WO2020162357A1 - 波長変換素子、光源装置、車両用前照灯具、透過型照明装置、表示装置及び照明装置 - Google Patents

波長変換素子、光源装置、車両用前照灯具、透過型照明装置、表示装置及び照明装置 Download PDF

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透 菅野
裕一 一ノ瀬
英臣 由井
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light source device, a vehicle headlamp, a transmissive illumination device, a display device, and a wavelength conversion element used in an illumination device.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-19794 filed in Japan on February 6, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the phosphor In an optical element that irradiates a phosphor with excitation light to emit light, the phosphor generates heat.
  • a configuration in which particles of a plurality of sizes are packed is known as a conventional technique in order to improve the film density of the phosphor and enhance the heat dissipation.
  • Patent Document 1 discloses a wavelength conversion member and a light emitting device capable of suppressing the transmission of light from a light source by reducing the voids without reducing the conversion efficiency of light by the phosphor particles having a large particle size. There is.
  • the ratio of the translucent ceramics is small, and the main heat conduction is the heat dissipation to the substrate through the particles.
  • the phosphor is poor in efficiency and the luminous efficiency of the phosphor is low.
  • One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve the luminous efficiency of the fluorescent layer.
  • a wavelength conversion element is a wavelength conversion element that converts a wavelength range of incident light into a wavelength range different from a wavelength range of incident light, and A fluorescent layer in which first particles and second particles smaller than the first particles are dispersed in a binder, wherein the first particles have a fluorescent characteristic with respect to the wavelength of the incident light;
  • the ratio of the volume of the first binder to the volume of the particle group including the first particles and the second particles in the fluorescent layer is 10% or more and less than 50%.
  • (A) It is a schematic sectional drawing which showed typically the wavelength conversion element which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • (B) It is a schematic sectional drawing which showed typically the light-emitting device concerning a prior art.
  • 3 is a graph showing a particle size distribution of phosphor particles included in the wavelength conversion element according to the first embodiment of the present invention. It is a schematic sectional drawing which showed typically the modification of the wavelength conversion element which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a schematic sectional drawing which showed typically the example of mounting of the wavelength conversion element which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a schematic sectional drawing which showed typically the wavelength conversion element which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • (C) is a schematic sectional drawing which showed typically the wavelength conversion element of a comparative example. It is a schematic sectional drawing which showed typically the wavelength conversion element which concerns on Embodiment 4 of this invention. It is a graph which shows the particle size distribution of the particle contained in the wavelength conversion element which concerns on Embodiment 4 of this invention. It is a schematic sectional drawing which showed typically the wavelength conversion element which concerns on Embodiment 5 of this invention. It is a schematic sectional drawing which showed typically the wavelength conversion element which concerns on Embodiment 6 of this invention.
  • FIG. 1A is a schematic sectional view schematically showing the wavelength conversion element according to the first embodiment of the present invention.
  • a light emitting device according to a conventional technique is schematically shown in FIG.
  • a conventional light emitting device 1 b has phosphor particles arranged on a substrate 13.
  • the phosphor particles include first particles 10 and second particles 11 smaller than the first particles 10.
  • the particles are bonded to each other by a translucent ceramic.
  • the ratio of the translucent ceramics is small and there is a problem in heat dissipation.
  • the fluorescent layer 19b with a small amount of binder, there are many contact points between the fluorescent substance and the void (air), and the heat dissipation is low. Therefore, it is preferable to replace the portion other than the phosphor with a material having a higher thermal conductivity than the void. Further, it is more preferable that the material has higher thermal conductivity than the phosphor material.
  • a binder having a high thermal conductivity and containing an inorganic material such as an aluminum compound as a main component is preferable because heat can be efficiently transferred.
  • a binder containing alumina, boehmite, or the like as a main component is preferable.
  • the thermal conductivity of the main materials used for the wavelength conversion element at room temperature is as follows.
  • the shape of the phosphor is not a perfect spherical shape and is randomly arranged in a non-periodic manner, so the ratio of the phosphor in the phosphor layer is considered to be 90% or less in terms of volume ratio to the phosphor layer at the maximum.
  • the /binder ratio is preferably 0.9 or less.
  • the amount of the binder is less than this, the voids in the fluorescent film increase and the heat conduction deteriorates. Further, when the particle/binder ratio is smaller than 0.1, the particle component occupying the fluorescent film becomes small and the luminous efficiency is lowered, so that the particle/binder ratio is preferably larger than 0.1.
