TW201823775A - 波長轉換裝置及照明裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明所揭示的雷射光用波長轉換裝置等，具備：第1基板(101)，具有透光性；第2基板(103)，具有透光性；及螢光體層(102)，設置為被第1基板(101)及第2基板(103)所夾，並具有將所入射的既定波長的雷射光予以波長轉換的螢光體。雷射光的雷射照射功率密度為0.03W/mm2以上，第1基板(101)及第2基板(103)的熱傳導率，高於螢光體層(102)的熱傳導率。

Description

波長轉換裝置及照明裝置
本發明係關於波長轉換裝置及照明裝置。
吾人已知有使用固體光源的照明。於如此的照明中，藉由將固體光源所發出的光照射至含有螢光體的螢光體層，而製出白色光並射出。例如，該光為藍色光的情形時，由於螢光體使利用藍色光的一部分所激發的黄色光與透射的藍色光的其他部分散射，故該照明藉由將固體光源所發出的藍色光照射至螢光體層，而可製出將此等光相混色而成的白色光。
例如，於專利文獻1中揭示一種LED(Light Emitting Diode)，其係從螢光體與發出紫外線作為固體光源的半導體疊層體發出白色光。於此專利文獻1中，使用含有螢光體的環氧樹脂或矽酮樹脂，於未形成半導體疊層體的藍寶石基板的一方的主面，形成螢光體層。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
［專利文獻1］日本特開2007－142318號公報
［發明欲解決之問題］ 然而，於上述習知技術所揭示的構造中，有無法充分抑制螢光體層的溫度上升，而難以達到照明裝置的高輸出化的問題。換言之，螢光體具有當溫度變高則波長轉換效率下降的溫度消光特性。於上述習知技術所揭示的構造中，螢光體層於光所照射的區域產生許多熱而成為高溫。因此，為了達成照明裝置的高輸出化，必須抑制螢光體層的溫度上升。
有鑑於上述課題，本發明的目的在於提供可抑制螢光體層的溫度上升而達到高輸出化的波長轉換裝置、及使用該波長轉換裝置的照明裝置。 ［解決問題之方法］
為了達成上述目的，本發明的一態樣的波長轉換裝置，係雷射光用的波長轉換裝置，其具備：第1基板，具有透光性；第2基板，具有透光性；及螢光體層，設置為被該第1基板及該第2基板所夾且成面接觸，將來自所入射的雷射光源的既定波長的雷射光予以波長轉換，該雷射光的雷射照射功率密度為0.03W/mm2 以上，該第1基板及該第2基板的熱傳導率，高於該螢光體層的熱傳導率。
又，為了達到上述目的，本發明的一態樣的照明裝置，係使用上述記載的波長轉換裝置的照明裝置。 ［發明效果］
藉由本發明的一態樣的波長轉換裝置等，可減輕對螢光體層的熱負載，並達到高輸出化。
以下，針對實施形態，參考圖式予以說明。在此所示實施形態，皆係顯示本發明的一具體例。因此，於以下實施形態所示的數值、形狀、材料、構成要件、構成要件的配置及連接形態、及步驟(製程)及步驟的順序等，係為一例，而非用以限制本發明。以下實施形態的構成要件中，對於未記載於獨立請求項的構成要件，係可任意附加的構成要件。又，各圖為示意圖，並非嚴謹的圖示。
(實施形態1) ［照明裝置］ 以下，首先，作為使用本實施形態中的波長轉換裝置的應用產品，以照明裝置為例加以說明。
圖1係使用本實施形態中的波長轉換裝置10的照明裝置1的一例圖。圖2係圖1所示照明裝置的剖面圖。
圖1所示照明裝置1，例如用於內視鏡、纖維鏡、聚光燈或漁網，從紫外線至可見光的波長頻帶中的既定波長的雷射光製出白色光並射出。
本實施形態中，照明裝置1具備：波長轉換裝置10；散熱板11；及散熱板12。又，固體光源係發出藍色雷射光作為既定波長的雷射光的雷射光源，例如由發出藍色雷射光的雷射二極體(LD)所構成。
［散熱板11］ 散熱板11於波長轉換裝置10中的與設有螢光體層102的部分相重疊的位置，具有開口部111，係使波長轉換裝置10中所產生的熱往照明裝置1外部散出的構件。散熱板11於照明裝置1的雷射光(圖中的L1)入射之側(圖中的入射側)，配置為與波長轉換裝置10成面接觸。散熱板11由例如Al等具有高熱傳導率的材料所形成。又，於散熱板11的表面，亦可形成凹凸形狀。此係因藉由加大散熱板11的表面積而可提高往照明裝置1外部散熱的效率。
開口部111係用於令從固體光源亦即雷射光源所射出的雷射光往波長轉換裝置10通過的開口。開口部111配置於從雷射光源所射出的雷射光的光路上。如此，從雷射光源所射出的雷射光，可通過開口部111而到達波長轉換裝置10。
［散熱板12］ 散熱板12於波長轉換裝置10中的與設有螢光體層102的部分相重疊的位置，具有開口部121，為用以使波長轉換裝置10中所產生的熱往照明裝置1的外部散熱的構件。散熱板12於白色光(圖中的L2)射出之側(圖中的射出側)，配置為與波長轉換裝置10成面接觸，散熱板12由例如Al等具有高熱傳導率的材料所形成。又，於散熱板12的表面，亦可形成凹凸形狀。此係因可藉由加大散熱板12的表面積而提高往照明裝置1外部散熱的效率。
開口部121係用於藉由使從波長轉換裝置10射出的白色光通過而往照明裝置1外部射出的開口。開口部121配置於從雷射光源所射出的雷射光的光路上。如此，從波長轉換裝置10所射出的白色光，可通過開口部121而射出至照明裝置1的外部。
［波長轉換裝置10］ 波長轉換裝置10係雷射光用的波長轉換裝置，如圖2所示，具有：第1基板101、螢光體層102及第2基板103。又，波長轉換裝置10於照明裝置1用於內視鏡等的情形時，相當於使用雷射光的光源機構。
(第1基板101) 於第1基板101，照射著從雷射光源射出並通過散熱板11的開口部111的雷射光。第1基板101具有設置著螢光體層102的部分。螢光體層102以藉由塗佈於第1基板101而設置於第1基板101上的情形時為例加以說明，但螢光體層102設於第1基板101上的手法不限於此。
第1基板101係具有透光性的基板。在此，第1基板101宜不吸收光且呈透明。換言之，第1基板101宜由消光係數幾近為0的材料形成。此係因藉此可使透射第1基板101的雷射光的量增加，結果可使從照明裝置1往周圍射出的光的量增加。
又，第1基板101的熱傳導率高於螢光體層102的熱傳導率。在此，第1基板101亦可為例如藍寶石基板。又，形成第1基板101的材料，只要具有透光性且熱傳導率高於螢光體層102的熱傳導率，則亦可使用例如ZnO單結晶、AlN、Y2 O3 、SiC、多結晶氧化鋁、GaN等中的任意者。
又，第1基板101與外部的散熱構件成熱連接。圖2所示例中，第1基板101作為外部的散熱構件配置為與散熱板11成面接觸並熱連接。藉此，第1基板101可將螢光體層102中所產生的熱經由散熱板11更有效率地往照明裝置1外部散熱。
(第2基板103) 第2基板103具有設置著螢光體層102的部分，並照射著從螢光體層102射出的白色光。第2基板103藉由使所照射的白色光通過而往散熱板12的開口部121射出。
第2基板103係具有透光性的基板。在此，第2基板103宜不吸收光且呈透明。換言之，第2基板103宜由消光係數幾近為0的材料形成。此係因藉此可使透射第2基板103的白色光的量增加，結果可使從照明裝置1往周圍射出的光的量增加。
又，第2基板103的熱傳導率高於螢光體層102的熱傳導率。在此，第2基板103亦可為例如藍寶石基板。又，形成第2基板103的材料，只要具有透光性且熱傳導率高於光體層102的熱傳導率，則亦可使用例如ZnO單結晶、AlN、Y2 O3 、SiC、多結晶氧化鋁、GaN等中的任意者。
