WO2015045886A1 - Fluorescent light source device - Google Patents

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井上　正樹
政治 北村
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ウシオ電機株式会社
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Abstract

The purpose of the present invention is to provide a fluorescent light source device that can obtain high luminous efficiency and a highly uniform light without discoloration. The fluorescent light source device according to the present invention is equipped with a wave-length converting member comprising a fluorescent body excited by an excitation light, and is characterized in that the wave-length converting member includes: a fluorescent member that contains the fluorescent body and exhibits a periodic structure in which protrusions are periodically arranged on an excitation light receiving surface; and a excitation light diffusion layer that is formed on the excitation light receiving surface of the fluorescent member.

Description

蛍光光源装置Fluorescent light source device
　本発明は、励起光によって蛍光体を励起することにより、当該蛍光体から蛍光を放射する蛍光光源装置に関する。 The present invention relates to a fluorescent light source device that emits fluorescence from the phosphor by exciting the phosphor with excitation light.
　従来、蛍光光源装置としては、半導体レーザからのレーザ光を励起光として蛍光体に照射し、当該蛍光体から蛍光を放射する構成のものが知られている。
　このような蛍光光源装置の或る種のものは、図４に示すように、ＡＩＮ焼結体よりなる基板５２の表面に、硫酸バリウム層５３を介してＹＡＧ焼結体よりなる蛍光部材５１が配置されてなる波長変換部材を備えている（例えば、特許文献１参照）。また、基板５２の裏面には、放熱用フィン５５ａを有する放熱部材５５が設けられている。この蛍光光源装置においては、蛍光部材５１の表面が波長変換部材の表面とされており、この蛍光部材５１の表面は励起光受光面および蛍光出射面とされている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a fluorescent light source device, a configuration in which a fluorescent material is irradiated with laser light from a semiconductor laser as excitation light and emitted from the fluorescent material is known.
As shown in FIG. 4, a certain type of such a fluorescent light source device has a fluorescent member 51 made of a YAG sintered body on a surface of a substrate 52 made of an AIN sintered body with a barium sulfate layer 53 interposed therebetween. A wavelength conversion member is provided (see, for example, Patent Document 1). Further, a heat radiating member 55 having heat radiating fins 55 a is provided on the back surface of the substrate 52. In this fluorescent light source device, the surface of the fluorescent member 51 is the surface of the wavelength converting member, and the surface of the fluorescent member 51 is the excitation light receiving surface and the fluorescent light emitting surface.
　また、蛍光光源装置の他の例としては、図５に示すように、励起光受光面とされる蛍光部材２２の表面に、例えば略錘状などのテーパ面を有する凸部２４が周期的に配列されてなる周期構造２３が設けられた波長変換部材を備えたものがある。この波長変換部材において、蛍光部材２２の裏面には光反射膜３３が設けられている。そして、蛍光光源装置においては、蛍光部材２２の表面が波長変換部材の表面とされており、この蛍光部材２２の表面は励起光受光面とされると共に蛍光出射面とされている。
　このような構成の蛍光光源装置によれば、蛍光部材２２の表面においては、周期構造２３によって当該表面における励起光Ｌの反射が抑制されることから、蛍光部材２２の内部に励起光Ｌを十分に取り込むことができ、よって高い発光効率を得ることができる。
　ここに、蛍光部材２２の表面に周期構造２３を形成することによって、当該表面において励起光Ｌの反射が抑制される理由について、図６を用いて説明する。
　図６は、励起光Ｌが蛍光部材２２の表面に入射した場合において、当該励起光Ｌが伝播する媒体の屈折率の変化をマクロ的に示した図である。図６において、左側には、蛍光部材２２の一部を拡大して模式的に示す断面図が示されており、右側には、蛍光部材２２の表面に対して垂直な方向における位置と屈折率とのマクロ的な関係を示すグラフが示されている。この図６に示すように、励起光Ｌが、空気（屈折率が１）中から蛍光部材２２（屈折率がＮ1 ）の表面に照射されたときには、当該励起光Ｌは周期構造２３を構成する凸部２４のテーパ面に対して傾斜した方向から入射される。このため、マクロ的に見ると、励起光Ｌが伝播する媒体の屈折率は、蛍光部材２２の表面に垂直な方向に向かって１からＮ1 に緩やかに変化することとなる。従って、蛍光部材２２の表面に、屈折率が急激に変化する界面が実質的にないため、蛍光部材２２の表面において励起光Ｌが反射することを抑制することができる。 Further, as another example of the fluorescent light source device, as shown in FIG. 5, a convex portion 24 having a tapered surface such as a substantially pyramid shape is periodically formed on the surface of the fluorescent member 22 that is an excitation light receiving surface. Some include a wavelength conversion member provided with a periodic structure 23 arranged. In this wavelength conversion member, a light reflecting film 33 is provided on the back surface of the fluorescent member 22. In the fluorescent light source device, the surface of the fluorescent member 22 is the surface of the wavelength conversion member, and the surface of the fluorescent member 22 is the excitation light receiving surface and the fluorescent light emitting surface.
According to the fluorescent light source device having such a configuration, since the reflection of the excitation light L on the surface of the fluorescent member 22 is suppressed by the periodic structure 23, the excitation light L is sufficiently supplied inside the fluorescent member 22. Therefore, high luminous efficiency can be obtained.
Here, the reason why the reflection of the excitation light L is suppressed on the surface by forming the periodic structure 23 on the surface of the fluorescent member 22 will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a macroscopic view showing a change in the refractive index of the medium through which the excitation light L propagates when the excitation light L is incident on the surface of the fluorescent member 22. In FIG. 6, a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the fluorescent member 22 is shown on the left side, and the position and refractive index in a direction perpendicular to the surface of the fluorescent member 22 are shown on the right side. The graph which shows the macro relationship with is shown. As shown in FIG. 6, when the excitation light L is irradiated from the air (refractive index is 1) onto the surface of the fluorescent member 22 (refractive index is N 1 ), the excitation light L forms the periodic structure 23. The light is incident from a direction inclined with respect to the tapered surface of the convex portion 24. Therefore, when viewed macroscopically, the refractive index of the medium through which the excitation light L propagates gradually changes from 1 to N 1 in the direction perpendicular to the surface of the fluorescent member 22. Therefore, since the surface of the fluorescent member 22 has substantially no interface where the refractive index changes rapidly, it is possible to suppress the excitation light L from being reflected on the surface of the fluorescent member 22.
　しかしながら、この蛍光光源装置においては、励起光Ｌである半導体レーザからのレーザ光が、照射径が非常に小さく、よって蛍光部材２２に対して局所的に入射されるため、蛍光部材２２に入射された励起光Ｌを十分に蛍光に変換することができない。しかも、蛍光体に吸収されて蛍光に変換されることのなかった励起光Ｌのエネルギーが熱となってしまうため、その熱によって蛍光部材２２が加熱されて蛍光体自体が高温となり、それに起因して温度消光が生じることから、十分な蛍光光束が得られなくなる。そのため、波長変換部材から外部に出射される蛍光の蛍光強度が小さくなる、という問題がある。
　また、図５に示されているように、波長変換部材の表面、すなわち蛍光部材２２の表面から外部に出射される光には、蛍光Ｌ３だけでなく励起光が含まれており、しかもその励起光が指向性を有するものであることから、波長変換部材の表面から出射される光に色むらが生じる、という問題もある。そして、このような問題が生じることから、蛍光光源装置においては、当該蛍光光源装置から出射される光として、波長変換部材の表面から外部に出射される励起光を有効に利用することができない。
　図５および図６（具体的には、左側の断面図）を用いて具体的に説明する。波長変換部材に入射される励起光Ｌは指向性を有するものである。また、波長変換部材の表面、すなわち蛍光部材２２の表面から外部に出射される光に含まれる励起光の大部分は、波長変換部材の表面から入射され、蛍光体に吸収されずに当該波長変換部材の裏面を正反射した励起光Ｌ４である。そして、波長変換部材を正反射した励起光Ｌ４は、当該波長変換部材を構成する蛍光部材２２が光を略直線的に進行させるものであることから、指向性をもった状態で波長変換部材の表面から出射される。そのため、波長変換部材の表面から外部に出射される光において、励起光の分布が、当該波長変換部材の内部において蛍光体から等方的に放射される蛍光Ｌ３の分布と大きく異なるものとなり、よって波長変換部材の表面から出射される光には色むらが生じることとなる。しかも、蛍光光源装置において、波長変換部材の表面から外部に出射される光に生じた色むらは、光の性質上、波長変換部材の表面から当該蛍光光源装置の光出射口に至るまでの光路上において解消することができない。
　この色むらの発生の問題は、蛍光光源装置が、図５に示されているように波長変換部材の表面（蛍光部材の表面）が励起光受光面とされると共に蛍光出射面とされている構成のものである場合に限らず、波長変換部材の表裏面（蛍光部材の表裏面）から光（蛍光および励起光を含む光）が出射される構成のものである場合にも生じるものである。 However, in this fluorescent light source device, the laser light from the semiconductor laser, which is the excitation light L, has a very small irradiation diameter, and is therefore incident on the fluorescent member 22 locally. The excited light L cannot be sufficiently converted into fluorescence. Moreover, since the energy of the excitation light L that is absorbed by the phosphor and not converted to fluorescence becomes heat, the heat causes the phosphor member 22 to be heated, resulting in a high temperature of the phosphor itself. As a result, temperature quenching occurs, and a sufficient fluorescent light flux cannot be obtained. Therefore, there is a problem that the fluorescence intensity of the fluorescence emitted to the outside from the wavelength conversion member is reduced.
Further, as shown in FIG. 5, the light emitted to the outside from the surface of the wavelength conversion member, that is, the surface of the fluorescent member 22, contains not only the fluorescence L3 but also the excitation light, and the excitation thereof. Since the light has directivity, there is also a problem that color unevenness occurs in the light emitted from the surface of the wavelength conversion member. And since such a problem arises, in a fluorescence light source device, the excitation light radiate | emitted outside from the surface of a wavelength conversion member cannot be used effectively as light radiate | emitted from the said fluorescence light source device.