  • the wavelength conversion element 1 a includes a first particle 10 which is a phosphor particle in a binder 12, and a second particle smaller than the first particle 10.
  • the particles 11 and the fluorescent layer 19a are dispersed (the binder 12 used for the fluorescent layer is also referred to as a "first binder").
  • the fluorescent layer 19 a is disposed on the substrate 13.
  • the first particle 10 and the second particle 11 have fluorescence characteristics with respect to the wavelength of the incident light and convert the wavelength range of the incident light into a wavelength range different from the wavelength range of the incident light.
  • the ratio of the volume of the binder 12 to the volume of the particle group including the first particles 10 and the second particles 11 in the fluorescent layer 19a is preferably 10% or more and less than 50%.
  • the fluorescent layer 19a has a thickness of 50 ⁇ m
  • the first particles 10 and the second particles 11 are fluorescent materials in which YAG:Ce (yttrium aluminum garnet is doped with Ce (cerium) as a dopant).
  • the phosphor is a yellow light emitting phosphor such as Y 3 Al 5 O 12 :Ce 3+ ).
  • the binder 12 preferably contains inorganic alumina as a main component. It is preferable that the average particle diameter D50 of the first particles 10 is 25 ⁇ m and the average particle diameter D50 of the second particles 11 is 5 ⁇ m.
  • the mixing ratio of the first particles 10:second particles 11:binder 12 is preferably 50%:30%:20% by volume.
  • the particle size of the phosphor is preferably about 10 to 30 ⁇ m for the first particles 10 and about 1 to 10 ⁇ m for the second particles 11.
  • the difference in particle size between the first particles and the second particles is preferably twice or more, more preferably three times or more.
  • the particle shape is not particularly limited to a spherical shape or an elliptical shape.
  • the particle size distribution of the phosphor particles in the first embodiment is shown in FIG.
  • the horizontal axis of FIG. 2 represents the particle diameter, and the vertical axis represents the volume ratio. As shown in FIG. 2, the particle size distribution is characterized by having two distinct peaks.
  • the particle size distribution of the phosphor can be measured by a laser diffraction/scattering apparatus LA-950 or the like using a static light scattering method manufactured by Horiba, Ltd. after appropriately separating the binder and the particles.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing wavelength conversion elements 1c to 1e of a modified example of the wavelength conversion element 1a according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A shows a wavelength conversion element 1c having a structure in which a fluorescent layer 19c is arranged on a substrate 33a in which a groove having a rectangular cross section is formed.
  • FIG. 3B shows a wavelength conversion element 1d having a structure in which the fluorescent layer 19d is arranged on the substrate 33b in which a groove having an arc cross section is formed.
  • FIG. 3C shows the wavelength conversion element 1e having a structure in which the fluorescent layer 19e is arranged on the substrate 33c in which a groove having a V-shaped cross section is formed.
  • the fluorescent layers 19d to 19e preferably have the same structure as the fluorescent layer 19a shown in FIG. 1A, but the arrangement relationship with the substrate is different.
  • FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing a mounting example of the wavelength conversion element according to the first embodiment of the present invention. Although the mode in which the wavelength conversion element 1a illustrated in FIG. 1A is arranged on the heat sink 18 is illustrated, the wavelength conversion elements 1c to 1e of the modified examples may be arranged on the heat sink 18.
  • the substrate 13 is preferably composed of, for example, an aluminum substrate or a highly reflective alumina substrate.
  • the material of the substrate 13 is preferably a material having high thermal conductivity such as metal, and is not particularly limited to the above materials.
  • the substrate 13 be coated with a highly reflective film such as silver, titanium oxide, a multi-reflection film and a dielectric mirror. It is also desirable to dispose the scattering layer 100 on the substrate 13, as described later in the sixth embodiment.
  • the substrate 13 is also referred to as the substrate 13 even when the fluorescent layer is not directly disposed on the substrate 13 as in the case of including the coated layer or the scattering layer 100 between the fluorescent layer and the substrate 13.
  • the substrate is also referred to as a lower layer.
  • the substrate 13 is cooled by directly making fixed contact with the heat sink 18.
  • the light source device 1 mounted with the wavelength conversion element has a light source 15 for emitting the excitation light 14 and a wavelength conversion element 1 a arranged on the heat sink 18.
