WO2018056157A1 - 波長変換装置及び照明装置 - Google Patents

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phosphor layer
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conversion device
film thickness
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正人 山名
昇 飯澤
真太郎 林
中野　貴之
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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 invention relates to a wavelength conversion device and a lighting device.
  • white light is produced and emitted by irradiating the phosphor layer containing the phosphor with light emitted by the solid state light source.
  • the phosphor scatters the yellow light excited by a part of the blue light and the other part of the transmitted blue light, so that the illumination emits the blue light emitted by the solid light source
  • the body layer By irradiating the body layer, it is possible to produce white light mixed with them.
  • Patent Document 1 discloses an LED (Light Emitting Diode) that emits white light from a phosphor and a semiconductor laminate that emits ultraviolet light as a solid light source.
  • a phosphor layer is formed on one principal surface of a sapphire substrate on which a semiconductor laminate is not formed, using an epoxy resin or a silicone resin containing a phosphor.
  • Patent Document 1 JP-A-2007-142318
  • the structure disclosed in the prior art can not sufficiently suppress the temperature rise of the phosphor layer, and there is a problem that it is difficult to increase the output of the lighting device.
  • the phosphor has temperature quenching characteristics in which the wavelength conversion efficiency decreases as the temperature rises.
  • the phosphor layer generates a large amount of heat in the area irradiated with light, resulting in high temperature. Therefore, in order to achieve high output of the lighting device, it is necessary to suppress the temperature rise of the phosphor layer.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wavelength conversion device capable of suppressing a temperature rise of a phosphor layer and achieving high output and an illumination device using the same. Do.
  • a wavelength converter is a wavelength converter for laser light, and includes a light transmitting first substrate and a light transmitting second substrate.
  • a phosphor layer provided between and in surface contact with the first substrate and the second substrate for converting the wavelength of the laser light of a predetermined wavelength from the incident laser light source; and laser irradiation of the laser light
  • the power density is 0.03 W / mm 2 or more, and the thermal conductivity of the first substrate and the second substrate is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer.
  • the illuminating device which concerns on 1 aspect of this invention is an illuminating device which used the wavelength conversion apparatus of the said description.
  • high output can be achieved while reducing the heat load on the phosphor layer.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a lighting device in which the wavelength conversion device in the first embodiment is used.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the lighting device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an illumination device in which the wavelength conversion device in the comparative example is used.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example of an analysis model of the wavelength conversion device.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a cross-sectional view of the analysis model shown in FIG. 4 on the Z plane.
  • FIG. 6 is an explanatory view of an analysis model of the wavelength conversion device in the comparative example.
  • FIG. 7 is an explanatory view of an analysis model of the wavelength converter in the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a lighting device in which the wavelength conversion device in the first embodiment is used.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the lighting device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an illumination device in which
  • FIG. 8A is an explanatory view showing the temperature distribution of the cross section of the wavelength conversion device in the example and the comparative example.
  • FIG. 8B is a partially enlarged view of FIG. 8A.
  • FIG. 9 is an explanatory view of the laser irradiation power density.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of analysis results in the example and the comparative example in the case where the calorific value of the phosphor layer is 1 W.
  • FIG. 11 is a view showing an example of analysis results in the example and the comparative example in the case where the calorific value of the phosphor layer is 3 W and 5 W.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a lighting device in which the wavelength conversion device in the second embodiment is used.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a lighting device in which the wavelength conversion device in the second embodiment is used.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the lighting device shown in FIG.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the wavelength converter in the second embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a lighting device in which the wavelength conversion device in Comparative Example 1 of Embodiment 2 is used.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the wavelength converter in Comparative Example 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of one example of the wavelength converter in the modification of the second embodiment.
  • FIG. 18 is a view showing an example of a material constituting a phosphor layer in a modification of the second embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic view showing an arrangement example of film thickness adjusting particles contained in the phosphor layer shown in FIG. FIG.
  • FIG. 20 is a schematic view showing an arrangement example of film thickness adjusting particles contained in a phosphor layer in Comparative Example 2 of Embodiment 2.
  • FIG. 21 is a schematic view showing another example of the gap holding member in the modification of the second embodiment.
  • FIG. 22 is a schematic view showing another example of the gap holding member in the modification of the second embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic view showing another example of the gap holding member in the modification of the second embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of a lighting device in which the wavelength conversion device in the third embodiment is used.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view of the lighting device shown in FIG.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram of white light emitted from the wavelength conversion device in the comparative example of the third embodiment.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram of white light emitted from the wavelength conversion device in the third embodiment.
  • FIG. 28 is another cross-sectional view of the lighting device shown in FIG.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram of white light emitted from the wavelength conversion device in the first modification of the third embodiment.
  • FIG. 30 is still another cross-sectional view of the lighting device shown in FIG.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram of white light emitted from the wavelength conversion device in the second modification of the third embodiment.
  • Embodiment 1 Lighting device
  • a lighting device will be described as an example of an applied product in which the wavelength conversion device in the present embodiment is used.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a lighting device 1 in which a wavelength conversion device 10 in the present embodiment is used.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the lighting device shown in FIG.
  • the illumination device 1 shown in FIG. 1 is used for, for example, an endoscope, a fiberscope, a spotlight, and a fishing net, and produces and emits white light from laser light of a predetermined wavelength in a wavelength band from ultraviolet to visible. .
  • the lighting device 1 includes the wavelength conversion device 10, the heat sink 11, and the heat sink 12.
  • the solid-state light source is a laser light source that emits blue laser light as laser light of a predetermined wavelength, and includes, for example, a laser diode (LD) that emits blue laser light.
  • LD laser diode
  • the heat sink 11 is a member having an opening 111 at a position overlapping the portion of the wavelength conversion device 10 where the phosphor layer 102 is provided, and radiating the heat generated in the wavelength conversion device 10 to the outside of the lighting device 1. is there.
  • the heat sink 11 is disposed in surface contact with the wavelength conversion device 10 on the side (the incident side in the figure) on which the laser light (L1 in the figure) of the lighting device 1 is incident.
  • the heat sink 11 is formed of, for example, a material having a high thermal conductivity, such as Al. An uneven shape may be formed on the surface of the heat sink 11. By increasing the surface area of the heat sink 11, the efficiency of radiating heat to the outside of the lighting device 1 can be enhanced.
  • the opening 111 is an opening for passing the laser light emitted from the laser light source, which is a solid light source, to the wavelength conversion device 10.
  • the opening 111 is disposed on the optical path of the laser light emitted from the laser light source. Thus, the laser light emitted from the laser light source can pass through the opening 111 and reach the wavelength conversion device 10.
  • the heat sink 12 is a member having an opening 121 at a position overlapping the portion of the wavelength conversion device 10 where the phosphor layer 102 is provided, and radiating heat generated in the wavelength conversion device 10 to the outside of the lighting device 1. is there.
  • the heat dissipation plate 12 is disposed in surface contact with the wavelength conversion device 10 on the side from which white light (L2 in the figure) is emitted (the emission side in the figure), and the heat dissipation plate 12 has high thermal conductivity such as Al. It is formed of a material. An uneven shape may be formed on the surface of the heat sink 12. By increasing the surface area of the heat sink 12, the efficiency of radiating heat to the outside of the lighting device 1 is enhanced.
  • the opening 121 is an opening for emitting the white light emitted from the wavelength conversion device 10 to the outside of the lighting device 1 by transmitting the white light.
  • the opening 121 is disposed on the optical path of the laser light emitted from the laser light source. Thus, the white light emitted from the wavelength conversion device 10 can pass through the opening 121 and be emitted to the outside of the lighting device 1.
  • the wavelength conversion device 10 is a wavelength conversion device for laser light, and includes a first substrate 101, a phosphor layer 102, and a second substrate 103, as shown in FIG.
  • the wavelength conversion device 10 corresponds to light source means using a laser beam when the illumination device 1 is used for an endoscope or the like.
  • the laser light emitted from the laser light source and having passed through the opening 111 of the heat sink 11 is applied to the first substrate 101.
  • the first substrate 101 has a portion provided with the phosphor layer 102.
  • the method for providing the phosphor layer 102 on the first substrate 101 is limited thereto. I can not.
  • the first substrate 101 is a light transmitting substrate.
  • the first substrate 101 preferably has no absorption of light and is transparent.
  • the first substrate 101 may be formed of a material having an extinction coefficient of substantially zero. Thereby, the amount of laser light transmitted through the first substrate 101 can be increased, and as a result, the amount of light emitted from the lighting device 1 to the periphery can be increased.
  • the thermal conductivity of the first substrate 101 is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 102.
  • the first substrate 101 may be, for example, a sapphire substrate.
  • the material forming the first substrate 101 has a light-transmitting property, and is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 102, for example, ZnO single crystal, AlN, Y 2 O 3, SiC, multi You may use arbitrary things, such as crystalline alumina and GaN.
  • the first substrate 101 is thermally connected to an external heat dissipation member.
  • the first substrate 101 is disposed in surface contact with the heat dissipation plate 11 as an external heat dissipation member, and is thermally connected.
  • the first substrate 101 can dissipate the heat generated in the phosphor layer 102 to the outside of the lighting device 1 more efficiently through the heat dissipation plate 11.
  • the second substrate 103 has a portion on which the phosphor layer 102 is provided, and is irradiated with white light emitted from the phosphor layer 102.
  • the second substrate 103 emits the emitted white light to the opening 121 of the heat sink 12 by passing the white light.
  • the second substrate 103 is a light transmitting substrate.
  • the second substrate 103 preferably has no absorption of light and is transparent.
  • the second substrate 103 may be formed of a material having an extinction coefficient of substantially zero.
  • the thermal conductivity of the second substrate 103 is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 102.
  • the second substrate 103 may be, for example, a sapphire substrate. If the material forming the second substrate 103 is translucent and is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 102, for example, ZnO single crystal, AlN, Y 2 O 3 , SiC, many materials are used. You may use arbitrary things, such as crystalline alumina and GaN.
  • the second substrate 103 may be thermally connected to an external heat dissipation member.
  • the second substrate 103 is disposed in surface contact with the heat dissipation plate 12 as an external heat dissipation member, and is thermally connected. Thereby, the second substrate 103 can dissipate the heat generated in the phosphor layer 102 to the outside of the lighting device 1 more efficiently through the heat dissipation plate 12.
  • the second substrate 103 may not be thermally connected to an external heat dissipation member. This is because the second substrate 103 has an effect of dispersing the heat of the phosphor layer 102 even in a state where it is not connected to an external heat dissipation member or the like.
  • the phosphor layer 102 is provided between the first substrate 101 and the second substrate 103 and in surface contact therewith.
  • the phosphor layer 102 converts the wavelength of the laser light of a predetermined wavelength from the irradiated laser light source.
  • the phosphor layer 102 generates heat upon conversion of the color of light.
  • the phosphor layer 102 has a wavelength conversion function of converting the color (wavelength) of laser light. Specifically, the phosphor layer 102 receives the blue laser light from the laser light source, and yellow light obtained by converting a part of the received blue laser light is mixed with the remaining part of the blue laser light. It generates white light and emits it.
  • the phosphor layer 102 is formed in, for example, a flat plate shape as shown in FIG.
  • the phosphor layer 102 includes a plurality of phosphors (phosphor particles) that receive blue laser light from a laser light source and emit yellow light, and these phosphors are sealed and formed by a sealing resin. Be done.
  • the phosphor (phosphor particle) is, for example, a yttrium aluminum garnet (YAG) phosphor particle.
  • the sealing resin is, for example, a resin such as silicone or liquid glass.
  • the heat dissipation may be enhanced by further mixing a material having a high thermal conductivity, such as an inorganic oxide such as ZnO, with the sealing resin.
  • the phosphor layer 102 configured in this way generates heat during color conversion of light, but has temperature quenching characteristics in which the wavelength conversion efficiency decreases as the temperature rises. Therefore, the heat dissipation of the phosphor layer 102 is very important.
  • the heat generated by the phosphor layer 102 can be appropriately dissipated to the outside of the wavelength conversion device 10. That is, by providing the first substrate 101 and the second substrate 103, the wavelength conversion device 10 in the present embodiment can further suppress the increase in temperature of the phosphor layer 102.
  • the heat radiation effect depends on the size of the spot diameter (also described as the incident spot diameter) when the first substrate 101 is irradiated.
  • the temperature of the phosphor layer 102 is raised by using a laser light source which emits a laser beam of a predetermined wavelength having a laser irradiation power density of 0.03 W / mm 2 or more as a solid light source. Suppress more.
  • the laser irradiation power density of the laser light may be 0.22 W / mm 2 or more.
  • the wavelength conversion device 10 for laser light which can suppress the temperature rise of the phosphor layer 102 and can achieve high output.
  • the illumination device 1 using it can be realized.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an illumination device in which the wavelength conversion device 90 in the comparative example is used.
  • the same elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
  • the first substrate 901 is a light transmitting substrate, and has a portion to which the phosphor layer 902 is applied.
  • a material for forming the first substrate 901 any material such as glass and plastic can be used, for example.
  • the phosphor layer 902 is provided on the first substrate 901.
  • the wavelength converter 90 is irradiated with light of a predetermined wavelength from the LED light source (L91 in the figure).
  • the phosphor layer 902 is irradiated with light of a predetermined wavelength from the LED light source instead of the laser light. Ru.
  • the phosphor layer 902 emits white light (L 92 in the figure) obtained by converting the color (wavelength) of light of a predetermined wavelength from the LED light source.
  • the phosphor layer 902 can not efficiently dissipate the heat generated in the region irradiated with the light to the outside.
  • the first substrate 901 is irradiated with light of a predetermined wavelength from the LED light source, not laser light, so the spot diameter (incident spot diameter) when irradiated to the first substrate 101 is a laser Large heat dissipation effect can not be obtained because it is larger than light.
  • the temperature rise of the phosphor layer 902 can not be suppressed, there is a problem that high output can not be achieved.
  • the wavelength conversion device 10 of the present embodiment shown in FIG. 2 applies the phosphor layer 102 to the first substrate 101 and sandwiches it between the second substrate 103 to create the wavelength conversion device 10. Furthermore, in the wavelength conversion device 10, laser light of a predetermined wavelength having a laser irradiation power density of 0.03 W / mm 2 or more is used as light with a small incident spot diameter with high heat dissipation effect.
  • the wavelength conversion device 10 of the present embodiment can enhance the heat dissipation effect, so that the temperature rise of the phosphor layer 102 can be suppressed. Thereby, the wavelength conversion device 10 of the present embodiment can suppress the luminance saturation even if the intensity of the light irradiated to the phosphor layer 102 is increased, and high output can be achieved.
  • the wavelength conversion device 10 is a wavelength conversion device for laser light, and includes the first substrate 101 having translucency, and the second substrate 103 having translucency. And a phosphor layer 102 provided between the first substrate 101 and the second substrate 103 and provided in surface contact with the first substrate 101 for converting the wavelength of the laser light of a predetermined wavelength from the incident laser light source.
  • the laser irradiation power density of the laser light is 0.03 W / mm 2 or more, and the thermal conductivity of the first substrate 101 and the second substrate 103 is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 102.
  • the wavelength conversion device 10 for laser light capable of suppressing the temperature rise of the phosphor layer 102 and achieving high output.
  • the second substrate 103 may be further thermally connected to an external heat dissipation member.
  • the first substrate and the second substrate may be sapphire substrates.
  • the laser irradiation power density of the laser light may be 0.22 W / mm 2 or more.
  • the laser light source emits blue laser light as laser light of a predetermined wavelength
  • the phosphor layer 102 wavelength-converts part of the blue laser light into light in a wavelength band showing yellow. Good.
  • the wavelength conversion device 10 can convert the wavelength of the blue laser light to produce white light.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example of an analysis model of the wavelength conversion device.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a cross-sectional view of the analysis model 1a shown in FIG. 4 on the Z plane.
  • the analysis model 1a shown in FIGS. 4 and 5 includes a heat dissipation plate 11a having an opening 111a and a heat dissipation plate 12a having an opening 121a, and between the heat dissipation plate 11a and the heat dissipation plate 12a (K region in the figure).
  • the wavelength conversion device 90a of the comparative example or the wavelength conversion device 10a of the embodiment is disposed.
  • the analysis model 1a corresponds to an analysis model schematically showing the lighting device 1 described in the first embodiment.
  • FIG. 5 shows about the case where the wavelength converter 90a of a comparative example is arrange
  • the heat sink 11a is made of aluminum A5052 having a thermal conductivity of 138 W / mK, and has a size of 20 mm ⁇ 70 mm and a thickness of 50 mm.
  • the heat sink 12a is made of aluminum A5052 having a thermal conductivity of 138 W / mK, and has a size of 20 mm ⁇ 70 mm and a thickness of 20 mm.