This will be specifically described with reference to FIGS. 5 and 6 (specifically, a cross-sectional view on the left side). The excitation light L incident on the wavelength conversion member has directivity. Also, most of the excitation light contained in the light emitted from the surface of the wavelength conversion member, that is, the surface of the fluorescent member 22, is incident from the surface of the wavelength conversion member and is not absorbed by the phosphor, and the wavelength conversion is performed. This is excitation light L4 that is regularly reflected from the back surface of the member. And the excitation light L4 specularly reflected by the wavelength conversion member is such that the fluorescent member 22 constituting the wavelength conversion member causes the light to travel substantially linearly. Emitted from the surface. Therefore, in the light emitted to the outside from the surface of the wavelength conversion member, the distribution of the excitation light is significantly different from the distribution of the fluorescence L3 emitted isotropically from the phosphor inside the wavelength conversion member. Color unevenness occurs in the light emitted from the surface of the wavelength conversion member. Moreover, in the fluorescent light source device, the color unevenness generated in the light emitted to the outside from the surface of the wavelength conversion member is the light from the surface of the wavelength conversion member to the light emission port of the fluorescent light source device due to the nature of the light. It cannot be resolved on the road.
As shown in FIG. 5, the problem of this uneven color generation is that the surface of the wavelength conversion member (the surface of the fluorescent member) is used as the excitation light receiving surface and the fluorescent light emitting surface as shown in FIG. This is not limited to the configuration, but also occurs when light (light including fluorescence and excitation light) is emitted from the front and back surfaces of the wavelength conversion member (front and back surfaces of the fluorescent member). .
特開２０１１－１９８５６０号公報JP 2011-198560 A
　本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、高い発光効率が得られると共に、色むらの発生がなくて高い均一性を有する光を得ることのできる蛍光光源装置を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of the circumstances as described above, and its purpose is to obtain a fluorescent light that can obtain high luminous efficiency and light having high uniformity without color unevenness. The object is to provide a light source device.
　本発明の蛍光光源装置は、励起光によって励起される蛍光体による波長変換部材を備えてなる蛍光光源装置であって、
　前記波長変換部材は、励起光受光面に凸部が周期的に配列されてなる周期構造を有する、蛍光体が含有されてなる蛍光部材と、当該蛍光部材の励起光受光面に形成された励起光拡散層とを備えてなることを特徴とする。 The fluorescent light source device of the present invention is a fluorescent light source device comprising a wavelength conversion member by a phosphor excited by excitation light,
The wavelength converting member has a periodic structure in which convex portions are periodically arranged on an excitation light receiving surface, a fluorescent member containing a phosphor, and excitation formed on the excitation light receiving surface of the fluorescent member. And a light diffusion layer.
　本発明の蛍光光源装置においては、前記励起光拡散層は、励起光および蛍光を透過する光透過性材料中に、少なくとも励起光を拡散する微小粒子が分散されてなるものであることが好ましい。 In the fluorescent light source device of the present invention, the excitation light diffusion layer is preferably formed by dispersing at least fine particles that diffuse excitation light in a light-transmitting material that transmits excitation light and fluorescence.
　本発明の蛍光光源装置においては、前記励起光拡散層が前記蛍光部材の励起光受光面に部分的に配置されていることが好ましい。 In the fluorescent light source device of the present invention, it is preferable that the excitation light diffusion layer is partially disposed on the excitation light receiving surface of the fluorescent member.
　本願発明の蛍光光源装置においては、波長変換部材が、蛍光部材の励起光受光面に励起光拡散層が形成されたものであることから、蛍光部材には励起光拡散層において拡散された励起光が入射される。そのため、励起光が波長変換部材に対して局所的に入射されるものであっても、蛍光部材に励起光が局所的に入射されることが抑制される。その結果、蛍光部材においては入射された励起光を十分に蛍光に変換することができ、それに伴って蛍光部材の温度上昇が抑制されることから、蛍光体において温度消光が生じることに起因する蛍光光量の低減を抑制することができる。しかも、波長変換部材に入射される励起光が指向性を有するものであっても、波長変換部材に入射した励起光は指向性を保持したまま出射されずに拡散した状態で外部に出射される。そのため、波長変換部材から外部に出射される励起光と、蛍光体から等方的に放射される蛍光とが平均的に合成されることから、波長変換部材から外部に出射される光において、励起光の分布と蛍光の分布とを略同等とすることができる。その結果、波長変換部材から外部に出射される励起光を有効に利用することができる。
　また、蛍光部材が、励起光受光面に凸部が周期的に配列されてなる周期構造を有するものであることから、当該蛍光部材の内部に励起光を十分に取り込むことができると共に、当該蛍光部材を構成する蛍光体から放射される蛍光を高い効率で波長変換部材から外部に取り出すことができる。
　従って、本発明の蛍光光源装置によれば、波長変換部材の内部において高い効率で蛍光を生成させ、しかも蛍光を高い効率で外部に出射することができることから、大きな蛍光光量が得られる。また、蛍光と共に波長変換部材から外部に出射される励起光を、色むらが発生するという弊害を伴うことなく利用することができることから、蛍光光源装置から出射される光の光量が大きくなる。そのため、高い発光効率が得られると共に、色むらの発生がなくて高い均一性を有する光を得ることができる。 In the fluorescent light source device of the present invention, since the wavelength conversion member has an excitation light diffusion layer formed on the excitation light receiving surface of the fluorescence member, the excitation light diffused in the excitation light diffusion layer is formed on the fluorescence member. Is incident. Therefore, even if the excitation light is locally incident on the wavelength conversion member, the excitation light is prevented from being locally incident on the fluorescent member. As a result, in the fluorescent member, the incident excitation light can be sufficiently converted into fluorescence, and the temperature rise of the fluorescent member is suppressed accordingly. Therefore, fluorescence caused by temperature quenching in the phosphor is caused. Reduction of the amount of light can be suppressed. Moreover, even if the excitation light incident on the wavelength conversion member has directivity, the excitation light incident on the wavelength conversion member is emitted outside without being emitted while maintaining the directivity. . For this reason, excitation light emitted to the outside from the wavelength conversion member and fluorescence emitted isotropically from the phosphor are synthesized on an average, so that excitation is performed in the light emitted from the wavelength conversion member to the outside. The light distribution and the fluorescence distribution can be made substantially equal. As a result, the excitation light emitted from the wavelength conversion member to the outside can be used effectively.
In addition, since the fluorescent member has a periodic structure in which convex portions are periodically arranged on the excitation light receiving surface, excitation light can be sufficiently taken into the fluorescent member, and the fluorescent member Fluorescence emitted from the phosphor constituting the member can be extracted from the wavelength conversion member to the outside with high efficiency.
Therefore, according to the fluorescent light source device of the present invention, the fluorescence can be generated with high efficiency inside the wavelength conversion member, and the fluorescence can be emitted to the outside with high efficiency, so that a large amount of fluorescent light can be obtained. Moreover, since the excitation light emitted to the outside from the wavelength conversion member together with the fluorescence can be used without causing the adverse effect of color unevenness, the amount of light emitted from the fluorescent light source device increases. Therefore, high luminous efficiency can be obtained, and light having high uniformity without color unevenness can be obtained.
　本発明の蛍光光源装置においては、蛍光部材の励起光受光面において励起光拡散層を部分的に配置することにより、その励起光拡散層の配置位置、および必要に応じて蛍光部材の厚みを制御することによって、波長変換部材から外部に出射される光における蛍光強度と励起光強度との比率を簡単に調整することができる。そのため、蛍光光源装置から出射される光を所期の特性を有するものとすることができる。 In the fluorescent light source device of the present invention, the excitation light diffusion layer is partially arranged on the excitation light receiving surface of the fluorescent member, thereby controlling the arrangement position of the excitation light diffusion layer and, if necessary, the thickness of the fluorescent member. By doing so, the ratio of the fluorescence intensity and the excitation light intensity in the light emitted to the outside from the wavelength conversion member can be easily adjusted. Therefore, the light emitted from the fluorescent light source device can have the desired characteristics.
本発明の蛍光光源装置の一例における構成の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of a structure in an example of the fluorescence light source device of this invention. 図１の蛍光光源装置における波長変換部材の一部を拡大して示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which expands and shows a part of wavelength conversion member in the fluorescence light source device of FIG. 本発明の蛍光光源装置の他の例における波長変換部材の構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure of the wavelength conversion member in the other example of the fluorescence light source device of this invention. 従来の蛍光光源装置における波長変換部材の構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure of the wavelength conversion member in the conventional fluorescence light source device. 従来の蛍光光源装置の他の例における波長変換部材の構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure of the wavelength conversion member in the other example of the conventional fluorescence light source device. 励起光が蛍光部材よりなる波長変換部材の表面に垂直な方向に入射した場合において、当該励起光が伝播する媒体の屈折率の変化をマクロ的に示した図である。It is the figure which showed macroscopically the change of the refractive index of the medium which the said excitation light propagates when excitation light injects in the direction perpendicular | vertical to the surface of the wavelength conversion member which consists of fluorescent members.
　以下、本発明の蛍光光源装置の実施の形態について説明する。
　図１は、本発明の蛍光光源装置の一例における構成の概略を示す説明図であり、図２は、図１の蛍光光源装置における波長変換部材の一部を拡大して示す説明用断面図である。
　この蛍光光源装置１０は、図１に示すように、例えば半導体レーザよりなる励起光光源１１と、励起光光源１１から出射される励起光Ｌによって励起されて蛍光を出射する波長変換部材２１を有する蛍光発光部材２０とを備えている。この蛍光発光部材２０は、励起光光源１１に対向するよう、当該励起光光源１１の光軸に対して傾斜した姿勢で配置されている。また、励起光光源１１と蛍光発光部材２０との間における当該励起光光源１１に接近した位置には、入射された励起光Ｌを平行光線として出射するコリメータレンズ１５が配置されている。 Hereinafter, embodiments of the fluorescent light source device of the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of the configuration of an example of the fluorescent light source device of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory sectional view showing an enlarged part of the wavelength conversion member in the fluorescent light source device of FIG. is there.
