WO2019039222A1 - 蛍光体チップ - Google Patents

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WO2019039222A1
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phosphor
zinc oxide
layer
substrate
light
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Inventor
健太 細井
利彦 佐藤
雅司 石丸
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0239—Combinations of electrical or optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters

Definitions

  • the present invention relates to a phosphor chip in which a phosphor layer is laminated on a substrate.
  • the phosphor layer is caused to emit light by irradiating the phosphor chip (wavelength conversion member) in which the phosphor layer is stacked on the substrate as excitation light with laser light transmitted by the light guide member.
  • the phosphor chip wavelength conversion member
  • an illumination device which converts light into a light color and illuminates the light (see, for example, Patent Document 1).
  • an object of the present invention is to provide a phosphor chip with high luminous efficiency.
  • a phosphor chip comprises a substrate and a phosphor layer laminated on the substrate, the phosphor layer being formed of a plurality of phosphor particles and zinc oxide crystals, A zinc oxide portion for sealing phosphor particles is provided, and at least one of a first concave portion and a convex portion is formed on the side surface of the phosphor layer.
  • a phosphor chip with high luminous efficiency is provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram which shows schematic structure of the illuminating device which concerns on embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a phosphor chip according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing one step of a method of manufacturing a phosphor chip according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a phosphor chip according to a first modification.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a phosphor chip according to a second modification.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a phosphor chip according to a third modification.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a phosphor chip according to a fourth modification.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a schematic configuration of a lighting device employing the phosphor chip of the fifth modification.
  • each drawing is a schematic view, and is not necessarily illustrated exactly. Moreover, in each figure, the same code
  • FIG. 1 is a schematic diagram which shows schematic structure of the illuminating device 1 which concerns on embodiment.
  • the illumination device 1 includes a light source unit 2, a light guide member 3, an instrument main body 4, and a phosphor chip 5.
  • the light source unit 2 is a device that generates laser light and supplies the laser light to the phosphor chip 5 through the light guide member 3 such as an optical fiber, for example.
  • the light source unit 2 is a semiconductor laser element that emits laser light having a wavelength of blue-violet to blue (430 to 490 nm).
  • the instrument body 4 is a housing for holding the phosphor chip 5, and for example, the phosphor chip 5 is mounted on one surface thereof.
  • the tool body 4 and the phosphor chip 5 are fixed by an adhesive 6, for example.
  • the adhesive 6 is applied between the side surface of the phosphor chip 5 and one surface of the tool body 4.
  • the adhesive 6 may be applied continuously to the entire circumference of the phosphor chip 5 or may be applied intermittently.
  • the phosphor chip 5 is a phosphor chip that emits white light to the surface side, using the laser light transmitted from the light guide member 3 and irradiated from the surface side as excitation light.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the phosphor chip 5 according to the embodiment.
  • the phosphor chip 5 is a wavelength conversion member that converts the wavelength of the laser light.
  • the phosphor chip 5 includes a substrate 51 and a phosphor layer 52 stacked on the substrate 51.
  • the substrate 51 is a substrate having a rectangular or circular shape in a plan view, for example.
  • the substrate 51 is a substrate having a thermal conductivity higher than that of the phosphor layer 52. Thereby, the heat conducted from the phosphor layer 52 can be efficiently dissipated from the substrate 51.
  • the substrate 51 is formed of a metal material such as Cu or Al.
  • the phosphor layer 52 is formed in the same shape as the substrate 51 in plan view.
  • the phosphor layer 52 includes a plurality of phosphor particles 53 and a zinc oxide portion 54 for sealing the plurality of phosphor particles 53.
  • the phosphor particles 53 are, for example, particles of a phosphor that emits fluorescence by being excited by laser light.
  • the plurality of phosphor particles 53 are dispersed in the zinc oxide portion 54 when the phosphor layer 52 is viewed in plan.
  • the plurality of phosphor particles 53 are disposed as precipitated on the substrate 51.
  • the phosphor layer 52 emits white light.
  • the laser light is blue light
  • the phosphor particles 53 are yellow phosphor particles.
  • a part of blue light emitted from the light source unit 2 is wavelength-converted to yellow light by the phosphor particles 53.
  • the blue light which is not absorbed by the phosphor particles 53 and the yellow light whose wavelength is converted by the phosphor particles 53 are diffused and mixed in the zinc oxide portion 54 to become white light.
  • white light is emitted from the surface of the phosphor layer 52 on the opposite side to the substrate 51. That is, the surface of the phosphor layer 52 opposite to the substrate 51 is the light emitting surface 521.
  • the type and characteristics of the phosphor particles 53 are not particularly limited. However, since laser light with a relatively high output becomes excitation light, it is desirable that the phosphor particles have high heat resistance.
  • the zinc oxide portion 54 is formed of zinc oxide crystals, and the zinc oxide crystals seal the plurality of phosphor particles 53. Since the zinc oxide portion 54 has translucency, blue light (laser light) from the light source portion 2 and yellow light whose wavelength is converted by the phosphor particles 53 are contained in the zinc oxide portion 54. Diffuse and mixed to emit white light.
  • the first concave portion 523 and the convex portion 524 is formed on the side surface 522 of the phosphor layer 52.