  • the light source 15 is preferably a light source that emits blue excitation light such as a blue laser or a blue LED.
  • the excitation light 14 emitted from the light source 15 is applied to the fluorescent layer 19a, and a part thereof is diffusely reflected by the surface of the fluorescent layer 19a to become reflected light 17.
  • part of the excitation light 14 enters the fluorescent layer 19a, emits fluorescent light by the action of the fluorescent particles, and is emitted as fluorescent light 16 from the fluorescent layer 19a.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view schematically showing the wavelength conversion element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the temperature dependence of the luminous efficiency of the phosphor.
  • Q A ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (T A ⁇ 4-T B ⁇ 4)
  • Q is the amount of radiant heat
  • A is the area of the radiating part
  • ⁇ is the emissivity
  • ⁇ is the Stefan-Boltzmann constant
  • T A is the temperature of the radiating part
  • T B is the ambient temperature.
  • the luminous efficiency of the phosphor is affected by the temperature of the phosphor, and as shown in FIG. 6, the luminous efficiency decreases as the temperature increases.
  • the temperature characteristic of the phosphor changes depending on the concentration of the luminescence center element (Ce in this embodiment).
  • Ce concentration of the YAG:Ce phosphor that is generally commercially available, a concentration having a high luminous efficiency at room temperature (for example, about 1.4 to 1.5 mol%) is often used. This is because the YAG phosphor having a low Ce concentration has a high internal quantum efficiency, but since the absorptance of excitation light is low, the external quantum efficiency important as a wavelength conversion element has an optimum value near a Ce concentration of 1.5 mol %. This is because When the phosphor temperature of the irradiation spot becomes a region exceeding 250° C.
  • the luminous efficiency of a general YAG:Ce phosphor (for example, Ce concentration 1.4 mol%) is increased. Decrease (see FIG. 6).
  • the YAG:Ce phosphor having a low Ce concentration (for example, about 0.3 mol%) has a small temperature dependence of the light emission efficiency, and the light emission efficiency may be reversed from that of the light emission body having a high concentration as compared with that at a low temperature. For example, in the graph of FIG. 6, a low temperature region (50° C. to 100° C.) and a high temperature region (250° C. to 350° C.) are compared.
  • Excitation with laser light increases the excitation density and raises the temperature, so it is desirable to use an oxynitride-based or nitride-based phosphor with high heat resistance. It is more desirable that the phosphor has excellent temperature dependence of luminous efficiency. Further, since it is used as a light source device, fluorescence other than white light such as blue, green and red may be used.
  • CaAlSiN 3 :Eu 2+ As a phosphor that converts near-ultraviolet light into red light, for example, CaAlSiN 3 :Eu 2+ can be used. As a phosphor that converts near-ultraviolet light into yellow light, Ca- ⁇ -SiAlON:Eu 2+ can be used, for example. As a phosphor that converts near-ultraviolet light into green light, for example, ⁇ -SiAlON:Eu 2+ or Lu 3 Al 5 O 12 :Ce 3+ (LuAG:Ce) can be used.
  • Examples of the phosphor that converts near-ultraviolet light into blue light include (Sr,Ca,Ba,Mg) 10 (PO 4 ) 6 C 12 :Eu and BaMgAl 10 O 17 :Eu 2+ , (Sr,Ba) 3 MgSi 2 O 8 :Eu 2+ can be used.
  • the fluorescent member may be formed so as to include two types of fluorescent substances that convert the excitation light of near-ultraviolet light into yellow light and blue light.
  • the pseudo white light is obtained by mixing the yellow light and the blue light emitted from the fluorescent member.
  • the fluorescent layer 29 a includes the same first particles 10 as in the first embodiment, and the second particles 21 having the emission center element concentration higher than the emission center element concentration of the first particles 10.
  • the wavelength conversion element 2a further including is shown.
  • the fluorescent layer 29 b includes the same second particles 11 as in the first embodiment, and the first particles 20 having a higher concentration of the emission center element than the concentration of the emission center element of the second particles 11.
  • the wavelength conversion element 2b further including is shown.
  • the fluorescent layer 29a shown in FIG. 5(a) preferably has a layer thickness of, for example, about 50 ⁇ m.
  • the first particles 10 are YAG:Ce phosphors as in the first embodiment, and preferably have an average particle diameter D50 of about 25 ⁇ m.
  • the Ce concentration of the dopant of the first particles 10 is preferably 0.7 mol% (about 0.5 to 1.0 mol%).