As shown in FIG. 1, the fluorescent light source device 10 includes an excitation light source 11 made of, for example, a semiconductor laser, and a wavelength conversion member 21 that emits fluorescence when excited by the excitation light L emitted from the excitation light source 11. And a fluorescent light emitting member 20. The fluorescent light emitting member 20 is disposed in a posture inclined with respect to the optical axis of the excitation light source 11 so as to face the excitation light source 11. Further, a collimator lens 15 that emits the incident excitation light L as a parallel light beam is disposed between the excitation light source 11 and the fluorescent light emitting member 20 at a position close to the excitation light source 11.
　蛍光発光部材２０は、図１に示すように、矩形の基板３１の表面（図１における上面）上に、略矩形板状の波長変換部材２１が設けられたものである。
　この波長変換部材２１は、図１および図２に示すように、略矩形板状の蛍光部材２２と、この蛍光部材２２の表面（図１および図２における上面）上に形成された、略矩形板状の励起光拡散層２５とを有している。
　波長変換部材２１は、励起光拡散層２５の表面（図１および図２における上面）が励起光光源１１に対向するように配置されており、この励起光拡散層２５の表面が、波長変換部材２１の表面とされている。
　また、波長変換部材２１の裏面、すなわち蛍光部材２２の裏面（図１および図２における下面）には、銀（Ａｇ）膜または、多層膜よりなる光反射膜３３が設けられている。このように、波長変換部材２１は、光反射膜３３が設けられることにより、裏面に反射機能を有するものとされている。更に、光反射膜３３と基板３１との間には、接合部材（図示省略）が介在されており、当該接合部材によって波長変換部材２１が基板３１上に接合されている。接合部材としては、排熱性の観点から、半田、銀焼結材などが用いられる。また、基板３１の裏面には、例えば銅などの金属よりなる放熱部材（図示省略）が配置されている。 As shown in FIG. 1, the fluorescent light emitting member 20 has a substantially rectangular plate-shaped wavelength conversion member 21 provided on the surface of a rectangular substrate 31 (upper surface in FIG. 1).
As shown in FIGS. 1 and 2, the wavelength conversion member 21 has a substantially rectangular plate-like fluorescent member 22 and a substantially rectangular shape formed on the surface (the upper surface in FIGS. 1 and 2) of the fluorescent member 22. And a plate-like excitation light diffusion layer 25.
The wavelength conversion member 21 is disposed such that the surface of the excitation light diffusion layer 25 (the upper surface in FIGS. 1 and 2) faces the excitation light source 11, and the surface of the excitation light diffusion layer 25 is the wavelength conversion member. 21 surface.
A light reflecting film 33 made of a silver (Ag) film or a multilayer film is provided on the back surface of the wavelength conversion member 21, that is, the back surface of the fluorescent member 22 (the lower surface in FIGS. 1 and 2). As described above, the wavelength conversion member 21 is provided with the light reflection film 33 so as to have a reflection function on the back surface. Further, a bonding member (not shown) is interposed between the light reflection film 33 and the substrate 31, and the wavelength conversion member 21 is bonded onto the substrate 31 by the bonding member. As the joining member, solder, a silver sintered material, or the like is used from the viewpoint of exhaust heat. Further, a heat radiating member (not shown) made of a metal such as copper is disposed on the back surface of the substrate 31.
　そして、蛍光部材２２には、励起光受光面とされる表面に、凸部２４が周期的に配列されてなる周期構造２３が形成されている。
　凸部２４は、図１および図２に示されているように、例えば略錘状などのテーパ面を有する形状とされる。
　凸部２４がテーパ面を有する形状とされることにより、前述のように（具体的には、図６を用いて説明したように）、蛍光部材２２の表面に、屈折率が急激に変化する界面が実質的になくなるため、蛍光部材２２の表面において励起光が反射することを防止または抑制することができる。
　この図の例において、周期構造２３は、略円錐状の凸部２４が密集した状態で二次元周期的に配列されてなるモスアイ構造を有するものである。 The fluorescent member 22 is provided with a periodic structure 23 in which convex portions 24 are periodically arranged on a surface that is an excitation light receiving surface.
As shown in FIGS. 1 and 2, the convex portion 24 has a shape having a tapered surface such as a substantially pyramid shape.
Since the convex portion 24 has a tapered surface, as described above (specifically, as described with reference to FIG. 6), the refractive index rapidly changes on the surface of the fluorescent member 22. Since the interface is substantially eliminated, reflection of excitation light on the surface of the fluorescent member 22 can be prevented or suppressed.
In the example of this figure, the periodic structure 23 has a moth-eye structure in which substantially conical convex portions 24 are densely arranged in a two-dimensional manner.
　また、凸部２４において、テーパ面（側面）の傾斜角度（側面と底面とのなす角度）は、５°以上であることが好ましい。
　テーパ面の傾斜角度が５°未満である場合には、テーパ面を屈折率の異なる２つの媒体の境界面とみなすようになるため、その屈折率差に従った反射光（励起光の反射）が生じてしまうおそれがある。 Moreover, in the convex part 24, it is preferable that the inclination angle (angle which a side surface and a bottom face make) of a taper surface (side surface) is 5 degrees or more.
When the inclination angle of the taper surface is less than 5 °, the taper surface is regarded as a boundary surface between two media having different refractive indexes. Therefore, the reflected light according to the difference in refractive index (reflection of excitation light). May occur.
　また、周期構造２３において、周期ｄは、蛍光部材２２を構成する蛍光体から放射される蛍光の回折が発生する範囲（ブラッグの条件）の大きさであることが好ましい。
　具体的には、周期構造２３の周期ｄは、蛍光体から放射される蛍光のピーク波長を、周期構造２３を構成する材料（具体的には、蛍光部材２２）の屈折率で割った値（以下、「光学長さ」という。）または光学長さの数倍程度の値である。
　ここに、本発明において、周期構造の周期とは、周期構造において互いに隣接する凸部間の中心間距離（ｎｍ）を意味する。
　周期構造２４の周期ｄが蛍光部材２２の内部で生じる蛍光の回折が発生する範囲の大きさとされることにより、蛍光部材２２の表面から蛍光を高い効率で出射させて波長変換部材２１の表面から外部に取り出すことができる。
　この図の例において、蛍光部材２２の屈折率は１．８３である。 Further, in the periodic structure 23, the period d is preferably the size of the range (Bragg's condition) in which diffraction of fluorescence emitted from the phosphor constituting the fluorescent member 22 occurs.
Specifically, the period d of the periodic structure 23 is a value obtained by dividing the peak wavelength of the fluorescence emitted from the phosphor by the refractive index of the material (specifically, the fluorescent member 22) constituting the periodic structure 23 ( Hereinafter, it is referred to as “optical length”) or a value of several times the optical length.
Here, in the present invention, the period of the periodic structure means a center-to-center distance (nm) between adjacent convex portions in the periodic structure.
The period d of the periodic structure 24 is set to a size within a range in which the fluorescence diffraction generated inside the fluorescent member 22 occurs, so that the fluorescence is emitted from the surface of the fluorescent member 22 with high efficiency and from the surface of the wavelength conversion member 21. Can be taken out.
In the example of this figure, the refractive index of the fluorescent member 22 is 1.83.
　また、周期構造２３における周期ｄに対する凸部２４の高さｈの比（ｈ／ｄ）であるアスペクト比は、０．２以上とされ、好ましくは０．２～１．５であり、特に好ましくは０．５～１．０である。
　周期構造２３におけるアスペクト比が０．２以上とされることにより、蛍光部材２２の内部で生じる蛍光を高い効率によって蛍光部材２２の表面から出射させて波長変換部材２１の表面から外部に取り出すことができる。
　また、周期構造２３におけるアスペクト比が０．２以上とされることによれば、蛍光部材２２の表面において励起光が反射することを抑制することができる。そのため、蛍光部材２２の表面に励起光が照射されたときに、励起光を蛍光部材２２内に十分に取り込むことができる。 The aspect ratio, which is the ratio (h / d) of the height h of the convex portion 24 to the period d in the periodic structure 23, is 0.2 or more, preferably 0.2 to 1.5, and particularly preferably. Is 0.5 to 1.0.
By setting the aspect ratio of the periodic structure 23 to 0.2 or more, the fluorescence generated inside the fluorescent member 22 can be emitted from the surface of the fluorescent member 22 with high efficiency and extracted from the surface of the wavelength conversion member 21 to the outside. it can.
Moreover, when the aspect ratio in the periodic structure 23 is 0.2 or more, reflection of excitation light on the surface of the fluorescent member 22 can be suppressed. Therefore, the excitation light can be sufficiently taken into the fluorescent member 22 when the excitation light is irradiated on the surface of the fluorescent member 22.
　このような周期構造２３は、ナノインプリント法とドライエッチング処理とによって形成することができる。具体的には、矩形板状の蛍光部材の表面に、例えばスピンコート法によってレジストを塗布し、次いで、レジストの塗布膜を例えばナノインプリント法によりパターニングする。その後、蛍光部材の表面における露出した領域に、ドライエッチング処理を施すことにより、周期構造２３が形成される。 Such a periodic structure 23 can be formed by a nanoimprint method and a dry etching process. Specifically, a resist is applied to the surface of the rectangular plate-like fluorescent member by, for example, a spin coating method, and then a resist coating film is patterned by, for example, a nanoimprint method. Then, the periodic structure 23 is formed by performing a dry etching process to the exposed area | region in the surface of a fluorescent member.
