐ２ ・・・（１）
ただし、０＜Ｃｉ≦１
ここで、Ｓｖは、蛍光板１の断面での特定空隙３０ａの面積（単位：ｍ２）であり、Ｌｐは、蛍光板１の断面での特定空隙３０ａの周囲長（単位：ｍ）である。すなわち、本実施形態の蛍光板１は、比較的円に近い形状の特定空隙３０ａを多数有している。
次に、蛍光板１の製造方法について説明する。蛍光板１の製造方法では、最初に、蛍光板１において、蛍光相１０と透光相２０とが６：４となるように秤量した原料をエタノールとともにボールミル中に投入し、粉砕混合を１６時間行った。この粉砕混合によって得られたスラリーを乾燥し、乾燥したスラリーを用いて造粒を行った。次に、造粒された粒子と、造孔材と、バインダーとをボールミルにて１時間以上混錬したのち、さらに、水を加えて混練し、押出成形機を用いてシート形状に成形した。このように、水を加える前の粒子の混合状態でより混錬することで、造孔材が分散しやすくなり、焼結後の気孔の円形度を向上させることができる。次に、作製したシート形状の成形体を、大気雰囲気中において１７００℃で焼成し、焼結させることで、蛍光板１が製造される。
さらに、蛍光板１を備える波長変換部材２を製造する場合、蛍光板１の裏面１ｂに銀を蒸着またはスパッタリングし、反射部材６を製膜する。次に、蛍光板１に成膜された反射部材６と放熱部材７との間に、金錫半田箔を挟みこんだ状態で、窒素雰囲気中または水素雰囲気中のリフロー炉において加熱する。これにより、蛍光板１と放熱部材７とが接合され、波長変換部材２が製造される。なお、金錫半田箔を使用する代わりに、金錫半田ペーストを塗布して蛍光板１と放熱部材７とを接合してもよい。
さらに、波長変換部材２を備える光源装置３を製造する場合、波長変換部材２が備える蛍光板１の入射面１ａに光が照射されるように、光源９をセットし、波長変換部材２と光源９とをパッケージする。これにより、光源装置３が製造される。
次に、本実施形態の蛍光板１の評価試験の内容およびその結果を説明する。本評価試験では、蛍光板のサンプルを複数作製し、それぞれのサンプルについて熱衝撃に対する耐久性と輝度を測定し、比較した。
最初に、評価試験に用いるサンプルの製造方法について説明する。評価試験に用いるサンプルは、上述した蛍光板１の製造方法に準じた方法で行った。この製造方法の中で、造粒された粒子に、造孔材と、バインダーと、水とを加えたものを混練するときの混練条件を変更し、剪断力を制御した。このとき、例えば、混錬度を上げると、サンプル内に形成される空隙の円形度は大きくなりやすい。このようにして作製した複数のサンプルは、複数の空隙について円形度に対する分布が異なっている。本評価試験では、８つのサンプルを作成した。
図３は、サンプルのＳＥＭ写真を画像処理した結果の一例である。本評価試験では、作製した複数のサンプルのそれぞれについて、次のような方法を用いて、円相当径が０．４μｍ以上５０μｍ以下の空隙の円形度を算出した。具体的には、最初に、サンプルを切断し、鏡面加工した切断面をＦＥ－ＳＥＭによって観察したのち、任意の５か所の点における断面画像を画像処理（ＷｉｎＲＯＯＦ）によって二値化した画像を取得した。図３は、サンプルのＳＥＭ写真を画像処理した結果の一例Ｓであって、空隙３０ｓが黒い部分で示される二値化した結果を示している。次に、取得した画像から、サンプルの断面における空隙の面積率を算出した。次に、空隙の面積率を算出した複数の断面画像のうち、サンプルの断面における空隙の占有率が２．５％以上３．２％以下となっている断面画像について、該画像に含まれる、円相当径が１μｍ以上１０μｍ以下の全ての空隙の円形度を算出した。このときの円形度は、画像処理による解析結果から、上述した式（１）と同じ以下の式（２）を用いて算出した。
Ｃｉ＝４×π×Ｓｖ／Ｌｐ２ ・・・（２）
ここで、Ｓｖは、例えば、図３に示すサンプルのＳＥＭ写真の解析画像では１つの空隙３０ｓの面積であり、Ｌｐは、１つの空隙３０ｓの周囲長である。
Ｃｉ＝４×π×Ｓｖ／Ｌｐ２ ・・・（２）
ここで、Ｓｖは、例えば、図３に示すサンプルのＳＥＭ写真の解析画像では１つの空隙３０ｓの面積であり、Ｌｐは、１つの空隙３０ｓの周囲長である。