  • the side surface 522 of the phosphor layer 52 is a surface in a direction intersecting the light emitting surface 521 of the phosphor layer 52.
  • the first concave portion 523 is formed in a portion of the side surface 522 of the phosphor layer 52 where the zinc oxide portion 54 is exposed.
  • the first concave portion 523 is a portion formed by missing the phosphor particles 53. Therefore, the plan view shape of the first recess 523 is formed in a circular shape having a diameter equal to or less than the diameter of the phosphor particle 53.
  • the first concave portion may be formed by subjecting the zinc oxide portion 54 to a cutting process or an etching process.
  • the convex portion 524 is formed of phosphor particles 53 protruding from the zinc oxide portion 54 on the side surface 522 of the phosphor layer 52.
  • the convex portion may be formed by subjecting the zinc oxide portion 54 to cutting or etching.
  • the side surface 522 of the phosphor layer 52 has a rough surface due to the presence of the first concave portion 523 and the convex portion 524. As described above, when the surface of the side surface 522 of the phosphor layer 52 becomes rough, the white light generated in the phosphor layer 52 is difficult to escape from the side surface 522 outward.
  • first concave portion 523 and the convex portion 524 are formed on the side surface 522 of the phosphor layer 52
  • the side surface 522 of the phosphor layer 52 It is sufficient if at least one of the concave portion 523 and the convex portion 524 is formed.
  • the number of first recesses 523 or protrusions 524 may be at least one for each side 522, but if there are a plurality, the surface of one side 522 can be roughened widely. is there.
  • the light emitting surface 521 of the phosphor layer 52 is close to a point P 1 farthest from the substrate 51 in the plurality of phosphor particles 53. Specifically, the light emitting surface 521 is formed at a position farther from the substrate 51 than the point P1. In other words, all of the plurality of phosphor particles 53 are disposed closer to the substrate 51 than the light emitting surface 521. For example, the distance S between the light emitting surface 521 and the point P1 is smaller than the diameter of the phosphor particle 53. In this case, the light emitting surface 521 is entirely a flat surface formed by the zinc oxide portion 54. That is, all of the plurality of phosphor particles 53 are covered with the zinc oxide portion 54.
  • a particle aggregate including a plurality of phosphor particles 53 and a binder is applied to one main surface of the metal plate 101 to be the substrate 51, and then the binder is removed. Thereafter, a zinc oxide seed crystal is applied to the main surface of the metal plate 101, and thereafter, the metal plate 101 is immersed in a growth solution of zinc oxide. As a result, seed crystals grow to form the zinc oxide portion 54, and the plurality of phosphor particles 53 are sealed. That is, the phosphor layer 52 is formed. At this time, crystal growth of zinc oxide is performed until all of the plurality of phosphor particles 53 are covered with the zinc oxide portion 54. Thereafter, the metal plate 101 and the phosphor layer 52 are cut into pieces to form the phosphor chip 5.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing one step of a method of manufacturing the phosphor chip 5 according to the embodiment.
  • FIG. 3 shows an example when the metal plate 101 and the phosphor layer 52 are singulated.
  • the cutter 110 cuts a cutting position C of the metal plate 101.
  • the phosphor layer 52 is cleaved from the cut of the metal plate 101 as a starting point to be singulated. After cleavage, on the side surface 522 of the phosphor layer 52, a portion where the phosphor particles 53 protrude and a portion where the phosphor particles 53 are missing exist.
  • the portion where the phosphor particle 53 protrudes is a convex portion 524, and the portion where the phosphor particle 53 is missing is a first concave portion 523.
  • the first concave portion 523 and the convex portion 524 are automatically formed.
  • the phosphor layer 52 In the phosphor layer 52, some of blue light, yellow light and white light reach the side surface 522, but these lights are fluorescence by the first concave portion 523 and the convex portion 524 of the side surface 522. It is slightly reflected in the body layer 52 and exits the side 522 outward. In addition, while the phosphor particles 53 generate heat during the laser light irradiation, the heat is dissipated through the substrate 51.
  • the phosphor chip 5 includes the substrate 51 and the phosphor layer 52 stacked on the substrate 51, and the phosphor layer 52 includes a plurality of phosphor particles 53 And zinc oxide portions 54 formed of zinc oxide crystals for sealing the plurality of phosphor particles 53, and at least one of the first concave portion 523 and the convex portion 524 is formed on the side surface of the phosphor layer 52. There is.
  • At least one of the first concave portion 523 and the convex portion 524 is formed on the side surface 522 of the phosphor layer 52, so the surface of the side surface 522 becomes rough.
  • the white light generated in the phosphor layer 52 is difficult to escape from the side surface 522 outward. That is, a large amount of white light is emitted from the light emitting surface 521.
  • the adhesive effect is enhanced by the anchor effect. be able to. That is, the bonding and fixing of the phosphor chip 5 and the tool main body 4 through the adhesive 6 can be made strong and stable for a long time.
  • the surface (light emitting surface 521) of the phosphor layer 52 on the opposite side to the substrate 51 is provided with a zinc oxide portion 54.