  • the opening 111a and the opening 121a have a size of 9 mm.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of an analysis model of the wavelength conversion device 90a in the comparative example.
  • the wavelength conversion device 90a in the comparative example shown in FIG. 6 is an analysis model in the case where the blue laser light is irradiated, including the first substrate 901a and the phosphor layer 902a.
  • the wavelength conversion device 90a of the comparative example corresponds to an analysis model of the wavelength conversion device 90 of the comparative example described in the first embodiment.
  • the first substrate 901a is a sapphire substrate having a thermal conductivity of 42 W / mK, and has a size of 10 mm ⁇ 10 mm and a thickness of 0.3 mm.
  • the phosphor layer 902a has an equivalent thermal conductivity of 3 W / mK, a diameter of 9 mm and a thickness of 0.03 mm.
  • the heat sink 11a and the heat sink 12a are in contact with the first substrate 901a via a silver paste having a thermal conductivity of 5 W / mK.
  • FIG. 6 the region A of the phosphor layer 902a irradiated with the blue laser light is schematically shown.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of an analysis model of the wavelength conversion device 10a in the present embodiment.
  • the wavelength conversion device 10a in the embodiment shown in FIG. 7 is an analysis model in the case where the blue laser light is irradiated, including the first substrate 101a, the phosphor layer 102a, and the second substrate 103a.
  • the wavelength conversion device 10a of the example corresponds to the analysis model of the wavelength conversion device 10 described in the first embodiment.
  • the first substrate 101a and the second substrate 103a are made of a sapphire substrate having a thermal conductivity of 42 W / mK, and have a size of 10 mm ⁇ 10 mm and a thickness of 0.3 mm. did.
  • the phosphor layer 102a has an equivalent thermal conductivity of 3 W / mK, a diameter of 9 mm, and a thickness of 0.03 mm, as with the phosphor layer 902a.
  • the heat dissipation plate 11a is in contact with the first substrate 101a, and the heat dissipation plate 12a and the second substrate 103a are in contact via a silver paste having a thermal conductivity of 5 W / mK.
  • FIG. 8A is an explanatory view showing the temperature distribution of the cross section of the wavelength conversion device in the example and the comparative example.
  • FIG. 8B is a partially enlarged view of FIG. 8A.
  • FIG. 9 is an explanatory view of the laser irradiation power density.
  • the example with the incident spot diameter of the blue laser light of ⁇ 0.3 mm, ⁇ 7 mm that is, the laser irradiation power density 21.76 W / mm 2 , 0.04 W / mm 2
  • the temperature distribution of the cross section of the wavelength converter in the comparative example is shown.
  • the calorific value of the phosphor layer is assumed to be 1 W.
  • the laser irradiation power density is the emission side of the phosphor layer 102 to which the energy [W] of the blue laser light L1 emitted from the laser diode is emitted.
  • the laser irradiation power density can be derived from a) the output [W] from the laser diode, b) the spot diameter [mm].
  • the maximum value of the temperature of the phosphor layer 102 a in the example is 90.66 degrees, and the phosphor layer 902 a in the comparative example.
  • the highest value of temperature was 176.16 degrees.
  • the highest temperature of the phosphor layer 102 a in the example is 41.82 ° C.
  • the highest temperature of the phosphor layer 902 a in the comparative example is 46 It was .18 degrees.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of analysis results in the example and the comparative example in the case where the calorific value of the phosphor layer is 1 W.
  • the spot diameter of the blue laser light is ⁇ 0.3 mm, ⁇ 3 mm, ⁇ 7 mm, ⁇ 8.41 mm, that is, the laser irradiation power density is 21.76 W / mm 2 , 0.22 W / mm 2 , 0
  • the temperatures of the phosphor layers at .04 W / mm 2 and 0.03 W / mm 2 are plotted and connected.
  • the laser irradiation power density is 0.03 W / mm 2 or more than that of the phosphor layer 902a of the wavelength conversion device 90a according to the comparative example. You can see that the temperature is lower. Thus, it is understood that the use of blue laser light having a laser irradiation power density of 0.03 W / mm 2 or more can further suppress the increase in temperature of the phosphor layer 102a. Further, from the graph of the embodiment shown in FIG. 10, the heat radiation effect of the wavelength conversion device 10a is the larger the laser irradiation power density, that is, the smaller the spot diameter (incident spot diameter) of the laser light irradiated to the first substrate 101a.
  • the high temperature of the phosphor layer 102a It can be seen that the laser irradiation power density is an inflection point of about 0.22 W / mm 2, by laser irradiation power density using blue laser light is 0.22 W / mm 2 or more, the high temperature of the phosphor layer 102a It can be seen that the
  • FIG. 11 is a view showing an example of analysis results in the example and the comparative example in the case where the calorific value of the phosphor layer is 3 W and 5 W.
  • FIG. 11 shows the relationship between the laser irradiation power density and the phosphor temperature in the example and the comparative example when the calorific value of the phosphor layer is 3 W and 5 W. Further, the relationship between the laser irradiation power density and the phosphor temperature in the example in the case where the calorific value of the phosphor layer is 1 W is also shown. Also in the graph shown in FIG.
  • the spot diameter of the blue laser light is ⁇ 0.3 mm, ⁇ 3 mm, ⁇ 7 mm, ⁇ 8.41 mm, that is, the laser irradiation power density is 21.76 W / mm 2 , 0. 22W / mm 2, 0.04W / mm 2, in which connecting by plotting temperature of the phosphor layer at 0.03 W / mm 2.
  • the temperature of the phosphor layer 102a is higher than that of the phosphor layer 902a of the wavelength conversion device 90a according to the comparative example at the laser irradiation power density of 0.03 W / mm 2 or more. I can see that is low. Further, it can be seen that the heat radiation effect of the wavelength conversion device 10a is higher as the laser irradiation power density is larger, that is, as the spot diameter (incident spot diameter) of the laser light irradiated to the first substrate 101a is smaller.
  • the high temperature of the phosphor layer 102a Since the laser irradiation power density is an inflection point of about 0.22 W / mm 2, by laser irradiation power density using blue laser light is 0.22 W / mm 2 or more, the high temperature of the phosphor layer 102a It can be seen that the
  • the use of blue laser light having a laser irradiation power density of 0.03 W / mm 2 or more can further suppress the increase in temperature of the phosphor layer 102 a.
  • a blue laser beam having a laser irradiation power density of 0.22 W / mm 2 or more may be used.
  • Patent Document 1 also has a problem that it is difficult to manage the thickness of the phosphor layer with high accuracy.
  • the related art as disclosed in Patent Document 1 also has a problem that the film thickness of the phosphor layer varies among the LEDs. Therefore, when a lighting apparatus using a laser light source as a solid light source is formed by using the conventional technique as disclosed in Patent Document 1, the phosphor layer thickness of the phosphor layer varies depending on the lighting apparatus. The emission spectrum changes.
  • a wavelength conversion device for laser light capable of suppressing variation in film thickness of a phosphor layer and an illumination device using the same will be further described.
  • Lighting device In the following, first, a lighting device will be described as an example of an applied product in which the wavelength conversion device in the present embodiment is used.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a lighting device 1B in which the wavelength conversion device 20 in the present embodiment is used.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the lighting device shown in FIG.
  • symbol is attached
  • the illumination device 1B shown in FIG. 12 is used for, for example, an endoscope, a fiberscope, a spotlight, and a fishing net, and produces and emits white light from laser light of a predetermined wavelength in a wavelength band from ultraviolet to visible. .
  • the lighting device 1 ⁇ / b> B includes the wavelength conversion device 20, the heat sink 11, and the heat sink 12.
  • the solid light source is a laser light source that emits blue laser light as laser light of a predetermined wavelength.
  • the heat sink 11 is a member having an opening 111 at a position overlapping the portion of the wavelength conversion device 20 where the phosphor layer 202 is provided, and radiating heat generated in the wavelength conversion device 20 to the outside of the lighting device 1B. is there.
  • the heat sink 11 is disposed in surface contact with the wavelength conversion device 20 on the side (the incident side in the figure) on which the laser light (L1 in the figure) of the lighting device 1B is incident.
  • the heat sink 11 is formed of, for example, a material having a high thermal conductivity, such as Al. An uneven shape may be formed on the surface of the heat sink 11. By increasing the surface area of the heat sink 11, the efficiency of radiating heat to the outside of the lighting device 1B can be enhanced.
  • the opening 111 is an opening for passing the laser light emitted from the laser light source, which is a solid light source, to the wavelength conversion device 20.
  • the opening 111 is disposed on the optical path of the laser light emitted from the laser light source. In this manner, the laser light emitted from the laser light source can pass through the opening 111 and reach the wavelength conversion device 20.
  • the heat sink 12 is a member having an opening 121 at a position overlapping the portion of the wavelength conversion device 20 where the phosphor layer 202 is provided, and radiating heat generated in the wavelength conversion device 20 to the outside of the lighting device 1B. is there.
  • the heat dissipation plate 12 is disposed in surface contact with the wavelength conversion device 20 on the side from which white light (L2 in the figure) is emitted (the emission side in the figure), and the heat dissipation plate 12 has high thermal conductivity such as Al. It is formed of a material. An uneven shape may be formed on the surface of the heat sink 12. By increasing the surface area of the heat sink 12, the efficiency of radiating heat to the outside of the lighting device 1B is enhanced.
  • the opening 121 is an opening for transmitting the white light emitted from the wavelength conversion device 20 to the outside of the lighting device 1B.
  • the opening 121 is disposed on the optical path of the laser light emitted from the laser light source. Thus, the white light emitted from the wavelength conversion device 20 can pass through the opening 121 and be emitted to the outside of the lighting device 1B.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the wavelength converter 20 in the present embodiment.
  • the wavelength converter 20 is a wavelength converter for laser light provided with the 1st board
  • the wavelength conversion device 20 corresponds to light source means using a laser beam when the illumination device 1B is used for an endoscope or the like.
  • the laser light emitted from the laser light source and having passed through the opening 111 of the heat sink 11 is applied to the first substrate 101.
  • the first substrate 101 has a portion where the phosphor layer 202 is provided.
  • the method for providing the phosphor layer 202 on the first substrate 101 is limited thereto. I can not.
  • the first substrate 101 is a light transmitting substrate.
  • the first substrate 101 preferably has no absorption of light and is transparent.
  • the first substrate 101 may be formed of a material having an extinction coefficient of substantially zero.
  • the thermal conductivity of the first substrate 101 is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 202. If the material forming the first substrate 101 has translucency and is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 202, for example, sapphire, ZnO single crystal, AlN, Y 2 O 3 , SiC, many materials. You may use arbitrary things, such as crystalline alumina and GaN.
  • the second substrate 103 has a portion where the phosphor layer 202 is provided, and is irradiated with white light emitted from the phosphor layer 202.
  • the second substrate 103 emits the emitted white light to the opening 112 of the heat sink 12 by passing the white light.
  • the second substrate 103 is a light transmitting substrate.
  • the second substrate 103 preferably has no absorption of light and is transparent.
  • the second substrate 103 may be formed of a material having an extinction coefficient of substantially zero.
  • the thermal conductivity of the second substrate 103 is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 202. If the material forming the second substrate 103 has translucency and is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 202, for example, sapphire, ZnO single crystal, AlN, Y 2 O 3 , SiC, many materials. You may use arbitrary things, such as crystalline alumina and GaN.
  • the phosphor layer 202 is provided between the first substrate 101 and the second substrate 103 and in surface contact with these.
  • the phosphor layer 202 has a phosphor 2022 for converting the wavelength of the laser light of a predetermined wavelength from the irradiated laser light source.
  • the phosphor layer 202 generates heat when converting the color of light.
  • the gap maintaining member is a plurality of film thickness adjusting particles 2021 having a light transmitting property and substantially the same diameter, and the plurality of film thickness adjusting particles 2021 are contained in the phosphor layer 202.
  • the phosphor layer 202 has a wavelength conversion function of converting the color (wavelength) of the laser light. More specifically, the phosphor layer 202 receives blue laser light from a laser light source, and yellow light obtained by converting a part of the received blue laser light by the phosphor 2022 and the blue laser light. White light mixed with the remaining part is generated and emitted.
  • the phosphor layer 202 is formed, for example, in a flat plate shape, as shown in FIGS. 13 and 14, and contains a plurality of film thickness adjusting particles 2021, a plurality of phosphors 2022, and a sealing resin 2023.
  • the phosphor 2022 receives blue laser light from a laser light source and emits yellow light.
  • Each of the plurality of phosphors 2022 is, for example, a yttrium aluminum garnet (YAG) -based phosphor particle.
  • the sealing resin 2023 is a resin such as silicone or liquid glass, for example, and seals the phosphor 2022 in the phosphor layer 202.
  • the sealing resin 2023 also seals the film thickness adjusting particle 2021. Note that the heat dissipation property of the sealing resin 2023 may be enhanced by further mixing a material having a high thermal conductivity, such as an inorganic oxide such as ZnO.
  • Each of the plurality of film thickness adjusting particles 2021 has translucency and has substantially the same diameter.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021 are made of, for example, any of silica beads made of silica, silicone beads made of silicone, and glass beads made of glass.
  • the shape of the film thickness adjusting particle 2021 may be spherical, elliptical, flake-like, wire-like, rod-like or the like as long as the diameter in a certain direction is the same.
  • the refractive index of each of the plurality of film thickness adjusting particles 2021 is the same as that of the sealing resin 2023.
  • the difference between the same refractive index is ⁇ 0.1 or less. Therefore, the plurality of film thickness adjusting particles 2021 can be uniformly, randomly or entirely sparsely disposed in the phosphor layer 202.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021 are the thickness (diameter) of the film thickness adjusting particles 2021 between the first substrate 101 and the second substrate 103 by being sandwiched between the first substrate 101 and the second substrate 103. It can be accurately maintained at a fixed distance. Thus, the film thickness of the phosphor layer 202 sandwiched between the first substrate 101 and the second substrate 103 can be made constant.
  • the gap holding member is not limited to the plurality of film thickness adjusting particles 2021 as described above.
  • the gap maintaining member can adjust the film thickness of the phosphor layer 202 constant, it has translucency, and a wire shape, ring shape or protrusion having a constant thickness in the thickness direction of the phosphor layer 202
  • the film thickness adjustment object may be in the form of a circle.
  • the film thickness adjusting object may be made of the same material as the film thickness adjusting particle 2021.
  • the wire-like, ring-like or protrusion-like film thickness adjusting object will be described later, so the specific description here will be omitted.
  • the phosphor layer 202 contains the film thickness adjusting particles 2021.
  • the first substrate 101 and the second substrate 103 can be accurately maintained at a constant distance which is the thickness (diameter) of the film thickness adjusting particle 2021. Therefore, since the distance between the first substrate 101 and the second substrate 103 can be accurately maintained at a constant distance, the film thickness of the phosphor layer 202 sandwiched between the first substrate 101 and the second substrate 103 Can be fixed accurately.
  • the film thickness of the phosphor layer 202 can be formed uniformly without variation even for each of the wavelength conversion devices 20.
  • the wavelength conversion device 20 for laser light capable of suppressing the film thickness variation of the phosphor layer 202 and the illumination device 1B using the same.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a lighting device in which the wavelength conversion device 90A in the first comparative example of the second embodiment is used.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a wavelength conversion device 90A in a comparative example 1 of the second embodiment.
  • the same elements as in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
  • the first substrate 901A is a translucent substrate, and has a portion to which the phosphor layer 902A is applied. Similar to the first substrate 101, any material such as sapphire, ZnO single crystal, AlN, Y 2 O 3 , SiC, polycrystalline alumina, or GaN can be used as a material for forming the first substrate 901A.
  • the phosphor layer 902A is provided on the first substrate 901A.
  • the phosphor layer 902A has a phosphor 9022A for converting the wavelength of the laser light of a predetermined wavelength from the irradiated laser light source, and a sealing resin 9023A for sealing the phosphor 9022A. That is, in the wavelength conversion device 90A of Comparative Example 1, there is no second substrate and only the first substrate 901A, and further, the phosphor layer 902A does not contain the film thickness adjusting particles. Therefore, since the film thickness of the phosphor layer 902A provided on the first substrate 901A can not be made constant accurately, there is a problem that the film thickness of the phosphor layer 902A varies among the wavelength conversion devices 90A.
  • the phosphor layer 202 of the present embodiment shown in FIG. 13 and FIG. 14 contains a plurality of film thickness adjusting particles 2021 having translucency and having substantially the same diameter, and The two substrates 103 are provided so as to be sandwiched and in surface contact with each other. That is, since the distance between the first substrate 101 and the second substrate 103 can be accurately maintained at a constant distance by the thickness of the film thickness adjusting particle 2021, the film thickness of the phosphor layer 202 is equal to the thickness of the film thickness adjusting particle 2021. Can be made constant.
