JPWO2019124046A1 - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

発光装置（１００）は、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体を含む第一の蛍光体層（１）と、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、第一の蛍光体とは異なる第二の蛍光体を含む第二の蛍光体層（２）とを備える。第二の蛍光体層は、第一の蛍光体層と離間して設けられている。発光装置は、さらに、第一の蛍光体層と第二の蛍光体層との間に設けられた光学フィルター（３）と、第一の蛍光体及び第二の蛍光体の少なくとも一方を励起する光を放つ励起源（６）とを備える。第二の蛍光体は、第一の蛍光体が発する第一の蛍光（４１）の少なくとも一部を吸収する光吸収特性を有する。光学フィルターは、第一の蛍光体が発する第一の蛍光の少なくとも一部を反射し、第二の蛍光体が発する第二の蛍光（４２）を透過する。

Description

本発明は、発光装置に関する。詳細には本発明は、固体発光素子、特にレーザーダイオードと、蛍光体とを組み合わせてなる発光装置に関する。
従来、固体発光素子と、蛍光体を含む波長変換体とを組み合わせてなる発光装置が知られている。このような発光装置としては、例えば、白色ＬＥＤ光源、あるいは、レーザー照明装置やレーザープロジェクターが知られている。
レーザー光を利用する発光装置では、蛍光体を励起する光のパワー密度の増加に伴う光出力飽和を緩和するために、超短残光性の蛍光を放つＣｅ３＋付活蛍光体の利用が好まれる。そして、緑色系（青緑又は緑色）の蛍光を放つＣｅ３＋付活蛍光体と、暖色系（橙又は赤色）の蛍光を放つＣｅ３＋付活蛍光体とを組み合わせて利用することにより、高演色性の照明光を実現できるようになる。
また、従来より、バンドパスフィルターを備えることによって、光取り出し効率を高めるようにした発光装置も知られている。特許文献１では、基板と、該基板上に配置された発光素子と、蛍光体含有層と、複数の誘電体層を含む多層膜から成るバンドパスフィルターとを有する発光装置を開示している。
特許第６１６３７５４号公報
一般に、暖色系のＣｅ３＋付活蛍光体は、青〜青緑の光成分を効率よく吸収する特性を持つ。また、緑色系のＣｅ３＋付活蛍光体が放つ緑色系光は、ブロードな蛍光スペクトル形状を持つ。そのため、暖色系のＣｅ３＋付活蛍光体と緑色系のＣｅ３＋付活蛍光体が近接する発光装置では、緑色系のＣｅ３＋付活蛍光体が放つ短波長側の光成分（青〜青緑色）が、暖色系のＣｅ３＋付活蛍光体に吸収される場合がある。その結果、青〜青緑色の強度が低下し、出力光の演色性が低下する可能性があった。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、色調が異なる複数種類のＣｅ３＋付活蛍光体が近接した場合でも、高演色性の出力光を放つことが可能な発光装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る発光装置は、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体を含む第一の蛍光体層と、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、第一の蛍光体とは異なる第二の蛍光体を含み、第一の蛍光体層と離間して設けられた第二の蛍光体層と、第一の蛍光体層と第二の蛍光体層との間に設けられた光学フィルターと、第一の蛍光体及び第二の蛍光体の少なくとも一方を励起する光を放つ励起源と、を備える。第二の蛍光体は、第一の蛍光体が発する第一の蛍光の少なくとも一部を吸収する光吸収特性を有する。光学フィルターは、第一の蛍光体が発する第一の蛍光の少なくとも一部を反射し、第二の蛍光体が発する第二の蛍光を透過する。
図１は、本実施形態に係る発光装置の一例を概略的に示す断面図である。 図２は、本実施形態に係る発光装置の他の例を概略的に示す断面図である。 図３は、実施例で使用した蛍光体を示す電子顕微鏡観察像である。（ａ）は、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を示し、（ｂ）は、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を示す。 図４中の（ａ）は、第一の蛍光体であるＹ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋の蛍光スペクトルである。図４中の（ｂ）は、第二の蛍光体であるＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋の蛍光スペクトルである。図４中の（ｂ’）は、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋の吸収スペクトルである。 図５は、実施例で使用した光学干渉フィルターの光透過特性を示すスペクトル図である。 図６は、第二の蛍光体であるＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋において、光学干渉フィルターを透過する前と透過した後の蛍光スペクトルを示す図である。 図７は、実施例に係る発光装置における出力光の分光分布の一例を示すスペクトル図である。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、いずれも本実施形態の好ましい具体例を示すものである。したがって、以下の実施形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、あくまで一例であって、本実施形態を限定する趣旨ではない。なお、図１及び図２は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、図１及び図２において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。
まず、本実施形態に係る発光装置の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は透過型と呼ばれる構造を持つ発光装置の概略図であり、図２は反射型と呼ばれる構造を持つ発光装置の概略図である。
本実施形態の発光装置１００は、波長変換体である第一の蛍光体層１及び第二の蛍光体層２を備えている。具体的には、発光装置１００は、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体を含む第一の蛍光体層１と、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第二の蛍光体を含む第二の蛍光体層２とを備えている。また、第一の蛍光体と第二の蛍光体は互いに異なる蛍光体であり、さらに蛍光の色調も互いに異なるものである。
発光装置１００は、さらに、第一の蛍光体層１と第二の蛍光体層２との間に設けられる光学フィルター３を備えている。図１及び図２に示すように、光学フィルター３の一方の面３ａには第一の蛍光体層１が配置され、面３ａの反対側にある他方の面３ｂ側には第二の蛍光体層２が配置されている。光学フィルター３の面３ａは、第一の蛍光体層１と接触していてもよく、離間していてもよい。また、光学フィルター３の面３ｂは、第二の蛍光体層２と接触していてもよく、離間していてもよい。
透過型の発光装置１００は、図１に示すように、励起源６から発せられる一次光４が第一の蛍光体層１及び第二の蛍光体層２を透過するような方向に出力光５を放つ特徴を持つ。一方、反射型の発光装置１００は、図２に示すように、一次光４が、第一の蛍光体層１及び第二の蛍光体層２によって反射されるような方向に出力光５を放つ特徴を持つ。
