WO2013190778A1 - 発光装置および投写装置 - Google Patents

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WO2013190778A1
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phosphor
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light emitting
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秀紀 春日井
森本　廉
山中　一彦
琢磨 片山
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パナソニック株式会社
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    • H04N9/3114—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources by using a sequential colour filter producing one colour at a time

Definitions

  • the present disclosure relates to a light emitting device and a projection device, and includes, for example, a projection device such as a commercial projector, a home projector, and a pico projector, a light emitting device used as a light source such as a rear projection television and a head-up display, and the light emitting device.
  • the present invention relates to a projection apparatus.
  • the present disclosure relates to a light emitting device and a projection device that have high light output of emitted light, small speckles, and high directivity.
  • a light source for illumination in addition to the above general illumination, there are a store downlight, a headlight (such as a headlight) of an automobile, a projector light source, etc.
  • These light sources include a halogen lamp and high-pressure mercury.
  • Lamps, metal halide lamps, etc. are used.
  • high-intensity discharge lamps High Intensity Discharge lamps
  • high-pressure mercury lamps and metal halide lamps use arc discharge, so they can emit highly directional light with high efficiency and high power.
  • problems such as a long time until lighting and stabilization, a large environmental load due to containing mercury, and a short time until the luminance defined as the lifetime is halved.
  • the structure of a light-emitting device using a semiconductor light-emitting element is one in which the emission wavelength is changed in the range of visible light (430 to 660 nm) by changing the semiconductor material or composition, or the emission wavelength or emission spectrum in combination with a phosphor.
  • Various configurations have been proposed depending on the application.
  • Patent Documents 1 and 2 propose a white LED in which an LED is combined with a phosphor whose host material is aluminate or orthosilicate and whose activator is europium (Eu).
  • Patent Document 3 a blue LED that emits blue light having an emission wavelength of 430 to 460 nm and a host material are (Y, Gd).
  • a white LED using this YAG phosphor can achieve high conversion efficiency (WALL Plug efficiency: WPE), but the absorption spectrum of the YAG phosphor has a characteristic of having a peak at a wavelength of 440 to 450 nm, Conversion efficiency decreases with light of a wavelength, and the peak of the emission spectrum has a wavelength of 530 to 590 nm (yellowish green to orange). For this reason, the spectrum of a white LED using this material system is a so-called pseudo-white color in which blue light directly emitted from a blue LED and yellow light from a phosphor are mixed.
  • Patent Document 4 proposes a light emitting device that combines semiconductor lasers that emit blue, green, and red light
  • Patent Document 5 further discloses a semiconductor that emits blue light.
  • a light emitting device combining a laser, a Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor (green phosphor), and a CASN phosphor (red phosphor) has been proposed.
  • Patent Document 6 In order to deal with such a problem, in Patent Document 6, three primary colors are obtained by combining a semiconductor light emitting element that emits ultraviolet light and a circular plate in which a red phosphor layer, a green phosphor layer, and a blue phosphor layer are arranged in parallel. There has been proposed a light-emitting device that is entirely composed of fluorescence. Hereinafter, a conventional light-emitting device disclosed in Patent Document 6 will be described with reference to FIG.
  • the conventional light emitting device includes a light emitting diode 1003 that emits ultraviolet light and three phosphor layers each including red, green, and blue phosphors for each partitioned region.
  • the color wheel 1004 By rotating the color wheel 1004, the light emitted from the light emitting diode 1003 is sequentially converted into red, green, and blue, and white light is emitted when observed on a time average.
  • (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 C 12 : Eu or (Ba, Mg) Al 10 O 17 : Eu is used as the blue phosphor, and the green phosphor is used.
  • ZnS: Cu, Al and (Ba, Mg) Al 10 O 17 : (Eu, Mn) are used, and Y 2 O 2 S: Eu is used as the red phosphor.
  • Patent Document 7 describes that when an LED is used as a light source, luminous efficiency can be optimized by adding Eu concentration of 20 mol% or more to Eu-activated BaMgAl 10 O 17 phosphor.
  • the inventors manufactured a light-emitting device with a small etendue in order to actually increase the directivity of the emitted light, and the light intensity of the excitation light source generated during high-temperature operation or long-time operation of the light-emitting device.
  • the change decrease
  • the balance of energy conversion efficiency (light output ratio) from incident light to fluorescence (wavelength converted light) in multiple phosphors changed, and the chromaticity coordinates of the emission spectrum of the light emitting device Changed, and the problem that color reproducibility changed occurred.
  • a holding member having a sufficient heat dissipation function is a typical orthosilicate in which a blue phosphor composed of (Ba, Mg) Al 10 O 17 : Eu and europium are activated (Sr, Ba).
  • a blue phosphor composed of (Ba, Mg) Al 10 O 17 : Eu and europium are activated (Sr, Ba).
  • a phosphor having a Ce activator represented by a YAG phosphor (Ce activated phosphor) has a short fluorescence lifetime. Therefore, it was found that light saturation hardly occurs, and on the other hand, the phosphor whose activator is Eu or manganese (Mn) has a long fluorescence lifetime, so that light saturation is likely to occur.
  • Ce-activated phosphors such as YAG phosphors cannot emit blue fluorescence, so it is necessary to emit part of the blue light emitted from the semiconductor laser without wavelength conversion. There is.
  • the present disclosure has been made in view of the problems of the prior art, and in a light-emitting device that emits light emitted from a semiconductor light-emitting element such as a semiconductor laser by converting it into fluorescence with a plurality of phosphors.
  • An object of the present invention is to provide a light-emitting device in which the change in color reproducibility of the emission spectrum is small even when the light intensity of the emitted light from the semiconductor light-emitting element changes.
  • one aspect of a light emitting device includes a semiconductor light emitting element that emits light of a first wavelength and at least one first phosphor, and the first wavelength. And a first wavelength conversion unit that emits light having a second wavelength different from the light having the first wavelength, and the phosphor includes Eu (europium) as an activator.
  • the light of the first wavelength is irradiated to the first wavelength conversion unit at a light density of 1 kW / cm 2 or more, and the light of the first wavelength incident on the first wavelength conversion unit;
  • the first wavelength conversion unit has a light density of 5 kW / cm 2 for the first wavelength light.
  • the etendue can be reduced by setting the light density of the first wavelength light emitted from the semiconductor light emitting element to the first wavelength conversion unit to 1 kW / cm 2 or more. Further, the light output ratio .eta.1 1 when the light density is 5 kW / cm 2, light density and a light output ratio .eta.1 2 when the 2.5kW / cm 2, 1 ⁇ ⁇ 1 2 / ⁇ 1 1 ⁇ 1.17 Even if the excitation light density of the excitation light (light of the first wavelength) irradiated to the first phosphor of the first wavelength converter (phosphor layer) changes, The change in energy conversion efficiency (light output ratio) in the phosphor of 1 can be reduced. Therefore, even when the light output of light (first wavelength light) emitted from the semiconductor light-emitting element in the light-emitting device changes, a light-emitting device with high luminance and small color shift can be realized.
  • the semiconductor light emitting element may have an emission wavelength of 380 nm to 430 nm.
  • the first phosphor and the second phosphor may absorb light having an emission wavelength of 380 nm to 430 nm of the semiconductor light emitting element.
  • the first phosphor may have a fluorescence peak wavelength in a range from 430 nm to 660 nm.
  • the first phosphor may have a fluorescence peak wavelength in a range from 430 nm to 500 nm.
  • the Eu concentration x of the first phosphor may be x ⁇ 7 mol%.
  • the first phosphor is a fluorescence containing at least one element selected from Sr, Ca, and Ba, Mg oxide, and Si oxide. Or a phosphor containing Ba, Mg oxide, and Al oxide.
  • the first phosphor is a phosphor containing at least one element selected from Sr, Ca, and Ba, Mg oxide, and Si oxide
  • the Eu concentration x is x ⁇ 2 mol% is preferable.
  • the etendue can be reduced, even when the first wavelength conversion unit (phosphor layer) is irradiated with light having a high excitation light density, the luminance from the semiconductor light emitting element is high. Even if the light output of the emitted light changes, a light emitting device that emits fluorescence with a small change in energy conversion efficiency can be realized.
  • the first phosphor is a phosphor containing at least one element selected from Sr, Ca, and Ba, Mg oxide, and Si oxide
  • the first phosphor The average particle diameter is preferably 2 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the Eu concentration x is preferably x ⁇ 7 mol%.
  • the etendue can be reduced, even when the first wavelength conversion unit (phosphor layer) is irradiated with light having a high excitation light density, the luminance from the semiconductor light emitting element is high. Even if the light output of the emitted light changes, a light emitting device that emits blue light with a small change in energy conversion efficiency can be realized.
  • the light emitting device may include a second wavelength conversion unit including a second phosphor that emits fluorescence in a range of 500 nm to 650 nm.
  • an optical output ratio of the light having the first wavelength incident on the second wavelength conversion unit and the light having the wavelength radiated from the second wavelength conversion unit is set.
  • the light output ratio ⁇ 2 1 when the light having the first wavelength is irradiated onto the second wavelength conversion unit at a light density of 5 kW / cm 2 and the light having the first wavelength are
  • the light output ratio ⁇ 2 2 when the second wavelength conversion unit is irradiated with the light density of 2.5 kW / cm 2 satisfies the relational expression of 1 ⁇ ⁇ 2 2 / ⁇ 2 1 ⁇ 1.17. Good.
  • the second phosphor may be composed of an aluminate phosphor containing Ce as an activator.
  • the second phosphor, Ce-activated Y 3 (Al, Ga) consists 5 O 12, it may be.
  • the second phosphor may have a maximum absorption spectrum between wavelengths 430 nm and 460 nm.
  • the second wavelength conversion unit (phosphor layer) is irradiated with light having a high excitation light density.
  • a light-emitting device that emits light with high brightness and small change in energy conversion efficiency even when the light output of light emitted from the semiconductor light-emitting element changes can be realized.
  • the light emitting device may include a third wavelength conversion unit including a third phosphor that emits fluorescence in a range of 580 nm to 660 nm.
  • an optical output ratio of the light having the first wavelength incident on the third wavelength conversion unit and the light having the wavelength radiated from the third wavelength conversion unit is set.
  • the light output ratio ⁇ 3 1 when the light of the first wavelength is irradiated to the third wavelength converter at a light density of 5 kW / cm 2 and the light of the first wavelength are
  • the light output ratio ⁇ 3 2 when the third wavelength conversion unit is irradiated with the light density of 2.5 kW / cm 2 satisfies the relational expression of 1 ⁇ ⁇ 3 2 / ⁇ 3 1 ⁇ 1.17. Good.
  • the third phosphor may be composed of an aluminate phosphor containing Ce as an activator.
  • the third phosphor may be made of Ce activated (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 .
  • the semiconductor light emitting element may be composed of at least one semiconductor laser.
  • the excitation light density of the light (first wavelength light) from the semiconductor light emitting element irradiated on the wavelength conversion unit (phosphor layer) can be easily increased to 1 kW / cm 2 or more, and thus high luminance.
  • a light emitting device can be obtained.
  • one aspect of the projection apparatus is a projection apparatus including any one of the above light-emitting devices, including a red semiconductor light-emitting element having a peak wavelength of emitted light between wavelengths 580 nm and 660 nm.
  • the color reproducibility of the emission spectrum of the light emitting device changes.
  • a small light emitting device and a projection device can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a light emitting device according to the first embodiment and a projection device equipped with the light emitting device.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a spectrum of light emitted from the phosphor layer in the first embodiment
  • FIG. 2B is a diagram illustrating a wavelength cut filter according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram showing a relationship between the energy conversion efficiency of the phosphor layer and the excitation light density in the conventional configuration (1)
  • FIG. 3B is a diagram in the conventional configuration (2). It is a figure which shows the relationship between the energy conversion efficiency of a fluorescent substance layer, and excitation light density, (c) of FIG.
  • FIG. 3 shows the relationship between the energy conversion efficiency of a fluorescent substance layer and excitation light density in 1st Embodiment.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram comparing excitation light density dependence of chromaticity coordinates of white light with respect to the first embodiment and the conventional configuration.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the efficiency variation coefficient ⁇ X 2 / ⁇ X 1 and the color misregistration amounts
  • 6A is a diagram showing the energy conversion efficiency of the Eu-activated SMS phosphor in the first embodiment
  • FIG. 6B is the diagram of the Eu-activated SMS phosphor in the first embodiment.
  • FIG. 6C is a diagram illustrating energy conversion efficiency, and FIG.
  • FIG. 6C is a diagram illustrating a relationship between the Eu concentration and the efficiency variation coefficient ⁇ X 2 / ⁇ X 1 in the first embodiment.
  • FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the excitation light density and the energy conversion efficiency of the Ce-activated YAG phosphor in the first embodiment
  • FIG. 7B is the first embodiment.
  • FIG. 7C is a diagram for explaining the effect of the Ce-activated YAG phosphor in the first embodiment.
  • FIG. 7C is a diagram for explaining the effect of the Ce-activated YAG phosphor in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating spectra of blue light and white light in the light emitting device according to the second embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram showing the dependence of the energy conversion efficiency of the Eu-activated (Ba, Mg) Al 10 O 17 phosphor used in the second embodiment on the excitation light density
  • FIG. 10A is a diagram showing the dependence of the energy conversion efficiency of the Eu-activated (Ba, Mg) Al 10 O 17 phosphor used in the second embodiment on the excitation light density
  • FIG. 10A is a diagram showing the dependence of the energy conversion efficiency of the Eu-activated (Ba, Mg) Al 10 O 17 phosphor used in the second
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a light emitting device and a projection device according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion unit in the light emitting device according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a light-emitting device according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a light emitting device and a projection device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion unit used in the light emitting device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16A is a diagram illustrating a spectrum of wavelength-converted diffused light in the fourth embodiment, and FIG.
  • FIG. 16B is a spectrum of emitted light from the light emitting device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16C is a diagram illustrating the chromaticity coordinates of the emitted light of the light emitting device according to the fourth embodiment.
  • (A) of FIG. 17 is a figure which shows the structure of the wavelength conversion part in the other 1st example used for the light-emitting device based on 4th Embodiment, (b) of FIG. It is a figure which shows the structure of the wavelength conversion part in the other 2nd example used for the light-emitting device which concerns on embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a light-emitting device according to a modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of a light emitting device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a conventional light emitting device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a light emitting device and a projection device according to the first embodiment.
  • the projection device 99 in the present embodiment is mainly composed of a light emitting device 1, image display elements 50B, 50G, and 50R, a dichroic prism 60, and a projection lens 65.
  • the light-emitting device 1 includes wavelength-converted light 79R that is so-called red light whose main emission wavelength is in the range of 580 to 660 nm, wavelength-converted light 79G that is so-called green light whose main emission wavelength is in the range of 500 to 580 nm, The light of the three primary colors is radiated with the wavelength-converted light 79B, which is so-called blue light, in the range of 430 to 500 nm.
  • the light-emitting device 1 has three types of optical blocks that emit light of the three primary colors. Specifically, the first optical block that emits blue light, the second optical block that emits green light, and red light. A third optical block that emits light. These optical blocks have substantially the same configuration.
  • the first optical block that emits the wavelength-converted light 79B that is blue light includes, for example, a semiconductor laser having an optical output of 2 watts and a light emission wavelength center wavelength (peak wavelength) in the range of 400 to 430 nm (eg, wavelength 410 nm).
  • a plurality of, for example, 25 (three in FIG. 1) semiconductor light emitting elements 11B are arranged on the heat sink 25B, and the emitted light 70B emitted from the semiconductor light emitting element 11B is collected on the concave lens 13B by the collimator lens 12B.
  • the light condensing unit 75B which is the light condensing position, is set so that light having a light output of, for example, 50 W is condensed in an area of 1 mm 2 .
  • the wavelength conversion unit 16B includes a disk-shaped metal plate and a phosphor layer 17B formed on the surface of the metal plate.
  • the wavelength conversion unit 16B has a rotation shaft 19B and is configured to rotate by a rotation mechanism 20B.
  • the wavelength conversion unit 16B is rotated by the rotation mechanism 20B during the operation of the light emitting device 1. This rotation prevents the emission light 70B from being continuously irradiated to a specific position of the phosphor layer 17B.
  • the emitted light 70B collected on the phosphor layer 17B is reflected from the phosphor contained in the phosphor layer 17B after being converted from light having a central wavelength of 400 to 430 nm to light having a main wavelength of 430 to 500 nm. To do.
  • the phosphor layer 17B emits fluorescence using the emitted light 70B as excitation light.
  • the light that has been wavelength-converted and reflected is the so-called Lambertian type wavelength-converted diffused light 76B.
  • This wavelength-converted diffused light 76B is converted again into wavelength-converted light 77B, which is straight light, by the condenser lens 15B, reflected by the dichroic mirror 14B and the reflecting mirror 31B, and passes through the wavelength cut filter 40B as wavelength-converted light 78B.
  • the wavelength-converted light 78B is cut off light having an unnecessary wavelength, becomes wavelength-converted light 79B (blue light) with higher color purity, and is emitted from the light emitting device 1.
  • the second optical block and the third optical block have the same configuration as the first optical block, and emit the wavelength converted light 79G that is green light and the wavelength converted light 79R that is red light, respectively. It is configured.
  • the second optical block that emits wavelength-converted light 79G that is green light a plurality of semiconductor light emitting elements 11G are arranged on the heat sink 25G, and the emitted light 70G emitted from the semiconductor light emitting element 11G is:
  • the light is collected on the concave lens 13G by the collimating lens 12G, becomes a straight light, passes through the dichroic mirror 14G, and is condensed at a predetermined position on the phosphor layer 17G of the wavelength conversion unit 16G by the condenser lens 15G.
