WO2017056470A1 - 波長変換素子及び発光装置 - Google Patents

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WO2017056470A1
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conversion element
light
conversion unit
phosphor particles
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山中　一彦
秀紀 春日井
純久 長崎
濱田　貴裕
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a wavelength conversion element and a light emitting device using the same.
  • FIG. 21 is a schematic view of a conventional light emitting device.
  • a light emitting device 1100 disclosed in Patent Document 1 includes a light source 1010 that emits first light A, and wavelength conversion that emits second light as fluorescence when the first light A is incident as excitation light.
  • the first light A is irradiated on the first main surface 1021 of the wavelength conversion member 1020, and the mixed light B of the first light A and the second light is emitted from the first main surface 1021 of the wavelength conversion member 1020.
  • the first principal surface 1021 of the wavelength conversion member 1020 is provided with a light transmissive layer 1030 having a higher refractive index than that of the wavelength conversion member 1020, and the interface between the wavelength conversion member 1020 and the light transmissive layer 1030 is a rough surface. It has become.
  • a plurality of fine irregularities are formed at the interface between the wavelength conversion member 1020 and the translucent layer 1030.
  • a plurality of fine irregularities are formed on the outer main surface of the translucent layer 1030 (the upper main surface in FIG. 21).
  • the fine irregularities are obtained by roughening the first main surface 1021 of the wavelength conversion member 1020 by a method such as grinding, and then sputtering or CVD (Chemical Vapor Deposition) on the roughened first main surface 1021. It is obtained by forming the light transmitting layer 1030.
  • a reflection member 1040 is provided on the second main surface 1022 facing the first main surface 1021 of the wavelength conversion member 1020.
  • the light emitting device 1100 disclosed in Patent Document 1 has the above-described configuration, so that the first light A and the second light are scattered by both main surfaces of the light transmitting layer 1030 and the first main surface 1021 of the wavelength conversion member 1020. Is done.
  • the wavelength conversion member 1020 In the light emitting device 1100 disclosed in Patent Document 1, in order to obtain a sufficient scattering effect in the wavelength conversion member 1020 and the light transmitting layer 1030, it is necessary to sufficiently roughen the first main surface 1021 and the like. On the other hand, in order to roughen the first main surface 1021 and to facilitate handling when the wavelength conversion member 1020 is placed on the reflection member, the wavelength conversion member 1020 is required to have structural strength. . Therefore, the wavelength conversion member 1020 needs a certain film thickness. In other words, the wavelength conversion member 1020 disclosed in Patent Document 1 has a limitation on the shape thereof.
  • an object of the present disclosure is to provide a wavelength conversion element that includes a wavelength conversion unit that can secure a sufficient scattering action and has a high degree of freedom in shape, and a light-emitting device that uses the wavelength conversion element.
  • a wavelength conversion element is a wavelength conversion element including a support member including a support surface and a wavelength conversion unit disposed above the support surface, and the wavelength conversion unit includes: A plurality of first phosphor particles that generate fluorescence by absorbing excitation light, and a transparent binding material that binds the plurality of first phosphor particles and is located on the support surface side An excitation surface on which the excitation light is incident, the excitation light and the fluorescence are emitted from the incident surface, and the wavelength conversion unit includes a plurality of convex portions.
  • at least a part of the plurality of protrusions is disposed on the incident surface, and a part of the plurality of first phosphor particles is exposed at the top of each of the plurality of protrusions. .
  • a wavelength conversion element including a wavelength conversion unit that can secure a sufficient scattering action and has a high degree of freedom in shape, and a light emitting device using the wavelength conversion element.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the function of the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a fixed configuration of the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the first half of the method for manufacturing the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the latter half of the method for manufacturing the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a measurement system used in an experiment for confirming the effect of the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing experimental results for confirming the effect of the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the light-emitting device according to Embodiment 1.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a projection device including the light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating another configuration example of the light emitting device using the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic view showing another configuration example of the light emitting device using the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating another configuration example of the light-emitting device using the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a projection device including the light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating another configuration example of the light emitting device using the wavelength conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the wavelength conversion element according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a method of manufacturing the wavelength conversion element according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a wavelength conversion element according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 17A is a schematic cross-sectional view showing a process before filling with a transparent binder in the method of manufacturing a wavelength conversion element according to Embodiment 2.
  • FIG. 17B is a schematic cross-sectional view illustrating a transparent binder filling method in the method of manufacturing a wavelength conversion element according to Embodiment 2.
  • FIG. 17C is a schematic cross-sectional view showing a step in the middle of filling the transparent binder in the method for manufacturing the wavelength conversion element according to Embodiment 2.
  • FIG. 17D is a schematic cross-sectional view showing a step after filling with the transparent binder in the method for manufacturing the wavelength conversion element according to Embodiment 2.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the wavelength conversion element according to the third embodiment.
  • FIG. 19A is a schematic cross-sectional view showing the method for manufacturing the wavelength conversion element according to the third embodiment.
  • FIG. 19B is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the wavelength conversion element according to the third embodiment.
  • FIG. 19C is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the wavelength conversion element according to the third embodiment.
  • FIG. 19D is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the wavelength conversion element according to the third embodiment.
  • FIG. 19E is a schematic cross-sectional view showing the method for manufacturing the wavelength conversion element according to the third embodiment.
  • FIG. 19F is a schematic cross-sectional view showing the method for manufacturing the wavelength conversion element according to the third embodiment.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of a wavelength conversion element according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 21 is a schematic view of a conventional light emitting device.
  • the present disclosure also includes various modifications in which the present embodiment has been modified within the scope conceived by those skilled in the art. In addition, it is possible to combine at least some of the plurality of embodiments without departing from the gist of the present disclosure.
  • the term “upward” does not indicate the upward direction (vertically upward) in absolute space recognition, but is a term defined by a relative positional relationship based on the stacking order in the stacking configuration.
  • the term “above” means not only when two components are spaced apart from each other and another component is present between the two components, but the two components are in close contact with each other. It is also applied to the case where two components are in contact with each other.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • the wavelength conversion element 1 is an element that includes a support member 2 including a support surface 2a and a wavelength conversion unit 4 disposed above the support surface 2a.
  • the wavelength conversion unit 4 includes a plurality of first phosphor particles 4a that absorbs excitation light and generates fluorescence, and a transparent binder 4b that binds the plurality of first phosphor particles 4a, and is supported.
  • a joining surface 7 located on the surface 2a side and an entrance surface 6 that faces the joining surface 7 and on which excitation light is incident are provided. Further, excitation light and fluorescence are emitted from the incident surface 6 of the wavelength conversion unit 4.
  • the wavelength conversion unit 4 includes a plurality of convex portions 5a, at least a part of the plurality of convex portions 5a is disposed on the incident surface 6, and a plurality of first fluorescent lights are arranged on the tops of the plurality of convex portions 5a. A part of the body particles 4a is exposed. Moreover, the wavelength conversion part 4 is provided with the some recessed part 5b, and the transparent binding material 4b is exposed to the some recessed part 5b.
  • the wavelength conversion unit 4 is formed by exposing the plurality of convex portions 5a formed by exposing the first phosphor particles 4a and the transparent binder 4b to at least the incident surface 6 of the surface. And a plurality of recesses 5b.
  • the surface of one first phosphor particle 4a is exposed at the top of the plurality of convex portions 5a.
  • one first phosphor particle 4a constitutes one convex portion 5a.
  • the plurality of recesses 5b are exposed surfaces of the transparent binder 4b between the first phosphor particles 4a.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the function of the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • the excitation light 82 incident on the incident surface 6 of the wavelength conversion unit 4 is incident on the first phosphor particles 4a or the transparent binder 4b as shown in FIG. .
  • laser light is used as the excitation light 82.
  • the incident surface 6 In the vicinity of the incident surface 6, there are interfaces of media having different refractive indexes, that is, an interface between air and the wavelength conversion unit 4 and an interface between the first phosphor particles 4 a and the transparent binder 4 b.
  • the incident surface 6 has a convex portion 5a where the surface of the first phosphor particle 4a is exposed and a concave portion 5b made of the transparent binder 4b exposed between the first phosphor particles 4a.
  • the excitation light 82 incident on the wavelength conversion unit 4 is irregularly reflected or multiple-reflected at the incident surface 6 as shown by the solid line arrow in FIG. 2, and a part of the light is the first radiated light 85 (FIG. 2 is radiated from the wavelength converter 4 as a dotted arrow shown in FIG.
  • the first radiated light 85 is irregularly reflected or multiply reflected by the interface existing in the vicinity of the incident surface 6. Therefore, the first radiation light 85 has reduced straightness of the excitation light 82 made of laser light.
  • the excitation light 82 incident on the plurality of convex portions 5a and the plurality of concave portions 5b has different emission directions depending on the incident position.
  • the wavelength conversion element 1 can radiate the first radiated light 85 as light whose emission direction is omnidirectional. That is, in the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment, a sufficient scattering action can be ensured.
  • a part of the excitation light 82 is radiated from the wavelength conversion unit 4 as fluorescence converted in wavelength by the first phosphor particles 4a. The fluorescence will be described later.
  • the reflective film 3 is formed on the support surface 2 a of the support member 2, and the wavelength conversion unit 4 is disposed on the surface of the reflective film 3.
  • the wavelength conversion unit 4 includes a plurality of first phosphor particles 4a and a transparent binder 4b that couples the plurality of first phosphor particles 4a.
  • the plurality of first phosphor particles 4a are preferably dispersed in the transparent binder 4b.
  • the first phosphor particles 4a when the wavelength of the excitation light is blue light of 420 nm to 490 nm, cerium (Ce) activated (Ga, Y, Gd) 3 Al 5 O 10 or other yttrium An aluminum garnet (YAG) phosphor can be used.
  • Ce cerium
  • YAG aluminum garnet
  • Eu europium
  • Eu europium
  • Ba, Sr Eu activated
  • Si 2 O 2 N 2 or the like can be used according to the wavelength of light emitted from the phosphor.
  • the transparent binder 4b is preferably a transparent material mainly composed of silicon (Si) and oxygen (O), and examples thereof include glass, silsesquioxane, and silicone.
  • Si silicon
  • O oxygen
  • the plurality of first phosphor particles 4a are arranged apart from each other, and the transparent binder 4b is filled between the plurality of first phosphor particles 4a.
  • the support member 2 is preferably made of a material having a high thermal conductivity and a small difference in thermal expansion coefficient from that of the transparent binder 4b.
  • a material having a thermal conductivity of 100 W / mK or more and a thermal expansion coefficient of 1 ⁇ 10 ⁇ 5 / K or less is preferable.
  • a semiconductor crystal substrate such as silicon carbide (SiC), sapphire (Al 2 O 3 ), aluminum nitride, or a ceramic substrate can be given.
  • the reflective film 3 is preferably formed of a material having a high reflectance in the spectrum of the excitation light and the fluorescence generated by the first phosphor particles 4a.
  • a metal film such as aluminum (Al), silver (Ag), silver alloy, or platinum (Pt), a dielectric film such as SiO 2 or TiO 2 , or a metal film and a dielectric film are used. It is preferably formed of a combined material.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of the support surface 2a of the support member 2 as viewed obliquely from above.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a fixed configuration of the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • the peripheral portion 2 b of the support member 2 is preferably exposed from the wavelength conversion portion 4 in a top view of the support surface 2 a. That is, in the wavelength conversion element 1, the width L 1 of the wavelength conversion unit 4 is formed to be smaller than the width L 2 of the support member 2 as shown in FIG.
  • the wavelength conversion element 1 is fixed at a predetermined position of the fixing member 50. More specifically, a screw hole 50 a is formed in the fixing member 50, and the wavelength conversion element 1 is disposed above the fixing member 50 via the contact member 11.
  • the pressing member 12 comes into contact with the peripheral edge 2b of the support member 2 where the wavelength converting portion 4 is not formed, and the screw 13 passes through the through hole 12a of the pressing member 12 and is a screw hole 50a provided in the fixing member 50. Can be stopped.
  • the wavelength conversion element 1 is fixed to the fixing member 50.
  • the position of the end 12b of the pressing member 12 on the wavelength conversion unit 4 side is indicated by a dotted line in FIG.
  • the end 12 b is separated from the wavelength conversion unit 4, it does not interfere with the pressing member 12 and the wavelength conversion unit 4. Thereby, generation
  • the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment since the wavelength conversion unit 4 is disposed on the support member 2, the wavelength conversion unit 4 can be handled using the support member 2, and the wavelength conversion unit 4. You do not have to handle it. Therefore, the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment has a high degree of freedom in the shape of the wavelength conversion unit 4.
  • the fixing member 50 is preferably made of a material having high thermal conductivity in order to absorb and dissipate heat generated in the wavelength conversion element 1. Specifically, it is preferably made of a material such as aluminum, aluminum alloy, surface-plated copper, or copper alloy.
  • the close contact member 11 has a function of quickly transferring heat from the wavelength conversion element 1 to the fixing member 50.
  • the adhesion member 11 is made of, for example, a graphite sheet, a heat dissipation silicone resin, a solder material, or the like.
  • the wavelength conversion element 1 fixed to the fixing member 50 as described above is irradiated with, for example, excitation light 82 that is laser light having a peak wavelength of 450 nm obliquely with respect to the incident surface 6.
  • excitation light 82 that is laser light having a peak wavelength of 450 nm obliquely with respect to the incident surface 6.
  • a part of the excitation light 82 is absorbed by the first phosphor particles 4 a of the wavelength conversion unit 4, converted into fluorescence that is light of another wavelength, and emitted from the incident surface 6 in all directions.
  • the emitted light 91 is emitted.
  • the light that has not been absorbed by the first phosphor particles 4 a is reflected by the inside or the surface of the wavelength conversion unit 4 and is emitted from the wavelength conversion unit 4 to the first radiation. Radiated as light 85.
  • the light reflected inside the wavelength conversion unit 4 is multiple-reflected by the plurality of first phosphor particles 4 a and emitted from the surface of the wavelength conversion unit 4. For this reason, the light reflected inside the wavelength conversion unit 4 is radiated as first radiated light 85 radiated from the surface of the wavelength conversion unit 4 in all directions.
  • the light reflected from the incident surface 6 of the wavelength conversion unit 4 or near the incident surface 6 and emitted as the first radiated light 85 is also the convex portion 5 a and the concave portion 5 b of the incident surface 6 of the wavelength conversion unit 4.
  • the first phosphor particles 4a radiated in all directions from the incident surface 6 of the wavelength conversion unit 4 because they are diffusely reflected and emitted at the interface between the first phosphor particles 4a and the transparent binder 4b existing on the incident surface 6.
  • the emitted light 85 is emitted.
  • the wavelength conversion unit 4 includes a side surface 8 that intersects the bonding surface 7 and the incident surface 6, and a part of the excitation light 82 is incident on the side surface 8 of the wavelength conversion unit 4. Can be done.
  • the first emitted light 85 and the second emitted light 91 can be emitted from the side surface 8.
  • at least some of the plurality of convex portions 5 a and the plurality of concave portions 5 b are arranged on the side surface 8.
  • the first radiated light 85 and the second radiated light 91 that are irregularly reflected also from the side surface 8 are emitted.
  • emitted from the wavelength conversion part 4 can be scattered more.
  • the excitation light 82 and the fluorescence enter the deep inside of the wavelength conversion unit 4, so that the first radiation light 85 and the second radiation light 91 are side surfaces. 8 may be emitted.