第一の蛍光体層１は、少なくとも第一の蛍光４１を放つ第一の蛍光体を含む波長変換体である。第一の蛍光体層１は、Ｃｅ３＋付活蛍光体を含んでなる波長変換体であり、Ｃｅ３＋付活蛍光体は、例えば、波長が４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満、好ましくは５００ｎｍ以上５５０ｎｍ未満に蛍光ピークを持つ蛍光を放つ。
第一の蛍光体層１は、第一の蛍光体を封止材で封止することによって作製することができる。封止材は、有機材料及び無機材料の少なくとも一方、特に、透明（透光性）有機材料及び透明（透光性）無機材料の少なくとも一方であることが好ましい。有機材料の封止材としては、例えば、シリコーン樹脂などの透明有機材料が挙げられる。無機材料の封止材としては、例えば、低融点ガラスなどの透明無機材料が挙げられる。
また、第一の蛍光体層１としては、第一の蛍光体が焼結してなり、内部に複数の空隙を有する焼結体を用いることができる。さらに、第一の蛍光体層１としては、第一の蛍光体が焼結してなり、内部に複数の空隙を有しないセラミックス体を用いることもできる。第一の蛍光体層１がこのような焼結体又はセラミックス体であることにより、第一の蛍光体層１の製造や取り扱いが容易になるので、工業生産に適した波長変換体となる。
第二の蛍光体層２は、第一の蛍光４１とは異なる第二の蛍光４２を放つ第二の蛍光体を含む波長変換体である。第二の蛍光体層２は、Ｃｅ３＋付活蛍光体を含んでなる波長変換体であり、Ｃｅ３＋付活蛍光体は、例えば、波長が５６０ｎｍ以上６６０ｎｍ未満、好ましくは５８０ｎｍ以上６５０ｎｍ未満に蛍光ピークを持つ蛍光を放つ。第二の蛍光体層２は、第一の蛍光体層１と同様に、第二の蛍光体を上述の封止材で封止することによって作製することができる。また、第二の蛍光体層２としては、第二の蛍光体を焼結してなる焼結体又はセラミックス体を用いることもできる。
なお、第二の蛍光体は、第一の蛍光体が発する第一の蛍光４１の光成分の少なくとも一部を吸収する光吸収特性を持つ。
第一の蛍光体層１及び第二の蛍光体層２の形状は特に限定されるものではない。第一の蛍光体層１及び第二の蛍光体層２は薄板状であることが好ましく、円盤状又は角板状であることも好ましい。このような形状の第一の蛍光体層１及び第二の蛍光体層２は、製造及び取り扱いが容易となる。
光学フィルター３は、光線透過率の波長依存性を持つ部材である。つまり、光学フィルター３は、入射光のうち特定の波長範囲の光を透過し、他の波長範囲の光を反射又は吸収する部材である。
図１及び図２において、一次光４は、励起源６が放つ光である。そして、一次光４は、第一の蛍光体層１に含まれる第一の蛍光体、及び第二の蛍光体層２に含まれる第二の蛍光体の少なくとも一方を励起する光である。なお、一次光４は、第一の蛍光体及び第二の蛍光体の両方を励起する光であることが好ましい。
一次光４は、例えば、近紫外線、紫色光及び青色光からなる群より選ばれる少なくとも一つの光とすることができる。なお、近紫外線は、波長２００〜２８０ｎｍのＵＶ−Ｃ、波長２８０〜３１５ｎｍのＵＶ−Ｂ、及び波長３１５〜３８０ｎｍのＵＶ−Ａからなる群より選ばれる少なくとも一つである。紫色光は、波長３８０〜４５０ｎｍの可視光である。青色光は、波長４５０〜４９５ｎｍの可視光である。
出力光５は、発光装置１００が放つ光であり、例えば照明用途の白色光である。なお、出力光５は、一次光４と、一次光４が第一の蛍光体によって波長変換されてなる第一の蛍光４１と、一次光４が第二の蛍光体によって波長変換されてなる第二の蛍光４２とを加法混合した混色光とすることもできる。
このように、本実施形態に係る発光装置１００は、第一の蛍光体層１と、第二の蛍光体層２と、光学フィルター３と、第一の蛍光体層１及び第二の蛍光体層２の少なくとも一方を励起する一次光４を放つ励起源６とを備えている。つまり、発光装置１００は、第一の蛍光４１を放つ第一の蛍光体と、第一の蛍光体とは色調が異なる第二の蛍光を放つ第二の蛍光体と、光学フィルター３と、励起源６とを少なくとも備えている。
そして、光学フィルター３は、第二の蛍光４２の光成分を透過するが、第二の蛍光体に照射される第一の蛍光４１の光成分を減らす機能を有する。また、光学フィルター３は、励起源６から発せられる一次光４を透過する機能を有することが好ましい。さらに、光学フィルター３は、第二の蛍光体に照射される第一の蛍光４１の光成分を減らすように配置されている。つまり、光学フィルター３は、第一の蛍光体層１と第二の蛍光体層２との間に設けられることにより、第一の蛍光体層１から発せられた第一の蛍光４１が、第二の蛍光体層２に含まれる第二の蛍光体に到達し難くしている。
このような発光装置１００から出力光５を放出するには、まず、励起源６を用いて、第一の蛍光体層１側又は第二の蛍光体層２側から一次光４を照射する。具体的には、図１に示す透過型の発光装置１００では、第二の蛍光体層２側から上方に向かって一次光４を照射する。第二の蛍光体層２に照射された一次光４の一部は第二の蛍光体に吸収され、第二の蛍光体を励起する。そして、励起された第二の蛍光体は、上方に向かって第二の蛍光４２を放出する。光学フィルター３は、第二の蛍光４２及び一次光４を透過することができるため、第二の蛍光４２及び第二の蛍光体に吸収されなかった一次光４は光学フィルター３を透過して、第一の蛍光体層１に到達する。
第一の蛍光体層１に到達した一次光４の一部は第一の蛍光体に吸収され、第一の蛍光体を励起する。そして、励起された第一の蛍光体は、図１に示すように、上方及び下方に向かって第一の蛍光４１を放出する。ここで、光学フィルター３は、第二の蛍光４２及び一次光４は透過するが、第一の蛍光４１は反射する機能を有する。そのため、第一の蛍光体から下方に向かって放出された第一の蛍光４１ｂは、光学フィルター３の面３ａで反射し、上方に放出される。なお、第一の蛍光体層１に到達した第二の蛍光４２は、第一の蛍光体で吸収されず、第一の蛍光体層１を透過する。
そして、第一の蛍光体層１から上方に発せられた第一の蛍光４１ａ及び光学フィルター３で反射して第一の蛍光体層１を透過した第一の蛍光４１ｂと、光学フィルター３及び第一の蛍光体層１を透過した第二の蛍光４２及び一次光４とが加法混色される。その結果、これらの光成分が混色した出力光５が、発光装置１００の外部に放出される。
ここで、第一の蛍光体層１と第二の蛍光体層２との間に光学フィルター３が設けられていない場合、第一の蛍光体層１から下方に向かって放出された第一の蛍光４１ｂは、第二の蛍光体層２に到達する。上述のように、第二の蛍光体は、第一の蛍光体が発する第一の蛍光４１の少なくとも一部を吸収する特性を持つため、第二の蛍光体に到達した第一の蛍光４１ｂの少なくとも一部は、第二の蛍光体によって吸収されてしまう。その結果、第一の蛍光４１の蛍光スペクトル形状は、本来のスペクトル形状を保つことが困難となり、得られる出力光５の演色性が低下してしまう。
しかしながら、本実施形態の発光装置１００では、光学フィルター３の作用により、第一の蛍光４１の光成分が第二の蛍光体に吸収されることが抑制される。そのため、波長依存性を持つ第二の蛍光体の光吸収特性が、第一の蛍光４１に与える影響が緩和される。この結果、第一の蛍光４１の蛍光スペクトル形状が、本来の形状を保ちやすくなり、高演色性の照明光となる出力光５を放つことが可能となる。
図２に示す反射型の発光装置１００から出力光５を放出するには、まず、励起源６を用いて、第一の蛍光体層１側から下方に向かって一次光４を照射する。第一の蛍光体層１に照射された一次光４の一部は第一の蛍光体に吸収され、第一の蛍光体を励起する。そして、励起された第一の蛍光体は、上方及び下方に向かって第一の蛍光４１を放出する。ここで、光学フィルター３は、一次光４は透過するが第一の蛍光４１は反射する機能を有する。そのため、第一の蛍光体から下方に向かって放出された第一の蛍光４１ｂは、光学フィルター３の面３ａで反射し、上方に放出される。