図４は、サンプルの評価試験の結果を示す図である。本評価試験では、サンプルの厚みが８０μｍとなるようにして鏡面加工を行い、青色レーザを照射した際の熱衝撃に対する耐久性を評価した。具体的には、サンプルに照射される青色レーザの出力を上昇させて、サンプルが破損したときの青色レーザの出力を、そのサンプルの熱衝撃に対する耐久性を評価する評価指数とした。また、本評価試験では、表面が鏡面加工された厚みが２００μｍの輝度計測用のサンプルに、波長４５０ｎｍのレーザ（レーザ径：０．４ｍｍ、レーザ出力：５Ｗ）を照射したときの反射方向の光の強度を、輝度計にて測定し、評価指数としての輝度を測定した。図４に示す８つのサンプルのうち、サンプル１～３は、円形度が０．６より大きく１以下の空隙の割合を変化させて作製したサンプルである。サンプル４とサンプル５は、円形度が０．４より小さい空隙の割合を変化させて作製したサンプルである。サンプル６～８は、サンプル１～５に対して、蛍光板１の断面における蛍光相１０の面積と透光相２０の面積との合計に対する蛍光相１０の面積比を変化させたサンプルである。
サンプル１～３を比較すると、図４に示すように、円形度が０．６より大きく１以下の空隙の割合が高いほど、破損時のレーザ出力値の値も大きくなることが明らかとなった。すなわち、円形度が０．６より大きく１以下の空隙の割合が高いほど、熱衝撃に対する耐久性が向上することが明らかとなった。また、サンプル１とサンプル４とを比較すると、円形度が０．６より大きく１以下の空隙の割合が同じであっても、円形度が０．４より小さい空隙の割合が小さくなると、熱衝撃に対する耐久性が向上することがわかる。サンプル５は、円形度が０．６より大きく１以下の空隙の割合が、５つのサンプルの中でも最も大きいサンプル３と同じであって、円形度が０．４より小さい空隙の割合が、５つのサンプルの中で最も小さい３％であるサンプルである。サンプル５の熱衝撃に対する耐久性は、５つのサンプルの中で最も高く、レーザの出力が２０Ｗ／ｍｍ２より大きくも破損が確認されなかった。このように、蛍光板では、空隙の円形度と熱衝撃に対する耐久性との間には、相関があることを確認された。
サンプル１とサンプル６～８を比較すると、蛍光相１０の面積と透光相２０の面積との合計に対する蛍光相１０の面積比が大きくなることによって、熱衝撃に対する耐久性が向上するとともに、輝度が大きくなることが明らかとなった。一方で、蛍光相１０の面積と透光相２０の面積との合計に対する蛍光相１０の面積比が９５％より大きくなる（サンプル８）と、輝度が若干低下することが明らかとなった。これは、サンプル８では、透光相２０の割合が少ないため光が散乱しにくくなり、蛍光相１０での光路長が短くなるためと考えられる。
一般的に、セラミック焼結体から形成されている蛍光板では、焼成温度を高くすることで蛍光板の内部を十分に緻密化させ、高い機械強度を有している。しかしながら、蛍光板の内部を緻密化させる方法では、蛍光板内の結晶粒子の粒界で光が拡散するため、光が広範囲に広がってしまい、効率的に集光ができないという問題がある。この問題を解決する手段として、蛍光板の内部に、透光相や蛍光相よりも屈折率が低い空隙を残すことで透光相や蛍光相との屈折率差が比較的大きい領域を形成し、光の拡散を防ぎ、かつ、光の散乱を促進させることが可能である。しかしながら、空隙を形成する方法では、空隙形状の制御が難しく、造孔材の形状に依存しやすいため、ひし形や長細い形状になりやすい。また、空隙を多くすると、蛍光板自身がもろくなるため、熱衝撃に対する耐久力が低下しやすい。さらに、蛍光板に存在する結晶欠陥において励起光が熱に変換されるため、空隙が角張っていると、熱衝撃が空隙の角に応力として集中し蛍光板が破損しやすくなるため、蛍光板の熱衝撃に対する耐久性が低下するおそれがある。
以上説明した、本実施形態の蛍光板１によれば、蛍光板１は、複数の空隙３０を有しており、蛍光板１の内部の光は、この複数の空隙３０において蛍光相１０や透光相２０の表面で散乱されるため、光の取り出し効率を向上させることができる。また、この複数の空隙３０は、円相当径が０．４μｍ以上５０μｍ以下である複数の特定空隙３０ａを有している。蛍光板１の断面において、該断面に含まれている複数の特定空隙３０ａの７０％以上の個数の特定空隙３０ａは、円形度が０．６より大きく１以下となっている。すなわち、蛍光板１は、比較的円に近い形状の特定空隙３０ａを多数有している。比較的円に近い形状の特定空隙３０ａは、熱衝撃による応力が作用しやすい角張った部分を有していないため、このような形状の特定空隙３０ａを多数有する蛍光板１は、熱衝撃によって破損しにくくなる。これにより、光の取り出し効率を向上しつつ、熱衝撃に対する耐久性を向上することができる。
また、本実施形態の蛍光板１によれば、蛍光板１の断面において、円形度が０．４より小さい特定空隙３０ａの個数は、該断面に含まれている複数の特定空隙３０ａのうちの３％以下となっている。これにより、熱衝撃による応力が作用しやすい角張った部分を有する空隙は少ないため、蛍光板１は、熱衝撃によってさらに破損しにくくなる。したがって、光の取り出し効率を向上しつつ、熱衝撃に対する耐久性をさらに向上することができる。