  • the light condensing unit 75G which is the light condensing position, is set so that light having an optical output of, for example, 50 W is condensed in an area of 1 mm 2 .
  • the wavelength converter 16G has a disk-shaped metal plate and a phosphor layer 17G formed on the surface of the metal plate.
  • the wavelength conversion unit 16G has a rotation shaft 19G, is configured to rotate by a rotation mechanism 20G, and operates in the same manner as the wavelength conversion unit 16B.
  • the emitted light 70G collected on the phosphor layer 17G is wavelength-converted by the phosphor contained in the phosphor layer 17G to become wavelength-converted diffused light 76G.
  • This wavelength-converted diffused light 76G is converted again into wavelength-converted light 77G, which is straight light, by the condensing lens 15G, reflected by the dichroic mirror 14G and the reflection mirror 31G, and passes through the wavelength cut filter 40G as wavelength-converted light 78G.
  • Light 79G green light
  • the third optical block that emits wavelength-converted light 79R that is red light a plurality of semiconductor light emitting elements 11R are arranged on the heat sink 25R, and the emitted light 70R emitted from the semiconductor light emitting element 11R is a collimating lens.
  • the concave lens 13R is collected by 12R to become straight-ahead light, passes through the dichroic mirror 14R, and is collected at a predetermined position on the phosphor layer 17R of the wavelength conversion unit 16R by the condenser lens 15R.
  • the light condensing unit 75R which is the light condensing position, is set so that light having an optical output of, for example, 50 W is condensed in an area of 1 mm 2 .
  • the wavelength converter 16R includes a disk-shaped metal plate and a phosphor layer 17R formed on the surface of the metal plate.
  • This wavelength conversion unit 16R has a rotation shaft 19R, is configured to rotate by a rotation mechanism 20R, and operates in the same manner as the wavelength conversion unit 16B.
  • the emitted light 70R condensed on the phosphor layer 17R is wavelength-converted by the phosphor contained in the phosphor layer 17R to become wavelength-converted diffused light 76R.
  • This wavelength-converted diffused light 76R is converted again into wavelength-converted light 77R that is straight light by the condensing lens 15R, reflected by the dichroic mirror 14R and the reflection mirror 31R, passes through the wavelength cut filter 40R as the wavelength-converted light 78R, and is wavelength-converted.
  • Light 79R red light
  • the semiconductor light emitting elements 11B, 11G, and 11R use semiconductor light emitting elements having the same characteristics in each block.
  • the light output from the semiconductor light emitting elements 11B, 11G, and 11R and applied to the condensing portions 75B, 75G, and 75R of the phosphor layers 17B, 17G, and 17R has an optical output of 10 watts or more, preferably 50. Watts.
  • the condensing area in the condensing portions 75B, 75G, and 75R is set to 1 mm 2 or less, that is, the light density is set to 1 kW / cm 2 or more, preferably 5 kW / cm 2 .
  • the wavelength-converted diffused lights 76B, 76G, and 76R converted by the phosphor layers 17B, 17G, and 17R are light having a large divergence angle, and light that travels straight through the condenser lenses 15B, 15G, and 15R. This is because the light emission area should be as small as possible (the angle of divergence x the light emission area is as small as possible) in order to convert to wavelength-converted light 77B, 77G, 77R.
  • the wavelength-converted lights 79B, 79G, and 79R emitted from the light emitting device 1 are respectively transmitted to the image display devices 50B, 50G, and 50R that are DMDs (Digital Mirror Devices) by the reflection mirrors 32B, 33B, 35B, 33G, 35G, and 35R, respectively.
  • the light applied to the image display devices 50B, 50G, and 50R is reflected as signal light 80B, 80G, and 80R on which two-dimensional video signals are superimposed, and is combined by the dichroic prism 60 to be combined light 85, and the projection lens 65
  • the image light 89 that can be projected onto a predetermined screen (not shown) is emitted from the projection device 99.
  • the light density is 1 kW / cm 2 or more in each of the light condensing units 75B, 75G, and 75R.
  • the semiconductor light emitting device 11B Light output ratio (energy conversion efficiency) when irradiated to each phosphor at a light density of 5 kW / cm 2 from 11G, 11R: ⁇ B 1 , ⁇ G 1 , ⁇ R 1 and a light density of 2.5 kW / cm 2
  • the phosphor layers 17R, 17G, and 17B need to be formed of a material that satisfies the following conditions.
  • P 0.5 P 0 Is the energy conversion efficiency of the phosphor.
  • ⁇ X “X” is B, G, or R.
  • ⁇ X 2 / ⁇ X 1 is hereinafter referred to as “efficiency variation coefficient”.
  • the phosphor (first phosphor) of the phosphor layer 17B has, for example, a fluorescence peak wavelength that is a peak wavelength of a fluorescence spectrum in a range from 430 nm to 500 nm.
  • the phosphor of the phosphor layer 17B in the present embodiment is a phosphor composed of at least Sr, a silicate, and Eu as an activator.
  • a Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 phosphor is mainly used. It is a phosphor as a component.
  • the phosphor (second phosphor) of the phosphor layer 17G has a fluorescence peak wavelength in the range from 500 nm to 660 nm, for example.
  • the phosphor of the phosphor layer 17G in the present embodiment is a Ce-activated aluminate phosphor, for example, a phosphor having a Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor as a main component.
  • the phosphor (third phosphor) of the phosphor layer 17R has, for example, a fluorescence peak wavelength in a range from 520 nm to 660 nm.
  • the phosphor of the phosphor layer 17R in the present embodiment is a Ce-activated aluminate phosphor, for example, a fluorescence mainly composed of Ce-activated (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor. Is the body.
  • FIG. 2A shows Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 phosphor, Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor, and Ce as phosphors constituting the wavelength conversion units 16B, 16G, and 16R, respectively.
  • wavelength converted light 78B in the case of using the activated Y 3 Al 5 O 12 phosphor, 78G, represents the spectrum of the 78R.
  • the wavelength-converted light 78B, 78G, and 78R has an improved wavelength purity as shown in FIG. 2B because light having an unnecessary wavelength is cut by the wavelength cut filters 40B, 40G, and 40R.
  • the converted wavelength light 79B, 79G, 79R indicated by the spectrum is emitted from the light emitting device 1.
  • the wavelength cut filter 40B is set to cut light having a wavelength of 500 nm or more
  • the wavelength cut filter 40G is set to cut light having a wavelength of 610 nm or more
  • the wavelength cut filter 40R is set to cut light having a wavelength of 580 nm or less.
  • FIG. 3A is a diagram showing the excitation light density dependence of the light emitting device in the conventional configuration (1), and the energy of the phosphor in the light emitting device configured using a semiconductor laser having an emission center wavelength of about 410 nm as a light source. It shows the conversion efficiency.
  • blue phosphor Eu activated (Ba, Mg) Al 10 O 17 phosphor (referred to as “BAM-1”) used for white LED and green phosphor Eu activated (Sr) are used as phosphors.
  • Ba) 2 SiO 4 phosphor referred to as “SBSE-1”).
  • the energy conversion efficiency of both the blue phosphor and the green phosphor decreases as the excitation light density increases, and in particular, the energy conversion efficiency of the green phosphor rapidly decreases. .
  • the difference in the values of the efficiency fluctuation coefficients ⁇ B 2 / ⁇ B 1 and ⁇ G 2 / ⁇ G 1 becomes large.
  • the semiconductor light emitting device 11 color balance of the light emitting device 1 and the light output as a 50% decrease to as, for example, from 5 kW / cm 2 initial operation to 2.5 kW / cm 2 of large shift.
  • FIG. 3B is a diagram showing the excitation light density dependency of the light emitting device in the conventional configuration (2), and the fluorescence in the light emitting device configured using a blue semiconductor laser having an emission center wavelength of about 450 nm as a light source. It shows the energy conversion efficiency of the body.
  • FIG. 3 (b) the results obtained by evaluating the Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor (referred to as “YAGG-1”) disclosed in Patent Document 4 are used as the phosphor.
  • 2 shows the results of evaluating a Ce-activated Y 3 Al 5 O 12 phosphor (referred to as “YAG-1”), which is a general YAG phosphor.
  • the phosphor is YAG-1
  • the energy conversion efficiency is less dependent on the excitation light density.
  • this phosphor is difficult to use as a green phosphor for display because the emission color is a so-called yellow region.
  • the dependence of the energy conversion efficiency on the excitation light density is larger than that of YAG-1.
  • the emitted light from the semiconductor light emitting element is used as it is as the blue light used for forming the white light. In this case, the optical efficiency of blue light is determined at a constant rate without depending on the excitation light density.
  • FIG.3 (c) is a figure which shows the excitation light density dependence of the light-emitting device based on this Embodiment, and shows the evaluation result when using the fluorescent substance which concerns on the fluorescent substance layer shown in FIG. Yes.
  • a semiconductor laser having an emission center wavelength of about 410 nm is used as an excitation light source
  • Eu activated Sr 3 MgSi 2 O 8 phosphor constituting the phosphor layer 17B is used as the phosphor.
  • SMS-1 Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12
  • YAGG-1 Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12
  • Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 SMS-1
  • a dispersion in which the Eu concentration is 1 mol% and the particle size is 2 ⁇ m to 20 ⁇ m (average particle size is 8 ⁇ m) is used. It was.
  • the change in energy conversion efficiency is small even if the excitation light density changes.
  • the SMS-1 phosphor has a small dependence on the excitation light density.
  • the change in energy conversion efficiency was small. That is, it can be seen that the phosphor of YAGG-1 is also less dependent on the excitation light density.
  • Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 is used as the phosphor constituting the phosphor layer 17B that emits blue light
  • a semiconductor laser having an emission wavelength of 400 to 430 nm is used as the semiconductor light-emitting element 11B that is an excitation light source.
  • Ce activated Y is used as a phosphor emitting green light. It is preferable to use 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor.
  • the Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 phosphor used in the phosphor layer 17B in the first embodiment is more efficient than the Eu-activated BaMgAl 10 O 17 phosphor, which is the same Eu-activated phosphor. It is surmised that this is due to the following reasons.
  • Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 has a merwinite structure that is a dense crystal structure, and is a part of Sr that is a constituent element is replaced by Eu as an activator.
  • a conventionally used Eu-activated BaMgAl 10 O 17 phosphor has a laminated structure of spinel crystals, and a part of Ba is substituted with an activator Eu.
  • the distance between Eu and the base material crystal in the Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 phosphor is about 2 mm
  • the efficiency variation coefficient of the Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 phosphor is smaller than the efficiency variation coefficient of the Eu-activated BaMgAl 10 O 17 phosphor. This effect is also considered to occur in a phosphor in which part or all of Sr in the Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 phosphor is replaced with Ca or Ba.
  • P P 0 : 5 kW / cm 2
  • P 0.75 P 0 : 3. 75 kW / cm 2
  • the initial chromaticity coordinates are set to 7000K for the three types of combinations of the light emitting device in the first embodiment and the light emitting devices of the conventional configurations (1) and (2). Compared. At this time, in the first embodiment and the conventional configurations (1) and (2), both were evaluated using Ce-activated Y 3 Al 5 O 12 (YAG-1) as a red phosphor.
  • YAG-1 Ce-activated Y 3 Al 5 O 12
  • the deviation from the reference chromaticity coordinate is (0.0006, 0 ). .0009).
  • the deviation from the reference chromaticity coordinates when the light output was reduced by 50% from the initial operation was ( ⁇ 0.0004, 0.0043). It can be seen that in both cases, the amount of misalignment is suppressed to a very small value of 0.01 or less compared to the reference chromaticity coordinates.
  • FIG. 5 shows a result obtained by calculating the relationship between the efficiency variation coefficient ⁇ X 2 / ⁇ X 1 and the color misregistration amounts
  • FIG. 6A shows the results when the Eu concentration was changed to 0.35%, 1%, 2%, and 3%.
  • FIG. 6B shows a diagram in which the energy conversion efficiency when the Eu concentration is changed is plotted in the case of excitation light densities of 1 W / cm 2 and 5 kW / cm 2 .
  • the density of excitation light applied to the phosphor is very low, about 1 W / cm 2 .
  • the optimum value of Eu concentration is around 2 mol%.
  • the Eu concentration is lower than that used in a white LED as shown in FIG. For example, 1 mol% is preferable.
  • the reason why the optimum value differs depending on the excitation light density is assumed as follows.
  • the excitation light density is relatively low at 1 W / cm 2 , non-luminescence transitions such as lattice distortion and lattice vibration can be almost ignored even if the Eu concentration is high, so the peak of energy conversion efficiency is limited by the effect of concentration quenching. This upper limit is about 2 mol% of Eu concentration.
  • the excitation light density is relatively high, such as when irradiating a phosphor such as a projector light source, the energy conversion efficiency peaks when the Eu concentration is 1 mol%.
  • the optimum value of the Eu concentration varies depending on the magnitude of the excitation light density.
  • FIG. 6C shows a diagram in which the efficiency variation coefficient ⁇ X 2 / ⁇ X 1 is plotted when the Eu concentration is changed.
  • the efficiency variation coefficient ⁇ B 2 / ⁇ B 1 can be reduced by making the Eu concentration lower than the conventional one .
  • the excitation light density is very high such as 1 kW / cm 2
  • the light emission in the phosphor layer is performed while the color deviation of white light is less than 1/100 (1 ⁇ ⁇ B 2 / ⁇ B 1 ⁇ 1.09).
  • the Eu concentration is preferably 2% or less, and more preferably 0.5 mol% or more and 2 mol% or less.
  • FIG. 7A shows the excitation light density dependence of the energy conversion efficiency of the Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor (YAGG-1 phosphor) used as the phosphor layer 17G as the excitation light.
  • the results of comparison between the case where light having an emission center wavelength of about 450 nm is used and the case where light of about 410 nm is used are shown.
  • the energy conversion efficiency is highly dependent on the excitation light density, and the energy conversion efficiency changes with respect to the excitation light density.
  • the Ce-activated Y 3 Al 5 O 12 phosphor used for the phosphor layer 17R also had a very low efficiency variation coefficient ⁇ R 2 / ⁇ R 1 of energy conversion efficiency.
  • FIG. 7B shows the energy level of Ce ions in the Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor.
  • FIG. 7 (c) shows the absorption spectrum of the Ce-activated (Y, Gd) 3 (Al , Ga) 5 O 12 phosphor.
  • the Ce ions of the Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor have a 4f-5d transition, and the excitation light emits electrons from 2 F 5/2 to 5d in the 4f orbit.
  • light having a wavelength of 510 to 580 nm is emitted when transitioning to two ground levels of 2 F 5/2 and 2 F 7/2 in the 4f orbit.
  • the energy of the excitation light is larger than the center energy of the excitation level, it is possible to use a higher energy excitation level, so that saturation of the excitation level is suppressed and light saturation is less likely to occur. Conceivable.
  • the efficiency variation coefficients ⁇ B 2 / ⁇ B 1 , ⁇ G of the energy conversion efficiency Even when the light output of the semiconductor light-emitting element is halved by using the light-emitting device for a long time by using a phosphor satisfying the above conditions, 2 / ⁇ G 1 and ⁇ R 2 / ⁇ R 1 , for example, chromaticity coordinates (0.306 , 0.316) can be kept within (0.306 ⁇ 0.01, 0.316 ⁇ 0.01), thus realizing a light emitting device with high brightness and small color shift.
  • a light emitting device and a projection device can be provided.
  • the light emitting device and the projection device for which the projector is used have been described.
  • the present invention is not limited to the projector, and is used for a display such as a rear projection television and a head-up display, a headlight, and the like. It can be applied to a light emitting device used for a light source such as a projection light source or a medical light source such as an endoscope.
  • Eu-activated BaMgAl 10 O 17 , Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 , and Ce-activated Y 3 Al 5 O 12 are the phosphors constituting the wavelength conversion units 16B, 16G, and 16R, respectively. Is used.
  • FIG. 8 shows the spectrum of the wavelength-converted light 78B and the spectrum of the combined light 85 of the wavelength-converted lights 78B, 78G, and 78R in the present embodiment.
  • the wavelength-converted light 78B, 78G, and 78R are light having an unnecessary wavelength cut by the wavelength cut filters 40B, 40G, and 40R, the wavelength-converted light 79B and the spectrum with improved color purity (not shown).
  • the wavelength cut filter 40B has a wavelength of 500 nm or more
  • the wavelength cut filter 40G has a wavelength of 610 nm or more
  • the wavelength cut filter 40R has a wavelength of 580 nm or less.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between the efficiency variation coefficient ⁇ B 2 / ⁇ B 1 and the color shift amounts
  • the efficiency variation coefficient ⁇ B 2 / ⁇ B 1 needs to be 1.17 or less. That is, as shown in FIG. 9, it is preferable that the efficiency variation coefficient ⁇ B 2 / ⁇ B 1 of the phosphor corresponding to blue light satisfies the following conditions.
  • FIG. 10A shows the excitation light density dependency and the Eu concentration dependency of the energy conversion efficiency of the Eu activated BaMgAl 10 O 17 phosphor.
  • the Eu concentration is added to the Eu-activated BaMgAl 10 O 17 phosphor by 20 mol% or more.
  • the luminous efficiency can be optimized.
  • the inventors of the present application have also confirmed that the luminous efficiency decreases when the Eu concentration is 20 mol% or less.
  • the efficiency variation coefficient is large as described above. As described above, this is considered to be caused by the fact that the coupling distance between Eu and the base material is long and the non-light emission process due to lattice distortion or lattice vibration is large.
  • the Eu concentration was changed from 7 to 53%, and the dependence of the energy conversion efficiency on the excitation light density was compared.