  • the wavelength converter 4 can emit white light with a small bias in chromaticity distribution according to the emission direction.
  • the periphery of the wavelength conversion unit 4 according to the present embodiment has a vertex 4e having an inner angle larger than 180 degrees when the support surface 2a is viewed from above.
  • the wavelength conversion unit 4 since the wavelength conversion unit 4 is formed by combining the plurality of first phosphor particles 4a with the transparent binder 4b, the wavelength conversion unit 4 having such a complicated shape can be easily formed. Can be formed.
  • a method for manufacturing the wavelength conversion element 1 described above will be described.
  • a first wavelength conversion base material in which a plurality of first phosphor particles 4a and a transparent binder 4b are mixed on the support surface 2a of the support member 2 Form.
  • the convex part 5a and the recessed part 5b which consist of the 1st fluorescent substance particle 4a and the transparent binder 4b are formed in the surface of a 1st wavelength conversion base material.
  • the transparent binder 4b preferably contains silsesquioxane or zinc oxide.
  • a transparent material whose main component is silsesquioxane is used as the transparent binder 4b.
  • a phosphor paste 24 in which the first phosphor particles 4a are dispersed in a transparent binder in which silsesquioxane is dissolved in an organic solvent is applied on the support member 2, and the first wavelength conversion matrix is formed by heat treatment. Fix and form.
  • the convex part 5a and the recessed part 5b which consist of the 1st fluorescent substance particle 4a and the transparent binder 4b are formed in the surface of the 1st wavelength conversion base material 4M by wet etching.
  • the wavelength conversion element 1 provided with the wavelength conversion unit 4 of the present embodiment can be manufactured by a simple method.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the first half of the method for manufacturing the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the latter half of the method for manufacturing the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • the support member 2 is prepared.
  • an aluminum nitride ceramic substrate is prepared as the support member 2.
  • a silver alloy film made of Ag, Pt, and Cu is formed on the support surface 2 a that is one main surface of the support member 2 by, for example, a vapor deposition method, and
  • the reflective film 3 is formed by sequentially forming a SiO 2 film.
  • an opening mask 25 in which a predetermined opening 25 a is formed is disposed above the support surface 2 a of the support member 2.
  • the shape of the wavelength conversion section 4 can be freely formed by using the shape of the opening 25 a that matches the shape of the desired wavelength conversion section 4.
  • the thickness of the opening mask 25 can be set according to a desired thickness of the wavelength conversion unit 4 of the wavelength conversion element 1.
  • the phosphor paste 24 in which the first phosphor particles 4 a are mixed with the solution-like transparent binder 24 b is injected into the opening 25 a of the opening mask 25 above the support member 2.
  • the phosphor paste 24 is disposed so as to sufficiently fill the opening 25a.
  • the opening mask 25 is removed, and the phosphor paste 24 having a predetermined shape and the support member 2 having the phosphor paste 24 formed on the surface thereof are replaced with a high-temperature furnace. For example, it is heated at a temperature of about 150 ° C. for about 2 hours.
  • the transparent binder 24b of the phosphor paste 24 is cured by causing dehydration and dealcohol condensation, and the first wavelength conversion matrix in which the plurality of first phosphor particles 4a are fixed in the transparent binder 4b.
  • Material 4M is formed.
  • the first wavelength conversion base material 4M is immersed in a buffered hydrofluoric acid aqueous solution using, for example, a resin beaker.
  • a buffered hydrofluoric acid aqueous solution for example, a solution obtained by diluting an aqueous solution obtained by mixing 15% ammonium hydrogen fluoride, 28% ammonium fluoride, and 57% water is used. Etching is performed in this aqueous solution for about 10 minutes in an environment at room temperature.
  • the wavelength conversion element 1 provided with the wavelength conversion unit 4 is manufactured by washing and drying the etched first wavelength conversion base material 4M and the like.
  • the opening 25a is preferably smaller than the size of the support member 2.
  • the width L1 of the wavelength conversion unit 4 can be made smaller than the width L2 of the support member 2 as shown in FIG.
  • the wavelength conversion element 1 can be easily handled, and the wavelength conversion element 1 can be easily fixed by the pressing member 12.
  • a plurality of wavelength conversion portions 4 may be formed on the same support member 2, and finally the individual wavelength conversion element 1 may be formed by a support member 2 division process. Moreover, the top part of some convex parts 5a may be coat
  • the wavelength conversion element 1 in which the convex portions 5a and the concave portions 5b made of the first phosphor particles 4a and the transparent binder 4b are formed on the surface of the wavelength conversion portion 4 by the above-described production method can be easily produced.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a measurement system used in an experiment for confirming the effect of the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • the wavelength conversion unit 1 includes a detector 99 that allows excitation light 96 that is laser light to enter the wavelength conversion unit 4 of the wavelength conversion element 1 and can detect an output corresponding to the emission direction of the emitted light.
  • the emission angle dependence of the emitted light from 4 was measured.
  • the wavelength conversion element 1 of the present embodiment in addition to the wavelength conversion element 1 (sample 2) according to the present embodiment, the wavelength conversion element (sample 1) of the comparative example is used. ) was also measured in the same manner.
  • the wavelength conversion element of the comparative example is different from the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment in that surface processing of the wavelength conversion portion is not performed (that is, etching processing is not performed).
  • the wavelength conversion element (sample 1) of the comparative example uses the first wavelength conversion base material 4M according to the present embodiment as the wavelength conversion unit.
  • the wavelength conversion unit 4 of the wavelength conversion element 1 (sample 2) according to the present embodiment is obtained by etching the first wavelength conversion base material 4M for 10 minutes.
  • the excitation light 96 used in the experiment laser light having a peak wavelength of 450 nm with high light straightness was used and made incident at an angle of 70 degrees from the normal to the incident surface of each wavelength converter.
  • the first phosphor particles 4a YAG phosphor particles having a peak wavelength of emitted fluorescence near 560 nm were used.
  • the first phosphor particles 4a having a particle diameter distributed from 6 ⁇ m to 15 ⁇ m were used.
  • that the particle diameter is distributed from 6 ⁇ m to 15 ⁇ m means that the average particle diameter (median diameter) D50 is 9 ⁇ m, D10 is 6 ⁇ m, and D90 is 15 ⁇ m.
  • the transparent binder 4b is silsesquioxane, and the volume percent concentration of the first phosphor particles 4a in each wavelength conversion unit is 60 vol%.
  • the thickness of each wavelength conversion part on the support member 2 is 30 ⁇ m using the aperture mask in the above manufacturing method.
  • each wavelength converter has a thickness corresponding to 3 to 4 of the first phosphor particles 4a.
  • the unevenness in sample 1 is less than 2.2 times the peak wavelength of excitation light
  • the unevenness in sample 2 is 4.4 to 8.9 times the peak wavelength of incident light. It corresponds to. That is, the incident surface 6 of the wavelength conversion unit 4 according to the present embodiment has a region where the PV values of the convex part and the concave part are in the range of 4.4 times to 8.9 times the peak wavelength of the excitation light. May be. Further, the incident surface 6 may have a region where the PV values of the convex part and the concave part are in the range of 2 ⁇ m to 4 ⁇ m.
  • FIG. 8 is a graph showing experimental results for confirming the effect of the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • a graph (a) and a graph (b) in FIG. 8 show the emission angle dependence of the emitted light having a wavelength of 450 nm and a wavelength of 560 nm emitted from the sample 1, respectively.
  • the graph (c) and the graph (d) of FIG. 8 show the emission angle dependence of the radiated light having a wavelength of 450 nm and a wavelength of 560 nm emitted from the sample 2, respectively.
  • FIG. 8 shows the emission angle dependence of the radiated light having a wavelength of 450 nm and a wavelength of 560 nm emitted from the sample 2, respectively.
  • the light emitted from the wavelength conversion unit 4 is mainly classified into three radiated lights.
  • the three radiated lights are a first radiated light 97 that is reflected while maintaining the straightness of the excitation light 96, a first radiated light 98 that is scattered in the wavelength converter and radiated in all directions, and a wavelength. It is comprised with the 2nd emitted light 91 converted into the fluorescence of a different wavelength in the conversion part, and radiated
  • ideal scattered light is radiated from the wavelength conversion section, it is observed as outgoing light having the same angle dependency as Lambertian reflection represented by a broken line in each graph of FIG.
  • the surface of the wavelength conversion part 4 is composed of a convex part 5a mainly formed by the first phosphor particles 4a and a concave part 5b mainly formed by the transparent binder 4b.
  • the first emitted light 97 in which the straight traveling property is maintained is greatly reduced.
  • the intensity of the first radiated light 98 approaches the Lambertian reflection as compared with the graph (a) of FIG. Accordingly, the emission angle dependency of the emitted light intensity of the first emitted light 98 and 97 shown in the graph (c) of FIG.
  • the emitted light intensity is zero when the radiation angle is in the range from ⁇ 90 ° to ⁇ 50 °. This is because there is an optical system for allowing the excitation light 96 to enter, and thus the radiation light cannot be observed, and does not mean that the radiation light from each wavelength conversion unit is zero.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the light emitting device 60 according to the present embodiment.
  • the light emitting device 60 mainly includes a wavelength conversion element 1, an excitation light source 40, a first lens 31, a second lens 32, a holder 55, a fixing member 50, and a heat dissipation mechanism 70. .
  • the excitation light source 40 is a light source that emits excitation light 82 (that is, excitation light 81) incident on the wavelength conversion element 1.
  • the excitation light source 40 is, for example, a semiconductor laser that emits laser light having a wavelength between 390 nm and 500 nm.
  • the holder 55 is a member that fixes the excitation light source 40.
  • the holder 55 also functions as a heat sink that absorbs and dissipates heat emitted from the excitation light source 40. Therefore, the holder 55 is preferably formed of a metal having high thermal conductivity such as aluminum or an aluminum alloy. After aligning the excitation light source 40 and the wavelength conversion element 1, the holder 55 is fixed to the fixing member 50 to which the wavelength conversion element 1 is fixed with a screw 58.
  • the first lens 31 and the second lens 32 are optical components that are arranged between the excitation light source 40 and the wavelength conversion element 1 and collect the excitation light 81.
  • Excitation light 81 emitted from the excitation light source 40 becomes excitation light 82 that is converged by the first lens 31 and the second lens 32, and enters the wavelength conversion unit 4 of the wavelength conversion element 1.
  • the first lens 31 and the second lens 32 are fixed to the fixing member 50.
  • the fixing member 50 is a member that fixes the wavelength conversion element 1.
  • the fixed configuration of the wavelength conversion element 1 is not shown for simplicity, but it is preferable to have a fixed configuration as shown in FIG. 4. That is, the wavelength conversion element 1 is preferably fixed to the fixing member 50 by the pressing member 12 and the screw 13.
  • the fixing member 50 also functions as a heat sink that absorbs and dissipates heat emitted from the excitation light source 40 and the wavelength conversion element 1. Therefore, it is preferable that the fixing member 50 is formed of a metal having high thermal conductivity such as aluminum or an aluminum alloy.
  • the fixing member 50 includes a transparent cover member 35 that surrounds the optical paths of the excitation light 81 and the excitation light 82.
  • the transparent cover member 35 functions as a window for outputting the radiated light from the wavelength conversion element 1 to the outside.
  • the heat dissipation mechanism 70 is a table that fixes the fixing member 50 to the external fixing table 75 and conducts heat conducted to the fixing member 50 to the external fixing table 75.
  • the heat dissipation mechanism 70 is configured by, for example, a graphite sheet.
  • an active heat dissipation mechanism such as a Peltier element may be used.
  • the excitation light 82 radiated from the excitation light source 40 is formed on the surface (incident surface 6) of the wavelength conversion unit 4 by the convex portions 5a and the concave portions 5b made of the first phosphor particles 4a and the transparent binder 4b. Scattered. Therefore, the first radiated light 85 and the second radiated light 91 radiated in all directions in the wavelength conversion unit 4 are obtained. And it is radiated
  • the light emitting device 60 having a simplified configuration using the wavelength conversion element 1 and the excitation light source 40 can be realized. Further, the support member 2 of the wavelength conversion element 1 is fixed to the fixing member 50, and the fixing member 50 is connected to the external fixing base 75. For this reason, the heat generated in the wavelength conversion unit 4 can be easily conducted to the external fixing base 75 through the fixing member 50 and the heat dissipation mechanism 70. That is, the heat generated in the wavelength conversion unit 4 can be easily dissipated. Thereby, since the fall of the conversion efficiency by the temperature rise of the 1st fluorescent substance particle 4a can be suppressed, the high-intensity light-emitting device 60 is realizable. As described above, in the present embodiment, it is possible to realize the light emitting device 60 that has a small emission angle dependency of chromaticity and has high luminance.
  • the light emitting device 60 can be used as, for example, a headlight for an automobile.
  • the shape of the wavelength conversion unit 4 in a top view can be arbitrarily formed. Therefore, for example, the cut-off line of the passing headlamp among the headlamps for automobiles can be easily generated by the shape of the wavelength conversion unit 4.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the projection apparatus 101 including the light emitting device 60 according to the present embodiment.
  • the projection device 101 includes a light emitting device 60 and a projection lens 33 arranged at the light emitting portion of the light emitting device 60.
  • the projection apparatus 101 it is possible to radiate white light having high straightness.
  • the projection apparatus 101 it is possible to realize the projection apparatus 101 in which the deviation of the chromaticity distribution of the emitted light is small and the projection light intensity is high.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing another configuration example of a light emitting device using the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • the light emitting device 201 of this configuration example includes a plurality of excitation light sources 40, a dichroic mirror 34, a first lens 31, a projection lens 33, and a wavelength conversion element 1.
  • the excitation light emitted from the excitation light source 40 becomes collimated light by the first lens 31.
  • the excitation light 82 that has become collimated light passes through the dichroic mirror 34 and is focused on the wavelength conversion unit 4 of the wavelength conversion element 1 by the projection lens 33.
  • the dichroic mirror 34 according to the present embodiment also has a function as a polarization beam splitter, and transmits only the light incident on the p-waves in the vicinity of the wavelength of the excitation light. And it is designed to reflect the excitation light incident on the s wave and the light having a longer wavelength than the excitation light.
  • the wavelength conversion unit 4 is irradiated with excitation light 82 using a plurality of excitation light sources 40. And the excitation light 82 is scattered by the convex part 5a and the recessed part 5b which consist of the 1st fluorescent substance particle 4a and the transparent binder 4b in the surface (incident surface 6) of the wavelength conversion part 4.
  • FIG. The non-polarized first radiated light 85 and the fluorescent second radiated light 91 emitted from the wavelength conversion unit 4 are radiated as white radiated light 95 from the wavelength conversion element 1.
  • the emitted light 95 becomes collimated light by the projection lens 33, is partially or entirely reflected by the dichroic mirror 34, and is emitted from the light emitting device 201 as emitted light 95.
  • the wavelength conversion unit 4 of the light emitting device 201 emits white light with a small bias in the chromaticity distribution in the emission direction, and the wavelength conversion unit 4 is irradiated with excitation light 82 using a plurality of excitation light sources 40. Therefore, high-luminance radiated light can be generated.
  • the lens that irradiates the wavelength conversion unit 4 with the excitation light 82 and the lens that converts the white light emitted from the wavelength conversion unit 4 into white light having strong straightness can be configured with the same lens, the light emitting device can be configured with a simple configuration. Can be configured.