第一の蛍光体層１に吸収されなかった一次光４は、光学フィルター３を透過して第二の蛍光体層２に到達する。第二の蛍光体層２に照射された一次光４の一部は第二の蛍光体に吸収され、第二の蛍光体を励起する。そして、励起された第二の蛍光体は、上方に向かって第二の蛍光４２を放出する。ここで、光学フィルター３は、第二の蛍光４２を透過することができるため、第二の蛍光４２は光学フィルター３を透過して、第一の蛍光体層１に到達する。なお、第一の蛍光体層１に到達した第二の蛍光４２は、第一の蛍光体で吸収されず、第一の蛍光体層１を透過する。
なお、一次光４の一部は、第一の蛍光体層１の面１ａ、光学フィルター３の面３ａ及び第二の蛍光体層２の面２ａで反射し、上方に向かって放出される。
そして、第一の蛍光体層１から上方に発せられた第一の蛍光４１ａ及び光学フィルター３で反射して第一の蛍光体層１を透過した第一の蛍光４１ｂと、光学フィルター３及び第一の蛍光体層１を透過した第二の蛍光４２と、一次光４とが加法混色される。その結果、これらの光成分が混色した出力光５が、発光装置１００の外部に放出される。
ここで、第一の蛍光体層１と第二の蛍光体層２との間に光学フィルター３が設けられていない場合、第一の蛍光体層１から下方に向かって放出された第一の蛍光４１ｂは、第二の蛍光体層２に到達する。第二の蛍光体に到達した第一の蛍光４１ｂの少なくとも一部は、第二の蛍光体によって吸収されてしまうため、得られる出力光５の演色性が低下してしまう。しかしながら、発光装置１００では、光学フィルター３の作用により、第一の蛍光４１の光成分が第二の蛍光体に光吸収されることが抑制される。そのため、第一の蛍光４１の蛍光スペクトル形状が本来の形状を保ちやすくなり、高演色性の出力光５を放つことが可能となる。
発光装置１００において、第一の蛍光４１は、４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有することが好ましい。また、第一の蛍光４１は、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有することがより好ましく、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有することがさらに好ましい。また、第二の蛍光４２は、５６０ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有することが好ましい。また、第二の蛍光４２は、５８０ｎｍ以上６５０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有することがより好ましく、６００ｎｍ以上６４０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有することがさらに好ましい。この場合には、高演色性照明に必要となる、緑色系（青緑又は緑色）の蛍光成分と、暖色系（橙又は赤色）の蛍光成分とを少なくとも放つ発光装置を得ることができる。
発光装置１００において、第一の蛍光体及び第二の蛍光体の少なくとも一方は、ガーネット型の結晶構造を持つガーネット蛍光体であることが好ましい。また、第一の蛍光体及び第二の蛍光体は、両方ともガーネット型の結晶構造を持つガーネット蛍光体であることがより好ましい。ガーネット蛍光体は、製造が容易で固体照明用として高い実績を持つため、製造が容易で長期信頼性に優れる発光装置を得ることが可能となる。
発光装置１００において、第一の蛍光体は、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３及びＬｕ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３からなる群より選ばれる少なくとも一つを母体としてなる蛍光体であることが好ましい。つまり、第一の蛍光体は、これらのアルミン酸塩化合物のいずれかを母体としてなるガーネット蛍光体であることが好ましい。アルミン酸塩化合物を母体としてなるＣｅ３＋付活ガーネット蛍光体は、照明光の演色性の向上に寄与する青緑色又は緑色の光成分を多く含む蛍光を放つ。そのため、第一の蛍光体としてこれらのガーネット蛍光体を用いることにより、青緑色又は緑色の光成分が相対的に多く、演色性の面で有利な照明光を放つ発光装置を得ることができる。また、ガーネット蛍光体は固体照明用として高い実績も持つため、長期信頼性に優れる発光装置を得ることができる。
また、これらのアルミン酸塩化合物を母体にしてなるＣｅ３＋付活ガーネット蛍光体は、橙〜赤色に対して補色に近い関係にある青緑〜緑色の光成分を多く含む。そのため、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を母体にしてなるＣｅ３＋付活蛍光体と組み合わせることにより、高効率かつ高信頼性を有し、白色系光を得ることが容易な発光装置とすることができる。
ここで、上記の「Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３及びＬｕ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３からなる群より選ばれる少なくとも一つを母体としてなる蛍光体」とは、次の（１）〜（６）のいずれかを母体とし、かつ、発光中心としてＣｅ３＋を含むガーネット蛍光体をいう。
（１）アルミン酸塩化合物であるＹ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、又は、Ｌｕ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３
（２）上記したアルミン酸塩化合物から選択される少なくとも二種類のガーネット化合物を端成分としてなる固溶体
（３）上記したアルミン酸塩化合物のいずれかの固溶割合が６０ｍｏｌ％以上、特に８０ｍｏｌ％以上の固溶体であるガーネット化合物
（４）上記したいずれかのアルミン酸塩化合物の構成元素の一部を別の元素で置換して組成を変形させたガーネット化合物であって、電荷補償を伴わないもの
（５）上記したいずれかのアルミン酸塩化合物の構成元素の一部を別の元素で置換して組成を変形させたガーネット化合物であって、電荷補償を伴うもの
（６）上記（１）乃至（５）から選択される少なくとも二種類のガーネット化合物を端成分としてなる固溶体
なお、第一の蛍光体としては、アルミン酸塩化合物からなる蛍光体に限定されない。第一の蛍光体としては、カルシウムフェライト型構造を持つアルカリ土類金属複合酸化物、アルカリ土類金属ハロアルミン酸塩、希土類アルミン酸塩、アルカリ土類金属珪酸塩、希土類酸窒化アルミノ珪酸塩、希土類窒化アルミノ珪酸塩、又は希土類酸窒化珪酸塩を主成分とする化合物を母体としてなるＣｅ３＋付活蛍光体を使用することができる。
具体的には、第一の蛍光体としては、ＭＲＥ２Ｏ４、Ｍ３ＡｌＯ４Ｆ、Ｍ２ＲＥＸ２（ＡｌＯ４）３、Ｍ３ＲＥ２（ＳｉＯ４）３、ＲＥＡｌ（Ｓｉ６−ｚＡｌｚ）（Ｎ１０−ｚＯｚ）、ＲＥＳｉ３Ｎ５、ＲＥ５（ＳｉＯ４）３Ｎ、ＲＥ４Ｓｉ２Ｏ７Ｎ２、ＲＥＳｉＯ２Ｎ、ＲＥ２Ｓｉ３Ｏ３Ｎ４、ＲＥ５Ｓｉ３Ｏ１２Ｎ、及びＲＥ３Ｓｉ８Ｏ４Ｎ１１からなる群より選ばれるいずれかの化合物を母体としてなるＣｅ３＋付活蛍光体を使用することができる。また、第一の蛍光体としては、上述のいずれかの化合物を端成分とする固溶体を母体としてなるＣｅ３＋付活蛍光体を使用することができる。但し、上記化合物において、Ｍはアルカリ土類金属、ＲＥは希土類元素、ＸはＺｒ及びＨｆから選ばれる少なくとも一つの元素、ｚは０≦ｚ＜１を満足する数値である。