  • the Eu dependence of the energy conversion efficiency of the phosphor at an excitation light density of 6 kW / cm 2 is also plotted.
  • the energy conversion efficiency when the excitation light density is low is lower than that of the Eu concentration of 20 mol% or more. Since the coefficient is small, the energy conversion efficiency of the phosphor layer at the excitation light density (5 kW / cm 2 or more) in actual use is sufficiently high.
  • the combined green and red phosphors have an efficiency variation coefficient ⁇ G 2 / ⁇ G 1 and ⁇ R 2 / ⁇ R 1 of 1 ⁇ ⁇ G 2 / ⁇ G 1 ⁇ 1.17,1 ⁇ ⁇ R 2 / ⁇ R 1 ⁇ 1.17 and may be used to satisfy the.
  • the phosphor shown in Embodiment Mode 1 can be used.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a light emitting device and a projection device according to the third embodiment.
  • FIG. 12A is a view of the wavelength conversion unit 16 used in the light emitting device 101 according to the present embodiment as viewed from the direction in which light emitted from the semiconductor light emitting element is incident, and FIG. It is sectional drawing of the same wavelength conversion part 16 in the Ia-Ia line
  • FIG. 11 and FIG. 12 the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • the projection device 199 in the present embodiment mainly includes a light emitting device 101, an image display element 50, and a projection lens 65.
  • the light emitting device 101 has so-called red light only having a main emission wavelength in the range of 590 to 660 nm, so-called green light only having a main emission wavelength in the range of 500 to 590 nm, and a main emission wavelength of 430 to Wavelength-converted light 79 is emitted as outgoing light that is continuous in time with so-called blue light only in the range of 500 nm.
  • the wavelength-converted light 79 is, for example, light having a period of about 8.3 ms (120 Hz).
  • the three primary colors are emitted in the order of blue ⁇ green ⁇ red.
  • the emitted light 70 emitted from the semiconductor light emitting element 11 is collected by the collimating lens 12 to the concave lens 13 and becomes a straight light, passes through the dichroic mirror 14, and passes through the dichroic mirror 14. 50 watts of light is collected in place.
  • the dichroic mirror 14 is set so as to transmit light having a wavelength of 380 nm to 430 nm and reflect light having a wavelength of 430 to 660 nm.
  • the wavelength conversion unit 16 includes a disk-shaped metal plate and phosphor layers 17B, 17G, and 17R formed on the surface of the metal plate.
  • the phosphor layers 17B, 17G, and 17R are divided into three parts on the same surface of the metal plate.
  • Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 and Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 are used as the phosphors, respectively.
  • O 12 and Ce activated Y 3 Al 5 O 12 are contained.
  • the wavelength converter 16 in the present embodiment includes a metal plate 16a made of, for example, an aluminum alloy and an organic material such as dimethyl silicone formed on the metal plate 16a.
  • the wavelength cut filters 40B, 40G, and 40R are configured to improve the color purity of the wavelength converted light 79.
  • the wavelength cut filter 40B reflects, for example, light with a wavelength of 500 nm or more
  • the wavelength cut filter 40G reflects, for example, light with a wavelength of 610 nm or more
  • the wavelength cut filter 40R for example, reflects light with a wavelength of 580 nm or less.
  • the wavelength cut filters 40B, 40G, and 40R are manufactured by changing the film thickness of a predetermined dielectric multilayer film for each region on, for example, a disk-shaped glass having a thickness of 0.1 mm. .
  • the wavelength conversion unit 16 having such a configuration is rotated at a predetermined rotation speed by the rotation mechanism 20 and the rotation shaft 19.
  • the wavelength conversion unit 16 rotates to prevent the emitted light 70 from continuing to irradiate a specific position of the phosphor layers 17B, 17G, and 17R, and the wavelength conversion diffused light 76 converted by the wavelength conversion unit 16 can be prevented.
  • the emission spectrum is set to change with time. Specifically, the emitted light 70 condensed on the wavelength conversion unit 16 is converted into light having a central wavelength of 400 to 430 nm from the light having a central wavelength of 400 to 430 nm by the phosphors included in the phosphor layers 17B, 17G, and 17R.
  • the main emission wavelength is converted to 510 to 580 nm in the phosphor layer 17G
  • the main emission wavelength of the phosphor layer 17R is converted to light of 580 to 660 nm.
  • the wavelength-converted diffused light 76 is again converted into wavelength-converted light 77 that is straight light by the condenser lens 15, reflected by the dichroic mirror 14, and emitted from the light emitting device 101 as wavelength-converted light 79 through the condenser lens 131.
  • the wavelength converted light 79 emitted from the condensing lens 131 is condensing light and is incident on the rod lens 132.
  • the wavelength-converted light 79 that has been multiple-reflected in the rod lens 132 is converted into a rectangular wavefront light intensity distribution, becomes straight light by the convex lens 133, and is reflected on the reflective image display element 50 such as DMD by the reflective mirror 35.
  • the light emitted to the image display element 50 is reflected as signal light 80 on which a two-dimensional video signal is superimposed, and becomes image light 89 that can be projected onto a predetermined screen (not shown) by the projection lens 65. It is emitted from.
  • the condensing area of the condenser section 75 is a 1 mm 2 or less, the pumping light density is set to 1 kW / cm 2 or more. Therefore, the phosphor mounted on the wavelength converter 16 is set in the same manner as the phosphor in the first embodiment.
  • the wavelength-converted light 79 is emitted from the phosphor layers 17B, 17G, and 17R at regular intervals, and emits target white light by adjusting the areas of the phosphor layers 17B, 17G, and 17R. Can do.
  • a phosphor material with a small change in phosphor conversion efficiency due to excitation light intensity as described above, a light emitting device with high energy conversion efficiency of the phosphor layer and small color shift can be realized. .
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a light-emitting device according to a modification of the third embodiment. Note that the basic configuration of the light emitting device in the present modification is the same as that of the light emitting device 201 in the third embodiment, and therefore, differences between the two will be mainly described.
  • two phosphor layers 17B and 17G made of different phosphor materials are formed on the surface of the metal plate.
  • the phosphor material that constitutes the phosphor layer 17B is, for example, Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8
  • the phosphor material that constitutes the phosphor layer 17G is, for example, Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O. 12 .
  • a light source that emits red light is prepared as a red semiconductor light emitting element 211R, which is a red light emitting diode made of, for example, an (Al, In, Ga, As, P) -based material, and is arranged at a predetermined position.
  • the optical path is coupled by the dichroic mirror 14R.
  • the wavelength-converted diffused light 76 converted by the wavelength converter 16 in the above configuration is reflected in the vertical direction by the dichroic mirror 14, passes through the dichroic mirror 14 R, and is emitted from the light emitting device 201 as wavelength-converted light 79.
  • red light having a peak wavelength of, for example, wavelength 630 nm emitted from the red semiconductor light emitting element 211R becomes emitted light 70R converted into straight light by the collimator lens 12R, and reflects the dichroic mirror 14R.
  • the outgoing light 70R and the wavelength converted light 79 are combined by the dichroic mirror 14R so as to be propagated on the same optical axis.
  • the power applied to the semiconductor light emitting element 11 and the red semiconductor light emitting element 211R of the light emitting device 201 is adjusted according to the emission spectrum of the emitted light of the light emitting device 201. That is, when emitting blue light, only the semiconductor light emitting element 11 is operated, and the light whose wavelength is converted by the phosphor layer 17B is emitted. When green light is emitted, only the semiconductor light emitting element 11 is operated to emit light whose wavelength is converted by the phosphor layer 17G. On the other hand, when emitting red light, the operation of the semiconductor light emitting element 11 is stopped and the red semiconductor light emitting element 211R is operated to emit red light. By performing the above operation at regular time intervals, white light can be emitted on a time average.
  • a light emitting device that converts and emits light emitted from a semiconductor laser
  • light saturation in a phosphor that emits blue light and green light is suppressed, and a rapid decrease in energy conversion efficiency is reduced.
  • Adjustment of the color balance of blue, green, and red when the light output decreases due to temperature rise or time passage of the light emitting element 11 is adjusted only with the two types of light emitting elements, the semiconductor light emitting element 11 and the red semiconductor light emitting element 211R. Can do.
  • a time region in which the semiconductor light emitting element 11 and the red semiconductor light emitting element 211R are operated simultaneously may be provided.
  • a time region for emitting yellow light from the light emitting device 201 can be provided, so that the color reproducibility of the projection device using the light emitting device 201 can be improved.
  • a red superluminescent diode may be used as the red semiconductor light emitting element 211R. Since the directivity of red light emitted from the light emitting device can be improved by using the red superluminescent diode, the numerical aperture of the collimating lens 12R can be reduced, and the efficiency of the optical system is increased. Red light with little speckle noise can be used.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the configuration and operation of a light emitting device according to the fourth embodiment and a projection device using the light emitting device.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion unit mounted on the light emitting device in the present embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining an emission spectrum and chromaticity coordinates of the light emitting device and the projection device according to the present embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of another wavelength conversion unit used in the light emitting device according to the present embodiment.
  • the projection device 399 in the present embodiment mainly includes a light emitting device 301 that emits wavelength-converted light 79 that is white light, and the wavelength-converted light 79 into blue light, green light, and red light.
  • semiconductor light emitting elements 11 which are semiconductor lasers having a light output of 2 watts and a center wavelength of light emission wavelength in the range of 400 to 430 nm, are arranged on the heat sink 25.
  • the emitted light emitted from the semiconductor light emitting element 11 is collected into the concave lens 13 by the collimating lens 12 and becomes the emitted light 70 converted into straight light having an optical output of 50 watts.
  • the emitted light 70 passes through the dichroic mirror 14 and is collected by the condenser lens 15 at a predetermined position (condenser 75) of the wavelength converter 16.
  • the wavelength conversion unit 16 has, for example, a disk-shaped metal plate 16a made of an aluminum alloy, and a ring region having a predetermined width on the outer periphery of the metal plate 16a.
  • the phosphor layer 17 is formed by applying a phosphor material.
  • the phosphor layer 17 is, for example, a mixture of Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 phosphor, Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor, and Ce-activated Y 3 Al 5 O 12 phosphor. However, it is mixed and fixed to a binder which is an organic transparent material such as dimethyl silicone or an inorganic transparent material such as low melting point glass.
  • the wavelength cut filter that reflects light of a specific wavelength is not mounted on the resurface of the wavelength conversion unit 16.
  • the wavelength conversion unit 16 is rotated by the rotation mechanism 20 during the operation of the light emitting device 301, and prevents the emitted light 70 from being continuously irradiated to a specific position of the phosphor layer 17.
  • the emitted light 70 condensed on the phosphor layer 17 is made of the phosphors contained in the phosphor layer 17 and the three main wavelengths from the light having the central wavelength of 400 to 430 nm, as shown in FIG. Is converted into wavelength-converted diffused light 76 having a white light spectrum shown in FIG.
  • the wavelength-converted diffused light 76 is again converted into a wavelength-converted light 77 that is a straight-ahead light by the condenser lens 15, reflected by the dichroic mirror 14, and emitted from the light emitting device 301 as emitted light having a directivity (wavelength-converted light 79). Is done.
  • the wavelength-converted light 79 emitted from the light emitting device 301 is converted into image light 89 by the following operation inside the projection device 399.
  • the wavelength-converted light 79 is separated by the dichroic mirror 14B into wavelength-converted light (blue light) 79B having a main wavelength light of 430 to 500 nm and wavelength-converted light (yellow light) 79Y of the remaining light. Is done.
  • the wavelength-converted light (blue light) 79B is reflected by the reflecting mirrors 31B and 32B, passes through a polarizing element (not shown), becomes polarized light, and enters the image display element 50B.
  • the wavelength-converted light (yellow light) 79Y has wavelength-converted light (green light) 79G in which the main wavelength light is 500 to 590 nm and the main wavelength light is 590 to 660 nm at the dichroic mirror 14R. Separated into wavelength converted light (red light) 79R.
  • the wavelength-converted light (red light) 79R is reflected by the reflection mirrors 31R and 32R, and passes through a polarizing element (not shown) and enters the image display element 50R, like the image display element 50B.
  • the wavelength-converted light (green light) 79G passes through a polarizing element (not shown) and enters the image display element 50G.
  • the wavelength-converted lights 79B, 79G, and 79R that have entered the image display elements 50B, 50G, and 50R are signal lights 80B, 80G on which video information is superimposed by the image display element and a polarization element (not shown) on the emission side, respectively. 80R, and the combined light 85 is obtained by irradiating and combining the dichroic prism 60.
  • the image light 89 can be obtained by passing the light through the projection lens.
  • the spectra of the wavelength-converted lights 79B, 79G, and 79R incident on the image display elements 50B, 50G, and 50R are shown in FIG. FIG.
  • the wavelength-converted lights 79B, 79G, and 79R are monochromatic lights with very high color purity that almost cover the sRGB standard.
  • the light emitted from the semiconductor light emitting element 11 and applied to the phosphor layer 17 has an optical output of 10 W or more
  • the condensing area in the condensing unit 75 is 1 mm 2 or less, that is, the excitation light density is 1 kW / It is set to cm 2 or more.
  • the light emitting device that converts and emits light emitted from the semiconductor laser
  • the light saturation in the phosphor is suppressed, the rapid decrease in energy conversion efficiency is reduced, and the color balance can be easily adjusted. Can be provided.
  • a configuration in which different phosphor materials are applied to different phosphor regions is used. Also good.
  • a phosphor layer 317B made of a phosphor material mainly composed of Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 and Ce-activated (Y, Gd) 3 (Al, Ga) is good also as a structure which has two fluorescent substance area
  • two types of phosphor regions of the phosphor layer 317B and the phosphor layer 317Y may be configured.
  • blue light emitted from Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 is reabsorbed by Ce-activated (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 , and the energy conversion efficiency of the wavelength conversion unit 316 is reduced. Can be reduced.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a light-emitting device according to a modification of the fourth embodiment. Note that the basic configuration of the light-emitting device 401 in the present modification is the same as that of the light-emitting device 301 in the fourth embodiment, and therefore, differences between the two will be mainly described.
  • the configuration is the same until the emitted light 70 from the semiconductor light emitting element 11 is converted by the wavelength conversion unit 16 and reflected by the dichroic mirror 14 as the wavelength conversion diffused light 76.
  • the wavelength-converted diffused light 76 reflected by the dichroic mirror 14 becomes condensed light 479 by the condensing lens 432, and enters the optical fiber 435 made of glass, for example, from the incident end 435a.
  • the condensed light 479 incident on the inside of the optical fiber 435 propagates in the optical fiber 435 and is emitted as white light emission light 480 from the emission end portion 435b of the optical fiber.
  • the position of the emission end 435b can be freely changed by arbitrarily changing the shape of the optical fiber 435.
  • the size of the emission end to, for example, a diameter of 1 mm or less, a light emitting device having a small etendue, a high energy conversion efficiency of the phosphor layer, and a small color shift even when the light output of the excitation light source changes. Can be realized.
  • FIG. 19 is a diagram showing a configuration of the light emitting device according to this embodiment.
  • the light emitting device 501 in the present embodiment for example, three semiconductor light emitting elements 11, which are nitride semiconductor lasers having an emission center wavelength of about 410 nm and an optical output of 2 watts, are arranged on the heat sink 25.
  • the reflector 530 is configured to reflect 576 in the forward direction to generate outgoing light 580b.
  • the reflector 530 includes, for example, a metal film such as Al or Ag, or an Al film having a protective film formed on the surface.
  • the light guide member 535 is a component that is molded integrally with the support portion 516a of the wavelength conversion portion 516, and is made of a material that does not absorb light having a wavelength of 400 nm or more, such as low-melting glass.
  • the light guide member 535 has, for example, a conical shape whose diameter decreases toward the support portion 516a, and the support portion 516a is integrally formed with the light guide member 535 by softening the tip portion, for example, in a high-temperature furnace and molding it into a spherical shape. it can.
  • a phosphor layer 517 is formed on the support portion 516a.
  • a fluorescent material including a phosphor that emits yellow light whose energy change is small with respect to a change in excitation light density, such as a Ce-activated Y 3 Al 5 O 12 phosphor.
  • the support layer 516a includes a body layer 517Y and a phosphor layer 517B including a phosphor that emits blue light whose energy conversion efficiency change is small with respect to a change in excitation light density, such as an Eu-activated Sr 3 MgSi 2 O 8 phosphor. It is formed so as to cover.
  • the phosphor layer 517Y and the phosphor layer 517B are mixed with the above phosphor in a transparent material such as silicone, and fixed to the support portion 516a with a mold or the like.
  • the light emitting device 501 is configured to emit the emitted light 580b through the wavelength cut filter 540.
  • the light included in the reflected light 580a from the reflector 530 by the wavelength cut filter 540 is, for example, It is configured not to transmit light having a wavelength of 430 nm or less, that is, to not directly emit light from a semiconductor light emitting element that is laser light.
  • the operation of the light emitting device 501 will be described.
  • 6 watts of emitted light emitted from the three semiconductor light emitting elements 11 becomes emitted light 70 converted into straight light by the collimator lens 12, and enters the light guide member 535 from the incident end 532 of the light guide member 535. And incident.
  • the light incident on the light guide member 535 is guided to the support portion 516a directly or while totally reflecting the surface of the light guide member 535.
  • the outgoing light 70 incident on the support portion 516a passes through the phosphor layer 517Y or the phosphor layer 517Y and enters the phosphor layer 517B.
  • wavelength converted light 576 Light incident on the phosphor layers 517Y and 517B is converted into yellow light and blue light, and is emitted from the wavelength conversion unit 516 as wavelength converted light 576, which is white light, in all directions.
