WO2012066881A1 - 波長変換素子及びそれを備える光源 - Google Patents

波長変換素子及びそれを備える光源 Download PDF

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WO2012066881A1
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light
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角見　昌昭
義正 山口
隆史 西宮
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    • H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material

Definitions

  • the present invention relates to a wavelength conversion element and a light source including the same.
  • next-generation light sources that replace fluorescent lamps and incandescent lamps, such as light sources using light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs).
  • LEDs light emitting diodes
  • LDs laser diodes
  • a wavelength conversion member that absorbs part of light from an LED and emits yellow light on the light emitting side of the LED that emits blue light.
  • a light source in which is arranged is disclosed. This light source emits white light which is a combined light of blue light emitted from the LED and yellow light emitted from the wavelength conversion member.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to increase the luminance of a light source using a wavelength conversion member.
  • the first wavelength conversion element according to the present invention is formed by bundling a plurality of wavelength conversion members including a dispersion medium and a phosphor powder dispersed in the dispersion medium.
  • the wavelength conversion member is one in which the phosphor powder is dispersed in the dispersion medium, for example, unlike an optical member made only of glass, light incident on the wavelength conversion unit is greatly scattered in the wavelength conversion member. Tend to. For this reason, when the wavelength conversion element is composed of a single wavelength conversion member, a part of the light in the wavelength conversion member leaks out from the side surface of the wavelength conversion member, so that the light emitted from the light exit surface Strength is lowered.
  • the first wavelength conversion element in contrast, in the first wavelength conversion element according to the present invention, a plurality of wavelength conversion members are bundled. For this reason, a part of the light emitted from the side surface of a certain wavelength conversion member is reflected on the surface of the adjacent wavelength conversion member. As a result, one of the wavelength conversion members is propagated by propagating through the air layer formed between the adjacent wavelength conversion members, or entering the wavelength conversion member again and reflecting while reflecting in the wavelength conversion member. The light exits from the light exit area provided with the end of the. For this reason, in the 1st wavelength conversion element concerning the present invention, the leakage of the light from the side of the wavelength conversion element can be controlled, and the intensity of the light emitted from the light emission region can be increased.
  • the second wavelength conversion element according to the present invention includes a wavelength conversion member and at least two first reflection layers.
  • the wavelength conversion member is formed by dispersing phosphor powder in a dispersion medium.
  • the wavelength conversion member has a light incident surface and a light output surface that face each other in the optical axis direction.
  • the at least two first reflective layers are each formed along a plane parallel to the optical axis direction inside the wavelength conversion member. The at least two first reflective layers divide the wavelength conversion member into a plurality of portions.
  • the second wavelength conversion element according to the present invention is formed along a plane parallel to the optical axis direction inside the wavelength conversion member, and includes at least two layers dividing the wavelength conversion member into a plurality of portions.
  • a first reflective layer is provided. For this reason, a part of the light scattered toward the side surface is reflected by the reflection layer, and is effectively suppressed from being emitted from the side surface. Therefore, in the second wavelength conversion element according to the present invention, the intensity of the light emitted from the light emitting surface can be increased. Therefore, by using the second wavelength conversion element according to the present invention, the brightness of the light source can be increased.
  • the second wavelength conversion element it is preferable that at least two first reflective layers are formed in parallel to each other. With this configuration, it is possible to improve the straightness of the light emitted from the wavelength conversion element.
  • the second wavelength conversion element it is preferable that three or more first reflective layers are laminated. With this configuration, it is possible to improve the straightness of the light emitted from the wavelength conversion element.
  • the second wavelength conversion element according to the present invention includes at least two second layers formed along a plane parallel to the optical axis direction and intersecting the first reflective layer inside the wavelength conversion member. It is preferable to further include a reflective layer. And it is preferable that the wavelength conversion part which extends along an optical axis direction by the 1st reflection layer and the 2nd reflection layer is partitioned and formed in the wavelength conversion member. In this configuration, the intensity of light emitted from the light exit surface can be further increased. Further, it is possible to further improve the straightness of the light emitted from the light emitting surface.
  • the second wavelength conversion element it is preferable that at least two second reflective layers are formed in parallel to each other. In this configuration, the straightness of the light emitted from the wavelength conversion element can be further improved.
  • the second wavelength conversion element it is preferable that at least two second reflective layers and at least two first reflective layers are orthogonal to each other. With this configuration, it is possible to further improve the straightness of the light emitted from the light emitting surface.
  • the second wavelength conversion element it is more preferable that three or more second reflection layers are laminated and the wavelength conversion units are provided in a matrix. With this configuration, it is possible to further improve the straightness of the light emitted from the light emitting surface.
  • the first reflective layer may be made of, for example, a dielectric multilayer film, but is preferably made of a metal, an alloy, or a white paint. This is because the first reflective layer made of a metal, an alloy, or a white paint has low wavelength dependency of reflectance and can be easily formed.
  • the second reflective layer may be made of, for example, a dielectric multilayer film, but is preferably made of a metal, an alloy, or a white paint. Specific examples of metals that are preferably used include Ag, Al, Au, Pd, Pt, Cu, Ti, Ni, and Cr.
  • the alloy preferably used include an alloy containing one or more metals selected from the group consisting of Ag, Al, Au, Pd, Pt, Cu, Ti, Ni, and Cr.
  • the white paint preferably used include, for example, a white color containing particles made of one or more metals and alloys selected from the group consisting of Ag, Al, Au, Pd, Pt, Cu, Ti, Ni, and Cr. Examples include paints.
  • the third wavelength conversion element according to the present invention has a light incident surface and a light output surface that face each other in the first direction.
  • the third wavelength conversion element according to the present invention includes a first portion and a second portion.
  • the first part is formed by dispersing the phosphor powder in the first dispersion medium.
  • the first portion constitutes a first wavelength conversion unit extending from the light incident surface to the light emitting surface in the first direction.
  • the second portion is provided so as to reach the light exit surface from the light incident surface in the first direction.
  • the second part is provided in contact with the first part.
  • the second part includes a second dispersion medium having a refractive index different from that of the first dispersion medium.
  • the 2nd portion containing the 2nd dispersion medium which has a refractive index different from the 1st dispersion medium is provided so that the 1st wavelength conversion part may be touched. Yes.
  • the light in the first wavelength converter is reflected at a high reflectance at the interface between the first wavelength converter and the second part.
  • the intensity of light emitted from the light exit surface can be increased. Therefore, by using the third wavelength conversion element according to the present invention, the brightness of the light source can be increased.
  • the first wavelength it is preferable that the 1st part which comprises the conversion part is surrounded by the 2nd part.
  • the second portion may be composed of only the second dispersion medium, but further includes a phosphor powder dispersed in the second dispersion medium, It is preferable that the 2nd part comprises the 2nd wavelength conversion part.
  • the ratio of the wavelength conversion unit contributing to wavelength conversion can be increased. Therefore, the intensity of light emitted from the light exit surface can be further increased.
  • the light incident on each of the first and second wavelength conversion units and the generated fluorescence propagate to the light exit surface in a state of being confined in the first or second wavelength conversion unit. Therefore, the intensity of light emitted from the light exit surface can be further increased.
  • the difference in reflectance at the interface between the first and second portions is larger from the viewpoint of further increasing the intensity of light emitted from the light exit surface. Therefore, the difference between the refractive index of the first dispersion medium and the refractive index of the second dispersion medium is preferably 0.05 or more, and more preferably 0.1 or more.
  • the wavelength conversion member may be cylindrical.
  • the first wavelength conversion element according to the present invention is preferably formed by bundling three or more wavelength conversion members. In this configuration, leakage of light from the side surface side of the wavelength conversion element can be more efficiently suppressed, and the intensity of light emitted from the light emission region can be further increased. Therefore, it is possible to further increase the brightness of the light source.
  • the refractive index of the dispersion medium of the wavelength conversion member is preferably 1.45 or more. In that case, the refractive index difference between the wavelength conversion member and the air layer can be increased. For this reason, the reflectance at the interface can be increased and the reflection angle can be decreased, so that the emission of light from the side surface of the wavelength conversion member can be suppressed. Therefore, light leakage from the side surface side of the wavelength conversion element can be more effectively suppressed.
  • the dispersion medium is not particularly limited as long as the phosphor powder can be dispersed.
  • the dispersion medium preferably used as the dispersion medium include resin, glass, ceramics, and the like.
  • inorganic dispersion media such as glass and ceramics are more preferably used. This is because the heat resistance of the wavelength conversion element can be improved by using the inorganic dispersion medium.
  • the phosphor powder is preferably an inorganic phosphor powder.
  • the light source according to the present invention includes any one of the first to third wavelength conversion elements according to the present invention and a light emitting element that emits excitation light of the phosphor powder toward the end face of the wavelength conversion element.
  • the intensity of light emitted from the light exit surface can be increased. Therefore, the light source according to the present invention has high luminance.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a light source according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the element body of the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the element body of the wavelength conversion element according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the element body of the wavelength conversion element according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the element body of the wavelength conversion element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a light source according to the fifth embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the element main body of the wavelength conversion element in the seventh embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the element body of the wavelength conversion element according to the eighth embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a light source according to the ninth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of the wavelength conversion element according to the ninth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a light source according to the first embodiment.
  • the light source 1 includes a wavelength conversion element 11 and a light emitting element 10.
  • the wavelength conversion element 11 emits light L2 having a longer wavelength than the light L0 when the light L0 emitted from the light emitting element 10 is irradiated. Further, part of the light L0 is transmitted through the wavelength conversion element 11. For this reason, the wavelength conversion element 11 emits light L3 that is a combined light of the transmitted light L1 and the light L2.
  • the light L3 emitted from the light source 1 is determined by the wavelength and intensity of the light L0 emitted from the light emitting element 10 and the wavelength and intensity of the light L2 emitted from the wavelength conversion element 11. For example, when the light L0 is blue light and the light L2 is yellow light, white light L3 can be obtained.
  • the light emitting element 10 is an element that emits excitation light of a phosphor powder, which will be described later, to the wavelength conversion element 11.
  • the kind of the light emitting element 10 is not particularly limited.