  • the plurality of phosphor particles 53 are covered with the zinc oxide portion 54. Thereby, heat dissipation can be improved. Furthermore, in the present embodiment, since the light emitting surface 521 is formed only of the zinc oxide portion 54, the plurality of phosphor particles 53 can be reliably covered with the zinc oxide portion 54.
  • the surface (light emitting surface 521) of the phosphor layer 52 on the opposite side to the substrate 51 is close to the point P 1 most distant from the substrate 51 in the plurality of phosphor particles 53.
  • the light emitting surface 521 is close to the point P1 farthest from the substrate 51 in the plurality of phosphor particles 53, the light path from the phosphor particles 53 to the light emitting surface 521 can be shortened. Therefore, the light extraction efficiency can be enhanced.
  • a first concave portion 523 is formed in a portion of the side surface 522 of the phosphor layer 52 where the zinc oxide portion 54 is exposed.
  • the portion where the phosphor particles 53 are missing from the zinc oxide portion 54 can be made the first concave portion 523.
  • the first concave portion 523 can be formed by removing the phosphor particles 53 protruding from the light emitting surface of the phosphor layer 52 by ultrasonic cleaning, wiping, or the like.
  • the phosphor particles 53 protruding from the zinc oxide portion 54 on the side surface 522 of the phosphor layer 52 form a convex portion 524.
  • the phosphor particles 53 protruding from the zinc oxide portion 54 can be made into the convex portions 524.
  • the substrate 51 is formed of a metal material.
  • the substrate 51 is formed of a metal material, the heat generated by the phosphor particles 53 is dissipated to the outside through the substrate 51.
  • the heat dissipation of the entire phosphor chip 5 can be enhanced, temperature quenching is difficult even when high-output laser light is irradiated, and light emission of high output is possible. Therefore, the light emission efficiency can be enhanced.
  • a heat sink such as a specular heat sink may be attached to the substrate 51 in contact with the substrate 51 in order to further enhance the heat dissipation.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a phosphor chip 5A according to the first modification.
  • the light emitting surface 521 a of the phosphor layer 52 a is partially formed in a plane having the second recess 526.
  • At least one second recess 526 may be formed on the light emitting surface 521 a.
  • the second concave portion 526 may be formed by removing the phosphor particles 53 protruding from the zinc oxide portion 54a, or may be formed by performing a cutting process, an etching process, or the like.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a phosphor chip 5B according to a second modification.
  • a protective layer 55 which is another layer is stacked on the light emitting surface 521a of the phosphor layer 52a.
  • the protective layer 55 is formed, for example, by dispersing a plurality of phosphor particles 57 of a type different from the phosphor particles 53 in the translucent material 56.
  • examples of the translucent material 56 include organic glass, silicon resin, and the like.
  • the phosphor particles 57 for example, red phosphor particles, green phosphor particles, blue phosphor particles and the like can be mentioned.
  • some phosphor particles have a poor compatibility with zinc oxide, such as red phosphor particles.
  • the phosphor particles 57 which are not compatible with zinc oxide are contained in the light transmitting material 56 and laminated on the phosphor layer 52a to ensure the stability.
  • the adhesion strength between the phosphor layer 52a and the protective layer 55 is enhanced.
  • the phosphor layer 52 a is covered by the protective layer 55, the phosphor layer 52 a can be protected by the protective layer 55.
  • the second concave portion 526 is filled with the protective layer 55, it is possible to suppress variation in color of light emitted from the surface of the protective layer 55 through the light emitting surface 521a.
  • the case where the phosphor particles 57 are contained in the protective layer 55 is exemplified, but if only the protection of the phosphor layer 52 a and the suppression of the variation of the light color are required, the protective layer 55 may be used.
  • the phosphor particles 57 may not be contained in
  • Modification 3 In the modification 2, the case where the other layer laminated
  • a phosphor chip 5C in which a zinc oxide layer is added to the phosphor chip 5A of the first modification will be described as an example. Therefore, in the following description, the same parts as those of the first modification may be given the same reference numerals and the description thereof may be omitted.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a phosphor chip 5C according to a third modification.
  • a zinc oxide layer 58 which is another layer is stacked on the light emitting surface 521a of the phosphor layer 52a.
  • the zinc oxide layer 58 may be formed by regrowth of the zinc oxide portion 54 contained in the phosphor layer 52a, or another seed crystal of zinc oxide is applied on the light emitting surface 521a of the phosphor layer 52a. Then, it may be formed by growing the seed crystal.
  • the zinc oxide layer 58 stacked on the phosphor layer 52 a can be grown without being affected by the phosphor particles 53. Therefore, the crystal growth direction in the zinc oxide layer 58 is aligned in a direction substantially perpendicular to the substrate 51. As described above, when the directions of the large number of zinc oxide crystals forming the zinc oxide layer 58 are aligned, it is difficult to block light, so that the light extraction efficiency can be enhanced.
  • the adhesion strength between the phosphor layer 52a and the zinc oxide layer 58 is enhanced. ing. Further, since the second concave portion 526 is filled with the zinc oxide layer 58, it is also possible to suppress the variation in color of light emitted from the surface of the zinc oxide layer 58 through the light emitting surface 521a.
  • a protective layer and a zinc oxide layer may be laminated.
  • a protective layer and a zinc oxide layer may be stacked on a light emitting surface having a convex portion.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a phosphor chip 5D according to a fourth modification.