　蛍光部材２２は、蛍光体が含有されてなるものであり、具体的には、単結晶または多結晶の蛍光体よりなるもの、または単結晶または多結晶の蛍光体とセラミックバインダーとの混合物の焼結体よりなるものである。すなわち、蛍光部材２２は、単結晶または多結晶の蛍光体によって構成されたものである。
　ここに、蛍光部材２２として用いられる蛍光体とセラミックバインダーとの混合物の焼結体においては、セラミックバインダーとしてナノサイズのアルミナ粒子が用いられる。そして、この焼結体は、蛍光体１００質量％に対して数質量％～数十質量％のセラミックバインダーを混合し、その混合物をプレスした後、焼成することによって得られるものである。
　蛍光部材２２が単結晶または多結晶の蛍光体によって構成されたものであることにより、蛍光部材２２は高い熱伝導性を有するものとなる。そのため、蛍光部材２２においては励起光の照射によって発生した熱が効率よく排熱されることから、蛍光部材２２が高温となることが抑制される。 The fluorescent member 22 contains a phosphor. Specifically, the fluorescent member 22 is made of a single crystal or polycrystalline phosphor, or a mixture of a single crystal or polycrystalline phosphor and a ceramic binder. It consists of a knot. That is, the fluorescent member 22 is composed of a single crystal or polycrystalline phosphor.
Here, in the sintered body of the mixture of the phosphor and the ceramic binder used as the fluorescent member 22, nano-sized alumina particles are used as the ceramic binder. This sintered body is obtained by mixing several mass% to several tens mass% ceramic binder with respect to 100 mass% of the phosphor, pressing the mixture, and then firing.
Since the fluorescent member 22 is made of a single crystal or polycrystalline phosphor, the fluorescent member 22 has high thermal conductivity. Therefore, in the fluorescent member 22, the heat generated by the irradiation of the excitation light is efficiently exhausted, so that the fluorescent member 22 is suppressed from becoming a high temperature.
　蛍光部材２２を構成する単結晶の蛍光体は、例えば、チョクラルスキー法によって得ることができる。具体的には、坩堝内において種子結晶を溶融された原料に接触させ、この状態で、種子結晶を回転させながら鉛直方向に引き上げて当該種子結晶に単結晶を成長させることにより、単結晶の蛍光体が得られる。
　また、蛍光部材２２を構成する多結晶の蛍光体は、例えば以下のようにして得ることができる。先ず、母材、賦活材および焼成助剤などの原材料をボールミルなどによって粉砕処理することによって、サブミクロン以下の原材料微粒子を得る。次いで、この原材料微粒子を用い、例えばスリップキャスト法によって成形体を形成して焼結する。その後、得られた焼結体に対して熱間等方圧加圧加工を施すことによって、気孔率が例えば０．５％以下の多結晶の蛍光体が得られる。 The single crystal phosphor constituting the fluorescent member 22 can be obtained, for example, by the Czochralski method. Specifically, the seed crystal is brought into contact with the melted raw material in the crucible, and in this state, the seed crystal is pulled up in the vertical direction while rotating the seed crystal to grow the single crystal on the seed crystal. The body is obtained.
Moreover, the polycrystalline fluorescent substance which comprises the fluorescent member 22 can be obtained as follows, for example. First, raw materials such as a base material, an activator, and a firing aid are pulverized by a ball mill or the like to obtain raw material fine particles of submicron or less. Next, using this raw material fine particles, a molded body is formed and sintered by, for example, a slip casting method. Thereafter, a polycrystalline phosphor having a porosity of 0.5% or less, for example, is obtained by subjecting the obtained sintered body to hot isostatic pressing.
　蛍光部材２２を構成する蛍光体の具体例としては、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＹＡＧ：Ｐｒ、ＹＡＧ：Ｓｍ、ＬｕＡＧ：Ｃｅなどが挙げられる。このような蛍光体において、希土類元素（賦活材）のドープ量は、０．５ｍｏｌ％程度である。 Specific examples of the phosphor constituting the fluorescent member 22 include YAG: Ce, YAG: Pr, YAG: Sm, and LuAG: Ce. In such a phosphor, the doping amount of the rare earth element (activator) is about 0.5 mol%.
　また、蛍光部材２２の厚みは、励起光Ｌの蛍光への変換効率（量子収率）および排熱性の観点から、例えば０．０５～２．０ｍｍである。 The thickness of the fluorescent member 22 is, for example, 0.05 to 2.0 mm from the viewpoint of conversion efficiency (quantum yield) of the excitation light L into fluorescence and exhaust heat.
　励起光拡散層２５は、蛍光部材２２の表面、すなわち蛍光部材２２の励起光受光面に一体的に形成されたものである。
　この図の例においては、蛍光部材２２の表面全面に励起光拡散層２５が形成されており、この励起光拡散層２５によって蛍光部材２２の表面全面が覆われた状態とされている。 The excitation light diffusion layer 25 is integrally formed on the surface of the fluorescent member 22, that is, the excitation light receiving surface of the fluorescent member 22.
In the example of this figure, the excitation light diffusion layer 25 is formed on the entire surface of the fluorescent member 22, and the entire surface of the fluorescent member 22 is covered with the excitation light diffusion layer 25.
　励起光拡散層２５は、図１および図２に示されているように、凸部２４の高さｈ以上の厚みを有していることが好ましい。ここに、励起光拡散層２５の厚みとは、最大厚みを示す。
　励起光拡散層２５の厚みが凸部２４の高さｈ以上とされることにより、当該励起光拡散層２５によって凸部２４を埋設した状態とすることができることから、周期構造２３、すなわち周期構造２３を構成する凸部２４を確実に保護することができる。そのため、例えば蛍光光源装置１０の製造過程における構成部材の組み立て工程などにおいて、波長変換部材２１の表面、すなわち励起光拡散層２５の表面に他の構成部材（例えば、励起光光源１１など）が接触した場合であっても、波長変換部材２１の表面に破損が生じることが抑制される。その結果、周期構造２３（凸部２４）が微細であって外部衝撃によって破損が生じやすいものであっても、当該周期構造２３に破損が生じることが抑制される。従って、波長変換部材２１が外部衝撃によって破損すること起因して、蛍光効率が低減されることが抑制されるため、蛍光光源装置１０は取扱が容易で高い信頼性を有するものとなる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the excitation light diffusion layer 25 preferably has a thickness equal to or higher than the height h of the convex portion 24. Here, the thickness of the excitation light diffusion layer 25 indicates the maximum thickness.
Since the thickness of the excitation light diffusion layer 25 is not less than the height h of the convex portion 24, the convex portion 24 can be embedded by the excitation light diffusion layer 25. The convex part 24 which comprises 23 can be protected reliably. Therefore, for example, in the process of assembling the constituent members in the manufacturing process of the fluorescent light source device 10, another constituent member (for example, the excitation light source 11) contacts the surface of the wavelength conversion member 21, that is, the surface of the excitation light diffusion layer 25. Even in this case, the occurrence of damage on the surface of the wavelength conversion member 21 is suppressed. As a result, even if the periodic structure 23 (projection 24) is fine and easily damaged by an external impact, the periodic structure 23 is prevented from being damaged. Accordingly, since the fluorescence efficiency is suppressed from being reduced due to the wavelength conversion member 21 being damaged by an external impact, the fluorescence light source device 10 is easy to handle and has high reliability.
　また、励起光拡散層２５の表面は、平坦であってもよいが、励起光Ｌの利用性の観点から、凹凸であることが好ましい。 Further, the surface of the excitation light diffusion layer 25 may be flat, but from the viewpoint of availability of the excitation light L, it is preferable that the surface is uneven.
　具体的な励起光拡散層２５の厚みは、凸部２４の高さｈなどに応じて適宜に定められるが、例えば１０～３００μｍである。 The specific thickness of the excitation light diffusion layer 25 is appropriately determined according to the height h of the convex portion 24, and is, for example, 10 to 300 μm.
　この励起光拡散層２５は、励起光および蛍光部材２２の内部で生じる蛍光を透過する光透過性材料２６中に、少なくとも励起光を拡散する微小粒子（以下、「拡散微小粒子」ともいう。）２７が分散されてなるものである。 The excitation light diffusion layer 25 is a fine particle that diffuses at least the excitation light in the light-transmitting material 26 that transmits the excitation light and the fluorescence generated inside the fluorescent member 22 (hereinafter, also referred to as “diffusion microparticle”). 27 is dispersed.
　光透過性材料２６は、励起光光源１１からの励起光Ｌおよび蛍光部材２２の内部で生じる蛍光の波長に応じて適宜のものが用いられるが、無機材料であることが好ましい。
　光透過性材料２６が無機材料とされることにより、励起光Ｌの熱、および励起光Ｌの照射によって発生した熱などの熱の影響によって励起光拡散層２５が変形および変質することなどが防止または抑制される。そのため、波長変換部材２１には長期間にわたって高い信頼性が得られる。 The light transmissive material 26 is appropriately selected according to the excitation light L from the excitation light source 11 and the wavelength of the fluorescence generated inside the fluorescent member 22, but is preferably an inorganic material.
By making the light transmissive material 26 an inorganic material, the excitation light diffusion layer 25 is prevented from being deformed and altered by the influence of heat such as heat of the excitation light L and heat generated by irradiation of the excitation light L. Or suppressed. Therefore, high reliability can be obtained for the wavelength conversion member 21 over a long period of time.
　光透過性材料２６の具体例としては、例えば低融点ガラスおよびゾルゲル材料の硬化物などが挙げられる。
　ここに、ゾルゲル材料としては、具体的に、珪素、チタン、ジルコニウム等のアルコキシドを含んでおり、熱処理することによって反応（加水分解および縮重合）が進み、それにより無機材料が形成されるゾル状の材料などが挙げられる。 Specific examples of the light transmissive material 26 include, for example, a low-melting glass and a cured product of a sol-gel material.
Here, the sol-gel material specifically includes an alkoxide such as silicon, titanium, zirconium, etc., and the reaction (hydrolysis and condensation polymerization) proceeds by heat treatment, whereby an inorganic material is formed. Materials.