  • the light emitting element 10 can be composed of, for example, an LED, an LD, an electroluminescence light emitting element, or a plasma light emitting element. From the viewpoint of increasing the luminance of the light source 1, the light emitting element 10 preferably emits high-intensity light. From this viewpoint, it is preferable that the light emitting element 10 is composed of an LED or an LD.
  • the wavelength conversion element 11 includes an element body 11a, a wavelength selection filter layer 11b, and a reflection suppression layer 11c.
  • the wavelength selection filter layer 11b and the reflection suppression layer 11c are not essential.
  • the wavelength conversion element may be composed of only the element body, for example. Further, either the wavelength selection filter layer or the reflection suppression layer may be formed on both the light emitting surface and the light incident surface of the element body.
  • the wavelength selection filter layer 11b is formed on the light incident surface of the element body 11a.
  • the wavelength selection filter layer 11b transmits only light in a specific wavelength region of the light L0 emitted from the light emitting element 10 to the element body 11a, and suppresses transmission of light in other wavelength regions, and This is a layer that prevents the light L2 converted by the main body 11a from being emitted from the light incident surface (light emitting element 10) side.
  • the wavelength selection filter layer 11b can be formed of, for example, a dielectric multilayer film.
  • the reflection suppressing layer 11c is formed on the light emitting surface of the element body 11a.
  • the reflection suppressing layer 11c is a layer that suppresses the light emitted from the element body 11a from being reflected by the light emitting surface and increases the emission rate of the light emitted from the element body 11a.
  • the reflection suppression layer 11c can be formed of, for example, a dielectric multilayer film.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the element body 11a.
  • the element body 11 a includes a wavelength conversion member 12 and a plurality of reflection layers 13.
  • the wavelength conversion member 12 is formed in a prismatic shape.
  • the wavelength conversion member 12 has a light incident surface 12a, a light emitting surface 12b, and four side surfaces 12c to 12f.
  • the light incident surface 12a and the light emitting surface 12b face each other in the optical axis direction (x direction).
  • the wavelength conversion member 12 has a dispersion medium and a phosphor powder dispersed in the dispersion medium.
  • the phosphor powder absorbs the light L0 from the light emitting element 10 and emits the light L2 having a longer wavelength than the light L0.
  • the phosphor powder is preferably an inorganic phosphor powder. By using the inorganic phosphor powder, the heat resistance of the wavelength conversion member 12 can be improved.
  • inorganic phosphors that emit blue light when irradiated with ultraviolet to near ultraviolet excitation light having a wavelength of 300 to 440 nm include Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ , (Sr, Ba) MgAl 10 O 17. : Eu 2+ and the like.
  • inorganic phosphors that emit green fluorescence (fluorescence having a wavelength of 500 nm to 540 nm) when irradiated with ultraviolet to near ultraviolet excitation light having a wavelength of 300 to 440 nm include SrAl 2 O 4 : Eu 2+ and SrGa 2 S 4. : Eu 2+ and the like.
  • inorganic phosphors that emit green fluorescence (fluorescence having a wavelength of 500 nm to 540 nm) when irradiated with blue excitation light having a wavelength of 440 to 480 nm include SrAl 2 O 4 : Eu 2+ and SrGa 2 S 4 : Eu 2+. Etc.
  • a specific example of a non-fluorescent material that emits yellow fluorescence (fluorescence with a wavelength of 540 nm to 595 nm) when irradiated with excitation light of ultraviolet to near ultraviolet with a wavelength of 300 to 440 nm includes ZnS: Eu 2+ and the like.
  • inorganic phosphor that emits yellow fluorescence (fluorescence with a wavelength of 540 nm to 595 nm) when irradiated with blue excitation light with a wavelength of 440 to 480 nm include Y 3 (Al, Gd) 5 O 12 : Ce 2+ and the like. Can be mentioned.
  • inorganic phosphors that emit red fluorescence (fluorescence having a wavelength of 600 nm to 700 nm) when irradiated with excitation light having a wavelength of 300 to 440 nm include Gd 3 Ga 4 O 12 : Cr 3+ , CaGa 2. S 4 : Mn 2+ and the like can be mentioned.
  • inorganic phosphors that emit red fluorescence (fluorescence having a wavelength of 600 nm to 700 nm) when irradiated with blue excitation light having a wavelength of 440 to 480 nm include Mg 2 TiO 4 : Mn 4+ and K 2 SiF 6 : Mn 4+. Etc.
  • the average particle diameter (D 50 ) of the phosphor powder is not particularly limited.
  • the average particle diameter (D 50 ) of the phosphor powder is, for example, preferably about 1 ⁇ m to 50 ⁇ m, and more preferably about 5 ⁇ m to 25 ⁇ m. If the average particle size (D 50 ) of the phosphor powder is too large, the emission color may be non-uniform. On the other hand, if the average particle diameter (D 50 ) of the phosphor powder is too small, the emission intensity may be reduced.
  • the content of the phosphor powder in the wavelength conversion member 12 is not particularly limited.
  • the content of the phosphor powder in the wavelength conversion member 12 can be appropriately set according to the intensity of light emitted from the light emitting element 10, the light emission characteristics of the phosphor powder, the chromaticity of the light to be obtained, and the like.
  • the content of the phosphor powder in the wavelength conversion member 12 can be, for example, about 0.01% by mass to 30% by mass, and preferably 0.05% by mass to 20% by mass. More preferably, the content is 0.08% by mass to 15% by mass.
  • the porosity in the wavelength conversion member 12 will become high, and the emitted light intensity of the light source 1 may fall.
  • the content of the phosphor powder in the wavelength conversion member 12 is too small, sufficiently strong fluorescence may not be obtained.
  • the dispersion medium is preferably, for example, a heat resistant resin, glass, or ceramic.
  • a heat resistant resin glass, or ceramic.
  • an inorganic dispersion medium such as glass or ceramics that has particularly high heat resistance and hardly deteriorates due to the light L0 from the light emitting element 10 is more preferably used.
  • heat resistant resin examples include polyimide and the like.
  • glass examples include silicate glass, borosilicate glass, phosphate glass, and borophosphate glass.
  • ceramics include metal nitrides such as zirconia, alumina, barium titanate, silicon nitride, and titanium nitride.
  • a plurality of first reflective layers 13 are formed inside the wavelength conversion member 12.
  • three or more first reflective layers 13 are formed.
  • Each of the plurality of first reflective layers 13 is formed in a flat plate shape.
  • Each of the plurality of first reflective layers 13 is formed to extend along the x direction (optical axis direction) and the y direction perpendicular to the x direction. That is, each of the plurality of first reflective layers 13 is formed along a plane parallel to the x direction (optical axis direction).
  • the plurality of first reflective layers 13 are arranged at intervals from each other along the z direction perpendicular to the x direction and the y direction. That is, the plurality of first reflective layers 13 are opposed to each other in the z direction.
  • Each of the plurality of first reflective layers 13 is exposed to the light incident surface 12a, the light emitting surface 12b, and the side surfaces 12e and 12f. For this reason, the wavelength conversion member 12 is partitioned into a plurality of wavelength conversion units 14 arranged in the z direction.
  • the plurality of first reflective layers 13 are provided in parallel to each other.
  • at least two reflective layers may not be arranged in parallel to each other.
  • the first reflective layer 13 preferably has a high reflectance of the light L0 from the light emitting element 10, that is, the excitation light of the phosphor powder and the light (converted light) emitted from the phosphor powder.
  • the reflectance of the reflective layer 13 at each of the excitation wavelength of the phosphor powder and the wavelength of light emitted from the phosphor powder when the phosphor powder is irradiated with the light having the excitation wavelength is 60% or more.
  • it is 85% or more, more preferably 90% or more.
  • the reflective layer 13 is preferably made of, for example, a metal or an alloy.
  • the reflective layer 13 is made of, for example, a metal such as Ag, Al, Au, Pd, Pt, Cu, Ti, Ni, or Cr, an alloy containing at least one of these metals, or a white paint. It is preferable.
  • the adhesion layer can be formed of, for example, aluminum oxide, silicon oxide, chromium oxide, copper oxide, or the like.
  • a plurality of reflective layers 13 are formed inside the wavelength conversion member 12. For this reason, it can suppress that the light which is scattered in the wavelength conversion member 12 and goes to the side surfaces 12c and 12d emits from the side surfaces 12c and 12d. More specifically, among the plurality of wavelength conversion units 14, the light of the wavelength conversion unit 14 a sandwiched by the reflection layer 13 in the z direction is suppressed by being reflected by the reflection layer 13 and emitted from the side surfaces 12 c and 12 d. The light exits from the light exit surface 12b. Therefore, the intensity of the light L3 emitted from the light emitting surface 12b of the wavelength conversion member 12 can be increased. Therefore, the luminance of the light source 1 can be increased.
  • the straightness of the light L3 emitted from the wavelength conversion member 12 can be improved. From the viewpoint of further improving the straightness of the light L3, it is preferable to provide three or more reflective layers 13.
  • the average optical path length until the light incident on the wavelength conversion member 12 is emitted from the wavelength conversion member 12 can be increased. Therefore, the wavelength conversion efficiency in the wavelength conversion member 12 can be increased.
  • the manufacturing method of the wavelength conversion element 11 is not specifically limited.
  • the wavelength conversion element 11 can be manufactured, for example, by the following method.
  • the element body 11a is manufactured. Specifically, a plate-like member made of a dispersion medium in which phosphor powder is dispersed for constituting the wavelength conversion unit is produced.
  • This plate-shaped member can be produced, for example, by press-molding a mixed powder of a phosphor powder and a glass powder or a ceramic powder, followed by firing.
  • a reflective layer is formed on one surface of the plate-like member.
  • the reflective layer can be formed by, for example, a CVD method, a sputtering method, a plating method, or the like.
  • the reflective film may be formed by bonding using an adhesive or the like.
  • the element body 11a can be formed by laminating and bonding a plurality of plate-like members each having a reflective layer formed on one side.
  • a mixed powder of phosphor powder and glass powder or ceramic powder is press-molded into a plate shape, and a plurality of layers obtained by applying a paste containing metal fine particles to one side of the obtained molded body are laminated, and then fired By doing so, the element body 11a can be produced.