より具体的には、第一の蛍光体としては、例えば、ＳｒＬｕ２Ｏ４、ＳｒＳｃ２Ｏ４、Ｓｒ３ＡｌＯ４Ｆ、Ｃａ２ＹＺｒ２（ＡｌＯ４）３、Ｃａ３Ｓｃ２（ＳｉＯ４）３、ＬａＡｌＳｉ６Ｎ１０、ＬａＳｉ３Ｎ５、Ｙ５（ＳｉＯ４）３Ｎ、Ｙ４Ｓｉ２Ｏ７Ｎ２、Ｙ２Ｓｉ３Ｏ３Ｎ４、Ｌａ５Ｓｉ３Ｏ１２Ｎ、Ｌａ３Ｓｉ８Ｏ４Ｎ１１からなる群より選ばれるいずれかの化合物を母体としてなるＣｅ３＋付活蛍光体を使用することができる。また、第一の蛍光体としては、上述のいずれかの化合物を端成分とする固溶体を母体としてなるＣｅ３＋付活蛍光体を使用することができる。
これらの蛍光体は、４２０ｎｍ以上５３０ｎｍ未満、特に４４０〜５１０ｎｍの波長範囲内にピークを持つ蛍光を放つことができる。また、これらの蛍光体は、青緑色の光成分を多く含む蛍光を放つことができる。そのため、青緑色の光成分が相対的に多く、演色性の面で有利な照明光を放つ発光装置を得ることができる。
発光装置１００において、第二の蛍光体は、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を母体としてなる蛍光体であることが好ましい。つまり、第二の蛍光体は、珪酸塩化合物であるＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を母体としてなるガーネット蛍光体であることが好ましい。Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を母体としてなるＣｅ３＋付活ガーネット蛍光体は、赤色光成分を多く含む橙色光を放つ。また、当該Ｃｅ３＋付活ガーネット蛍光体は、温度消光が比較的小さな蛍光体である。そのため、第二の蛍光体として、このようなガーネット蛍光体を用いることにより、照明用途で必須となる赤色光成分が多い出力光５を放ち、効率及び信頼性が高い発光装置を得ることができる。
また、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を母体としたＣｅ３＋付活ガーネット蛍光体は、青緑色又は緑色に対して補色に近い関係にある橙色又は赤色の光成分を多く含む蛍光を放つ。そのため、当該Ｃｅ３＋付活ガーネット蛍光体を青緑色光又は緑色光を放つ第一の蛍光体と組み合わせることによって、白色系の出力光５を得ることができる。特に、当該Ｃｅ３＋付活ガーネット蛍光体をＹ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、Ｌｕ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３を母体としてなるＣｅ３＋付活蛍光体と組み合わせることによって、白色系の出力光５が得られる。
ここで、上記の「Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を母体としてなる蛍光体」とは、次の（１）〜（５）のいずれかを母体とし、かつ、発光中心としてＣｅ３＋を含むガーネット蛍光体をいう。
（１）珪酸塩化合物であるＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３
（２）Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３の固溶割合が６０ｍｏｌ％以上、特に８０ｍｏｌ％以上の固溶体
（３）Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３の構成元素の一部を別の元素で置換して組成を変形させたガーネット化合物であって、電荷補償を伴わないもの
（４）Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３の構成元素の一部を別の元素で置換して組成を変形させたガーネット化合物であって、電荷補償を伴うもの
（５）上記（１）乃至（４）から選択される少なくとも二種類のガーネット化合物を端成分としてなる固溶体
発光装置１００において、励起源６は一次光４を放ち、光学フィルター３は一次光４を透過することが好ましい。これにより、光学フィルター３を透過した一次光４は、第一の蛍光体及び第二の蛍光体の励起光として利用できる。その結果、一次光４は、少なくとも一部が第一の蛍光体によって波長変換され、第一の蛍光４１へと変換される。さらに、一次光４は、少なくとも一部が第二の蛍光体によって波長変換されて、第二の蛍光４２へと変換される。なお、光学フィルター３を透過した一次光４は、発光装置１００から放出される出力光５の光成分としても利用することができる。
発光装置１００において、一次光４は、４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内にピークを有する青色光であることが好ましい。また、一次光４は、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ未満の波長範囲内にピークを持つ青色光であることがより好ましい。これにより、短波長可視光である青色光を、第一の蛍光体及び第二の蛍光体の励起光、並びに、発光装置の出力光５の一部として利用することができる。
発光装置１００において、一次光４はレーザー光であることが好ましい。これにより、光密度が大きく、指向性や収束性に優れるレーザー光を、第一の蛍光体及び第二の蛍光体の励起光、並びに、発光装置の出力光５として利用することができる。
上述のように、光学フィルター３は、入射光のうち特定の波長範囲の光を透過し、他の波長範囲の光を反射又は吸収する部材である。そして、光学フィルター３は、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ未満の波長範囲内の光線透過率、及び、６１０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の波長範囲内の光線透過率よりも、４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内の光線透過率が小さいことが好ましい。つまり、光学フィルター３は、波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ未満の青色光の透過率、及び、波長が６１０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の赤色光の透過率よりも、波長が４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の青緑色乃至緑色光の透過率が小さいことが好ましい。また、光学フィルター３は、波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ未満の青色光の透過率、及び、波長が６１０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の赤色光の透過率よりも、波長が５００ｎｍ以上５５０ｎｍ未満の青緑色乃至緑色光の透過率が小さいことがより好ましい。
このように、青色と赤色の光成分は透過しやすく、緑色の光成分は透過し難い光学フィルター３を利用することにより、緑色系光における短波長側（青〜青緑色）の光成分の透過率を相対的に高めることができる。そのため、仮に第二の蛍光体が放つ第二の蛍光が赤色純度に劣る橙色光であっても、比較的多い青色の光成分を利用して、高演色性の出力光５を得ることが可能となる。また、このような光学フィルターを利用することにより、赤色系光における短波長側（緑〜黄）の光成分の透過率を相対的に下げることができる。そのため、仮に第二の蛍光体が放つ第二の蛍光が赤色純度に劣る橙色光であっても、赤色純度の良好な光成分を利用して、高演色性の出力光５を得ることが可能となる。