  • a semiconductor laser that emits laser light having a wavelength between 390 nm and 500 nm is used as the excitation light source 40 of the light-emitting device 201, and the first phosphor particles 4a are emitted.
  • the first phosphor particles 4a are emitted.
  • white light is emitted from the wavelength conversion unit 4, but the configuration of the light emitting device 201 is not limited to this.
  • cerium activated (Ga, Y) 3 Al 5 O 12 phosphor cerium activated (Lu, Y) 3 Al 5 O 12 phosphor, europium activated SiAlON phosphor or europium activated (
  • a light emitting device 201 using a Sr, Ca) AlSiN phosphor and having a main emission wavelength of emitted light of green or red and a small intensity distribution with respect to the emission direction angle of the blue light to be mixed may be used.
  • the wavelength conversion unit 4 may rotate with respect to the central axis, and the heat dissipation of the wavelength conversion unit 4 may be improved.
  • Such a light source device can be used as a light source for a projector, for example.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing another configuration example of the light emitting device using the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • the light emitting device 301 of this configuration example includes a wavelength conversion element 1, an excitation light source 40, a first lens 31, a reflecting mirror 36, and a transparent cover member 37.
  • the reflecting mirror 36 is a curved mirror whose inner surface forms a paraboloid.
  • the wavelength conversion element 1 is disposed at the focal point of the paraboloid formed by the reflecting mirror 36.
  • the excitation light emitted from the excitation light source 40 is collimated by the first lens 31, passes through the dichroic mirror 34 of the reflection mirror 36, and is condensed on the wavelength conversion unit 4 of the wavelength conversion element 1.
  • the dichroic mirror 34 is a mirror that transmits excitation light and reflects fluorescence. Excitation light is scattered on the surface of the wavelength conversion part 4 by the convex part 5a and the concave part 5b made of the first phosphor particles 4a and the transparent binder 4b. Then, the first radiated light 85 and the second radiated light 91 are radiated from the wavelength conversion unit 4 and radiated as white radiated light 95 from the wavelength conversion element 1.
  • the emitted light 95 is reflected by the reflecting mirror 36, passes through the transparent cover member 37, and is emitted as almost parallel light from the light emitting device 301 as the emitted light 95.
  • the excitation light source 40 and the wavelength conversion element 1 can be arranged at different positions.
  • the device 401 can be designed with a higher degree of freedom.
  • the inner surface of the reflecting mirror 36 is a parabolic surface, but the inner surface shape of the reflecting mirror 36 is not limited to this.
  • the inner surface shape of the reflecting mirror 36 may be appropriately determined according to the required intensity distribution of the radiation light 95.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing another configuration example of the light emitting device using the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment.
  • the light emitting device 401 includes an excitation light source 40, a holder 55, a first lens 31, a second lens 32, an optical fiber 38, a fixing member 50, a heat dissipation mechanism 70, and the wavelength conversion element 1.
  • the excitation light source 40 is held by the holder 55 together with the first lens 31.
  • the wavelength conversion element 1 is configured to be fixed to the fixing member 50 and covered with the second lens 32 and the transparent cover member 35.
  • the excitation light 81 emitted from the excitation light source 40 is condensed and coupled to the optical fiber 38 by the first lens 31 and propagates through the optical fiber 38.
  • the excitation light 83 emitted from the optical fiber 38 becomes the excitation light 82 that is focused by the second lens 32, and is applied to the wavelength conversion unit 4 of the wavelength conversion element 1. And it is scattered by the convex part 5a and the recessed part 5b which consist of the 1st fluorescent substance particle 4a and the transparent binder 4b in the surface (incident surface 6) of the wavelength conversion part 4.
  • the wavelength conversion unit 4 emits first radiated light 85 and second radiated light 91 radiated in all directions, and is radiated as white radiated light 95 from the wavelength conversion element 1.
  • the wavelength conversion unit 4 of the light emitting device 401 emits white light with a small bias in the chromaticity distribution depending on the emission direction, and the excitation light source 40 that is a heating element different from the wavelength conversion unit 4 is fixed.
  • the holder 55 can be thermally separated from the fixing member 50.
  • Modification 1 of Embodiment 1 Next, a wavelength conversion element according to Modification 1 of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
  • the wavelength conversion element according to this modification is different from the wavelength conversion element 1 according to Embodiment 1 in the surface structure of the wavelength conversion unit.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the wavelength conversion element 1a according to this modification.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a method of manufacturing the wavelength conversion element 1a according to this modification.
  • the wavelength conversion unit 41 included in the wavelength conversion element 1a according to the present modification includes a part of the first conversion units arranged on the surface of the wavelength conversion unit 4 of the wavelength conversion element 1 according to Embodiment 1 as illustrated in FIG. A configuration in which the phosphor particles 4a1 are removed is provided. That is, the plurality of first phosphor particles 4a are not exposed on at least one inner surface of the plurality of concave portions of the wavelength conversion unit 41. Thereby, the recessed part 5b1 which has an opening part of the magnitude
  • the diameter of the recess 5b1 is, for example, 6 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less. The depth of the recess 5b1 is smaller than the diameter of the first phosphor particles 4a, but is about the radius of the first phosphor particles 4a at the maximum.
  • the concave portion 5b1 may be formed by other methods as long as the depth and opening diameter comparable to those of the concave portion 5b1 formed after the first phosphor particles 4a are removed.
  • the recess 5b1 may be formed by pressing a mold such as nanoimprint.
  • the wavelength conversion unit includes second particles in addition to the first phosphor particles 4a and the transparent binder 4b.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a wavelength conversion element 501 according to this modification.
  • the first phosphor particles 4a and the second particles 4d are mixed and dispersed in the transparent binder 4b. Yes.
  • the second particles 4d are transparent fine particles such as silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ), for example.
  • the concentration of the first phosphor particles 4a in the wavelength conversion unit 504 is lowered by mixing the second particles 4d in addition to the first phosphor particles 4a in the wavelength conversion unit 504.
  • the thickness of the wavelength converter 4 can be increased. That is, the thickness of the wavelength conversion unit can be increased without changing the wavelength conversion efficiency in the wavelength conversion unit.
  • the volume percentage concentration of the first phosphor particles 4a can be 30%, and the thickness of the wavelength conversion unit 504 can be 60 ⁇ m.
  • the thickness of the wavelength conversion unit 504 can be increased, so that the color variation of the emitted light caused by the variation in the thickness of the wavelength conversion unit 504 can be reduced.
  • the convex part 5a and 505a and the recessed part 5b can be formed in the surface of the wavelength conversion part 504 using this 2nd particle
  • the convex portions 5a and 505a are formed on the surface of the wavelength conversion portion 504 using the difference in etching rate.
  • the recess 5b can be formed. That is, both the convex portion 5a where the first phosphor particle 4a is exposed at the top and the convex portion 505a where the top of the second particle 4d is exposed are formed on the incident surface 506 and the side surface 508 of the wavelength converter 504. Can do.
  • the particle diameter of the second particles 4d is preferably 2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the second particles 4d are not limited to transparent fine particles.
  • a yellow phosphor may be used as the first phosphor particle 4a, and a blue phosphor may be used as the second particle 4d.
  • the wavelength conversion element 501 which can obtain white light by irradiating the excitation light of the blue-violet light with a wavelength of 400 nm to 430 nm can be formed.
  • the wavelength conversion element according to the present embodiment uses a transparent material whose main components are zinc oxide composed of zinc (Zn) and oxygen (O) as a transparent binder of the wavelength conversion unit, and is used on the surface of the wavelength conversion unit. An unevenness made of the first phosphor particles and the transparent binder is formed. Further, in the present embodiment, a convex made of the first phosphor particles and the transparent binder is formed on the surface of the wavelength conversion section by filling the transparent binder between the first phosphor particles in an aqueous solution. A portion and a recess are formed. Specifically, as in the first embodiment, the wavelength conversion portion is formed with a convex portion where the surface of the first phosphor particles is exposed and a concave portion of the surface of the transparent binder exposed between the first phosphor particles. Is done.
  • the wavelength conversion element can be irradiated with incident light having a higher light output. Therefore, by using the wavelength conversion element according to this embodiment, a light-emitting device with higher luminance can be realized. Furthermore, since the surface of the wavelength conversion part is formed with irregularities made of the first phosphor particles and the transparent binder that scatter incident light, it has high brightness and the emission angle dependence of the chromaticity of the emitted light Can realize a light emitting device with a small size.
  • FIG. 17A is a schematic cross-sectional view showing a process before filling with a transparent binder in the method of manufacturing a wavelength conversion element according to this embodiment.
  • FIG. 17B is a schematic cross-sectional view showing a transparent binder filling method in the method of manufacturing a wavelength conversion element according to this embodiment.
  • FIG. 17C is a schematic cross-sectional view showing a process at the time of filling the transparent binder 604b in the method for manufacturing the wavelength conversion element according to the present embodiment.
  • FIG. 17D is a schematic cross-sectional view showing a process after filling with the transparent binder 604b in the method for manufacturing the wavelength conversion element 601 according to the present embodiment.
  • the wavelength conversion element 601 of the present embodiment is manufactured as follows as shown in FIGS. 17A to 17D.
  • a reflective film 3 is formed on a support member 2, and a thin film 3b composed of c-axis oriented zinc oxide is formed thereon by, for example, sputtering.
  • the thin film 3b may be formed on the entire surface of the reflection film 3 continuously with the reflection film 3, or may be formed by patterning only in a region where the wavelength conversion unit 604 is formed as shown in FIG. 17A. .
  • an aggregate of the first phosphor particles 4a is formed in the opening by using the opening mask 25 having an opening in a portion where the wavelength conversion unit 604 is formed.
  • a solution case 160 is filled with, for example, an aqueous solution of zinc nitrate (Zinc nitrate) (Zn (NO 3 ) 2 ) containing hexamethylenetetramine (C 6 H 12 N 4 ).
  • a solution 161 is filled.
  • the support member 2 and the first phosphor particles 4a shown in FIG. 17A are arranged on the jig base 130 arranged in the solution 161 as shown in FIG. 17B, and are transparently bonded from the thin film 3b.
  • Zinc oxide is grown as a solution for the material 604b. At this time, as shown in FIG.
  • the zinc oxide fills the voids inside the first phosphor particle layer composed of the first phosphor particles 4a upward from the thin film 3b using the thin film 3b as a seed crystal.
  • solution growth is stopped immediately before the first phosphor particles 4a on the outermost surface are filled with zinc oxide.
  • a concavo-convex structure composed of the first phosphor particles 4a and the transparent binder 604b (zinc oxide), specifically, a convex surface in which the surface of the first phosphor particles 4a is exposed on the surface of the wavelength conversion unit 604.
  • a recess 605b formed by the surface of the transparent binder 604b exposed between the portion 605a and the first phosphor particles 4a can be formed.
  • the convex portion 605 a and the concave portion 605 b are formed only on the incident surface 606 that is the surface above the wavelength conversion portion 604, and are not formed on the side surface 608.
  • the wavelength conversion element 601 of the present embodiment can be easily manufactured by the above method. Further, the zinc oxide grown in solution has a thermal conductivity of about 5 W / m ⁇ K, which is much higher than the thermal conductivity of glass (about 1 W / m ⁇ K). Heat can be absorbed and dissipated quickly. As a result, it is possible to emit white light from the wavelength conversion element 601 with high luminance and small deviation in chromaticity distribution depending on the emission direction.
  • the wavelength conversion unit 604 may further include second particles. Thereby, the same effects as those of the second modification of the first embodiment can be obtained.
  • the wavelength conversion unit includes a first wavelength conversion member composed of a plurality of first phosphor particles and a transparent binder, a first wavelength conversion member, and a support surface. A second wavelength conversion member disposed between and different from the first wavelength conversion member.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the wavelength conversion element 701 according to the present embodiment.
  • FIG. 19A to FIG. 19F are schematic cross-sectional views showing each step of the method for manufacturing the wavelength conversion element according to the present embodiment.
  • the wavelength conversion unit 704 includes a first wavelength conversion member 254 configured from a plurality of first phosphor particles 254a and a transparent binder 254b. Is provided. Further, the wavelength conversion unit 704 includes a second wavelength conversion member 204 that is disposed between the first wavelength conversion member 254 and the support surface 2 a of the support member 2 and is different from the first wavelength conversion member 254. In the present embodiment, the second wavelength conversion member 204 includes a plurality of second phosphor particles 204a and a transparent binder 204b.
  • the wavelength conversion unit 704 includes a bonding surface 707 located on the support surface 2a side, and an incident surface 706 that faces the bonding surface 707 and on which excitation light is incident.
  • the wavelength conversion unit 704 includes a side surface 708 that intersects the bonding surface 707 and the incident surface 706.
  • convex portions 255a and concave portions 255b made of the first phosphor particles 254a and the transparent binder 254b are formed on the incident surface 706.
  • convex portions 205a and concave portions 205b made of the second phosphor particles 204a and the transparent binder 204b are formed on the side surface 708, in addition to the convex portions 255a and the concave portions 255b.
  • the wavelength conversion element 701 of the present embodiment for example, white light emitted from the wavelength conversion element 701 by using the first phosphor particles 254a and the second phosphor particles 204a that emit fluorescence of different wavelengths.
  • the light spectrum can be designed more freely, and the deviation of the chromaticity distribution depending on the emission direction can be reduced.
  • FIGS. 19A to 19F a specific method for manufacturing the wavelength conversion element 701 will be described using FIGS. 19A to 19F, including a method that is not essential.
  • the second wavelength conversion base material 204M composed of the second phosphor particles 204a and the transparent binder 204b is fixed above the support member 2. .
  • the surface of the second wavelength conversion base material 204M may be wet-etched. That is, a convex portion and a concave portion made of the second phosphor particles 204a and the transparent binder 204b may be formed.
  • an opening mask 25 having an opening 25a in consideration of the thickness for forming the first wavelength conversion member 254 is disposed.
  • a phosphor paste 224 in which the first phosphor particles 254a and the solution-like transparent binder 224b are mixed is injected so as to sufficiently fill the opening 25a.
  • the opening mask is removed, and the support member 2 on which the phosphor paste 224 having a predetermined shape is formed is subjected to a high temperature treatment.
  • the first wavelength conversion base material 254M is formed on the second wavelength conversion base material 204M.
  • the first wavelength conversion base material 254M and the second wavelength conversion base material 204M shown in FIG. 19E are immersed in a buffered hydrofluoric acid aqueous solution, and the first wavelength conversion base material 254M and the second wavelength conversion base material are immersed. Isotropic wet etching is performed on the material 204M, and only the transparent bonding materials 254b and 204b are etched.
  • convex portions 255a and concave portions 255b made of the first phosphor particles 254a and the transparent binder 254b are formed on the incident surface 706 and the side surface 708 of the wavelength conversion portion 704.
  • convex portions 205 a and concave portions 205 b made of the second phosphor particles 204 a and the transparent binder 204 b are formed on the side surface 708 of the wavelength conversion portion 704.
  • the convex portions 255a and 205a in which the surfaces of the first phosphor particles 254a and the second phosphor particles 204a are respectively exposed are formed. For this reason, also in the wavelength conversion element 701 which concerns on this Embodiment, sufficient scattering effect
  • the wavelength conversion unit 704 in which a plurality of different types of phosphor particles are stacked by the above-described manufacturing method, the wavelength at which the uneven surface made of the phosphor particles and the transparent binder is formed on the surface of the wavelength conversion unit 704
  • the conversion element 701 can be easily manufactured.