  • the wavelength conversion element 11 can be completed by forming the wavelength selection filter layer 11b and the reflection suppressing layer 11c by sputtering or CVD.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the element body of the wavelength conversion element according to the second embodiment.
  • a plurality of second reflection layers 15 are formed in the wavelength conversion member 12 in addition to the plurality of first reflection layers 13.
  • three or more second reflective layers 15 are provided.
  • Each of the plurality of second reflective layers 15 is parallel to the x direction (optical axis direction) and along the x direction and a direction inclined in the x direction (a direction intersecting the first reflective layer 13). It is formed to extend.
  • each of the plurality of second reflective layers 15 is formed to extend along the x direction and the z direction (direction perpendicular to the first reflective layer 13). .
  • the plurality of second reflective layers 15 are arranged at intervals in the y direction.
  • the plurality of second reflective layers 15 are opposed to each other in the y direction.
  • Each of the plurality of second reflective layers 15 reaches the light incident surface 12a, the light emitting surface 12b, and the side surfaces 12c and 12d.
  • the plurality of second reflection layers 15 and the plurality of first reflection layers 13 define a plurality of prismatic wavelength conversion sections 16 arranged in a matrix. Therefore, in the present embodiment, not only light leakage from the side surfaces 12c and 12d but also light leakage from the side surfaces 12e and 12f can be suppressed. Therefore, the intensity of the light L3 emitted from the light emitting surface 12b can be further increased. Therefore, the luminance of the light source 1 can be further increased.
  • the plurality of reflective layers 15 are provided in parallel to each other.
  • at least two second reflective layers may not be provided in parallel to each other.
  • the manufacturing method of the element body 11a in the present embodiment is not particularly limited.
  • the element body 11a may be manufactured by pasting together a rectangular columnar wavelength conversion member in which a reflective layer is formed on two adjacent side surfaces in a matrix.
  • the element main body 11a may be manufactured by inserting a plurality of rectangular columnar wavelength conversion members into a metal folder formed in a lattice shape.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the element body of the wavelength conversion element according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the element body of the wavelength conversion element according to the fourth embodiment.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • a reflective layer 17 may be formed on the side surfaces 12c to 12f. By doing so, it is possible to more effectively suppress light leakage from the side surfaces 12c to 12f. Therefore, the intensity of the light L3 emitted from the light emitting surface 12b can be further increased. Therefore, the luminance of the light source 1 can be further increased.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a light source according to the fifth embodiment.
  • the light source 2 of the present embodiment is provided with a beam splitter 18.
  • the light L0 from the light emitting element 10 is guided to the wavelength conversion element 11 side by the beam splitter 18.
  • a reflection suppression layer 11c is formed on the light incident surface side of the wavelength conversion element 11, and a reflection layer 11d is formed on the opposite surface.
  • an adhesive layer (not shown) made of resin or solder is formed on the reflective layer 11d, and the substrate 19 made of glass, ceramics, metal, or the like and the wavelength conversion element 11 are fixed via the adhesive layer. ing.
  • this reflective layer 11d a part of the light L0 and the light emitted from the wavelength conversion member 12 are reflected to the beam splitter 18 side. Therefore, the light L3 is emitted toward the beam splitter 18 and is transmitted through the beam splitter 18 and emitted.
  • the wavelength conversion portions as shown in FIGS. 2 and 3 are formed in a layer or matrix form.
  • peeling between the substrate 19 and the wavelength conversion element 11 due to heat generated when converting the light L0 emitted from the light emitting element 10 into the light L3 can be effectively suppressed.
  • borosilicate glass powder and 15% by mass of sulfide phosphor powder (CaGa 2 S 4 , fluorescence wavelength: 561 nm) are mixed, press-molded, and then fired and cut.
  • a wavelength conversion member having a thickness of 0.3 mm, a width of 0.3 mm, and a depth of 20 mm was produced.
  • a 134 nm thick layer made of aluminum oxide was formed as an adhesion layer on the entire surface of the wavelength conversion member by a vacuum deposition method.
  • a reflective layer made of Ag having a thickness of 150 nm was formed on the adhesion layer by sputtering.
  • the wavelength conversion member on which the adhesion layer and the reflection layer are formed is laminated, and bonded, cut, and polished using an epoxy resin adhesive to form a matrix element body having a width of 2.1 mm square and a depth of 0.5 mm.
  • an epoxy resin adhesive to form a matrix element body having a width of 2.1 mm square and a depth of 0.5 mm.
  • a total of 39 layers of silicon oxide layers and tantalum oxide layers were alternately formed on the light incident surface of the element body by a vacuum vapor deposition method to form a wavelength selection filter layer.
  • a reflection suppressing layer was formed on the light emitting surface of the element body by alternately forming a total of four silicon oxide layers and tantalum oxide layers by vacuum deposition. The wavelength conversion element was completed through the above steps.
  • the light incident surface of the produced wavelength conversion element was irradiated with light having a wavelength of 460 nm using an LD, and the intensity of the light emitted from the light emitting surface side was measured through a 1 mm square slit.
  • the intensity of the light emitted from the wavelength conversion element of this example was 102 lm.
  • a wavelength conversion member having a width of 2.1 mm square and a depth of 0.5 mm was prepared in the same manner as in the above example, and the wavelength conversion member was used as a wavelength conversion element without forming an adhesion layer and a reflection layer on the surface of the wavelength conversion member. The same evaluation was performed. As a result, the intensity of the light emitted from the wavelength conversion element of this comparative example was 83 lm.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of an element body 11a according to the sixth embodiment. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • the element body 11a includes a plurality of first wavelength converters 12L and a plurality of second wavelength converters 12H.
  • Each of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H includes a dispersion medium and a phosphor powder dispersed in the dispersion medium.
  • the phosphor powder absorbs the light L0 from the light emitting element 10 and emits the light L2 having a longer wavelength than the light L0.
  • the same powder as in the first embodiment can be used.
  • the content of the phosphor powder in each of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H is not particularly limited.
  • the phosphor powder content in each of the first and second wavelength converters 12L and 12H is the intensity of light emitted from the light emitting element 10, the light emission characteristics of the phosphor powder, the chromaticity of the light to be obtained, and the like. It can be set appropriately depending on the situation.
  • the content of the phosphor powder in each of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H is generally about 0.01% by mass to 30% by mass, for example, 0.05% by mass. % To 20% by mass, more preferably 0.08% to 15% by mass.
  • the phosphor powder content in each of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H is too large, the porosity in each of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H increases, and the light source 1 The light emission intensity may decrease. On the other hand, if the phosphor powder content in each of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H is too small, sufficiently strong fluorescence may not be obtained.
  • the first wavelength conversion unit 12L and the second wavelength conversion unit 12H may include the same type of phosphor powder, or may include different types of phosphor powder.
  • the average particle diameter (D 50 ) of the phosphor powder and the content of the phosphor powder may be the same in the first wavelength conversion unit 12L and the second wavelength conversion unit 12H, or at least one of them. May be different.
  • the same dispersion medium as in the first embodiment can be used.
  • heat resistant resin examples include polyimide and the like.
  • glass examples include silicate glass, borosilicate glass, phosphate glass, and borophosphate glass.
  • ceramics include metal nitrides such as zirconia, alumina, barium titanate, silicon nitride, and titanium nitride.
  • the refractive index of the dispersion medium of the first wavelength conversion unit 12L is different from the refractive index of the dispersion medium of the second wavelength conversion unit 12H.
  • the refractive index of the dispersion medium of the first wavelength conversion unit 12L and the refractive index of the dispersion medium of the second wavelength conversion unit 12H are different for each of the wavelengths of the light L0 and the light L2.
  • the refractive index of the dispersion medium of the first wavelength conversion unit 12L is lower than the refractive index of the dispersion medium of the second wavelength conversion unit 12H.
  • the difference between the refractive index of the dispersion medium of the first wavelength conversion unit 12L and the refractive index of the dispersion medium of the second wavelength conversion unit 12H is 0.05 or more It is preferable that it is 0.1 or more.
  • each of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H is formed in a quadrangular prism shape.
  • the plurality of first and second wavelength conversion units 12L and 12H are arranged in a matrix along the y direction and the z direction.
  • the plurality of first and second wavelength conversion units 12L and 12H are arranged in a matrix so as to be alternately positioned in each of the y direction and the z direction.
  • each of the 1st and 2nd wavelength conversion parts 12L and 12H is surrounded by the 2nd or 1st wavelength conversion parts 12H and 12L.
  • all the side surfaces of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H are in contact with the second or first wavelength conversion units 12H and 12L.
  • Each of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H is provided so as to extend from the light incident surface 11a1 to the light emitting surface 11a2 in the x direction.
  • first and second wavelength conversion units 12L and 12H may be directly bonded by, for example, fusion, or may be bonded by an adhesive or the like. Moreover, you may fix the 1st and 2nd wavelength conversion parts 12L and 12H which adjoin, using fixing members, such as a frame.
  • the first wavelength conversion unit 12L and the second wavelength conversion unit 12H having different refractive indexes are provided so as to be in contact with each other. For this reason, the light in the first wavelength conversion unit 12L is reflected at a high reflectance at the interface with the second wavelength conversion unit 12H. Similarly, the light in the second wavelength conversion unit 12H is reflected at a high reflectance at the interface with the first wavelength conversion unit 12L, and the light incident on the interface at a large angle is totally reflected. . Therefore, light leakage from the side surface of the element body 11a is effectively suppressed. Therefore, the intensity of the light L3 emitted from the light emission surface 11a2 of the element body 11a can be increased. As a result, the high-intensity light source 1 can be realized.
  • the first wavelength conversion unit 12L is surrounded by the second wavelength conversion unit 12H, and the second wavelength conversion unit 12H is surrounded by the first wavelength conversion unit 12L. For this reason, it is more effectively suppressed that light leaks from the side surface of the element body 11a. Therefore, the intensity of the light L3 emitted from the light emitting surface 11a2 of the element body 11a can be further increased.
  • the straightness of the light L3 can be improved by configuring the element body 11a with the first and second wavelength conversion members 12L and 12H.