光学フィルター３は、青色光の透過率が３０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。また、光学フィルター３は、赤色光の透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。光学フィルター３は、青緑色乃至緑色光の透過率が３０％未満であることが好ましく、１０％未満であることがより好ましく、５％未満であることが特に好ましい。なお、光学フィルター３において、青色光の透過率は赤色光の透過率よりも低いことが好ましい。一次光４として、蛍光体の蛍光成分に対して相対的にスペクトル半値幅が狭い青色光、例えば青色レーザー光を用いた場合、光学フィルター３は、青色光成分の出力割合を抑制するように作用する。そのため、低色温度の出力光５を容易に得ることが可能となる。
ここで、光学フィルター３において、透過率の上限は１００％であり、下限は０％である。そのため、青色光、赤色光、及び青緑色乃至緑色光の透過率は０％以上１００％以下の範囲内の数値である。
発光装置１００において、光学フィルター３は、無機材料のみからなる部材であることが好ましい。無機材料のみからなる光学フィルター３は耐熱性や耐久性の面で優れるため、耐熱性や耐久性が向上した発光装置を得ることができる。
発光装置１００において、光学フィルター３は、５６０ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の波長範囲内において、６００ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の光成分の透過率の積分値は、５６０ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光成分の透過率の積分値よりも大きいことが好ましい。これにより、光学フィルター３を透過した後の第二の蛍光４２の色調は、光学フィルター３を透過する前の第二の蛍光４２の色調よりも、赤色の色調が優れるものになる。つまり、光学フィルター３を透過した後の第二の蛍光４２は、光学フィルター３を透過する前の第二の蛍光４２よりも赤色成分が増加する。そのため、色調が良好な赤色の光成分を放つ出力光５になることから、高演色性の出力光５を得ることが容易となる。つまり、赤色の彩度の高さに関する尺度である特殊演色評価数Ｒ９の数値が高い出力光５を得ることが容易となる。
発光装置１００において、光学フィルター３は、光学干渉フィルターであることが好ましい。光学干渉フィルターは、基板の表面に誘電体薄膜を成膜してなるものである。また、誘電体薄膜は、空気と誘電体、誘電体と基板、および異なる誘電体どうしの界面で生じる反射が干渉することにより、光の透過特性が変わることを利用しているものである。このような光学干渉フィルターを用いることにより、第一の蛍光４１の光成分の透過率を下げる一方で、第二の蛍光４２の光成分の透過率を相対的に上げることが可能となる。また、光学干渉フィルターは、設計変更や入手も容易であるため、比較的容易に所望の発光装置を構成することが可能となる。
なお、光学フィルター３は、通常、入射光の入射角度によって、透過特性が変わる特性を持つ。このため、励起源６が放つ一次光４は、光学フィルター３の入射面に対して垂直又は略垂直に入射することが好ましい。また、第二の蛍光体層２は、光学フィルター３から離間した場所に配置することも好ましい。これにより、一次光４及び／又は第二の蛍光４２が、光学フィルター３の入射面に対して斜めに入射することが抑制される。そのため、光学フィルター３の透過特性をそのまま出力光５に反映することが可能となる。なお、「光学フィルター３の光入射面に対して略垂直」とは、光入射面に対して９０°±１０°となる方向をいい、光入射面に対して９０°±５°となる方向であることがより好ましい。
本実施形態において、発光装置１００は、励起源６が放つ一次光４と、第一の蛍光体が放つ第一の蛍光４１と、第二の蛍光体が放つ第二の蛍光４２とを含む出力光５を放つことが好ましい。これにより、一次光４の光成分と、第一の蛍光４１の光成分と、第二の蛍光４２の光成分との加法混色による出力光５、特に白色系の出力光５を得ることが容易となる。
発光装置１００において、出力光５は、相関色温度が２５００Ｋ以上８０００Ｋ未満の白色光であることが好ましく、２８００Ｋ以上６７００Ｋ以下の白色光であることがより好ましい。これにより、照明用として需要が多い白色光を放つ発光装置１００を得ることが容易となる。
出力光５の平均演色評価数Ｒａは８０を超えることが好ましく、８５以上であることがより好ましく、９０以上であることが特に好ましい。これにより、照明用として需要が多い高演色性の白色光を放つ発光装置１００を得ることが可能となる。
また、出力光５の特殊演色評価数Ｒ９は３０を超えることが好ましく、５０以上であることがより好ましく、６０以上であることが特に好ましい。これにより、照明用として需要が多く、照らされた物の赤色が強調される白色光を放つ発光装置１００を得ることが可能となる。
出力光５の分光分布は、光学フィルター３の光透過特性の証跡を持つものとすることができる。これにより、色調が良好な赤色の光成分を放つ出力光５を得ることができる。
発光装置１００において、出力光５は、照明光又は表示画素として利用されることが好ましい。これにより、照明装置または表示装置として利用できる発光装置を得ることができる。
発光装置１００の具体例として好ましいものは、蛍光体を利用して構成した半導体発光装置、照明光源、照明装置、表示装置などであり、特にレーザー照明やレーザープロジェクターである。そして、発光装置１００において、励起源６は、短波長可視光を放つ固体発光素子であることが好ましい。励起源６として固体発光素子を用いることにより、衝撃に強い全固体の発光装置、例えば固体照明を実現することが可能となる。なお、固体発光素子は、特にレーザーダイオードであることが好ましい。
なお、発光装置１００は、屋外照明、店舗照明、調光システム、施設照明、海洋照明、及び内視鏡のいずれかの用途向けの装置であることが好ましい。また、当然のことながら、近年、技術の進展が目覚しいＩｏＴ又はＡＩを利用した発光装置とすることもできる。
このように、本実施形態の発光装置１００は、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体を含む第一の蛍光体層１と、Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、第一の蛍光体とは異なる第二の蛍光体を含む第二の蛍光体層２とを備える。第二の蛍光体層２は、第一の蛍光体層１と離間して設けられている。発光装置１００は、さらに、第一の蛍光体層１と第二の蛍光体層２との間に設けられた光学フィルター３と、第一の蛍光体及び第二の蛍光体の少なくとも一方を励起する光を放つ励起源６とを備える。第二の蛍光体は、第一の蛍光体が発する第一の蛍光４１の少なくとも一部を吸収する光吸収特性を有する。光学フィルター３は、第一の蛍光体が発する第一の蛍光４１の少なくとも一部を反射し、第二の蛍光体が発する第二の蛍光４２を透過する。
発光装置１００では、第一の蛍光体層１と第二の蛍光体層２との間に光学フィルター３が介在している。そのため、第一の蛍光体層１から発せられた第一の蛍光４１が第二の蛍光体層２によって吸収され難くなることから、第一の蛍光４１の蛍光スペクトル形状が、本来の形状を保ちやすくなる。その結果、蛍光の色調が異なる第一の蛍光体層１と第二の蛍光体層２が近接した場合でも、高演色性の出力光５を放つことが可能となる。