  • the wavelength conversion device 20 of the present embodiment has an effect of being able to stably produce white light without individual differences.
  • the wavelength conversion device 20 is a wavelength conversion device for laser light, and the first substrate 101 having translucency, the second substrate 103 having translucency, A phosphor layer 202 having a phosphor 2022 provided between the first substrate 101 and the second substrate 103 so as to be sandwiched between and in surface contact and wavelength-converting laser light of a predetermined wavelength from the irradiated laser light source; A gap holding member for adjusting the film thickness of the phosphor layer 202 is provided between the substrate 101 and the second substrate 103.
  • the thermal conductivity of the first substrate 101 and the second substrate 103 is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 202.
  • the phosphor layer 202 can be maintained at a constant distance between the first substrate 101 and the second substrate 103, so that variations in film thickness of the phosphor layer 202 can be suppressed.
  • the gap holding member is a plurality of film thickness adjusting particles 2021 having a light transmitting property and having substantially the same diameter, and the plurality of film thickness adjusting particles 2021 are contained in the phosphor layer 202.
  • the phosphor layer 202 can maintain the constant distance between the first substrate 101 and the second substrate 103 by the thickness (diameter) of the film thickness adjusting particles 2021, the film thickness variation of the phosphor layer 202 Can be suppressed. As a result, in the case of converting the wavelength of the laser beam emitted by the laser light source, it is also possible to suppress the change of the emission spectrum.
  • the refractive index of the plurality of film thickness adjusting particles 2021 is the same as the sealing resin 2023 that seals the phosphor 2022 in the phosphor layer 202.
  • the film thickness adjusting particle 2021 does not refract or reflect the laser light irradiated to the phosphor layer 202 at the boundary with the sealing resin 2023 or the like.
  • the influence of the film thickness adjusting particle 2021 on the behavior of the laser beam irradiated to the phosphor layer 202 is equal to that of the sealing resin 2023. Therefore, the phosphor layer 202 can contain the film thickness adjusting particles 2021 uniformly, randomly or sparsely across the phosphor layer 202.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021 are any of silica beads made of silica, silicone beads made of silicone, and glass beads made of glass, for example.
  • the gap maintaining member may be a wire-like, ring-like, or protrusion-like film thickness adjusting object having translucency and having a constant thickness in the thickness direction of the phosphor layer 202.
  • the fluorescent substance layer 202 can maintain the fixed distance between the first substrate 101 and the second substrate 103, it is possible to suppress the film thickness variation of the fluorescent substance layer 202.
  • the laser light source emits blue laser light as laser light of a predetermined wavelength. Then, the phosphor layer 202 wavelength-converts part of the blue laser light into light in a wavelength band indicating yellow.
  • the wavelength conversion device 20 can convert the wavelength of the blue laser light to produce white light.
  • Embodiment 2 mentioned above demonstrated the case where the refractive index of sealing resin which comprises a fluorescent substance layer, and film thickness adjustment particle
  • the refractive index of the sealing resin which comprises a fluorescent substance layer and film thickness adjustment particle may differ.
  • an example in this case will be described as a modification, focusing on differences from the second embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of an example of a wavelength conversion device 20A according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 18 is a view showing an example of the material constituting the phosphor layer 202A in the modification of the second embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic view showing an arrangement example of the film thickness adjusting particles 2021A contained in the phosphor layer 202A shown in FIG.
  • symbol is attached
  • the wavelength conversion device 20A shown in FIG. 17 differs from the wavelength conversion device 20 shown in FIG. 13 in the configuration of the phosphor layer 202A. Further, as in the first embodiment, the wavelength conversion device 20A has a gap holding member between the first substrate 101 and the second substrate 103 for adjusting the film thickness of the phosphor layer 202A.
  • the phosphor layer 202A is provided between the first substrate 101 and the second substrate 103 and in surface contact with these.
  • the phosphor layer 202A has a phosphor 2022 for converting the wavelength of the laser light of a predetermined wavelength from the irradiated laser light source.
  • the gap maintaining member is a plurality of light-transmitting film thickness adjusting particles 2021A of substantially the same diameter, and the plurality of film thickness adjusting particles 2021A are contained in the phosphor layer 102A.
  • the phosphor layer 202A generates white light in which yellow light obtained by converting a part of blue laser light from the laser light source by the phosphor 2022 and the remaining part of the blue laser light are mixed.
  • the phosphor layer 202A is formed in, for example, a flat plate shape as shown in FIGS. 17 and 19 and contains a plurality of film thickness adjusting particles 2021A, a plurality of phosphors 2022, and a sealing resin 2023.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021A shown in FIGS. 17 and 19 are different in arrangement in the phosphor layer 202A from the plurality of film thickness adjusting particles 2021A shown in FIGS. ing.
  • the sealing resin 2023 is, for example, a resin such as silicone or liquid glass as shown in FIG. 18, and seals the phosphor 2022 in the phosphor layer 202A. In addition, the sealing resin 2023 also seals the film thickness adjusting particles 2021A.
  • Each of the plurality of film thickness adjusting particles 2021A has translucency and has substantially the same diameter.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021A may be, for example, silica beads made of silica, silicone beads made of silicone, or glass beads made of glass, as shown in FIG.
  • each of the plurality of film thickness adjusting particles 2021A is made of glass beads or silica beads. That is, the refractive index of each of the plurality of film thickness adjusting particles 2021A is different from that of the sealing resin 2023.
  • the film thickness adjusting particle 2021A refracts or reflects the laser beam irradiated to the phosphor layer 202A at the boundary with the sealing resin 2023 or the like. That is, it means that the film thickness adjusting particle 2021A affects the behavior of the laser beam irradiated to the phosphor layer 202A.
  • the film thickness adjusting particles 2021A having a refractive index different from that of the sealing resin 2023 are uniform, random or overall. It can not be included sparsely.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021A are arranged at a position separated by a predetermined distance or more from the spot position of the phosphor layer 202A in the irradiated laser light in top view.
  • the spot position is a position where the spot diameter of the laser beam on the irradiation surface of the phosphor layer 202A exists.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021A are arranged at a position away from the spot position in a ring shape centering on the spot position in top view.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021A may be arranged at a position apart from the spot position by being arranged in the phosphor layer 202A excluding a region having a predetermined distance from the spot position in top view.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021A are sandwiched between the first substrate 101 and the second substrate 103 to form a film between the first substrate 101 and the second substrate 103.
  • the constant distance which is the thickness (diameter) of the thickness adjustment particle 2021A can be accurately maintained. Therefore, the film thickness of the phosphor layer 202A sandwiched between the first substrate 101 and the second substrate 103 can be made constant.
  • the phosphor layer 202A contains the film thickness adjusting particles 2021A.
  • the first substrate 101 and the second substrate 103 Can be accurately maintained at a constant distance which is the thickness (diameter) of the film thickness adjusting particle 2021A. Therefore, since the distance between the first substrate 101 and the second substrate 103 is accurately maintained at a constant distance, the film thickness of the phosphor layer 202A sandwiched between the first substrate 101 and the second substrate 103 Can be fixed accurately.
  • the film thickness of the phosphor layer 202A can be formed uniformly without variation even for each of the wavelength conversion devices 20A.
  • the wavelength conversion device 20A for laser light that can suppress the film thickness variation of the phosphor layer 202A, and the illumination device using the same.
  • FIG. 20 is a schematic view showing an arrangement example of the film thickness adjusting particles 2021B contained in the phosphor layer 202B in Comparative Example 2 of the second embodiment.
  • the same components as those in FIG. 19 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
  • the film thickness adjusting particles 2021B are generally arranged sparsely in the phosphor layer 202B.
  • An example is shown.
  • the film thickness adjusting particles 2021B and the film thickness adjusting particles 2021A are the same except for the arrangement. That is, in the arrangement of the film thickness adjusting particles 2021B shown in Comparative Example 2, the film thickness adjusting particles 2021B affect the behavior of the laser beam irradiated to the phosphor layer 202B.
  • the film thickness adjusting particle 2021 B has a refractive index different from that of the sealing resin 2023, and therefore the laser light irradiated to the phosphor layer 202 B is refracted or reflected at the boundary with the sealing resin 2023 or the like. is there.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021A are separated by a predetermined distance or more from the spot position of the phosphor layer 202A in the irradiated laser light in top view. Are placed in the same position.
  • the film thickness adjusting particle 2021A can be prevented from affecting the behavior of the laser beam irradiated to the phosphor layer 202A.
  • the film thickness adjusting particle 2021A is disposed in a region where yellow light excited by a part of the blue laser light irradiated to the phosphor layer 202B and the other part of the transmitted blue laser light are scattered and mixed. It is because it does not affect the behavior of light in the region because it is not.
  • the wavelength conversion device 20A is a wavelength conversion device for laser light, and the first substrate 101 having translucency, the second substrate 103 having translucency, and the first A phosphor layer 202A having a phosphor 2022 provided between the substrate 101 and the second substrate 103 so as to be sandwiched between and in surface contact and converting the laser light of a predetermined wavelength from the irradiated laser light source;
  • a gap holding member for adjusting the film thickness of the phosphor layer 202A is provided between the substrate 101 and the second substrate 103.
  • the thermal conductivity of the first substrate 101 and the second substrate 103 is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 202A.
  • the phosphor layer 102A can be maintained at a constant distance between the first substrate 101 and the second substrate 103, it is possible to suppress the film thickness variation of the phosphor layer 202A.
  • the gap maintaining member is a plurality of light-transmitting film thickness adjusting particles 2021A of substantially the same diameter, and the plurality of film thickness adjusting particles 2021A are contained in the phosphor layer 202A.
  • the phosphor layer 202A can maintain the distance between the first substrate 101 and the second substrate 103 at a constant distance by the thickness (diameter) of the film thickness adjusting particles 2021A, so that the film thickness variation of the phosphor layer 202A Can be suppressed.
  • the phosphor layer 202A in the case of converting the wavelength of the laser beam emitted by the laser light source, it is also possible to suppress the change of the emission spectrum.
  • the refractive index of the plurality of film thickness adjusting particles 2021A is different from the sealing resin 2023 that seals the phosphor 2022 in the phosphor layer 202A.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021A are arranged at a position away from the spot position of the phosphor layer 202A in the incident laser light in top view.
  • the plurality of film thickness adjusting particles 2021A may be arranged in a ring shape centered on the spot position at a position separated by a predetermined distance or more from the spot position in top view. Further, for example, the plurality of film thickness adjusting particles 2021A are disposed at a position separated from the spot position by a predetermined distance or more by being disposed in the phosphor layer 202A excluding the region having a predetermined distance from the spot position in top view. It may be
  • the film thickness adjusting particles 2021A are not disposed in the area where the laser light irradiated to the phosphor layer 202A is present, the behavior of light in the area is not affected. That is, it is possible to prevent the film thickness adjusting particle 2021A from affecting the behavior of the laser beam irradiated to the phosphor layer 202A.
  • the gap maintaining member is described as being a plurality of film thickness adjusting particles arranged as shown in FIG. 19 or the like, but the present invention is not limited thereto.
  • the gap holding member may be disposed as shown in FIGS. 21 to 23, and therefore, will be described with reference to the drawings. 21 to 23 are schematic views showing another example of the gap holding member in the modification of the second embodiment. The same components as those in FIG. 19 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
  • the gap maintaining member 2021C may be a film thickness adjusting object having a light transmitting property and a wire shape having a certain thickness in the thickness direction of the phosphor layer 202C. Also in this case, the gap maintaining member 2021C may be disposed at a position away from the spot position of the phosphor layer 202C in the irradiated laser light in top view. The gap holding member 2021C may or may not be contained in the phosphor layer 202C.
  • the gap maintaining member 2021D may be a film thickness adjusting object having a light transmitting property and a ring shape having a certain thickness in the thickness direction of the phosphor layer 202D. . Also in this case, the gap holding member 2021D may be disposed at a position separated by a predetermined distance or more from the spot position of the phosphor layer 202D in the irradiated laser light in top view. The gap holding member 2021D may or may not be contained in the phosphor layer 202D.
  • the gap holding member 2021E may be a film thickness adjusting object having a light transmitting property and having a projecting shape having a certain thickness in the thickness direction of the phosphor layer 202E. . Also in this case, the gap maintaining member 2021E may be disposed at a position away from the spot position of the phosphor layer 202E in the laser beam to be irradiated in the top view. The gap holding member 2021E may or may not be contained in the phosphor layer 202E.
  • the heat radiation effect is achieved by sandwiching the phosphor layer such as the phosphor layer 102 with the first substrate 101 and the second substrate 103 having a thermal conductivity higher than the thermal conductivity of the phosphor layer.
  • the wavelength conversion device for laser light that can be enhanced and the illumination device using the same have been described. With this configuration, the heat generated in the phosphor layer is reliably conducted to the first substrate 101 and the second substrate 103 and dissipated to the outside.
  • a wavelength conversion device for laser light which can further enhance the heat dissipation effect by providing the second substrate with a lens function, and a lighting device using the same will be described.
  • Lighting device In the following, first, a lighting device will be described as an example of an applied product in which the wavelength conversion device in the present embodiment is used.
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of a lighting device 1C in which the wavelength conversion device 30 in the present embodiment is used.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view of the lighting device 1C shown in FIG.
  • the same elements as in FIG. 1 and FIG. 2 are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
  • the illumination device 1C shown in FIG. 24 differs from the illumination device 1 shown in FIG. 1 in the configurations of the wavelength conversion device 30 and the heat sink 12C.
  • Heat sink 12C The heat sink 12C is different from the heat sink 12 shown in FIG. 1 in the size of the opening 121C.
  • the opening 121C is an opening for transmitting the white light emitted from the wavelength conversion device 30 to the outside of the lighting device 1C by transmitting the white light.
  • the opening 121C is disposed on the optical path of the laser beam emitted from the laser light source. Further, the opening 121C is set to be larger than the size of the second substrate 303 of the wavelength conversion device 30, and to expose the second substrate 303. Thereby, the white light emitted from the wavelength conversion device 30 passes through the opening 121 and is emitted to the outside of the lighting device 1C.
  • the wavelength conversion device 30 is a wavelength conversion device for laser light, and includes a first substrate 101, a phosphor layer 102, and a second substrate 303, as shown in FIG.
  • the wavelength conversion device 30 shown in FIG. 25 differs from the wavelength conversion device 10 shown in FIG. 2 in the configuration of the second substrate 303.
  • the wavelength conversion device 30, like the wavelength conversion device 10, corresponds to a light source means using a laser beam when the illumination device 1C is used for an endoscope or the like.
  • the second substrate 303 is different from the second substrate 103 shown in FIG. 2 in that the second substrate 303 is formed in the shape of a hemispherical lens convex on the opposite side to the first substrate 101.
  • the second substrate 303 is different from the second substrate 103 shown in FIG. 2 in that the second substrate 303 further has a hemispherical lens function.
  • the second substrate 303 is in surface contact with the portion where the phosphor layer 102 is provided, and the white light emitted from the phosphor layer 102 is irradiated.
  • the second substrate 303 is, for example, a sapphire substrate, and has translucency, and the thermal conductivity thereof is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 102.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram of white light emitted from the wavelength conversion device 10 in the comparative example of the third embodiment.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram of white light emitted from the wavelength conversion device 30 in the present embodiment.
  • FIG. 26 shows the wavelength conversion device 10 according to the first embodiment as a comparative example. The same elements as in FIG. 2 and FIG. 25 etc. are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
  • the wavelength conversion device 10 shown in FIG. 26 includes the flat second substrate 103 as described in the first embodiment.
  • the first substrate 101 and the second substrate 103 are sapphire substrates having translucency, and the wavelength conversion device 10 is irradiated with light of a predetermined wavelength (L1 in the figure) from a laser light source.
  • the phosphor layer 102 emits white light (L2 in the figure) obtained by converting the color (wavelength) of light of a predetermined wavelength from the laser light source.
  • the second substrate 103 configured in this way is made of a sapphire substrate having high thermal conductivity and light transmittance, most of the white light emitted from the phosphor layer 102 is transmitted through the opening 121 of the heat dissipation plate 12. Can be emitted. Furthermore, since the thermal conductivity of the second substrate 103 is higher than the thermal conductivity of the phosphor layer 102, the second substrate 103 transmits the heat generated when the phosphor layer 102 converts the color of light. Can be dispersed in the air.