  • the surface of the phosphor layer 52d is planarized by cutting or polishing the zinc oxide portion 54 and the phosphor particles 53 at the time of manufacture to form a light emitting surface 521d. ing.
  • the flat light emitting surface 521 d is formed by the zinc oxide portion 54 and the phosphor particles 53.
  • Modification 5 The above embodiment exemplifies the case where the substrate 51 is formed of a metal material.
  • the case where the substrate is formed of a light transmitting material is exemplified.
  • a material which has translucency glass, sapphire, ceramics etc. are mentioned, for example.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a schematic configuration of a lighting device 1E employing the phosphor chip 5E of the fifth modification.
  • the substrate 51e of the phosphor chip 5E has translucency, even if the back surface of the phosphor chip 5E opposite to the light emitting surface 521 is irradiated with laser light, The laser light passes through the substrate 51 e and reaches the phosphor layer 52.
  • the light source unit 2 and the light guide member 3 can be disposed in the space on the back surface side of the phosphor chip 5E, and the illumination device 1E can be miniaturized.
  • the fluorescent substance chip 5 was applied to the illuminating device 1 was illustrated and demonstrated in the said embodiment and modification, it is also possible to use the fluorescent substance chip 5 for another illumination system.
  • a projector, a headlight for vehicles, etc. are mentioned, for example.
  • the phosphor chip 5 is used as a phosphor wheel.
  • the embodiment can be realized by arbitrarily combining the components and functions in the embodiment and the modifications without departing from the scope obtained by applying various modifications that those skilled in the art would think to the embodiment, and the scope of the present invention.
  • the forms to be included are also included in the present invention.

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Abstract

蛍光体チップ（５）は、基板（５１）と、基板（５１）上に積層された蛍光体層（５２）と、を備え、蛍光体層（５２）は、複数の蛍光体粒子（５３）と、酸化亜鉛結晶により形成され、複数の蛍光体粒子（５３）を封止する酸化亜鉛部（５４）とを備え、蛍光体層（５２）の側面には、第一凹部（５２３）及び凸部（５２４）の少なくとも一つが形成されている。

Description

蛍光体チップ
　本発明は、基板上に蛍光体層が積層された蛍光体チップに関する。
　従来、基板上に蛍光体層が積層された蛍光体チップ（波長変換部材）に対して、導光部材により伝送されるレーザー光を励起光として照射することにより、蛍光体層を発光させ、所望の光色に変換して照明する照明装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１５－６５１４２号公報
　近年においては、より発光効率の高い蛍光体チップが求められている。
　そこで本発明の目的は、発光効率の高い蛍光体チップを提供することである。
　本発明の一態様に係る蛍光体チップは、基板と、基板上に積層された蛍光体層と、を備え、蛍光体層は、複数の蛍光体粒子と、酸化亜鉛結晶により形成され、複数の蛍光体粒子を封止する酸化亜鉛部とを備え、蛍光体層の側面には、第一凹部及び凸部の少なくとも一つが形成されている。