  • the first phosphor particles 254a are red phosphors.
  • the second phosphor particles 204a can be yellow phosphors.
  • light having a wavelength of 430 nm to 480 nm can be used as excitation light.
  • light having a wavelength of 400 nm to 430 nm can be used as excitation light
  • a blue phosphor can be used as the first phosphor particle 254a
  • a yellow phosphor can be used as the second phosphor particle 204a.
  • first phosphor particles 254a and the second phosphor particles 204a may be phosphors having different particle size distributions. With this configuration, the unevenness of the surface of the wavelength conversion unit 704 can be designed more freely.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of a wavelength conversion element 801 according to this modification.
  • the wavelength conversion element 801 according to the present modification has a configuration in which two wavelength conversion members each formed of different types of phosphor materials are stacked on the support member 2 in the same manner as the wavelength conversion element 701 according to the third embodiment.
  • the wavelength conversion element 801 according to the present modification is different from the wavelength conversion element 701 according to Embodiment 3 in that at least the second wavelength conversion member is made of a phosphor ceramic member.
  • a phosphor ceramic member having a higher thermal conductivity is used as a part of the wavelength conversion unit 804. Therefore, heat generated in the wavelength conversion unit 804 is efficiently transferred to the support member 2. Can be conducted.
  • the upper surface 216 of the second wavelength conversion member 214 and the side surface 218 that intersects the support surface 2 a are covered with the first wavelength conversion member 254. Accordingly, convex portions 805a and concave portions 805b made of the first phosphor particles 254a and the transparent binder 254b are formed on the surface of the wavelength conversion portion 804. For this reason, an uneven surface capable of effectively scattering excitation light can be formed on the surface of the wavelength converter 804 without processing the surface of the phosphor ceramic member.
  • corrugation formed at the time of manufacture of a phosphor ceramic member exists in the surface of a phosphor ceramic member, it is very smaller than the unevenness
  • the wavelength conversion element 801 it is possible to realize a wavelength conversion element 801 having a small deviation in chromaticity distribution due to the emission direction and high luminance.
  • the wavelength conversion element 801 of the present modification is realized by using the following configuration and manufacturing method.
  • a reflective film 3 that is a laminated film of Ti, Pt, and Au is formed on the support surface 2a of the support member 2, and a second wavelength that is a phosphor ceramic member using an adhesive 219 such as AuSn thereon.
  • the conversion member 214 is fixed.
  • the second wavelength conversion member 214 is, for example, a YAG phosphor polycrystal having a thickness of about 20 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and has an outer shape of about 0.6 mm square.
  • the first wavelength conversion member 254 is formed as follows. First, an opening mask that is slightly larger than the second wavelength conversion member 214 is disposed on the support member 2 to which the second wavelength conversion member 214 is bonded so as to surround the second wavelength conversion member 214. Subsequently, the phosphor paste 224 is injected into a portion surrounded by the opening mask. The subsequent manufacturing process is the same as that of the wavelength conversion element 701 according to the third embodiment.
  • the first wavelength conversion member 254 is formed so as to cover other than the surface on the support member 2 side of the second wavelength conversion member 214 made of a phosphor ceramic member. A convex portion 805 a and a concave portion 805 b are formed on the surface of the first wavelength conversion member 254.
  • the wavelength conversion element 801 according to this modification can be easily manufactured by the above method.
  • the wavelength conversion element according to the present embodiment has the same structure as the wavelength conversion element 1 according to the first embodiment, and is different in that the wavelength conversion element 1 can be configured more easily. Only the differences will be described below.
  • the wavelength conversion element 1 according to the present embodiment has the configuration shown in the schematic cross-sectional view of FIG.
  • the wavelength conversion unit 4 includes a plurality of first phosphor particles 4a that absorb excitation light and generate fluorescence, and a transparent binder 4b that couples the plurality of first phosphor particles 4a.
  • An incident surface 6 is provided.
  • the wavelength conversion unit 4 has a plurality of convex portions 5a formed by exposing the first phosphor particles 4a and the transparent binder 4b exposed at least on the incident surface 6 of the surface.
  • a plurality of recesses 5b The surface of one first phosphor particle 4a is exposed at the top of the plurality of convex portions 5a.
  • the first phosphor particles 4a is composed of activated with cerium (Ce) (Ga, Y, Gd) 3 Al yttrium aluminum garnet (YAG), such as 5 O 10 phosphor of It is a phosphor particle.
  • Ce cerium
  • YAG Al yttrium aluminum garnet
  • the first phosphor particles 4a for example, particles having a particle diameter distributed from 6 ⁇ m to 15 ⁇ m were used.
  • that the particle diameter is distributed from 6 ⁇ m to 15 ⁇ m means that the average particle diameter (median diameter) D50 is 9 ⁇ m, D10 is 6 ⁇ m, and D90 is 15 ⁇ m.
  • the transparent binder 4b is represented by the chemical formula (R 2 SiO 2 ) n (R is an organic group), and silicone having a siloxane bond as a D unit, or the chemical formula (RSiO 1.5 ) n (R is An organic group) containing silsesquioxane having a siloxane bond as a T unit as a main component can be selected.
  • R is an organic group
  • RSiO 1.5 ) n R is An organic group
  • silsesquioxane having a siloxane bond as a T unit as a main component it is preferable to use, as a main component, silsesquioxane, which has a T unit as a siloxane bond and is not easily decomposed even by excitation light having a high light density.
  • the light-emitting device equipped with the wavelength conversion element 1 including the wavelength conversion unit 4 whose main component of the transparent binder 4b is silsesquioxane is operated over a long period of time, for example, 2000 hours or more, it is transparent.
  • the characteristic change of the wavelength conversion part 4 can be reduced as compared with the case where silicone is used as the binder 4b.
  • silsesquioxane represented by the chemical formula (RSiO 1.5 ) n (R is an organic group), silsesquioxane in which R is a methyl group (Methyl) represented by CH 3 , and R is C 6.
  • R is a methyl group represented by CH 3
  • R is C 6.
  • a silsesquioxane represented by a phenyl group (Phenyl) represented by H 5 exists, but it is more preferable to use a silsesquioxane wherein R is a methyl group (Methyl) represented by CH 3 .
  • Silsesquioxane having a methyl group is less likely to decompose even with excitation light having a higher light density than silsesquioxane having a phenyl group.
  • a light-emitting device with a small change in characteristics of the wavelength conversion unit 4 can be realized even when operated for 2000 hours or more continuously.
  • the manufacturing method of the wavelength conversion element 1 is not limited to this.
  • a phosphor paste 24 in which the first phosphor particles 4a are dispersed in a transparent binder in which silsesquioxane is dissolved in an organic solvent is applied on the support member 2 and held in a low atmospheric pressure for a certain period of time.
  • the convex portions 5a and the concave portions 5b made of the first phosphor particles 4a and the transparent binder 4b can be formed on the surface of the first wavelength conversion base material 4M.
  • the wavelength conversion element 1 having a light distribution characteristic equivalent to that of the graph (c) of FIG. 8 can be obtained.