  • the critical angle at the interface with air is small in the second substrate 103 formed in a flat plate shape. That is, as shown in FIG. 26, if the angle (incident angle) of the white light incident on the second substrate 103 from the phosphor layer 102 is inclined by a predetermined amount or more, total reflection is caused to occur in the second substrate 103. White light is confined, and light loss occurs.
  • the wavelength conversion device 30 shown in FIG. 27 includes the second substrate 303 formed in a hemispherical lens shape convex on the opposite side to the first substrate 101.
  • the first substrate 101 and the second substrate 303 are sapphire substrates having translucency, and the wavelength conversion device 30 is irradiated with light of a predetermined wavelength (L1 in the figure) from a laser light source.
  • the phosphor layer 102 emits white light (L2, L21, L22 in the figure) obtained by converting the color (wavelength) of light of a predetermined wavelength from the laser light source.
  • the second substrate 303 thus configured has a hemispherical lens function in addition to being made of a sapphire substrate having high thermal conductivity and light transmission.
  • the critical angle at the interface between the second substrate 303 and air can be increased by forming the second substrate 303 in a hemispherical lens shape. It is possible to reduce the light trapped in the second substrate 303. That is, as shown in FIG.
  • the wavelength conversion device 30 can improve the light extraction efficiency as compared to the wavelength conversion device 10.
  • the second substrate 303 can be formed into a hemispherical lens shape, so that the interface between the second substrate 303 and air can be enlarged. Therefore, the heat transmitted from the phosphor layer 102 can be further transferred into the air. It can be dispersed. Therefore, the wavelength conversion device 30 can improve the heat radiation effect as compared to the wavelength conversion device 10.
  • the second substrate 303 is further formed in a hemispherical lens shape that is convex on the side opposite to the first substrate 101.
  • the wavelength conversion device 30 having the second substrate 303 can further improve the light extraction efficiency and the heat radiation effect.
  • the wavelength conversion device 30 is described as having the phosphor layer 102 in the present embodiment, the present invention is not limited to this.
  • the wavelength conversion device 30 may have the phosphor layer 202 and the like.
  • the wavelength conversion device 30 has the second substrate 303 having a hemispherical lens shape, thereby providing the second substrate 303 with a lens function.
  • the second substrate 303 may have a lens function by forming the second substrate 303 in a shape different from a hemispherical lens shape, such as an aspheric lens shape or a microlens shape.
  • a hemispherical lens shape such as an aspheric lens shape or a microlens shape.
  • FIG. 28 is another cross-sectional view of the lighting device 1C shown in FIG.
  • the same elements as those in FIGS. 1, 2 and 25 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
  • the wavelength conversion device 30A is a wavelength conversion device for laser light, and includes a first substrate 101, a phosphor layer 102, and a second substrate 303A, as shown in FIG.
  • the wavelength conversion device 30A shown in FIG. 28 differs from the wavelength conversion device 30 shown in FIG. 25 in the configuration of the second substrate 303A.
  • the second substrate 303A is different from the second substrate 303 shown in FIG. 25 in that the second substrate 303A is formed in a non-hemispherical lens shape convex on the opposite side to the first substrate 101.
  • the second substrate 303A is different from the second substrate 103 shown in FIG. 2 in that it further has a non-hemispheric lens function.
  • the other parts are the same as the second substrate 103 shown in FIG. 2 and the second substrate 303 shown in FIG. 25, and thus the description thereof is omitted here.
  • FIG. FIG. 29 is an explanatory diagram of white light emitted from the wavelength conversion device 30A in the first modification of the third embodiment.
  • the same elements as in FIG. 2, FIG. 25, FIG. 27 etc. are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
  • the wavelength conversion device 30A shown in FIG. 29 includes a second substrate 303A formed to have a convex non-hemispheric lens shape on the side opposite to the first substrate 101.
  • the first substrate 101 and the second substrate 303A are sapphire substrates having translucency, and the wavelength conversion device 30A is irradiated with light of a predetermined wavelength (L1 in the figure) from a laser light source.
  • the phosphor layer 102 emits white light (L2, L22, L23 in the figure) obtained by converting the color (wavelength) of light of a predetermined wavelength from the laser light source.
  • the second substrate 303A configured in this way has a non-hemispheric half lens function in addition to being made of a sapphire substrate having high thermal conductivity and light transmission.
  • the critical angle at the interface between the second substrate 303A and air is increased by forming the second substrate 303A in a non-hemispherical half lens shape. It is possible to reduce the light trapped in the second substrate 303A. That is, as shown in FIG.
  • the wavelength conversion device 30A can improve the light extraction efficiency as compared to the wavelength conversion device 10.
  • the wavelength conversion device 30A can improve the heat radiation effect as compared to the wavelength conversion device 10.
  • the wavelength conversion device 30A can be miniaturized as compared with the wavelength conversion device 30, and the illumination fixture or the light source device incorporating the wavelength conversion device 30A can be further miniaturized.
  • the second substrate 303A is further formed in a non-hemispherical lens shape that is convex on the side opposite to the first substrate 101.
  • the wavelength conversion device 30A having the second substrate 303A can further improve the light extraction efficiency and the heat radiation effect.
  • the wavelength conversion device 30A is described as having the phosphor layer 102 also in this modification, the present invention is not limited to this.
  • the wavelength converter 30A may have the phosphor layer 202 or the like, and the same can be said.
  • FIG. 30 is still another cross-sectional view of the lighting device 1C shown in FIG.
  • the same elements as those in FIGS. 1, 2 and 25 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
  • the wavelength conversion device 30B is a wavelength conversion device for laser light, and as shown in FIG. 30, includes a first substrate 101, a phosphor layer 102, and a second substrate 303B.
  • the wavelength conversion device 30B shown in FIG. 30 differs from the wavelength conversion device 30 shown in FIG. 25 in the configuration of the second substrate 303B.
  • the second substrate 303B is different from the second substrate 303 shown in FIG. 25 in that the second substrate 303B is formed to have a convex lens array shape on the opposite side to the first substrate 101.
  • the second substrate 303B is different from the second substrate 103 shown in FIG. 2 in that it further has a microlens array function.
  • the other parts are the same as the second substrate 103 shown in FIG. 2 and the second substrate 303 shown in FIG. 25, and thus the description thereof is omitted here.
  • FIG. FIG. 31 is an explanatory diagram of white light emitted from the wavelength conversion device 30B in the second modification of the third embodiment.
  • the same elements as in FIG. 2, FIG. 25, FIG. 27 etc. are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
  • the wavelength conversion device 30B shown in FIG. 31 includes a second substrate 303B formed to have a convex lens array shape on the side opposite to the first substrate 101.
  • the first substrate 101 and the second substrate 303B are sapphire substrates having translucency, and the wavelength conversion device 30B is irradiated with light of a predetermined wavelength (L1 in the figure) from a laser light source.
  • the phosphor layer 102 emits white light (L2, L25, L27 in the figure) obtained by converting the color (wavelength) of light of a predetermined wavelength from the laser light source.
  • the second substrate 303B thus configured has a microlens array function in addition to being made of a sapphire substrate having high thermal conductivity and light transmission. Thereby, even if the refractive index of sapphire is as high as about 1.8, the critical angle at the interface between the second substrate 303B and air is increased by forming the second substrate 303B in a microlens array shape. And reduce light trapped in the second substrate 303B. That is, as shown in FIG.