  • the second particles 21 are YAG:Ce phosphors, and the average particle diameter D50 is preferably about 5 ⁇ m.
  • the Ce concentration of the dopant of the second particles 21 is preferably 1.5 mol% (about 1.0 to 2.0 mol%).
  • the binder 12 of the fluorescent layer 29a preferably contains an inorganic alumina binder as a main component, but is not limited to the material.
  • the fluorescent layer 29b shown in FIG. 5B preferably has a layer thickness of about 50 ⁇ m.
  • the first particles 20 are YAG:Ce phosphors and preferably have an average particle diameter D50 of about 25 ⁇ m.
  • the Ce concentration of the dopant of the first particles 20 is preferably 1.5 mol% (about 1.0 to 2.0 mol%).
  • the second particles 11 are YAG:Ce phosphors as in Embodiment 1, and the average particle diameter D50 is preferably about 5 ⁇ m.
  • the Ce concentration of the dopant of the second particles 11 is preferably 0.7 mol% (about 0.5 to 1.0 mol%).
  • the binder 12 of the fluorescent layer 29b preferably contains an inorganic alumina binder as a main component, but is not limited to the material.
  • the absorption rate of the excitation light 14 will decrease.
  • the dopant Ce concentration of the YAG:Ce phosphor is high, the absorptance of the excitation light 14 increases.
  • the external quantum efficiency of the YAG:Ce phosphor changes depending on the particle size of the phosphor particles and the Ce concentration, and the excitation light absorption/emission at that time also changes, so the emission color also changes.
  • the Ce concentration may be high in either the first particles or the second particles and can be selected according to the application and is not particularly limited.
  • the wavelength conversion elements 2a and 2b shown in FIG. 5 are arranged on the substrate 13, but can be arranged on the substrates 33a to 33c having the grooves as shown in FIG. Further, the wavelength conversion elements 2a and 2b can be mounted on the light source device 1 shown in FIG.
  • FIG. 7A and 7B are schematic cross-sectional views schematically showing the wavelength conversion element according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7C is a schematic cross-sectional view schematically showing the wavelength conversion element of the comparative example.
  • the wavelength conversion element 3c of the comparative example is schematically shown in FIG.
  • the phosphor layer 39c of the comparative example is characterized in that the binder 12 includes the first particles 10 which are phosphor particles, but does not include the second particles smaller than the first particles 10.
  • the first particles 10 emit fluorescence and the fluorescence 16 is emitted from the surface on which the excitation light 14 is incident.
  • FIG. 1 shows that the first particles 10 emit fluorescence and the fluorescence 16 is emitted from the surface on which the excitation light 14 is incident.
  • the fluorescence when the excitation light 14 is applied to the first particles 10 which are phosphor particles, the relationship between the curvature of the first particles 10 and the incident angle of the excitation light 14 Depending on the conditions such as the refractive index of the binder 12, the fluorescence may be totally reflected at the interface, and the fluorescence 16 may not be extracted from the surface on which the excitation light 14 is incident. Such fluorescence becomes a fluorescence emission loss due to internal light guide, and the extraction efficiency of fluorescence decreases.
  • fluorescence extraction efficiency is intended to mean “fluorescence intensity emitted from the surface on which the excitation light 14 is incident”/"excitation light intensity", and "efficiency of excitation light incident on the phosphor” and “of the phosphor”"Emissionefficiency” and “efficiency of emitting fluorescence from the surface on which excitation light is incident” are included.
  • the wavelength conversion element 3a includes a first particle 10 which is a phosphor particle in a binder 12, and a second particle smaller than the first particle 10.
  • the fluorescent layer 39a in which the particles 31 are dispersed is provided.
  • the fluorescent layer 39 a is disposed on the substrate 13.
  • the second particles 31 of the third embodiment are characterized by having a scattering characteristic with respect to the wavelength of incident light.
  • the fluorescent layer 39a shown in FIG. 7(a) preferably has a layer thickness of, for example, about 50 ⁇ m.
  • the first particles 10 are YAG:Ce phosphors as in the first embodiment, and preferably have an average particle diameter D50 of about 25 ⁇ m.
  • the second particles 31 may be particles having a scattering property and may contain YAG as a main component, but are preferably particles containing titanium oxide, silica, zinc oxide, diamond or the like as a main component. ..
  • the particles having the scattering property have a particle size of at least about a wavelength.