以下、本実施形態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例では、図１に示す透過型の発光装置を作製した。なお、図２に示す反射型の発光装置は、透過型の発光装置と同様の作用効果が得られることが原理的に明らかなため、説明を省略した。
第一の蛍光を放つ第一の蛍光体として、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を用いた。なお、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の中心粒径Ｄ５０は、１７μｍであった。また、第二の蛍光を放つ第二の蛍光体として、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を用いた。なお、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の中心粒径Ｄ５０は、２５μｍであった。
なお、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体は市販のものを使用し、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体は自製のものを使用した。具体的には、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体は、酸化物セラミックス原料と反応促進剤として機能する化合物との混合粉末を、１３００〜１４００℃の温度で加熱反応させることにより作製した。
参考のため、図３の（ａ）では、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の電子顕微鏡写真を示す。図３（ｂ）では、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の電子顕微鏡写真を示す。また、表１には、これらの蛍光体の特性を纏めて示す。
表１に示す、平均的な粒子サイズは、図３に示す電子顕微鏡観察像によって一次粒子と認識できる粒子を任意に２０個抽出し、それらの粒子の最長軸長さの平均値とした。なお、図３に示す電子顕微鏡観察像の倍率は１０００倍である。
本実施例では、第一の蛍光体及び第二の蛍光体として、地質学でシルトと定義される粒径（１／１６ｍｍ〜１／２５６ｍｍ）を持つ粉末状の蛍光体を準備すれば足りる。なお、蛍光体は粉末状である必要性は無く、セラミックス焼結体や単結晶の蛍光体であってもよい。
励起源としては、青色レーザーダイオード（ＬＤ）を用いた。また、一次光としては、青色レーザーダイオードが放ち、ピークが４５５ｎｍの青色レーザー光を用いた。また、光学フィルターとしては、シグマ光機株式会社製の光学干渉フィルター（品番ＹＩＦ−ＢＡ６００ＩＦＳ）を用いた。
本実施例の発光装置は、ピーク波長が５４０ｎｍの第一の蛍光を放つＹ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体と、ピーク波長が６００ｎｍの第二の蛍光を放つＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体とを備えている。また、発光装置は、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体及びＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を励起するための青色レーザーダイオードと、光学干渉フィルターとを備えている。
参考のため、図４では、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光スペクトル（図４中（ａ））と、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光スペクトル（図４中（ｂ））とを示す。また、図４では、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の光吸収率の波長依存性、つまりＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の励起スペクトル（図４中（ｂ’））を合わせて示す。図４の（ａ）と（ｂ）から分かるように、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体は、５４０ｎｍ付近に蛍光ピークを持つ緑色光を放つ緑色蛍光体である。また、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体は、６００ｎｍ付近に蛍光ピークを持つ橙色光を放つ橙色蛍光体である。つまり、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体と、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体とは、互いに蛍光の色調が異なる蛍光体である。
図４の（ａ）及び（ｂ’）から分かるように、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光スペクトルは、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の励起スペクトルと重なりを持っている。つまり、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体は、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体が放つ蛍光（第一の蛍光）の一部を吸収する光吸収特性を持つ。
また、図４の（ａ）及び（ｂ’）を対比すると、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光スペクトルにおける短波長側の光成分ほど、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の励起スペクトルとの重なりが大きくなっていることも分かる。つまり、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体は、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光スペクトルにおける短波長側の蛍光成分をよく吸収する性質を持つ。このため、光学フィルターを用いずに双方の蛍光体を近接させたときには、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光成分の一部、特に短波長側の蛍光成分が、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体によって吸収されることになる。
ここで、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体に吸収されなかったＹ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光成分は、そのまま放射されることになる。このため、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体が放つ蛍光成分は、短波長側の青緑色光の強度が低下した蛍光スペクトル形状を持つものへと変化する。その結果、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体が放つ蛍光は、ピーク波長が見かけ上、長波長シフトしたものになる。なお、説明の都合上、この現象を「蛍光体間の干渉効果」と呼ぶ。このようにして、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体が本来持つ青緑〜緑色の光成分の強度が低下し、出力光の演色性が下がることになる。