  • the light reflectance at the interface between the first wavelength conversion unit 12L and the second wavelength conversion unit 12H is set. It is preferable to make it higher. Therefore, the refractive index of the dispersion medium ( ⁇ refractive index of the first wavelength conversion section 12L) of the first wavelength conversion section 12L and the refractive index of the dispersion medium ( ⁇ second wavelength conversion section of the second wavelength conversion section 12H).
  • the difference from the refractive index of 12H is preferably 0.05 or more, and more preferably 0.1 or more.
  • the present invention is not limited to this configuration. Only one of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H is provided, and instead of the other of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H, the first and second wavelength conversion units 12L are provided. , 12H may be provided with a portion made of a dispersion medium having a refractive index different from that of one dispersion medium. Even in this case, light leakage from the side surface of the element body 11a can be effectively suppressed.
  • the element body 11a is preferably constituted by the first and second wavelength conversion units 12L and 12H.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the element main body of the wavelength conversion element in the seventh embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the element body of the wavelength conversion element according to the eighth embodiment.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • one or more first wavelength converters 12L may be surrounded by one or more second wavelength converters 12H.
  • the light in the one or more first wavelength conversion units 12L is effectively suppressed from leaking to the outside. Therefore, similarly to the sixth embodiment, the intensity of the light L3 emitted from the light emitting surface 11a2 can be increased, and the luminance of the light source can be increased.
  • each of the first and second wavelength conversion units 12L and 12H has a quadrangular prism shape.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the first and second wavelength conversion units may have a polygonal column shape, a triangular column shape, or the like.
  • the first wavelength conversion unit 12L may have a cylindrical shape
  • the second wavelength conversion unit 12H may have a cylindrical shape.
  • the wavelength conversion element according to the sixth to eighth embodiments may be used as the wavelength conversion element of the light source 2 shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a light source according to the present embodiment.
  • the light source 1 includes a wavelength conversion element 11 and a light emitting element 10.
  • the wavelength conversion element 11 emits light L2 having a longer wavelength than the light L0 when the light L0 emitted from the light emitting element 10 is irradiated. Further, a part of the light L0 is transmitted through the wavelength conversion element 11. For this reason, the wavelength conversion element 11 emits light L3 that is a combined light of the transmitted light L1 and the light L2.
  • the light L3 emitted from the light source 1 is determined by the wavelength and intensity of the light L0 emitted from the light emitting element 10 and the wavelength and intensity of the light L2 emitted from the wavelength conversion element 11. For example, when the light L0 is blue light and the light L2 is yellow light, white light L3 can be obtained.
  • the light emitting element 10 is an element that emits excitation light of a phosphor powder, which will be described later, to the wavelength conversion element 11.
  • the kind of the light emitting element 10 is not particularly limited.
  • the light emitting element 10 can be composed of, for example, an LED, an LD, an electroluminescence light emitting element, or a plasma light emitting element. From the viewpoint of increasing the luminance of the light source 1, the light emitting element 10 preferably emits high-intensity light. From this viewpoint, it is preferable that the light emitting element 10 is composed of an LED or an LD.
  • a wavelength selection filter layer or a reflection suppression layer may be formed on at least one of the light incident region 11e and the light emitting region 11f of the wavelength conversion member.
  • the wavelength selection filter layer on the light incident region 11 e of the wavelength conversion element 11, only the light in a specific wavelength region among the light L0 emitted from the light emitting element 10 is sent to the wavelength conversion element 11. It is possible to transmit light and suppress transmission of light in other wavelength ranges, and it is possible to suppress the light L2 converted by the wavelength conversion element 11 from being emitted from the light incident region 11e.
  • the wavelength selection filter layer can be formed by, for example, a dielectric multilayer film.
  • the reflection suppression layer can be formed by, for example, a dielectric multilayer film.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of the wavelength conversion element 11.
  • the wavelength conversion element 11 includes three or more wavelength conversion members 12 arranged so as to extend along the x direction.
  • the wavelength conversion element 11 preferably includes nine or more wavelength conversion members 12, and more preferably includes 25 or more wavelength conversion members 12.
  • Three or more wavelength conversion members 12 are bundled and fixed so that adjacent wavelength conversion members 12 are in contact with each other.
  • the wavelength conversion member 12 is formed in a cylindrical shape. For this reason, an air layer 20 extending from the light incident region 11e of the wavelength conversion element 11 to the light emitting region 11f in the x direction is formed between the adjacent wavelength conversion members 12.
  • Each of the light incident area 11e and the light emitting area 11f is constituted by the air layer 20 and the end face of the wavelength conversion member 12.
  • the plurality of wavelength conversion members 12 may be fixed using a fixing member such as a frame, or may be fixed using an adhesive or the like.
  • the wavelength conversion member 12 has a dispersion medium and a phosphor powder dispersed in the dispersion medium.