　本発明によれば、発光効率の高い蛍光体チップを提供することである。
図１は、実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、実施の形態に係る蛍光体チップの概略構成を示す断面図である。 図３は、実施の形態に係る蛍光体チップの製造方法の一工程を示す説明図である。 図４は、変形例１に係る蛍光体チップの概略構成を示す断面図である。 図５は、変形例２に係る蛍光体チップの概略構成を示す断面図である。 図６は、変形例３に係る蛍光体チップの概略構成を示す断面図である。 図７は、変形例４に係る蛍光体チップの概略構成を示す断面図である。 図８は、変形例５の蛍光体チップを採用した照明装置の概略構成を示す模式図である。
　以下では、本発明の実施の形態に係る蛍光体チップについて、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい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等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　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。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
　以下、実施の形態について説明する。
　［照明装置］
　まず、実施の形態に係る照明装置について説明する。
　図１は、実施の形態に係る照明装置１の概略構成を示す模式図である。
　図１に示すように、照明装置１は、光源部２と、導光部材３と、器具本体４と、蛍光体チップ５とを備える。
　光源部２は、レーザー光を発生させ、例えば光ファイバーなどの導光部材３を介して蛍光体チップ５にレーザー光を供給する装置である。例えば、光源部２は、青紫～青色（４３０～４９０ｎｍ）の波長のレーザー光を放射する半導体レーザー素子である。
　器具本体４は、蛍光体チップ５を保持する筐体であり、例えばその一面に蛍光体チップ５が載置されている。器具本体４と蛍光体チップ５とは、例えば接着剤６によって固定されている。接着剤６は、蛍光体チップ５の側面と器具本体４の一面との間に塗布されている。接着剤６は、蛍光体チップ５の全周に対して連続的に塗布されていてもよいし、断続的に塗布されていてもよい。
　蛍光体チップ５は、導光部材３から伝送され、表面側から照射されたレーザー光を励起光として、白色光を表面側に放射する蛍光体チップである。
　［蛍光体チップ］
　以下、蛍光体チップ５について詳細に説明する。
　図２は、実施の形態に係る蛍光体チップ５の概略構成を示す断面図である。
　図２に示すように、蛍光体チップ５は、レーザー光の波長を変換する波長変換部材である。蛍光体チップ５は、基板５１と、当該基板５１上に積層された蛍光体層５２とを備えている。
　基板５１は、平面視形状が例えば矩形状或いは円形状の基板である。そして基板５１は、蛍光体層５２よりも熱伝導率の高い基板である。これにより、蛍光体層５２から伝導した熱を基板５１から効率的に放熱できるようになっている。具体的には、基板５１は、Ｃｕ、Ａｌなどの金属材料から形成されている。
　蛍光体層５２は、平面視形状が基板５１と同じ形状に形成されている。蛍光体層５２は、複数の蛍光体粒子５３と、複数の蛍光体粒子５３を封止する酸化亜鉛部５４とを備えている。
　蛍光体粒子５３は、例えば、レーザー光によって励起されて蛍光を発する蛍光体の粒子である。複数の蛍光体粒子５３は、蛍光体層５２を平面視すると、酸化亜鉛部５４内において分散されている。また、複数の蛍光体粒子５３は、基板５１上に沈殿したように配置されている。
　本実施の形態の場合、蛍光体層５２は白色光を放射するものである。具体的には、レーザー光が青色光であり、蛍光体粒子５３が黄色蛍光体粒子である。光源部２が発した青色光の一部は、蛍光体粒子５３によって黄色光に波長変換される。そして、蛍光体粒子５３に吸収されなかった青色光と、蛍光体粒子５３によって波長変換された黄色光とは、酸化亜鉛部５４中で拡散及び混合されて白色光となる。これにより、蛍光体層５２における基板５１とは反対側の表面からは、白色光が出射される。つまり、蛍光体層５２における基板５１とは反対側の表面が発光面５２１となる。
　蛍光体粒子５３の種類および特性は特に限定されるものではないが、比較的高い出力のレーザー光が励起光となるため、熱耐性が高いものが望ましい。
　酸化亜鉛部５４は、酸化亜鉛結晶により形成されており、酸化亜鉛結晶が複数の蛍光体粒子５３を封止している。酸化亜鉛部５４は、透光性を有しているので、光源部２からの青色光（レーザー光）と、蛍光体粒子５３により波長変換された黄色光とが、当該酸化亜鉛部５４内で拡散及び混合されて、白色光を出射する。
　また、蛍光体層５２の側面５２２には、第一凹部５２３及び凸部５２４の少なくとも一方が形成されている。具体的には、蛍光体層５２の側面５２２とは、蛍光体層５２の発光面５２１に対して交差する方向の面である。第一凹部５２３は、蛍光体層５２の側面５２２における酸化亜鉛部５４が露出した部分に形成されている。具体的には、第一凹部５２３は、蛍光体粒子５３が欠落することによって形成された部分である。このため、第一凹部５２３の平面視形状は、蛍光体粒子５３の直径以下の直径を有する円形状に形成されている。なお、これ以外にも、酸化亜鉛部５４に対して切削加工またはエッチング処理などを施すことによって第一凹部を形成してもよい。
　凸部５２４は、蛍光体層５２の側面５２２における酸化亜鉛部５４から突出した蛍光体粒子５３によって形成されている。なお、酸化亜鉛部５４に対して切削加工またはエッチング処理などを施すことによって凸部を形成してもよい。