　また、光透過性材料２６は、屈折率が大きいものであることが好ましい。具体的には、屈折率が蛍光部材２２の屈折率の値以上であることが好ましい。特に屈折率が蛍光部材２２の屈折率の値より高い光透過性材料２６によって励起光拡散層２５を構成することによれば、蛍光部材２２と励起光拡散層２５と界面に入射した蛍光には、当該界面を透過することによって屈折が生じる。そのため、蛍光の進行方向が蛍光部材２２と励起光拡散層２５との界面において変更されることから、蛍光が波長変換部材２１の内部に閉じ込められることが抑制され、その結果、蛍光を励起光拡散層２５の表面から外部に高い効率で出射することができる。
　ここに、光透過性材料２６としては、例えば、屈折率が１．４５～２．０の低融点ガラス、および屈折率が１．４６のゾルゲル材料の硬化物を用いることができる。 The light transmissive material 26 preferably has a large refractive index. Specifically, the refractive index is preferably equal to or higher than the refractive index value of the fluorescent member 22. In particular, when the excitation light diffusion layer 25 is made of the light transmissive material 26 having a refractive index higher than the refractive index value of the fluorescent member 22, the fluorescence incident on the fluorescent member 22, the excitation light diffusion layer 25, and the interface is not affected. Refraction occurs by passing through the interface. Therefore, since the direction of travel of the fluorescence is changed at the interface between the fluorescent member 22 and the excitation light diffusion layer 25, the fluorescence is prevented from being trapped inside the wavelength conversion member 21, and as a result, the fluorescence is diffused into the excitation light. The light can be emitted from the surface of the layer 25 to the outside with high efficiency.
Here, as the light transmissive material 26, for example, a low-melting glass having a refractive index of 1.45 to 2.0 and a cured product of a sol-gel material having a refractive index of 1.46 can be used.
　拡散微小粒子２７は、励起光を拡散する励起光拡散機能を有するものであるが、この励起光拡散機能と共に、蛍光部材２２の内部で生じる蛍光を拡散する蛍光拡散機能を有していてもよい。
　この拡散微小粒子２７としては、励起光光源１１からの励起光Ｌの波長、および必要に応じて蛍光部材２２の内部で生じる蛍光の波長に応じて適宜のものが用いられるが、無機化合物よりなるものであることが好ましい。
　拡散微小粒子２７が無機化合物よりなるものとされることにより、励起光Ｌの熱、および励起光Ｌの照射によって発生した熱などの熱の影響によって拡散微小粒子２７が変形および変質することなどが防止または抑制される。そのため、波長変換部材２１には長期間にわたって高い信頼性が得られる。 The diffusion microparticles 27 have an excitation light diffusion function for diffusing excitation light, but may have a fluorescence diffusion function for diffusing fluorescence generated inside the fluorescent member 22 together with the excitation light diffusion function. .
As the diffusing microparticles 27, appropriate ones are used depending on the wavelength of the excitation light L from the excitation light source 11 and the wavelength of the fluorescence generated inside the fluorescent member 22 as necessary, but are made of an inorganic compound. It is preferable.
When the diffusion microparticles 27 are made of an inorganic compound, the diffusion microparticles 27 may be deformed and altered by the influence of heat such as heat of the excitation light L and heat generated by irradiation of the excitation light L. Prevented or suppressed. Therefore, high reliability can be obtained for the wavelength conversion member 21 over a long period of time.
　拡散微小粒子２７を構成する無機化合物の具体例としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物および硫酸バリウム（ＢａＳＯ4 ）等の金属硫酸塩などが挙げられる。
　励起光拡散層２５を構成する拡散微小粒子２７は、１種類の材質の粒子よりなるものであってもよく、また異なる材質の粒子を組み合わせたものであってもよい。 Specific examples of the inorganic compound constituting the diffusion microparticle 27 include metal oxides such as titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), and sulfuric acid. Examples thereof include metal sulfates such as barium (BaSO 4 ).
The diffusion minute particles 27 constituting the excitation light diffusion layer 25 may be made of particles of one kind of material, or may be a combination of particles of different materials.
　拡散微小粒子２７は、平均粒径が数ｎｍ～数十μｍであることが好ましく、更に好ましくは数百ｎｍ～数μｍである。
　拡散微小粒子２７の平均粒径が数ｎｍ～数十μｍとされることにより、励起光光源１１として半導体レーザを用いた場合において、励起光Ｌとしてのレーザ光を十分に拡散させることができる。
　拡散微小粒子２７の平均粒径が数百ｎｍ～数μｍとされることにより、ミー散乱を生じさせることができるため、励起光拡散層２５に入射された励起光Ｌを容易に全方方向に拡散させることができる。 The diffusion fine particles 27 preferably have an average particle diameter of several nm to several tens of μm, and more preferably several hundred nm to several μm.
By setting the average particle size of the diffusion microparticles 27 to several nanometers to several tens of micrometers, the laser light as the excitation light L can be sufficiently diffused when a semiconductor laser is used as the excitation light source 11.
Since the average particle size of the diffusion microparticles 27 is several hundred nm to several μm, Mie scattering can be generated, so that the excitation light L incident on the excitation light diffusion layer 25 can be easily transmitted in all directions. Can be diffused.
　また、拡散微小粒子２７の含有割合は、蛍光光源装置１０に必要とされる光の波長および強度に基づいて、励起光光源１１の種類、蛍光部材２２の厚みおよび励起光拡散層２５の形状などを考慮して適宜に定められるが、例えば、光透過性材料２６と拡散微小粒子２７との合計１００体積％に対して数体積％～４０体積％である。
　拡散微小粒子２７の含有割合が数体積％～４０体積％とされることにより、励起光拡散層２５において拡散微小粒子２７を均一に分散した状態とすることができ、よって当該励起光拡散層２５に入射された励起光Ｌを、十分に拡散させた状態で蛍光部材２２に入射あるいは波長変換部材２１から外部に出射させることができる。 The content ratio of the diffusion microparticles 27 is determined based on the wavelength and intensity of light required for the fluorescent light source device 10, the type of the excitation light source 11, the thickness of the fluorescent member 22, and the shape of the excitation light diffusion layer 25. For example, it is several volume% to 40 volume% with respect to a total of 100 volume% of the light transmissive material 26 and the diffusing fine particles 27.
By setting the content ratio of the diffusion microparticles 27 to several volume% to 40 volume%, the diffusion microparticles 27 can be uniformly dispersed in the excitation light diffusion layer 25, and thus the excitation light diffusion layer 25. The excitation light L incident on the light can be incident on the fluorescent member 22 or emitted outside from the wavelength conversion member 21 in a sufficiently diffused state.
　このような励起光拡散層２５は、光透過性材料２６が低融点ガラスである場合には、例えば低融点ガラス粒子と拡散微小粒子２７とを混合し、得られた混合物によって蛍光部材２２の表面に混合物層を形成し、その混合物層を、例えば４５０～７００℃程度の温度で焼成することによって形成することができる。
　また、光透過性材料２６がゾルゲル材料の硬化物である場合には、例えばゾルゲル材料と拡散微小粒子２７とを混合し、得られた混合物によって蛍光部材２２の表面に混合物層を形成し、その混合物層を、例えば３００～５００℃程度の温度で加熱することによって形成することができる。 When the light transmissive material 26 is a low-melting glass, the excitation light diffusing layer 25 is mixed with, for example, low-melting glass particles and diffusing fine particles 27, and the surface of the fluorescent member 22 is obtained by the obtained mixture. The mixture layer can be formed by firing at a temperature of about 450 to 700 ° C., for example.
Further, when the light transmissive material 26 is a cured product of a sol-gel material, for example, the sol-gel material and the diffusion microparticles 27 are mixed, and a mixture layer is formed on the surface of the fluorescent member 22 by the obtained mixture. The mixture layer can be formed by heating at a temperature of about 300 to 500 ° C., for example.
　基板３１を構成する材料としては、樹脂に金属微粉末を混入させた放熱接着剤を介したアルミ基板などを用いることができる。また、基板３１の厚みは、例えば０．５～１．０ｍｍである。また、このアルミ基板は、放熱フィンの機能を兼ね備えたものであってもよい。 As a material constituting the substrate 31, an aluminum substrate or the like via a heat radiation adhesive in which metal fine powder is mixed into a resin can be used. The thickness of the substrate 31 is, for example, 0.5 to 1.0 mm. Further, the aluminum substrate may have a function of a heat radiating fin.
　蛍光光源装置１０においては、励起光光源１１から出射された励起光Ｌは、コリメータレンズ１５によって平行光線とされる。その後、この励起光Ｌは、蛍光発光部材２０における波長変換部材２１の表面、すなわち励起光拡散層２５の表面に照射され、当該励起光拡散層２５を介して蛍光部材２２に入射される。そして、蛍光部材２２においては、当該蛍光部材２２を構成する蛍光体が励起される。これにより、蛍光部材２２において蛍光体から蛍光が放射される。この蛍光は、波長変換部材２１の表面から外部に出射され、蛍光光源装置１０の外部に出射される。 In the fluorescent light source device 10, the excitation light L emitted from the excitation light source 11 is collimated by the collimator lens 15. Thereafter, the excitation light L is irradiated on the surface of the wavelength conversion member 21 in the fluorescent light emitting member 20, that is, the surface of the excitation light diffusion layer 25, and is incident on the fluorescence member 22 through the excitation light diffusion layer 25. And in the fluorescent member 22, the fluorescent substance which comprises the said fluorescent member 22 is excited. Thereby, fluorescence is emitted from the phosphor in the fluorescent member 22. The fluorescence is emitted from the surface of the wavelength conversion member 21 to the outside and is emitted to the outside of the fluorescence light source device 10.