  • the wavelength-converted light 576 radiated from the wavelength converter 516 goes directly to the wavelength cut filter 540 or becomes reflected light 580a reflected by the reflecting surface of the reflector 530, and is emitted upward in the figure.
  • the wavelength converted light 576 and the reflected light 580a pass through the wavelength cut filter 540, for example, light having a wavelength of 430 nm or less is removed, and white light having a spectrum as shown in FIG.
  • the wavelength converted light 576 and the reflected light 580a pass through the wavelength cut filter 540, for example, light having a wavelength of 430 nm or less is removed, and white light having a spectrum as shown in FIG.
  • the wavelength conversion unit 516 is, for example, a spherical shape having a diameter of 0.5 mm
  • the surface area is about 0.6 mm 2 in consideration of the area of the connection portion with the light guide member 535.
  • the light density is about 1 kW / cm 2 . Therefore, as a phosphor material, by combining a phosphor having a small amount of change in the excitation light density dependency of energy, for example, an Eu activated Sr 3 MgSi 2 O 8 phosphor and a Ce activated Y 3 Al 5 O 12 phosphor. Even if the light output of the semiconductor light emitting element 11 fluctuates, it is possible to provide a light emitting device in which the color deviation of the emitted light is small.
  • fine irregularities may be formed on the surface of the base opposite to the side irradiated with the excitation light in order to improve heat dissipation.
  • the light emitting device and the projection device according to the present disclosure have been described based on the embodiments and the modified examples.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and modified examples.
  • Eu activated Sr 3 MgSi 2 O may be used as the types of phosphors for blue light, green light, and red light used in the light emitting devices and projection devices shown in the first to fifth embodiments.
  • 8 phosphors, Eu-activated BaMgAl 10 O 17 phosphors, Ce-activated Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphors, and Ce-activated Y 3 Al 5 O 12 phosphors are shown, but not limited thereto.
  • Eu-activated CaAlSiN, Eu-activated (Sr, Ca) AlSiN, Eu-activated ⁇ -SiAlON, Eu-activated (Sr, Ca, Ba) 3 MgSi 2 O 8 , Eu activation (Sr, Ca) 3 MgSi 2 O 8 , Eu activation (Sr, Ba) 3 MgSi 2 O 8 , Eu activation (Sr, Ca, Ba) 2 MgSi 2 O 7 , Eu activation ( Sr, Ca) 2 MgSi 2 O 7 , Eu-activated (Sr, Ba) 2 MgSi 2 O 7, etc. may be used, and further, the europium concentration in these phosphors is adjusted and optimized. Also good.
  • a light emitting device that converts and emits light emitted from a semiconductor laser, light saturation in a phosphor is suppressed, a sudden decrease in energy conversion efficiency is reduced, and color balance adjustment is easy.
  • a light emitting device it is widely used not only for display lighting such as projectors, rear projection televisions, and head-up displays, but also for in-vehicle lighting such as headlights or medical lighting such as endoscopes. can do.

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Abstract

　本開示における発光装置は、第１の波長の光を放射する半導体発光素子と、少なくとも１種の第１の蛍光体を含み、前記第１の波長の光により励起され、前記第１の波長の光とは異なる第２の波長の光を放射する第１の波長変換部とを具備し、前記蛍光体は、賦活材としてＥｕ（ユウロピウム）を含み、前記第１の波長の光は、１ｋＷ／ｃｍ２以上の光密度で前記第１の波長変換部に照射され、前記第１の波長変換部に入射する前記第１の波長の光と、前記第１の波長変換部から放射する前記第２の波長の光の光出力比をη１としたときにおいて、前記第１の波長の光が５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第１の波長変換部に照射されたときの光出力比η１１と、前記第１の波長の光が２．５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第１の波長変換部に照射されたときの光出力比η１２とは、１≦η１２／η１１≦１．１７の関係式を満たす。

Description

発光装置および投写装置
　本開示は、発光装置および投写装置に関し、例えば、業務用プロジェクタ、ホームプロジェクタ、ピコプロジェクタなどの投写装置や、リアプロジェクションテレビ、ヘッドアップディスプレイなどの光源に用いられる発光装置、およびこの発光装置を備えた投写装置に関する。特に、本開示は、出射光の光出力が大きく、スペックルが小さく、指向性が高い発光装置および投写装置に関する。
　近年、白熱電球や蛍光灯などの一般照明用光源の白色発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）への置き換えが進んでいる。一方、照明用光源としては、上記の一般照明の他に、店舗のダウンライトや自動車等の前照灯（ヘッドライトなど）、プロジェクタ光源などがあり、これらの光源には、ハロゲンランプや高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどが用いられている。この中で、高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの高輝度放電ランプ（Ｈｉｇｈ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｌａｍｐ）はアーク放電を用いるため、指向性が高い光を高効率、高出力で放射することができるが、一方で、点灯して安定するまでの時間が長いことや、水銀を含むため環境負荷が大きいこと、そして寿命として定義されている輝度が半減するまでの時間が短いことなどの課題がある。
　このような課題に対し、近年、ＬＥＤや半導体レーザなどの半導体発光素子を光源もしくは励起光源として用いた発光装置の開発が盛んに行われている。半導体発光素子を用いた発光装置の構成としては、半導体材料や組成を変えることで発光波長を可視光（４３０～６６０ｎｍ）の範囲で変化させたものや、蛍光体と組み合わせて発光波長や発光スペクトルを変化させたものがあり、用途に応じてさまざまな構成が提案されている。
　例えば、特許文献１、２には、ＬＥＤと、ホスト材がアルミン酸塩もしくはオルト珪酸塩であり、賦活剤がユーロピウム（Ｅｕ）である蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤが提案されている。
　また、他の蛍光体材料を用いたものに関しては、例えば、特許文献３には、発光波長が４３０～４６０ｎｍである、いわゆる青色の光を放射する青色ＬＥＤと、ホスト材が（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２であり、賦活剤がセリウム（Ｃｅ）である、いわゆるＹＡＧ蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤが提案されている。このＹＡＧ蛍光体を用いた白色ＬＥＤは高い変換効率（Ｗａｌｌ　Ｐｌｕｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ：ＷＰＥ）を実現できるが、ＹＡＧ蛍光体の吸収スペクトルが波長４４０～４５０ｎｍでピークを持つという特徴を有するため、青色光以外の波長の光では変換効率が低下したり、発光スペクトルのピークが波長５３０～５９０ｎｍ（黄緑～橙色）であったりする。このため、この材料系を用いた白色ＬＥＤのスペクトルは、青色ＬＥＤから直接出射される青色光と蛍光体からの黄色光とを混色させた、いわゆる擬似白色となっている。
　これらの白色ＬＥＤなどの半導体発光素子を用いた発光装置については、上述のように一般照明での用途が広がっている。一方で、発光装置の出射光の変換効率以外の特性を改善することで、その他のさまざまな照明用途へ展開する活動も盛んに行われている。特に、発光部のエテンデュなどの指向性に関する特性、白色光の色再現特性（色度座標における正確性）、三原色（青色、緑色、赤色）の各色の変換効率・色純度・スペックル特性などを改善することで、半導体発光素子を用いた発光装置への置き換えがさらに進むと考えられている。
　この中でも特に、ディスプレイ用途に用いられる発光装置においては、例えば、色度座標で１／１００の精度を求められるなど色再現性への要望が強い。これらの要求に対して、例えば、特許文献４では、青色、緑色、赤色それぞれの光を放射する半導体レーザを組み合わせた発光装置が提案されており、さらに特許文献５では、青色光を放射する半導体レーザと、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体（緑色蛍光体）と、ＣＡＳＮ蛍光体（赤色蛍光体）とを組み合わせた発光装置が提案されている。しかしながら、これらの発光装置は、三原色の出射光の一部もしくは全部を半導体レーザから出射される光で構成するため、出射光が直接目に入射した場合の安全性や、干渉性により発生するスペックルノイズがもたらす画質の低下が課題となっている。
　このような課題に対し、特許文献６では、紫外光を放射する半導体発光素子と、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色蛍光体層が並設された円板とを組み合わせることで、三原色すべてを蛍光で構成した発光装置が提案されている。以下、図２０を用いて、特許文献６に開示された従来の発光装置について説明する。
　図２０に示すように、従来の発光装置は、紫外光を発光する発光ダイオード１００３と、区画された領域ごとに、各々が赤色、緑色、青色の各蛍光体を含む３つの蛍光体層が配置されたカラーホイール１００４とを備え、カラーホイール１００４が回転することによって、発光ダイオード１００３から放射される光が赤色、緑色、青色と順次変換され、時間平均で観察した場合に白色光が放射されるように駆動される。この構成において、青色蛍光体としては、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃ１２：Ｅｕもしくは（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕが用いられ、緑色の蛍光体としては、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌや（Ｂａ、Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：（Ｅｕ、Ｍｎ）が用いられ、赤色蛍光体としては、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕが用いられる。
　また、特許文献７には、ＬＥＤを光源とした場合に、Ｅｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体にＥｕ濃度を２０モル％以上添加することで発光効率を最適化できることが記載されている。
特表平１１－５００５８４号公報 特開２００３－１１０１５０号公報 特開２０００－２２３７５０号公報 特開平１１－０６４７８９号公報 特開２０１１－５３３２０号公報 特開２００４－３４１１０５号公報 特表２０１１－５０６６５５号公報
　しかしながら、従来の構成について、発明者らが実際に出射光の指向性を高くするためエテンデュの小さい発光装置を作製し、当該発光装置の高温動作や長時間動作時に発生する励起光源の光強度の変化（低下）に対する評価を行ったところ、複数の蛍光体における入射光～蛍光（波長変換光）へのエネルギー変換効率（光出力比）のバランスが変化して発光装置の発光スペクトルの色度座標が変化し、色再現性が変化してしまうという課題が発生した。
　具体的には、放熱機能が十分な保持部材に、（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕからなる青色蛍光体と、ユーロピウムが賦活された代表的なオルト珪酸塩である（Ｓｒ、Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕからなる緑色蛍光体とを含有した蛍光体層を形成し、波長４０５ｎｍの光をこの蛍光体層に集光したところ、励起光密度が１ｋＷ／ｃｍ２を超えると光飽和と呼ばれる現象によりエネルギー変換効率が急激に低下することがわかった。
　さらに、上記エネルギー変換効率の低下量も、（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕと（Ｓｒ、Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕとでは大きな差があることがわかった。
　一方、上述の構成の他に、ＹＡＧ蛍光体を波長４５０ｎｍの光を用いて同様に集光したところ、エネルギー変換効率の急激な低下は発生しなかった。
　これらの評価結果を詳細に分析するため、さまざまな蛍光体の特性を調査したところ、ＹＡＧ蛍光体に代表される賦活剤がＣｅである蛍光体（Ｃｅ賦活型蛍光体）に関しては蛍光寿命が短いために光飽和が起りにくく、一方、賦活剤がＥｕやマンガン（Ｍｎ）である蛍光体に関しては蛍光寿命が長いために光飽和が起りやすいということがわかった。
　しかしながら、前述のように、ＹＡＧ蛍光体などのＣｅ賦活型蛍光体では、青色の蛍光を出射させることができないため、半導体レーザから出射される青色光の一部を波長変換せずに放射させる必要がある。
　本開示は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、半導体レーザ等の半導体発光素子から出射される出射光を複数の蛍光体で蛍光に変換して放射する発光装置において、半導体発光素子の出射光の光強度が変化しても、発光スペクトルの色再現性の変化が小さい発光装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本開示に係る発光装置の一態様は、第１の波長の光を放射する半導体発光素子と、少なくとも１種の第１の蛍光体を含み、前記第１の波長の光により励起され、前記第１の波長の光とは異なる第２の波長の光を放射する第１の波長変換部とを具備し、前記蛍光体は、賦活材としてＥｕ（ユウロピウム）を含み、前記第１の波長の光は、１ｋＷ／ｃｍ２以上の光密度で前記第１の波長変換部に照射され、前記第１の波長変換部に入射する前記第１の波長の光と、前記第１の波長変換部から放射する前記第２の波長の光の光出力比をη１としたときにおいて、前記第１の波長の光が５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第１の波長変換部に照射されたときの光出力比η１１と、前記第１の波長の光が２．５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第１の波長変換部に照射されたときの光出力比η１２とは、１≦η１２／η１１≦１．１７の関係式を満たすことを特徴とする。
　前記半導体発光素子から第１の波長変換部に照射される第１の波長の光の光密度を１ｋＷ／ｃｍ２以上とすることで、エテンデュを小さくすることができる。また、光密度が５ｋＷ／ｃｍ２のときの光出力比η１１と、光密度が２．５ｋＷ／ｃｍ２のときの光出力比η１２とを、１≦η１２／η１１≦１．１７の関係式を満たすことによって、第１の波長変換部（蛍光体層）の第１の蛍光体に照射される励起光（第１の波長の光）の励起光密度が変化しても、第１の蛍光体におけるエネルギー変換効率（光出力比）の変化を小さくすることができる。そのため、発光装置において半導体発光素子から出射される光（第１の波長の光）の光出力が変化しても、高輝度で、色ずれが小さい発光装置を実現することできる。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記半導体発光素子は、発光波長が３８０ｎｍ～４３０ｎｍである、としてもよい。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第１の蛍光体および前記第２蛍光体は、前記半導体発光素子の発光波長３８０ｎｍ～４３０ｎｍの光を吸収する、としてもよい。
　これにより、可視光領域、特に青色光以外の光を蛍光体の励起光として利用できる。このため、発光装置の出射光としてレーザ光を用いないので、安全でスペックルノイズが発生しない出射光を得ることができる。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第１の蛍光体は、蛍光ピーク波長が４３０ｎｍから６６０ｎｍまでの範囲にある、としてもよい。
　これにより、出射光の発光波長が可視光域である高輝度で色ずれの小さい発光装置を実現できる。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第１の蛍光体は、蛍光ピーク波長が４３０ｎｍから５００ｎｍまでの範囲にある、としてもよい。