　つまり、蛍光体層５２の側面５２２は、第一凹部５２３及び凸部５２４があることにより、表面が粗くなる。このように、蛍光体層５２の側面５２２の表面が粗くなると、蛍光体層５２内で発生した白色光が、側面５２２から外方へ抜けにくくなる。
　なお、本実施の形態では、蛍光体層５２の側面５２２には、第一凹部５２３と、凸部５２４とが形成されている場合を例示したが、蛍光体層５２の側面５２２には、第一凹部５２３と凸部５２４との少なくとも一方が形成されていればよい。また、第一凹部５２３または凸部５２４の設置個数は、それぞれ一つの側面５２２に対して少なくとも一個あればよいが、複数個あれば、一つの側面５２２の表面を広範囲に粗すことが可能である。
　また、蛍光体層５２の発光面５２１は、複数の蛍光体粒子５３における基板５１から最も離れた点Ｐ１に近接している。具体的には、発光面５２１は、点Ｐ１よりも基板５１から離れた位置に形成されている。換言すると、複数の蛍光体粒子５３の全ては、発光面５２１よりも基板５１側に配置されている。例えば、発光面５２１と点Ｐ１との間隔Ｓは、蛍光体粒子５３の直径よりも小さい。この場合、発光面５２１は、全体的に酸化亜鉛部５４によって形成された平面となっている。つまり、複数の蛍光体粒子５３の全ては、酸化亜鉛部５４によって覆われた状態となっている。
　［蛍光体チップの製造方法］
　次に、蛍光体チップ５の製造方法について説明する。
　まず、基板５１となる金属板１０１の一つの主面に対して、複数の蛍光体粒子５３とバインダーとを含んだ粒子集合体を塗布してから、バインダーを除去する。その後、金属板１０１の主面に対して、酸化亜鉛の種結晶を塗布し、その後に、金属板１０１を酸化亜鉛の成長液に浸漬する。これにより、種結晶が成長して酸化亜鉛部５４となり、複数の蛍光体粒子５３を封止することとなる。つまり、蛍光体層５２が形成される。このとき、複数の蛍光体粒子５３の全てが酸化亜鉛部５４に覆われるまで、酸化亜鉛を結晶成長させる。その後、金属板１０１及び蛍光体層５２を切断することで個片化し、蛍光体チップ５を形成する。
　図３は、実施の形態に係る蛍光体チップ５の製造方法の一工程を示す説明図である。具体的には、図３では、金属板１０１及び蛍光体層５２を個片化する際の一例を示している。図３に示すように、金属板１０１の切断位置Ｃに対してカッター１１０により切り込みを入れる。その後、金属板１０１の切り込みを起点にして蛍光体層５２を劈開することにより、個片化する。劈開後においては、その蛍光体層５２の側面５２２には、蛍光体粒子５３が突出した部分と、蛍光体粒子５３が欠落した部分が存在する。この蛍光体粒子５３が突出した部分が凸部５２４であり、蛍光体粒子５３が欠落した部分が第一凹部５２３である。このように、個片化する際に蛍光体層５２を劈開すれば、第一凹部５２３及び凸部５２４が自動的に形成されることとなる。
　［照明装置の動作］
　次に、照明装置１の動作について説明する。
　光源部２から導光部材３を介してレーザー光（青色光）が蛍光体チップ５の蛍光体層５２に照射されると、一部の青色光は直接蛍光体粒子５３に当たる。蛍光体粒子５３に到達した青色光は、蛍光体粒子５３によって黄色光に変換される。黄色光は、蛍光体層５２内において、蛍光体粒子５３に到達しなかった青色光と酸化亜鉛部５４中で拡散及び混合されて白色光となる。白色光は、発光面５２１から外方に向けて放出される。
　なお、蛍光体層５２内において、青色光、黄色光及び白色光の一部は、側面５２２に到達するものもあるが、これらの光は、側面５２２の第一凹部５２３及び凸部５２４によって蛍光体層５２内に反射されて、当該側面５２２から外方へ抜けるのはわずかである。また、レーザー光の照射中においては、蛍光体粒子５３は発熱するが、その熱は、基板５１を介して放熱される。
　［効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る蛍光体チップ５は、基板５１と、基板５１上に積層された蛍光体層５２と、を備え、蛍光体層５２は、複数の蛍光体粒子５３と、酸化亜鉛結晶により形成され、複数の蛍光体粒子５３を封止する酸化亜鉛部５４とを備え、蛍光体層５２の側面には、第一凹部５２３及び凸部５２４の少なくとも一つが形成されている。
　この構成によれば、蛍光体層５２の側面５２２には、第一凹部５２３及び凸部５２４の少なくとも一つが形成されているので、当該側面５２２の表面が粗くなる。このように、蛍光体層５２の側面５２２の表面が粗くなると、蛍光体層５２内で発生した白色光が、側面５２２から外方へ抜けにくくなる。つまり、多くの白色光は発光面５２１から出射することとなる。また、白色光となる前の黄色光及び青色光においても、側面５２２から外方へ抜けにくいため、より多くの黄色光及び青色光を白色光とすることができる。これらのことから、蛍光体チップ５の発光効率を高めることができる。
　また、蛍光体層５２の側面５２２には、第一凹部５２３及び凸部５２４の少なくとも一つが形成されているので、側面５２２に接着剤６を塗布する場合においては、アンカー効果によって接着強度を高めることができる。つまり、接着剤６を介した蛍光体チップ５と器具本体４との接着固定を、強固かつ長期的に安定させることができる。
　また、蛍光体層５２における基板５１と反対側の表面（発光面５２１）は、酸化亜鉛部５４を備えている。
　この構成によれば、発光面５２１が酸化亜鉛部５４を備えているので、複数の蛍光体粒子５３が酸化亜鉛部５４に覆われていることとなる。これにより、放熱性を高めることができる。さらに、本実施の形態では、発光面５２１が酸化亜鉛部５４にのみにより形成されているので、複数の蛍光体粒子５３を確実に酸化亜鉛部５４で覆うことが可能である。
　また、蛍光体層５２における基板５１と反対側の表面（発光面５２１）は、複数の蛍光体粒子５３における基板５１から最も離れた点Ｐ１に近接している。
　この構成によれば、発光面５２１が複数の蛍光体粒子５３における基板５１から最も離れた点Ｐ１に近接しているので、蛍光体粒子５３から発光面５２１までの光路を短くすることができる。したがって、光の取り出し効率を高めることができる。