図５では、実施例で用いた光学干渉フィルターの、３５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長範囲内における光透過特性を示す。図５から分かるように、光学干渉フィルターは、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ未満の波長範囲内の透過率、及び、６１０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の波長範囲内の透過率に対して、４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内の透過率が大幅に小さい。つまり、光学干渉フィルターは、青色光の透過率及び赤色光の透過率に対して、青緑色乃至緑色光の透過率が大幅に小さい。例えば、光学干渉フィルターにおいて、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ未満の波長範囲内の青色光の透過率は１９％以上７６％未満であり、青緑色乃至緑色光の透過率よりも高く、赤色光の透過率よりも低い。４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内の青緑色乃至緑色光の透過率は０．００５％以上０．５％未満であり、青色光及び赤色光の透過率よりも低い。６１０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の波長範囲内の赤色光の透過率は、９９％以上１００％未満であり、青色光乃至緑色光の透過率よりも高い。
このように、本実施例の光学干渉フィルターは、一次光（青色レーザー光）及び第二の蛍光の光成分を透過し、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光成分、特に青緑乃至緑色の波長域の蛍光成分を透過し難くする機能を持っている。
なお、光学干渉フィルターの５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光成分の透過率の積分値は、特に５９５ｎｍ未満では殆どゼロである。そのため、計算するまでもなく、長波長側である６００ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の光成分の透過率の積分値の方が大きいものとなっている。
図６では、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体から発せられた蛍光が、光学干渉フィルターを透過した後の分光分布を実線で示す。参考のため、図６では、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光が光学干渉フィルターを透過する前の分光分布、つまり、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光スペクトルも点線で示す。図６に示すように、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光は、光学干渉フィルターを透過することによって、６００ｎｍ未満の緑から黄色の波長域の蛍光成分がカットされた分光分布を持つ光となる。この結果、光学干渉フィルターを透過することによって、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光は、赤色純度が良好なものになる。
ここで、図５で示すように、光学干渉フィルターは、４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内の透過率が実質ゼロであり、青緑色乃至緑色光の殆どを反射する。このため、光学干渉フィルターを、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋とＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋との間に配置した場合には、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋が放つ蛍光成分は、略全てが光学干渉フィルターによって反射される。そして、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体からＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体に届く蛍光成分、特に青緑色乃至緑色の蛍光成分は無視できるものになる。その結果、蛍光体間の干渉効果を低減し、出力光の演色性の低下を抑制することが可能となる。
また、図５で示すように、光学干渉フィルターは、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ未満の波長範囲内の青色光を少なからず透過する。このため、実施例の発光装置が放つ出力光は、青色レーザー光と、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光と、光学干渉フィルターを透過した後のＬｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光とを加法混色した光となる。
このような加法混色光の分光分布は、今やシミュレーションで容易に得ることができる。また、シミュレーションの分光分布は、実測データとも比較的一致する。そのため、これらの光を組み合わせてなり、黒体軌跡上に位置する白色光を、シミュレーションした。
図７はシミュレーションの一例であり、相関色温度が３０００Ｋの白色出力光の分光分布を示す。図７の分光分布から求められる平均演色評価数Ｒａは９１．８であり、特殊演色評価数Ｒ９は６８．７であった。すなわち、本実施例によれば、平均演色評価数Ｒａが９０を超える高演色性の照明光を得ることができる。また、特殊演色評価数Ｒ９が６０を超える高演色性の照明光も得ることができる。
なお、図５及び図７から分かるように、図７の分光分布は、図５の光学干渉フィルターが有する光透過特性の証跡を持つものとなっている。そして、その結果、黄色の波長域の強度が低く、青緑赤の強度のバランスがとれた分光分布となり、高い平均演色評価数Ｒａ及び高い特殊演色評価数Ｒ９を両立する光が得られた。
表２では、上記と同様にして、相関色温度が２５００Ｋ以上８０００Ｋ以下の白色光をシミュレーションし、演色評価数を算出した結果を示す。
表２に示すように、４５００Ｋ以下の相関色温度の場合には、８０を超える平均演色評価数Ｒａが得られた。３０００Ｋ以下の相関色温度の場合には、９０を超える平均演色評価数Ｒａが得られた。さらに、６０００Ｋ以下の相関色温度の場合には、０を超える特殊演色評価数Ｒ９が得られた。４５００Ｋ以下の相関色温度の場合には、３０を超える特殊演色評価数Ｒ９が得られた。また、３５００Ｋ以下の相関色温度の場合には、５０を超える特殊演色評価数Ｒ９が得られた。
参考のため、表３では、実施例のＹ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体に替えて、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を用いてシミュレーションした結果を示す。ちなみに、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光ピーク波長は５４０ｎｍであり、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光ピーク波長は５３５ｎｍであった。