　これにより、発光波長が青色領域で、安全でスペックルノイズが発生しない蛍光を出射する高輝度である発光装置を実現できる。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第１の蛍光体のＥｕ濃度ｘは、ｘ≦７モル％である、としてもよい。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第１の蛍光体は、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａの中から選択した少なくとも１種以上の元素とＭｇ酸化物とＳｉ酸化物とを含んだ蛍光体、または、ＢａとＭｇ酸化物とＡｌ酸化物とを含んだ蛍光体のいずれかである、としてもよい。
　この場合、前記第１の蛍光体が、前記Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａから選択した少なくとも１種以上の元素と、Ｍｇ酸化物と、Ｓｉ酸化物とを含んだ蛍光体のときは、Ｅｕ濃度ｘはｘ≦２モル％とすることが好ましい。
　このような構成にすることで、エテンデュを小さくできるため、第１の波長変換部（蛍光体層）に励起光密度が高い光が照射された場合においてでも、高輝度で、半導体発光素子からの出射した光の光出力が変化しても、エネルギー変換効率の変化の小さい蛍光を放射する発光装置を実現できる。
　また、前記第１の蛍光体が、前記Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａから選択した少なくとも１種以上の元素と、Ｍｇ酸化物と、Ｓｉ酸化物とを含んだ蛍光体である場合、第１の蛍光体の平均粒子径は２μｍ～２０μｍであることが好ましい。
　これにより、青色光を放射する第１の波長変換部（蛍光体層）のエネルギー変換効率を高くすることが可能となる。
　一方、前記第１の蛍光体が、ＢａとＭｇ酸化物とＡｌ酸化物とを含んだ蛍光体のときは、Ｅｕ濃度ｘはｘ≦７モル％であることが好ましい。
　このような構成にすることで、エテンデュを小さくできるため、第１の波長変換部（蛍光体層）に励起光密度が高い光が照射された場合においてでも、高輝度で、半導体発光素子からの出射した光の光出力が変化しても、エネルギー変換効率の変化の小さい青色光を放射する発光装置を実現できる。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記発光装置は、５００ｎｍ～６５０ｎｍの範囲の蛍光を放射する第２の蛍光体を含む第２の波長変換部を備える、としてもよい。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第２の波長変換部に入射する前記第１の波長の光と、前記第２の波長変換部から放射する波長の光の光出力比をη２としたときにおいて、前記第１の波長の光が５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第２の波長変換部に照射されたときの光出力比η２１と、前記第１の波長の光が２．５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第２の波長変換部に照射されたときの光出力比η２２とは、１≦η２２／η２１≦１．１７の関係式を満たす、としてもよい。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第２の蛍光体は、賦活剤としてＣｅを含有したアルミン酸塩蛍光体からなる、としてもよい。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第２の蛍光体は、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２からなる、としてもよい。この場合、第２の蛍光体は、吸収スペクトルの極大値が波長４３０ｎｍから４６０ｎｍの間にある、としてもよい。
　第２の蛍光体としてＣｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体を用いることで、第２の波長変換部（蛍光体層）に励起光密度が高い光が照射された場合においてでも、高輝度で、半導体発光素子からの出射した光の光出力が変化しても、エネルギー変換効率の変化の小さい光を放射する発光装置を実現できる。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記発光装置は、５８０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲の蛍光を放射する第３の蛍光体を含む第３の波長変換部を備える、としてもよい。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第３の波長変換部に入射する前記第１の波長の光と、前記第３の波長変換部から放射する波長の光の光出力比をη３としたときにおいて、前記第１の波長の光が５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第３の波長変換部に照射されたときの光出力比η３１と、前記第１の波長の光が２．５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第３の波長変換部に照射されたときの光出力比η３２とは、１≦η３２／η３１≦１．１７の関係式を満たす、としてもよい。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第３の蛍光体は、賦活剤としてＣｅを含んだアルミン酸塩蛍光体からなる、としてもよい。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記第３の蛍光体は、Ｃｅ賦活（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２からなる、としてもよい。
　この構成にすることで、発光波長が赤色領域である蛍光を出射する発光装置を実現でき、高輝度でスペックルノイズの発生を抑制できる発光装置を実現できる。さらには、変換効率の効率変動係数（光飽和係数）が小さい青色発光する第１の蛍光体と、緑色発光する第２の蛍光体と、赤色発光する第３の蛍光体とを組み合わせることで、高演色で、半導体発光素子の出射光の光出力が変化しても色ずれの小さい発光装置を実現できる。
　また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記半導体発光素子は、少なくとも１つ以上の半導体レーザからなる、としてもよい。
　これにより、波長変換部（蛍光体層）に照射される半導体発光素子からの光（第１の波長の光）の励起光密度を１ｋＷ／ｃｍ２以上に容易にすることができるため、高輝度な発光装置を得ることができる。
　また、本開示に係る投写装置の一態様は、上記いずれかの発光装置を備えた投写装置であって、出射光のピーク波長が波長５８０ｎｍから６６０ｎｍの間にある赤色半導体発光素子を備えることを特徴とする。
　これにより、半導体発光素子の種類が少なく、出射光の色調整が容易な投写装置を実現することができる。
　本開示によれば、蛍光体の変換効率が高く、かつ、半導体発光素子の出射光（第１の波長の光）の光強度が変化しても発光装置の発光スペクトルの色再現性の変化が小さい発光装置および投写装置を提供することができる。
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置および当該発光装置を搭載した投写装置の構成を示す図である。 図２の（ａ）は、第１の実施の形態における蛍光体層から照射された光のスペクトルを示す図であり、図２の（ｂ）は、第１の実施の形態における波長カットフィルターから出射された光のスペクトルを示す図であり、図２の（ｃ）は、第１の実施の形態におけるダイクロイックプリズムから出射された白色光のスペクトルを示す図であり、（ｄ）は、第１の実施の形態におけるダイクロイックプリズムから出射された、青色光、緑色光、赤色光、白色光の色度座標を示す図である。 図３の（ａ）は、従来の構成（１）における蛍光体層のエネルギー変換効率と励起光密度との関係を示す図であり、図３の（ｂ）は、従来の構成（２）における蛍光体層のエネルギー変換効率と励起光密度との関係を示す図であり、図３の（ｃ）は、第１の実施の形態における蛍光体層のエネルギー変換効率と励起光密度との関係を示す図である。 図４は、第１の実施の形態および従来の構成について、白色光の色度座標の励起光密度依存性を比較した図である。 図５は、第１の実施の形態における効率変動係数ηＸ２／ηＸ１と白色光の色度座標における色ズレ量｜Δｘ｜、｜Δｙ｜との関係を示す図である。 図６の（ａ）は、第１の実施の形態におけるＥｕ賦活ＳＭＳ蛍光体のエネルギー変換効率を示す図であり、図６の（ｂ）は、第１の実施形態におけるＥｕ賦活ＳＭＳ蛍光体のエネルギー変換効率を示す図であり、図６の（ｃ）は、第１の実施形態におけるＥｕ濃度と効率変動係数ηＸ２／ηＸ１との関係を示す図である。 図７の（ａ）は、第１の実施の形態におけるＣｅ賦活ＹＡＧ蛍光体の励起光密度とエネルギー変換効率との関係を示す図であり、図７の（ｂ）は、第１の実施形態におけるＣｅ賦活ＹＡＧ蛍光体の効果を説明するための図であり、図７の（ｃ）は、第１の実施形態におけるＣｅ賦活ＹＡＧ蛍光体の効果を説明するための図である。 図８は、第２の実施の形態に係る発光装置における青色光と白色光とのスペクトルを示す図である。 図９は、第２の実施の形態における効率変動係数ηＸ２／ηＸ１の値と発光装置から出射される白色光の色度座標のズレ量｜Δｘ｜、｜Δｙ｜と励起光密度との関係を示す図である。 図１０の（ａ）は、第２の実施の形態において用いたＥｕ賦活（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７蛍光体のエネルギー変換効率の励起光密度依存を示す図であり、図１０の（ｂ）は、第２の実施の形態において用いたＥｕ賦活（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７蛍光体のＥｕ濃度と効率変動係数ηＸ２／ηＸ１との関係を示す図である。 図１１は、第３の実施の形態に係る発光装置および投写装置の構成を示す図である。 図１２は、第３の実施の形態に係る発光装置における波長変換部の構成を示す図である。 図１３は、第３の実施の形態の変形例に係る発光装置の構成を示す図である。 図１４は、第４の実施の形態に係る発光装置および投写装置の構成を示す図である。 図１５は、第４の実施の形態に係る発光装置に用いられる波長変換部の構成を示す図である。 図１６の（ａ）は、第４の実施の形態における波長変換拡散光のスペクトルを示す図であり、図１６の（ｂ）は、第４の実施の形態に係る発光装置の出射光のスペクトルを示す図であり、図１６の（ｃ）は、第４の実施の形態に係る発光装置の出射光の色度座標を示す図である。 図１７の（ａ）は、第４の実施の形態に係る発光装置に用いられる、他の第１例における波長変換部の構成を示す図であり、図１７の（ｂ）は、第４の実施の形態に係る発光装置に用いられる、他の第２例における波長変換部の構成を示す図である。 図１８は、第４の実施の形態の変形例に係る発光装置の構成を示す図である。 図１９は、第５の実施の形態に係る発光装置の構成を示す図である。 図２０は、従来の発光装置の構成を示す図である。
　以下、本開示に係る発光装置および投写装置について、実施の形態に基づいて説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。また、各図において、同じ構成要素には同じ符号を付している。
　（第１の実施の形態）
　以下、第１の実施の形態に係る発光装置および投写装置について、図１～図７を用いて説明する。
　図１は、第１の実施の形態に係る発光装置および投写装置の構成を示す図である。
　図１に示すように、本実施の形態における投写装置９９は、主に、発光装置１と、画像表示素子５０Ｂ、５０Ｇ、５０Ｒと、ダイクロイックプリズム６０と、投影レンズ６５とで構成される。
　発光装置１は、主な発光波長が５８０～６６０ｎｍの範囲のいわゆる赤色光である波長変換光７９Ｒと、主な発光波長が５００～５８０ｎｍの範囲のいわゆる緑色光である波長変換光７９Ｇと、主な発光波長が４３０～５００ｎｍの範囲のいわゆる青色光である波長変換光７９Ｂとの三原色の光を放射する。
　発光装置１は、三原色それぞれの光を放射する３種類の光学ブロックを有し、具体的には、青色光を放射する第１光学ブロックと、緑色光を放射する第２光学ブロックと、赤色光を放射する第３光学ブロックとを有する。これらの光学ブロックは、ほぼ同じ構成となっている。
　例えば、青色光である波長変換光７９Ｂを放射する第１光学ブロックは、例えば光出力が２ワットで発光波長の中心波長（ピーク波長）が４００～４３０ｎｍの範囲（例えば波長４１０ｎｍ）にある半導体レーザである半導体発光素子１１Ｂがヒートシンク２５Ｂ上に複数、例えば２５個（図１では３個）配置されており、半導体発光素子１１Ｂから出射した出射光７０Ｂは、コリメートレンズ１２Ｂにより凹レンズ１３Ｂに集められて直進光となり、ダイクロイックミラー１４Ｂを透過し、集光レンズ１５Ｂにより波長変換部１６Ｂの蛍光体層１７Ｂの所定の位置に集光される。このとき、集光位置である集光部７５Ｂには、光出力が例えば５０Ｗの光が、面積１ｍｍ２の中に集光されるように設定される。
　波長変換部１６Ｂは、円盤状の金属板と、この金属板の表面に形成された蛍光体層１７Ｂとを有する。この波長変換部１６Ｂは、回転軸１９Ｂを有し、回転機構２０Ｂにより回転するように構成されている。波長変換部１６Ｂは、発光装置１の動作中に回転機構２０Ｂにより回転する。この回転は、蛍光体層１７Ｂの特定の位置に出射光７０Ｂを照射し続けることを防止するものである。蛍光体層１７Ｂに集光された出射光７０Ｂは、蛍光体層１７Ｂに含まれる蛍光体により、中心波長が４００～４３０ｎｍの光から主な波長が４３０～５００ｎｍの光へと波長変換されて反射する。つまり、蛍光体層１７Ｂは、出射光７０Ｂを励起光として蛍光発光する。波長変換されて反射した光は、いわゆるランバーシアン型である波長変換拡散光７６Ｂとなる。この波長変換拡散光７６Ｂは、集光レンズ１５Ｂにより再び直進光である波長変換光７７Ｂとなり、ダイクロイックミラー１４Ｂおよび反射ミラー３１Ｂで反射され、波長変換光７８Ｂとして波長カットフィルター４０Ｂを通過する。波長カットフィルター４０Ｂを通過する際、波長変換光７８Ｂは不要な波長の光をカットされ、色純度がより高い波長変換光７９Ｂ（青色光）となり発光装置１から出射する。
　また、第２光学ブロックおよび第３光学ブロックは、第１光学ブロックと同様の構成となっており、それぞれ、緑色光である波長変換光７９Ｇおよび赤色光である波長変換光７９Ｒを出射するように構成されている。
　具体的には、緑色光である波長変換光７９Ｇを放射する第２光学ブロックは、半導体発光素子１１Ｇがヒートシンク２５Ｇ上に複数個配置されており、半導体発光素子１１Ｇから出射した出射光７０Ｇは、コリメートレンズ１２Ｇにより凹レンズ１３Ｇに集められて直進光となり、ダイクロイックミラー１４Ｇを透過し、集光レンズ１５Ｇにより波長変換部１６Ｇの蛍光体層１７Ｇの所定の位置に集光される。このとき、集光位置である集光部７５Ｇには、光出力が例えば５０Ｗの光が、面積１ｍｍ２の中に集光されるように設定される。
　波長変換部１６Ｇは、円盤状の金属板と、この金属板の表面に形成された蛍光体層１７Ｇとを有する。この波長変換部１６Ｇは、回転軸１９Ｇを有し、回転機構２０Ｇにより回転するように構成されており、波長変換部１６Ｂと同様に動作する。
　蛍光体層１７Ｇに集光された出射光７０Ｇは、蛍光体層１７Ｇに含まれる蛍光体によって波長変換されて波長変換拡散光７６Ｇとなる。この波長変換拡散光７６Ｇは、集光レンズ１５Ｇにより再び直進光である波長変換光７７Ｇとなり、ダイクロイックミラー１４Ｇおよび反射ミラー３１Ｇで反射され、波長変換光７８Ｇとして波長カットフィルター４０Ｇを通過し、波長変換光７９Ｇ（緑色光）となって発光装置１から出射する。
　同様に、赤色光である波長変換光７９Ｒを放射する第３光学ブロックは、半導体発光素子１１Ｒがヒートシンク２５Ｒ上に複数個配置されており、半導体発光素子１１Ｒから出射した出射光７０Ｒは、コリメートレンズ１２Ｒにより凹レンズ１３Ｒ集められて直進光となり、ダイクロイックミラー１４Ｒを透過し、集光レンズ１５Ｒにより波長変換部１６Ｒの蛍光体層１７Ｒの所定の位置に集光される。このとき、集光位置である集光部７５Ｒには、光出力が例えば５０Ｗの光が、面積１ｍｍ２の中に集光されるように設定される。
　波長変換部１６Ｒは、円盤状の金属板と、この金属板の表面に形成された蛍光体層１７Ｒとを有する。この波長変換部１６Ｒは、回転軸１９Ｒを有し、回転機構２０Ｒにより回転するように構成されており、波長変換部１６Ｂと同様に動作する。
　蛍光体層１７Ｒに集光された出射光７０Ｒは、蛍光体層１７Ｒに含まれる蛍光体によって波長変換されて波長変換拡散光７６Ｒとなる。この波長変換拡散光７６Ｒは、集光レンズ１５Ｒにより再び直進光である波長変換光７７Ｒとなり、ダイクロイックミラー１４Ｒおよび反射ミラー３１Ｒで反射され、波長変換光７８Ｒとして波長カットフィルター４０Ｒを通過し、波長変換光７９Ｒ（赤色光）となって発光装置１から出射する。
　なお、発光装置１の色調整を容易に行うために、各ブロックにおいて、半導体発光素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒは、同じ特性の半導体発光素子を用いている。
　上記構成において、半導体発光素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒから出射され、蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒの集光部７５Ｂ、７５Ｇ、７５Ｒに照射される光は、光出力が１０ワット以上、好ましくは５０ワットである。また、集光部７５Ｂ、７５Ｇ、７５Ｒにおける集光面積は、１ｍｍ２以下、つまり、光密度が１ｋＷ／ｃｍ２以上、好ましくは５ｋＷ／ｃｍ２に設定される。これは、前述のように蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒで変換される波長変換拡散光７６Ｂ、７６Ｇ、７６Ｒは、大きな拡がり角を有する光であり、集光レンズ１５Ｂ、１５Ｇ、１５Ｒで直進光（波長変換光７７Ｂ、７７Ｇ、７７Ｒ）へ変換するためには、発光面積が出来る限り小さい（拡がり角×発光面積であるエテンデュができる限り小さい）ほうがいいためである。
　続いて、この発光装置１を用いた投写装置９９の動作について説明する。
　発光装置１から出射した波長変換光７９Ｂ、７９Ｇ、７９Ｒは、それぞれ反射ミラー３２Ｂ、３３Ｂ、３５Ｂ、３３Ｇ、３５Ｇ、３５Ｒにより、例えばＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｄｉｖｉｃｅ）である画像表示装置５０Ｂ、５０Ｇ、５０Ｒに導かれる。画像表示装置５０Ｂ、５０Ｇ、５０Ｒに照射された光は２次元の映像信号が重畳された信号光８０Ｂ、８０Ｇ、８０Ｒとなり反射され、ダイクロイックプリズム６０により合波されて合成光８５となり、投影レンズ６５により所定のスクリーン（図示なし）に投影可能な映像光８９となって投写装置９９から出射される。
　続いて、発光装置１の各波長変換部に搭載される蛍光体の特性について、好ましい形態を説明する。
　上述のような発光装置１では、集光部７５Ｂ、７５Ｇ、７５Ｒにおいて、それぞれ光密度は１ｋＷ／ｃｍ２以上となる。このような高い光密度の光が照射される場合において、半導体発光素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒの光出力の変動に対して、赤色、緑色、青色の波長変換光７９Ｒ、７９Ｇ、７９Ｂの色バランスの変化（色ずれ）が十分小さくなるように構成することが好ましい。このためには、波長変換部１６Ｂ（第１の波長変換部）、波長変換部１６Ｇ（第２の波長変換部）、波長変換部１６Ｒ（第３の波長変換部）では、半導体発光素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒから５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で各蛍光体に照射されたときの光出力比（エネルギー変換効率）：ηＢ１、ηＧ１、ηＲ１と、２．５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で各蛍光体に照射されたときの光出力比（エネルギー変換効率）：ηＢ２、ηＧ２、ηＲ２との比（すなわち、ηＢ２／ηＢ１、ηＧ２／ηＧ１、ηＲ２／ηＲ１）が以下の条件を満たす材料によって蛍光体層１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを構成する必要がある。
　１≦ηＢ２／ηＢ１（＝ηＢ２（Ｐ＝０．５Ｐ０）／ηＢ１（Ｐ＝Ｐ０））≦１．０９
　１≦ηＧ２／ηＧ１（＝ηＧ２（Ｐ＝０．５Ｐ０）／ηＧ１（Ｐ＝Ｐ０））≦１．０９　
　１≦ηＲ２／ηＲ１（＝ηＲ２（Ｐ＝０．５Ｐ０）／ηＲ１（Ｐ＝Ｐ０））≦１．０９　