又，第2基板103亦可與外部的散熱構件成熱連接。圖2所示例中，第2基板103作為外部的散熱構件配置為與散熱板12成面接觸並熱連接。藉此，第2基板103可將螢光體層102中所產生的熱經由散熱板12更有效率地往照明裝置1外部散熱。又，第2基板103亦可與外部的散熱構件成熱連接。此係因第2基板103即使為未與外部的散熱構件等連接的狀態，亦具有使螢光體層102的熱分散的效果。
(螢光體層102) 螢光體層102設置為被第1基板101及第2基板103所夾，且與該等基板成面接觸。螢光體層102使來自所照射的雷射光源的既定波長的雷射光產生波長轉換。螢光體層102於光的顏色轉換之際使產生熱。
本實施形態中，螢光體層102具有轉換雷射光的顏色(波長)的波長轉換功能。具體而言，螢光體層102接受來自雷射光源的藍色雷射光，產生將所接受的藍色雷射光的一部分予以轉換而成的黄色光與上述藍色雷射光的剩餘部分相混色而成的白色光並射出。如圖2所示，螢光體層102形成為例如平板狀。
螢光體層102包含接受來自雷射光源的藍色雷射光並射出黄色光的複數螢光體(螢光體粒子)，藉由密封樹脂將此等複數螢光體予以密封而形成。螢光體(螢光體粒子)如為釔鋁石榴石(YAG)系的螢光體粒子。密封樹脂如為矽酮或液狀玻璃等樹脂。又，亦可藉由於密封樹脂中更混入例如ZnO等無機氧化物等高熱傳導率的材料，而更提高散熱性。
如此構成的螢光體層102，雖可於光的顏色的轉換之際使產生熱，但具有當溫度變高則波長轉換效率下降的溫度消光特性。因此，螢光體層102的散熱非常重要。本實施形態中，除了第1基板101之外，更具備第2基板103，藉此而可使螢光體層102所產生的熱適當地散熱至波長轉換裝置10的外部。亦即，本實施形態中的波長轉換裝置10，藉由具備第1基板101及第2基板103，可更抑制螢光體層102的高溫化。
又，波長轉換裝置10中，散熱效果與照射至第1基板101時的點徑(亦記載為入射點徑)的大小相關，入射點徑較小者(照射的能量較大者)散熱效果較高。據此，本實施形態中，藉由使用發出雷射照射功率密度為0.03W/mm2 以上的既定波長的雷射光的雷射光源作為固體光源，而更抑制螢光體層102的高溫化。又，雷射光的雷射照射功率密度亦可為0.22W/mm2 以上。
［效果等］ 如上所述，依據本實施形態，因可提高散熱效果，故實現能抑制螢光體層102的溫度上升並達成高輸出化的雷射光用的波長轉換裝置10及使用該波長轉換裝置的照明裝置1。
在此，使用圖3，說明本實施形態的波長轉換裝置10的效果。圖3係使用比較例中的波長轉換裝置90的照明裝置的剖面圖。又，對在與圖2相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
於圖3所示的比較例中，顯示具備第1基板901與螢光體層902的波長轉換裝置90的一例。在此，第1基板901係具有透光性的基板，具有塗佈著螢光體層902的部分。形成第1基板901的材料，可使用例如玻璃、塑膠等任意者。螢光體層902設於第1基板901。對波長轉換裝置90，照射來自LED光源的既定波長的光(圖中為L91)。亦即，於比較例的波長轉換裝置90中，無第2基板而僅有第1基板901，此外，對螢光體層902非照射雷射光而是照射來自LED光源的既定波長的光。又，螢光體層902射出將來自LED光源的既定波長的光的顏色(波長)予以轉換而成的白色光(圖中為L92)。
波長轉換裝置90因不具有第2基板，故螢光體層902無法將於該光所照射的區域所產生的熱有效率地往外部散熱。又，波長轉換裝置90由於非來自雷射光而是來自LED光源的既定波長的光被照射至第1基板901，故照射至第1基板101時的點徑(入射點徑)大於雷射光而無法得到高散熱效果。據此，於比較例的波長轉換裝置90的構成中，有因無法抑制螢光體層902的溫度上升而無法達到高輸出化的問題。
相對於此，例如圖2所示的本實施形態的波長轉換裝置10中，將螢光體層102塗佈於第1基板101，再以第2基板103夾住，而製成波長轉換裝置10。再者，波長轉換裝置10中，作為散熱效果高且入射點徑小的光，係使用雷射照射功率密度為0.03W/mm2 以上的既定波長的雷射光。
據此，本實施形態的波長轉換裝置10因可提高散熱效果，故可抑制螢光體層102的溫度上升。藉此，本實施形態的波長轉換裝置10即使提高照射至螢光體層102的光的強度亦可抑止亮度飽和，可達成高輸出化。
如上所述，本實施形態的波長轉換裝置10，係雷射光用的波長轉換裝置，其具備：第1基板101，具有透光性；第2基板103，具有透光性；及螢光體層102，設置為被第1基板101及第2基板103所夾且成面接觸，將來自入射的雷射光源的既定波長的雷射光予以波長轉換。雷射光的雷射照射功率密度為0.03W/mm2 以上，第1基板101及第2基板103的熱傳導率，高於螢光體層102的熱傳導率。
藉此，因可提高散熱效果，故可實現能抑制螢光體層102的溫度上升而達成高輸出化的雷射光用的波長轉換裝置10。
又，例如，第2基板103亦可更與外部的散熱構件成熱連接。
藉此，因可更提高散熱效果，故可更加抑制螢光體層102的溫度上升。
在此，例如，第1基板及該第2基板亦可為藍寶石基板。
藉此，因可更提高散熱效果，故可更加抑制螢光體層102的溫度上升。
又，例如，雷射光的雷射照射功率密度亦可為0.22W/mm2 以上。
藉此，因可更提高散熱效果，故可更加抑制螢光體層102的溫度上升。
又，例如，雷射光源發出藍色雷射光作為既定波長的雷射光，螢光體層102亦可將藍色雷射光的一部分，波長轉換成顯示黄色的波長頻帶的光。
藉此，波長轉換裝置10可使藍色雷射光波長轉換而製出白色光。
(實施例) 其次，說明針對如上所述構成的波長轉換裝置10的熱傳遞性的模擬評價的結果，以作為實施例。
［解析模型］ 圖4係波長轉換裝置的解析模型的一例的示意圖。圖5係圖4所示解析模型1a於Z平面的剖面圖示意圖。
圖4及圖5所示的解析模型1a具備：具有開口部111a的散熱板11a、及具有開口部121a的散熱板12a，於散熱板11a及散熱板12a之間(圖中的K區域)，配置比較例的波長轉換裝置90a或實施例的波長轉換裝置10a。解析模型1a，相當於模式顯示於上述實施形態1所說明的照明裝置1的解析模型。又，圖5中，顯示配置比較例的波長轉換裝置90a的情形。又，散熱板11a設為由熱傳導率為138W/mK的鋁A5052所成，為20mm×70mm的大小且厚度為50mm。散熱板12a設為由熱傳導率為138W/mK的鋁A5052所成，為20mm×70mm的大小且厚度為20mm。開口部111a及開口部121a設為φ9mm的大小。
圖6係比較例中的波長轉換裝置90a的解析模型的說明圖。圖6所示的比較例中的波長轉換裝置90a，具備：第1基板901a及螢光體層902a，於照射藍色雷射光的情形時的解析模型。比較例的波長轉換裝置90a，相當於在上述實施形態1所說明的比較例的波長轉換裝置90的解析模型。在此，第1基板901a設為由熱傳導率為42W/mK的藍寶石基板所成，為10mm×10mm的大小且厚度為0.3mm。螢光體層902a設為等效熱傳導率為3W/mK，為φ9mm的大小且厚度為0.03mm。散熱板11a及散熱板12a與第1基板901a，設為經由熱傳導率為5W/mK的銀膠而接觸。又，圖6中，模式顯示照射藍色雷射光的螢光體層902a的區域A。
圖7係本實施例中的波長轉換裝置10a的解析模型的說明圖。圖7所示的實施例中的波長轉換裝置10a具備第1基板101a、螢光體層102a及第2基板103a，為照射藍色雷射光的情形時的解析模型。實施例的波長轉換裝置10a，相當於上述實施形態1所說明的波長轉換裝置10的解析模型。在此，第1基板101a及第2基板103a，與第1基板901相同，設為由熱傳導率為42W/mK的藍寶石基板所成，為10mm×10mm的大小且厚度為0.3mm。螢光體層102a，與螢光體層902a相同，設為等效熱傳導率為3W/mK，為φ9mm的大小且厚度為0.03mm。散熱板11a與第1基板101a及散熱板12a與第2基板103a，設為經由熱傳導率為5W/mK的銀膠而接觸。