  • the average particle diameter D50 of the second particles 31 can be set to about 2 ⁇ m.
  • the average particle diameter D50 of the second particles 31 having the scattering characteristic with respect to the wavelength of the incident light is smaller than the wavelength of the incident light.
  • the average particle diameter D50 of the second particles 31 is more preferably about 200 nm.
  • the binder 12 of the fluorescent layer 39a preferably contains an inorganic alumina binder as a main component, but is not limited to the material.
  • the second particles 31 having the scattering characteristic scatter the fluorescence totally reflected at the interface, thereby reducing the fluorescence totally reflected at the interface.
  • the second particles 31 are preferably hollow particles having voids inside. Since the void has a low refractive index, scattering easily occurs due to the difference in refractive index.
  • the third embodiment can be combined with the above-described first or second embodiment.
  • the dopant concentration of the phosphor particles may be changed as described in the second embodiment.
  • the Ce concentration which is the dopant of the first particles 10 included in the fluorescent layer 39a of the wavelength conversion element 3a shown in FIG. 7A is 0.7 mol% (about 0.5 to 1.0 mol%).
  • the Ce concentration which is the dopant of the first particles 20 included in the fluorescent layer 39b of the wavelength conversion element 3b shown in FIG. 7B is 1.5 mol% (about 1.0 to 2.0 mol%).
  • the concentration of Ce which is a dopant
  • the temperature of the phosphor particles is increased, and the luminous efficiency is reduced.
  • the second particles 31 it is preferable to employ more of the second particles 31 made of solid particles than to employ many of hollow particles having voids inside.
  • the thermal conductivity can be increased as compared with the fluorescent layer including the hollow particles, so that the fluorescent layer 39b can be efficiently cooled. Therefore, it is possible to prevent the fluorescent layer 39b from being burned by heat, and it is possible to improve the durability of the wavelength conversion element 3b.
  • the wavelength conversion elements 3a and 3b shown in FIGS. 7A and 7B are arranged on the substrate 13, the substrate 33a having the groove as shown in FIG. 3 is formed. Through 33c. Further, the wavelength conversion elements 3a and 3b can be mounted on the light source device 1 shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view schematically showing the wavelength conversion element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing a particle size distribution of particles included in the wavelength conversion element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the wavelength conversion element 4a includes a first particle 10 which is a phosphor particle in a binder 12, and a second particle smaller than the first particle 10.
  • the fluorescent layer 49a in which the particles 11 and the third particles 31 smaller than the second particles 11 are dispersed is provided.
  • the fluorescent layer 49a is disposed on the substrate 13.
  • the first particle 10 and the second particle 11 have fluorescence characteristics with respect to the wavelength of the incident light and convert the wavelength range of the incident light into a wavelength range different from the wavelength range of the incident light.
  • the third particle 31 of the fourth exemplary embodiment is characterized by having a scattering characteristic with respect to the wavelength of incident light, similarly to the second particle 31 of the third exemplary embodiment. It is preferable that the third particles 31 of the fourth exemplary embodiment and the second particles 31 of the third exemplary embodiment have the same configuration. It is preferable that the first particles 10, the second particles 11 and the binder 12 of the fourth exemplary embodiment and the first particles 10, the second particles 11 and the binder 12 of the first exemplary embodiment have the same configuration.
  • the fluorescent layer 49a As a preferred example of the fluorescent layer 49a, it is preferable that the fluorescent layer has a thickness of 50 ⁇ m, and the first particles 10 and the second particles 11 are composed of a yellow light emitting phosphor such as YAG:Ce. It is preferable that the third particles 31 having the scattering property have titanium oxide, silica, zinc oxide, and diamond as the main components.
  • the binder 12 is preferably composed mainly of inorganic alumina, but is not limited to the material.
  • the average particle diameter D50 of the first particles 10 is preferably 25 ⁇ m, and the average particle diameter D50 of the second particles 11 is preferably 5 ⁇ m.
  • the average particle diameter D50 of the third particles 31 is preferably 0.2 ⁇ m.
  • FIG. 9 shows the particle size distribution of particles in the fourth embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 9 represents the diameter of the particles, and the vertical axis represents the volume ratio.
  • the particle size distribution is characterized by having three distinct peaks.
  • the particle size distribution of the phosphor can be measured by a laser diffraction/scattering apparatus LA-950 or the like using a static light scattering method manufactured by Horiba, Ltd. after appropriately separating the binder and the particles.