  • the wavelength conversion device 30B can improve the light extraction efficiency as compared to the wavelength conversion device 10.
  • the wavelength conversion device 30 B can improve the heat radiation effect as compared to the wavelength conversion device 10.
  • the wavelength conversion device 30B can be miniaturized as compared to the wavelength conversion device 30, and therefore, the lighting fixture or the light source device incorporating the wavelength conversion device 30B can be further miniaturized.
  • the light distribution can also be controlled by adjusting the pitch, diameter, and cross-sectional shape of the microlens array.
  • the second substrate 303B is formed to have a convex lens array shape on the side opposite to the first substrate 101.
  • the wavelength conversion device 30A having the second substrate 303B can further improve the light extraction efficiency and the heat radiation effect.
  • the wavelength conversion device 30B is described as having the phosphor layer 102, but the present invention is not limited to this.
  • the wavelength converter 30B may have the phosphor layer 202 or the like, and the same can be said.
  • an embodiment realized by arbitrarily combining the components and the functions shown in the above-described embodiment is also included in the scope of the present invention.
  • the embodiment can be realized by arbitrarily combining the components and functions in the embodiments within the scope obtained by applying various modifications that those skilled in the art may think on to the above embodiment, and the scope of the present invention.
  • the form is also included in the present invention.
  • an illumination device using the wavelength conversion device 10 for laser light or the like in the above embodiment is also included in the present invention.
  • the size can be reduced compared to a lighting device using an LED light source.

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Abstract

本開示のレーザー光用波長変換装置等は、透光性を有する第１基板（１０１）と、透光性を有する第２基板（１０３）と、第１基板（１０１）と第２基板（１０３）とに挟まれて設けられ、入射された所定波長のレーザー光を波長変換する蛍光体を有する蛍光体層（１０２）とを備える。レーザー光のレーザー照射パワー密度は、０．０３Ｗ／ｍｍ２以上であり、第１基板（１０１）および第２基板（１０３）の熱伝導率は、蛍光体層（１０２）の熱伝導率よりも高い。

Description

波長変換装置及び照明装置
　本発明は、波長変換装置及び照明装置に関する。
　固体光源を用いる照明がある。このような照明では、固体光源が発する光を蛍光体を含む蛍光体層に照射することで白色光を作り出して出射する。例えば当該光が青色光の場合、蛍光体は、青色光の一部により励起された黄色光と透過した青色光の他部とを散乱させるので、当該照明は、固体光源が発する青色光を蛍光体層に照射することで、それらが混色された白色光を作り出すことができる。
　例えば特許文献１には、蛍光体と固体光源として紫外光を発する半導体積層体とから白色光を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）についての開示がある。この特許文献１では、蛍光体を含有するエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂を用いて、半導体積層体が形成されていないサファイア基板の一方の主面に蛍光体層を形成する。
特開２００７－１４２３１８号公報
　しかしながら、上記従来技術に開示される構造では、蛍光体層の温度上昇を十分抑制できず、照明装置の高出力化を図るのが難しいという問題がある。換言すると、蛍光体は温度が高くなると波長変換効率が下がる温度消光特性を有する。上記従来技術に開示される構造では、蛍光体層は、光照射された領域で多くの熱が発生し高温となってしまう。そのため、照明装置の高出力化を図るためには、蛍光体層の温度上昇を抑制する必要がある。
　本発明は、上述の課題を鑑みてなされたもので、蛍光体層の温度上昇を抑制し、高出力化を図ることができる波長変換装置及びそれを用いた照明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発明の一態様に係る波長変換装置は、レーザー光用の波長変換装置であって、透光性を有する第１基板と、透光性を有する第２基板と、前記第１基板および前記第２基板に挟まれかつ面接触して設けられ、入射されたレーザー光源からの所定波長のレーザー光を波長変換する蛍光体層と、を備え、前記レーザー光のレーザー照射パワー密度は、０．０３Ｗ／ｍｍ２以上であり、前記第１基板および前記第２基板の熱伝導率は、前記蛍光体層の熱伝導率よりも高い。
　また、上記目的を達成するために本発明の一態様に係る照明装置は、上記記載の波長変換装置を用いた、照明装置である。
　本発明の一態様に係る波長変換装置等では、蛍光体層への熱負荷を軽減しつつ、高出力化を図ることができる。
図１は、実施の形態１における波長変換装置が用いられる照明装置の一例を示す図である。 図２は、図１に示す照明装置の断面図である。 図３は、比較例における波長変換装置が用いられる照明装置の断面図である。 図４は、波長変換装置の解析モデルの一例を示す模式図である。 図５は、図４に示す解析モデルのＺ平面での断面図を示す模式図である。 図６は、比較例における波長変換装置の解析モデルの説明図である。 図７は、実施例における波長変換装置の解析モデルの説明図である。 図８Ａは、実施例および比較例における波長変換装置の断面の温度分布を示す説明図である。 図８Ｂは、図８Ａの一部拡大図である。 図９は、レーザー照射パワー密度の説明図である。 図１０は、蛍光体層の発熱量が１Ｗである場合の実施例および比較例における解析結果の一例を示す図である。 図１１は、蛍光体層の発熱量が３Ｗ、５Ｗである場合の実施例および比較例における解析結果の一例を示す図である。 図１２は、実施の形態２における波長変換装置が用いられる照明装置の一例を示す図である。 図１３は、図１２に示す照明装置の断面図である。 図１４は、実施の形態２における波長変換装置の断面図である。 図１５は、実施の形態２の比較例１における波長変換装置が用いられる照明装置の断面図である。 図１６は、実施の形態２の比較例１における波長変換装置の断面図である。 図１７は、実施の形態２の変形例における波長変換装置の一例の断面図である。 図１８は、実施の形態２の変形例における蛍光体層を構成する材料例を示す図である。 図１９は、図１７に示す蛍光体層に含有される膜厚調整粒子の配置例を示す模式図である。 図２０は、実施の形態２の比較例２における蛍光体層に含有される膜厚調整粒子の配置例を示す模式図である。 図２１は、実施の形態２の変形例における間隙保持部材の別の例を示す模式図である。 図２２は、実施の形態２の変形例における間隙保持部材の別の例を示す模式図である。 図２３は、実施の形態２の変形例における間隙保持部材の別の例を示す模式図である。 図２４は、実施の形態３における波長変換装置が用いられる照明装置の一例を示す図である。 図２５は、図２４に示す照明装置の断面図である。 図２６は、実施の形態３の比較例における波長変換装置が出射する白色光の説明図である。 図２７は、実施の形態３における波長変換装置が出射する白色光の説明図である。 図２８は、図２４に示す照明装置の別の断面図である。 図２９は、実施の形態３の変形例１における波長変換装置が出射する白色光の説明図である。 図３０は、図２４に示す照明装置のさらに別の断面図である。 図３１は、実施の形態３の変形例２における波長変換装置が出射する白色光の説明図である。
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序等は、一例であって本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
　（実施の形態１）
　［照明装置］
　以下では、まず、本実施の形態における波長変換装置が用いられる応用製品として、照明装置を例に挙げて説明する。
　図１は、本実施の形態における波長変換装置１０が用いられる照明装置１の一例を示す図である。図２は、図１に示す照明装置の断面図である。
　図１に示される照明装置１は、例えば内視鏡やファイバースコープ、スポットライト、漁網に用いられ、紫外から可視までの波長帯域のうちの所定の波長のレーザー光から白色光を作り出して出射する。
　本実施の形態では、照明装置１は、波長変換装置１０と、放熱板１１と、放熱板１２とを備える。また、固体光源は、所定波長のレーザー光として、青色のレーザー光を発するレーザー光源であり、例えば青色のレーザー光を発するレーザーダイオード（ＬＤ）からなる。
　［放熱板１１］
　放熱板１１は、波長変換装置１０のうち蛍光体層１０２が設けられた部分に重なる位置に開口部１１１を有し、波長変換装置１０において発生した熱を照明装置１の外部へ放熱する部材である。放熱板１１は、照明装置１のレーザー光（図でＬ１）が入射される側（図で入射側）において波長変換装置１０と面接触して配置される。放熱板１１は、例えばＡｌなどの高い熱伝導率を持つ材料で形成される。なお、放熱板１１の表面には、凹凸形状が形成されていてもよい。放熱板１１の表面積を大きくすることで照明装置１の外部へ放熱する効率を高めることができるからである。
　開口部１１１は、固体光源であるレーザー光源から出射されたレーザー光を波長変換装置１０へ通過させるための開口である。開口部１１１は、レーザー光源から出射されたレーザー光の光路上に配置されている。このようにして、レーザー光源から出射されたレーザー光は、開口部１１１を通過して波長変換装置１０に到達することができる。
　［放熱板１２］
　放熱板１２は、波長変換装置１０のうち蛍光体層１０２が設けられた部分に重なる位置に開口部１２１を有し、波長変換装置１０において発生した熱を照明装置１の外部へ放熱する部材である。放熱板１２は、白色光（図でＬ２）が出射される側（図で出射側）において波長変換装置１０と面接触して配置され、放熱板１２は、例えばＡｌなどの高熱伝導率を持つ材料で形成される。なお、放熱板１２の表面には、凹凸形状が形成されていてもよい。放熱板１２の表面積を大きくすることで照明装置１の外部へ放熱する効率を高めるためである。
　開口部１２１は、波長変換装置１０から出射された白色光を通過させることで照明装置１の外部へ出射させるための開口である。開口部１２１は、レーザー光源から出射されたレーザー光の光路上に配置されている。このようにして、波長変換装置１０から出射された白色光は、開口部１２１を通過して照明装置１の外部に出射することができる。
　［波長変換装置１０］
　波長変換装置１０は、レーザー光用の波長変換装置であって、図２に示すように、第１基板１０１と、蛍光体層１０２と、第２基板１０３とを備える。なお、波長変換装置１０は、照明装置１が内視鏡等に用いられる場合にはレーザー光を用いた光源手段に該当する。
　（第１基板１０１）
　第１基板１０１には、レーザー光源から出射され、放熱板１１の開口部１１１を通過したレーザー光が照射される。第１基板１０１は、蛍光体層１０２が設けられた部分を有する。蛍光体層１０２は、第１基板１０１に塗布されることで第１基板１０１上に設けられる場合を例として説明するが、蛍光体層１０２が第１基板１０１上に設けられる手法はこれに限られない。
　第１基板１０１は、透光性を有する基板である。ここで、第１基板１０１は、光の吸収が無く透明であるとよい。言い換えれば、第１基板１０１は、消衰係数がほぼ０の材料で形成されているとよい。これにより、第１基板１０１を透過するレーザー光の量を多くすることができ、結果的に照明装置１から周囲に出射される光の量を多くすることができるからである。
　また、第１基板１０１の熱伝導率は、蛍光体層１０２の熱伝導率よりも高い。ここで、第１基板１０１は、例えばサファイア基板であってもよい。なお、第１基板１０１を形成する材料は、透光性を有し、かつ、蛍光体層１０２の熱伝導率よりも高ければ、例えば、ＺｎＯ単結晶、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＣ、多結晶アルミナ、ＧａＮなど任意のものを用いてもよい。
　また、第１基板１０１は、外部の放熱部材と熱的に接続されている。図２に示す例では、第１基板１０１は、外部の放熱部材として放熱板１１と面接触して配置され、熱的に接続されている。これにより、第１基板１０１は、蛍光体層１０２において発生した熱を放熱板１１を介してより効率よく照明装置１の外部へ放熱することができる。
　（第２基板１０３）
　第２基板１０３は、蛍光体層１０２が設けられている部分を有し、蛍光体層１０２から出射された白色光が照射される。第２基板１０３は、照射された白色光を通過させることで放熱板１２の開口部１２１に出射する。
　第２基板１０３は、透光性を有する基板である。ここで、第２基板１０３は、光の吸収が無く透明であるとよい。言い換えれば、第２基板１０３は、消衰係数がほぼ０の材料で形成されているとよい。これにより、第２基板１０３を透過する白色光の量を多くすることができ、結果的に照明装置１から周囲に出射される光の量を多くすることができるからである。
　また、第２基板１０３の熱伝導率は、蛍光体層１０２の熱伝導率よりも高い。ここで、第２基板１０３は、例えばサファイア基板であってもよい。なお、第２基板１０３を形成する材料は、透光性を有し、かつ、蛍光体層１０２の熱伝導率よりも高ければ、例えば、ＺｎＯ単結晶、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＣ、多結晶アルミナ、ＧａＮなど任意のものを用いてもよい。
　また、第２基板１０３は、外部の放熱部材と熱的に接続されていてもよい。図２に示す例では、第２基板１０３は、外部の放熱部材として放熱板１２と面接触して配置され、熱的に接続されている。これにより、第２基板１０３は、蛍光体層１０２において発生した熱を放熱板１２を介してより効率よく照明装置１の外部へ放熱することができる。なお、第２基板１０３は、外部の放熱部材と熱的に接続されていなくもよい。第２基板１０３は外部の放熱部材等と接続されていない状態であっても蛍光体層１０２の熱を分散させる効果を有しているからである。
　（蛍光体層１０２）
　蛍光体層１０２は、第１基板１０１および第２基板１０３に挟まれ、かつ、これらに面接触して設けられる。蛍光体層１０２は、照射されたレーザー光源からの所定波長のレーザー光を波長変換する。蛍光体層１０２は、光の色の変換の際に熱を発生させる。
　本実施の形態では、蛍光体層１０２は、レーザー光の色（波長）を変換する波長変換機能を有する。具体的には、蛍光体層１０２は、レーザー光源からの青色のレーザー光を受光し、受光した青色のレーザー光の一部を変換した黄色光と、上記青色のレーザー光の残部とが混色された白色光を生成して出射する。蛍光体層１０２は、図２に示すように、例えば平板状に形成される。
　蛍光体層１０２は、レーザー光源からの青色のレーザー光を受光し、黄色光を出射する複数の蛍光体（蛍光体粒子）を含み、これら複数の蛍光体を封止樹脂により封止されて形成される。蛍光体（蛍光体粒子）は、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体粒子である。封止樹脂は、例えばシリコーン又は液状ガラス等の樹脂である。なお、封止樹脂に、例えばＺｎＯ等の無機酸化物などの熱伝導率の高い材料をさらに混合することで放熱性を高めてもよい。
　このように構成される蛍光体層１０２は、光の色の変換の際に熱を発生させるが、温度が高くなると波長変換効率が下がる温度消光特性を有する。そのため、蛍光体層１０２の放熱は非常に重要である。本実施の形態では、第１基板１０１に加えて、第２基板１０３を備えることにより蛍光体層１０２が発生させる熱を適切に波長変換装置１０の外部に放熱することができる。つまり、本実施の形態における波長変換装置１０は、第１基板１０１および第２基板１０３を備えることにより、蛍光体層１０２の高温化をより抑制することができる。
　また、波長変換装置１０では、第１基板１０１に照射される際のスポット径(入射スポット径とも記載)の大きさに放熱効果が依存し、入射スポット径が小さい方が（照射されるエネルギーの大きい方が）より放熱効果が高い。このことから、本実施の形態では、固体光源として、レーザー照射パワー密度が０．０３Ｗ／ｍｍ２以上である所定波長のレーザー光を発するレーザー光源を用いることにより、蛍光体層１０２の高温化をより抑制する。なお、レーザー光のレーザー照射パワー密度は、０．２２Ｗ／ｍｍ２以上であってもよい。
　［効果等］
　以上のように、本実施の形態によれば、放熱効果を高めることができるので、蛍光体層１０２の温度上昇を抑制し、高出力化を図ることができるレーザー光用の波長変換装置１０及びそれを用いた照明装置１を実現することができる。