　また、蛍光体層５２の側面５２２における酸化亜鉛部５４が露出した部分に、第一凹部５２３が形成されている。
　この構成によれば、製造時に蛍光体層５２を劈開する際に、酸化亜鉛部５４から蛍光体粒子５３が欠落した部分を、第一凹部５２３とすることができる。なお、劈開以外にも、蛍光体層５２の発光面から突出した蛍光体粒子５３を、超音波洗浄または拭き取り処理などによって取り除くことで、第一凹部５２３を形成することも可能である。
　また、蛍光体層５２の側面５２２における酸化亜鉛部５４から突出した蛍光体粒子５３が凸部５２４をなしている。
　この構成によれば、製造時に蛍光体層５２を劈開する際に、酸化亜鉛部５４から突出した蛍光体粒子５３を、凸部５２４とすることができる。
　また、基板５１は金属材料から形成されている。
　この構成によれば、基板５１が金属材料から形成されているので、蛍光体粒子５３が発した熱は、基板５１を介して外方へと放熱される。このように、蛍光体チップ５全体としての放熱性を高めることができれば、高出力のレーザー光が照射されたとしても、温度消光しにくくなり、高出力の発光が可能である。したがって、発光効率を高めることができる。なお、より放熱性を高めるべく、基板５１に対して、例えば鏡面ヒートシンクなどのヒートシンクを当接して取り付けていてもよい。
　［変形例１］
　上記実施の形態では、蛍光体層５２の発光面５２１が全体として平面である場合を例示して説明した。しかし、発光面は全体として非平面であってもよい。この変形例２では、発光面が全体として非平面である場合を例示して説明する。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分においては同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
　図４は、変形例１に係る蛍光体チップ５Ａの概略構成を示す断面図である。図４に示すように、蛍光体層５２ａの発光面５２１ａは、部分的に第二凹部５２６を有する平面に形成されている。第二凹部５２６は、発光面５２１ａに対して少なくとも一つ形成されていればよい。これにより、発光面５２１ａは全体として非平面となっている。第二凹部５２６は、酸化亜鉛部５４ａから突出した蛍光体粒子５３を取り除くことで形成されてもよいし、切削加工またはエッチング処理などを施すことによって形成されてもよい。このように、発光面５２１ａに第二凹部５２６が形成されていると、当該発光面５２１ａ上に他の層を積層する場合に、第二凹部５２６によるアンカー効果によって他の層との接着強度を高めることができる。
　［変形例２］
　この変形例２では、蛍光体層に対して他の層が積層された蛍光体チップについて説明する。なお、変形例２では、変形例１の蛍光体チップ５Ａに対して他の層を追加した蛍光体チップ５Ｂを例示して説明する。このため、以下の説明において、変形例１と同一の部分においては同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
　図５は、変形例２に係る蛍光体チップ５Ｂの概略構成を示す断面図である。図５に示すように、蛍光体チップ５Ｂには、蛍光体層５２ａの発光面５２１ａ上に、他の層である保護層５５が積層されている。保護層５５は、例えば透光性材料５６に対して、蛍光体粒子５３とは違う種類の蛍光体粒子５７が複数分散されて、形成されている。ここで、透光性材料５６としては、有機ガラス、シリコン樹脂などが挙げられる。また、蛍光体粒子５７としては例えば赤色蛍光体粒子、緑色蛍光体粒子、青色蛍光体粒子などが挙げられる。ここで、蛍光体粒子には、例えば赤色蛍光体粒子などのように酸化亜鉛との相性がそれほどよくないものがある。このため、酸化亜鉛との相性がよくない蛍光体粒子５７を、透光性材料５６に含有させて、蛍光体層５２ａに積層することで、安定性を確保している。また、蛍光体層５２ａの第二凹部５２６内には、保護層５５の一部（透光性材料５６）が進入しているので、蛍光体層５２ａと保護層５５との接着強度が高められている。また、蛍光体層５２ａが保護層５５により覆われているので、当該保護層５５によって、蛍光体層５２ａを保護することができる。また、第二凹部５２６が、保護層５５によって埋められるので、発光面５２１ａを介して保護層５５の表面から出射される光の色のバラツキを抑制することも可能である。
　なお、この変形例２では、保護層５５に蛍光体粒子５７が含有されている場合を例示したが、蛍光体層５２ａの保護及び光の色のバラツキ抑制だけを求めるのであれば、保護層５５に蛍光体粒子５７が含有されていなくてもよい。
　［変形例３］
　変形例２では、蛍光体層に積層される他の層が保護層５５である場合を例示した。この変形例３では、蛍光体層に積層される他の層が酸化亜鉛層である場合を例示する。なお、変形例３では、変形例１の蛍光体チップ５Ａに対して酸化亜鉛層を追加した蛍光体チップ５Ｃを例示して説明する。このため、以下の説明において、変形例１と同一の部分においては同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
　図６は、変形例３に係る蛍光体チップ５Ｃの概略構成を示す断面図である。図６に示すように、蛍光体チップ５Ｃには、蛍光体層５２ａの発光面５２１ａ上に、他の層である酸化亜鉛層５８が積層されている。酸化亜鉛層５８は、蛍光体層５２ａに含まれる酸化亜鉛部５４を再成長させることによって形成してもよいし、別の酸化亜鉛の種結晶を、蛍光体層５２ａの発光面５２１ａ上に塗布して、当該種結晶を成長させることで形成してもよい。
　このように、蛍光体層５２ａ上に積層された酸化亜鉛層５８であると、蛍光体粒子５３の影響を受けずに成長することができる。したがって、酸化亜鉛層５８における結晶の成長の方向は、基板５１に対して略垂直な方向に揃うことになる。このように酸化亜鉛層５８をなす多数の酸化亜鉛結晶の方向が揃っていると、光を遮りにくくなるため、光の取り出し効率を高めることができる。