　而して、蛍光光源装置１０においては、波長変換部材２１に入射した励起光Ｌが励起光拡散層２５において拡散され、この励起光拡散層２５において拡散された励起光Ｌの拡散光Ｌ１は、その一部が蛍光部材２２に入射され、またその他の一部が励起光拡散層２５の表面から外部に出射される。そのため、励起光Ｌが波長変換部材２１に対して局所的に入射されるものであっても、蛍光部材２２には励起光が局所的に入射されることがない。その結果、蛍光部材２２においては入射された励起光を十分に蛍光に変換することができ、それに伴って蛍光部材２２の温度上昇が抑制されることから、蛍光体において温度消光が生じることに起因する蛍光光量の低減を抑制することができる。しかも、波長変換部材２１に入射された励起光Ｌが指向性を有するものであっても、蛍光体に吸収されることなく波長変換部材２１の裏面において光反射膜３３によって反射されて再度表面にまで到達する励起光は、指向性を有さず、拡散した状態で出射される。その結果、波長変換部材２１から出射される励起光（具体的には、励起光拡散層２５において当該励起光拡散層２５の表面に向かう方向に拡散された拡散光Ｌ１、および光反射膜３３によって反射された励起光）と、蛍光体から等方的に放射される蛍光とが平均的に合成され、波長変換部材２１から外部に出射される光Ｌ２において、励起光の分布と蛍光の分布とを略同等とすることができる。よって、波長変換部材２１の表面から外部に出射される励起光を有効に利用することができる。
　また、蛍光部材２２が、励起光受光面に凸部２４が周期的に配列されてなる周期構造２３を有するものであることから、当該蛍光部材２２内に励起光（拡散光Ｌ１）を十分に取り込むことができると共に、蛍光部材２２の内部で生じた蛍光体から放射される蛍光を高い効率で波長変換部材２１から外部に取り出すことができる。
　更に、蛍光部材２２が、裏面に反射機能を有するものとされているため、波長変換部材２１の内部において生成された蛍光、および波長変換部材２１に入射されて蛍光体に吸収されることのなかった励起光を極めて高い効率で利用することができる。従って、より高い発光効率が得られる。
　従って、蛍光光源装置１０によれば、波長変換部材２１の内部において高い効率で蛍光を生成させ、しかも生成された蛍光を高い効率で外部に出射することができることから、大きな蛍光光量が得られる。また、蛍光と共に波長変換部材２１から外部に出射される励起光を、色むらが発生するという弊害を伴うことなく利用することができることから、蛍光光源装置から出射される光の光量が大きくなる。そのため、高い発光効率が得られると共に、色むらの発生がなくて高い均一性を有する光を得ることができる。 Thus, in the fluorescent light source device 10, the excitation light L incident on the wavelength conversion member 21 is diffused in the excitation light diffusion layer 25, and the diffused light L1 of the excitation light L diffused in the excitation light diffusion layer 25 is A part of the light is incident on the fluorescent member 22 and the other part is emitted from the surface of the excitation light diffusion layer 25 to the outside. Therefore, even if the excitation light L is locally incident on the wavelength conversion member 21, the excitation light is not locally incident on the fluorescent member 22. As a result, in the fluorescent member 22, the incident excitation light can be sufficiently converted into fluorescence, and the temperature rise of the fluorescent member 22 is suppressed accordingly, so that temperature quenching occurs in the phosphor. It is possible to suppress a reduction in the amount of fluorescent light. Moreover, even if the excitation light L incident on the wavelength conversion member 21 has directivity, it is reflected by the light reflecting film 33 on the back surface of the wavelength conversion member 21 without being absorbed by the phosphor, and again on the surface. The excitation light that reaches up to has no directivity and is emitted in a diffused state. As a result, the excitation light emitted from the wavelength conversion member 21 (specifically, the diffused light L1 diffused in the direction toward the surface of the excitation light diffusion layer 25 in the excitation light diffusion layer 25 and the light reflection film 33). The reflected excitation light) and the fluorescence emitted isotropically from the phosphor are synthesized on average, and in the light L2 emitted from the wavelength conversion member 21, the excitation light distribution and the fluorescence distribution Can be substantially equivalent. Therefore, the excitation light emitted from the surface of the wavelength conversion member 21 to the outside can be used effectively.
Further, since the fluorescent member 22 has the periodic structure 23 in which the convex portions 24 are periodically arranged on the excitation light receiving surface, the excitation light (diffused light L1) is sufficiently supplied into the fluorescent member 22. While being able to take in, the fluorescence radiated | emitted from the fluorescent substance produced inside the fluorescent member 22 can be taken out from the wavelength conversion member 21 with high efficiency.
Further, since the fluorescent member 22 has a reflection function on the back surface, the fluorescence generated inside the wavelength conversion member 21 and the fluorescent member 22 is not incident on the wavelength conversion member 21 and absorbed by the phosphor. Excitation light can be used with extremely high efficiency. Therefore, higher luminous efficiency can be obtained.
Therefore, according to the fluorescence light source device 10, since the fluorescence can be generated with high efficiency inside the wavelength conversion member 21, and the generated fluorescence can be emitted to the outside with high efficiency, a large amount of fluorescence can be obtained. Moreover, since the excitation light emitted to the outside from the wavelength conversion member 21 together with the fluorescence can be used without causing the adverse effect of color unevenness, the amount of light emitted from the fluorescent light source device is increased. Therefore, high luminous efficiency can be obtained, and light having high uniformity without color unevenness can be obtained.
　この蛍光光源装置１０は、蛍光と励起光とが合成されて混色され、優れた色均一性を有する光が得られるものであることから、疑似白色光源として好適に用いることができる。 The fluorescent light source device 10 can be suitably used as a pseudo-white light source because the fluorescent light and the excitation light are synthesized and mixed to obtain light having excellent color uniformity.
　図３は、本発明の蛍光光源装置の他の例における波長変換部材の構成を示す説明用部分断面図である。
　この蛍光光源装置は、波長変換部材４１が、蛍光部材２２の励起光受光面に励起光拡散層２５が部分的に配置されたものであること以外は、図１の蛍光光源装置１０と同様の構成を有するものである。
　この波長変換部材４１において、蛍光部材２２の裏面には光反射膜（図示省略）が設けられている。また、蛍光部材２２および励起光拡散層２５の構成は、励起光拡散層２５が部分的に配置されていること以外は、図１に係る波長変換部材２１と基本的に同様である。 FIG. 3 is an explanatory partial cross-sectional view illustrating a configuration of a wavelength conversion member in another example of the fluorescent light source device of the present invention.
This fluorescent light source device is the same as the fluorescent light source device 10 of FIG. 1 except that the wavelength conversion member 41 is such that the excitation light diffusion layer 25 is partially disposed on the excitation light receiving surface of the fluorescent member 22. It has a configuration.
In the wavelength conversion member 41, a light reflection film (not shown) is provided on the back surface of the fluorescent member 22. The configuration of the fluorescent member 22 and the excitation light diffusion layer 25 is basically the same as that of the wavelength conversion member 21 according to FIG. 1 except that the excitation light diffusion layer 25 is partially disposed.
　波長変換部材４１において、蛍光部材２２は、図１および図２に示されているように励起光拡散層２５が蛍光部材２２の表面全面に形成されている場合に比して、厚みが大きいことが好ましい。
　具体的には、蛍光部材２２の厚みは、０．１３ｍｍ以上であることが好ましい。
　蛍光部材２２の厚みが０．１３ｍｍ以上であることにより、蛍光部材２２の裏面において反射されて再度表面にまで到達する励起光の強度が小さくなる。そのため、励起光拡散層２５を部分的に配置することによって、波長変換部材４１から外部に出射される光Ｌ２における蛍光強度と励起光強度との比率を、簡単に調整することができる。 In the wavelength conversion member 41, the fluorescent member 22 is thicker than the case where the excitation light diffusion layer 25 is formed on the entire surface of the fluorescent member 22 as shown in FIGS. 1 and 2. Is preferred.
Specifically, the thickness of the fluorescent member 22 is preferably 0.13 mm or more.
When the thickness of the fluorescent member 22 is 0.13 mm or more, the intensity of the excitation light reflected on the back surface of the fluorescent member 22 and reaching the surface again is reduced. Therefore, by partially disposing the excitation light diffusion layer 25, the ratio between the fluorescence intensity and the excitation light intensity in the light L2 emitted to the outside from the wavelength conversion member 41 can be easily adjusted.
　また、蛍光部材２２の表面において、励起光拡散層２５の部分的配置位置は、蛍光光源装置に必要とされる光の波長および強度に基づいて、励起光光源の種類、および蛍光部材２２の厚みなどに応じて適宜に定められる。
　具体的に、励起光拡散層２５は、蛍光部材２２の表面における励起光光源からの励起光Ｌが照射される領域に、励起光拡散層２５が配置された部分（以下、「励起光拡散層部分」ともいう。）と、励起光拡散層２５が配置されていない部分（以下、「非励起光拡散層部分」ともいう。）とが存在するように部分配置されることが好ましい。このように励起光Ｌが照射される領域に励起光拡散層部分と非励起光拡散層部分とを存在させることによれば、波長変換部材４１から外部に出射される光を、蛍光強度と励起光強度の比率が調整された所期の特性を有するものとすることができる。 Further, the partial arrangement position of the excitation light diffusion layer 25 on the surface of the fluorescent member 22 is determined based on the wavelength and intensity of the light required for the fluorescent light source device, and the thickness of the fluorescent member 22. It is determined appropriately according to the above.
Specifically, the excitation light diffusion layer 25 is a portion where the excitation light diffusion layer 25 is disposed in a region where the excitation light L from the excitation light source is irradiated on the surface of the fluorescent member 22 (hereinafter referred to as “excitation light diffusion layer”). And a portion where the excitation light diffusion layer 25 is not disposed (hereinafter also referred to as “non-excitation light diffusion layer portion”). Thus, by making the excitation light diffusion layer portion and the non-excitation light diffusion layer portion exist in the region irradiated with the excitation light L, the light emitted to the outside from the wavelength conversion member 41 is converted into the fluorescence intensity and the excitation. It may have an intended characteristic in which the ratio of light intensity is adjusted.