　ここで、ηＸ1（Ｐ＝Ｐ０）は、半導体発光素子１１から出射され蛍光体層（蛍光体）へ照射される光密度Ｐが、動作初期の標準光密度Ｐ０＝５ｋＷ/ｃｍ２であるときの蛍光体のエネルギー変換効率（＝蛍光体から発光する波長変換光のエネルギー／蛍光体へ入射する入射光のエネルギー）であり、ηＸ２（Ｐ＝０．５Ｐ０）は、半導体発光素子１１から蛍光体層（蛍光体）へ照射される光密度Ｐが、動作初期の標準状態から５０％の２．５ｋＷ/ｃｍ２になった（半減した）とき、すなわちＰ＝０．５Ｐ０のときの蛍光体のエネルギー変換効率である。なお、「ηＸ」において、「Ｘ」は、Ｂ、Ｇ又はＲである。また、本明細書において、ηＸ２／ηＸ１を、以後、「効率変動係数」と呼ぶ。
　次に、上記条件を満たす具体的な各蛍光体層を構成する蛍光体材料について説明する。
　まず、蛍光体層１７Ｂの蛍光体（第１の蛍光体）は、例えば、蛍光スペクトルのピーク波長である蛍光ピーク波長が４３０ｎｍから５００ｎｍまでの範囲にある。本実施の形態における蛍光体層１７Ｂの蛍光体は、少なくともＳｒと珪酸塩と賦活剤としてＥｕとを含んだ構成からなる蛍光体であり、例えば、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体を主成分とする蛍光体である。
　また、蛍光体層１７Ｇの蛍光体（第２の蛍光体）は、例えば、蛍光ピーク波長が５００ｎｍから６６０ｎｍまでの範囲にある。本実施の形態における蛍光体層１７Ｇの蛍光体は、Ｃｅ賦活アルミン酸塩蛍光体であり、例えば、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体を主成分とする蛍光体である。
　また、蛍光体層１７Ｒの蛍光体（第３の蛍光体）は、例えば、蛍光ピーク波長が５２０ｎｍから６６０ｎｍまでの範囲にある。本実施の形態における蛍光体層１７Ｒの蛍光体は、Ｃｅ賦活アルミン酸塩蛍光体であり、例えば、Ｃｅ賦活（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体を主成分とする蛍光体である。
　次に、このような蛍光体を用いた発光装置１の動作について、図２を用いて説明する。
　図２（ａ）は、波長変換部１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒを構成する蛍光体としてそれぞれ、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体、Ｃｅ賦活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体を用いた場合における波長変換光７８Ｂ、７８Ｇ、７８Ｒのスペクトルを表している。
　上述のように、波長変換光７８Ｂ、７８Ｇ、７８Ｒは、波長カットフィルター４０Ｂ、４０Ｇ、４０Ｒにより不要な波長の光がカットされるので、図２（ｂ）に示すように、色純度が向上したスペクトルで示される波長変換光７９Ｂ、７９Ｇ、７９Ｒとなり発光装置１から放射される。このとき、波長カットフィルター４０Ｂは波長５００ｎｍ以上の光を、波長カットフィルター４０Ｇは波長６１０ｎｍ以上の光を、波長カットフィルター４０Ｒは波長５８０ｎｍ以下の光を、カットするように設定されている。
　これらの波長変換光７９Ｂ、７９Ｇ、７９Ｒは、図２（ｄ）の色度座標で示されるように、それぞれ青色光、緑色光、赤色光となっていることがわかる。さらに、これらの波長変換光７９Ｂ、７９Ｇ、７９Ｒを合波した合成光８５の光のスペクトルを図２（ｃ）に示す。また、この合成光８５の色度座標を図２（ｄ）に示す。このときの色座標は（ｘ，ｙ）＝（０．３０６，０．３１５）となり、色温度が約７０００Ｋの白色光となるように設定されている。
　続いて、図３を用いて、本実施の形態における発光装置１および投写装置９９の効果について、シミュレーションデータと実験データとを用いて説明する。
　まず、図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて、従来の発光装置における蛍光体の組み合わせを用いたエネルギー変換効率の励起光密度依存性を測定した結果を説明する。
　図３（ａ）は、従来の構成（１）における発光装置の励起光密度依存性を示す図であり、発光中心波長が約４１０ｎｍの半導体レーザを光源として構成された発光装置における蛍光体のエネルギー変換効率を示している。図３（ａ）では、蛍光体として、白色ＬＥＤに用いられる青色蛍光体Ｅｕ賦活（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７蛍光体（「ＢＡＭ－１」と呼ぶ）と、緑色蛍光体Ｅｕ賦活（Ｓｒ、Ｂａ）２ＳｉＯ４蛍光体（「ＳＢＳＥ－１」と呼ぶ）とを用いたときの測定結果を示している。
　図３（ａ）に示すように、励起光密度が大きくなるにつれて青色蛍光体および緑色蛍光体はいずれもエネルギー変換効率が低下し、特に緑色蛍光体のエネルギー変換効率が急激に低下することが分かる。この結果、これら２つの蛍光体の間のエネルギー変換効率の差の変動が大きくなるので、効率変動係数ηＢ２／ηＢ１、ηＧ２／ηＧ１の値の差が大きくなり、例えば半導体発光素子１１の光出力が動作初期として例えば５ｋＷ／ｃｍ２から２．５ｋＷ/ｃｍ２へと５０％低下すると発光装置１の色バランスが大きくずれる。
　また、図３（ｂ）は、従来の構成（２）における発光装置の励起光密度依存性を示す図であり、発光中心波長が約４５０ｎｍの青色半導体レーザを光源として構成された発光装置における蛍光体のエネルギー変換効率を示している。図３（ｂ）では、蛍光体として、特許文献４で開示されているＣｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体（「ＹＡＧＧ－１」と呼ぶ）を評価した結果と、比較として一般的なＹＡＧ蛍光体であるＣｅ賦活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体（「ＹＡＧ－１」と呼ぶ）を評価した結果とを示している。
　図３（ｂ）に示すように、蛍光体がＹＡＧ－１の場合は、エネルギー変換効率の励起光密度依存性が小さいことが分かる。しかし、この蛍光体は、発光色がいわゆる黄色領域であるので、ディスプレイ用の緑蛍光体としては使いにくい。また、蛍光体がＹＡＧＧ－１の場合は、エネルギー変換効率の励起光密度依存性がＹＡＧ－１の場合と比較して大きくなっていることが分かる。ここで、白色光を形成するために用いられる青色光は半導体発光素子の出射光をそのまま用いる。この場合、青色光は励起光密度に依存することなしに一定の割合で光学効率が決まる。したがって、半導体発光素子の青色光とＹＡＧＧ－１蛍光体の緑色光との組み合わせを利用する場合、半導体発光素子の光出力の低下量が大きくなれば、効率変動係数ηＧ２／ηＧ１の影響が大きくなり、白色光の色ズレ量が大きくなる。
　一方、図３（ｃ）は、本実施の形態に係る発光装置の励起光密度依存性を示す図であり、図１に示す蛍光体層に係る蛍光体を用いたときの評価結果を示している。ここで、図３（ｃ）では、励起光源として、発光中心波長が約４１０ｎｍの半導体レーザを用い、蛍光体として、蛍光体層１７Ｂを構成する蛍光体であるＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８（「ＳＭＳ－１」と呼ぶ）と蛍光体層１７Ｇを構成する蛍光体であるＣｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２（ＹＡＧＧ－１）とを用いている。具体的にＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８（ＳＭＳ－１）については、Ｅｕ濃度が１モル％で、粒子径が２μｍから２０μｍまで（平均粒子径が８μｍ）のものを分散させたものを用いた。
　図３（ｃ）に示すように、本実施の形態では、蛍光体がＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８（ＳＭＳ－１）の場合、励起光密度が変化してもエネルギー変換効率の変化が小さいことが分かる。つまり、ＳＭＳ－１の蛍光体は、励起光密度依存性が小さいことが分かる。さらに、蛍光体がＣｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２（ＹＡＧＧ－１）の場合も、エネルギー変換効率の変化が小さかった。つまり、ＹＡＧＧ－１の蛍光体も、励起光密度依存性が小さいことが分かる。この結果、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８とＣｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２との間のエネルギー変換効率の変化量の差が非常に小さくなることが分かった。つまり、蛍光体層１７Ｂの蛍光体（ＳＭＳ－１）の効率変動係数ηＢ２／ηＢ１を小さくするだけではなく、蛍光体層１７Ｇの蛍光体（ＹＡＧＧ－１）の効率変動係数ηＧ２／ηＧ１との差（ηＢ２／ηＢ１Ｂ－ηＧ２／ηＧ１）も小さくできることが分かった。
　このように、青色光を放射する蛍光体層１７Ｂを構成する蛍光体としてＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８を用い、励起光源である半導体発光素子１１Ｂとして発光波長４００～４３０ｎｍの半導体レーザを用いることで、蛍光体層１７Ｂの光飽和を抑制し、励起光源の励起光密度が変化した場合に、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８と組み合せて用いられる蛍光体との間のエネルギー変換効率の差の変動を小さくすることができる。その結果、発光装置としての色ずれを抑制することができ、良好な発光スペクトルの色再現性を実現できる発光装置を提供することができる。
　さらに、発光波長４００～４３０ｎｍの一種類の半導体発光素子を用い、青色光を放射する蛍光体としてＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体を用いる場合、緑色光を放射する蛍光体としてＣｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体を用いることが好ましい。
　なお、第１の実施の形態における蛍光体層１７Ｂに用いたＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体が、同じＥｕ賦活蛍光体であるＥｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体と比較して効率変動係数が小さいことは、以下に示す理由によるものだと推察される。
　まず、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８は、緻密な結晶構造であるメルウィナイト構造を有しており、賦活剤のＥｕで、構成元素であるＳｒの一部を置換したものである。一方、従来用いられているＥｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体は、スピネル結晶の積層構造からなり、Ｂａの一部を賦活剤のＥｕで置換したものである。
　ここで、賦活剤であるＥｕと母材結晶の原子間距離に注目すると、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体におけるＥｕと母材結晶との距離は、約２Åであり、Ｅｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体におけるＥｕと母材結晶との距離（約３Å）よりも短い。したがって、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体のＥｕイオンのエネルギー準位の振動準位が高く、励起光強度が高いときの非発光遷移比率の増加量がＥｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体と比較して少ない。
　これにより、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体の効率変動係数がＥｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体の効率変動係数よりも小さくなると推察される。またこの効果は、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体のＳｒの一部もしくは全部をＣａもしくはＢａで置き換えた蛍光体でも起ると考えられる。
　続いて、図４を用いて、上記に説明した、蛍光体のエネルギー変換効率の励起光密度依存性が発光装置の出射光の色バランスに与える影響について説明する。図４は、発光装置の出射光である白色光が半導体発光素子の光出力が動作初期（Ｐ＝Ｐ０：５ｋＷ／ｃｍ２）から２５％低下した場合（Ｐ＝０．７５Ｐ０：３．７５ｋＷ／ｃｍ２）と５０％（Ｐ＝０．５Ｐ０：２．５ｋＷ/ｃｍ２）低下した場合との色ずれを色度座標上で比較した図である。なお、図４では、第１の実施の形態における発光装置、従来の構成（１）、（２）の発光装置の３種類の組合せについて、初期の色度座標が７０００Ｋとなるように設定して比較した。また、このとき、第１の実施の形態、従来の構成（１）、（２）では、いずれも赤色蛍光体としてＣｅ賦活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ－１）を用いて評価した。
　まず、この比較において、動作初期の白色光の色度座標（基準色度座標）をいずれも（ｘ，ｙ）＝（０．３０６，０．３１５）で設計した。このとき、本実施の形態の構成において、半導体発光素子の光出力が動作初期に対し２５％低下した（Ｐ＝０．７５Ｐ０）とすると、基準色度座標に対するズレは（０．０００６，０．０００９）となった。また、光出力が動作初期に対して５０％低下した（Ｐ＝０．５Ｐ０）場合の基準色度座標に対するズレは（－０．０００４，０．００４３）となった。いずれも基準色度座標と比較して、ズレ量がｘ座標、ｙ座標とも０．０１以下と非常に小さく抑えられていることがわかる。
　これに対して、従来の構成（１）では、光出力が動作初期に対して２５％低下した（Ｐ＝０．７５Ｐ０）場合は色度座標が（０．３１２，０．３７９）となり、また、光出力が動作初期に対して５０％低下した（Ｐ＝０．５Ｐ０）場合は色度座標が（０．３１２，０．４０１）となる。
　また、従来の構成（２）では、光出力が動作初期に対して２５％低下した（Ｐ＝０．７５Ｐ０）場合は色度座標が（０．３１２，０．３４６）となり、光出力が動作初期に対して５０％低下した（Ｐ＝０．５Ｐ０）場合は色度座標が（０．３１０，０．３３７）となる。
　このように、従来の構成（１）、（２）では、いずれの場合も基準色度座標に対して、ｘ座標およびｙ座標の少なくともいずれかが１／１００以上もずれて、色再現性の低下が発生することがわかる。
　続いて、より詳細に効率変動係数ηＸ２／ηＸ１と、白色光の色度座標における色ズレ量｜Δｘ｜、｜Δｙ｜との関係を明確化するために、図２（ｂ）に示す発光スペクトルを用いて計算を行った。図５は、効率変動係数ηＸ２／ηＸ１と白色光の色度座標における色ズレ量｜Δｘ｜、｜Δｙ｜との関係を、計算しても求めた結果を示している。
　図５に示す結果から、基準色度座標に対して、ｘ座標の色ズレ量（｜Δｘ｜）およびｙ座標の色ズレ量（｜Δｙ｜）を１／１００以下にすることができるＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体の効率変動係数の条件は、１≦ηＢ２／ηＢ１≦１．０９となる。
　続いて、上記効率変動係数の条件を満たすＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体の構造について調査するため、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８のエネルギー変換効率の励起光密度依存性を賦活剤（Ｅｕ）の濃度（モル濃度）を変えて評価した。図６（ａ）は、Ｅｕの濃度を０．３５％、１％、２％、３％まで変化させたときの結果を示している。図６（ｂ）は、Ｅｕの濃度を変化させたときのエネルギー変換効率を、励起光密度１Ｗ／ｃｍ２と５ｋＷ／ｃｍ２の場合とでプロットした図を示している。
　ここで、従来の発光装置のように例えば白色ＬＥＤ用途で用いる場合、蛍光体に照射される励起光密度は非常に低く、１Ｗ／ｃｍ２程度である。この場合、図６（ｂ）に示すようにＥｕ濃度の最適値は２モル％前後となる。一方、本実施の形態のように、励起光密度が高い発光装置の場合、エネルギー変換効率を高くするためには、同図に示すように、Ｅｕ濃度は白色ＬＥＤで使用する場合よりも低い方がよく、例えば１モル％とすることが好ましい。
　このように、励起光密度によって最適値が異なる理由としては、以下のように推察される。励起光密度が１Ｗ／ｃｍ２と比較的に低い場合は、Ｅｕ濃度が高くても格子歪や格子振動などの非発光遷移が殆ど無視できるため、エネルギー変換効率のピークは濃度消光の影響が上限となり、この上限はＥｕ濃度が２モル％程度である。一方、プロジェクタ用光源などの蛍光体に照射される場合などで励起光密度が比較的に高い場合は、Ｅｕ濃度が１モル％のときにエネルギー変換効率がピークとなる。このように、励起光密度の大小によるＥｕ濃度の最適値が変化する原因は、格子歪の低下や格子振動の低下など非発光遷移が高い励起光密度の場合においては、高Ｅｕ濃度での格子歪の低下や格子振動の低下を無視することが出来なくなったためであると考えられる。
　続いて、図６（ｃ）に、Ｅｕ濃度を変化させたときに効率変動係数ηＸ２／ηＸ１をプロットしたときの図を示す。図６（ｃ）に示すように、Ｅｕ濃度を従来よりも低くすることで効率変動係数ηＢ２／ηＢ１を小さくすることができる。しかし、前述のようにＥｕ濃度を低くしすぎるとエネルギー変換効率が全体的に低下する。したがって、励起光密度が１ｋＷ／ｃｍ２のように非常に高い場合において、白色光の色ズレを１／１００未満（１≦ηＢ２／ηＢ１≦１．０９）にしつつ、蛍光体層における発光効率を高くするためには、Ｅｕ濃度を２％以下とすることが好ましく、０．５モル％以上２モル％以下とするのがより好ましい。
　続いて、蛍光体層１７Ｇを構成する蛍光体材料の好ましい形態について説明する。図７（ａ）は、蛍光体層１７Ｇとして用いたＣｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体（ＹＡＧＧ－１蛍光体）のエネルギー変換効率の励起光密度依存性を、励起光として発光中心波長が約４５０ｎｍの光を用いた場合と約４１０ｎｍの光を用いた場合とを比較した結果を示している。
　図７（ａ）に示すように、中心発光波長４５０ｎｍの光を用いた場合は、エネルギー変換効率の励起光密度依存性が高く、励起光密度に対してエネルギー変換効率が変化していることが分かる。これに対し、中心発光波長４１０ｎｍの光を用いた場合は、エネルギー変換効率の励起光密度依存性は低くなっており、エネルギー変換効率の効率変動係数ηＧ２／ηＧ１は、ηＧ２／ηＧ１＝１．０１９と非常に小さい値を示した。また、蛍光体層１７Ｒに用いたＣｅ賦活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体についても、エネルギー変換効率の効率変動係数ηＲ２／ηＲ１は非常に低くなっていた。
　上記のように、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体の光飽和が、短波長になると小さくなることは、以下の理由によるものだと推察される。図７（ｂ）は、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体のＣｅイオンのエネルギー準位を示している。また、図７（ｃ）は、Ｃｅ賦活（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体の吸収スペクトルを示している。
　図７（ｂ）に示すように、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体のＣｅイオンは４ｆ－５ｄ遷移であり、励起光により電子が４ｆ軌道の２Ｆ５／２から５ｄの励起準位へ励起された後、４ｆ軌道の２Ｆ５／２と２Ｆ７／２の２つの基底準位へ遷移するときに波長５１０～５８０ｎｍの光を放射する。このとき、励起光のエネルギーを励起準位の中心エネルギーよりも大きくすることで、より高エネルギーの励起準位を利用することができるため励起準位の飽和が抑えられて光飽和が起りにくくなると考えられる。
　したがって、図７（ｃ）に示すように、Ｃｅ賦活（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体の吸収スペクトルにおいて、ピークの波長よりも短い波長の光を励起光とすることになるので、光飽和を小さくすることができる。特に、本実施の形態で示すように、波長４００～４３０ｎｍの光と、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体とを組み合わせることが好ましい。
　以上、第１の実施の形態に係る発光装置１によれば、蛍光体層１７Ｂ、蛍光体層１７Ｇおよび蛍光体層１７Ｒの蛍光体として、エネルギー変換効率の効率変動係数ηＢ２／ηＢ１、ηＧ２／ηＧ１、ηＲ２／ηＲ１が上記条件を満たす蛍光体を用いることで、発光装置を長時間使用して半導体発光素子の光出力が半減した場合でも、例えば色度座標（０．３０６，０．３１６）の白色光の色ズレを（０．３０６±０．０１，０．３１６±０．０１）以内に収めることが出来るため、高輝度で色ずれの小さい発光装置を実現することができる。つまり、半導体レーザから出射される光を変換して放射する発光装置において、蛍光体における光飽和を抑制し、蛍光体におけるエネルギー変換効率の急激な低下を低減させるとともに、色バランスの調整が容易な発光装置および投写装置を提供することができる。