［解析結果］ 其次，說明模擬所得的解析結果。利用模擬，於雷射二極體射出藍色雷射光的狀態將解析模型置於溫度30度的環境下，而對於解析模型1a的各部位溫度實質成為固定值得定常狀態(亦即各部位溫度為飽和的狀態)下的螢光體層的溫度，進行解析(評價)。
圖8A係實施例及比較例中的波長轉換裝置的剖面溫度分布說明圖。圖8B係圖8A的部分放大圖。圖9係雷射照射功率密度的說明圖。圖8A及圖8B中，顯示藍色雷射光的入射點徑為φ0.3mm、φ7mm亦即雷射照射功率密度21.76W/mm2 、0.04W/mm2 的實施例及比較例中的波長轉換裝置的剖面的溫度分布，作為模擬的解析結果。又，螢光體層的發熱量設為1W。在此，雷射照射功率密度係為：將如圖9所示的從雷射二極體所射出的藍色雷射光L1的能量［W］，除以照射該藍色雷射光的螢光體層102的射出側的面積(雷射照射區1022)［mm2 ］所得的值。此雷射照射功率密度，可由a)來自雷射二極體的輸出［W］、b)點徑［mm］而導出。
如圖8A及圖8B所示，於雷射照射功率密度21.76W/mm2 中，實施例中的螢光體層102a溫度的最高值為90.66度，比較例中的螢光體層902a溫度的最高值為176.16度。又，於雷射照射功率密度0.04W/mm2 中，實施例中的螢光體層102a溫度的最高值為41.82度，比較例中的螢光體層902a溫度的最高值為46.18度。
圖10係螢光體層的發熱量為1W時的實施例及比較例中的解析結果的一例圖。又，圖10所示圖表，係將藍色雷射光的點徑為φ0.3mm、φ3mm、φ7mm、φ8.41mm亦即雷射照射功率密度為21.76W/mm2 、0.22W/mm2 、0.04W/mm2 、0.03W/mm2 中的螢光體層的溫度加以製圖連結而成。
由該圖10可知，於實施例的波長轉換裝置10a中，雷射照射功率密度為0.03W/mm2 以上時，相較於比較例的波長轉換裝置90a的螢光體層902a，螢光體層102a的溫度較低。藉此可知，藉由使用雷射照射功率密度為0.03W/mm2 以上的藍色雷射光，可更抑制螢光體層102a的高溫化。又，從圖10所示的有關實施例的圖表可知，雷射照射功率密度較大者亦即照射至第1基板101a的雷射光的點徑(入射點徑)較小者，波長轉換裝置10a的散熱效果較高。由於在雷射照射功率密度為0.22W/mm2 附近有反曲點，故可知藉由使用雷射照射功率密度為0.22W/mm2 以上的藍色雷射光，可更抑制螢光體層102a的高溫化。
圖11係螢光體層的發熱量為3W、5W的情形時的實施例及比較例中的解析結果的一例圖。圖11中，顯示螢光體層的發熱量為3W、5W的情形時的實施例及比較例的雷射照射功率密度與螢光體溫度的關係。又，亦顯示螢光體層的發熱量為1W的情形時的實施例中的雷射照射功率密度與螢光體溫度的關係。又，圖11所示的圖表，亦與圖10相同，係將藍色雷射光的點徑為φ0.3mm、φ3mm、φ7mm、φ8.41mm亦即雷射照射功率密度為21.76W/mm2 、0.22W/mm2 、0.04W/mm2 、0.03W/mm2 中的螢光體層的溫度加以製圖連結而成。
從該圖11亦可得到與圖10相同的結果。亦即，實施例的波長轉換裝置10a，於雷射照射功率密度為0.03W/mm2 以上時，相較於比較例的波長轉換裝置90a的螢光體層902a，螢光體層102a的溫度較低。又，雷射照射功率密度較大者亦即照射至第1基板101a的雷射光的點徑(入射點徑)較小者，波長轉換裝置10a的散熱效果較高。由於在雷射照射功率密度為0.22W/mm2 附近有反曲點，故可知藉由使用雷射照射功率密度為0.22W/mm2 以上的藍色雷射光，可更抑制螢光體層102a的高溫化。
藉由以上解析結果，本實施形態中，藉由使用雷射照射功率密度為0.03W/mm2 以上的藍色雷射光，可更抑制螢光體層102a的高溫化。又，亦可使用雷射照射功率密度為0.22W/mm2 以上的藍色雷射光。 (實施形態2) 專利文獻1所記載的技術中，亦存有螢光體層厚度難以高精確地管理的課題。換言之，於如專利文獻1所揭示的習知技術中，亦存有於各LED其螢光體層的膜厚互異的課題。因此，於使用如專利文獻1所揭示的習知技術，製作以雷射光源作為固體光源的照明裝置的情形時，由於各照明裝置的螢光體層的膜厚差異，而導致螢光體層的發光光譜變化。
本實施形態中，針對可抑制螢光體層的膜厚差異的雷射光用波長轉換裝置及使用該雷射光用波長轉換裝置的照明裝置，更加以說明。 ［照明裝置］ 以下，首先，作為使用本實施形態中的波長轉換裝置的應用產品，以照明裝置為例加以說明。
圖12係使用本實施形態中的波長轉換裝置20的照明裝置1B的一例圖。圖13係圖12所示照明裝置的剖面圖。又，對在與圖1、圖2相同的元件，賦予同一符號。
圖12所示的照明裝置1B，用於例如內視鏡、纖維鏡、聚光燈或漁網，可從紫外線至可見光的波長頻帶中的既定波長的雷射光製出白色光並射出。
本實施形態中，照明裝置1B具備：波長轉換裝置20；散熱板11；及散熱板12。又，固體光源係發出藍色雷射光作為既定波長的雷射光的雷射光源。
［散熱板11］ 散熱板11於波長轉換裝置20中的與設有螢光體層202的部分相重疊的位置，具有開口部111，係使波長轉換裝置20中所產生的熱往照明裝置1B外部散出的構件。散熱板11於照明裝置1B的雷射光(圖中的L1)入射之側(圖中的入射側)，配置為與波長轉換裝置20成面接觸。散熱板11由例如Al等具有高熱傳導率的材料所形成。又，於散熱板11的表面，亦可形成凹凸形狀。此係因藉由加大散熱板11的表面積而可提高往照明裝置1B外部散熱的效率。
開口部111係用於令從固體光源亦即雷射光源所射出的雷射光往波長轉換裝置20通過的開口。開口部111配置於從雷射光源所射出的雷射光的光路上。如此，從雷射光源所射出的雷射光，可通過開口部111而到達波長轉換裝置20。
［散熱板12］ 散熱板12於波長轉換裝置20中的與設有螢光體層202的部分相重疊的位置，具有開口部121，為用以使波長轉換裝置20中所產生的熱往照明裝置1B外部散熱的構件。散熱板12於白色光(圖中的L2)射出之側(圖中的射出側)，配置為與波長轉換裝置20成面接觸，散熱板12由例如Al等具有高熱傳導率的材料所形成。又，於散熱板12的表面，亦可形成凹凸形狀。此係因可藉由加大散熱板12的表面積而提高往照明裝置1B外部散熱的效率。
開口部121係用於藉由使從波長轉換裝置20射出的白色光通過而往照明裝置1B外部射出的開口。開口部121配置於從雷射光源所射出的雷射光的光路上。如此，從波長轉換裝置20所射出的白色光，可通過開口部121而射出至照明裝置1B的外部。
［波長轉換裝置10］ 圖14係本實施形態中的波長轉換裝置20的剖面圖。
如圖13及圖14所示，波長轉換裝置2係具備第1基板101、螢光體層202及第2基板103的雷射光用波長轉換裝置。又，波長轉換裝置20於第1基板101與第2基板103之間，具有調節螢光體層202膜厚之間隙保持構件。又，波長轉換裝置20於照明裝置1B用於內視鏡等的情形時，相當於使用雷射光的光源機構。
(第1基板101) 於第1基板101，照射著從雷射光源射出並通過散熱板11的開口部111的雷射光。第1基板101具有設置著螢光體層202的部分。螢光體層202以藉由塗佈於第1基板101而設置於第1基板101上的情形時為例加以說明，但螢光體層202設於第1基板101上的手法不限於此。