  • the volume percent concentration of the first phosphor particles 4a in the wavelength conversion unit 4 is preferably 40 vol% to 70 vol%.
  • the first phosphor particles 4a those having a particle diameter distributed from 6 ⁇ m to 15 ⁇ m were used, but the configuration of the first phosphor particles 4a is not limited to this.
  • phosphor particles having an average particle diameter (median diameter) D50 of 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less as the first phosphor particles 4a, and manufacturing the wavelength conversion element 1 using the above manufacturing method, a desired surface shape is obtained. Can be provided.
  • Embodiment 3 the configuration using two wavelength conversion members is shown, but three or more types of wavelength conversion members may be used. Thereby, the freedom degree of design of wavelength distribution of emitted light can be raised more.
  • the wavelength of the excitation light is 1 on the incident surface of the wavelength conversion unit.
  • a transparent binder having a thickness of / 5 or less may cover the surface of the phosphor particles.
  • the embodiment can be realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present invention, or a form obtained by subjecting each embodiment to various modifications conceived by those skilled in the art. Forms are also included in the present invention.
  • the wavelength conversion element of the present disclosure can ensure a sufficient scattering action as described above, and a light-emitting device using the wavelength conversion element has high luminance and small emission angle dependency of the luminous intensity distribution. Therefore, the wavelength conversion element of the present disclosure and the light-emitting device using the same are useful in various illumination devices such as a vehicle headlamp and a spotlight light source.

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Abstract

支持面（２ａ）を備える支持部材（２）と、支持面（２ａ）の上方に配置された波長変換部（４）を備える波長変換素子（１）であって、波長変換部（４）は、励起光（８２）を吸収して蛍光（第２の放射光（９１））を発生する複数の第１の蛍光体粒子（４ａ）と、複数の第１の蛍光体粒子（４ａ）を結合する透明結合材（４ｂ）とを含み、かつ、支持面（２ａ）側に位置する接合面（７）、及び、接合面（７）と対向し、励起光が入射される入射面（６）を備え、入射面（６）から、励起光（８２）及び蛍光が出射され、波長変換部（４）は、複数の凸部（５ａ）を備え、複数の凸部（５ａ）の少なくとも一部は、入射面（６）に配置され、複数の凸部（５ａ）の各々の頂部には、複数の第１の蛍光体粒子（４ａ）のうちの一部が露出している。

Description

波長変換素子及び発光装置
　本開示は、波長変換素子及びこれを用いる発光装置に関する。
　従来、波長変換素子を用いた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種の発光装置として、特許文献１に開示された発光装置について、図２１を用いて説明する。図２１は、従来の発光装置の概略図である。
　特許文献１に開示された発光装置１１００は、図２１に示すように、第１光Ａを発する光源１０１０と、励起光として第１光Ａが入射されて、蛍光として第２光を発する波長変換部材１０２０とを備える。波長変換部材１０２０の第１主面１０２１に第１光Ａが照射され、波長変換部材１０２０の第１主面１０２１から第１光Ａ及び第２光の混色光Ｂが放出される。そして、波長変換部材１０２０の第１主面１０２１には、波長変換部材１０２０より屈折率が高い透光層１０３０が設けられており、波長変換部材１０２０と透光層１０３０との界面が粗面となっている。波長変換部材１０２０と透光層１０３０の界面には、複数の微細な凹凸が形成されている。また、透光層１０３０の外側の主面（図２１の上方の主面）にも同様に複数の微細な凹凸が形成されている。微細な凹凸は、波長変換部材１０２０の第１主面１０２１を研削などの方法により粗面化した後で、当該粗面化された第１主面１０２１にスパッタやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等によって透光層１０３０を形成することにより得られる。また、波長変換部材１０２０の第１主面１０２１に対向する第２主面１０２２には、反射部材１０４０が設けられている。
　特許文献１に開示された発光装置１１００は、以上の構成を備えることにより、第１光Ａ及び第２光が透光層１０３０の両主面及び波長変換部材１０２０の第１主面１０２１によって散乱される。
特開２０１５－１０３５３９号公報
　特許文献１に開示された発光装置１１００において、波長変換部材１０２０及び透光層１０３０において、十分な散乱作用を得るためには、第１主面１０２１などの十分な粗面化が必要である。一方、第１主面１０２１を粗面化するために、また、波長変換部材１０２０を反射部材に載せる際のハンドリングを容易にするために、波長変換部材１０２０には構造的な強度が要求される。そのため、波長変換部材１０２０には、ある程度の膜厚が必要とされる。つまり、特許文献１に開示された波長変換部材１０２０においては、その形状に制限がある。
　そこで本開示は、十分な散乱作用を確保でき、かつ、形状の自由度が高い波長変換部を備える波長変換素子、及び、当該波長変換素子を用いる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波長変換素子は、支持面を備える支持部材と、前記支持面の上方に配置された波長変換部を備える波長変換素子であって、前記波長変換部は、励起光を吸収して蛍光を発生する複数の第１の蛍光体粒子と、前記複数の第１の蛍光体粒子を結合する透明結合材とを含み、かつ、前記支持面側に位置する接合面、及び、前記接合面と対向し、前記励起光が入射される入射面を備え、前記入射面から、前記励起光及び前記蛍光が出射され、前記波長変換部は、複数の凸部を備え、前記複数の凸部の少なくとも一部は、前記入射面に配置され、前記複数の凸部の各々の頂部には、前記複数の第１の蛍光体粒子のうちの一部が露出している。
　本開示によれば、十分な散乱作用を確保でき、かつ、形状の自由度が高い波長変換部を備える波長変換素子、及び、当該波長変換素子を用いる発光装置を提供することができる。
図１は実施の形態１に係る波長変換素子の模式的な断面図である。 図２は実施の形態１に係る波長変換素子の機能を説明する図である。 図３は実施の形態１に係る波長変換素子の模式的な斜視図である。 図４は実施の形態１に係る波長変換素子の固定構成を示す模式的な断面図である。 図５は実施の形態１に係る波長変換素子の製造方法の前半の工程を示す模式的な断面図である。 図６は実施の形態１に係る波長変換素子の製造方法の後半の工程を示す模式的な断面図である。 図７は実施の形態１に係る波長変換素子の効果を確認するための実験に用いられる測定系を模式的に示す図である。 図８は実施の形態１に係る波長変換素子の効果を確認するための実験結果を示すグラフである。 図９は実施の形態１に係る発光装置の概略図である。 図１０は実施の形態１に係る発光装置を備える投影装置の構成例を示す概略図である。 図１１は実施の形態１に係る波長変換素子を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。 図１２は実施の形態１に係る波長変換素子を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。 図１３は実施の形態１に係る波長変換素子を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。 図１４は実施の形態１の変形例１に係る波長変換素子の模式的な断面図である。 図１５は実施の形態１の変形例１に係る波長変換素子の製造方法を説明する図である。 図１６は実施の形態１の変形例２に係る波長変換素子の模式的な断面図である。 図１７Ａは実施の形態２に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填前の工程を示す模式的な断面図である。 図１７Ｂは実施の形態２に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填方法を示す模式的な断面図である。 図１７Ｃは実施の形態２に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填途中の工程を示す模式的な断面図である。 図１７Ｄは実施の形態２に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填後の工程を示す模式的な断面図である。 図１８は実施の形態３に係る波長変換素子の模式的な断面図である。 図１９Ａは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。 図１９Ｂは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。 図１９Ｃは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。 図１９Ｄは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。 図１９Ｅは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。 図１９Ｆは実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な断面図である。 図２０は実施の形態３の変形例に係る波長変換素子の模式的な断面図である。 図２１は従来の発光装置の概略図である。
　以下、各実施形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。図面は、模式的又は概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。実質的に同じ部分を表す場合であっても、図面により寸法や比率が異なって表される場合もある。実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。以下の実施形態における構成要素のうち、本開示の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。
　本開示の主旨を逸脱しない限り、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本開示に含まれる。また、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、複数の実施形態の少なくとも一部を組み合わせることも可能である。
　また、本明細書において、「上方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに密着して配置されて２つの構成要素が接する場合にも適用される。
　（実施の形態１）
　以下、実施の形態１に係る波長変換素子について図面を参照しながら説明する。
　図１は本実施の形態に係る波長変換素子１の模式的な断面図である。
　本実施の形態に係る波長変換素子１は、図１に示すように、支持面２ａを備える支持部材２と、支持面２ａの上方に配置された波長変換部４を備える素子である。
　波長変換部４は、励起光を吸収して蛍光を発生する複数の第１の蛍光体粒子４ａと、複数の第１の蛍光体粒子４ａを結合する透明結合材４ｂとを含み、かつ、支持面２ａ側に位置する接合面７、及び、接合面７と対向し、励起光が入射される入射面６を備える。また、波長変換部４の入射面６から、励起光及び蛍光が出射される。波長変換部４は、複数の凸部５ａを備え、複数の凸部５ａの少なくとも一部は、入射面６に配置され、複数の凸部５ａの各々の頂部には、複数の第１の蛍光体粒子４ａのうちの一部が露出している。また、波長変換部４は、複数の凹部５ｂを備え、複数の凹部５ｂには、透明結合材４ｂが露出している。
　つまり、波長変換部４は、その表面のうち少なくとも入射面６に、第１の蛍光体粒子４ａが露出することにより形成される複数の凸部５ａと、透明結合材４ｂが露出することにより形成される複数の凹部５ｂとを備える。複数の凸部５ａの頂部には、一つの第１の蛍光体粒子４ａの表面が露出している。言い換えると、一つの第１の蛍光体粒子４ａが一つの凸部５ａを構成している。また、複数の凹部５ｂは第１の蛍光体粒子４ａ間の透明結合材４ｂの露出面である。
　以上に述べた構成を備える波長変換素子１の機能について、図２を用いて説明する。
　図２は本実施の形態に係る波長変換素子１の機能を説明する図である。
　本実施の形態に係る波長変換素子１では、波長変換部４の入射面６に入射した励起光８２は、図２に示すように、第１の蛍光体粒子４ａ又は透明結合材４ｂに入射する。なお、本実施の形態では、励起光８２としてレーザ光を用いる。入射面６付近には、屈折率の異なる媒体の界面、つまり、空気と波長変換部４との界面及び第１の蛍光体粒子４ａと透明結合材４ｂとの界面が存在する。また、入射面６には、第１の蛍光体粒子４ａの表面が露出した凸部５ａと、第１の蛍光体粒子４ａ間に露出した透明結合材４ｂからなる凹部５ｂとが存在する。このため、波長変換部４に入射した励起光８２は、図２に実線の矢印で示すように、入射面６で乱反射もしくは多重反射されて、一部の光は第１の放射光８５（図２に示す点線の矢印）として波長変換部４から放射される。このとき第１の放射光８５は、入射面６付近に存在する界面により乱反射もしくは多重反射されている。そのため、第１の放射光８５は、レーザ光からなる励起光８２の直進性が低減されている。また、複数の凸部５ａ及び複数の凹部５ｂに入射した励起光８２は、その入射位置に応じて、出射方向が異なる。そのため、波長変換素子１は第１の放射光８５を出射方向が全方位となる光として放射させることができる。つまり、本実施の形態に係る波長変換素子１においては、十分な散乱作用を確保できる。なお、励起光８２の一部は、第１の蛍光体粒子４ａによって、波長変換された蛍光として、波長変換部４から放射される。当該蛍光については、後述する。
　以下、必須ではない任意の構成要素を含め、より具体的な実施の形態について説明を行う。
　図１に示すように、波長変換素子１において、支持部材２の支持面２ａには反射膜３が形成されており、反射膜３の表面に波長変換部４が配置されている。波長変換部４は、複数の第１の蛍光体粒子４ａと、複数の第１の蛍光体粒子４ａを結合する透明結合材４ｂとから構成される。複数の第１の蛍光体粒子４ａは透明結合材４ｂ中に分散されていることが好ましい。
　第１の蛍光体粒子４ａとして、励起光の波長が、４２０ｎｍから４９０ｎｍの青色光である場合は、セリウム（Ｃｅ）が賦活された（Ｇａ、Ｙ、Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１０などのイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体を用いることができる。その他、蛍光体から放射させる光の波長に応じて、ユーロピウム（Ｅｕ）賦活α―ＳｉＡｌＯＮ、Ｅｕ賦活（Ｂａ、Ｓｒ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２等を用いることができる。
　透明結合材４ｂは、好ましくは、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）を主成分とした透明材料であり、ガラス、シルセスキオキサン、シリコーンなどが例として挙げられる。波長変換部４の中において、複数の第１の蛍光体粒子４ａ同士は離れて配置され、複数の第１の蛍光体粒子４ａの間に透明結合材４ｂが充填されていることが好ましい。
　支持部材２は、波長変換素子１で発生した熱をより効率的に吸収するために、熱伝導率が高く、かつ、透明結合材４ｂと熱膨張係数差が小さい材料が好ましい。具体的には、熱伝導率は１００Ｗ／ｍＫ以上で、熱膨張係数が１×１０－５／Ｋ以下の材料が好ましい。具体的には、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウムなどの半導体結晶基板もしくはセラミック基板などが挙げられる。
　反射膜３は、励起光及び第１の蛍光体粒子４ａで発生する蛍光のスペクトルに高い反射率を有する材料で形成されることが好ましい。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銀合金、プラチナ（Ｐｔ）などの金属膜、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２など誘電体膜のいずれか、又は、金属膜と誘電体膜とを組み合わせた材料で形成されることが好ましい。