  • the phosphor powder absorbs the light L0 from the light emitting element 10 and emits the light L2 having a longer wavelength than the light L0.
  • the same powder as in the first embodiment can be used.
  • the content of the phosphor powder in the wavelength conversion member 12 is not particularly limited.
  • the content of the phosphor powder in the wavelength conversion member 12 can be appropriately set according to the intensity of light emitted from the light emitting element 10, the light emission characteristics of the phosphor powder, the chromaticity of the light to be obtained, and the like.
  • the content of the phosphor powder in the wavelength conversion member 12 can be, for example, about 0.01% by mass to 30% by mass, and preferably 0.05% by mass to 20% by mass. More preferably, the content is 0.08% by mass to 15% by mass.
  • the porosity in the wavelength conversion member 12 will become high, and the emitted light intensity of the light source 1 may fall.
  • the content of the phosphor powder in the wavelength conversion member 12 is too small, sufficiently strong fluorescence may not be obtained.
  • the same dispersion medium as in the first embodiment can be used.
  • heat resistant resin examples include polyimide and the like.
  • glass examples include silicate glass, borosilicate glass, phosphate glass, and borophosphate glass.
  • ceramics include metal nitrides such as zirconia, alumina, barium titanate, silicon nitride, and titanium nitride.
  • the number of wavelength conversion members 12 bundled is increased, and the air formed in the wavelength conversion element 11. It is preferable to increase the number of layers 20. Therefore, the number of the wavelength conversion members 12 bundled is preferably 9 or more, and more preferably 25 or more.
  • the refractive index of the dispersion medium of the wavelength conversion member 12 ( ⁇ refractive index of the wavelength conversion member 12) is 1.45 or more. It is preferable that it is 1.55 or more.
  • wavelength conversion element according to the ninth embodiment may be used as the wavelength conversion element of the light source 2 shown in FIG.

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Abstract

　波長変換部材を用いた光源の高輝度化を図る。　波長変換素子１１は、分散媒と、分散媒中に分散している蛍光体粉末とを含む複数の波長変換部材１２が束ねられてなる。

Description

波長変換素子及びそれを備える光源
　本発明は、波長変換素子及びそれを備える光源に関する。
　近年、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）を用いた光源などの、蛍光ランプや白熱灯に変わる次世代の光源に対する注目が高まってきている。そのような次世代光源の一例として、例えば下記の特許文献１には、青色光を出射するＬＥＤの光出射側にＬＥＤからの光の一部を吸収し、黄色の光を出射する波長変換部材が配置された光源が開示されている。この光源は、ＬＥＤから出射された青色光と、波長変換部材から出射された黄色光との合成光である白色光を発する。
特開２０００－２０８８１５号公報
　近年、上記のような波長変換部材を用いた光源の輝度をさらに高めたいという要望が高まってきている。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、波長変換部材を用いた光源の高輝度化を図ることにある。
　本発明に係る第１の波長変換素子は、分散媒と、分散媒中に分散している蛍光体粉末とを含む複数の波長変換部材が束ねられてなる。
　波長変換部材が、分散媒中に蛍光体粉末が分散しているものである場合は、例えば、ガラスのみからなる光学部材とは異なり、波長変換部に入射した光が波長変換部材中において大きく散乱する傾向にある。このため、波長変換素子が単一の波長変換部材により構成されている場合は、波長変換部材内の光の一部が波長変換部材の側面から漏れ出るため、光出射面から出射される光の強度が低くなる。
　それに対して本発明に係る第１の波長変換素子では、複数の波長変換部材が束ねられている。このため、ある波長変換部材の側面から出射された光の一部は、隣の波長変換部材の表面において反射される。その結果、隣り合う波長変換部材間に形成されている空気層を伝搬したり、再度波長変換部材内に入射し、波長変換部材内を反射しながら伝搬したりすることによって、波長変換部材の一方の端部が設けられた光出射領域から出射する。このため、本発明に係る第１の波長変換素子では、波長変換素子の側面側からの光の漏れを抑制でき、光出射領域から出射する光の強度を高めることができる。従って、本発明に係る第１の波長変換素子を用いることによって光源の高輝度化を図ることができる。
　本発明に係る第２の波長変換素子は、波長変換部材と、少なくとも２層の第１の反射層とを備えている。波長変換部材は、蛍光体粉末が分散媒中に分散してなる。波長変換部材は、光軸方向において対向する光入射面及び光出射面を有する。少なくとも２層の第１の反射層は、波長変換部材の内部において、それぞれ光軸方向と平行な平面に沿って形成されている。少なくとも２層の第１の反射層は、波長変換部材を複数の部分に区画している。
　本発明に係る第２の波長変換素子には、波長変換部材の内部において、それぞれ光軸方向と平行な平面に沿って形成されており、波長変換部材を複数の部分に区画する少なくとも２層の第１の反射層が設けられている。このため、側面に向かって散乱した光の一部は、反射層により反射され、側面から出射することが効果的に抑制される。よって、本発明に係る第２の波長変換素子では、光出射面から出射する光の強度を高めることができる。従って、本発明に係る第２の波長変換素子を用いることによって、光源の高輝度化を図ることができる。
　本発明に係る第２の波長変換素子において、少なくとも２層の第１の反射層は、互いに平行に形成されていることが好ましい。この構成では、波長変換素子から出射される光の直進性を向上することができる。
　本発明に係る第２の波長変換素子において、第１の反射層は、３層以上積層されていることが好ましい。この構成では、波長変換素子から出射される光の直進性を向上することができる。
　本発明に係る第２の波長変換素子は、波長変換部材の内部において、光軸方向と平行で、且つ、第１の反射層と交差する平面に沿って形成される少なくとも２層の第２の反射層をさらに備えていることが好ましい。そして、波長変換部材内に、第１の反射層と第２の反射層とによって光軸方向に沿って延びる波長変換部が区画形成されていることが好ましい。この構成では、光出射面から出射する光の強度をさらに高めることができる。また、光出射面から出射する光の直進性をさらに向上することができる。
　本発明に係る第２の波長変換素子において、少なくとも２層の第２の反射層は、互いに平行に形成されていることが好ましい。この構成では、波長変換素子から出射される光の直進性をさらに向上することができる。
　本発明に係る第２の波長変換素子において、少なくとも２層の第２の反射層と、少なくとも２層の第１の反射層とが直交していることが好ましい。この構成では、光出射面から出射する光の直進性をさらに向上することができる。
　本発明に係る第２の波長変換素子において、第２の反射層は、３層以上積層されており、波長変換部がマトリクス状に設けられていることがより好ましい。この構成では、光出射面から出射する光の直進性をさらに向上することができる。
　本発明に係る第２の波長変換素子において、第１の反射層は、例えば誘電体多層膜からなるものであってもよいが、金属、合金または白色塗料からなるものであることが好ましい。金属、合金または白色塗料からなる第１の反射層は、反射率の波長依存性が低く、かつ容易に形成できるためである。同様に、第２の反射層も、例えば誘電体多層膜からなるものであってもよいが、金属、合金または白色塗料からなるものであることが好ましい。好ましく用いられる金属の具体例としては、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒなどが挙げられる。好ましく用いられる合金の具体例としては、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ及びＣｒからなる群から選ばれた１種以上の金属を含む合金などが挙げられる。好ましく用いられる白色塗料の具体例としては、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ及びＣｒからなる群から選ばれた１種以上の金属、合金からなる粒子を含む白色塗料などが挙げられる。
　本発明に係る第３の波長変換素子は、第１の方向において対向している光入射面及び光出射面を有する。本発明に係る第３の波長変換素子は、第１の部分と第２の部分とを備えている。第１の部分は、蛍光体粉末が第１の分散媒中に分散してなる。第１の部分は、第１の方向において光入射面から光出射面に至る第１の波長変換部を構成している。第２の部分は、第１の方向において光入射面から光出射面に至るように設けられている。第２の部分は、第１の部分に接するように設けられている。第２の部分は、第１の分散媒とは異なる屈折率を有する第２の分散媒を含む。
　本発明に係る第３の波長変換素子では、第１の波長変換部と接するように、第１の分散媒とは異なる屈折率を有する第２の分散媒を含む第２の部分が設けられている。このため、第１の波長変換部内の光は、第１の波長変換部と第２の部分との間の界面において高い反射率で反射される。このため、波長変換素子の側面から光が漏れることが効果的に抑制される。よって、本発明に係る第３の波長変換素子では、光出射面から出射する光の強度を高めることができる。従って、本発明に係る第３の波長変換素子を用いることによって、光源の高輝度化を図ることができる。
　本発明に係る第３の波長変換素子において、波長変換素子の側面からの光の漏れをより効果的に抑制し、光出射面から出射する光の強度をさらに高める観点からは、第１の波長変換部を構成している第１の部分が第２の部分により包囲されていることが好ましい。
　本発明に係る第３の波長変換素子において、第２の部分は、第２の分散媒のみにより構成されていてもよいが、第２の分散媒に分散している蛍光体粉末をさらに含み、第２の部分が第２の波長変換部を構成していることが好ましい。この構成では、波長変換素子において、波長変換に寄与する波長変換部の占める割合を高くすることができる。従って、光出射面から出射する光の強度をより高めることができる。この場合、第１の部分と第２の部分とのそれぞれが複数設けられており、複数の第１及び第２の部分がマトリクス状に配列されていることが好ましい。この構成では、第１の波長変換部が第２の波長変換部によって包囲され、かつ第２の波長変換部が第１の波長変換部によって包囲されることとなる。このため、第１及び第２の波長変換部のそれぞれに入射した光及び発生した蛍光は、第１または第２の波長変換部に閉じ込められた状態で光出射面まで伝搬する。従って、光出射面から出射する光の強度をさらに高めることができる。
　本発明に係る第３の波長変換素子において、光出射面から出射する光の強度をさらに高める観点からは、第１及び第２の部分間の界面における反射率の差が大きい方が好ましい。従って、第１の分散媒の屈折率と第２の分散媒の屈折率との差は、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましい。
　本発明に係る第１の波長変換素子において、波長変換部材が円柱状であってもよい。その場合、本発明に係る第１の波長変換素子は、波長変換部材が３本以上束ねられてなることが好ましい。この構成では、波長変換素子の側面側からの光の漏れをより効率的に抑制でき、光出射領域から出射する光の強度をより高めることができる。従って、光源のさらなる高輝度化を図ることができる。