  • the lower limit of the phosphor mixed as the second particles 11 is about several ⁇ m.
  • the scattering property inside the fluorescent layer 49a is enhanced, and the fluorescence extraction efficiency in the direction of the surface on which the incident light is incident is improved. be able to.
  • the fourth embodiment can be combined with the above-described first to third embodiments.
  • the dopant concentration of the phosphor particles may be changed as described in the second embodiment.
  • the concentration of Ce which is the dopant of the first particles 10 made of YAG:Ce contained in the fluorescent layer 49b of the wavelength conversion element 4b shown in FIG. 8B, is 0.7 mol% (0.5 to 1). 0.0 mol%).
  • the Ce concentration which is the dopant of the second particles 21 made of YAG:Ce contained in the fluorescent layer 49b is 1.5 mol% (about 1.0 to 2.0 mol%). preferable.
  • the Ce concentration which is the dopant of the first particles 20 made of YAG:Ce contained in the fluorescent layer 49c of the wavelength conversion element 4c shown in FIG. 8C is 1.5 mol% (1.0 to 2). 0.0 mol%).
  • the concentration of Ce as a dopant of the second particles 11 made of YAG:Ce contained in the fluorescent layer 49b is 0.7 mol% (about 0.5 to 1.0 mol%). preferable.
  • the third particles 31 are made of many solid particles of titanium oxide rather than hollow particles having voids inside. Since the solid particles are included, the thermal conductivity can be increased as compared with the fluorescent layer including the hollow particles, so that the fluorescent layers 49b and 49c can be efficiently cooled. Therefore, it is possible to prevent the fluorescent layers 49b and 49c from being burned by heat, and it is possible to improve the durability of the wavelength conversion elements 4b and 4c.
  • the wavelength conversion elements 4a to 4c shown in FIG. 8 are arranged on the substrate 13, but can be arranged on the substrates 33a to 33c having grooves as shown in FIG. .. Further, the wavelength conversion elements 4a to 4c can be mounted on the light source device 1 shown in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic sectional view schematically showing the wavelength conversion element according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the wavelength conversion element 5a includes a first particle 10 which is a phosphor particle in a binder 12, and a second particle smaller than the first particle 10.
  • the fluorescent layer 59a in which the particles 11 and the fourth particles 51 smaller than the first particles are dispersed is provided.
  • the fluorescent layer 59a is preferably disposed on the substrate 13 as in the first to fourth embodiments described above.
  • the fourth particle has a fluorescent property of receiving the wavelength of the incident light and converting it into a wavelength different from the wavelength emitted by the first particle.
  • the fluorescent layer 59a has a thickness of 50 ⁇ m, and the first particles 10 and the second particles 11 are yellow-emitting phosphors such as YAG:Ce (Y 3 Al 5 O 12 :Ce 3+ ). It is preferably composed of The fourth particles 51 having fluorescence characteristics different from YAG preferably have CASN (CaAlSiN 3 :Eu 2+ ) as a main component.
  • the binder 12 is preferably composed mainly of inorganic alumina, but is not limited to the material.
  • the average particle diameter D50 of the first particles 10 is preferably 25 ⁇ m, and the average particle diameter D50 of the second particles 11 is preferably 5 ⁇ m.
  • the average particle diameter D50 of the fourth particles 51 is preferably 5 ⁇ m.
  • the fourth particles 51 containing CASN (CaAlSiN 3 :Eu 2+ ) as a main component a red component of fluorescence can be provided.
  • the emission color of the phosphor layer 59a can be changed.
  • the phosphor to be used can be appropriately changed according to the required color.
  • a phosphor that converts near-ultraviolet light into red light for example, CaAlSiN 3 :Eu 2+ can be used.
  • a phosphor that converts near-ultraviolet light into yellow light Ca- ⁇ -SiAlON:Eu 2+ can be used, for example.
  • a phosphor that converts near-ultraviolet light into green light for example, ⁇ -SiAlON:Eu 2+ or Lu 3 Al 5 O 12 :Ce 3+ (LuAG:Ce) can be used.
  • Examples of the phosphor that converts near-ultraviolet light into blue light include (Sr,Ca,Ba,Mg) 10 (PO 4 ) 6 C 12 :Eu and BaMgAl 10 O 17 :Eu 2+ , (Sr,Ba) 3 MgSi 2 O 8 :Eu 2+ can be used.