　ここで、図３を用いて、本実施の形態の波長変換装置１０の効果について説明する。図３は、比較例における波長変換装置９０が用いられる照明装置の断面図である。なお、図２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図３に示す比較例では、第１基板９０１と、蛍光体層９０２とを備える波長変換装置９０の一例が示されている。ここで、第１基板９０１は、透光性を有する基板であり、蛍光体層９０２が塗布された部分を有する。第１基板９０１を形成する材料は、例えば、ガラス、プラスチックなど任意のものを用いることができる。蛍光体層９０２は、第１基板９０１に設けられる。波長変換装置９０には、ＬＥＤ光源からの所定波長の光が（図でＬ９１）照射されている。つまり、比較例の波長変換装置９０では、第２基板がなく第１基板９０１のみを有しており、さらに、蛍光体層９０２にはレーザー光ではなくＬＥＤ光源からの所定波長の光が照射される。なお、蛍光体層９０２は、ＬＥＤ光源からの所定波長の光の色（波長）を変換した白色光（図でＬ９２）を出射する。
　波長変換装置９０は、第２基板を有しないため、蛍光体層９０２は、当該光が照射された領域で発生した熱が効率よく外部へ放熱できない。また、波長変換装置９０は、レーザー光ではなくＬＥＤ光源からの所定波長の光が第１基板９０１に照射されるため、第１基板１０１に照射される際のスポット径（入射スポット径）がレーザー光より大きく高い放熱効果を得られない。これらにより、比較例の波長変換装置９０の構成では、蛍光体層９０２の温度上昇を抑制できないので、高出力化を図ることができないという問題がある。
　それに対して、例えば図２に示す本実施の形態の波長変換装置１０は、蛍光体層１０２を第１基板１０１に塗布し、第２基板１０３で挟みこみ、波長変換装置１０を作成する。さらに、波長変換装置１０では、放熱効果が高い入射スポット径の小さな光として、レーザー照射パワー密度が０．０３Ｗ／ｍｍ２以上である所定波長のレーザー光を用いる。
　これらにより、本実施の形態の波長変換装置１０は、放熱効果を高めることができるので、蛍光体層１０２の温度上昇を抑制できる。それにより、本実施の形態の波長変換装置１０は蛍光体層１０２に照射される光の強度を上げても輝度飽和するのを抑止することができ、高出力化を図ることができる。
　以上のように、本実施の形態に係る波長変換装置１０は、レーザー光用の波長変換装置であって、透光性を有する第１基板１０１と、透光性を有する第２基板１０３と、第１基板１０１および第２基板１０３に挟まれかつ面接触して設けられ、入射されたレーザー光源からの所定波長のレーザー光を波長変換する蛍光体層１０２と、を備える。レーザー光のレーザー照射パワー密度は、０．０３Ｗ／ｍｍ２以上であり、第１基板１０１および第２基板１０３の熱伝導率は、蛍光体層１０２の熱伝導率よりも高い。
　これにより、放熱効果を高めることができるので、蛍光体層１０２の温度上昇を抑制し、高出力化を図ることができるレーザー光用の波長変換装置１０を実現することができる。
　また、例えば、第２基板１０３は、さらに、外部の放熱部材と熱的に接続されていてもよい。
　これにより、放熱効果をより高めることができるので、蛍光体層１０２の温度上昇をより抑制することができる。
　ここで、例えば、第１基板および前記第２基板は、サファイア基板であってもよい。
　これにより、放熱効果をより高めることができるので、蛍光体層１０２の温度上昇をより抑制することができる。
　また、例えば、レーザー光のレーザー照射パワー密度は、０．２２Ｗ／ｍｍ２以上であってもよい。
　これにより、放熱効果をより高めることができるので、蛍光体層１０２の温度上昇をより抑制することができる。
　また、例えば、レーザー光源は、所定波長のレーザー光として、青色のレーザー光を発し、蛍光体層１０２は、青色のレーザー光の一部を、黄色を示す波長帯域の光に波長変換してもよい。
　これにより、波長変換装置１０は、青色のレーザー光を波長変換して白色光を作り出すことができる。
　（実施例）
　次に、以上のように構成された波長変換装置１０の熱の伝達性についてのシミュレーション評価の結果を実施例として説明する。
　［解析モデル］
　図４は、波長変換装置の解析モデルの一例を示す模式図である。図５は、図４に示す解析モデル１ａのＺ平面での断面図を示す模式図である。
　図４および図５に示す解析モデル１ａは、開口部１１１ａを有する放熱板１１ａと、開口部１２１ａを有する放熱板１２ａとを備え、放熱板１１ａおよび放熱板１２ａとの間（図でＫ領域）に、比較例の波長変換装置９０ａまたは実施例の波長変換装置１０ａが配置される。解析モデル１ａは、上記の実施の形態１で説明した照明装置１を模式的に示した解析モデルに該当する。なお、図５では、比較例の波長変換装置９０ａが配置された場合について示されている。また、放熱板１１ａは、熱伝導率が１３８Ｗ／ｍＫのアルミＡ５０５２からなり、２０ｍｍ×７０ｍｍの大きさで厚みが５０ｍｍであるとした。放熱板１２ａは、熱伝導率が１３８Ｗ／ｍＫのアルミＡ５０５２からなり、２０ｍｍ×７０ｍｍの大きさで厚みが２０ｍｍであるとした。開口部１１１ａおよび開口部１２１ａは、φ９ｍｍの大きさであるとした。
　図６は、比較例における波長変換装置９０ａの解析モデルの説明図である。図６に示す比較例における波長変換装置９０ａは、第１基板９０１ａと、蛍光体層９０２ａとを備え、所青色のレーザー光が照射される場合の解析モデルである。比較例の波長変換装置９０ａは、上記の実施の形態１で説明した比較例の波長変換装置９０の解析モデルに該当する。ここで、第１基板９０１ａは、熱伝導率が４２Ｗ／ｍＫのサファイア基板からなり、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさで厚みが０．３ｍｍであるとした。蛍光体層９０２ａは、等価熱伝導率が３Ｗ／ｍＫであり、φ９ｍｍの大きさで厚みが０．０３ｍｍであるとした。放熱板１１ａおよび放熱板１２ａと第１基板９０１ａとは、熱伝導率が５Ｗ／ｍＫの銀ペーストを介して接触しているとした。なお、図６には、青色のレーザー光が照射されている蛍光体層９０２ａの領域Ａが模式的に示されている。
　図７は、本実施例における波長変換装置１０ａの解析モデルの説明図である。図７に示す実施例における波長変換装置１０ａは、第１基板１０１ａと、蛍光体層１０２ａと、第２基板１０３ａとを備え、青色のレーザー光が照射される場合の解析モデルである。実施例の波長変換装置１０ａは、上記の実施の形態１で説明した波長変換装置１０の解析モデルに該当する。ここで、第１基板１０１ａおよび第２基板１０３ａは、第１基板９０１と同様に、熱伝導率が４２Ｗ／ｍＫのサファイア基板からなり、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさで厚みが０．３ｍｍであるとした。蛍光体層１０２ａは、蛍光体層９０２ａと同様に、等価熱伝導率が３Ｗ／ｍＫであり、φ９ｍｍの大きさで厚みが０．０３ｍｍであるとした。放熱板１１ａと第１基板１０１ａおよび放熱板１２ａと第２基板１０３ａとは、熱伝導率が５Ｗ／ｍＫの銀ペーストを介して接触しているとした。
　［解析結果］
　次に、シミュレーションによる解析結果について説明する。シミュレーションによって、レーザーダイオードが青色のレーザー光を出射している状態で解析モデル１ａが温度３０度の環境下に置かれ、解析モデル１ａの各部位の温度が実質的に一定値になった定常状態（つまり各部位の温度が飽和した状態）での蛍光体層の温度を解析（評価）する。
　図８Ａは、実施例および比較例における波長変換装置の断面の温度分布を示す説明図である。図８Ｂは、図８Ａの一部拡大図である。図９は、レーザー照射パワー密度の説明図である。図８Ａおよび図８Ｂには、シミュレーションの解析結果として、青色のレーザー光の入射スポット径がφ０．３ｍｍ、φ７ｍｍすなわちレーザー照射パワー密度２１．７６Ｗ／ｍｍ２、０．０４Ｗ／ｍｍ２における実施例および比較例における波長変換装置の断面の温度分布が示されている。なお、蛍光体層の発熱量が１Ｗであるとしている。ここで、レーザー照射パワー密度は、図９に示すように、レーザーダイオードから出射された青色のレーザー光Ｌ１のエネルギー［Ｗ］を、当該青色のレーザー光が照射される蛍光体層１０２の出射側の面積（レーザー照射エリア１０２２）［ｍｍ２］で除した値である。このレーザー照射パワー密度は、ａ）レーザーダイオードからの出力［Ｗ］、ｂ）スポット径［ｍｍ］から導出することができる。
　図８Ａおよび図８Ｂに示すように、レーザー照射パワー密度２１．７６Ｗ／ｍｍ２において、実施例における蛍光体層１０２ａの温度の最高値は、９０．６６度であり、比較例における蛍光体層９０２ａの温度の最高値は、１７６．１６度であった。また、レーザー照射パワー密度０．０４Ｗ／ｍｍ２において、実施例における蛍光体層１０２ａの温度の最高値は、４１．８２度であり、比較例における蛍光体層９０２ａの温度の最高値は、４６．１８度であった。
　図１０は、蛍光体層の発熱量が１Ｗである場合の実施例および比較例における解析結果の一例を示す図である。なお、図１０に示されるグラフは、青色のレーザー光のスポット径がφ０．３ｍｍ、φ３ｍｍ、φ７ｍｍ、φ８．４１ｍｍすなわちレーザー照射パワー密度が２１．７６Ｗ／ｍｍ２、０．２２Ｗ／ｍｍ２、０．０４Ｗ／ｍｍ２、０．０３Ｗ／ｍｍ２における蛍光体層の温度をプロットして結んだものである。
　この図１０から、実施例に係る波長変換装置１０ａでは、レーザー照射パワー密度が０．０３Ｗ／ｍｍ２以上において、比較例に係る波長変換装置９０ａの蛍光体層９０２ａよりも、蛍光体層１０２ａの方が温度が低いのがわかる。これにより、レーザー照射パワー密度が０．０３Ｗ／ｍｍ２以上である青色のレーザー光を用いることにより、蛍光体層１０２ａの高温化をより抑制することができるのがわかる。また、図１０に示す実施例についてのグラフから、レーザー照射パワー密度が大きい方すなわち第１基板１０１ａに照射されるレーザー光のスポット径（入射スポット径）が小さい方が波長変換装置１０ａの放熱効果が高いことがわかる。レーザー照射パワー密度が０．２２Ｗ／ｍｍ２付近に変曲点があることから、レーザー照射パワー密度が０．２２Ｗ／ｍｍ２以上である青色のレーザー光を用いることにより、蛍光体層１０２ａの高温化をより抑制することができるのがわかる。
　図１１は、蛍光体層の発熱量が３Ｗ、５Ｗである場合の実施例および比較例における解析結果の一例を示す図である。図１１には、蛍光体層の発熱量が３Ｗ、５Ｗである場合における実施例および比較例のレーザー照射パワー密度と蛍光体温度との関係が示されている。また、蛍光体層の発熱量が１Ｗである場合における実施例におけるレーザー照射パワー密度と蛍光体温度との関係も示されている。なお、図１１に示されるグラフも、図１０と同様に、青色のレーザー光のスポット径がφ０．３ｍｍ、φ３ｍｍ、φ７ｍｍ、φ８．４１ｍｍすなわちレーザー照射パワー密度が２１．７６Ｗ／ｍｍ２、０．２２Ｗ／ｍｍ２、０．０４Ｗ／ｍｍ２、０．０３Ｗ／ｍｍ２における蛍光体層の温度をプロットして結んだものである。
　この図１１からも、図１０と同様のことが言えるのがわかる。すなわち、実施例に係る波長変換装置１０ａは、レーザー照射パワー密度が０．０３Ｗ／ｍｍ２以上において、比較例に係る波長変換装置９０ａの蛍光体層９０２ａよりも、蛍光体層１０２ａの方が温度が低いのがわかる。また、レーザー照射パワー密度が大きい方すなわち第１基板１０１ａに照射されるレーザー光のスポット径（入射スポット径）が小さい方が波長変換装置１０ａの放熱効果が高いことがわかる。レーザー照射パワー密度が０．２２Ｗ／ｍｍ２付近に変曲点があることから、レーザー照射パワー密度が０．２２Ｗ／ｍｍ２以上である青色のレーザー光を用いることにより、蛍光体層１０２ａの高温化をより抑制することができるのがわかる。
　以上の解析結果により、本実施の形態では、レーザー照射パワー密度が０．０３Ｗ／ｍｍ２以上である青色のレーザー光を用いることにより、蛍光体層１０２ａの高温化をより抑制することができるのがわかる。なお、レーザー照射パワー密度が０．２２Ｗ／ｍｍ２以上である青色のレーザー光を用いてもよい。
　（実施の形態２）
　特許文献１に記載の技術には、蛍光体層の厚みを精度よく管理することは難しいという課題もある。換言すると、特許文献１に開示されるような従来技術には、ＬＥＤごとに蛍光体層の膜厚がばらついてしまうという課題もある。そのため、特許文献１に開示されるような従来技術を用いて、固体光源としてレーザー光源を用いる照明装置を作成した場合には、照明装置ごとの蛍光体層の膜厚ばらつきによって、蛍光体層の発光スペクトルが変化してしまう。
　本実施の形態では、さらに、蛍光体層の膜厚ばらつきを抑制することができるレーザー光用波長変換装置及びそれを用いた照明装置について説明する。
　［照明装置］
　以下では、まず、本実施の形態における波長変換装置が用いられる応用製品として、照明装置を例に挙げて説明する。
　図１２は、本実施の形態における波長変換装置２０が用いられる照明装置１Ｂの一例を示す図である。図１３は、図１２に示す照明装置の断面図である。なお、図１、図２と同様の要素には同一の符号を付している。
　図１２に示される照明装置１Ｂは、例えば内視鏡やファイバースコープ、スポットライト、漁網に用いられ、紫外から可視までの波長帯域のうちの所定の波長のレーザー光から白色光を作り出して出射する。
　本実施の形態では、照明装置１Ｂは、波長変換装置２０と、放熱板１１と、放熱板１２とを備える。また、固体光源は、所定波長のレーザー光として、青色のレーザー光を発するレーザー光源である。
　［放熱板１１］
　放熱板１１は、波長変換装置２０のうち蛍光体層２０２が設けられた部分に重なる位置に開口部１１１を有し、波長変換装置２０において発生した熱を照明装置１Ｂの外部へ放熱する部材である。放熱板１１は、照明装置１Ｂのレーザー光（図でＬ１）が入射される側（図で入射側）において波長変換装置２０と面接触して配置される。放熱板１１は、例えばＡｌなどの高い熱伝導率を持つ材料で形成される。なお、放熱板１１の表面には、凹凸形状が形成されていてもよい。放熱板１１の表面積を大きくすることで照明装置１Ｂの外部へ放熱する効率を高めることができるからである。
　開口部１１１は、固体光源であるレーザー光源から出射されたレーザー光を波長変換装置２０へ通過させるための開口である。開口部１１１は、レーザー光源から出射されたレーザー光の光路上に配置されている。このようにして、レーザー光源から出射されたレーザー光は、開口部１１１を通過して波長変換装置２０に到達することができる。
　［放熱板１２］
　放熱板１２は、波長変換装置２０のうち蛍光体層２０２が設けられた部分に重なる位置に開口部１２１を有し、波長変換装置２０において発生した熱を照明装置１Ｂの外部へ放熱する部材である。放熱板１２は、白色光（図でＬ２）が出射される側（図で出射側）において波長変換装置２０と面接触して配置され、放熱板１２は、例えばＡｌなどの高熱伝導率を持つ材料で形成される。なお、放熱板１２の表面には、凹凸形状が形成されていてもよい。放熱板１２の表面積を大きくすることで照明装置１Ｂの外部へ放熱する効率を高めるためである。
　開口部１２１は、波長変換装置２０から出射された白色光を通過させることで照明装置１Ｂの外部へ出射させるための開口である。開口部１２１は、レーザー光源から出射されたレーザー光の光路上に配置されている。このようにして、波長変換装置２０から出射された白色光は、開口部１２１を通過して照明装置１Ｂの外部に出射することができる。
　［波長変換装置１０］
　図１４は、本実施の形態における波長変換装置２０の断面図である。
　波長変換装置２０は、図１３および図１４に示すように、第１基板１０１と、蛍光体層２０２と、第２基板１０３とを備えるレーザー光用波長変換装置である。また、波長変換装置２０は、第１基板１０１と第２基板１０３の間に蛍光体層２０２の膜厚を調整する間隙保持部材を有している。なお、波長変換装置２０は、照明装置１Ｂが内視鏡等に用いられる場合にはレーザー光を用いた光源手段に該当する。
　（第１基板１０１）
　第１基板１０１には、レーザー光源から出射され、放熱板１１の開口部１１１を通過したレーザー光が照射される。第１基板１０１は、蛍光体層２０２が設けられた部分を有する。蛍光体層２０２は、第１基板１０１に塗布されることで第１基板１０１上に設けられる場合を例として説明するが、蛍光体層２０２が第１基板１０１上に設けられる手法はこれに限られない。
　第１基板１０１は、透光性を有する基板である。ここで、第１基板１０１は、光の吸収が無く透明であるとよい。言い換えれば、第１基板１０１は、消衰係数がほぼ０の材料で形成されているとよい。これにより、第１基板１０１を透過するレーザー光の量を多くすることができ、結果的に照明装置１Ｂから周囲に出射される光の量を多くすることができるからである。
　また、第１基板１０１の熱伝導率は、蛍光体層２０２の熱伝導率よりも高い。第１基板１０１を形成する材料は、透光性を有し、かつ、蛍光体層２０２の熱伝導率よりも高ければ、例えば、サファイア、ＺｎＯ単結晶、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＣ、多結晶アルミナ、ＧａＮなど任意のものを用いてもよい。
　（第２基板１０３）
　第２基板１０３は、蛍光体層２０２が設けられている部分を有し、蛍光体層２０２から出射された白色光が照射される。第２基板１０３は、照射された白色光を通過させることで放熱板１２の開口部１１２に出射する。
　第２基板１０３は、透光性を有する基板である。ここで、第２基板１０３は、光の吸収が無く透明であるとよい。言い換えれば、第２基板１０３は、消衰係数がほぼ０の材料で形成されているとよい。これにより、第２基板１０３を透過する白色光の量を多くすることができ、結果的に照明装置１Ｂから周囲に出射される光の量を多くすることができるからである。
　また、第２基板１０３の熱伝導率は、蛍光体層２０２の熱伝導率よりも高い。第２基板１０３を形成する材料は、透光性を有し、かつ、蛍光体層２０２の熱伝導率よりも高ければ、例えば、サファイア、ＺｎＯ単結晶、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＣ、多結晶アルミナ、ＧａＮなど任意のものを用いてもよい。
　（蛍光体層２０２）
　蛍光体層２０２は、第１基板１０１および第２基板１０３に挟まれ、かつ、これらに面接触して設けられる。蛍光体層２０２は、照射されたレーザー光源からの所定波長のレーザー光を波長変換する蛍光体２０２２を有する。なお、蛍光体層２０２は、光の色の変換の際に熱を発生させる。ここで、間隙保持部材は、透光性を有する略同一径の複数の膜厚調整粒子２０２１であり、複数の膜厚調整粒子２０２１は蛍光体層２０２に含有されている。
　本実施の形態では、蛍光体層２０２は、レーザー光の色（波長）を変換する波長変換機能を有する。より具体的には、蛍光体層２０２は、レーザー光源からの青色のレーザー光を受光し、受光した青色のレーザー光の一部を蛍光体２０２２により変換した黄色光と、上記青色のレーザー光の残部とが混色された白色光を生成して出射する。蛍光体層２０２は、図１３および図１４に示すように、例えば平板状に形成され、複数の膜厚調整粒子２０２１と、複数の蛍光体２０２２と、封止樹脂２０２３とを含有する。
　蛍光体２０２２は、レーザー光源からの青色のレーザー光を受光し、黄色光を出射する。複数の蛍光体２０２２のそれぞれは、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体粒子である。
　封止樹脂２０２３は、例えばシリコーン又は液状ガラス等の樹脂であり、蛍光体層２０２において蛍光体２０２２を封止する。また、封止樹脂２０２３は、膜厚調整粒子２０２１も封止する。なお、封止樹脂２０２３は、例えばＺｎＯ等の無機酸化物などの熱伝導率の高い材料がさらに混合されることで放熱性を高めてもよい。
　複数の膜厚調整粒子２０２１のそれぞれは、透光性を有し、略同一径である。複数の膜厚調整粒子２０２１は、例えばシリカからなるシリカビーズ、シリコーンからなるシリコーンビーズ、および、ガラスからなるガラスビーズのいずれかからなる。なお、膜厚調整粒子２０２１の形状は、ある方向の径が同一であればよく、球状、楕円球状、フレーク状、ワイヤ状、ロッド状などでもよい。
　ここで、本実施の形態では、複数の膜厚調整粒子２０２１のそれぞれの屈折率は、封止樹脂２０２３と同一である。なお、本実施の形態で同一の屈折率とはその差が±０．１以内であるものとする。そのため、複数の膜厚調整粒子２０２１は、蛍光体層２０２中に均一、ランダムまたは全体的にまばらに配置することができる。複数の膜厚調整粒子２０２１は、第１基板１０１と第２基板１０３とに挟まれることにより、第１基板１０１と第２基板１０３との間を膜厚調整粒子２０２１の厚み（直径）である一定の距離に精度よく保つことができる。このようにして、第１基板１０１と第２基板１０３との間に挟まれる蛍光体層２０２の膜厚を一定にすることができる。