　続いて、波長変換部４及び支持部材２の形状及び寸法について図１、図３及び図４を用いて説明する。
　図３は本実施の形態に係る波長変換素子１を示す模式的な斜視図である。図３は、支持部材２の支持面２ａを斜め上方から見た斜視図である。
　図４は本実施の形態に係る波長変換素子１の固定構成を示す模式的な断面図である。
　図３に示すように、支持面２ａの上面視において、好ましくは、支持部材２の周縁部２ｂは波長変換部４から露出している。つまり、波長変換素子１において、図１に示すように、波長変換部４の幅Ｌ１は支持部材２の幅Ｌ２よりも小さくなるように形成される。このように波長変換素子１が形成されることにより、波長変換素子１を例えば発光装置において用いる場合に、発光装置に容易に固定できる。例えば、図４に示すように、波長変換素子１は、固定部材５０の所定の位置に固定される。より具体的には、固定部材５０にはネジ穴５０ａが形成されており、波長変換素子１は、密着部材１１を介して、固定部材５０の上方に配置される。そして、押さえ部材１２は、支持部材２の波長変換部４を形成していない周縁部２ｂに接触し、ネジ１３が、押さえ部材１２の貫通孔１２ａを通して、固定部材５０に設けられたネジ穴５０ａに止められる。このように波長変換素子１は固定部材５０に固定される。この場合における押さえ部材１２の波長変換部４側の端部１２ｂの位置を、図３に点線で示す。図３に示すように、端部１２ｂは波長変換部４と離間されているため、押さえ部材１２と波長変換部４と干渉しない。これにより、押さえ部材１２による波長変換部４における損傷の発生を抑制できる。
　以上のように、本実施の形態に係る波長変換素子１では、支持部材２上に波長変換部４を配置するため、支持部材２を用いて、波長変換部４をハンドリングでき、波長変換部４そのものをハンドリングしなくてもよい。したがって、本実施の形態に係る波長変換素子１では、波長変換部４の形状の自由度が高い。
　また、固定部材５０は、波長変換素子１で発生した熱を吸収及び放散するために、高い熱伝導率を有する材料で構成されることが好ましい。具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金、表面メッキ処理された銅、銅合金などの材料で構成されることが好ましい。密着部材１１は、波長変換素子１から固定部材５０に速やかに熱を伝達する機能を有する。具体的には、密着部材１１は、例えばグラファイトシート、放熱シリコーン樹脂、はんだ材などで構成される。
　以上のように固定部材５０に固定された波長変換素子１には、図４に示すように、例えば、ピーク波長４５０ｎｍのレーザ光である励起光８２が入射面６に対して斜め方向に照射される。このとき励起光８２の一部は、波長変換部４の第１の蛍光体粒子４ａに吸収され、別の波長の光である蛍光に変換され、入射面６から全方位に放射される第２の放射光９１として放射される。
　一方、波長変換部４に入射した光のうち、第１の蛍光体粒子４ａに吸収されなかった光は、波長変換部４の内部もしくは表面で反射されて、波長変換部４から第１の放射光８５として放射される。このとき、波長変換部４の内部で反射される光は、複数の第１の蛍光体粒子４ａで多重反射して、波長変換部４の表面から放射される。このため、波長変換部４の内部で反射される光は、波長変換部４の表面から全方位に放射される第１の放射光８５として放射される。一方、波長変換部４の入射面６、又は、入射面６付近で反射され、第１の放射光８５として放射される光についても、波長変換部４の入射面６の凸部５ａ、凹部５ｂ、又は、入射面６に存在する第１の蛍光体粒子４ａと透明結合材４ｂとの界面で乱反射されて放射されるため、波長変換部４の入射面６から全方位に放射される第１の放射光８５として放射される。
　上記の結果、波長変換部４の入射面６からは、全方位に放射される第１の放射光８５と第２の放射光９１とが混合された光を放射させることができる。なお、波長変換部４は、図１及び図４に示すように、接合面７及び入射面６と交差する側面８を備え、励起光８２の一部は、波長変換部４の側面８に入射され得る。この場合、側面８から、第１の放射光８５及び第２の放射光９１が放射され得る。本実施の形態では、複数の凸部５ａ及び複数の凹部５ｂの少なくとも一部は、側面８に配置されている。そのため、側面８からも乱反射された第１の放射光８５及び第２の放射光９１が放射される。これにより、波長変換部４から放射される放射光をより散乱させることができる。また、励起光８２が入射面６から入射される場合でも、励起光８２及び蛍光が波長変換部４の内部深くまで進入することによって、第１の放射光８５及び第２の放射光９１が側面８から放射されることがあり得る。
　この結果、第１の放射光８５を青色光、第２の放射光９１を黄色光とすると、波長変換部４から、出射方向による色度分布の偏りの小さい白色光を放出させることができる。
　また、図３に示すように、本実施の形態に係る波長変換部４の周縁は、支持面２ａの上面視において、内角が１８０度より大きい頂点４ｅを有する。本実施の形態では、波長変換部４を複数の第１の蛍光体粒子４ａを透明結合材４ｂで結合することによって形成しているため、このような複雑な形状の波長変換部４を容易に形成することができる。
　次に、上述した波長変換素子１の製造方法について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子１の製造方法において、支持部材２の支持面２ａに複数の第１の蛍光体粒子４ａと透明結合材４ｂとが混合されてなる第１の波長変換母材を形成する。続いて、第１の波長変換母材の表面に第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂを形成する。
　透明結合材４ｂは、シルセスキオキサン又は酸化亜鉛を含むことが好ましい。本実施の形態に係る第１の波長変換母材では、透明結合材４ｂとして、主成分がシルセスキオキサンである透明材料を用いる。この場合有機溶媒にシルセスキオキサンを溶かした透明結合材に第１の蛍光体粒子４ａを分散させた蛍光体ペースト２４を支持部材２上に塗布し、熱処理により第１の波長変換母材を固着、形成する。そして、ウエットエッチングにより第１の波長変換母材４Ｍの表面に、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂを形成する。このように、簡単な方法で本実施の形態の波長変換部４を備えた波長変換素子１を製造することができる。
　以下、必須ではない方法も含めて、具体的な波長変換素子１の製造方法について図５及び図６を用いて説明する。
　図５は本実施の形態に係る波長変換素子１の製造方法の前半の工程を示す模式的な断面図である。
　図６は本実施の形態に係る波長変換素子１の製造方法の後半の工程を示す模式的な断面図である。
　まず図５の断面図（ａ）に示すように、支持部材２を準備する。本実施の形態では、支持部材２として窒化アルミニウムセラミック基板を準備する。
　続いて、図５の断面図（ｂ）に示すように、支持部材２の一方の主面である支持面２ａに、例えば蒸着方法などにより、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕからなる銀合金膜、及び、ＳｉＯ２膜を順に成膜することによって反射膜３を形成する。
　続いて、図５の断面図（ｃ）に示すように、支持部材２の支持面２ａの上方に所定の開口部２５ａが形成された開口マスク２５を配置する。このとき開口部２５ａの形状として、所望の波長変換部４の形状に合わせたものを用いることで、波長変換部４の形状を自由に形成することができる。また、開口マスク２５の厚みは、波長変換素子１の波長変換部４の所望の厚みに応じて設定することができる。続いて、第１の蛍光体粒子４ａを溶液状の透明結合材２４ｂに混合させた蛍光体ペースト２４を支持部材２の上方の開口マスク２５の開口部２５ａに注入する。このとき、図５の断面図（ｄ）に示すように、蛍光体ペースト２４は開口部２５ａを十分に満たすように配置する。
　続いて、図６の断面図（ａ）に示すように、開口部２５ａから溢れた不要な蛍光体ペースト２４を除去する。
　続いて、図６の断面図（ｂ）に示すように、開口マスク２５を取り外し、所定の形状の蛍光体ペースト２４、及び、蛍光体ペースト２４が表面に形成された支持部材２を、高温炉等によって、例えば、約１５０℃の温度で、約２時間、加熱する。この結果、蛍光体ペースト２４の透明結合材２４ｂが脱水及び脱アルコール縮合を起こすことによって硬化され、透明結合材４ｂ内に複数の第１の蛍光体粒子４ａが固着された第１の波長変換母材４Ｍが形成される。
　続いて、第１の波長変換母材４Ｍを、例えば樹脂ビーカー等を用いてバッファードフッ酸水溶液に浸す。この結果、図６の断面図（ｃ）に示すように、第１の波長変換母材４Ｍの表面の透明結合材４ｂがエッチングされ、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂが形成される。ここで、バッファードフッ酸水溶液は、例えば、フッ化水素アンモニウム１５％、フッ化アンモニウム２８％及び水５７％を混合させた水溶液を希釈したものを用いる。この水溶液内において、室温の環境下で、約１０分間エッチングを行う。最後に、エッチングされた第１の波長変換母材４Ｍなどを水洗し、乾燥させることにより波長変換部４を備えた波長変換素子１は製造される。
　上記において、開口部２５ａは支持部材２の大きさよりも小さくすることが好ましい。この結果、図１に示すように波長変換部４の幅Ｌ１を支持部材２の幅Ｌ２よりも小さくすることができる。これにより、波長変換素子１を容易に取り扱うことができ、また、押さえ部材１２で、波長変換素子１を容易に固定することが可能となる。
　なお、上記の工程において、同一の支持部材２に複数の波長変換部４を形成し、最後に支持部材２分割工程により個辺の波長変換素子１を形成してもよい。また、一部の凸部５ａの頂部は第１の蛍光体粒子４ａが露出せずに透明結合材４ｂに被覆されていてもよい。
　上記の製造方法により波長変換部４の表面に第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂが形成された波長変換素子１を容易に製造することができる。
　続いて、図面を用いて本開示の波長変換素子の効果について実験データに基づき説明する。
　図７は本実施の形態に係る波長変換素子１の効果を確認するための実験に用いられる測定系を模式的に示す図である。
　本実験において、図７に示す測定系を用いた。図７に示すように、波長変換素子１の波長変換部４にレーザ光である励起光９６を入射させ、放射光の出射方向に応じた出力を検出できる検出器９９を用いて、波長変換部４からの放射光の出射角度依存性を測定した。また、本実験では、本実施の形態の波長変換素子１の効果を確認するために、本実施の形態に係る波長変換素子１（サンプル２）の他に、比較例の波長変換素子（サンプル１）についても同様の測定を行った。比較例の波長変換素子においては、波長変換部の表面加工を行わない（つまり、エッチング加工を行わない）点において、本実施の形態に係る波長変換素子１と相違する。言い換えると、比較例の波長変換素子（サンプル１）は、波長変換部として、本実施の形態に係る第１の波長変換母材４Ｍを用いる。一方、本実施の形態に係る波長変換素子１（サンプル２）の波長変換部４は、第１の波長変換母材４Ｍを１０分間エッチングすることによって得られる。
　実験に用いる励起光９６としては、光の直進性の高いピーク波長４５０ｎｍのレーザ光を用いて、各波長変換部の入射面に対する法線から７０度の角度で入射させた。ここで、第１の蛍光体粒子４ａとして、放射される蛍光のピーク波長が５６０ｎｍ付近のＹＡＧ蛍光体粒子を用いた。また、第１の蛍光体粒子４ａとして、粒子径が６μｍから１５μｍに分布しているものを用いた。ここで、粒子径が６μｍから１５μｍに分布しているとは、平均粒子径（メディアン径）Ｄ５０が９μｍ、Ｄ１０が６μｍ、Ｄ９０が１５μｍであることを意味する。また透明結合材４ｂはシルセスキオキサンで、各波長変換部における第１の蛍光体粒子４ａの体積パーセント濃度は６０ｖｏｌ％である。各波長変換部の支持部材２上の厚みは上述の製造方法における開口マスクを用いて３０μｍとする。このとき、各波長変換部は、第１の蛍光体粒子４ａの３～４個分の厚みとなる。そして、サンプル１及びサンプル２の表面における凹凸の大きさを評価した結果、サンプル１においては凹凸の大きさは、５０μｍ角の領域におけるＰ－Ｖ値（Ｐｅａｋ　Ｔｏ　Ｖａｌｌｅｙ）で、１μｍ未満であった。サンプル２においては、同様の領域で、２μｍから４μｍであった。言い換えると、サンプル１における凹凸の大きさは、励起光のピーク波長の２．２倍未満であり、サンプル２における凹凸の大きさは、入射光のピーク波長の４．４倍から８．９倍に相当する。つまり、本実施の形態に係る波長変換部４の入射面６は、凸部と凹部のＰ－Ｖ値が励起光のピーク波長の４．４倍から８．９倍の範囲である領域を有してもよい。また、入射面６は、凸部と凹部のＰ－Ｖ値が２μｍから４μｍの範囲である領域を有してもよい。
　以上のような測定系によって、サンプル１及びサンプル２についての実験を行った結果について、図８を用いて説明する。
　図８は本実施の形態に係る波長変換素子１の効果を確認するための実験結果を示すグラフである。図８のグラフ（ａ）及びグラフ（ｂ）は、それぞれ、サンプル１から出射される波長４５０ｎｍ及び波長５６０ｎｍの放射光の出射角度依存性を示す。また、図８のグラフ（ｃ）及びグラフ（ｄ）は、それぞれサンプル２から出射される波長４５０ｎｍ及び波長５６０ｎｍの放射光の出射角度依存性を示す。図７に示すように、波長変換部４に直進性の強い励起光９６を照射した場合、波長変換部４から放射される光は、主に、三つの放射光に分類される。当該三つの放射光は、励起光９６の直進性を維持したまま反射される第１の放射光９７と、波長変換部で散乱されて全方位に放射される第１の放射光９８と、波長変換部で異なる波長の蛍光に変換されて全方位に放射される第２の放射光９１とで構成される。このとき波長変換部から理想的な散乱光が放射される場合には、図８の各グラフにおいて破線で表すＬａｍｂｅｒｔｉａｎ反射と同じ角度依存性を持った出射光として観測される。
　しかしながらサンプル１のように、第１の波長変換母材４Ｍの表面に、微小な凹凸を有するも、透明結合材４ｂで表面が構成されている場合には、図８のグラフ（ｂ）に示すＬａｍｂｅｒｔｉａｎ反射と同じ角度分布を持つ第２の放射光９１と、図８のグラフ（ａ）に示す全方位に放射される第１の放射光９８の他に、直進性が維持された第１の放射光９７も観測される。
　一方で、サンプル２のように、波長変換部４の表面に、主に第１の蛍光体粒子４ａで形成される凸部５ａと、主に透明結合材４ｂで形成される凹部５ｂとで構成される凹凸がある場合は、図８のグラフ（ｃ）に示すように、直進性が維持された第１の放射光９７は大幅に低減される。また、図８のグラフ（ｃ）の放射角度０度付近においては、第１の放射光９８の強度が、図８のグラフ（ａ）と比較して、Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ反射に近づく。したがって、図８のグラフ（ｃ）に示す第１の放射光９８及び９７の出射光強度の出射角度依存性と、図８のグラフ（ｄ）に示す第２の放射光９１の出射角度依存性を近づけることができる。この結果、波長変換素子１から、出射方向による色度分布の偏りの小さい白色光を放出させることができる。
　なお、図８のグラフ（ａ）～（ｄ）の各図において、放射角度が－９０°から－５０°までの範囲において、出射光強度がゼロとなっている。これは、励起光９６を入射させるための光学系が存在するため、放射光を観測できなかったことが原因であり、各波長変換部からの放射光がゼロであったことを意味しない。
　続いて、図９を用いて、上記波長変換素子１を備える発光装置６０について説明する。
　図９は、本実施の形態に係る発光装置６０の概略図である。
　図９に示すように、発光装置６０は、主に、波長変換素子１、励起光源４０、第１のレンズ３１、第２のレンズ３２、ホルダ５５、固定部材５０、及び、放熱機構７０を備える。
　励起光源４０は、波長変換素子１に入射される励起光８２（つまり、励起光８１）を放射する光源である。励起光源４０は、例えば、波長３９０ｎｍから波長５００ｎｍの間のレーザ光を放射する半導体レーザである。
　ホルダ５５は、励起光源４０を固定する部材である。ホルダ５５は、励起光源４０から放出される熱を吸収及び放散するヒートシンクとしても機能する。そのため、ホルダ５５は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などの熱伝導率の高い金属で形成されることが好ましい。ホルダ５５は、励起光源４０と波長変換素子１との位置合わせを行った後、波長変換素子１が固定される固定部材５０にネジ５８で固定される。
　第１のレンズ３１及び第２のレンズ３２は、励起光源４０と波長変換素子１との間に配置され、励起光８１を集光する光学部品である。励起光源４０から放射された励起光８１は、第１のレンズ３１及び第２のレンズ３２により集束する励起光８２となり、波長変換素子１の波長変換部４に入射される。第１のレンズ３１及び第２のレンズ３２は固定部材５０に固定される。
　固定部材５０は、波長変換素子１を固定する部材である。図９においては、波長変換素子１の固定構成は簡略化のため図示されていないが、図４に示すような固定構成を備えることが好ましい。つまり波長変換素子１は押さえ部材１２とネジ１３により固定部材５０に固定されることが好ましい。固定部材５０は、励起光源４０及び波長変換素子１から放出される熱を吸収及び放散するヒートシンクとしても機能する。そのため、固定部材５０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などの熱伝導率の高い金属で形成されることが好ましい。
　固定部材５０は、励起光８１及び励起光８２の光路を囲う透明カバー部材３５を備える。透明カバー部材３５は、波長変換素子１からの放射光を外部に出力する窓として機能する。
　放熱機構７０は、固定部材５０を外部固定台７５に固定し、かつ、固定部材５０に伝導する熱を外部固定台７５に伝導させる台である。放熱機構７０は、例えばグラファイトシートなどで構成される。なお、放熱機構７０として、例えばペルチェ素子などのアクティブ放熱機構を用いてもよい。
　上記構成において、励起光源４０から放射された励起光８２は、波長変換部４の表面（入射面６）において、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂにより散乱される。そのため、波長変換部４において全方位に放射される第１の放射光８５及び第２の放射光９１となる。そして、波長変換素子１から図９の上方へ白色光の放射光９５として放射される。
　以上のように、波長変換素子１と励起光源４０とを用いて簡素化された構成を備える発光装置６０を実現することができる。さらに、波長変換素子１の支持部材２は固定部材５０に固定され、固定部材５０は外部固定台７５と接続される。このため、波長変換部４で発生した熱を、固定部材５０及び放熱機構７０を通して、容易に外部固定台７５に伝導させることができる。つまり、波長変換部４で発生する熱を容易に放散させることができる。これにより、第１の蛍光体粒子４ａの温度上昇による変換効率の低下を抑制することができるため、高輝度な発光装置６０を実現することができる。以上のように、本実施の形態では、色度の出射角度依存性が小さく、かつ高輝度な発光装置６０を実現することができる。