また、本実施形態の蛍光板１によれば、空隙３０の断面を含む蛍光板１の断面において、蛍光板１に占める蛍光相１０と透光相２０との合計に対する蛍光相１０の面積比は、９５％以下である６０％となり、透光相２０の面積比は、４０％となっている。これにより、透光相２０において、光が適度に散乱するため、蛍光相１０での光路長が比較的長くなり、光の吸収率の低下を抑制することができる。これにより、光の取り出し効率を向上することができる。
また、本実施形態の波長変換部材２によれば、波長変換部材２は、蛍光板１から放射される蛍光と励起光とを反射する反射部材６を備えている。これにより、例えば、図１に示すように、蛍光板１において光Ｌ２が放射される方向とは異なる方向に放射される光は、反射部材６によって所定の方向に反射されるため、波長変換部材２から放射される光量を増加することができる。
また、本実施形態の波長変換部材２によれば、波長変換部材２は、蛍光板１の熱を外部に放出する放熱部材７を備える。これにより、蛍光板１において、励起光によって蛍光を発するときに発生する熱を効率的に外部に放出することができるため、蛍光板１の温度上昇による消光を抑制することができる。したがって、波長変換部材２から放射される光量の低減を抑制することができる。
また、本実施形態の光源装置３によれば、光源装置３は、蛍光板１に光Ｌ１を照射する光源９を備えている。光源９が蛍光板１に光Ｌ１を照射すると、蛍光板１は、光Ｌ１の一部の光によって蛍光を発する。蛍光板１が発する蛍光は、空隙３０において比較的多く露出している蛍光相１０の表面で反射されるため、蛍光板１の外部に放射される光量が増加する。これにより、光源装置３の発光強度を向上することができる。
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
［変形例１］
上述の実施形態では、蛍光板１が有する複数の特定空隙３０ａのうち、円形度が０．６より大きく１以下となる特定空隙３０ａの個数の割合は、７０％以上になっているとしたが、５０％以上であってもよい。５０％以上であれば、熱衝撃による応力が作用しやすい角張った部分を有していないため、このような形状の特定空隙３０ａを多数有する蛍光板１は、熱衝撃によって破損しにくくなる。
上述の実施形態では、蛍光板１が有する複数の特定空隙３０ａのうち、円形度が０．６より大きく１以下となる特定空隙３０ａの個数の割合は、７０％以上になっているとしたが、５０％以上であってもよい。５０％以上であれば、熱衝撃による応力が作用しやすい角張った部分を有していないため、このような形状の特定空隙３０ａを多数有する蛍光板１は、熱衝撃によって破損しにくくなる。
［変形例２］
上述の実施形態では、蛍光板１が有する複数の特定空隙３０ａのうち、円形度が０．４より小さい特定空隙３０ａの個数の割合は、３％以下になっているとした。しかしながら、８％以下であってもよいし、８％より多くてもよい。円形度が０．４より小さい特定空隙３０ａの個数の割合が小さいほど、熱衝撃による応力が作用しやすい角張った部分はさらに少なくなるため、熱衝撃に対する耐久性が向上させることができる。
上述の実施形態では、蛍光板１が有する複数の特定空隙３０ａのうち、円形度が０．４より小さい特定空隙３０ａの個数の割合は、３％以下になっているとした。しかしながら、８％以下であってもよいし、８％より多くてもよい。円形度が０．４より小さい特定空隙３０ａの個数の割合が小さいほど、熱衝撃による応力が作用しやすい角張った部分はさらに少なくなるため、熱衝撃に対する耐久性が向上させることができる。
［変形例３］
上述の実施形態では、蛍光板１の複数の空隙３０は、円相当径が０．４μｍ以上５０μｍ以下である複数の特定空隙３０ａを有しており、これらの特定空隙３０ａのうち、個数割合で７０％以上の特定空隙３０ａの円形度が０．６より大きく１以下となるとした。複数の空隙３０は、さらに、円相当径が、０．８μｍ以上１０μｍ以下の空隙３０において、円形度が０．６より大きく１以下の個数の割合が９０％以上となっている場合、熱衝撃に対する耐久性はさらに向上させることができる。
上述の実施形態では、蛍光板１の複数の空隙３０は、円相当径が０．４μｍ以上５０μｍ以下である複数の特定空隙３０ａを有しており、これらの特定空隙３０ａのうち、個数割合で７０％以上の特定空隙３０ａの円形度が０．６より大きく１以下となるとした。複数の空隙３０は、さらに、円相当径が、０．８μｍ以上１０μｍ以下の空隙３０において、円形度が０．６より大きく１以下の個数の割合が９０％以上となっている場合、熱衝撃に対する耐久性はさらに向上させることができる。