第1基板101係具有透光性的基板。在此，第1基板101宜不吸收光且呈透明。換言之，第1基板101宜由消光係數幾近為0的材料形成。此係因藉此可使透射第1基板101的雷射光的量增加，結果可使從照明裝置1B往周圍射出的光的量增加。
又，第1基板101的熱傳導率高於螢光體層202的熱傳導率。形成第1基板101的材料，只要具有透光性且熱傳導率高於螢光體層202的熱傳導率，則亦可使用例如藍寶石、ZnO單結晶、AlN、Y2 O3 、SiC、多結晶氧化鋁、GaN等中的任意者。
(第2基板103) 第2基板103具有設置著螢光體層202的部分，並照射著從螢光體層202射出的白色光。第2基板103藉由使所照射的白色光通過而往散熱板12的開口部112射出。
第2基板103係具有透光性的基板。在此，第2基板103宜不吸收光且呈透明。換言之，第2基板103宜由消光係數幾近為0的材料形成。此係因藉此可使透射第2基板103的白色光的量增加，結果可使從照明裝置1B往周圍射出的光的量增加。
又，第2基板103的熱傳導率高於螢光體層202的熱傳導率。形成第2基板103的材料，只要具有透光性且熱傳導率高於螢光體層202的熱傳導率，則亦可使用例如藍寶石、ZnO單結晶、AlN、Y2 O3 、SiC、多結晶氧化鋁、GaN等中的任意者。
(螢光體層202) 螢光體層202，設置為被第1基板101及第2基板103所夾，且與此等基板成面接觸。螢光體層202具有螢光體2022，該螢光體2022將來自照射的雷射光源的既定波長的雷射光予以波長轉換。又，螢光體層202於光的顏色的轉換時使產生熱。在此，間隙保持構件，係具有透光性的大致相同直徑的複數之膜厚調整粒子2021，複數之膜厚調整粒子2021包含於螢光體層202中。
本實施形態中，螢光體層202具有將雷射光的顏色(波長)予以轉換的波長轉換功能。更具體而言，螢光體層202接受來自雷射光源的藍色雷射光，產生由將所接受的藍色雷射光的一部分利用螢光體2022加以轉換後的黄色光與上述藍色雷射光的剩餘部分相混色而成的白色光並射出。如圖13及圖14所示，螢光體層202形成如平板狀，含有複數之膜厚調整粒子2021、複數之螢光體2022及密封樹脂2023。
螢光體2022接受來自雷射光源的藍色雷射光，而射出黄色光。複數之螢光體2022分別為例如釔鋁石榴石(YAG)系的螢光體粒子。
密封樹脂2023係例如矽酮或液狀玻璃等的樹脂，於螢光體層202中將螢光體2022予以密封。又，密封樹脂2023亦將膜厚調整粒子2021予以密封。又，密封樹脂2023亦可藉由更與例如ZnO等無機氧化物等的高熱傳導率材料混合而提高散熱性。
複數之膜厚調整粒子2021，各自具有透光性且為大致相同直徑。複數之膜厚調整粒子2021，如為由二氧化矽所成的二氧化矽粒子、由矽酮所成的矽酮粒子、及由玻璃所成的玻璃粒子的任一種所構成。又，膜厚調整粒子2021的形狀，只要某一方向的直徑相同即可，亦可為球狀、橢圓球狀、片狀、線狀、桿狀等。
在此，本實施形態中，複數之膜厚調整粒子2021的各自的折射率與密封樹脂2023相同。又，本實施形態中，所謂相同的折射率係指其差異在±0.1以內者。因此，複數之膜厚調整粒子2021，可均勻、隨機或整體稀疏地配置於螢光體層202中。複數之膜厚調整粒子2021，藉由被第1基板101及第2基板103所夾，而可使第1基板101與第2基板103之間，高精確地保持為膜厚調整粒子2021的厚度(直徑)的固定距離。如此，可使被夾於第1基板101及第2基板103之間的螢光體層202的膜厚為固定。
又，間隙保持構件不限於如上述的複數之膜調整粒子2021的情形。例如，間隙保持構件只要可將螢光體層202的膜厚調整為固定，則亦可為具透光性且於螢光體層202的厚度方向具有固定厚度的線狀、環狀或凸起狀的膜厚調整物體。此情形時，膜厚調整物體可為與上述膜厚調整粒子2021為同樣的材質。關於線狀、環狀或凸起狀的膜厚調整物體於後述，故省略在此的具體說明。
［效果等］ 如上所述，依據本實施形態，螢光體層202具有膜厚調整粒子2021。藉此，即使將含有膜厚調整粒子2021的螢光體層202塗佈於第1基板101，再以第2基板103夾住而製成波長轉換裝置20，亦可使第1基板101及第2基板103之間高精確地保持為膜厚調整粒子2021的厚度(直徑)的固定距離。因此，由於第1基板101及第2基板103之間的距離可高精確地保持為固定距離，故可高精確地使被夾於第1基板101及第2基板103之間的螢光體層202的膜厚成為固定。藉此，可於各波長轉換裝置20中使螢光體層202的膜厚無差異地形成為固定。
如此，依據本實施形態，可實現能抑制螢光體層202的膜厚差異的雷射光用的波長轉換裝置20及使用該波長轉換裝置的照明裝置1B。
在此，使用圖15及圖16，說明本實施形態的波長轉換裝置20的效果。圖15係使用實施形態2的比較例1中的波長轉換裝置90A的照明裝置的剖面圖。圖16係實施形態2的比較例1中的波長轉換裝置90A的剖面圖。又，對在與圖13相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
於圖15及圖16所示的比較例1中，顯示具備第1基板901A及螢光體層902A的波長轉換裝置90A的一例。在此，第1基板901A係具有透光性的基板，具有塗佈著螢光體層902A的部分。形成第1基板901A的材料，與第1基板101相同，可使用例如藍寶石、ZnO單結晶、AlN、Y2 O3 、SiC、多結晶氧化鋁、GaN等任意者。又，螢光體層902A設於第1基板901A。螢光體層902A具有：螢光體9022A，將來自所照射的雷射光源的既定波長的雷射光予以波長轉換；及密封樹脂9023A，將螢光體9022A予以密封。亦即，於比較例1的波長轉換裝置90A中，無第2基板而僅有第1基板901A，此外，螢光體層902A不含膜厚調整粒子。因此，設於第1基板901A的螢光體層902A的膜厚無法高精確地成為固定，故具有於各波長轉換裝置90A螢光體層902A的膜厚各不相同的問題。藉此，由於比較例1的各波長轉換裝置90A的螢光體層902A的膜厚差異，使得於將雷射光源所發出的雷射光予以波長轉換的情形時，產生螢光體層902A的發光光譜變化的問題。
相對於此，例如圖13及圖14所示的本實施形態的螢光體層202，具有透光性並含有大致相同直徑的複數之膜厚調整粒子2021，設置為被第1基板101及第2基板103所夾且成面接觸。亦即，利用膜厚調整粒子2021的厚度，可使第1基板101及第2基板103之間高精確地保持為固定距離，故螢光體層202的膜厚可藉由膜厚調整粒子2021的厚度而設成固定。
如此，可於各波長轉換裝置20中使螢光體層202的膜厚無差異地形成為固定，故可抑制各波長轉換裝置20的螢光體層202的發光光譜的變化。結果，本實施形態的波長轉換裝置20達到能無個別差異地穩定製出白色光的效果。
如上所述，本實施形態之波長轉換裝置20，係雷射光用的波長轉換裝置，具備：第1基板101，具有透光性；第2基板103，具有透光性；及螢光體層202，設置為被第1基板101及第2基板103所夾且成面接觸，具有將來自所照射的雷射光源的既定波長的雷射光予以波長轉換的螢光體2022，於第1基板101及第2基板103之間，具有調整螢光體層202的膜厚的間隙保持構件。又，第1基板101及第2基板103的熱傳導率，高於螢光體層202的熱傳導率。
藉此，螢光體層202由於可使第1基板101及第2基板103之間保持為固定距離，故可抑制螢光體層202的膜厚差異。
在此，間隙保持構件係具有透光性的大致相同直徑的複數之膜厚調整粒子2021，複數之膜厚調整粒子2021包含於螢光體層202。