　波長変換部材の分散媒の屈折率は、１．４５以上であることが好ましい。その場合、波長変換部材と空気層との間の屈折率差を大きくすることができる。このため、界面での反射率を大きくでき、また、反射角度を小さくできるため、波長変換部材の側面からの光の出射を抑制することができる。従って、波長変換素子の側面側からの光の漏れをより効果的に抑制することができる。
　波長変換素子の側面側からの光の漏れをより効果的に抑制する観点からは、波長変換部材が９本以上束ねられていることが好ましい。
　本発明に係る第１～第３の波長変換素子において、分散媒は、蛍光体粉末を分散させることができるものであれば特に限定されない。分散媒として好ましく用いられる分散媒の具体例としては、例えば、樹脂、ガラス、セラミックスなどが挙げられる。その中でも、ガラスやセラミックスなどの無機分散媒がより好ましく用いられる。無機分散媒を用いることにより、波長変換素子の耐熱性を向上することができるためである。また、同様の理由から、蛍光体粉末は、無機蛍光体粉末であることが好ましい。
　本発明に係る光源は、上記本発明に係る第１～第３の波長変換素子のいずれかと、波長変換素子の端面に向けて蛍光体粉末の励起光を出射する発光素子とを備える。
　上述の通り、上記本発明に係る第１～第３の波長変換素子では、光出射面から出射する光の強度を高めることができる。従って、本発明に係る光源は、高輝度である。
　本発明によれば、波長変換部材を用いた光源の高輝度化を図ることができる。
図１は、第１の実施形態に係る光源の模式図である。 図２は、第１の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。 図３は、第２の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。 図４は、第３の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。 図５は、第４の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。 図６は、第５の実施形態に係る光源の模式図である。 図７は、第６の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。 図８は、図７の線ＩＩＩ－ＩＩＩにおける略図的断面図である。 図９は、図７の線ＩＶ－ＩＶにおける略図的断面図である。 図１０は、第７の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的横断面図である。 図１１は、第８の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的横断面図である。 図１２は、第９の実施形態に係る光源の模式図である。 図１３は、第９の実施形態における波長変換素子の略図的斜視図である。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。
　（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る光源の模式図である。図１に示すように、光源１は、波長変換素子１１と、発光素子１０とを備えている。波長変換素子１１は、発光素子１０から出射された光Ｌ０が照射された際に、光Ｌ０よりも波長の長い光Ｌ２を出射する。また、光Ｌ０の一部は、波長変換素子１１を透過する。このため、波長変換素子１１からは、透過光Ｌ１と光Ｌ２との合成光である光Ｌ３が出射する。このため、光源１から出射する光Ｌ３は、発光素子１０から出射する光Ｌ０の波長及び強度と、波長変換素子１１から出射する光Ｌ２の波長及び強度とによって決まる。例えば、光Ｌ０が青色光であり、光Ｌ２が黄色光である場合は、白色の光Ｌ３を得ることができる。
　発光素子１０は、波長変換素子１１に対して後述する蛍光体粉末の励起光を出射する素子である。発光素子１０の種類は特に限定されない。発光素子１０は、例えば、ＬＥＤ、ＬＤ、エレクトロルミネッセンス発光素子、プラズマ発光素子により構成することができる。光源１の輝度を高める観点からは、発光素子１０は、高強度の光を出射するものであることが好ましい。この観点からは、発光素子１０は、ＬＥＤやＬＤにより構成されていることが好ましい。
　本実施形態においては、波長変換素子１１は、素子本体１１ａと、波長選択フィルタ層１１ｂと、反射抑制層１１ｃとを有する。もっとも、本発明においては、波長選択フィルタ層１１ｂ及び反射抑制層１１ｃは、必須ではない。波長変換素子は、例えば、素子本体のみにより構成されていてもよい。また、素子本体の光出射面と光入射面との両方の上に波長選択フィルタ層または反射抑制層のいずれかが形成されていてもよい。
　波長選択フィルタ層１１ｂは、素子本体１１ａの光入射面の上に形成されている。この波長選択フィルタ層１１ｂは、発光素子１０から出射される光Ｌ０の内、特定の波長域の光のみを素子本体１１ａへ透過させ、それ以外の波長域の光の透過を抑制すると共に、素子本体１１ａで変換された光Ｌ２が光入射面（発光素子１０）側から出射することを防止する層である。波長選択フィルタ層１１ｂは、例えば、誘電体多層膜により形成することができる。
　一方、反射抑制層１１ｃは、素子本体１１ａの光出射面の上に形成されている。この反射抑制層１１ｃは、素子本体１１ａから出射する光が光出射面で反射することを抑制して、素子本体１１ａから出射する光の出射率を高める層である。反射抑制層１１ｃは、例えば、誘電体多層膜により形成することができる。
　図２は、素子本体１１ａの略図的斜視図である。図２に示すように、素子本体１１ａは、波長変換部材１２と、複数の反射層１３とを有する。本実施形態では、波長変換部材１２は、角柱状に形成されている。波長変換部材１２は、光入射面１２ａと、光出射面１２ｂと、４つの側面１２ｃ～１２ｆとを有する。光入射面１２ａと光出射面１２ｂとは光軸方向（ｘ方向）に対向している。
　波長変換部材１２は、分散媒と、分散媒中に分散している蛍光体粉末とを有する。
　蛍光体粉末は、発光素子１０からの光Ｌ０を吸収し、光Ｌ０よりも波長が長い光Ｌ２を出射するものである。蛍光体粉末は、無機蛍光体粉末であることが好ましい。無機蛍光体粉末を用いることにより、波長変換部材１２の耐熱性を向上することができる。
　波長３００～４４０ｎｍの紫外～近紫外の励起光を照射すると青色の光を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
　波長３００～４４０ｎｍの紫外～近紫外の励起光を照射すると緑色の蛍光（波長が５００ｎｍ～５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
　波長４４０～４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の蛍光（波長が５００ｎｍ～５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
　波長３００～４４０ｎｍの紫外～近紫外の励起光を照射すると黄色の蛍光（波長が５４０ｎｍ～５９５ｎｍの蛍光）を発する無蛍光体の具体例としては、ＺｎＳ：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
　波長４４０～４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の蛍光（波長が５４０ｎｍ～５９５ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋などが挙げられる。
　波長３００～４４０ｎｍの紫外～近紫外の励起光を照射すると赤色の蛍光（波長が６００ｎｍ～７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｇｄ３Ｇａ４Ｏ１２：Ｃｒ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋などが挙げられる。
　波長４４０～４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の蛍光（波長が６００ｎｍ～７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｍｇ２ＴｉＯ４：Ｍｎ４＋、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋などが挙げられる。
　蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、特に限定されない。蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、例えば、１μｍ～５０μｍ程度であることが好ましく、５μｍ～２５μｍ程度であることがより好ましい。蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が大きすぎると、発光色が不均一になる場合がある。一方、蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が小さすぎると、発光強度が低下する場合がある。
　波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、特に限定されない。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、発光素子１０から出射される光の強度、蛍光体粉末の発光特性、得ようとする光の色度などに応じて適宜設定することができる。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、一般的には、例えば、０．０１質量％～３０重量％程度とすることができ、０．０５質量％～２０質量％であることが好ましく、０．０８質量％～１５質量％であることがさらに好ましい。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量が多すぎると、波長変換部材１２における気孔率が高くなり、光源１の発光強度が低下してしまう場合がある。一方、波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、十分に強い蛍光が得られなくなる場合がある。
　分散媒は、例えば、耐熱樹脂やガラスやセラミックスであることが好ましい。なかでも、耐熱性が特に高く、発光素子１０からの光Ｌ０により劣化し難いガラスやセラミックスなどの無機分散媒がより好ましく用いられる。
　耐熱樹脂の具体例としては、例えばポリイミドなどが挙げられる。ガラスの具体例としては、例えば、珪酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、硼リン酸塩系ガラスなどが挙げられる。セラミックスの具体例としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタン酸バリウム、窒化ケイ素、窒化チタン等の金属窒化物などが挙げられる。
　波長変換部材１２の内部には、複数の第１の反射層１３が形成されている。本実施形態では、第１の反射層１３が３層以上形成されている。複数の第１の反射層１３のそれぞれは平板状に形成されている。複数の第１の反射層１３のそれぞれは、ｘ方向（光軸方向）と、ｘ方向に垂直なｙ方向とに沿って延びるように形成されている。すなわち、複数の第１の反射層１３のそれぞれは、ｘ方向（光軸方向）と並行な平面に沿って形成されている。複数の第１の反射層１３は、ｘ方向及びｙ方向のそれぞれに対して垂直なｚ方向に沿って相互に間隔をおいて配列されている。すなわち、複数の第１の反射層１３は、ｚ方向において対向している。複数の第１の反射層１３のそれぞれは、光入射面１２ａ、光出射面１２ｂ及び側面１２ｅ、１２ｆに露出している。このため、波長変換部材１２は、ｚ方向に配列された複数の波長変換部１４に区画されている。
　なお、本実施形態では、複数の第１の反射層１３は、互いに平行に設けられているが、本発明においては、少なくとも２層の反射層は、互いに平行に配置されていなくてもよい。
　第１の反射層１３は、発光素子１０からの光Ｌ０、すなわち、蛍光体粉末の励起光、及び蛍光体粉末から出射される光（変換光）の反射率が高いものであることが好ましい。具体的には、蛍光体粉末の励起波長及び蛍光体粉末に励起波長の光が照射された際に蛍光体粉末から出射される光の波長のそれぞれにおける反射層１３の反射率は、６０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。
　このような反射率を実現する観点からは、反射層１３は、例えば、金属または合金からなることが好ましい。具体的には、反射層１３は、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒなどの金属、これらの金属の少なくともひとつを含む合金または白色塗料により形成されていることが好ましい。
　なお、反射層１３の材質によっては、反射層１３と波長変換部材１２とを直接密着させると、反射層１３の密着強度を十分に高くできない場合がある。このため、反射層１３と波長変換部材１２との間に密着層を形成してもよい。密着層は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化クロム、酸化銅などにより形成することができる。
　以上説明したように、本実施形態では、波長変換部材１２の内部に複数の反射層１３が形成されている。このため、波長変換部材１２中において散乱し、側面１２ｃ、１２ｄに向かう光が、側面１２ｃ、１２ｄから出射することを抑制することができる。より具体的には、複数の波長変換部１４のうち、ｚ方向において反射層１３により挟まれた波長変換部１４ａの光は、反射層１３により反射され、側面１２ｃ、１２ｄから出射することが抑制されており、光出射面１２ｂから出射する。よって、波長変換部材１２の光出射面１２ｂから出射する光Ｌ３の強度を高めることができる。従って、光源１の輝度を高めることができる。
　また、反射層１３を複数設けることにより、波長変換部材１２から出射される光Ｌ３の直進性を高めることができる。光Ｌ３の直進性をさらに高める観点からは、反射層１３を３層以上設けることが好ましい。
　また、反射層１３を設けることにより、波長変換部材１２に入射した光が波長変換部材１２から出射するまでの平均光路長を長くすることができる。従って、波長変換部材１２における波長変換効率を高めることができる。
　なお、波長変換素子１１の製造方法は特に限定されない。波長変換素子１１は、例えば以下のような方法で製造することができる。