表３に示すように、２５００Ｋ以上８０００Ｋ以下のいずれの相関色温度の場合にも、８５を超える平均演色評価数Ｒａが得られた。３５００Ｋ以上６５００Ｋ未満の相関色温度の場合には、９０を超える平均演色評価数Ｒａが得られた。また、いずれの相関色温度の場合にも、６０を超える特殊演色評価数Ｒ９が得られた。５５００Ｋ以上の相関色温度の場合には、８０を超える特殊演色評価数Ｒ９が得られた。
また、参考のため、表４では、実施例のＹ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体に替えて、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体を用いてシミュレーションした結果を示す。ちなみに、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光ピーク波長は５４０ｎｍであり、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体の蛍光ピーク波長は５１８ｎｍであった。
表４に示すように、３０００Ｋ以上の相関色温度の場合には、８０を超える平均演色評価数Ｒａが得られた。５０００Ｋ以上の相関色温度の場合には、９０を超える平均演色評価数Ｒａが得られた。また、いずれの相関色温度の場合にも、６０を超える特殊演色評価数Ｒ９が得られた。７０００Ｋ以上の相関色温度の場合には、８０を超える特殊演色評価数Ｒ９が得られた。
このように、本実施例によれば、第一の蛍光体を適宜替えて、第一の蛍光の蛍光スペクトルや蛍光ピーク波長を制御することによって、平均演色評価数Ｒａや特殊演色評価数Ｒ９を制御できることが分かる。そして、少なくとも２５００Ｋから８０００Ｋ以下の範囲内で、９０以上の平均演色評価数Ｒａと６０以上の特殊演色評価数Ｒ９を両立する高演色性の照明光を実現し得ることが分かる。
以上、本実施形態を実施例によって説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
特願２０１７−２４１７５４号（出願日：２０１７年１２月１８日）の全内容は、ここに援用される。
本開示によれば、色調が異なる複数種類のＣｅ３＋付活蛍光体が近接した場合でも、高演色性の出力光を放つことが可能な発光装置を提供することができる。
１ 第一の蛍光体層
２ 第二の蛍光体層
３ 光学フィルター
４ 一次光
５ 出力光
６ 励起源
４１，４１ａ，４１ｂ 第一の蛍光
４２ 第二の蛍光
１００ 発光装置

Claims (16)

  1. Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなる第一の蛍光体を含む第一の蛍光体層と、
    Ｃｅ３＋で付活された無機蛍光体からなり、前記第一の蛍光体とは異なる第二の蛍光体を含み、前記第一の蛍光体層と離間して設けられた第二の蛍光体層と、
    前記第一の蛍光体層と前記第二の蛍光体層との間に設けられた光学フィルターと、
    前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体の少なくとも一方を励起する光を放つ励起源と、
    を備え、
    前記第二の蛍光体は、前記第一の蛍光体が発する第一の蛍光の少なくとも一部を吸収する光吸収特性を有し、
    前記光学フィルターは、前記第一の蛍光体が発する第一の蛍光の少なくとも一部を反射し、前記第二の蛍光体が発する第二の蛍光を透過する、発光装置。
  2. 前記第一の蛍光は、４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有し、
    前記第二の蛍光は、５６０ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の波長範囲内に蛍光ピークを有する、請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第一の蛍光体及び前記第二の蛍光体の少なくとも一方は、ガーネット型の結晶構造を持つガーネット蛍光体である、請求項１又は２に記載の発光装置。
  4. 前記第一の蛍光体は、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３、Ｌｕ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３及びＬｕ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３からなる群より選ばれる少なくとも一つを母体としてなる蛍光体である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 前記第二の蛍光体は、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（ＳｉＯ４）３を母体としてなる蛍光体である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 前記励起源は一次光を放ち、前記光学フィルターは前記一次光を透過する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光装置。
  7. 前記一次光は、４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内にピークを有する青色光である、請求項６に記載の発光装置。
  8. 前記一次光はレーザー光である、請求項６又は７に記載の発光装置。
  9. 前記光学フィルターは、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ未満の波長範囲内の光線透過率、及び、６１０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の波長範囲内の光線透過率よりも、４９０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の波長範囲内の光線透過率が小さい、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発光装置。
  10. 前記光学フィルターは、無機材料のみからなる部材である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発光装置。
  11. 前記光学フィルターを透過した後の前記第二の蛍光は、前記光学フィルターを透過する前の前記第二の蛍光よりも赤色成分が増加する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発光装置。
  12. 前記励起源が放つ一次光と、前記第一の蛍光体が放つ第一の蛍光と、前記第二の蛍光体が放つ第二の蛍光とを含む出力光を放つ、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発光装置。
  13. 前記出力光は、相関色温度が２５００Ｋ以上８０００Ｋ未満の白色光である、請求項１２に記載の発光装置。
  14. 前記出力光の平均演色評価数Ｒａは８０を超える、請求項１２又は１３に記載の発光装置。
  15. 前記出力光の特殊演色評価数Ｒ９は３０を超える、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の発光装置。
  16. 前記出力光は、照明光又は表示画素として利用される、請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の発光装置。
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