　なお、この場合においても、蛍光体層５２ａの第二凹部５２６内には、酸化亜鉛層５８の一部が進入しているので、蛍光体層５２ａと酸化亜鉛層５８との接着強度が高められている。また、第二凹部５２６が、酸化亜鉛層５８によって埋められるので、発光面５２１ａを介して酸化亜鉛層５８の表面から出射される光の色のバラツキを抑制することも可能である。
　なお、変形例２及び変形例３では、第二凹部５２６を有する発光面５２１ａに対して、保護層５５及び酸化亜鉛層５８が積層されている場合を例示したが、全体的に平面の発光面に対して、保護層及び酸化亜鉛層が積層されていてもよい。また、凸部を有する発光面に対して保護層及び酸化亜鉛層が積層されていてもよい。
　［変形例４］
　上記実施の形態では、発光面５２１が酸化亜鉛部５４にのみから形成されている場合を例示した。この変形例４では、酸化亜鉛部と蛍光体粒子とによって発光面が形成された蛍光体チップについて説明する。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分においては同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
　図７は、変形例４に係る蛍光体チップ５Ｄの概略構成を示す断面図である。図７に示すように、蛍光体チップ５Ｄでは、製造時に酸化亜鉛部５４と蛍光体粒子５３とを切削あるいは研磨することによって、蛍光体層５２ｄの表面を平面化して、発光面５２１ｄを形成している。これにより、平面な発光面５２１ｄが酸化亜鉛部５４と蛍光体粒子５３とによって形成されることとなる。
　［変形例５］
　上記実施の形態では、基板５１が金属材料から形成されている場合を例示した。この変形例５では、基板が透光性を有する材料から形成されている場合について例示する。透光性を有する材料としては、例えばガラス、サファイア、セラミックスなどが挙げられる。
　図８は、変形例５の蛍光体チップ５Ｅを採用した照明装置１Ｅの概略構成を示す模式図である。図８に示すように、蛍光体チップ５Ｅの基板５１ｅは透光性を有しているため、蛍光体チップ５Ｅの発光面５２１とは反対側の裏面に対してレーザー光を照射したとしても、レーザー光は基板５１ｅを透過して蛍光体層５２に到達することとなる。この場合には、蛍光体チップ５Ｅの裏面側のスペースに光源部２及び導光部材３を配置することができ、照明装置１Ｅの小型化を図ることができる。
　［その他の実施の形態］
　以上、本発明に係る照明装置について、上記実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。
　上記実施の形態および変形例では、蛍光体チップ５が照明装置１に適用された場合を例示して説明したが、蛍光体チップ５は、その他の照明系に用いることも可能である。その他の照明系としては、例えば、プロジェクタ、車載用ヘッドライト等が挙げられる。プロジェクタに適用される場合、蛍光体チップ５は蛍光体ホイールとして用いられる。
　その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施の形態および変形例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。
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ　蛍光体チップ
６　接着剤
５１、５１ｅ　基板
５２、５２ａ、５２ｄ　蛍光体層
５３、５７　蛍光体粒子
５４、５４ａ　酸化亜鉛部
５５　保護層
５８　酸化亜鉛層
５２１、５２１ａ、５２１ｄ　発光面（蛍光体層における基板と反対側の表面）
５２２　側面
５２３　第一凹部
５２４　凸部
５２６　第二凹部

Claims (11)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に積層された蛍光体層と、を備え、
    　前記蛍光体層は、複数の蛍光体粒子と、酸化亜鉛結晶により形成され、前記複数の蛍光体粒子を封止する酸化亜鉛部とを備え、
    　前記蛍光体層の側面には、第一凹部及び凸部の少なくとも一つが形成されている
    　蛍光体チップ。
  2. 　前記蛍光体層における前記基板と反対側の表面は、部分的に第二凹部を有する平面である
    　請求項１に記載の蛍光体チップ。
  3. 　前記蛍光体層における前記基板と反対側の表面は、前記酸化亜鉛部を備える
    　請求項１に記載の蛍光体チップ。
  4. 　前記蛍光体層における前記基板と反対側の表面は、前記複数の蛍光体粒子における前記基板から最も離れた点に近接している
    　請求項３に記載の蛍光体チップ。
  5. 　さらに、前記蛍光体層上に積層された酸化亜鉛層を備える
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の蛍光体チップ。
  6. 　さらに、前記蛍光体層上に積層された保護層を備える
    　請求項１～５のいずれか一項に記載の蛍光体チップ。
  7. 　前記蛍光体層の側面における前記酸化亜鉛部が露出した部分に、前記第一凹部が形成されている
    　請求項１～６のいずれか一項に記載の蛍光体チップ。
  8. 　前記蛍光体層の側面における前記酸化亜鉛部から突出した前記蛍光体粒子が前記凸部をなしている
    　請求項１～７のいずれか一項に記載の蛍光体チップ。
  9. 　前記凸部は、前記蛍光体粒子により形成されている
    　請求項１～７のいずれか一項に記載の蛍光体チップ。
  10. 　前記基板は透光性を有する材料から形成されている
    　請求項１～９のいずれか一項に記載の蛍光体チップ。
  11. 　前記基板は金属材料から形成されている
    　請求項１～１０のいずれか一項に記載の蛍光体チップ。
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