　また、励起光拡散層２５においては、蛍光部材２２の厚みが０．１３ｍｍ以上である場合には、図１および図２に示されているように励起光拡散層２５が蛍光部材２２の表面全面に形成されている場合に比して、拡散微小粒子２７の含有割合を大きくすることができる。
　具体的には、拡散微小粒子２７の含有割合は、光透過性材料２６と拡散微小粒子との合計１００体積％に対して５～７０体積％であることが好ましい。
　拡散微小粒子２７の含有割合が５～７０体積％であることにより、励起光拡散層２５を容易に形成することができる。その理由は、励起光拡散層２５の製造過程において、励起光拡散層２５を形成するための混合物（拡散微小粒子２７を含有する混合物）が高い均一性を有するものでなくても、得られる励起光拡散層２５は、蛍光部材２２の表面上の面方向全域に光拡散粒子２７が存在した状態となるからである。具体的には、励起光拡散層２５の製造過程においては、低融点ガラス粒子と拡散微小粒子２７との混合物には、高い均一性が得られなくてもよく、またゾルゲル材料と拡散微小粒子２７との混合物には、当該拡散微小粒子２７の沈降に起因して高い均一性が得られなくてもよい。 Further, in the excitation light diffusion layer 25, when the thickness of the fluorescent member 22 is 0.13 mm or more, the excitation light diffusion layer 25 is formed on the entire surface of the fluorescent member 22 as shown in FIGS. Compared with the case where it is formed, the content ratio of the diffusion microparticles 27 can be increased.
Specifically, the content ratio of the diffusion microparticles 27 is preferably 5 to 70% by volume with respect to 100% by volume of the total of the light transmissive material 26 and the diffusion microparticles.
When the content of the diffusion microparticles 27 is 5 to 70% by volume, the excitation light diffusion layer 25 can be easily formed. The reason is that in the process of manufacturing the excitation light diffusion layer 25, even if the mixture for forming the excitation light diffusion layer 25 (the mixture containing the diffusion microparticles 27) does not have high uniformity, the obtained excitation can be obtained. This is because the light diffusing layer 25 is in a state in which the light diffusing particles 27 exist in the entire surface direction on the surface of the fluorescent member 22. Specifically, in the manufacturing process of the excitation light diffusion layer 25, high uniformity may not be obtained in the mixture of the low melting point glass particles and the diffusion microparticles 27, and the sol-gel material and the diffusion microparticles 27 may not be obtained. In the mixture, it is not necessary to obtain high uniformity due to sedimentation of the diffusion microparticles 27.
　この図３に係る蛍光光源装置においては、励起光光源１１から出射された励起光Ｌは、コリメータレンズによって平行光線とされる。その後、この励起光Ｌは、蛍光発光部材における波長変換部材４１の表面、すなわち励起光拡散層２５の表面および非励起光拡散層部分に照射される。そして、励起光拡散層２５の表面に照射された励起光Ｌは、当該励起光拡散層２５を介して蛍光部材２２に入射され、一方、非励起光拡散層部分に照射された励起光Ｌは、蛍光部材２２に直接入射される。そして、蛍光部材２２においては、当該蛍光部材２２を構成する蛍光体が励起される。これにより、蛍光部材２２において蛍光体から蛍光が放射される。この蛍光は、波長変換部材４１の表面、すなわち励起光拡散層２５の表面および非励起光拡散層部分から外部に出射され、蛍光光源装置の外部に出射される。 In the fluorescent light source device according to FIG. 3, the excitation light L emitted from the excitation light source 11 is collimated by the collimator lens. Thereafter, the excitation light L is applied to the surface of the wavelength conversion member 41 in the fluorescent light emitting member, that is, the surface of the excitation light diffusion layer 25 and the non-excitation light diffusion layer portion. The excitation light L applied to the surface of the excitation light diffusion layer 25 is incident on the fluorescent member 22 through the excitation light diffusion layer 25, while the excitation light L applied to the non-excitation light diffusion layer portion is The light is directly incident on the fluorescent member 22. And in the fluorescent member 22, the fluorescent substance which comprises the said fluorescent member 22 is excited. Thereby, fluorescence is emitted from the phosphor in the fluorescent member 22. The fluorescence is emitted to the outside from the surface of the wavelength conversion member 41, that is, the surface of the excitation light diffusion layer 25 and the non-excitation light diffusion layer portion, and is emitted to the outside of the fluorescence light source device.
　而して、図３に係る蛍光光源装置においては、波長変換部材４１に入射した励起光Ｌの一部が励起光拡散層２５において拡散される。そして、励起光拡散層２５において拡散された励起光Ｌの拡散光Ｌ１は、その一部が蛍光部材２２に入射され、またその他の一部が励起光拡散層２５の表面から外部に出射される。そのため、励起光Ｌが波長変換部材２１に対して局所的に入射されるものであっても、蛍光部材２２には励起光が局所的に入射されることが抑制される。その結果、蛍光部材２２においては入射された励起光を十分に蛍光に変換することができ、それに伴って蛍光部材２２の温度上昇が抑制されることから、蛍光体において温度消光が生じることに起因する蛍光光量の低減を抑制することができる。しかも、波長変換部材２１に入射された励起光Ｌが指向性を有するものであっても、蛍光体に吸収されることなく波長変換部材４１の裏面において光反射膜３３によって反射されて再度表面にまで到達した励起光は、指向性を有さず、拡散した状態で外部に出射される。その結果、波長変換部材２１から外部に出射される励起光（具体的には、励起光拡散層２５において当該励起光拡散層２５の表面に向かう方向に拡散された拡散光Ｌ１、および光反射膜３３によって反射された励起光）と、蛍光体から等方的に放射される蛍光とが平均的に合成されることから、波長変換部材２１から外部に出射される光Ｌ２において、励起光の分布と蛍光の分布とを略同等とすることができる。よって、波長変換部材２１から出射される励起光を有効に利用することができる。
　また、蛍光部材２２が、励起光受光面に凸部２４が周期的に配列されてなる周期構造２３を有するものであることから、非励起光拡散層部分および励起光拡散層部分に照射された励起光を、高い効率で蛍光部材２２に入射させることができる。それと共に、蛍光部材２２の内部で生じる蛍光を高い効率で波長変換部材４１から外部に取り出すことができる。
　更に、蛍光部材２２が、裏面に反射機能を有するものとされているため、波長変換部材４１の内部において生成された蛍光、および波長変換部材４１に入射されて蛍光体に吸収されることのなかった励起光を極めて高い効率で利用することができる。従って、より高い発光効率が得られる。
　従って、図３に係る蛍光光源装置によれば、波長変換部材４１の内部において高い効率で蛍光を生成させ、しかも生成された蛍光を高い効率で外部に出射することができることから、大きな蛍光光量が得られる。また、蛍光と共に波長変換部材４１から外部に出射される励起光を、色むらが発生するという弊害を伴うことなく利用することができることから、蛍光光源装置から出射される光の光量が大きくなる。そのため、高い発光効率が得られると共に、色むらの発生がなくて高い均一性を有する光を得ることができる。 Thus, in the fluorescent light source device according to FIG. 3, a part of the excitation light L incident on the wavelength conversion member 41 is diffused in the excitation light diffusion layer 25. A part of the diffused light L1 of the excitation light L diffused in the excitation light diffusion layer 25 is incident on the fluorescent member 22, and the other part is emitted from the surface of the excitation light diffusion layer 25 to the outside. . Therefore, even if the excitation light L is locally incident on the wavelength conversion member 21, the excitation light is not locally incident on the fluorescent member 22. As a result, in the fluorescent member 22, the incident excitation light can be sufficiently converted into fluorescence, and the temperature rise of the fluorescent member 22 is suppressed accordingly, so that temperature quenching occurs in the phosphor. It is possible to suppress a reduction in the amount of fluorescent light. Moreover, even if the excitation light L incident on the wavelength conversion member 21 has directivity, it is reflected by the light reflecting film 33 on the back surface of the wavelength conversion member 41 without being absorbed by the phosphor, and again on the surface. The excitation light that has reached up to has no directivity and is emitted to the outside in a diffused state. As a result, the excitation light emitted from the wavelength conversion member 21 to the outside (specifically, the diffused light L1 diffused in the direction toward the surface of the excitation light diffusion layer 25 in the excitation light diffusion layer 25, and the light reflection film) Since the excitation light reflected by the light source 33 and the fluorescence emitted isotropically from the phosphor are synthesized on an average, the distribution of the excitation light in the light L2 emitted to the outside from the wavelength conversion member 21 And the distribution of fluorescence can be made substantially equal. Therefore, the excitation light emitted from the wavelength conversion member 21 can be used effectively.
Further, since the fluorescent member 22 has the periodic structure 23 in which the convex portions 24 are periodically arranged on the excitation light receiving surface, the non-excitation light diffusion layer portion and the excitation light diffusion layer portion are irradiated. Excitation light can be incident on the fluorescent member 22 with high efficiency. At the same time, the fluorescence generated inside the fluorescent member 22 can be extracted from the wavelength conversion member 41 to the outside with high efficiency.
Furthermore, since the fluorescent member 22 has a reflective function on the back surface, the fluorescence generated inside the wavelength conversion member 41 and the light incident on the wavelength conversion member 41 and not absorbed by the phosphor Excitation light can be used with extremely high efficiency. Therefore, higher luminous efficiency can be obtained.
Therefore, according to the fluorescence light source device according to FIG. 3, the fluorescence can be generated with high efficiency inside the wavelength conversion member 41 and the generated fluorescence can be emitted to the outside with high efficiency. can get. In addition, since the excitation light emitted from the wavelength conversion member 41 to the outside together with the fluorescence can be used without causing the adverse effect of color unevenness, the amount of light emitted from the fluorescent light source device increases. Therefore, high luminous efficiency can be obtained, and light having high uniformity without color unevenness can be obtained.
　そして、この蛍光光源装置においては、励起光拡散層２５が蛍光部材２２の励起光受光面に部分的に配置されていることから、その励起光拡散層２５の配置位置、および蛍光部材２２の厚みを制御することなどによって、波長変換部材４１から外部に出射される光Ｌ２における蛍光強度と励起光強度との比率を簡単に調整することができる。そのため、蛍光光源装置から出射される光を所期の特性を有するものとすることができる。 In this fluorescent light source device, since the excitation light diffusion layer 25 is partially arranged on the excitation light receiving surface of the fluorescent member 22, the arrangement position of the excitation light diffusion layer 25 and the thickness of the fluorescent member 22 are arranged. The ratio between the fluorescence intensity and the excitation light intensity in the light L2 emitted from the wavelength conversion member 41 to the outside can be easily adjusted. Therefore, the light emitted from the fluorescent light source device can have the desired characteristics.