［変形例４］
上述の実施形態では、蛍光板１の断面において、蛍光板１に占める蛍光相１０の面積と透光相２０の面積との合計に対する蛍光相１０の面積比は、６０％となり、透光相２０の面積比は、４０％であるとした。しかしながら、蛍光板の断面における蛍光相の面積比は、これに限定されない。蛍光相１０の面積比は、光が適度に散乱し蛍光相１０での光路長を長くするため、９５％以下であることが望ましい。また、蛍光相１０の面積比は、蛍光相１０が発する蛍光の強度を一定程度確保するため、２０％より大きい方が望ましく、３０％より大きくなると、安定して高い輝度を発するようになる。
上述の実施形態では、蛍光板１の断面において、蛍光板１に占める蛍光相１０の面積と透光相２０の面積との合計に対する蛍光相１０の面積比は、６０％となり、透光相２０の面積比は、４０％であるとした。しかしながら、蛍光板の断面における蛍光相の面積比は、これに限定されない。蛍光相１０の面積比は、光が適度に散乱し蛍光相１０での光路長を長くするため、９５％以下であることが望ましい。また、蛍光相１０の面積比は、蛍光相１０が発する蛍光の強度を一定程度確保するため、２０％より大きい方が望ましく、３０％より大きくなると、安定して高い輝度を発するようになる。
［変形例５］
上述の実施形態では、光源装置３は、反射型の光源装置であるとした。しかしながら、蛍光板１は、透過型の光源装置に適用されてもよい。
上述の実施形態では、光源装置３は、反射型の光源装置であるとした。しかしながら、蛍光板１は、透過型の光源装置に適用されてもよい。
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
１…蛍光板
１ａ…入射面
１ｂ…裏面
２…波長変換部材
３…光源装置
６…反射部材
７…放熱部材
９…光源
１０…蛍光相
２０…透光相
３０…空隙
３０ａ…特定空隙
１ａ…入射面
１ｂ…裏面
２…波長変換部材
３…光源装置
６…反射部材
７…放熱部材
９…光源
１０…蛍光相
２０…透光相
３０…空隙
３０ａ…特定空隙
Claims (7)
- 蛍光板であって、
励起光によって蛍光を発する蛍光相と、
複数の空隙と、を備え、
前記複数の空隙は、円相当径が０．４μｍ以上５０μｍ以下である複数の特定空隙を有し、
前記蛍光板の断面において、
前記複数の特定空隙のうち、円形度が０．６より大きく１以下となる前記特定空隙の個数の割合は、５０％以上であり、
前記複数の特定空隙のうち、円形度が０．４より小さい前記特定空隙の個数の割合は、８％以下である、
ことを特徴とする蛍光板。 - 請求項１に記載の蛍光板であって、
前記複数の特定空隙のうち、円形度が０．６より大きく１以下となる前記特定空隙の個数の割合は、７０％以上である、
ことを特徴とする蛍光板。 - 請求項１または請求項２に記載の蛍光板であって、
前記複数の特定空隙のうち、円形度が０．４より小さい前記特定空隙の個数の割合は、３％以下である、
ことを特徴とする蛍光板。 - 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蛍光板であって、
前記励起光を透過する透光相を備え、
前記空隙の断面を含む前記蛍光板の断面において、前記蛍光板に占める前記蛍光相と前記透光相との合計に対する前記蛍光相の面積比は、９５％以下である、
ことを特徴とする蛍光板。 - 波長変換部材であって、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の蛍光板と、
前記蛍光板に配置され、前記励起光と前記蛍光を反射する反射部材と、を備える、
ことを特徴とする波長変換部材。 - 請求項５に記載の波長変換部材は、さらに、
前記蛍光板の熱を外部に放出する放熱部材を備える、
ことを特徴とする波長変換部材。 - 光源装置であって、
請求項５または請求項６に記載の波長変換部材と、
前記蛍光板に前記励起光を照射する光源と、を備える、
光源装置。
Applications Claiming Priority (3)
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Publications (2)
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