　なお、間隙保持部材は、上述したような複数の膜厚調整粒子２０２１である場合に限らない。例えば、間隙保持部材は、蛍光体層２０２の膜厚を一定に調整することができれば、透光性を有し、蛍光体層２０２の厚み方向に一定の厚みを有するワイヤ状、リング状または突起状の膜厚調整物体であってもよい。この場合、膜厚調整物体は、上記膜厚調整粒子２０２１と同様の材質であればよい。ワイヤ状、リング状または突起状の膜厚調整物体については後述するので、ここでの具体的な説明は省略する。
　［効果等］
　以上のように、本実施の形態によれば、蛍光体層２０２は、膜厚調整粒子２０２１を含有する。これにより、膜厚調整粒子２０２１を含有する蛍光体層２０２を第１基板１０１に塗布し、第２基板１０３で挟みこみ波長変換装置２０を作成しても、第１基板１０１と第２基板１０３との間を膜厚調整粒子２０２１の厚み（直径）である一定の距離に精度よく保つことができる。したがって、第１基板１０１と第２基板１０３との間の距離が一定の距離に精度よく保たれるので、第１基板１０１と第２基板１０３との間に挟まれる蛍光体層２０２の膜厚を精度よく一定にすることができる。それにより、波長変換装置２０ごとにおいても蛍光体層２０２の膜厚をばらつきなく一定に形成することができる。
　このように、本実施の形態によれば、蛍光体層２０２の膜厚ばらつきを抑制することができるレーザー光用の波長変換装置２０及びそれを用いた照明装置１Ｂを実現することができる。
　ここで、図１５および図１６を用いて、本実施の形態の波長変換装置２０の効果について説明する。図１５は、実施の形態２の比較例１における波長変換装置９０Ａが用いられる照明装置の断面図である。図１６は、実施の形態２の比較例１における波長変換装置９０Ａの断面図である。なお、図１３と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図１５および図１６に示す比較例１では、第１基板９０１Ａと、蛍光体層９０２Ａとを備える波長変換装置９０Ａの一例が示されている。ここで、第１基板９０１Ａは、透光性を有する基板であり、蛍光体層９０２Ａが塗布された部分を有する。第１基板９０１Ａを形成する材料は、第１基板１０１と同様に、例えば、サファイア、ＺｎＯ単結晶、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＣ、多結晶アルミナ、ＧａＮなど任意のものを用いることができる。また、蛍光体層９０２Ａは、第１基板９０１Ａに設けられる。蛍光体層９０２Ａは、照射されたレーザー光源からの所定波長のレーザー光を波長変換する蛍光体９０２２Ａと、蛍光体９０２２Ａを封止する封止樹脂９０２３Ａとを有する。つまり、比較例１の波長変換装置９０Ａでは、第２基板がなく第１基板９０１Ａのみを有しており、さらに、蛍光体層９０２Ａには膜厚調整粒子が含有されていない。そのため、第１基板９０１Ａに設けられる蛍光体層９０２Ａの膜厚は精度よく一定となるようにできないので、波長変換装置９０Ａごとに蛍光体層９０２Ａの膜厚がばらついてしまうという問題がある。これにより、比較例１の波長変換装置９０Ａごとの蛍光体層９０２Ａの膜厚ばらつきによって、レーザー光源が発するレーザー光を波長変換する場合に、蛍光体層９０２Ａの発光スペクトルが変化してしまうという問題がある。
　それに対して、例えば図１３および図１４に示す本実施の形態の蛍光体層２０２は、透光性を有し略同一径の複数の膜厚調整粒子２０２１を含有し、第１基板１０１および第２基板１０３に挟まれかつ面接触して設けられている。つまり、膜厚調整粒子２０２１の厚みにより第１基板１０１および第２基板１０３の間を一定の距離に精度よく保つことができるので、蛍光体層２０２の膜厚は、膜厚調整粒子２０２１の厚みで一定にすることができる。
　このようにして、波長変換装置２０ごとにおいても蛍光体層２０２の膜厚をばらつきなく一定に形成することができるので、波長変換装置２０ごとの蛍光体層２０２の発光スペクトルの変化を抑制することができる。この結果、本実施の形態の波長変換装置２０は、白色光を個体差なく安定して作り出すことができるという効果を奏する。
　以上のように、本実施の形態に係る波長変換装置２０は、レーザー光用の波長変換装置であり、透光性を有する第１基板１０１と、透光性を有する第２基板１０３と、第１基板１０１および第２基板１０３に挟まれかつ面接触して設けられ、照射されたレーザー光源からの所定波長のレーザー光を波長変換する蛍光体２０２２を有する蛍光体層２０２とを備え、第１基板１０１と第２基板１０３の間に蛍光体層２０２の膜厚を調整する間隙保持部材を有する。そして、第１基板１０１および第２基板１０３の熱伝導率は、蛍光体層２０２の熱伝導率よりも高い。
　これにより、蛍光体層２０２は、第１基板１０１および第２基板１０３の間で一定の距離に保つことができるので、蛍光体層２０２の膜厚ばらつきを抑制することができる。
　ここで、間隙保持部材は、透光性を有する略同一径の複数の膜厚調整粒子２０２１であり、複数の膜厚調整粒子２０２１は、蛍光体層２０２に含有されている。
　これにより、蛍光体層２０２は、膜厚調整粒子２０２１の厚み（直径）により第１基板１０１および第２基板１０３の間を一定の距離に保つことができるので、蛍光体層２０２の膜厚ばらつきを抑制することができる。これにより、レーザー光源が発するレーザー光を波長変換する場合に発光スペクトルの変化を抑制することができるという効果も奏する。
　ここで、複数の膜厚調整粒子２０２１の屈折率は、蛍光体層２０２において蛍光体２０２２を封止する封止樹脂２０２３と同一である。
　これにより、膜厚調整粒子２０２１は、封止樹脂２０２３との境界等で、蛍光体層２０２に照射されるレーザー光を屈折や反射等をしない。換言すると、蛍光体層２０２に照射されるレーザー光の挙動に膜厚調整粒子２０２１が与える影響は、封止樹脂２０２３と同等である。そのため、蛍光体層２０２は、膜厚調整粒子２０２１を蛍光体層２０２に亘って均一、ランダムまたはまばらに含有することができる。
　また、複数の膜厚調整粒子２０２１は、例えばシリカからなるシリカビーズ、シリコーンからなるシリコーンビーズ、および、ガラスからなるガラスビーズのうちのいずれかである。
　これにより、透光性を有し、略同一径である複数の膜厚調整粒子２０２１を作成することができる。
　また、間隙保持部材は、透光性を有し、かつ、蛍光体層２０２の厚み方向に一定の厚みを有するワイヤ状、リング状または、突起状の膜厚調整物体であってもよい。
　これにより、蛍光体層２０２は、第１基板１０１および第２基板１０３の間を一定の距離に保つことができるので、蛍光体層２０２の膜厚ばらつきを抑制することができる。
　また、レーザー光源は、所定波長のレーザー光として、青色のレーザー光を発する。そして、蛍光体層２０２は、青色のレーザー光の一部を、黄色を示す波長帯域の光に波長変換する。
　これにより、波長変換装置２０は、青色のレーザー光を波長変換して白色光を作り出すことができる。
　（変形例）
　上述した実施の形態２では、蛍光体層を構成する封止樹脂と膜厚調整粒子との屈折率が同一である場合について説明したが、これに限らない。蛍光体層を構成する封止樹脂と膜厚調整粒子との屈折率が異なっていてもよい。以下、この場合の例を変形例として実施の形態２と異なるところを中心に説明する。
　［波長変換装置２０Ａ］
　図１７は、実施の形態２の変形例における波長変換装置２０Ａの一例の断面図である。図１８は、実施の形態２の変形例における蛍光体層２０２Ａを構成する材料例を示す図である。図１９は、図１７に示す蛍光体層２０２Ａに含有される膜厚調整粒子２０２１Ａの配置例を示す模式図である。なお、図１３および図１４と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図１７に示す波長変換装置２０Ａは、図１３に示す波長変換装置２０に対して、蛍光体層２０２Ａの構成が異なる。また、波長変換装置２０Ａは、実施の形態１同様に、第１基板１０１と第２基板１０３の間に蛍光体層２０２Ａの膜厚を調整する間隙保持部材を有している。
　（蛍光体層２０２Ａ）
　蛍光体層２０２Ａは、第１基板１０１および第２基板１０３に挟まれ、かつ、これらに面接触して設けられる。蛍光体層２０２Ａは、照射されたレーザー光源からの所定波長のレーザー光を波長変換する蛍光体２０２２を有する。ここで、間隙保持部材は、透光性を有する略同一径の複数の膜厚調整粒子２０２１Ａであり、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは蛍光体層１０２Ａに含有されている。
　本変形例でも、蛍光体層２０２Ａは、レーザー光源からの青色のレーザー光の一部を蛍光体２０２２により変換した黄色光と、上記青色のレーザー光の残部とが混色された白色光を生成して出射する。蛍光体層２０２Ａは、図１７および図１９に示すように、例えば平板状に形成され、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａと、複数の蛍光体２０２２と、封止樹脂２０２３とを含有する。なお、後述するが、図１７および図１９に示す複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、図１３および図１４に示す複数の膜厚調整粒子２０２１Ａに対して、蛍光体層２０２Ａ内での配置が異なっている。
　封止樹脂２０２３は、図１８に示すように、例えばシリコーン又は液状ガラス等の樹脂であり、蛍光体層２０２Ａにおいて蛍光体２０２２を封止する。また、封止樹脂２０２３は、膜厚調整粒子２０２１Ａも封止する。
　複数の膜厚調整粒子２０２１Ａのそれぞれは、透光性を有し、略同一径である。複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、図１８に示すように、例えばシリカからなるシリカビーズ、シリコーンからなるシリコーンビーズ、または、ガラスからなるガラスビーズであればよい。
　本変形例では、封止樹脂２０２３が例えばシリコーンからなる場合、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａのそれぞれはガラスビーズまたはシリカビーズからなる。つまり、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａのそれぞれの屈折率は、封止樹脂２０２３と異なる。これは、膜厚調整粒子２０２１Ａは、封止樹脂２０２３との境界等で、蛍光体層２０２Ａに照射されるレーザー光を屈折や反射をしてしまうことを意味する。すなわち、膜厚調整粒子２０２１Ａは、蛍光体層２０２Ａに照射されるレーザー光の挙動に影響してしまうことを意味する。したがって、蛍光体層２０２Ａは、蛍光体層２０２Ａに照射されるレーザー光の挙動に影響してしまうことから、封止樹脂２０２３と異なる屈折率を有する膜厚調整粒子２０２１Ａを均一、ランダムまたは全体的にまばらに含有することができない。
　そこで、本変形例では、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、上面視において、照射されるレーザー光における蛍光体層２０２Ａのスポット位置から所定距離以上離れた位置に配置されている。ここで、スポット位置とは、蛍光体層２０２Ａの照射面におけるレーザー光のスポット径が存する位置である。
　例えば、図１９に示す例では、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、上面視において、スポット位置から離れた位置に、当該スポット位置を中心とするリング状に配置されている。なお、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、上面視において、スポット位置から所定距離の領域を除く蛍光体層２０２Ａに配置されることにより、スポット位置から離れた位置に配置されているとしてもよい。
　なお、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、上記実施の形態２と同様に、第１基板１０１と第２基板１０３とに挟まれることにより、第１基板１０１と第２基板１０３との間を膜厚調整粒子２０２１Ａの厚み（直径）である一定の距離に精度よく保つことができる。そのため、第１基板１０１と第２基板１０３との間に挟まれる蛍光体層２０２Ａの膜厚を一定にすることができる。
　［効果等］
　以上のように、本変形例によれば、蛍光体層２０２Ａは、膜厚調整粒子２０２１Ａを含有する。これにより、膜厚調整粒子２０２１Ａを含有する蛍光体層２０２Ａを第１基板１０１に塗布し、第２基板１０３で挟みこみ波長変換装置２０Ａを作成しても、第１基板１０１と第２基板１０３との間を膜厚調整粒子２０２１Ａの厚み（直径）である一定の距離に精度よく保つことができる。したがって、第１基板１０１と第２基板１０３との間の距離が一定の距離に精度よく保たれるので、第１基板１０１と第２基板１０３との間に挟まれる蛍光体層２０２Ａの膜厚を精度よく一定にすることができる。それにより、波長変換装置２０Ａごとにおいても蛍光体層２０２Ａの膜厚をばらつきなく一定に形成することができる。
　このように、本変形例によれば、蛍光体層２０２Ａの膜厚ばらつきを抑制することができるレーザー光用の波長変換装置２０Ａ及びそれを用いた照明装置を実現することができる。
　ここで、図２０を用いて、本変形の波長変換装置２０Ａの効果について説明する。図２０は、実施の形態２の比較例２における蛍光体層２０２Ｂに含有される膜厚調整粒子２０２１Ｂの配置例を示す模式図である。図１９と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図２０に示す比較例２では、複数の膜厚調整粒子２０２１Ｂのそれぞれの屈折率は、封止樹脂２０２３と異なる場合において、膜厚調整粒子２０２１Ｂが蛍光体層２０２Ｂに全体的にまばらに配置されている例が示されている。なお、膜厚調整粒子２０２１Ｂと膜厚調整粒子２０２１Ａとは、配置を除き同一のものである。つまり、比較例２に示される膜厚調整粒子２０２１Ｂの配置では、膜厚調整粒子２０２１Ｂは、蛍光体層２０２Ｂに照射されるレーザー光の挙動に影響を与えてしまう。これは膜厚調整粒子２０２１Ｂは、封止樹脂２０２３と屈折率が異なるので、封止樹脂２０２３との境界等で、蛍光体層２０２Ｂに照射されるレーザー光を屈折や反射をしてしまうからである。
　それに対して、例えば図１９に示す本変形例の蛍光体層２０２Ａでは、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、上面視において、照射されるレーザー光における蛍光体層２０２Ａのスポット位置から所定距離以上離れた位置に配置されている。この配置により、本変形例の蛍光体層２０２Ａでは、膜厚調整粒子２０２１Ａが、蛍光体層２０２Ａに照射されるレーザー光の挙動に影響を与えてしまうことを防止することができる。これは、蛍光体層２０２Ｂに照射される青色のレーザー光の一部により励起された黄色光と透過した青色のレーザー光の他部とが散乱され混色される領域に膜厚調整粒子２０２１Ａが配置されていないため、当該領域内の光の挙動に影響を与えないからである。
　以上のように、本変形例に係る波長変換装置２０Ａは、レーザー光用の波長変換装置であり、透光性を有する第１基板１０１と、透光性を有する第２基板１０３と、第１基板１０１および第２基板１０３に挟まれかつ面接触して設けられ、照射されたレーザー光源からの所定波長のレーザー光を波長変換する蛍光体２０２２を有する蛍光体層２０２Ａとを備え、第１基板１０１と第２基板１０３の間に蛍光体層２０２Ａの膜厚を調整する間隙保持部材を有する。そして、第１基板１０１および第２基板１０３の熱伝導率は、蛍光体層２０２Ａの熱伝導率よりも高い。
　これにより、蛍光体層１０２Ａは、第１基板１０１および第２基板１０３の間で一定の距離に保つことができるので、蛍光体層２０２Ａの膜厚ばらつきを抑制することができる。
　ここで、間隙保持部材は、透光性を有する略同一径の複数の膜厚調整粒子２０２１Ａであり、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、蛍光体層２０２Ａに含有されている。
　これにより、蛍光体層２０２Ａは、膜厚調整粒子２０２１Ａの厚み（直径）により第１基板１０１および第２基板１０３の間を一定の距離に保つことができるので、蛍光体層２０２Ａの膜厚ばらつきを抑制することができる。これにより、レーザー光源が発するレーザー光を波長変換する場合に発光スペクトルの変化を抑制することができるという効果も奏する。
　ここで、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａの屈折率は、蛍光体層２０２Ａにおいて蛍光体２０２２を封止する封止樹脂２０２３と異なる。そして、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、上面視において、入射されるレーザー光における蛍光体層２０２Ａのスポット位置から離れた位置に配置されている。
　これにより、膜厚調整粒子２０２１Ａが、蛍光体層２０２Ａに照射されるレーザー光の挙動に影響を与えてしまうことを防止することができる。
　例えば、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、上面視において、スポット位置から所定距離以上離れた位置に、当該スポット位置を中心とするリング状に配置されていてもよい。また、例えば、複数の膜厚調整粒子２０２１Ａは、上面視において、スポット位置から所定距離の領域を除く蛍光体層２０２Ａに配置されることにより、当該スポット位置から所定距離以上離れた位置に配置されていてもよい。
　このように、膜厚調整粒子２０２１Ａは蛍光体層２０２Ａに照射されるレーザー光が存する領域に配置されないので、当該領域内の光の挙動に影響を与えない。つまり、膜厚調整粒子２０２１Ａが蛍光体層２０２Ａに照射されるレーザー光の挙動に影響を与えてしまうことを防止することができる。
　なお、本変形例では、間隙保持部材が図１９等に示すように配置される複数の膜厚調整粒子であるとして説明したが、これらに限らない。間隙保持部材は、図２１～図２３に示すように配置されるものであってもよいので、以下図を用いて説明する。図２１～図２３は、実施の形態２の変形例における間隙保持部材の別の例を示す模式図である。なお、図１９と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図２１に示すように、間隙保持部材２０２１Ｃは、透光性を有し、蛍光体層２０２Ｃの厚み方向に一定の厚みを有するワイヤ状の形状からなる膜厚調整物体であってもよい。この場合も、間隙保持部材２０２１Ｃは、上面視において、照射されるレーザー光における蛍光体層２０２Ｃのスポット位置から離れた位置に配置されていればよい。なお、間隙保持部材２０２１Ｃは、蛍光体層２０２Ｃに含有されているとしてもしなくてもよい。
　また、図２２に示すように、間隙保持部材２０２１Ｄは、透光性を有し、蛍光体層２０２Ｄの厚み方向に一定の厚みを有するリング状の形状からなる膜厚調整物体であってもよい。この場合も、間隙保持部材２０２１Ｄは、上面視において、照射されるレーザー光における蛍光体層２０２Ｄのスポット位置から所定距離以上離れた位置に配置されていればよい。なお、間隙保持部材２０２１Ｄは、蛍光体層２０２Ｄに含有されているとしてもしなくてもよい。
　また、図２３に示すように、間隙保持部材２０２１Ｅは、透光性を有し、蛍光体層２０２Ｅの厚み方向に一定の厚みを有する突起状の形状からなる膜厚調整物体であってもよい。この場合も、間隙保持部材２０２１Ｅは、上面視において、照射されるレーザー光における蛍光体層２０２Ｅのスポット位置から離れた位置に配置されていればよい。なお、間隙保持部材２０２１Ｅは、蛍光体層２０２Ｅに含有されているとしてもしなくてもよい。
　（実施の形態３）