　まず、素子本体１１ａを作製する。具体的には、波長変換部を構成するための、蛍光体粉末が分散した分散媒からなる板状部材を作製する。この板状部材は、例えば、蛍光体粉末と、ガラス粉末やセラミック粉末との混合粉末をプレス成形した後に、焼成することにより作製することができる。
　次に、板状部材の一方の面の上に反射層を形成する。反射層の形成は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、メッキ法などにより行うことができる。また、反射膜を接着剤等を用いて接着することにより形成してもよい。
　次に、片面に反射層が形成された板状部材を複数積層し、接着することにより素子本体１１ａを形成することができる。
　また、例えば、蛍光体粉末と、ガラス粉末やセラミック粉末との混合粉末を板状にプレス成形し、得られた成形体の片面に金属微粒子を含むペーストを塗布したものを複数積層し、その後焼成することによっても素子本体１１ａを作製することができる。
　最後に、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより波長選択フィルタ層１１ｂ及び反射抑制層１１ｃを形成することにより、波長変換素子１１を完成させることができる。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例及び変形例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
　（第２の実施形態）
　図３は、第２の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
　図３に示すように、本実施形態では、波長変換部材１２の内部に、複数の第１の反射層１３に加えて、複数の第２の反射層１５が形成されている。具体的には、本実施形態では、３層以上の第２の反射層１５が設けられている。複数の第２の反射層１５のそれぞれは、ｘ方向（光軸方向）に平行で、しかも、ｘ方向と、ｘ方向に傾斜した方向（第一の反射層１３と交差する方向）とに沿って延びるように形成されている。本実施形態では、具体的には、複数の第２の反射層１５のそれぞれは、ｘ方向とｚ方向（第一の反射層１３と直行する方向）とに沿って延びるように形成されている。複数の第２の反射層１５は、ｙ方向に相互に間隔をおいて配列されている。すなわち、複数の第２の反射層１５は、ｙ方向に対向している。複数の第２の反射層１５のそれぞれは、光入射面１２ａ、光出射面１２ｂ及び側面１２ｃ、１２ｄに至っている。この複数の第２の反射層１５と複数の第１の反射層１３とによって、マトリクス状に配置された複数の角柱状の波長変換部１６が区画形成されている。従って、本実施形態においては、側面１２ｃ、１２ｄからの光の漏れのみならず、側面１２ｅ、１２ｆからの光の漏れも抑制することができる。よって、光出射面１２ｂから出射する光Ｌ３の強度をより高めることができる。従って、光源１の輝度をより高めることができる。
　なお、本実施形態では、複数の反射層１５は、互いに平行に設けられているが、本発明において少なくとも２層の第２の反射層は、互いに平行に設けられていなくてもよい。
　本実施形態における素子本体１１ａの作製方法は、特に限定されない。素子本体１１ａは、例えば、隣り合う２側面の上に反射層が形成された四角柱状の波長変換部材をマトリクス状に貼り合わせて行くことにより素子本体１１ａを作製してもよい。また、格子状に形成された金属製のフォルダに四角柱状の波長変換部材を複数挿入していくことにより素子本体１１ａを作製してもよい。
　（第３及び第４の実施形態）
　図４は、第３の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。図５は、第４の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的斜視図である。
　上記第１及び第２の実施形態では、波長変換部材１２の側面１２ｃ～１２ｆの上には反射層が設けられていない例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図４や図５に示すように、側面１２ｃ～１２ｆの上に反射層１７を形成してもよい。そうすることにより、側面１２ｃ～１２ｆから光が漏れることをより効果的に抑制することができる。よって、光出射面１２ｂから出射する光Ｌ３の強度をさらに高めることができる。従って、光源１の輝度をさらに高めることができる。
　（第５の実施形態）
　図６は、第５の実施形態に係る光源の模式図である。
　図６に示すように、本実施形態の光源２には、ビームスプリッタ１８が設けられている。発光素子１０からの光Ｌ０は、ビームスプリッタ１８により波長変換素子１１側に導かれる。波長変換素子１１の光入射面側には反射抑制層１１ｃが形成されており、反対側の面の上には、反射層１１ｄが形成されている。さらに、反射層１１ｄの上には樹脂や半田からなる接着層（図示せず）が形成されており、接着層を介してガラス、セラミックス、金属等からなる基板１９と波長変換素子１１が固定されている。この反射層１１ｄにより、光Ｌ０の一部及び波長変換部材１２の発光は、ビームスプリッタ１８側に反射される。このため、光Ｌ３は、ビームスプリッタ１８に向けて発せられ、ビームスプリッタ１８を透過して出射される。
　尚、図６に示すように、接着層を介して基板１９と波長変換素子１１を固定した光源２とする場合、図２、３に示すような波長変換部が層状またはマトリクス状に形成された波長変換素子１１を用いることによって、発光素子１０から出射される光Ｌ０を光Ｌ３に変換する際に発生する熱による基板１９と波長変換素子１１との剥離を効果的に抑えることができる。
　以下、本発明について、実施例及び比較例に基づいて具体的に説明する。但し、以下の実施例は単なる例示である。本発明は以下の実施例に何ら限定されない。
　（実施例）
　本実施例では、下記の要領で上記第２の実施形態における波長変換素子１１と実質的に同様の構成を有する波長変換素子を作製した。
　具体的には、まず、硼珪酸塩系ガラス粉末８５質量％と、硫化物蛍光体粉末（ＣａＧａ２Ｓ４、蛍光波長：５６１ｎｍ）１５質量％とを混合し、プレス成形した後に、焼成、切断することにより、厚み０．３ｍｍ、幅０．３ｍｍ、奥行き２０ｍｍの波長変換部材を作製した。波長変換部材の全面に、密着層として、酸化アルミニウムからなる厚み１３４ｎｍの層を真空蒸着法により形成した。次に、密着層の上に、Ａｇからなる厚み１５０ｎｍの反射層をスパッタ法により形成した。次に、密着層及び反射層が形成された波長変換部材を積層し、エポキシ樹脂接着剤を用いて接着、切断、研磨することにより幅２．１ｍｍ角、奥行き０．５ｍｍのマトリクス状の素子本体を作製した。
　次に、真空蒸着法により、素子本体の光入射面の上に、酸化ケイ素層と酸化タンタル層とを交互に合計３９層形成することにより波長選択フィルタ層を形成した。一方、素子本体の光出射面の上には、真空蒸着法により、酸化ケイ素層と酸化タンタル層とを交互に合計４層形成することにより反射抑制層を形成した。以上の工程により、波長変換素子を完成させた。
　作製した波長変換素子の光入射面に、ＬＤを用いて波長４６０ｎｍの光を照射し、光出射面側から出射された光を１ｍｍ角のスリットを介して強度を測定した。その結果、本実施例の波長変換素子から出射された光の強度は、１０２ｌｍであった。
　（比較例）
　上記実施例と同様にして幅２．１ｍｍ角、奥行き０．５ｍｍの波長変換部材を作製し、波長変換部材の表面に密着層及び反射層を形成せずに、波長変換素子として用い、実施例と同様の評価を行った。その結果、本比較例の波長変換素子から出射された光の強度は、８３ｌｍであった。
　これらの結果から、波長変換部材の内部に対向する少なくとも２層の反射層を設けることにより、波長変換素子の光出射面から出射される光の強度を高めることができることが分かる。
　（第６の実施形態）
　図７は、第６の実施形態における素子本体１１ａの略図的斜視図である。図８は、図７の線ＩＩＩ－ＩＩＩにおける略図的断面図である。図９は、図７の線ＩＶ－ＩＶにおける略図的断面図である。図７～図９に示すように、素子本体１１ａは、複数の第１の波長変換部１２Ｌと、複数の第２の波長変換部１２Ｈとを有する。第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれは、分散媒と、分散媒中に分散している蛍光体粉末とを有する。
　蛍光体粉末は、発光素子１０からの光Ｌ０を吸収し、光Ｌ０よりも波長が長い光Ｌ２を出射するものである。蛍光体粉末としては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
　第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれにおける蛍光体粉末の含有量は、特に限定されない。第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれにおける蛍光体粉末の含有量は、発光素子１０から出射される光の強度、蛍光体粉末の発光特性、得ようとする光の色度などに応じて適宜設定することができる。第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれにおける蛍光体粉末の含有量は、一般的には、例えば、０．０１質量％～３０重量％程度とすることができ、０．０５質量％～２０質量％であることが好ましく、０．０８質量％～１５質量％であることがさらに好ましい。第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれにおける蛍光体粉末の含有量が多すぎると、第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれにおける気孔率が高くなり、光源１の発光強度が低下してしまう場合がある。一方、第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれにおける蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、十分に強い蛍光が得られなくなる場合がある。
　なお、第１の波長変換部１２Ｌと、第２の波長変換部１２Ｈとは、同種の蛍光体粉末を含んでいてもよいし、異なる種類の蛍光体粉末を含んでいてもよい。また、蛍光体粉末の平均粒子径（Ｄ５０）及び蛍光体粉末の含有量は、第１の波長変換部１２Ｌと、第２の波長変換部１２Ｈとで同じであってもよいし、少なくとも一方が異なっていてもよい。
　分散媒としては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
　耐熱樹脂の具体例としては、例えばポリイミドなどが挙げられる。ガラスの具体例としては、例えば、珪酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、硼リン酸塩系ガラスなどが挙げられる。セラミックスの具体例としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタン酸バリウム、窒化ケイ素、窒化チタン等の金属窒化物などが挙げられる。
　本実施形態では、第１の波長変換部１２Ｌの分散媒の屈折率と、第２の波長変換部１２Ｈの分散媒の屈折率とが異なる。詳細には、光Ｌ０の波長及び光Ｌ２の波長のそれぞれにおいて、第１の波長変換部１２Ｌの分散媒の屈折率と、第２の波長変換部１２Ｈの分散媒の屈折率とが異なる。具体的には、光Ｌ０の波長及び光Ｌ２の波長のそれぞれにおいて、第１の波長変換部１２Ｌの分散媒の屈折率は、第２の波長変換部１２Ｈの分散媒の屈折率よりも低い。光Ｌ０の波長及び光Ｌ２の波長のそれぞれにおいて、第１の波長変換部１２Ｌの分散媒の屈折率と、第２の波長変換部１２Ｈの分散媒の屈折率との差は、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましい。
　本実施形態では、第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれは、四角柱状に形成されている。複数の第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈは、ｙ方向及びｚ方向に沿ってマトリクス状に配列されている。具体的には、複数の第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈがｙ方向及びｚ方向のそれぞれにおいて交互に位置するようにマトリクス状に配列されている。このため、第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれは、第２または第１の波長変換部１２Ｈ，１２Ｌにより包囲されている。具体的には、第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれの側面のすべてが、第２または第１の波長変換部１２Ｈ，１２Ｌと接している。
　第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれは、ｘ方向において光入射面１１ａ１から光出射面１１ａ２に至るように設けられている。
　なお、隣り合う第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈは、例えば融着することにより直接接合されていてもよいし、接着剤等により接着されていてもよい。また、隣り合う第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈを、枠体などの固定部材を用いて固定してもよい。
　以上説明したように、本実施形態では、屈折率の異なる第１の波長変換部１２Ｌと第２の波長変換部１２Ｈとが接するように設けられている。このため、第１の波長変換部１２Ｌ内の光は、第２の波長変換部１２Ｈとの間の界面において高い反射率で反射される。同様に、第２の波長変換部１２Ｈ内の光は、第１の波長変換部１２Ｌとの間の界面において高い反射率で反射され、且つ、大きな角度で界面に入射した光は全反射される。よって、素子本体１１ａの側面から光が漏れることが効果的に抑制される。従って、素子本体１１ａの光出射面１１ａ２から出射される光Ｌ３の強度を高めることができる。その結果、高輝度な光源１を実現することができる。
　本実施形態では、第１の波長変換部１２Ｌが第２の波長変換部１２Ｈにより包囲されており、第２の波長変換部１２Ｈが第１の波長変換部１２Ｌにより包囲されている。このため、素子本体１１ａの側面から光が漏れることがより効果的に抑制される。従って、素子本体１１ａの光出射面１１ａ２から出射される光Ｌ３の強度をより高めることができる。