　なお、第１の実施の形態では、プロジェクタを用途とした発光装置および投写装置について記載したが、本発明は、プロジェクタに限らず、リアプロジェクションテレビ、ヘッドアップディスプレイなどのディスプレイ用途や、ヘッドライトなどの投射光源、内視鏡などの医療用光源などの光源に用いられる発光装置に適用することができる。
　（第２の実施の形態）
　続いて、図８、図９および図１０を用いて、第２の実施の形態に係る発光装置について説明する。本実施の形態では青色蛍光体としてＥｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７を用いる。そして、本実施の形態では、Ｅｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体においても、エネルギー変換効率の効率変動係数ηＢ２／ηＢ１を小さくすることが可能な形態を示す。なお、本実施の形態における発光装置の構成は、第１の実施の形態における発光装置１と同様の構成であるので、その説明は省略する。
　本実施の形態では、波長変換部１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒを構成する蛍光体としてそれぞれ、Ｅｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２、Ｃｅ賦活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２を用いている。図８は、本実施の形態における波長変換光７８Ｂのスペクトルと、波長変換光７８Ｂ、７８Ｇ、７８Ｒの合成光８５のスペクトルを示している。ここで、波長変換光７８Ｂ、７８Ｇ、７８Ｒは、波長カットフィルター４０Ｂ、４０Ｇ、４０Ｒにより不要な波長の光がカットされるので、色純度が向上したスペクトル（図示せず）で波長変換光７９Ｂ、７９Ｇ、７９Ｒとなり発光装置１から放射される。このとき、第１の実施の形態と同様に、波長カットフィルター４０Ｂは、波長５００ｎｍ以上の光を、波長カットフィルター４０Ｇは波長６１０ｎｍ以上の光を、波長カットフィルター４０Ｒは波長５８０ｎｍ以下の光を、カットするように設定した。また、合成光８５の色度座標は、（ｘ，ｙ）＝（０．３０６，０．３１５）となり、色温度が約７０００Ｋの白色光となるように設定されている。
　続いて、図９を用いて、図５と同様にして、本実施の形態における効率変動係数ηＢ２／ηＢ１の値と発光装置の色度座標におけるズレとの関係を説明する。図９は、効率変動係数ηＢ２／ηＢ１と白色光の色度座標における色ズレ量｜Δｘ｜、｜Δｙ｜との関係を示す図である。
　図９に示す結果から、本実施の形態において、色ズレ量（｜Δｘ｜）およびｙ座標の色ズレ量（｜Δｙ｜）を１／１００以下にするためには、効率変動係数ηＢ２／ηＢ１を１．１７以下にする必要がある。つまり、図９に示すように、青色光に対応する蛍光体の効率変動係数ηＢ２／ηＢ１は、以下の条件を満たすことが好ましい。
　１≦ηＢ２／ηＢ１（＝ηＢ２（Ｐ＝２．５ｋＷ／ｃｍ２）／ηＢ１（Ｐ＝５ｋＷ／ｃｍ２））≦１．１７
　図１０（ａ）は、Ｅｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体のエネルギー変換効率の励起光密度依存性およびＥｕ濃度依存性を示している。
　ここで、従来の発光装置のように、励起光密度１Ｗ／ｃｍ２以下の場合、特許文献７に示されるように、Ｅｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体にＥｕ濃度を２０モル％以上添加することで発光効率を最適化することができる。本願発明者らも、Ｅｕ濃度を２０モル％以下では、発光効率が低くなることを確認した。しかし、Ｅｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体を用いて本実施の形態における発光装置を構成した場合、前述のように効率変動係数は大きい。これは前述のように、Ｅｕと母材との結合距離が長く、格子歪や格子振動による非発光過程が大きいことに起因しているものと考えられる。そこで、励起光密度が高い場合でも光飽和が小さいＥｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体を得るため、Ｅｕ濃度を７～５３％で変化させてエネルギー変換効率の励起光密度依存性を比較した。
　この結果、図１０（ｂ）に示すように、Ｅｕ濃度７モル％以下では、蛍光体の効率変動係数１≦ηＢ２／ηＢ１（＝ηＢ２（Ｐ＝２．５ｋＷ／ｃｍ２）／ηＢ１（Ｐ＝５ｋＷ／ｃｍ２））≦１．１７の場合に、発光装置の色ズレが小さくすることができる構成があることが分かった。これはＥｕ濃度を低濃度化することで、格子振動による非発光過程が小さくなったためと考えられる。
　また、同図にて、励起光密度が６ｋＷ／ｃｍ２における蛍光体のエネルギー変換効率のＥｕ依存性も同時にプロットした。このとき、Ｅｕ濃度が低い場合（例えば７モル％）には励起光密度が低いとき（例えば１ｋＷ／ｃｍ２）のエネルギー変換効率はＥｕ濃度２０モル％以上のものよりも低くなるが、効率変動係数が小さいため、実使用時の励起光密度（５ｋＷ／ｃｍ２以上）での蛍光体層のエネルギー変換効率は十分に高い。したがって、Ｅｕ濃度７モル％以下のＥｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体を用いて発光装置を構成することで、発光装置の半導体発光素子の光出力が変化しても色ズレが少なく、また蛍光体層の変換効率の高い発光装置を実現することができる。
　なお、Ｅｕ濃度７モル％以下であるＥｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体を用いる場合、組み合わせる緑色および赤色蛍光体は、効率変動係数ηＧ２／ηＧ１、ηＲ２／ηＲ１は、１≦ηＧ２／ηＧ１≦１．１７、１≦ηＲ２／ηＲ１≦１．１７を満たすものを用いればよい。具体的には、実施の形態１に示した蛍光体を用いることができる。
　（第３の実施の形態）
　続いて、図１１および図１２を用いて、第３の実施の形態に係る発光装置および投写装置について説明する。
　図１１は、第３の実施の形態に係る発光装置および投写装置の構成を示す図である。図１２（ａ）は、本実施の形態に係る発光装置１０１に用いられる波長変換部１６を半導体発光素子から出射される光が入射する方向から見た図であり、図１２（ｂ）は、（ａ）のＩａ－Ｉａ線における同波長変換部１６の断面図である。なお、図１１および図１２において、第１の実施の形態と共通の構成要素については、同じ番号を付すことにより説明を省略する。
　図１１に示すように、本実施の形態における投写装置１９９は、主に、発光装置１０１と、画像表示素子５０と、投影レンズ６５とで構成される。
　発光装置１０１は、主な発光波長が５９０～６６０ｎｍの範囲のいわゆる赤色光のみの光と、主な発光波長が５００～５９０ｎｍの範囲のいわゆる緑色光のみの光と、主な発光波長が４３０～５００ｎｍの範囲のいわゆる青色光のみの光とが、時間に連続してなる出射光としては波長変換光７９を放射する。波長変換光７９は、例えば一周期が約８．３ｍｓ（１２０Ｈｚ）の光であり、例えば青色→緑色→赤色の順番で三原色が放射される。
　発光装置１０１は、例えば光出力が２ワットで発光波長の中心波長が４００～４３０ｎｍの範囲にある半導体レーザである半導体発光素子１１がヒートシンク２５上に、例えば２５個（図１２（ａ）では３個）配置されており、半導体発光素子１１から出射した出射光７０は、コリメートレンズ１２により凹レンズ１３に集められて直進光となり、ダイクロイックミラー１４を透過し、集光レンズ１５により波長変換部１６の所定の位置に５０ワットの光が集光される。ここで、ダイクロイックミラー１４は、波長３８０ｎｍ～４３０ｎｍの光を透過し、波長４３０～６６０ｎｍの光を反射するように設定される。
　波長変換部１６は、図１２（ａ）に示すように、円盤状の金属板と、この金属板の表面に形成された蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒとを有する。蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒは、金属板の同一面上に３分割して形成されており、それぞれ蛍光体として、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２、Ｃｅ賦活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２を含有する。また、本実施の形態における波長変換部１６は、図１２（ｂ）に示すように、例えばアルミ合金である金属板１６ａと、当該金属板１６ａの上に形成された、例えばジメチルシリコーンなどの有機透明材料、もしくは、例えば低融点ガラスなどの無機透明材料であるバインダーに上記蛍光体を混合してなる蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒと、蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒの直上に設けられた、第１の実施の形態と同様に波長変換光７９の色純度を向上させるため波長カットフィルター４０Ｂ、４０Ｇ、４０Ｒとによって構成されている。具体的には、波長カットフィルター４０Ｂは例えば波長５００ｎｍ以上の光を反射し、波長カットフィルター４０Ｇは例えば波長６１０ｎｍ以上の光を反射し、波長カットフィルター４０Ｒは例えば波長５８０ｎｍ以下の光を反射するように設定される。さらに具体的には、波長カットフィルター４０Ｂ、４０Ｇ、４０Ｒは、例えば厚み０．１ｍｍの円盤状のガラス上に所定の誘電体多層膜を領域ごとに膜厚を変えたものとして製造することでなる。
　このような構成の波長変換部１６は、回転機構２０と回転軸１９により所定の回転数で回転される。波長変換部１６は回転することで、蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒの特定の位置に出射光７０が照射し続けることを防止するとともに、波長変換部１６で変換される波長変換拡散光７６の発光スペクトルが時間で変化するように設定される。具体的には波長変換部１６に集光された出射光７０を蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒに含まれる蛍光体により、中心波長４００～４３０ｎｍの光から、蛍光体層１７Ｂでは主な発光波長が４３０～５００ｎｍの光へ、蛍光体層１７Ｇでは主な発光波長が５１０ｎｍ～５８０ｎｍへ、蛍光体層１７Ｒでは主な発光波長が５８０ｎｍ～６６０ｎｍの光へと変換される。この波長変換拡散光７６は、集光レンズ１５により再び直進光である波長変換光７７となりダイクロイックミラー１４で反射され、集光レンズ１３１を通って、発光装置１０１から波長変換光７９として出射される。
　続いて、発光装置１０１から出射された波長変換光７９を映像光８９と変換する投写装置１９９の構成について説明する。
　集光レンズ１３１から出射された波長変換光７９は集光光であり、ロッドレンズ１３２に入射される。ロッドレンズ１３２内で多重反射された波長変換光７９は、波面の光強度分布が矩形に変換され、凸レンズ１３３で直進光となり、反射ミラー３５により、例えばＤＭＤなどの反射型の画像表示素子５０に導かれる。画像表示素子５０に照射された光は２次元の映像信号が重畳された信号光８０となり反射され、投影レンズ６５により所定のスクリーン（図示なし）に投影可能な映像光８９となって投写装置１９９から出射される。
　また、上記構成において、第１の実施の形態と同様に、集光部７５における集光面積は１ｍｍ２以下であり、励起光密度は１ｋＷ／ｃｍ２以上に設定される。したがって、波長変換部１６に搭載される蛍光体は、第１の実施の形態における蛍光体と同様にして設定される。
　なお、波長変換光７９は、一定時間ごとに蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒが発光しており、蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒの面積を調整することで、目標とする白色光を出すことができる。また、上記のように励起光強度による蛍光体変換効率の変化が少ない蛍光体材料を選択することで、蛍光体層のエネルギー変換効率が高く、かつ色ずれの小さい発光装置を実現することができる。
　（第３の実施の形態の変形例）
　続いて、図１３を用いて、第３の実施の形態の変形例に係る発光装置について説明する。図１３は、第３の実施の形態の変形例に係る発光装置の構成を示す図である。なお、本変形例における発光装置の基本構成は、第３の実施の形態における発光装置２０１と同じであるので、両者の異なる点を中心に説明する。
　まず、本変形例における波長変換部１６では、金属板の表面に異なる蛍光体材料にて構成される２つの蛍光体層１７Ｂ、１７Ｇが形成される。蛍光体層１７Ｂを構成する蛍光体材料は、例えばＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８であり、また、蛍光体層１７Ｇを構成する蛍光体材料は、例えばＣｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２である。一方、赤色光を放射する光源は、例えば、（Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｓ、Ｐ）系材料で構成された赤色発光ダイオードである赤色半導体発光素子２１１Ｒとして準備され、所定の位置に配置し、ダイクロイックミラー１４Ｒで光路を結合される構成である。
　上記構成において波長変換部１６で変換された波長変換拡散光７６は、ダイクロイックミラー１４により垂直方向に反射し、ダイクロイックミラー１４Ｒを透過し、発光装置２０１から波長変換光７９として出射される。また、赤色半導体発光素子２１１Ｒから出射された例えば波長６３０ｎｍをピーク波長とする赤色光は、コリメートレンズ１２Ｒにより直進光に変換された出射光７０Ｒとなり、ダイクロイックミラー１４Ｒを反射する。出射光７０Ｒと波長変換光７９とは、ダイクロイックミラー１４Ｒにより同じ光軸上を伝搬されるように合波される。ここで、発光装置２０１の半導体発光素子１１と赤色半導体発光素子２１１Ｒに印加する電力は、発光装置２０１の出射光の発光スペクトルに応じて調整する。つまり、青色光を出射させる場合は、半導体発光素子１１のみを動作させ、蛍光体層１７Ｂで波長変換した光を放射させる。また、緑色光を出射させる場合は、半導体発光素子１１のみを動作させ、蛍光体層１７Ｇで波長変換した光を放射させる。一方、赤色光を出射させる場合は、半導体発光素子１１の動作を停止させ、赤色半導体発光素子２１１Ｒを動作させることで、赤色光を放射する。上記動作を一定時間周期で行うことにより時間平均で白色光を放射させることができる。
　これにより、半導体レーザから出射される光を変換して放射する発光装置において、青色光と緑色光を放射する蛍光体における光飽和を抑制し、エネルギー変換効率の急激な低下を低減させるとともに、半導体発光素子１１の温度上昇や時間経過により光出力が低下した場合における青色、緑色、赤色の色バランスの調整を半導体発光素子１１と赤色半導体発光素子２１１Ｒとの２種類の発光素子のみで調整することができる。
　なお、上記構成において、半導体発光素子１１と赤色半導体発光素子２１１Ｒとを同時に動作させる時間領域を設けてもよい。この場合、上記青色、緑色、赤色の他に、発光装置２０１から黄色光を発する時間領域を設けることができるため、発光装置２０１を用いた投写装置の色再現性を向上させることができる。
　また、上記構成において、赤色半導体発光素子２１１Ｒとして、赤色スーパールミネッセントダイオードを用いてもよい。赤色スーパールミネッセントダイオードを用いることで発光装置から出射される赤色光の指向性を向上させることができるため、コリメートレンズ１２Ｒの開口数を小さくすることができ、光学系の効率を高くするとともに、スペックルノイズの少ない赤色光を利用することが出来る。
　（第４の実施の形態）
　続いて、第４の実施の形態に係る発光装置および投写装置について、図１４から図１７を用いて説明する。
　図１４は、第４の実施の形態に係る発光装置および当該発光装置を用いた投写装置の構成と動作を示す図である。図１５は、本実施の形態における発光装置に搭載される波長変換部の構成を示した図である。図１６は、本実施の形態における発光装置および投写装置の発光スペクトルと色度座標とを説明する図である。図１７は、本実施の形態における発光装置に用いられる他の波長変換部の構成を示す図である。
　図１４に示すように、本実施の形態における投写装置３９９は、主に、白色光である波長変換光７９を放射する発光装置３０１と、波長変換光７９を青色光、緑色光、赤色光に分離するダイクロイックミラー１４Ｒ、１４Ｂと、例えば、液晶パネル素子である３枚の画像表示素子５０Ｂ、５０Ｇ、５０Ｒと、投影レンズ６５とで構成される。
　発光装置３０１は、光出力が例えば２ワットで発光波長の中心波長が４００～４３０ｎｍの範囲にある半導体レーザである半導体発光素子１１がヒートシンク２５上に例えば２５個（図１４では３個）配置されており、半導体発光素子１１から出射した出射光は、コリメートレンズ１２により凹レンズ１３に集められて光出力５０ワットの直進光に変換された出射光７０となる。出射光７０は、ダイクロイックミラー１４を透過し、集光レンズ１５により波長変換部１６の所定の位置（集光部７５）に集光される。
　波長変換部１６は、図１５に示すように、例えば、アルミ合金で構成された円盤状の金属板１６ａと、当該金属板１６ａの外周部に所定の幅を持ったリング領域に全面に同一の蛍光体材料を塗布することにより形成された蛍光体層１７とによって構成されている。蛍光体層１７は、例えば、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体、および、Ｃｅ賦活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体を混合したものが、例えば、ジメチルシリコーンなどの有機透明材料、もしくは、例えば、低融点ガラスなどの無機透明材料であるバインダーに混合されて固着されている。
　ここで、本実施の形態では、波長変換部１６の再表面には、特定の波長の光を反射する波長カットフィルターは搭載していない。波長変換部１６は発光装置３０１の動作中に回転機構２０により回転し、蛍光体層１７の特定の位置に出射光７０を照射し続けることを防止する。蛍光体層１７に集光された出射光７０は、蛍光体層１７に含まれる蛍光体により、中心波長４００～４３０ｎｍの光から主な波長が３種類の蛍光体材料により、図１６（ａ）に示す白色光のスペクトルを有する波長変換拡散光７６に変換される。この波長変換拡散光７６は、集光レンズ１５により再び直進光である波長変換光７７となってダイクロイックミラー１４で反射され、指向性を有する出射光（波長変換光７９）として発光装置３０１から出射される。
　発光装置３０１から出射された波長変換光７９は、投写装置３９９の内部において、以下の動作により映像光８９へと変換される。まず、波長変換光７９は、ダイクロイックミラー１４Ｂにて、主な波長の光が４３０～５００ｎｍにある波長変換光（青色光）７９Ｂと、残りの光の波長変換光（黄色光）７９Ｙとに分離される。
　波長変換光（青色光）７９Ｂは、反射ミラー３１Ｂ、３２Ｂを反射して、図示しない偏光素子を透過して偏光となり画像表示素子５０Ｂに入射する。一方、波長変換光（黄色光）７９Ｙは、ダイクロイックミラー１４Ｒにて、主な波長の光が５００～５９０ｎｍにある波長変換光（緑色光）７９Ｇと、主な波長の光が５９０～６６０ｎｍにある波長変換光（赤色光）７９Ｒとに分離される。波長変換光（赤色光）７９Ｒは、反射ミラー３１Ｒ、３２Ｒで反射され、画像表示素子５０Ｂと同様に、図示しない偏光素子を透過して画像表示素子５０Ｒに入射する。波長変換光（緑色光）７９Ｇは、同じく図示しない偏光素子を透過して画像表示素子５０Ｇに入射する。
　画像表示素子５０Ｂ、５０Ｇ、５０Ｒに入射した、波長変換光７９Ｂ、７９Ｇ、７９Ｒは、画像表示素子とその出射側にある図示しない偏光素子により、それぞれ映像情報が重畳された信号光８０Ｂ、８０Ｇ、８０Ｒとなり、さらにダイクロイックプリズム６０に照射され合波することで合成光８５なる。その光を、投影レンズに通すことで映像光８９を得ることができる。このとき、画像表示素子５０Ｂ、５０Ｇ、５０Ｒに入射する波長変換光７９Ｂ、７９Ｇ、７９Ｒのスペクトルを図１６（ｂ）に示す。また、図１６（ｃ）に、波長変換光７９Ｂ、７９Ｇ、７９Ｒおよび白色光である合成光８５の色度座標を示す。本実施の形態において、波長変換光７９Ｂ、７９Ｇ、７９Ｒは、ｓＲＧＢ規格をほぼカバーする非常に色純度の高い単色光となる。