　実施の形態１等では、蛍光体層１０２等の蛍光体層を、当該蛍光体層の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する第１基板１０１および第２基板１０３で挟み込むことで放熱効果を高めることができるレーザー光用波長変換装置及びそれを用いた照明装置について説明した。この構成により、当該蛍光体層で発生した熱は、確実に第１基板１０１および第２基板１０３に伝導され外部に放熱されるからである。
　本実施の形態では、第２基板にレンズ機能を持たせることで、放熱効果をさらに高めることができるレーザー光用波長変換装置及びそれを用いた照明装置について説明する。
　［照明装置］
　以下では、まず、本実施の形態における波長変換装置が用いられる応用製品として、照明装置を例に挙げて説明する。
　図２４は、本実施の形態における波長変換装置３０が用いられる照明装置１Ｃの一例を示す図である。図２５は、図２４に示す照明装置１Ｃの断面図である。なお、図１、図２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図２４に示される照明装置１Ｃは、図１に示される照明装置１に対して、波長変換装置３０と、放熱板１２Ｃとの構成が異なる。
　［放熱板１２Ｃ］
　放熱板１２Ｃは、図１に示す放熱板１２と比較して、開口部１２１Ｃの大きさが異なる。
　開口部１２１Ｃは、波長変換装置３０から出射された白色光を通過させることで照明装置１Ｃの外部へ出射させるための開口である。開口部１２１Ｃは、レーザー光源から出射されたレーザー光の光路上に配置されている。また、開口部１２１Ｃは、波長変換装置３０の第２基板３０３の大きさよりも大きく、第２基板３０３が露出するように設置されている。これにより、波長変換装置３０から出射された白色光は、開口部１２１を通過して照明装置１Ｃの外部に出射される。
　［波長変換装置３０］
　波長変換装置３０は、レーザー光用の波長変換装置であって、図２５に示すように、第１基板１０１と、蛍光体層１０２と、第２基板３０３とを備える。図２５に示される波長変換装置３０は、図２に示される波長変換装置１０に対して、第２基板３０３の構成が異なる。なお、波長変換装置３０は、波長変換装置１０等と同様に、照明装置１Ｃが内視鏡等に用いられる場合にはレーザー光を用いた光源手段に該当する。
　（第２基板３０３）
　第２基板３０３は、図２に示す第２基板１０３と比較して、第１基板１０１と反対側に凸の半球レンズ形状となるように形成されている点が異なる。換言すると、第２基板３０３は、図２に示す第２基板１０３と比較して、さらに、半球レンズ機能を有する点が異なる。
　その他の部分は、図２に示す第２基板１０３と同様である。例えば、第２基板３０３は、蛍光体層１０２が設けられている部分と面接触し、蛍光体層１０２から出射された白色光が照射される。また、第２基板３０３は、例えばサファイア基板であり、透光性を有し、その熱伝導率は蛍光体層１０２の熱伝導率よりも高い。
　［効果等］
　図２６および図２７を用いて、本実施の形態の波長変換装置３０の効果について説明する。図２６は、実施の形態３の比較例における波長変換装置１０が出射する白色光の説明図である。図２７は、本実施の形態における波長変換装置３０が出射する白色光の説明図である。なお、図２６は、実施の形態１における波長変換装置１０を比較例として示したものである。また、図２、図２５等と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図２６に示す波長変換装置１０は、実施の形態１で説明したように、平板状の第２基板１０３を備えている。また、第１基板１０１と第２基板１０３とは、透光性を有するサファイア基板であり、波長変換装置１０には、レーザー光源からの所定波長の光が（図でＬ１）照射されている。蛍光体層１０２は、レーザー光源からの所定波長の光の色（波長）を変換した白色光（図でＬ２）を出射する。
　このように構成される第２基板１０３は、熱伝導率および透光性の高いサファイア基板からなるので、蛍光体層１０２から出射された白色光の多くを透過させて放熱板１２の開口部１２１に出射することができる。さらに、第２基板１０３の熱伝導率は、蛍光体層１０２の熱伝導率よりも高いことから、第２基板１０３は、蛍光体層１０２が光の色の変換の際に発生させる熱を伝達させ、空気中に分散させることができる。
　しかしながら、サファイアの屈折率は１.８程度と高いため、平板状に形成された第２基板１０３では、空気との界面での臨界角が小さくなる。つまり、図２６に示すように、蛍光体層１０２から第２基板１０３に入射される白色光の角度（入射角）が所定以上傾いていれば、全反射を引き起こさせて第２基板１０３内に白色光を閉じ込めてしまい、光量ロスが発生する。
　一方、図２７に示す波長変換装置３０は、第１基板１０１と反対側に凸の半球レンズ形状となるよう形成された第２基板３０３を備えている。また、第１基板１０１と第２基板３０３とは、透光性を有するサファイア基板であり、波長変換装置３０には、レーザー光源からの所定波長の光が（図でＬ１）照射されている。蛍光体層１０２は、レーザー光源からの所定波長の光の色（波長）を変換した白色光（図でＬ２、Ｌ２１、Ｌ２２）を出射する。
　このように構成される第２基板３０３は、熱伝導率および透光性の高いサファイア基板からなるのに加えて、半球レンズ機能を有する。これにより、サファイアの屈折率が１.８程度と高くても、第２基板３０３を、半球レンズ形状に形成することで、第２基板３０３と空気との界面での臨界角を大きくすることができ、第２基板３０３内に閉じ込められてしまう光を減少させることができる。つまり、図２７に示すように、蛍光体層１０２から第２基板３０３に入射される白色光の角度（入射角）が所定以上傾いていても、全反射を引き起こさせてしまう白色光がなくなり（第２基板３０３内に白色光が閉じ込められず）、光量ロスを抑制できる。したがって、波長変換装置３０は、波長変換装置１０と比較して、光取出し効率を向上させることができる。
　また、第２基板３０３は、半球レンズ形状に形成されることで、第２基板３０３と空気との界面を大きくすることができるので、蛍光体層１０２から伝達された熱を、より空気中に分散させることができる。したがって、波長変換装置３０は、波長変換装置１０と比較して、放熱効果を向上させることができる。
　以上のように、本実施の形態によれば、第２基板３０３を、さらに、第１基板１０１と反対側に凸の半球レンズ形状となるように形成する。これにより、第２基板３０３を有する波長変換装置３０は、光取出し効率および放熱効果をより向上することができる。
　なお、本実施の形態では、波長変換装置３０は蛍光体層１０２を有するとして説明したが、これに限らない。波長変換装置３０が、蛍光体層２０２等を有していてもよい。
　また、本実施の形態では、波長変換装置３０は、半球レンズ形状に形成された第２基板３０３を有することで、第２基板３０３にレンズ機能を持たせる場合の例について説明したが、これに限らない。例えば、非球面レンズ形状またはマイクロレンズ形状など、第２基板３０３を半球レンズ形状と異なる形状に形成することで第２基板３０３にレンズ機能をもたせてもよい。以下、これらの場合を変形例として説明する。
　（変形例１）
　図２８は、図２４に示す照明装置１Ｃの別の断面図である。なお、図１、図２、図２５と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　［波長変換装置３０Ａ］
　波長変換装置３０Ａは、レーザー光用の波長変換装置であって、図２８に示すように、第１基板１０１と、蛍光体層１０２と、第２基板３０３Ａとを備える。
　図２８に示される波長変換装置３０Ａは、図２５に示される波長変換装置３０に対して、第２基板３０３Ａの構成が異なる。
　（第２基板３０３Ａ）
　第２基板３０３Ａは、図２５に示す第２基板３０３と比較して、第１基板１０１と反対側に凸の非半球レンズ形状となるように形成されている点が異なる。換言すると、第２基板３０３Ａは、図２に示す第２基板１０３と比較して、さらに、非半球レンズ機能を有する点が異なる。
　その他の部分は、図２に示す第２基板１０３および図２５に示す第２基板３０３と同様であるので、ここでの説明は省略する。
　［効果等］
　図２７および図２９を用いて、本変形例における波長変換装置３０Ａの効果について説明する。図２９は、実施の形態３の変形例１における波長変換装置３０Ａが出射する白色光の説明図である。なお、図２、図２５、図２７等と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図２９に示す波長変換装置３０Ａは、第１基板１０１と反対側に凸の非半球レンズ形状となるよう形成された第２基板３０３Ａを備えている。また、第１基板１０１と第２基板３０３Ａとは、透光性を有するサファイア基板であり、波長変換装置３０Ａには、レーザー光源からの所定波長の光が（図でＬ１）照射されている。蛍光体層１０２は、レーザー光源からの所定波長の光の色（波長）を変換した白色光（図でＬ２、Ｌ２２、Ｌ２３）を出射する。
　このように構成される第２基板３０３Ａは、熱伝導率および透光性の高いサファイア基板からなるのに加えて、非半球ハーフレンズ機能を有する。これにより、サファイアの屈折率が１.８程度と高くても、第２基板３０３Ａを、非半球ハーフレンズ形状に形成することで、第２基板３０３Ａと空気との界面での臨界角を大きくすることができ、第２基板３０３Ａ内に閉じ込められてしまう光を減少させることができる。つまり、図２９に示すように、蛍光体層１０２から第２基板３０３Ａに入射される白色光の角度（入射角）が所定以上傾いていても、全反射を引き起こさせてしまう白色光がなくなり（第２基板３０３Ａ内に白色光が閉じ込められず）、光量ロスを抑制できる。したがって、波長変換装置３０Ａは、波長変換装置１０と比較して、光取出し効率を向上させることができる。
　また、第２基板３０３Ａは、非半球ハーフレンズ形状に形成されることで、第２基板３０３Ａと空気との界面を大きくすることができるので、蛍光体層１０２から伝達された熱を、より空気中に分散させることができる。したがって、波長変換装置３０Ａは、波長変換装置１０と比較して、放熱効果を向上させることができる。
　さらに、第２基板３０３Ａは、非半球ハーフレンズ形状に形成されることで、半球レンズ形状に形成する場合と比較して、頂点（短径側のレンズ高さ）を低くできる。これにより、波長変換装置３０Ａは、波長変換装置３０と比較して、小型化を図ることができ、波長変換装置３０Ａを組み込む照明器具または光源装置をより小型化できる。
　以上のように、本変形例によれば、第２基板３０３Ａを、さらに、第１基板１０１と反対側に凸の非半球レンズ形状となるように形成する。これにより、第２基板３０３Ａを有する波長変換装置３０Ａは、光取出し効率および放熱効果をより向上することができる。
　なお、本変形例でも、波長変換装置３０Ａは蛍光体層１０２を有するとして説明したが、これに限らない。波長変換装置３０Ａが、蛍光体層２０２等を有していてもよく、同様のことが言える。
　（変形例２）
　図３０は、図２４に示す照明装置１Ｃのさらに別の断面図である。なお、図１、図２、図２５と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　［波長変換装置３０Ｂ］
　波長変換装置３０Ｂは、レーザー光用の波長変換装置であって、図３０に示すように、第１基板１０１と、蛍光体層１０２と、第２基板３０３Ｂとを備える。
　図３０に示される波長変換装置３０Ｂは、図２５に示される波長変換装置３０に対して、第２基板３０３Ｂの構成が異なる。
　（第２基板３０３Ｂ）
　第２基板３０３Ｂは、図２５に示す第２基板３０３と比較して、第１基板１０１と反対側に凸のレンズアレイ形状となるように形成されている点が異なる。換言すると、第２基板３０３Ｂは、図２に示す第２基板１０３と比較して、さらに、マイクロレンズアレイ機能を有する点が異なる。
　その他の部分は、図２に示す第２基板１０３および図２５に示す第２基板３０３と同様であるので、ここでの説明は省略する。
　［効果等］
　図２７および図３１を用いて、本変形例における波長変換装置３０Ｂの効果について説明する。図３１は、実施の形態３の変形例２における波長変換装置３０Ｂが出射する白色光の説明図である。なお、図２、図２５、図２７等と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図３１に示す波長変換装置３０Ｂは、第１基板１０１と反対側に凸のレンズアレイ形状となるよう形成された第２基板３０３Ｂを備えている。また、第１基板１０１と第２基板３０３Ｂとは、透光性を有するサファイア基板であり、波長変換装置３０Ｂには、レーザー光源からの所定波長の光が（図でＬ１）照射されている。蛍光体層１０２は、レーザー光源からの所定波長の光の色（波長）を変換した白色光（図でＬ２、Ｌ２５、Ｌ２７）を出射する。
　このように構成される第２基板３０３Ｂは、熱伝導率および透光性の高いサファイア基板からなるのに加えて、マイクロレンズアレイ機能を有する。これにより、サファイアの屈折率が１.８程度と高くても、第２基板３０３Ｂを、マイクロレンズアレイ形状に形成することで、第２基板３０３Ｂと空気との界面での臨界角を大きくすることができ、第２基板３０３Ｂ内に閉じ込められてしまう光を減少させることができる。つまり、図３１に示すように、蛍光体層１０２から第２基板３０３Ｂに入射される白色光の角度（入射角）が所定以上傾いていても、全反射を引き起こさせてしまう白色光がなくなり（第２基板３０３Ｂ内に白色光が閉じ込められず）、光量ロスを抑制できる。したがって、波長変換装置３０Ｂは、波長変換装置１０と比較して、光取出し効率を向上させることができる。
　また、第２基板３０３Ｂは、マイクロレンズアレイ形状に形成されることで、第２基板３０３Ｂと空気との界面を大きくすることができるので、蛍光体層１０２から伝達された熱を、より空気中に分散させることができる。したがって、波長変換装置３０Ｂは、波長変換装置１０と比較して、放熱効果を向上させることができる。
　さらに、第２基板３０３Ｂは、マイクロレンズアレイ形状に形成されることで、半球レンズ形状に形成する場合と比較して、頂点（短径側のレンズ高さ）を低くできる。これにより、波長変換装置３０Ｂは、波長変換装置３０と比較して、小型化を図ることができるので、波長変換装置３０Ｂを組み込む照明器具または光源装置をより小型化できる。
　そして、マイクロレンズアレイのピッチ、径、断面形状を調整することによって配光も制御できる。
　以上のように、本変形例によれば、第２基板３０３Ｂを、さらに、第１基板１０１と反対側に凸のレンズアレイ形状となるように形成する。これにより、第２基板３０３Ｂを有する波長変換装置３０Ａは、光取出し効率および放熱効果をより向上することができる。
　なお、本変形例では、波長変換装置３０Ｂは蛍光体層１０２を有するとして説明したが、これに限らない。波長変換装置３０Ｂが、蛍光体層２０２等を有していてもよく、同様のことが言える。
　（他の実施の形態等）
　以上、本発明に係るレーザー光用の波長変換装置及び照明装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
　上述した実施の形態は一例にすぎず、各種の変更、付加、省略等が可能であることは言うまでもない。
　また、上述した実施の形態で示した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の範囲に含まれる。その他、上記実施の形態に対して当業者が思い付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。
　例えば、上記実施の形態におけるレーザー光用の波長変換装置１０等を用いた照明装置も本発明に含まれる。上記実施の形態におけるレーザー光用の波長変換装置１０等を照明装置に用いることでＬＥＤ光源を用いた照明装置よりも小型化できる。
　１、１Ｂ、１Ｃ　照明装置
　１０、２０、２０Ａ、３０、３０Ａ、３０Ｂ　波長変換装置
　１０１　第１基板
　１０２、１０２Ａ、２０２、２０２Ａ、２０２Ｃ、２０２Ｄ、２０２Ｅ　蛍光体層
　１０３、３０３、３０３Ａ、３０３Ｂ　第２基板
　２０２１、２０２１Ａ　膜厚調整粒子
　２０２２　蛍光体
　２０２３　封止樹脂

Claims (18)

  1. 　レーザー光用の波長変換装置であって、
    　透光性を有する第１基板と、 
    　透光性を有する第２基板と、
    　前記第１基板および前記第２基板に挟まれかつ面接触して設けられ、入射されたレーザー光源からの所定波長のレーザー光を波長変換する蛍光体層と、を備え、
    　前記レーザー光のレーザー照射パワー密度は、０．０３Ｗ／ｍｍ２以上であり、
    　前記第１基板および前記第２基板の熱伝導率は、前記蛍光体層の熱伝導率よりも高い、
    　波長変換装置。
  2. 　さらに、
    　前記第１基板と前記第２基板の間に蛍光体層の膜厚を調整する間隙保持部材を有する、
    　請求項１に記載の波長変換装置。
  3. 　前記レーザー光のレーザー照射パワー密度は、０．２２Ｗ／ｍｍ２以上である、
    　請求項１または２に記載の波長変換装置。
  4. 　前記間隙保持部材は、透光性を有する略同一径の複数の膜厚調整粒子であり、
    　前記複数の膜厚調整粒子は、前記蛍光体層に含有されている、
    　請求項２に記載の波長変換装置。
  5. 　前記複数の膜厚調整粒子の屈折率は、前記蛍光体層において蛍光体を封止する封止樹脂と同一である、
    　請求項４に記載の波長変換装置。
  6. 　前記複数の膜厚調整粒子の屈折率は、前記蛍光体層において蛍光体を封止する封止樹脂と異なり、
    　前記複数の膜厚調整粒子は、上面視において、照射される前記レーザー光における前記蛍光体層のスポット位置から離れた位置に配置されている、
    　請求項４に記載の波長変換装置。
  7. 　前記複数の膜厚調整粒子は、上面視において、前記スポット位置から離れた位置に、前記スポット位置を中心とするリング状に配置されている、
    　請求項６に記載の波長変換装置。
  8. 　前記複数の膜厚調整粒子は、上面視において、前記スポット位置から所定距離を除く前記蛍光体層に配置されることにより、前記スポット位置から離れた位置に配置されている、
    　請求項６に記載の波長変換装置。
  9. 　前記複数の膜厚調整粒子は、シリカからなるシリカビーズ、シリコーンからなるシリコーンビーズ、および、ガラスからなるガラスビーズのうちのいずれかである、
    　請求項４～８のいずれか１項に記載の波長変換装置。
  10. 　前記間隙保持部材は、透光性を有し、かつ、前記蛍光体層の厚み方向に一定の厚みを有するワイヤ状の膜厚調整物体である、
    　請求項２に記載の波長変換装置。
  11. 　前記間隙保持部材は、透光性を有し、かつ、前記蛍光体層の厚み方向に一定の厚みを有するリング状の膜厚調整物体である、
    　請求項２に記載の波長変換装置。
  12. 　前記間隙保持部材は、透光性を有し、かつ、前記蛍光体層の厚み方向に一定の厚みを有する突起状の膜厚調整物体である、
    　請求項２に記載の波長変換装置。
  13. 　前記第１基板および前記第２基板は、サファイア基板である、
    　請求項１～１２のいずれか１項に記載の波長変換装置。
  14. 　前記第２基板は、さらに、前記第１基板と反対側に凸の半球レンズ形状となるように形成されている、
    　請求項１３に記載の波長変換装置。
  15. 　前記第２基板は、さらに、前記第１基板と反対側に凸の非球面レンズ形状となるように形成されている、
    　請求項１３に記載の波長変換装置。
  16. 　前記第２基板は、さらに、前記第１基板と反対側に凸のレンズアレイ形状となるように形成されている、
    　請求項１３に記載の波長変換装置。
  17. 　前記レーザー光源は、所定波長のレーザー光として、青色のレーザー光を発し、
    　前記蛍光体層は、前記青色のレーザー光の一部を、黄色を示す波長帯域の光に波長変換する、
    　請求項１～１３のいずれか１項に記載の波長変換装置。
  18. 　請求項１～１４のいずれか１項に記載の波長変換装置を用いた、照明装置。
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