　また、第１及び第２の波長変換部材１２Ｌ，１２Ｈにより素子本体１１ａを構成することにより、光Ｌ３の直進性を向上することができる。
　なお、素子本体１１ａの光出射面１１ａ２から出射される光Ｌ３の強度をより高める観点からは、第１の波長変換部１２Ｌと第２の波長変換部１２Ｈとの間の界面における光反射率をより高くすることが好ましい。従って、第１の波長変換部１２Ｌの分散媒の屈折率（≒第１の波長変換部１２Ｌの屈折率）と第２の波長変換部１２Ｈの分散媒の屈折率（≒第２の波長変換部１２Ｈの屈折率）との差は、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましい。
　なお、本実施形態では、複数の第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈにより素子本体１１ａを構成する例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのうちの一方のみを設け、第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのうちの他方の代わりに、第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのうちの一方の分散媒とは屈折率の異なる分散媒からなる部分を設けてもよい。この場合であっても、素子本体１１ａの側面からの光の漏れを効果的に抑制することができる。但し、素子本体１１ａにおいて、波長変換機能を有する波長変換部の占める割合を多くし、光出射面１１ａ２から出射される光Ｌ３の強度を高くする観点からは、本実施形態のように、複数の第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈにより素子本体１１ａを構成することが好ましい。
　（第７及び第８の実施形態）
　図１０は、第７の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的横断面図である。図１１は、第８の実施形態における波長変換素子の素子本体の略図的横断面図である。
　上記第６の実施形態では、複数の第１の波長変換部１２Ｌと複数の第２の波長変換部１２Ｈとを交互にマトリクス状に配置する例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図１０や図１１に示すように、１または複数の第１の波長変換部１２Ｌを１または複数の第２の波長変換部１２Ｈにより包囲するようにしてもよい。この場合は、１または複数の第１の波長変換部１２Ｌ内の光が外部に漏れることが効果的に抑制される。従って、上記第６の実施形態と同様に、光出射面１１ａ２から出射される光Ｌ３の強度を高くすることができ、光源の高輝度化を図ることができる。
　また、上記第６の実施形態では、第１及び第２の波長変換部１２Ｌ，１２Ｈのそれぞれが四角柱状である例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。第１及び第２の波長変換部は、例えば、多角柱状、三角柱状などであってもよい。また、図１１に示すように、第１の波長変換部１２Ｌを円柱状とし、第２の波長変換部１２Ｈを円筒状としてもよい。
　なお、第６～第８の実施形態に係る波長変換素子を、図６に示す光源２の波長変換素子として用いてもよい。
　（第９の実施形態）
　図１２は、本実施形態に係る光源の模式図である。図１２に示すように、光源１は、波長変換素子１１と、発光素子１０とを備えている。波長変換素子１１は、発光素子１０から出射された光Ｌ０が照射された際に、光Ｌ０よりも波長の長い光Ｌ２を出射する。また、光Ｌ０の一部は、波長変換素子１１を透過する。このため、波長変換素子１１からは、透過光Ｌ１と光Ｌ２との合成光である光Ｌ３が出射する。このため、光源１から出射する光Ｌ３は、発光素子１０から出射する光Ｌ０の波長及び強度と、波長変換素子１１から出射する光Ｌ２の波長及び強度とによって決まる。例えば、光Ｌ０が青色光であり、光Ｌ２が黄色光である場合は、白色の光Ｌ３を得ることができる。
　発光素子１０は、波長変換素子１１に対して後述する蛍光体粉末の励起光を出射する素子である。発光素子１０の種類は特に限定されない。発光素子１０は、例えば、ＬＥＤ、ＬＤ、エレクトロルミネッセンス発光素子、プラズマ発光素子により構成することができる。光源１の輝度を高める観点からは、発光素子１０は、高強度の光を出射するものであることが好ましい。この観点からは、発光素子１０は、ＬＥＤやＬＤにより構成されていることが好ましい。
　なお、波長変換部材の光入射領域１１ｅ及び光出射領域１１ｆのうちの少なくとも一方の上に波長選択フィルタ層や反射抑制層を形成してもよい。
　例えば、波長選択フィルタ層を、波長変換素子１１の光入射領域１１ｅの上に形成することで、発光素子１０から出射される光Ｌ０のうち、特定の波長域の光のみを波長変換素子１１へ透過させ、それ以外の波長域の光の透過を抑制すると共に、波長変換素子１１で変換された光Ｌ２が光入射領域１１ｅから出射することを抑制することができる。波長選択フィルタ層は、例えば、誘電体多層膜により形成することができる。
　また、例えば、反射抑制層を、波長変換素子１１の光出射領域１１ｆの上に形成することで、波長変換素子１１から出射する光が光出射領域１１ｆで反射することを抑制して、波長変換素子１１から出射する光の出射率を高めることができる。反射抑制層は、例えば、誘電体多層膜により形成することができる。
　図１３は、波長変換素子１１の略図的斜視図である。図１３に示すように、波長変換素子１１は、ｘ方向に沿って延びるように配置された３本以上の波長変換部材１２を備えている。波長変換素子１１は、９本以上の波長変換部材１２を備えていることが好ましく、２５本以上の波長変換部材１２を備えていることがより好ましい。３本以上の波長変換部材１２は、隣り合う波長変換部材１２同士が接触するように束ねられて固定されている。本実施形態では、波長変換部材１２は円柱状に形成されている。このため、隣り合う波長変換部材１２の間には、ｘ方向において波長変換素子１１の光入射領域１１ｅから光出射領域１１ｆにまで至る空気層２０が形成されている。光入射領域１１ｅ及び光出射領域１１ｆのそれぞれは、この空気層２０と波長変換部材１２の端面とにより構成されている。
　なお、複数の波長変換部材１２は、例えば枠体などの固定部材を用いて固定してもよいし、接着剤等を用いて固定してもよい。
　波長変換部材１２は、分散媒と、分散媒中に分散している蛍光体粉末とを有する。
　蛍光体粉末は、発光素子１０からの光Ｌ０を吸収し、光Ｌ０よりも波長が長い光Ｌ２を出射するものである。蛍光体粉末としては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
　波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、特に限定されない。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、発光素子１０から出射される光の強度、蛍光体粉末の発光特性、得ようとする光の色度などに応じて適宜設定することができる。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量は、一般的には、例えば、０．０１質量％～３０重量％程度とすることができ、０．０５質量％～２０質量％であることが好ましく、０．０８質量％～１５質量％であることがさらに好ましい。波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量が多すぎると、波長変換部材１２における気孔率が高くなり、光源１の発光強度が低下してしまう場合がある。一方、波長変換部材１２における蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、十分に強い蛍光が得られなくなる場合がある。
　分散媒としては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
　耐熱樹脂の具体例としては、例えばポリイミドなどが挙げられる。ガラスの具体例としては、例えば、珪酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、硼リン酸塩系ガラスなどが挙げられる。セラミックスの具体例としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタン酸バリウム、窒化ケイ素、窒化チタン等の金属窒化物などが挙げられる。
　以上説明したように、本実施形態では、円柱状の波長変換部材１２が３本以上束ねられている。このため、波長変換部材１２の間に光入射領域１１ｅから光出射領域１１ｆにまで至る空気層２０が形成されている。よって、ある波長変換部材１２の側面から出射された光の一部は、隣の波長変換部材１２の表面において反射される。その結果、空気層２０を伝搬したり、再度波長変換部材１２内に入射し、波長変換部材１２内を伝搬したりすることによって、波長変換部材１２の光出射領域１１ｆから出射する。このため、波長変換素子１１の側面側からの光の漏れを抑制でき、光出射領域１１ｆから出射される光の強度を高めることができる。従って、高輝度な光源１を実現することができる。
　また、波長変換素子１１の側面側からの光の漏れをより効果的に抑制する観点からは、束ねられている波長変換部材１２の本数を多くして、波長変換素子１１中に形成される空気層２０の数を多くすることが好ましい。従って、束ねられている波長変換部材１２の本数は、９本以上であることが好ましく、２５本以上であることがより好ましい。
　また、波長変換素子１１の側面側からの光の漏れをより効果的に抑制する観点から、波長変換部材１２の分散媒の屈折率（≒波長変換部材１２の屈折率）が１．４５以上であることが好ましく、１．５５以上であることがより好ましい。
　なお、第９の実施形態に係る波長変換素子を、図６に示す光源２の波長変換素子として用いてもよい。
１，２…光源
１０…発光素子
１１…波長変換素子
１１ａ…素子本体
１１ａ１…光入射面
１１ａ２…光出射面
１１ｂ…波長選択フィルタ層
１１ｃ…反射抑制層
１１ｄ…反射層
１１ｅ…光入射領域
１１ｆ…光出射領域
１２…波長変換部材
１２Ｌ…第１の波長変換部
１２Ｈ…第２の波長変換部
１２ａ…光入射面
１２ｂ…光出射面
１２ｃ～１２ｆ…側面
１３，１５，１７…反射層
１４…波長変換部
１６…波長変換部
１８…ビームスプリッタ
１９…基板
２０…空気層

Claims (19)

  1. 　分散媒と、前記分散媒中に分散している蛍光体粉末とを含む複数の波長変換部材が束ねられてなる、波長変換素子。
  2. 　蛍光体粉末が分散媒中に分散してなり、光軸方向において対向する光入射面及び光出射面を有する波長変換部材と、
    　前記波長変換部材の内部において、前記光軸方向と平行な平面に沿って形成され、前記波長変換部材を複数の部分に区画する少なくとも２層の第１の反射層と、
    を備える波長変換素子。
  3. 　前記少なくとも２層の第１の反射層は、互いに平行に形成されている、請求項２に記載の波長変換素子。
  4. 　前記第１の反射層が、３層以上積層されている、請求項２または３に記載の波長変換素子。
  5. 　前記波長変換部材の内部において、前記光軸方向と平行で、且つ、前記第１の反射層と交差する平面に沿って形成される少なくとも２層の第２の反射層をさらに備え、
    　前記波長変換部材内に、前記第１の反射層と前記第２の反射層とによって前記光軸方向に沿って延びる波長変換部が区画形成されている、請求項２～４のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  6. 　前記少なくとも２層の第２の反射層が、互いに平行に形成されている、請求項５に記載の波長変換素子。
  7. 　前記第２の反射層と、前記第１の反射層とが直交している、請求項５または６に記載の波長変換素子。
  8. 　前記第２の反射層が、３層以上積層されており、前記波長変換部がマトリクス状に設けられている、請求項５～７のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  9. 　前記第１の反射層は、金属、合金または白色塗料からなる、請求項２～８のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  10. 　第１の方向において対向している光入射面及び光出射面を有する波長変換素子であって、
    　蛍光体粉末が第１の分散媒中に分散してなり、前記第１の方向において前記光入射面から前記光出射面に至る第１の波長変換部を構成している第１の部分と、
    　前記第１の方向において前記光入射面から前記光出射面に至るように、かつ前記第１の部分に接するように設けられており、前記第１の分散媒とは異なる屈折率を有する第２の分散媒を含む第２の部分と、
    を備える、波長変換素子。
  11. 　前記第１の部分は、前記第２の部分により包囲されている、請求項１０に記載の波長変換素子。
  12. 　前記第２の部分は、前記第２の分散媒に分散している蛍光体粉末をさらに含み、第２の波長変換部を構成している、請求項１０または１１に記載の波長変換素子。
  13. 　前記第１の部分と前記第２の部分とのそれぞれが複数設けられており、前記複数の第１及び第２の部分がマトリクス状に配列されている、請求項１０～１２の波長変換素子。
  14. 　前記第１の分散媒の屈折率と前記第２の分散媒の屈折率との差が０．０５以上である、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  15. 　前記波長変換部材が円柱状であり、前記波長変換部材が３本以上束ねられてなる、請求項１に記載の波長変換素子。
  16. 　前記波長変換部材が９本以上束ねられている、請求項１５に記載の波長変換素子。
  17. 　前記分散媒の屈折率が１．４５以上である、請求項１５または１６に記載の波長変換素子。
  18. 　前記蛍光体粉末が無機蛍光体粉末であり、かつ、前記分散媒がガラスまたはセラミックスである、請求項１～１７のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  19. 　請求項１～１８のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
    　前記波長変換素子の前記光入射面に向けて前記蛍光体粉末の励起光を出射する発光素子と、
    を備える光源。
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