  • the fifth embodiment can be combined with the above-described first to fourth embodiments.
  • the dopant concentration of the phosphor particles may be changed as described in the second embodiment.
  • the concentration of Ce as the dopant of the first particles 10 made of YAG:Ce contained in the fluorescent layer 59b of the wavelength conversion element 5b shown in FIG. 10B has a concentration of 0.7 mol% (0.5 to 1). 0.0 mol%).
  • the Ce concentration which is the dopant of the second particles 21 made of YAG:Ce contained in the fluorescent layer 59b is 1.5 mol% (about 1.0 to 2.0 mol%). preferable.
  • the Ce concentration which is the dopant of the first particles 20 made of YAG:Ce contained in the fluorescent layer 59c of the wavelength conversion element 5c shown in FIG. 10C is 1.5 mol% (1.0 to 2). 0.0 mol%).
  • the concentration of Ce as a dopant of the second particles 11 made of YAG:Ce contained in the fluorescent layer 49b is 0.7 mol% (about 0.5 to 1.0 mol%). preferable.
  • a red component of fluorescence can be added to the aspect of the second embodiment.
  • concentration of Ce which is the dopant
  • the temperature of the phosphor particles is increased and the luminous efficiency is decreased.
  • a third particle 31 having a scattering characteristic with respect to the wavelength of incident light is further included. (See (d) to (f) of FIG. 10).
  • the configuration of the wavelength conversion element 5d shown in (d) of FIG. 10 is a configuration in which the third particles 31 are mixed with the configuration of the wavelength conversion element 5a shown in (a) of FIG.
  • the configuration of the wavelength conversion element 5e illustrated in (e) of FIG. 10 is a configuration in which the third particle 31 is mixed with the configuration of the wavelength conversion element 5b illustrated in (b) of FIG.
  • the configuration of the wavelength conversion element 5f shown in (f) of 10 is a configuration in which the third particles 31 are mixed with the configuration of the wavelength conversion element 5c shown in (c) of FIG.
  • the scattering property inside the fluorescent layers 59d to 59f is enhanced, and the fluorescence extraction efficiency in the direction of the plane on which the incident light is incident is improved. Can be improved.
  • the wavelength conversion elements 5a to 5f shown in FIG. 10 can be arranged on the substrate 13, but may be arranged on the substrates 33a to 33c having the grooves as shown in FIG. it can. Further, the wavelength conversion elements 5a to 5f can be mounted on the light source device 1 shown in FIG. [Sixth Embodiment] Another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of description, members having the same functions as the members described in the above embodiment will be designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
  • (Structure of wavelength conversion element) 11 to 14 are sectional views schematically showing the configuration of the wavelength conversion element according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the fluorescent layer is arranged so as to face the lower layer, and the substrate 13 and the fluorescent layers 19a, 29a, 29b, 39a, 39b, 49a, 49b, 49c, 59a, which are the lower layer, are arranged. It further comprises a scattering layer 100 arranged between the layers 59b, 59c, 59d, 59e and 59f.
  • the scattering layer 100 includes a binder 12a and scattering particles 31a dispersed in the binder 12a (the binder 12a used in the scattering layer is also referred to as a "second binder").
  • the binder 12a preferably has the same configuration as the binder 12 described above, but may have another configuration.
  • the scattering particles 31a preferably have a higher refractive index than the first particles 10, 20, the second particles 11, 21, the fourth particles 51 and the binder 12a.
  • the scattering particles 31a of the sixth embodiment and the third particles 31 of the fourth embodiment preferably have the same structure.
  • a scattering layer 100 including scattering particles 31a having a high refractive index is arranged between the substrate 13 and the fluorescent layers 19a, 29a, 29b, 39a, 39b, 49a, 49b, 49c, 59a, 59b, 59c, 59d, 59e, 59f.
  • the fluorescent substance particles the first particles 10, 20; the second particles 11, 21; the fourth particles 51
  • the fluorescent layers 19a, 29a the fluorescent substance particles
  • the thickness of the fluorescent layers 19a, 29a, 29b, 39a, 39b, 49a, 49b, 49c, 59a, 59b, 59c, 59d, 59e, 59f is made thinner than that of the wavelength conversion element having the same fluorescence emission intensity. be able to. That is, it is possible to reduce the amount of phosphor particles (first particles 10, 20; second particles 11, 21; fourth particles 51).