　発光装置６０は、例えば、自動車用の前照灯として利用できる。波長変換素子１では、図３に示すように、波長変換部４の上面視における形状を任意に形成することができる。そのため、例えば、自動車用の前照灯のうち、すれ違い用前照灯のカットオフラインを、波長変換部４の形状によって容易に生成することができる。波長変換部４の形状によってカットオフラインを生成するためには、図３に示すように、波長変換部４の周縁に、内角が１８０度より大きい頂点４ｅを設ける必要がある。このような頂点４ｅを有する形状の基板を形成することは一般に困難であるが、本実施の形態のおける波長変換素子１では、このような形状の波長変換部４を容易に形成することができる。
　続いて図１０を用いて、発光装置６０を用いて、放射光を投射可能な投影装置１０１を構成した例について説明する。
　図１０は本実施の形態に係る発光装置６０を備える投影装置１０１の構成例を示す概略図である。
　図１０に示すように、投影装置１０１は、発光装置６０、及び、発光装置６０の出射部に配置される投射レンズ３３を備える。この構成において発光装置６０から放射された光は投射レンズ３３により平行光となる。このため、投影装置１０１によれば、直進性の強い白色光を放射することができる。この結果、放射光の色度分布の偏りが小さく、かつ、投影光強度が高い投影装置１０１を実現できる。
　続いて図１１を用いて、本開示の発光装置の他の構成例である発光装置２０１について説明する。
　図１１は本実施の形態に係る波長変換素子１を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。
　図１１に示されるように、本構成例の発光装置２０１は、複数の励起光源４０、ダイクロイックミラー３４、第１のレンズ３１、投射レンズ３３及び波長変換素子１を備える。
　図１１に示される発光装置２０１において励起光源４０から出射された励起光は第１のレンズ３１によりコリメート光となる。コリメート光となった励起光８２は、ダイクロイックミラー３４を通過し、投射レンズ３３により波長変換素子１の波長変換部４に集束される。このとき本実施の形態のダイクロイックミラー３４は、偏光ビームスプリッタとしての機能も有し、励起光の波長付近の光のうちｐ波入射するもののみ透過する。そして、ｓ波入射する励起光や、励起光よりも長波長の光については反射するように設計されている。本実施の形態においては、複数の励起光源４０を用いて、励起光８２を波長変換部４に照射する。そして、励起光８２は、波長変換部４の表面（入射面６）において、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂよりなる凸部５ａ及び凹部５ｂにより散乱される。波長変換部４から放射される無偏光の第１の放射光８５と蛍光の第２の放射光９１は、波長変換素子１から白色の放射光９５として放射される。放射光９５は投射レンズ３３でコリメート光となり、ダイクロイックミラー３４で一部もしくは全部反射され放射光９５として発光装置２０１から放射される。
　上記の構成により、発光装置２０１の波長変換部４から出射方向による色度分布の偏りが小さい白色光を放射するとともに、複数の励起光源４０を用いて、励起光８２を波長変換部４に照射することができるため、高い輝度の放射光を発生させることができる。また、励起光８２を波長変換部４に照射するレンズと、波長変換部４から放射した白色光を直進性の強い白色光に変換するレンズを同じレンズで構成できるため、簡単な構成で発光装置を構成することができる。
　なお、本実施の形態において、発光装置２０１の励起光源４０として、例えば、波長３９０ｎｍから波長５００ｎｍの間のレーザ光を放射する半導体レーザを用い、かつ、第１の蛍光体粒子４ａとして、放射される蛍光のピーク波長が５６０ｎｍ付近のＹＡＧ蛍光体粒子を用いることによって、波長変換部４から白色光が放射されるが、発光装置２０１の構成はこれに限定されない。例えば、第１の蛍光体粒子４ａとして、セリウム賦活（Ｇａ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体、セリウム賦活（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体、ユーロピウム賦活ＳｉＡｌＯＮ蛍光体又はユーロピウム賦活（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ蛍光体を用い、放射光の主発光波長が緑色又は赤色で、混合される青色光の出射方向角度に対する強度分布が小さい発光装置２０１としてもよい。
　さらに波長変換部４が、中心軸に対して回転し、波長変換部４の排熱性を高めてもよい。
　このような光源装置は、例えば、プロジェクタなどの光源に用いることができる。
　続いて図１２を用いて本開示の発光装置の他の構成例である発光装置３０１について説明する。
　図１２は本実施の形態に係る波長変換素子１を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。
　図１２に示すように、本構成例の発光装置３０１は、波長変換素子１、励起光源４０、第１のレンズ３１、反射鏡３６及び透明カバー部材３７を備える。
　反射鏡３６は、内面が放物面を形成する湾曲鏡である。波長変換素子１は、反射鏡３６が形成する放物面の焦点に配置される。
　図１２において励起光源４０から出射された励起光は第１のレンズ３１によりコリメート光となり反射鏡３６のダイクロイックミラー３４を通過し、波長変換素子１の波長変換部４に集光される。ここで、ダイクロイックミラー３４は、励起光を透過させ、蛍光を反射させるミラーである。励起光は、波長変換部４の表面において、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂによりなる凸部５ａ及び凹部５ｂにより散乱される。そして、第１の放射光８５と第２の放射光９１が波長変換部４から放射され、波長変換素子１から白色の放射光９５として放射される。放射光９５は、反射鏡３６で反射され透明カバー部材３７を通過し、放射光９５として発光装置３０１からほぼ平行光として放射される。
　上記の構成により、発光装置の波長変換部４から出射方向による色度分布の偏りが小さい白色光を放射するとともに、励起光源４０と波長変換素子１を異なる位置に配置することができるため、発光装置４０１の設計をより高い自由度で行うことができる。なお、上記の構成においては、反射鏡３６の内面を放物面としたが、反射鏡３６の内面形状はこれに限定されない。反射鏡３６の内面形状は、要求される放射光９５の強度分布に応じて適宜定められてよい。
　続いて図１３を用いて本開示の発光装置の他の構成例である発光装置４０１について説明する。
　図１３は本実施の形態に係る波長変換素子１を用いた発光装置の他の構成例を示す概略図である。
　図１３に示すように、発光装置４０１は、励起光源４０、ホルダ５５、第１のレンズ３１、第２のレンズ３２、光ファイバー３８、固定部材５０、放熱機構７０及び波長変換素子１を備える。
　図１３に示すように、励起光源４０は第１のレンズ３１とともにホルダ５５に保持される。波長変換素子１は、固定部材５０に固定され、第２のレンズ３２及び透明カバー部材３５により覆われた構成を有する。
　励起光源４０から出射された励起光８１は第１のレンズ３１により光ファイバー３８に集光結合され、光ファイバー３８を伝播する。光ファイバー３８から出射した励起光８３は第２のレンズ３２により、集束する励起光８２となり、波長変換素子１の波長変換部４に照射される。そして波長変換部４の表面（入射面６）において、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂによりなる凸部５ａ及び凹部５ｂにより散乱される。そして波長変換部４において全方位に放射される第１の放射光８５と第２の放射光９１となり、波長変換素子１から白色の放射光９５として放射される。
　上記の構成により、発光装置４０１の波長変換部４から出射方向による色度分布の偏りが小さい白色光を放射するとともに、波長変換部４とは別の発熱体である励起光源４０が固定されたホルダ５５を固定部材５０と熱的に分離することができる。これにより、波長変換部４の温度上昇を抑制することができるため、第１の蛍光体粒子４ａの温度上昇による変換効率の低下を抑制することができ、より高輝度の光を放射させることができる。
　（実施の形態１の変形例１）
　続いて図１４及び図１５を用いて実施の形態１の変形例１に係る波長変換素子について説明する。本変形例に係る波長変換素子は、波長変換部の表面構造において、実施の形態１に係る波長変換素子１と異なる。
　図１４は本変形例に係る波長変換素子１ａの模式的な断面図である。
　図１５は本変形例に係る波長変換素子１ａの製造方法を説明する図である。
　本変形例に係る波長変換素子１ａが備える波長変換部４１は、図１５に示すように実施の形態１に係る波長変換素子１の波長変換部４の表面に配置された一部の第１の蛍光体粒子４ａ１を除去した構成を備える。つまり、波長変換部４１の複数の凹部の少なくとも一つの内面に、複数の第１の蛍光体粒子４ａが露出しない。これにより、透明結合材４ｂによって、第１の蛍光体粒子４ａと同等の径の大きさの開口部を有する凹部５ｂ１が形成される。凹部５ｂ１の径は、例えば、６μｍ以上、１５μｍ以下である。凹部５ｂ１の深さは、第１の蛍光体粒子４ａの径よりも小さいが、最大で第１の蛍光体粒子４ａの半径程度となる。
　また、第１の蛍光体粒子４ａの抜けた後に形成された凹部５ｂ１と同程度の深さと開口径が得られるのであれば、凹部５ｂ１は他の方法で形成されてもよい。例えば、凹部５ｂ１はナノインプリントなどの型を押し付けることによって形成されてもよい。この結果、図１４に示すように、波長変換素子１ａの表面に透明結合材４ｂで構成された凹部５ｂ１が形成されるため、励起光９６に対する散乱作用をより増強させることが出来る。この結果、波長変換素子１ａから放射される放射光の均一性を向上させることができる。
　（実施の形態１の変形例２）
　続いて図１６を用いて実施の形態１の変形例２に係る波長変換素子について説明する。本変形例に係る波長変換素子においては、波長変換部が、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂの他に、第２の粒子を備える。
　図１６は、本変形例に係る波長変換素子５０１の模式的な断面図である。
　図１６に示すように、本変形例に係る波長変換素子５０１の波長変換部５０４においては、第１の蛍光体粒子４ａと第２の粒子４ｄとが混合されて透明結合材４ｂに分散されている。第２の粒子４ｄは、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの透明微粒子である。
　本変形例のように、波長変換部５０４に第１の蛍光体粒子４ａの他に第２の粒子４ｄを混合させることで、波長変換部５０４における第１の蛍光体粒子４ａの濃度を低くし、波長変換部４の厚みを厚くすることができる。つまり、波長変換部における波長変換効率を変えずに、波長変換部の厚みを厚くすることができる。例えば、第１の蛍光体粒子４ａの体積パーセント濃度は３０％で、波長変換部５０４の厚みを６０μｍとすることができる。この結果、実施の形態１と比較して、波長変換部５０４の厚みを大きくすることができるため、波長変換部５０４の厚みのばらつきに起因する放射光の色ばらつきを低減させることができる。
　本変形例においては、第１の蛍光体粒子４ａの濃度を低くするとともに、波長変換部５０４における透明結合材４ｂの濃度及び比率が大きくなることを抑制できる。この結果、透明結合材４ｂとして、硬化時の体積収縮が大きい材料を用いる場合においても、波長変換部５０４にクラックが発生することを抑制することができる。さらに、この第２の粒子４ｄを用いて、波長変換部５０４の表面に凸部５ａ及び５０５ａ、並びに、凹部５ｂを形成することができる。例えば、第２の粒子４ｄとしてシリカ微粒子又はアルミナ微粒子、透明結合材４ｂとしてシルセスキオキサンを用いることで、エッチングレートの差を利用して、波長変換部５０４の表面に凸部５ａ及び５０５ａ、並びに、凹部５ｂを形成することができる。すなわち、第１の蛍光体粒子４ａが頂部に露出した凸部５ａと、第２の粒子４ｄの頂部が露出した凸部５０５ａの両方を波長変換部５０４の入射面５０６及び側面５０８に形成することができる。この場合、第２の粒子４ｄの粒子径は２μｍ以上、１０μｍ以下とすることが好ましい。また、上記において、第２の粒子４ｄとしてシリカ微粒子を用いた場合は、透明結合材４ｂとして用いられるシルセスキオキサンと屈折率が近いため、第１の蛍光体粒子４ａにおける励起光の蛍光への変換効率の低下を抑制できる。
　また、本変形例に係る波長変換素子５０１においても、実施の形態１に係る波長変換素子１と同様に、十分な散乱作用を確保できる。
　上記において、第２の粒子４ｄとして、透明微粒子を用いる例を示したが、第２の粒子４ｄは、透明微粒子に限定されない。例えば、第１の蛍光体粒子４ａとして黄色蛍光体、第２の粒子４ｄとして青色蛍光体をそれぞれ用いてもよい。これにより、波長４００ｎｍから４３０ｎｍの青紫光の励起光を照射することで白色光を得られる波長変換素子５０１を形成することができる。
　（実施の形態２）
　続いて、実施の形態２に係る波長変換素子について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子は、波長変換部の透明結合材として、主成分が亜鉛（Ｚｎ）と酸素（Ｏ）からなる酸化亜鉛である透明材料を用いて、波長変換部の表面に、第１の蛍光体粒子及び透明結合材からなる凹凸が形成されることを特徴とする。また、本実施の形態では、水溶液中にて透明結合材を第１の蛍光体粒子の間に充填させることによって、波長変換部の表面に、第１の蛍光体粒子及び透明結合材からなる凸部及び凹部を形成することを特徴とする。具体的には、波長変換部には、実施の形態１と同様に、第１の蛍光体粒子表面が露出した凸部と第１の蛍光体粒子間に露出した透明結合材表面の凹部が形成される。
　上記の構成により、透明結合材として、ＳｉＯｘよりも熱伝導率の高い材料を用いることができるため、波長変換素子に、光出力のより大きい入射光を照射できる。したがって、本実施の形態に係る波長変換素子を用いることにより、より高輝度の発光装置を実現することができる。さらに波長変換部の表面には、入射光を散乱させる第１の蛍光体粒子及び透明結合材からなる凹凸が形成されているため、高輝度で、かつ、放射光の色度の出射角度依存性が小さい発光装置を実現することができる。
　以下、図を用いながら、必須ではない項目も含めて具体的に説明する。
　図１７Ａは本実施の形態に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填前の工程を示す模式的な断面図である。
　図１７Ｂは本実施の形態に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材充填方法を示す模式的な断面図である。
　図１７Ｃは本実施の形態に係る波長変換素子の製造方法における透明結合材６０４ｂ充填時の工程を示す模式的な断面図である。
　図１７Ｄは本実施の形態に係る波長変換素子６０１の製造方法における透明結合材６０４ｂ充填後の工程を示す模式的な断面図である。
　本実施の形態の波長変換素子６０１は、図１７Ａから図１７Ｄに示すように以下のように製造される。
　まず、図１７Ａに示すように、支持部材２上に、反射膜３を製膜し、その上方に、例えばスパッタリング法などでｃ軸配向した酸化亜鉛で構成された薄膜３ｂを形成する。薄膜３ｂは、反射膜３と連続して反射膜３の全面に成膜してもよいし、図１７Ａに示すように、波長変換部６０４を形成する領域のみにパターニングして形成してもよい。
　次に波長変換部６０４を形成する部分に開口部を有する開口マスク２５を用いて、第１の蛍光体粒子４ａの凝集体を開口部に形成する。
　次に、図１７Ｂに示すように溶液ケース１６０に、例えば、ヘキサメチレンテトラミン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｅｉｎｅ）（Ｃ６Ｈ１２Ｎ４）を含有する硝酸亜鉛（Ｚｉｎｃ　ｎｉｔｅｒａｔｅ）（Ｚｎ（ＮＯ３）２）の水溶液である溶液１６１を満たす。続いて、図１７Ａで示した支持部材２及び第１の蛍光体粒子４ａを、図１７Ｂに示すように、溶液１６１内に配置された治具基台１３０上に配置し、薄膜３ｂから透明結合材６０４ｂとして酸化亜鉛を溶液成長させる。このとき酸化亜鉛は、図１７Ｃに示すように、薄膜３ｂを種結晶として、薄膜３ｂから上方へ第１の蛍光体粒子４ａで構成される第１の蛍光体粒子層の内部の空隙を充填しながら成長する。そして、図１７Ｄに示すように酸化亜鉛で最表面の第１の蛍光体粒子４ａを埋める直前で溶液成長を停止する。この方法により波長変換部６０４の表面に、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材６０４ｂ（酸化亜鉛）からなる凹凸構造、具体的には、第１の蛍光体粒子４ａの表面が露出した凸部６０５ａと第１の蛍光体粒子４ａ間に露出した透明結合材６０４ｂの表面による凹部６０５ｂとを形成することができる。本実施の形態では、凸部６０５ａ及び凹部６０５ｂは、波長変換部６０４の上方の面である入射面６０６だけに形成され、側面６０８には形成されない。
　上記の方法により本実施の形態の波長変換素子６０１を容易に製造することができる。さらに、溶液成長させた酸化亜鉛の熱伝導率は約５Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、ガラスの熱伝導率（約１Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも非常に高いため、波長変換部６０４で発生した熱を速やかに吸収し、放散することができる。この結果、波長変換素子６０１から高い輝度で、出射方向による色度分布の偏りが小さい白色光を放射させることができる。
　なお、本実施の形態において、波長変換部６０４が第２の粒子をさらに含んでもよい。これにより、実施の形態１の変形例２と同様の効果を奏することができる。
　（実施の形態３）
　続いて、図面を用いて実施の形態３に係る波長変換素子について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子において、波長変換部は、複数の第１の蛍光体粒子及び透明結合材から構成される第１の波長変換部材と、第１の波長変換部材及び支持面の間に配置され、第１の波長変換部材と異なる第２の波長変換部材とを備える。
　図１８は、本実施の形態に係る波長変換素子７０１の模式的な断面図である。
　図１９Ａから図１９Ｆは本実施の形態に係る波長変換素子の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。