　この蛍光光源装置は、図１に係る蛍光光源装置１０と同様に、蛍光と励起光とが合成されて混色され、優れた色均一性を有する光が得られるものであることから、疑似白色光源として好適に用いることができる。 Since this fluorescent light source device is similar to the fluorescent light source device 10 shown in FIG. 1, fluorescence and excitation light are combined and mixed to obtain light having excellent color uniformity. Can be suitably used.
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、波長変換部材は、蛍光部材における周期構造が形成された励起光受光面に励起光拡散層が形成されていればよく、波長変換部材の裏面、すなわち蛍光部材の裏面から蛍光を含む光が出射される構成のものであってもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
For example, the wavelength conversion member only needs to have an excitation light diffusion layer formed on the excitation light receiving surface on which the periodic structure of the fluorescent member is formed, and light containing fluorescence from the back surface of the wavelength conversion member, that is, the back surface of the fluorescence member. The thing of the structure radiate | emitted may be sufficient.
　また、蛍光光源装置全体の構造は、図１に示すものに限定されず、種々の構成を採用することができる。
　例えば、図１に係る蛍光光源装置１０では、１つのレーザ光源（例えば、レーザダイオード）の光を用いているが、レーザ光源が複数あり、波長変換部材の前に集光レンズを配置して、集光光を波長変換部材に照射する形態であってもよい。また、励起光はレーザ光源の光に限るものではなく、波長変換部材を励起できるものであれば、ＬＥＤの光を集光したものでもよく、更には、水銀、キセノン等が封入されたランプからの光であってもよい。尚、ランプやＬＥＤのように放射波長に幅を持つ光源を利用した場合、励起光の波長はランプ等から放射される主たる放射波長の領域である。ただし、本発明においては、これに限定されるものではない。 Moreover, the structure of the whole fluorescence light source device is not limited to what is shown in FIG. 1, A various structure is employable.
For example, in the fluorescent light source device 10 according to FIG. 1, the light of one laser light source (for example, a laser diode) is used, but there are a plurality of laser light sources, and a condensing lens is disposed in front of the wavelength conversion member, The form which irradiates a wavelength conversion member with condensed light may be sufficient. In addition, the excitation light is not limited to the light from the laser light source, and may be one that condenses the light of the LED as long as it can excite the wavelength conversion member. May be light. When a light source having a width in the radiation wavelength such as a lamp or LED is used, the wavelength of the excitation light is a main radiation wavelength region emitted from the lamp or the like. However, the present invention is not limited to this.
　以下、本発明の実験例について説明する。 Hereinafter, experimental examples of the present invention will be described.
（実験例１）
　図１および図２に示す構成に基づいて、蛍光部材(２２)における周期構造（２３）を有する表面全面に励起光拡散層（２５）が形成されてなる波長変換部材（２１）（以下、「波長変換部材（１）」ともいう。）を作製した。
　作製した波長変換部材（１）において、蛍光部材（２２）は、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ，屈折率＝１．８３，励起波長＝４４５ｎｍ，蛍光波長＝５４５ｎｍ）よりなり、寸法が５ｍｍ（縦）×５ｍｍ(横)×０．１３ｍｍ（厚み）のものである。また、周期構造（２３）においては、凸部（２４）は円錐状の形状を有しており、また周期（ｄ）は、蛍光部材（２２）を構成する蛍光体から放射される蛍光の回折が発生する範囲の大きさであり、アスペクト比は０．５である。
　また、励起光拡散層（２５）は、低融点ガラスよりなる光透過性材料（２６）中に、ＴｉＯ2 よりなり、平均粒径０．７μｍの拡散微小粒子（２７）が、光透過性材料（２６）と拡散微小粒子（２７）との合計１００体積％に対して４０体積％の含有割合で含有されてなるものである。また、厚みは３０μｍである。
　ここに、光透過性材料（２６）は、励起光および蛍光を透過するものであり、また拡散微小粒子（２７）は、励起光を拡散するものである。 (Experimental example 1)
Based on the configuration shown in FIG. 1 and FIG. 2, a wavelength conversion member (21) (hereinafter referred to as “a”) having an excitation light diffusion layer (25) formed on the entire surface of the fluorescent member (22) having the periodic structure (23). A wavelength conversion member (also referred to as “1”) was produced.
In the produced wavelength conversion member (1), the fluorescent member (22) is made of Y 3 Al 5 O 12 : Ce (YAG: Ce, refractive index = 1.83, excitation wavelength = 445 nm, fluorescence wavelength = 545 nm), The dimensions are 5 mm (length) × 5 mm (width) × 0.13 mm (thickness). Further, in the periodic structure (23), the convex portion (24) has a conical shape, and the period (d) is diffraction of fluorescence emitted from the phosphor constituting the fluorescent member (22). Is the size of the range in which the occurrence occurs, and the aspect ratio is 0.5.
The excitation light diffusing layer (25) is made of TiO 2 in the light transmissive material (26) made of low melting point glass, and diffusing fine particles (27) having an average particle diameter of 0.7 μm are formed of the light transmissive material. (26) and the diffusion fine particles (27) are contained in a content ratio of 40% by volume with respect to 100% by volume in total. The thickness is 30 μm.
Here, the light transmissive material (26) transmits excitation light and fluorescence, and the diffusion microparticle (27) diffuses excitation light.
　また、蛍光部材の表面に励起光拡散層を形成しなかったこと以外は、波長変換部材（１）と同様の構成および仕様の波長変換部材（以下、「波長変換部材（２）」ともいう。）を作製した。 Moreover, the wavelength conversion member (henceforth "wavelength conversion member (2)") of the structure and specification similar to the wavelength conversion member (1) except having not formed the excitation light diffusion layer on the surface of the fluorescence member. ) Was produced.
　作製した波長変換部材（１）および波長変換部材（２）の表面（具体的には、波長変換部材（１）においては励起光拡散層の表面であって、波長変換部材（２）においては蛍光部材の表面）の各々に、レーザダイオードによってピーク波長が４４５ｎｍの励起光を照射した。そして、蛍光強度と励起光吸収強度を測定し、下記の数式（１）によって蛍光効率を算出した。結果を表１に示す。 Surfaces of the produced wavelength conversion member (1) and wavelength conversion member (2) (specifically, the surface of the excitation light diffusion layer in the wavelength conversion member (1) and the fluorescence in the wavelength conversion member (2)) Each of the surface of the member was irradiated with excitation light having a peak wavelength of 445 nm by a laser diode. Then, the fluorescence intensity and the excitation light absorption intensity were measured, and the fluorescence efficiency was calculated by the following formula (1). The results are shown in Table 1.
数式（１）：
蛍光効率（％）＝蛍光強度（Ｗ）／励起光吸収強度（Ｗ） Formula (1):
Fluorescence efficiency (%) = fluorescence intensity (W) / excitation light absorption intensity (W)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上の実験例１の結果から、蛍光部材の励起光受光面に励起光拡散層を形成することにより、大きな蛍光光量が得られることが確認された。 From the results of Experimental Example 1 above, it was confirmed that a large amount of fluorescent light can be obtained by forming an excitation light diffusion layer on the excitation light receiving surface of the fluorescent member.
１０　　蛍光光源装置
１１　　励起光光源
１５　　コリメータレンズ
２０　　蛍光発光部材
２１　　波長変換部材
２２　　蛍光部材
２３　　周期構造
２４　　凸部
２５　　励起光拡散層
２６　　光透過性材料
２７　　微小粒子（拡散微小粒子）
３１　　基板
３３　　光反射膜
４１　　波長変換部材
５１　　蛍光部材
５２　　基板
５３　　硫酸バリウム層
５５　　放熱部材
５５ａ　　放熱用フィン

                                                                                 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fluorescence light source device 11 Excitation light source 15 Collimator lens 20 Fluorescence light emission member 21 Wavelength conversion member 22 Fluorescence member 23 Periodic structure 24 Convex part 25 Excitation light diffusion layer 26 Light transmissive material 27 Fine particle (diffuse fine particle)
31 Substrate 33 Light Reflecting Film 41 Wavelength Conversion Member 51 Fluorescent Member 52 Substrate 53 Barium Sulfate Layer 55 Heat Dissipation Member 55a Heat Dissipation Fin

Claims (3)

  1. 　励起光によって励起される蛍光体による波長変換部材を備えてなる蛍光光源装置であって、
    　前記波長変換部材は、励起光受光面に凸部が周期的に配列されてなる周期構造を有する、蛍光体が含有されてなる蛍光部材と、当該蛍光部材の励起光受光面に形成された励起光拡散層とを備えてなることを特徴とする蛍光光源装置。     A fluorescent light source device comprising a wavelength conversion member made of a phosphor excited by excitation light,
    The wavelength converting member has a periodic structure in which convex portions are periodically arranged on an excitation light receiving surface, a fluorescent member containing a phosphor, and excitation formed on the excitation light receiving surface of the fluorescent member. A fluorescent light source device comprising a light diffusion layer.
  2. 　前記励起光拡散層は、励起光および蛍光を透過する光透過性材料中に、少なくとも励起光を拡散する微小粒子が分散されてなるものであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光光源装置。 The fluorescent light source according to claim 1, wherein the excitation light diffusion layer is formed by dispersing at least fine particles that diffuse excitation light in a light-transmitting material that transmits excitation light and fluorescence. apparatus.
  3. 　前記励起光拡散層が前記蛍光部材の励起光受光面に部分的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光光源装置。
                                                                                         The fluorescent light source device according to claim 1, wherein the excitation light diffusion layer is partially disposed on an excitation light receiving surface of the fluorescent member.
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