藉此，螢光體層202藉由膜厚調整粒子2021的厚度(直徑)可使第1基板101及第2基板103之間保持為固定距離，故可抑制螢光體層202的膜厚差異。藉此，亦可達到於將雷射光源所發出的雷射光予以波長轉換的情形時，抑制發光光譜的變化的效果。
在此，複數之膜厚調整粒子2021的折射率，與於螢光體層202中將螢光體2022予以密封的密封樹脂2023相同。
藉此，膜厚調整粒子2021在與密封樹脂2023的邊界等，不會使照射至螢光體層202的雷射光產生折射或反射等。換言之，膜厚調整粒子2021對於照射至螢光體層202的雷射光的行為所造成的影響，與密封樹脂2023相等。因此，螢光體層202，可使膜厚調整粒子2021均勻、隨機或稀疏地含有於整個螢光體層202中。
又，複數之膜厚調整粒子2021，如為由二氧化矽所成的二氧化矽粒子、由矽酮所成的矽酮粒子、及由玻璃所成的玻璃粒子中的任一種。
藉此，可製作具有透光性且為大致相同直徑的複數之膜厚調整粒子2021。
又，間隙保持構件，亦可為具有透光性，且於螢光體層202的厚度方向具有固定厚度的線狀、環狀或凸起狀的膜厚調整物體。
藉此，螢光體層202可使第1基板101及第2基板103之間保持為固定距離，故可抑制螢光體層202的膜厚差異。
又，雷射光源發出藍色雷射光，作為既定波長的雷射光。而螢光體層202，將藍色雷射光的一部分加以波長轉換，而成為顯示黄色的波長頻帶的光。
藉此，波長轉換裝置20可將藍色雷射光加以波長轉換而製出白色光。
(變形例) 於上述實施形態2中，針對構成螢光體層的密封樹脂與膜厚調整粒子的折射率為相同的情形時加以說明，但不以此為限。構成螢光體層的密封樹脂與膜厚調整粒子的折射率亦可不同。以下，以此情形時的例子作為變形例，以與實施形態2不同處為主進行說明。
［波長轉換裝置20A］ 圖17係實施形態2的變形例中的波長轉換裝置20A的一例的剖面圖。圖18係實施形態2的變形例中的構成螢光體層202A的材料例的圖。圖19係圖17所示的螢光體層202A中所含有的膜厚調整粒子2021A的配置例的示意圖。又，對在與圖13及圖14相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
圖17所示的波長轉換裝置20A，相對於圖13所示的波長轉換裝置20，螢光體層202A的構成不同。又，與實施形態1相同，波長轉換裝置20A於第1基板101及第2基板103之間，具有調整螢光體層202A的膜厚的間隙保持構件。
(螢光體層202A) 螢光體層202A設置為被第1基板101及第2基板103所夾，且與該等基板成面接觸。螢光體層202A具有將來自所照射的雷射光源的既定波長的雷射光予以波長轉換的螢光體2022。在此，間隙保持構件係具有透光性的大致相同直徑的複數之膜厚調整粒子2021A，複數之膜厚調整粒子2021A包含於螢光體層202A。
於本變形例中，螢光體層202A產生藉由螢光體2022將來自雷射光源的藍色雷射光的一部分轉換而成的黄色光與上述藍色雷射光的剩餘部分相混色而成的白色光並射出。如圖17及圖19所示，螢光體層202A形成為例如平板狀，並含有複數之膜厚調整粒子2021A；複數之螢光體2022；及密封樹脂2023。又，圖17及圖19所示的複數之膜厚調整粒子2021A，相對於圖13及圖14所示的複數之膜厚調整粒子2021A，於螢光體層202A內的配置不同，此於後詳述。
如圖18所示，密封樹脂2023係如矽酮或液狀玻璃等的樹脂，於螢光體層202A中將螢光體2022予以密封。又，密封樹脂2023亦將膜厚調整粒子2021A予以密封。
複數之膜厚調整粒子2021A各自具有透光性且為大致相同直徑。如圖18所示，複數之膜厚調整粒子2021A可為如二氧化矽所成的二氧化矽粒子、由矽酮所成的矽酮粒子、或由玻璃所成的玻璃粒子。
本變形例中，於密封樹脂2023為例如由矽酮所成的情形時，複數之膜厚調整粒子2021A各自為玻璃粒子或二氧化矽粒子所構成。亦即，複數之膜厚調整粒子2021A的各自的折射率與密封樹脂2023不同。此意指：膜厚調整粒子2021A在與密封樹脂2023的邊界等，使照射至螢光體層202A的雷射光產生折射或反射。亦即意指：膜厚調整粒子2021A對照射至螢光體層202A的雷射光的行為造成影響。因此，由於螢光體層202A對照射至螢光體層202A的雷射光的行為造成影響，因此無法均勻，隨機或整體稀疏地含有與密封樹脂2023具有不同折射率的膜厚調整粒子2021A。
因此，於本變形例中，複數之膜厚調整粒子2021A，於俯視時配置在與所照射的雷射光中的螢光體層202A的光點位置分開既定距離以上的位置。在此，所謂光點位置，係指螢光體層202A的照射面中的雷射光的點徑存在的位置。
例如，於圖19所示的例子中，複數之膜厚調整粒子2021A於俯視時在與光點位置分開的位置，配置成以該光點位置為中心的環狀。又，複數之膜厚調整粒子2021A，亦可藉由於俯視時配置於扣除距離光點位置為既定距離的區域以外的螢光體層202A，而配置在與光點位置分開的位置。
又，複數之膜厚調整粒子2021A，與上述實施形態2相同，藉由被第1基板101及第2基板103所夾，而可使第1基板101及第2基板103之間，高精確地保持為膜厚調整粒子2021A的厚度(直徑)的固定距離。因此，可使被夾於第1基板101及第2基板103之間的螢光體層202A的膜厚為固定。
［效果等］ 如上所述，依據本變形例，螢光體層202A含有膜厚調整粒子2021A。藉此，即使將含有膜厚調整粒子2021A的螢光體層202A塗佈於第1基板101，再以第2基板103夾住而製成波長轉換裝置20A，亦可使第1基板101及第2基板103之間高精確地保持為膜厚調整粒子2021A的厚度(直徑)的固定距離。因此，由於第1基板101及第2基板103之間的距離可高精確地保持為固定距離，故可高精確地使被夾於第1基板101及第2基板103之間的螢光體層202A的膜厚成為固定。藉此，可於各波長轉換裝置20A中使螢光體層202A的膜厚無差異地形成為固定。
如此，依據本變形例，可實現能抑制螢光體層202A的膜厚差異的雷射光用的波長轉換裝置20A及使用該波長轉換裝置的照明裝置。
在此，使用圖20，說明本變形例的波長轉換裝置20A的效果。圖20係實施形態2的比較例2中的螢光體層202B所含有的膜厚調整粒子2021B的配置例的示意圖。對在與圖19相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
於圖20所示的比較例2中，顯示於複數之膜厚調整粒子2021B的各自的折射率與密封樹脂2023不同的情形時，膜厚調整粒子2021B整體稀疏地配置於螢光體層202B的例子。又，膜厚調整粒子2021B與膜厚調整粒子2021A，除了配置外為相同之物。亦即，於比較例2所示的膜厚調整粒子2021B的配置中，膜厚調整粒子2021B對於照射至螢光體層202B的雷射光的行為造成影響。此係由於，膜厚調整粒子2021B因為與密封樹脂2023二者折射率不同，故在與密封樹脂2023的邊界等，使照射至螢光體層202B的雷射光產生折射或反射。
相對於此，例如於圖19所示的本變形例的螢光體層202A中，複數之膜厚調整粒子2021A，於俯視時配置在與所照射的雷射光中的螢光體層202A的光點位置分開既定距離以上的位置。藉由此配置，本變形例的螢光體層202A中，可防止膜厚調整粒子2021A對於照射至螢光體層202A的雷射光的行為造成影響。此係由於，因於利用照射至螢光體層202B的藍色雷射光的一部分所激發的黄色光與透射的藍色雷射光的其他部分散射並混色的區域，並未配置膜厚調整粒子2021A，故不會對該區域內的光的行為造成影響。