　上記構成において、半導体発光素子１１から出射されて蛍光体層１７に照射される光は光出力が１０Ｗ以上であり、集光部７５における集光面積は１ｍｍ２以下、つまり励起光密度が１ｋＷ／ｃｍ２以上に設定される。
　このような構成の発光装置３０１にすることで、色度座標は、（ｘ，ｙ）＝（０．３０４，０．３２８）であり、色温度が約７０００Ｋに対して励起光密度が５ｋＷ／ｃｍ２から１ｋＷ／ｃｍ２に変化しても、（ｘ、ｙ）＝（０．３０４±０．０１，０．３２８±０．０１）となり、色ずれの小さい発光装置を実現することができる。
　これにより、半導体レーザから出射される光を変換して放射する発光装置において、蛍光体における光飽和を抑制し、エネルギー変換効率の急激な低下を低減させるとともに、色バランスの調整が容易なプロジェクタ装置を提供することができる。
　なお、上記構成において、波長変換部３１６の蛍光体層の構成として、図１７（ａ）もしくは図１７（ｂ）に示すように、異なる蛍光体材料を異なる蛍光体領域に塗布する構成を用いても良い。例えば、図１７（ａ）に示すように、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８を主成分とする蛍光体材料で構成される蛍光体層３１７Ｂと、Ｃｅ賦活（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２を主成分とする蛍光体材料で構成される蛍光体層３１７Ｙとの２つの蛍光体領域を有する構成としても良い。さらに、図１７（ｂ）に示すように、蛍光体層３１７Ｂと蛍光体層３１７Ｙとの２種類の蛍光体領域を複数（図１７（ｂ）では４領域ずつ）構成しても良い。この構成により、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８から出射した青色光が、Ｃｅ賦活（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２で再吸収され、波長変換部３１６のエネルギー変換効率が低下するのを低減することができる。
　（第４の実施形態の変形例）
　続いて、図１８を用いて、第４の実施の形態の変形例に係る発光装置について説明する。図１８は、第４の実施の形態の変形例に係る発光装置の構成を示す図である。なお、本変形例における発光装置４０１の基本構成は、第４の実施形態における発光装置３０１と同じであるので、両者の異なる点を中心に説明する。
　本変形例では、半導体発光素子１１からの出射光７０が波長変換部１６により変換され、波長変換拡散光７６としてダイクロイックミラー１４で反射されるまでは同じ構成である。ダイクロイックミラー１４で反射された波長変換拡散光７６は、集光レンズ４３２により集光光４７９となり、例えば、ガラスである光ファイバー４３５の内部に入射端部４３５ａから入射される。光ファイバー４３５の内部に入射した集光光４７９は光ファイバー４３５内部を伝搬し、光ファイバーの出射端部４３５ｂから白色光の出射光４８０として出射される。
　本変形例における発光装置４０１の構成において、光ファイバー４３５の形状を任意に変更することで、出射端部４３５ｂの位置を自由に変更することが出来る。また、出射端部の大きさを例えば直径１ｍｍ以下とすることで、エテンデュが小さく、蛍光体層のエネルギー変換効率が高く、かつ励起光源の光出力が変化しても色ズレの小さい発光装置を実現することが出来る。
　（第５の実施の形態）
　続いて、第５の実施形態に係る発光装置について、図１９を用いて説明する。図１９は、本実施の形態に係る発光装置の構成を示した図である。
　図１９に示すように、本実施の形態における発光装置５０１は、例えば、発光中心波長が約４１０ｎｍで光出力が２ワットである窒化物半導体レーザである半導体発光素子１１がヒートシンク２５に３つ配置されており、半導体発光素子１１から出射した光をコリメートレンズ１２で直進光に変換された出射光７０を波長変換部５１６に導く導光部材５３５と、波長変換部５１６から出射された波長変換光５７６を前方方向へ反射させ出射光５８０ｂとするためリフレクタ５３０とによって構成されている。
　リフレクタ５３０は、例えばＡｌ、Ａｇなどの金属膜もしくは表面に保護膜が形成されたＡｌ膜を有する。導光部材５３５は、波長変換部５１６の支持部５１６ａと一体に成型される部品であり、例えば低融点ガラスなどの波長４００ｎｍ以上の光を吸収しない材料で構成される。導光部材５３５は、例えば支持部５１６ａに向かって径が小さくなる円錐形状であり、先端部分を例えば高温炉で軟化させ球状に成型することで支持部５１６ａを導光部材５３５と一体的に構成できる。支持部５１６ａには、蛍光体層５１７が形成されており、例えばＣｅ賦活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体などの励起光密度の変化に対してエネルギー変化が小さい黄色光を発する蛍光体を含む蛍光体層５１７Ｙと、例えばＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体などの励起光密度の変化に対してエネルギー変換効率変化が小さい青色光を発する蛍光体を含む蛍光体層５１７Ｂとを順に支持部５１６ａを覆うように形成されている。蛍光体層５１７Ｙおよび蛍光体層５１７Ｂは、上記の蛍光体を、例えばシリコーンなどの透明材料に混合させ、金型等により支持部５１６ａに固定される。また、発光装置５０１は、波長カットフィルター５４０を通して出射光５８０ｂが出射する構成になっており、本実施の形態では、波長カットフィルター５４０によって、リフレクタ５３０からの反射光５８０ａに含まれる光のうち例えば波長４３０ｎｍ以下の光を透過しない、つまりレーザ光である半導体発光素子からの光を直接放射しないように構成されている。
　続いて、発光装置５０１の動作について説明する。３個の半導体発光素子１１から出射された例えば６ワットの出射光は、コリメートレンズ１２により直進光に変換された出射光７０となり、導光部材５３５の入射端部５３２から導光部材５３５内部へと入射する。導光部材５３５に入射した光は、直接、または、導光部材５３５の表面を全反射しながら支持部５１６ａへと導かれる。支持部５１６ａに入射した出射光７０は、蛍光体層５１７Ｙ、もしくは蛍光体層５１７Ｙを透過して蛍光体層５１７Ｂへと入射する。蛍光体層５１７Ｙ、５１７Ｂに入射した光は、黄色光、青色光へと変換され、波長変換部５１６から白色光である波長変換光５７６として全方位へ放射される。波長変換部５１６から放射された波長変換光５７６は、直接波長カットフィルター５４０に向かうか、リフレクタ５３０の反射面にて反射された反射光５８０ａとなり、図中の上方方向へ放射される。このとき、波長変換光５７６および反射光５８０ａは、波長カットフィルター５４０を透過する際に、例えば波長４３０ｎｍ以下の光が除去され、図１５（ａ）に示すようなスペクトルを有する白色光が放射される。
　上記構成において、波長変換部５１６は例えば直径０．５ｍｍの球形状とすると、表面積は導光部材５３５との接続部分の面積を考慮して、０．６ｍｍ２程度となるため、蛍光体の励起光密度は１ｋＷ／ｃｍ２程度となる。したがって、蛍光体材料として、エネルギーの励起光密度依存性の変化量が小さい蛍光体、例えばＥｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体およびＣｅ賦活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体などを組みあわせることで、半導体発光素子１１の光出力が変動しても、出射光の色ずれが小さい発光装置を提供することができる。
　なお、第５の実施形態において、励起光が照射される側とは反対側の基台の面には、放熱性を高めるために、微細な凹凸を形成してもよい。
　以上、本開示に係る発光装置および投写装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本開示は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
　例えば、上記の第１～第５の実施の形態に示した発光装置および投写装置で用いられる青色光用、緑色光用、赤色光用の各蛍光体の種類として、Ｅｕ賦活Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８蛍光体、Ｅｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７蛍光体、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２蛍光体、Ｃｅ賦活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体を示したが、この限りではない。例えば、上記に示した効率変動係数の条件を満たす蛍光体を得るために、例えば、Ｅｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ、Ｅｕ賦活（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ、Ｅｕ賦活β―ＳｉＡｌＯＮ、Ｅｕ賦活（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８、Ｅｕ賦活（Ｓｒ，Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８、Ｅｕ賦活（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８、Ｅｕ賦活（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｅｕ賦活（Ｓｒ，Ｃａ）２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｅｕ賦活（Ｓｒ，Ｂａ）２ＭｇＳｉ２Ｏ７などを用いてもよく、さらに、これらの蛍光体におけるユーロピウム濃度等を調整して最適化したものを用いてもよい。
　その他、各実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態および変形例における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
　本開示によれば、半導体レーザから出射される光を変換して放射する発光装置において、蛍光体における光飽和を抑制し、エネルギー変換効率の急減な低下を低減させると共に、色バランスの調整が容易な発光装置を実現することができるので、プロジェクタ、リアプロジェクションテレビ、ヘッドアップディスプレイなどのディスプレイ用照明だけでなく、ヘッドライトなどの車載用照明または内視鏡などの医療用照明などにおいても広く利用することができる。
　１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１　発光装置
　１１，１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ　半導体発光素子
　１２，１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ　コリメートレンズ
　１３，１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ　凹レンズ
　１４，１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ　ダイクロイックミラー
　１５，１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ　集光レンズ
　１６，１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ，３１６　波長変換部
　１６ａ　金属板
　１７，１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ，３１７Ｙ　蛍光体層
　１９，１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂ　回転軸
　２０，２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ　回転機構
　２５，２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ　ヒートシンク
　３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ　反射ミラー
　３２Ｂ　反射ミラー
　３３Ｇ，Ｂ　反射ミラー
　３５，３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ　反射ミラー
　４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ，５４０　波長カットフィルター
　５０，５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ　画像表示素子
　６０　ダイクロイックプリズム
　６５　投影レンズ
　７０，７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂ　出射光
　７５，７５Ｒ，７５Ｇ，７５Ｂ　集光部
　７６，７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂ　波長変換拡散光
　７７，７７Ｒ，７７Ｇ，７７Ｂ　波長変換光
　７８Ｒ，７８Ｇ，７８Ｂ　波長変換光
　７９，７９Ｒ，７９Ｇ，７９Ｂ，７９Ｙ　波長変換光
　８０，８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ　信号光
　８５　合成光
　８９　映像光
　９９，１９９，３９９　投写装置
　１３１，４３２　集光レンズ
　１３２　ロッドレンズ
　１３３　凸レンズ
　２１１Ｒ　赤色半導体発光素子
　４３５　光ファイバー
　４３５ａ　入射端部
　４３５ｂ　出射端部
　４７９　集光光
　４８０　出射光
　５１６　波長変換部
　５１６ａ　支持部
　５１７，５１７Ｙ，５１７Ｂ　蛍光体層
　５３０　リフレクタ
　５３２　入射端部
　５３５　導光部材
　５７６　波長変換光
　５８０ａ　反射光
　５８０ｂ　出射光

Claims (21)

  1. 　第１の波長の光を放射する半導体発光素子と、
    　少なくとも１種の第１の蛍光体を含み、前記第１の波長の光により励起され、前記第１の波長の光とは異なる第２の波長の光を放射する第１の波長変換部とを具備し、
    　前記蛍光体は、賦活材としてＥｕ（ユウロピウム）を含み、
    　前記第１の波長の光は、１ｋＷ／ｃｍ２以上の光密度で前記第１の波長変換部に照射され、
    　前記第１の波長変換部に入射する前記第１の波長の光と、前記第１の波長変換部から放射する前記第２の波長の光の光出力比をη１としたときにおいて、
    　前記第１の波長の光が５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第１の波長変換部に照射されたときの光出力比η１１と、前記第１の波長の光が２．５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第１の波長変換部に照射されたときの光出力比η１２とは、
    　１≦η１２／η１１≦１．１７の関係式を満たす
    　発光装置。
  2. 　前記半導体発光素子は、発光波長が３８０ｎｍ～４３０ｎｍである
    　請求項１記載の発光装置。
  3. 　前記第１の蛍光体は、前記半導体発光素子の発光波長３８０ｎｍ～４３０ｎｍの光を吸収する
    　請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 　前記第１の蛍光体は、４３０ｎｍ～６６０ｎｍに蛍光ピーク波長を有する
    　請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 　前記第１の蛍光体は、４３０ｎｍ～５００ｎｍに蛍光ピーク波長を有する
    　請求項４に記載の発光装置。
  6. 　前記第１の蛍光体のＥｕ濃度ｘは、ｘ≦７モル％である
    　請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 　前記第１の蛍光体は、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａから選択した少なくとも１種以上の元素と、Ｍｇ酸化物と、Ｓｉ酸化物とを含んだ蛍光体、または、ＢａとＭｇ酸化物とＡｌ酸化物を含んだ蛍光体のいずれかである
    　請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 　前記第１の蛍光体は、前記Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａから選択した少なくとも１種以上の元素と、Ｍｇ酸化物と、Ｓｉ酸化物とを含んだ蛍光体であって、Ｅｕ濃度ｘがｘ≦２モル％である
    　請求項７に記載の発光装置。
  9. 　前記第１の蛍光体は、前記Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａから選択した少なくとも１種以上の元素と、Ｍｇ酸化物と、Ｓｉ酸化物とを含んだ蛍光体であって、当該第１の蛍光体の平均粒子径は、２μｍ～２０μｍである
    　請求項７または８に記載の発光装置。
  10. 　前記第１の蛍光体は、前記ＢａとＭｇ酸化物とＡｌ酸化物を含んだ蛍光体であって、Ｅｕ濃度ｘがｘ≦７モル％である
    　請求項７に記載の発光装置。
  11. 　前記発光装置は、５００ｎｍ～６５０ｎｍの範囲の蛍光を放射する第２の蛍光体を含む第２の波長変換部を備える
    　請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の発光装置。
  12. 　前記第２の波長変換部に入射する前記第１の波長の光と、前記第２の波長変換部から放射する波長の光の光出力比をη２としたときにおいて、
    　前記第１の波長の光が５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第２の波長変換部に照射されたときの光出力比η２１と、前記第１の波長の光が２．５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第２の波長変換部に照射されたときの光出力比η２２とは、
    　１≦η２２／η２１≦１．１７の関係式を満たす
    　請求項１１に記載の発光装置。
  13. 　前記第２の蛍光体は、賦活剤としてＣｅを含有したアルミン酸塩蛍光体からなる
    　請求項１１または１２に記載の発光装置。
  14. 　前記第２の蛍光体は、Ｃｅ賦活Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２からなる
    　請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の発光装置。
  15. 　前記第２の蛍光体は、吸収スペクトルの極大値が波長４３０ｎｍから４６０ｎｍの間にある
    　請求項１４に記載の発光装置。
  16. 　前記発光装置は、５８０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲の蛍光を放射する第３の蛍光体を含む第３の波長変換部を備える
    　請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の発光装置。
  17. 　前記第３の波長変換部に入射する前記第１の波長の光と、前記第３の波長変換部から放射する波長の光の光出力比をη３としたときにおいて、
    　前記第１の波長の光が５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第３の波長変換部に照射されたときの光出力比η３１と、前記第１の波長の光が２．５ｋＷ／ｃｍ２の光密度で前記第３の波長変換部に照射されたときの光出力比η３２とは、
    　１≦η３２／η３１≦１．１７の関係式を満たす
    　請求項１６に記載の発光装置。
  18. 　前記第３の蛍光体は、賦活剤としてＣｅを含んだアルミン酸塩蛍光体からなる
    　請求項１６または１７に記載の発光装置。
  19. 　前記第３の蛍光体は、Ｃｅ賦活（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２からなる
    　請求項１６ないし１８のいずれか１項に記載の発光装置。
  20. 　前記半導体発光素子は、少なくとも１つ以上の半導体レーザからなる
    　請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の発光装置。
  21. 　請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の発光装置を有する投写装置であって、出射光のピーク波長が波長５８０ｎｍから６６０ｎｍの間にある赤色半導体発光素子を備える
    　投写装置。
     
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