　図１８に示すように、本実施の形態に係る波長変換素子７０１において、波長変換部７０４は、複数の第１の蛍光体粒子２５４ａ及び透明結合材２５４ｂから構成される第１の波長変換部材２５４を備える。さらに、波長変換部７０４は、第１の波長変換部材２５４及び支持部材２の支持面２ａの間に配置され、第１の波長変換部材２５４と異なる第２の波長変換部材２０４を備える。本実施の形態では、第２の波長変換部材２０４は、複数の第２の蛍光体粒子２０４ａ及び透明結合材２０４ｂを含む。
　波長変換部７０４は、支持面２ａ側に位置する接合面７０７、及び、接合面７０７と対向し、励起光が入射される入射面７０６を備える。また、波長変換部７０４は、接合面７０７及び入射面７０６と交差する側面７０８を備える。本実施の形態では、入射面７０６に、第１の蛍光体粒子２５４ａ及び透明結合材２５４ｂからなる凸部２５５ａ及び凹部２５５ｂが形成される。また、側面７０８には、凸部２５５ａ及び凹部２５５ｂに加えて、第２の蛍光体粒子２０４ａ及び透明結合材２０４ｂからなる凸部２０５ａ及び凹部２０５ｂが形成される。
　本実施の形態の波長変換素子７０１によれば、例えば、相異なる波長の蛍光を放射する第１の蛍光体粒子２５４ａ及び第２の蛍光体粒子２０４ａを用いることで波長変換素子７０１から出射する白色光のスペクトルをより自由に設計でき、かつ、出射方向による色度分布の偏りを小さくすることができる。
　以下、図１９Ａから図１９Ｆを用いて必須ではない方法も含めて、波長変換素子７０１の具体的な製造方法について説明する。
　まず実施の形態１と同様の方法で、図１９Ａに示すような、支持部材２の上方に、第２の蛍光体粒子２０４ａ及び透明結合材２０４ｂからなる第２の波長変換母材２０４Ｍを固着させる。このとき第２の波長変換母材２０４Ｍの表面にウエットエッチング処理を施してもよい。すなわち、第２の蛍光体粒子２０４ａ及び透明結合材２０４ｂからなる凸部及び凹部を形成してもよい。
　続いて、図１９Ｂに示すように、第１の波長変換部材２５４を形成するための厚みを考慮した開口部２５ａを形成した開口マスク２５を配置する。続いて、第１の蛍光体粒子２５４ａと溶液状の透明結合材２２４ｂを混合させた蛍光体ペースト２２４を、図１９Ｃに示すように、開口部２５ａを十分に満たすように注入する。
　そして、図１９Ｄに示すように、開口部２５ａから溢れた不要な蛍光体ペースト２２４を除去する。
　続いて、図１９Ｅに示すように、開口マスクを取り外し、所定の形状の蛍光体ペースト２２４を表面に形成した支持部材２を、高温処理する。この結果、第１の波長変換母材２５４Ｍが第２の波長変換母材２０４Ｍの上に形成される。続いて、図１９Ｅに示す第１の波長変換母材２５４Ｍ及び第２の波長変換母材２０４Ｍなどをバッファードフッ酸水溶液に浸して、第１の波長変換母材２５４Ｍ及び第２の波長変換母材２０４Ｍに対して等方性のウエットエッチングを行い、透明結合材２５４ｂ及び２０４ｂのみをエッチングする。これにより、図１９Ｆに示すように、波長変換部７０４の入射面７０６及び側面７０８に、第１の蛍光体粒子２５４ａ及び透明結合材２５４ｂからなる凸部２５５ａ及び凹部２５５ｂが形成される。また、波長変換部７０４の側面７０８に、第２の蛍光体粒子２０４ａ及び透明結合材２０４ｂからなる凸部２０５ａ及び凹部２０５ｂが形成される。本実施の形態においても、実施の形態１及び２と同様に、第１の蛍光体粒子２５４ａ及び第２の蛍光体粒子２０４ａの表面がそれぞれ露出した凸部２５５ａ及び２０５ａが形成される。このため、本実施の形態に係る波長変換素子７０１においても、十分な散乱作用を確保することができる。
　上記の製造方法により、相異なる複数の種類の蛍光体粒子を積層した波長変換部７０４を用いる場合においても、波長変換部７０４の表面に蛍光体粒子及び透明結合材からなる凹凸面を形成した波長変換素子７０１を容易に製造することができる。
　なお上述したように、第１の蛍光体粒子２５４ａ及び第２の蛍光体粒子２０４ａとして、相異なる波長の蛍光を放射する蛍光体を用いる場合、例えば、第１の蛍光体粒子２５４ａを赤色蛍光体、第２の蛍光体粒子２０４ａを黄色蛍光体とすることができる。この場合、励起光として波長４３０ｎｍから４８０ｎｍの光を用いることができる。また、励起光として波長４００ｎｍから４３０ｎｍの光を用い、第１の蛍光体粒子２５４ａとして青色蛍光体、第２の蛍光体粒子２０４ａとして黄色蛍光体を用いることもできる。
　さらに、第１の蛍光体粒子２５４ａと第２の蛍光体粒子２０４ａとを相異なる粒径分布を有する蛍光体としてもよい。この構成により、より自由に波長変換部７０４の表面の凹凸を設計できる。
　（実施の形態３の変形例）
　続いて、実施の形態３の変形例に係る波長変換素子について説明する。本変形例に係る波長変換素子は、第２の波長変換部材として蛍光体セラミックを用いる点において、実施の形態３に係る波長変換素子７０１と相違する。本変形例は、実施の形態３と構成がほぼ同じであり、相違点についてのみ図面を用いて説明する。
　図２０は、本変形例に係る波長変換素子８０１の模式的な断面図である。
　本変形例に係る波長変換素子８０１は、実施の形態３に係る波長変換素子７０１と同様に支持部材２上に相異なる種類の蛍光体材料でそれぞれ構成された二つの波長変換部材を積層した構成を有する。一方、本変形例に係る波長変換素子８０１は、少なくとも第２の波長変換部材が蛍光体セラミック部材で構成される点において、実施の形態３に係る波長変換素子７０１と相違する。本変形例に係る波長変換素子８０１では、熱伝導率のより高い蛍光体セラミック部材を波長変換部８０４の一部として用いるため、波長変換部８０４で発生した熱を、効率的に支持部材２に伝導させることができる。また本変形例に係る波長変換素子８０１では、第２の波長変換部材２１４の上面２１６、及び、支持面２ａと交差する側面２１８は、第１の波長変換部材２５４で覆われる。したがって、波長変換部８０４の表面には第１の蛍光体粒子２５４ａ及び透明結合材２５４ｂからなる凸部８０５ａ及び凹部８０５ｂが形成される。このため、蛍光体セラミック部材の表面を加工することなしに、波長変換部８０４の表面に、励起光を効果的に散乱できる凹凸面を形成することができる。なお、蛍光体セラミック部材の表面には、蛍光体セラミック部材の製造時に形成される微小な凹凸は存在するものの、本実施の形態の波長変換部の表面に形成されている凹凸よりも非常に小さなものであるため、図面上凹凸を省略している。この結果、波長変換素子８０１から、出射方向による色度分布の偏りが小さく、かつ、高輝度な波長変換素子８０１を実現することができる。
　本変形例の波長変換素子８０１は、より具体的には以下のような構成と製造方法を用いて実現される。支持部材２の支持面２ａには例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜である反射膜３が形成され、その上にＡｕＳｎなどの接着材２１９を用いて蛍光体セラミック部材である第２の波長変換部材２１４が固着される。ここで、第２の波長変換部材２１４は、例えば厚み２０μｍ以上、２００μｍ以下程度のＹＡＧ蛍光体多結晶であり、外形が約０．６ｍｍ角である。
　本変形例では、第１の波長変換部材２５４は、以下のように形成される。まず、第２の波長変換部材２１４が接着された支持部材２に、第２の波長変換部材２１４よりも一回り大きい開口マスクを、第２の波長変換部材２１４を囲うように配置する。続いて、蛍光体ペースト２２４を開口マスクで囲まれた部分に注入する。その後の製造工程は、実施の形態３に係る波長変換素子７０１と同様である。以上の方法により第１の波長変換部材２５４は蛍光体セラミック部材から構成される第２の波長変換部材２１４のうち、支持部材２側の面以外を覆うように形成される。第１の波長変換部材２５４の表面には、凸部８０５ａ及び凹部８０５ｂが形成される。
　以上の方法により本変形例に係る波長変換素子８０１を容易に製造することができる。
　（実施の形態４）
　続いて、実施の形態４に係る波長変換素子について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子は、実施の形態１に係る波長変換素子１と同じ構造であり、より容易に波長変換素子１を構成することができる点で相違する。以下、相違点についてのみ説明する。
　本実施の形態に係る波長変換素子１は、実施の形態１と同様に図１の模式的な断面図で示す構成である。
　波長変換部４は、励起光を吸収して蛍光を発生する複数の第１の蛍光体粒子４ａと、複数の第１の蛍光体粒子４ａを結合する透明結合材４ｂとを含み、励起光が入射される入射面６を備える。このとき、波長変換部４は、その表面のうち少なくとも入射面６に、第１の蛍光体粒子４ａが露出することにより形成される複数の凸部５ａと、透明結合材４ｂが露出している複数の凹部５ｂとを備える。複数の凸部５ａの頂部には、一つの第１の蛍光体粒子４ａの表面が露出している。
　ここで、第１の蛍光体粒子４ａは、セリウム（Ｃｅ）で賦活された（Ｇａ、Ｙ、Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１０などのイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体で構成される蛍光体粒子である。
　第１の蛍光体粒子４ａとして、例えば、粒子径が６μｍから１５μｍに分布しているものを用いた。ここで、粒子径が６μｍから１５μｍに分布しているとは、平均粒子径（メディアン径）Ｄ５０が９μｍ、Ｄ１０が６μｍ、Ｄ９０が１５μｍであることを意味する。
　本実施の形態において透明結合材４ｂは、化学式（Ｒ２ＳｉＯ２）ｎ（Ｒは有機基）で表され、シロキサン結合がＤ単位であるシリコーンや、化学式（ＲＳｉＯ１．５）ｎ（Ｒは有機基）で表され、シロキサン結合がＴ単位であるシルセスキオキサンなどが主成分として含まれるものが選択できる。このとき、シロキサン結合がＴ単位で、高い光密度の励起光に対しても分解しにくいシルセスキオキサンを主成分として用いることが好ましい。このように透明結合材４ｂの主成分がシルセスキオキサンである波長変換部４を備えた波長変換素子１を搭載した発光装置を、例えば連続２０００時間以上の長時間にわたって動作させた場合、透明結合材４ｂとしてシリコーンを用いた場合よりも、波長変換部４の特性変化を低減することができる。
　また、本実施の形態においては、透明結合材４ｂとしてシルセスキオキサンを含む場合について説明したが、シルセスキオキサンとして、以下の構造を有するものを用いることが好ましい。化学式（ＲＳｉＯ１．５）ｎ（Ｒは有機基）で表されるシルセスキオキサンとしては、ＲがＣＨ３で表されるメチル基（Ｍｅｔｈｙｌ）であるシルセスキオキサンと、ＲがＣ６Ｈ５で表されるフェニル基（Ｐｈｅｎｙｌ）で表されるシルセスキオキサンが存在するが、ＲがＣＨ３で表されるメチル基（Ｍｅｔｈｙｌ）であるシルセスキオキサンを用いることがより好ましい。フェニル基を有するシルセスキオキサンよりもメチル基を有するシルセスキオキサンのほうが高い光密度の励起光に対しても分解しにくい。例えばメチル基を有するシルセスキオキサンが含まれる透明結合材４ｂを用いた波長変換部４によれば、連続２０００時間以上動作させても、波長変換部４の特性変化が小さい発光装置を実現できる。
　次に、上述した波長変換素子１の製造方法についてより好ましい形態について説明する。実施の形態１においては、第１の波長変換母材４Ｍの表面に、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂを形成する方法としてウエットエッチングにより形成する方法を説明したが、波長変換素子１の製造方法はこれに限定されない。例えば、有機溶媒にシルセスキオキサンを溶かした透明結合材に第１の蛍光体粒子４ａを分散させた蛍光体ペースト２４を支持部材２上に塗布し、気圧の低い雰囲気に一定時間保持し、その後、熱処理を行うことで、第１の波長変換母材４Ｍの表面に、第１の蛍光体粒子４ａ及び透明結合材４ｂからなる凸部５ａ及び凹部５ｂを形成することができる。その結果、図８のグラフ（ｃ）と同等の配光特性を備えた波長変換素子１を得ることができる。このとき、波長変換部４における第１の蛍光体粒子４ａの体積パーセント濃度は４０ｖｏｌ％から７０ｖｏｌ％とすることが好ましい。
　また、第１の蛍光体粒子４ａとして、粒子径が６μｍから１５μｍに分布しているものを用いたが、第１の蛍光体粒子４ａの構成はこれに限定されない。平均粒子径（メディアン径）Ｄ５０が３μｍ以上、２０μｍ以下の蛍光体粒子を第１の蛍光体粒子４ａとして用い、上記製造方法とを用いて波長変換素子１を製造することで、所望の表面形状を有する波長変換素子１を提供することができる。
　（その他の変形例など）
　以上、本開示に係る波長変換素子及び発光装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、実施の形態３においては、二つの波長変換部材を用いる構成を示したが、波長変換部材を三種類以上用いてもよい。これにより、放射光の波長分布の設計の自由度をより高めることができる。
　また、励起光の波長よりも十分に薄い膜、例えば膜厚が励起光の波長の１／５以下の薄膜は光学的に無視できるため、波長変換部の入射面において、励起光の波長の１／５以下の膜厚の透明結合材が、蛍光体粒子の表面を被覆していてもよい。
　その他、各実施の形態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における構成要素及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。
　本開示の波長変換素子は、上述のとおり十分な散乱作用を確保することができ、当該波長変換素子を用いた発光装置は、高輝度で、かつ、光度分布の出射角度依存性が小さい。そのため、本開示の波長変換素子及びそれを用いる発光装置は、車両用の前照灯、スポットライト用光源などの各種照明装置などにおいて有用である。
１、１ａ、５０１、６０１、７０１、８０１　波長変換素子
２　支持部材
２ａ　支持面
２ｂ　周縁部
３　反射膜
３ｂ　薄膜
４、４１、５０４、６０４、７０４、８０４　波長変換部
４ａ、４ａ１、２５４ａ　第１の蛍光体粒子
４ｂ、２４ｂ、２０４ｂ、２２４ｂ、２５４ｂ　透明結合材
４ｄ　第２の粒子
４ｅ　頂点
４Ｍ、２５４Ｍ　第１の波長変換母材
５ａ、２０５ａ、２５５ａ、５０５ａ、６０５ａ、８０５ａ　凸部
５ｂ、５ｂ１、２０５ｂ、２５５ｂ、６０５ｂ、８０５ｂ　凹部
６、５０６、６０６、７０６　入射面
７、７０７　接合面
８、５０８、６０８、７０８、２１８　側面
１１　密着部材
１２　押さえ部材
１２ａ　貫通孔
１２ｂ　端部
１３　ネジ
２４、２２４　蛍光体ペースト
２５　開口マスク
２５ａ　開口部
３１　第１のレンズ
３２　第２のレンズ
３３　投射レンズ
３４　ダイクロイックミラー
３５、３７　透明カバー部材
３６　反射鏡
３８　光ファイバー
４０　励起光源
５０　固定部材
５０ａ　ネジ穴
５５　ホルダ
５８　ネジ
６０、２０１、３０１、４０１　発光装置
７０　放熱機構
７５　外部固定台
８１、８２、８３、９６　励起光
８５、９７、９８　第１の放射光
９１　第２の放射光
９５　放射光
９９　検出器
１０１　投影装置
１３０　治具基台
１６０　溶液ケース
１６１　溶液
２０４、２１４　第２の波長変換部材
２０４ａ　第２の蛍光体粒子
２０４Ｍ　第２の波長変換母材
２１６　上面
２１９　接着材
２５４　第１の波長変換部材
Ｌ１、Ｌ２　幅

Claims (16)

  1. 　支持面を備える支持部材と、前記支持面の上方に配置された波長変換部を備える波長変換素子であって、
    　前記波長変換部は、励起光を吸収して蛍光を発生する複数の第１の蛍光体粒子と、前記複数の第１の蛍光体粒子を結合する透明結合材とを含み、かつ、前記支持面側に位置する接合面、及び、前記接合面と対向し、前記励起光が入射される入射面を備え、
    　前記入射面から、前記励起光及び前記蛍光が出射され、
    　前記波長変換部は、複数の凸部を備え、
    　前記複数の凸部の少なくとも一部は、前記入射面に配置され、
    　前記複数の凸部の各々の頂部には、前記複数の第１の蛍光体粒子のうちの一部が露出している
    　波長変換素子。
  2. 　前記透明結合材が、シルセスキオキサン又は酸化亜鉛を含む
    　請求項１に記載の波長変換素子。
  3. 　前記波長変換部は、複数の凹部を備え、
    　前記複数の凹部には、前記透明結合材が露出している
    　請求項１又は２に記載の波長変換素子。
  4. 　前記複数の凹部の少なくとも一つの内面に、前記複数の第１の蛍光体粒子が露出しない
    　請求項３に記載の波長変換素子。
  5. 　前記複数の凹部の少なくとも一つの径は、５μｍ以上、１６μｍ以下である
    　請求項４に記載の波長変換素子。
  6. 　前記入射面は、前記凸部と前記凹部のＰ－Ｖ値（ｐｅａｋ　ｔｏ　ｖａｌｌｅｙ）が前記励起光のピーク波長の４．４倍から８．９倍の範囲である領域を有する
    　請求項３～５のいずれか１項に記載の波長変換素子。
  7. 　前記入射面は、前記凸部と前記凹部のＰ－Ｖ値（ｐｅａｋ　ｔｏ　ｖａｌｌｅｙ）が２μｍから４μｍの範囲である領域を有する
    　請求項３～６のいずれか１項に記載の波長変換素子。
  8. 　前記波長変換部は、前記接合面及び前記入射面と交差する側面を備え、
    　前記複数の凸部の少なくとも一部は、前記側面に配置されている
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の波長変換素子。
  9. 　前記支持面の上面視において、前記支持部材の周縁部は前記波長変換部から露出している
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の波長変換素子。
  10. 　前記支持面には、反射膜が形成されている
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の波長変換素子。
  11. 　前記波長変換部は、前記複数の第１の蛍光体粒子及び前記透明結合材から構成される第１の波長変換部材と、前記第１の波長変換部材及び前記支持面の間に配置され、前記第１の波長変換部材と異なる第２の波長変換部材とを備える
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の波長変換素子。
  12. 　前記第２の波長変換部材は蛍光体セラミックで構成され、
    　前記第２の波長変換部材の表面のうち、前記支持面と交差する側面は前記第１の波長変換部材に覆われている
    　請求項１１に記載の波長変換素子。
  13. 　前記支持面の上面視において、前記波長変換部の周縁は、内角が１８０度より大きい頂点を有する
    　請求項１～１２のいずれか１項に記載の波長変換素子。
  14. 　請求項１～１３のいずれか１項に記載の波長変換素子と、
    　前記励起光を放射する励起光源とを備える
    　発光装置。
  15. 　前記波長変換素子を固定する固定部材を備え、
    　前記波長変換素子は、前記支持面の周縁部に配置された押さえ部材によって、前記固定部材に固定される
    　請求項１４に記載の発光装置。
  16. 　前記励起光源と前記波長変換素子の間に配置されたレンズを備える
    　請求項１４又は１５に記載の発光装置。
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