如上所述，本變形例的波長轉換裝置20A，係雷射光用的波長轉換裝置，其具備：第1基板101，具有透光性；第2基板103，具有透光性；及螢光體層202A，設置為被第1基板101及第2基板103所夾且與此等基板成面接觸，並具有將來自所照射的雷射光源的既定波長的雷射光予以波長轉換的螢光體2022，於第1基板101及第2基板103之間，具有調整螢光體層202A的膜厚的間隙保持構件。又，第1基板101及第2基板103的熱傳導率，高於螢光體層202A的熱傳導率。
藉此，螢光體層202A由於可使第1基板101及第2基板103之間保持為固定距離，故可抑制螢光體層202A的膜厚差異。
在此，間隙保持構件係具有透光性的大致相同直徑的複數之膜厚調整粒子2021A，複數之膜厚調整粒子2021A包含於螢光體層202A。
藉此，螢光體層202藉由膜厚調整粒子2021A的厚度(直徑)可使第1基板101及第2基板103之間保持為固定距離，故可抑制螢光體層202A的膜厚差異。藉此，亦可達到於將雷射光源所發出的雷射光予以波長轉換的情形時，抑制發光光譜的變化的效果。
在此，複數之膜厚調整粒子2021A的折射率，與於螢光體層202A中將螢光體2022予以密封的密封樹脂2023不同。又，複數之膜厚調整粒子2021A，於俯視時配置在與所入射的雷射光中的螢光體層202A的光點位置分開的位置。
藉此，可防止膜厚調整粒子2021A對照射至螢光體層202A的雷射光的行為造成影響。
例如，複數之膜厚調整粒子2021A，亦可於俯視時在與光點位置分開既定距離以上的位置，配置成以該光點位置為中心的環狀。又，例如，複數之膜厚調整粒子2021A，亦可藉由於俯視時配置在扣除距離光點位置為既定距離的區域以外的螢光體層202A，而配置在與該光點位置分開既定距離以上的位置。
如此，膜厚調整粒子2021A未配置於照射至螢光體層202A的雷射光所存在的區域，故對該區域內的光的行為不會造成影響。亦即，可防止膜厚調整粒子2021A對照射至螢光體層202A的雷射光的行為造成影響。
又，本變形例中，係以間隙保持構件為如圖19等所配置的複數之膜厚調整粒子而進行說明，但不限於此等。間隙保持構件亦可為如圖21～圖23所配置者，故使用以下圖式進行說明。圖21～圖23係實施形態2的變形例中的間隙保持構件的另一例的示意圖。又，對在與圖19相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
如圖21所示，間隙保持構件2021C，亦可為由具有透光性且於螢光體層202C的厚度方向具有固定厚度的線狀形狀所成的膜厚調整物體。於此情形時，間隙保持構件2021C亦可於俯視時配置在與所照射的雷射光中的螢光體層202C的光點位置分開的位置。又，間隙保持構件2021C可包含或不包含於螢光體層202C。
又，如圖22所示，間隙保持構件2021D，亦可為由具有透光性且於螢光體層202D的厚度方向具有固定厚度的環狀形狀所成的膜厚調整物體。於此情形時，間隙保持構件2021D亦可配置於俯視時與所照射的雷射光中的螢光體層202D的光點位置分開既定距離以上的位置。又，間隙保持構件2021D可包含或不包含於螢光體層202D。
又，如圖23所示，間隙保持構件2021E，亦可為由具有透光性且於螢光體層202E的厚度方向具有固定厚度的凸起狀的形狀所成的膜厚調整物體。於此情形時，間隙保持構件2021E亦可於俯視時配置在與所照射的雷射光中的螢光體層202E的光點位置分開的位置。又，間隙保持構件2021E可包含或不包含於螢光體層202E。
(實施形態3) 於實施形態1等中，針對藉由以具有熱傳導率高於該螢光體層的熱傳導率的第1基板101及第2基板103將螢光體層102等的螢光體層夾住而可提高散熱效果的雷射光用波長轉換裝置、及使用該雷射光用波長轉換裝置的照明裝置，加以說明。此係因藉由此構成，於該螢光體層所產生的熱，可確實傳導至第1基板101及第2基板103而散熱至外部。
本實施形態中，針對藉由使第2基板具有透鏡功能，而可更提高散熱效果雷射光用波長轉換裝置、及使用該雷射光用波長轉換裝置的照明裝置，加以說明。
［照明裝置］ 以下，首先，以照明裝置作為使用本實施形態中的波長轉換裝置的應用產品為例，進行說明
圖24係使用本實施形態中的波長轉換裝置30的照明裝置1C的一例圖。圖25係圖24所示的照明裝置1C的剖面圖。又，對在與圖1、圖2相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
圖24所示的照明裝置1C，相對於圖1所示的照明裝置1，其波長轉換裝置30與散熱板12C的構成不同。
［散熱板12C］ 散熱板12C相較於圖1所示的散熱板12，其開口部121C的大小不同。
開口部121C，係用以使從波長轉換裝置30射出的白色光通過而往照明裝置1C的外部射出的開口。開口部121C，配置於從雷射光源所射出的雷射光的光路上。又，開口部121C較波長轉換裝置30的第2基板303的大小為大，並以第2基板303露出的方式設置。藉此，從波長轉換裝置30射出的白色光，通過開口部121而射出至照明裝置1C的外部。
［波長轉換裝置30］ 波長轉換裝置30係雷射光用的波長轉換裝置，如圖25所示，具備：第1基板101；螢光體層102；及第2基板303。圖25所示的波長轉換裝置30，相對於圖2所示的波長轉換裝置10，第2基板303的構成不同。又，與波長轉換裝置10等相同，波長轉換裝置30於照明裝置1C用於內視鏡等的情形時，相當於使用雷射光的光源機構。
(第2基板303) 第2基板303相較於圖2所示的第2基板103，其相異點為：以於第1基板101的相反側成為凸起的半球透鏡形狀的方式形成。換言之，第2基板303相較於圖2所示第2基板103，其相異點為：更具有半球透鏡功能。
其他部分則與圖2所示的第2基板103相同。例如，第2基板303，與設有螢光體層102的部分成面接觸，並照射著從螢光體層102所射出的白色光。又，第2基板303如為藍寶石基板，具有透光性且其熱傳導率高於螢光體層102的熱傳導率。
［效果等］ 使用圖26及圖27，說明本實施形態的波長轉換裝置30的效果。圖26係實施形態1的比較例中的波長轉換裝置10所射出的白色光的說明圖。圖27係本實施形態中的波長轉換裝置30所射出的白色光的說明圖。又，圖26係顯示以實施形態1中的波長轉換裝置10作為比較例。又，對在與圖2、圖25等相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
如實施形態1所述，圖26所示的波長轉換裝置10，具備平板狀的第2基板103。又，第1基板101及第2基板103，係具有透光性的藍寶石基板，對波長轉換裝置10照射來自雷射光源的既定波長的光(圖中的L1)。螢光體層102射出將來自雷射光源的既定波長的光的顏色(波長)予以轉換後的白色光(圖中的L2)。
如此構成的第2基板103，因係由高熱傳導率及高透光性的藍寶石基板所成，故可使從螢光體層102射出的白色光大量透射而射出至散熱板12的開口部121。再者，由於第2基板103的熱傳導率高於螢光體層102的熱傳導率，故第2基板103可傳遞螢光體層102於光的顏色轉換之際所產生的熱而分散至空氣中。
然而，因藍寶石的折射率高為1.8左右，故於形成為平板狀的第2基板103中，與空氣的界面的臨界角變小。亦即，如圖26所示，從螢光體層102入設至第2基板103的白色光的角度(入射角)若傾斜為既定角度以上，則會引起全反射而導致白色光被封閉於第2基板103內，而產生光量耗損。
另一方，圖27所示的波長轉換裝置30，具備：第2基板303，以於第1基板101的相反側成為凸起的半球透鏡形狀之方式形成。又，第1基板101及第2基板303，係具有透光性的藍寶石基板，對波長轉換裝置30照射來自雷射光源的既定波長的光(圖中的L1)。螢光體層102射出將來自雷射光源的既定波長的光的顏色(波長)予以轉換後的白色光(圖中的L2、L21、L22)。
如此構成的第2基板303，除了由高熱傳導率及高透光性的藍寶石基板所成之外，具有半球透鏡功能。藉此，即使藍寶石的折射率高為1.8左右，藉由將第2基板303形成為半球透鏡形狀，可加大於第2基板303與空氣的界面的臨界角，可減少被封閉於第2基板303內的光。亦即，如圖27所示，即使從螢光體層102入射至第2基板303的白色光的角度(入射角)傾斜既定角度以上，亦不會有引起全反射的白色光(白色光不會被封閉於第2基板303內)，可抑制光量耗損。因此，波長轉換裝置30相較於波長轉換裝置10，可更提升光取出效率。
又，第2基板303藉由形成為半球透鏡形狀，可加大第2基板303及空氣的界面，故可將從螢光體層102所傳遞的熱，更分散於空氣中。因此，波長轉換裝置30相較於波長轉換裝置10，可更提升散熱效果。
如上所述，依據本實施形態，更將第2基板303以於第1基板101的相反側成為凸起的半球透鏡形狀的方式形成。藉此，具有第2基板303的波長轉換裝置30，可更提高光取出效率及散熱效果。
又，本實施形態中，以波長轉換裝置30具有螢光體層102的情形加以說明，但不限於此。波長轉換裝置30亦可具有螢光體層202等。
又，本實施形態中，波長轉換裝置30藉由具有形成為半球透鏡形狀的第2基板303，而使第2基板303具有透鏡功能的情形為例加以說明，但不限於此。例如，亦可為非球面透鏡形狀或微透鏡形狀等，藉由將第2基板303形成為與半球透鏡形狀不同的形狀而使第2基板303具有透鏡功能。以下，以此等情形時作為變形例加以說明。
(變形例1) 圖28係圖24所示的照明裝置1C的另一剖面圖。又，對在與圖1、圖2、圖25相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
［波長轉換裝置30A］ 波長轉換裝置30A係雷射光用的波長轉換裝置，如圖28所示，具備：第1基板101；螢光體層102；及第2基板303A。
圖28所示波長轉換裝置30A，相對於圖25所示的波長轉換裝置30，其第2基板303A的構成不同。
(第2基板303A) 第2基板303A相較於圖25所示的第2基板303，其相異點為：以於第1基板101的相反側成為凸起的非半球透鏡形狀的方式形成。換言之，第2基板303A相較於圖2所示的第2基板103，其相異點為：更具有非半球透鏡功能。
其他部分因與圖2所示的第2基板103及圖25所示的第2基板303相同，故省略在此的說明。
［效果等］ 使用圖27及圖29，說明本變形例中的波長轉換裝置30A的效果。圖29係實施形態3的變形例1中的波長轉換裝置30A所射出的白色光的說明圖。又，對在與圖2、圖25、圖27等相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
圖29所示的波長轉換裝置30A，具備以於第1基板101的相反側成為凸起的非半球透鏡形狀的方式而形成的第2基板303A。又，第1基板101及第2基板303A，係具有透光性的藍寶石基板，對波長轉換裝置30A照射來自雷射光源的既定波長的光(圖中的L1)。螢光體層102射出將來自雷射光源的既定波長的光的顏色(波長)予以轉換後的白色光(圖中的L2、L23、L24)。
如此構成的第2基板303A，除了由高熱傳導率及高透光性的藍寶石基板所成之外，並具有非半球透鏡功能。藉此，即使藍寶石的折射率高為1.8左右，藉由將第2基板303A形成為非半球透鏡形狀，可加大於第2基板303A與空氣的界面的臨界角，可減少被封閉於第2基板303A內的光。亦即，如圖29所示，即使從螢光體層102入射至第2基板303A的白色光的角度(入射角)傾斜既定角度以上，亦不會有引起全反射的白色光(白色光不會被封閉於第2基板303A內)，可抑制光量耗損。因此，波長轉換裝置30A相較於波長轉換裝置10，可提升光取出效率。
又，第2基板303A藉由形成為非半球透鏡形狀，可加大第2基板303A與空氣的界面，故可將從螢光體層102所傳遞的熱，更分散於空氣中。因此，波長轉換裝置30A相較於波長轉換裝置10，可提升散熱效果。
再者，第2基板303A藉由形成為非半球透鏡形狀，與形成為半球透鏡形狀的情形相比，可降低頂點(短徑側的透鏡高度)。藉此，波長轉換裝置30A相較於波長轉換裝置30，可達到小型化，可使裝設波長轉換裝置30A的照明器具或光源裝置更為小型化。
如上所述，依據本變形例，更將第2基板303A以於第1基板101的相反側成為凸起的非半球透鏡形狀的方式形成。藉此，具有第2基板303A的波長轉換裝置30A，可更提升光取出效率及散熱效果。
又，本變形例中，亦以波長轉換裝置30A具有螢光體層102例進行說明，但不限於此。波長轉換裝置30A同樣地亦可具有螢光體層202等。
(變形例2) 圖30係圖24所示的照明裝置1C的又另一剖面圖。又，對在與圖1、圖2、圖25相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
［波長轉換裝置30B］ 波長轉換裝置30B係雷射光用的波長轉換裝置，如圖30所示，具備：第1基板101；螢光體層102；及第2基板303B。
圖30所示的波長轉換裝置30B，相對於圖25所示的波長轉換裝置30，其第2基板303B的構成不同。
(第2基板303B) 第2基板303B相較於圖25所示的第2基板303，其相異點為：於第1基板101的相反側成為凸起的透鏡陣列形狀的方式形成。換言之，第2基板303B相較於圖2所示的第2基板103，其相異點為：更具有微透鏡陣列功能。
其他部分因與圖2所示的第2基板103及圖25所示的第2基板303相同，故省略在此的說明。
［效果等］ 使用圖27及圖31，說明本變形例中的波長轉換裝置30B的效果。圖31係實施形態3的變形例2中的波長轉換裝置30B所射出的白色光的說明圖。又，對在與圖2、圖25、圖27等相同的元件賦予同一符號，而省略詳細說明。
圖31所示的波長轉換裝置30B，具備以於第1基板101的相反側成為凸起的透鏡陣列形狀的方式而形成的第2基板303B。又，第1基板101及第2基板303B，係具有透光性的藍寶石基板，對波長轉換裝置30B照射來自雷射光源的既定波長的光(圖中的L1)。螢光體層102射出將來自雷射光源的既定波長的光的顏色(波長)予以轉換後的白色光(圖中的L2、L25、L27)。
如此構成的第2基板303B，除了由高熱傳導率及高透光性的藍寶石基板所成之外，並具有微透鏡陣列功能。藉此，即使藍寶石的折射率高為1.8左右，藉由將第2基板303B形成為微透鏡陣列形狀，可加大於第2基板303B與空氣的界面的臨界角，可減少被封閉於第2基板303B內的光。亦即，如圖31所示，即使從螢光體層102入射至第2基板303B的白色光的角度(入射角)傾斜既定角度以上，亦不會有引起全反射的白色光(白色光不會被封閉於第2基板303B內)，可抑制光量耗損。因此，波長轉換裝置30B相較於波長轉換裝置10，可提升光取出效率。
又，第2基板303B藉由形成為微透鏡陣列形狀，可加大第2基板303B與空氣的界面，故可將從螢光體層102所傳遞的熱，更分散於空氣中。因此，波長轉換裝置30B相較於波長轉換裝置10，可提升散熱效果。
再者，第2基板303B藉由形成為微透鏡陣列形狀，與形成為半球透鏡形狀的情形相比，可降低頂點(短徑側的透鏡高度)。藉此，波長轉換裝置30B相較於波長轉換裝置30，可達到小型化，可使組入波長轉換裝置30B的照明器具或光源裝置更為小型化。
又，藉由調整微透鏡陣列的間距、直徑、剖面形狀，亦可控配光。
如上所述，依據本變形例，更將第2基板303B以於第1基板101的相反側成為凸起的透鏡陣列形狀的方式形成。藉此，具有第2基板303B的波長轉換裝置30B，可更提高光取出效率及散熱效果。
又，本變形例中，係以波長轉換裝置30B具有螢光體層102為例進行說明，但不限於此。波長轉換裝置30B同樣地亦可具有光體層202等。
(其他實施形態等) 以上，根據上述實施形態，說明本發明所請的雷射光用的波長轉換裝置及照明裝置，但本發明不限於上述實施形態。
上述實施形態僅為一例，當然可進行各種變更、附加、省略等。
又，藉由將上述實施形態所示的構成要件及功能加以任意組合而實現的形態，亦包含於本發明的範圍。此外，施行本發明所屬技術領域中具有通常知識者對上述實施形態所思及的各種變形而得的形態、或於不脫離本發明的意旨的範圍內藉由將各實施形態中的構成要件及功能任意組合而實現的形態，亦包含於本發明。
例如，使用上述實施形態中的雷射光用的波長轉換裝置10等的照明裝置，亦包含於本發明。藉由將上述實施形態中的雷射光用的波長轉換裝置10等使用於照明裝置，可較使用LED光源的照明裝置更為小型化。
1、1B、1C‧‧‧照明裝置
1a‧‧‧解析模型
10、20、20A、30、30A、30B、90、90A‧‧‧波長轉換裝置
11、11a、12、12a、12C‧‧‧散熱板
101、101a、901、901a、901A‧‧‧第1基板
102、102a、202、202A、202B、202C、202D、202E、902、902a、902A‧‧‧螢光體層
103、103a、303、303A、303B‧‧‧第2基板
111、111a、121、121a、121C‧‧‧開口部
2021、2021A、2021B‧‧‧膜厚調整粒子
2021C、2021D、2021E‧‧‧間隙保持構件
2022、9022A‧‧‧螢光體
2023、9023A‧‧‧密封樹脂
L1‧‧‧雷射光
L91‧‧‧LED光
L2、L21、L22、L23、L24、L25、L27、L92‧‧‧白色光
Z‧‧‧平面
【圖1】使用實施形態1中的波長轉換裝置的照明裝置的一例圖。 【圖2】圖1所示照明裝置的剖面圖。 【圖3】使用比較例中的波長轉換裝置的照明裝置的剖面圖。 【圖4】波長轉換裝置的解析模型的一例的示意圖。 【圖5】圖4所示解析模型於Z平面的剖面圖示意圖。 【圖6】比較例中的波長轉換裝置的解析模型的說明圖。 【圖7】實施例中的波長轉換裝置的解析模型的說明圖。 【圖8A】實施例及比較例中的波長轉換裝置的剖面的溫度分布說明圖。 【圖8B】圖8A的部分放大圖。 【圖9】雷射照射功率密度的說明圖。 【圖10】螢光體層的發熱量為1W時的實施例及比較例中的解析結果的一例圖。 【圖11】螢光體層的發熱量為3W、5W時的實施例及比較例中的解析結果的一例圖。 【圖12】使用實施形態2中的波長轉換裝置的照明裝置的一例圖。 【圖13】圖12所示照明裝置的剖面圖。 【圖14】實施形態2的波長轉換裝置的剖面圖。 【圖15】使用實施形態2的比較例1中的波長轉換裝置的照明裝置的剖面圖。 【圖16】實施形態2的比較例1中的波長轉換裝置的剖面圖。 【圖17】實施形態2的變形例中的波長轉換裝置的一例的剖面圖。 【圖18】實施形態2的變形例中的螢光體層的構成材料例示圖。 【圖19】圖17所示螢光體層所含有的膜厚調整粒子的配置例的示意圖。 【圖20】實施形態2的比較例2中的螢光體層所含有的膜厚調整粒子的配置例的示意圖。 【圖21】實施形態2的變形例中的間隙保持構件的另一例的示意圖。 【圖22】實施形態2的變形例中的間隙保持構件的另一例的示意圖。 【圖23】實施形態2的變形例中的間隙保持構件的另一例的示意圖。 【圖24】使用實施形態3中的波長轉換裝置的照明裝置的一例圖。 【圖25】圖24所示照明裝置的剖面圖。 【圖26】實施形態3的比較例中的波長轉換裝置所射出的白色光的說明圖。 【圖27】實施形態3中的波長轉換裝置所射出的白色光的說明圖。 【圖28】圖24所示照明裝置的另一剖面圖。 【圖29】實施形態3的變形例1中的波長轉換裝置所射出的白色光的說明圖。 【圖30】圖24所示照明裝置的又另一剖面圖。 【圖31】實施形態3的變形例2中的波長轉換裝置所射出的白色光的說明圖。

Claims (18)

  1. 一種波長轉換裝置，其係雷射光用之波長轉換裝置，具備： 第1基板，具有透光性； 第2基板，具有透光性；及 螢光體層，設置成被該第1基板及該第2基板所包夾並成面接觸，將來自所入射的雷射光源的既定波長之雷射光予以波長轉換， 該雷射光的雷射照射功率密度為0.03W/mm2 以上， 該第1基板及該第2基板的熱傳導率，高於該螢光體層的熱傳導率。
  2. 如申請專利範圍第1項之波長轉換裝置，其中， 於該第1基板與該第2基板之間，更具有調整螢光體層之膜厚的間隙保持構件。
  3. 如申請專利範圍第1項之波長轉換裝置，其中， 該雷射光的雷射照射功率密度為0.22W/mm2 以上。
  4. 如申請專利範圍第2項之波長轉換裝置，其中， 該間隙保持構件，係具有透光性的大致相同直徑的複數之膜厚調整粒子， 該複數之膜厚調整粒子，包含於該螢光體層。
  5. 如申請專利範圍第4項之波長轉換裝置，其中， 該複數之膜厚調整粒子的折射率，與該螢光體層中將螢光體予以密封的密封樹脂的折射率相同。
  6. 如申請專利範圍第4項之波長轉換裝置，其中， 該複數之膜厚調整粒子的折射率，與該螢光體層中將螢光體予以密封的密封樹脂的折射率不同， 該複數之膜厚調整粒子，於俯視時配置在與所照射的該雷射光中的該螢光體層的光點位置分開的位置。
  7. 如申請專利範圍第6項之波長轉換裝置，其中， 該複數之膜厚調整粒子，於俯視時在與該光點位置分開的位置，配置成以該光點位置為中心的環狀。
  8. 如申請專利範圍第6項之波長轉換裝置，其中， 該複數之膜厚調整粒子，藉由於俯視時配置在扣除距離該光點位置為既定距離的區域以外的該螢光體層，而配置在與該光點位置分開的位置。
  9. 如申請專利範圍第4項之波長轉換裝置，其中， 該複數之膜厚調整粒子，係為由二氧化矽所成的二氧化矽粒子、由矽酮所成的矽酮粒子、及由玻璃所成的玻璃粒子中的任一種粒子。
  10. 如申請專利範圍第2項之波長轉換裝置，其中， 該間隙保持構件，係具有透光性且於該螢光體層的厚度方向具有固定厚度的線狀之膜厚調整物體。
  11. 如申請專利範圍第2項之波長轉換裝置，其中， 該間隙保持構件，係具有透光性且於該螢光體層的厚度方向具有固定厚度的環狀之膜厚調整物體。
  12. 如申請專利範圍第2項之波長轉換裝置，其中， 該間隙保持構件，係具有透光性且於該螢光體層的厚度方向具有固定厚度的凸起狀之膜厚調整物體。
  13. 如申請專利範圍第1至12項中任一項之波長轉換裝置，其中， 該第1基板及該第2基板係藍寶石基板。
  14. 如申請專利範圍第13項之波長轉換裝置，其中， 該第2基板，更以於該第1基板的相反側成凸起的半球透鏡形狀的方式形成。
  15. 如申請專利範圍第13項之波長轉換裝置，其中， 該第2基板，更以於該第1基板的相反側成凸起的非球面透鏡形狀的方式形成。
  16. 如申請專利範圍第13項之波長轉換裝置，其中， 該第2基板，更以於該第1基板的相反側成凸起的透鏡陣列形狀的方式形成。
  17. 如申請專利範圍第1項之波長轉換裝置，其中， 該雷射光源，發出藍色雷射光作為既定波長的雷射光， 該螢光體層，將該藍色雷射光的一部分，予以波長轉換成顯示黄色的波長頻帶的光。
  18. 一種照明裝置，其係使用申請專利範圍第1項之波長轉換裝置。
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