  • the "removal side” is a surface of the fluorescent layer that faces the contact surface between the fluorescent layer and the scattering layer (bottom surface of the fluorescent layer), and the "direction opposite to the retrieving side” is the contact surface. Alternatively, the direction is toward the side surface of the fluorescent layer.
  • the scattering particles 31a preferably contain titanium oxide (TiO 2 ), silica, zinc oxide (ZnO), and diamond as the main components. Of these, titanium oxide is preferable. Titanium oxide preferably has a rutile type crystal structure.
  • the proportion of the scattering particles 31a in the scattering layer 100 is preferably about 10 to 75% by volume with respect to the scattering layer 100. With such a configuration, the above-described effect can be achieved while having the adhesion to the substrate 13.
  • the thickness of the scattering layer 100 is preferably 20 to 60 ⁇ m.
  • FIG. 11A shows an example combined with the first embodiment.
  • the wavelength conversion element 101a includes a fluorescent layer 19a in which first particles 10 which are phosphor particles and second particles 11 which are smaller than the first particles 10 are dispersed in a binder 12. ..
  • a scattering layer 100 is further provided between the substrate 13 and the fluorescent layer 19a.
  • the wavelength conversion elements 102a and 102b include the first particles 10 and 20 which are phosphor particles in the binder 12, and the second particles 21 and 11 which are smaller than the first particles 10 and 20. And fluorescent layers 29a and 29b dispersed therein. A scattering layer 100 is further provided between the substrate 13 and the fluorescent layers 29a and 29b.
  • the first particles 10 and 20 which are phosphor particles and the second particles 31 smaller than the first particles 10 and 20 are dispersed in the binder 12.
  • the fluorescent layers 39a and 39b are provided.
  • the second particle 31 has a scattering characteristic.
  • a scattering layer 100 is further provided between the substrate 13 and the fluorescent layers 39a and 39b.
  • the wavelength conversion elements 104a, 104b, and 104c include the first particles 10 and 20, which are phosphor particles, and the second particles 11 smaller than the first particles 10 and 20, in the binder 12. 21 and third particles 31 smaller than the second particles 11 and 21 are dispersed in the fluorescent layers 49a, 49b and 49c. Furthermore, the said 3rd particle
  • a scattering layer 100 is further provided between the substrate 13 and the fluorescent layers 49a, 49b, 49c.
  • the wavelength conversion elements 105a, 105b, and 105c include the first particles 10 and 20 which are phosphor particles in the binder 12, and the second particles 11 smaller than the first particles 10 and 20, 21 and the fourth particles 51 smaller than the first particles 10 and 20 are dispersed in the fluorescent layers 59a, 59b, and 59c.
  • the fourth particles have a fluorescent property of receiving the wavelength of incident light and converting it to a wavelength different from the wavelength emitted by the first particles.
  • a scattering layer 100 is further provided between the substrate 13 (not shown) and the fluorescent layers 59a, 59b, 59c.
  • the wavelength conversion elements 105d, 105e, and 105f include first particles 10 and 20, which are phosphor particles, and second particles 11 smaller than the first particles 10 and 20 in the binder 12. 21 and the third particles 31 smaller than the second particles 11 and 21 and the fourth particles 51 smaller than the first particles 10 and 20 are provided with fluorescent layers 59d, 59e and 59f. Further, the third particle 31 has a scattering property, and the fourth particle has a fluorescent property of receiving the wavelength of incident light and converting it to a wavelength different from the wavelength emitted by the first particle. A scattering layer 100 is further provided between the substrate 13 (not shown) and the fluorescent layers 59d, 59e, 59f.
  • the scattering properties inside the fluorescent layers 19a, 29a, 29b, 39a, 39b, 49a, 49b, 49c, 59a, 59b, 59c, 59d, 59e, 59f are further enhanced, and incident light is absorbed. It is possible to further improve the fluorescence extraction efficiency in the direction of the incident surface.
  • the scattering layer 100 shown in FIGS. 11 to 14 can be arranged on the substrate 13, but it can also be arranged on the substrates 33a to 33c in which the grooves as shown in FIG. 3 are formed.
  • the wavelength conversion elements 101a, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a, 104b, 104c, 105a, 105b, 105c, 105d, 105e, 105f can be mounted on the light source device 1 shown in FIG.
  • FIG. 15 is a schematic view schematically showing the light source device 6 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the light source device 6 is a headlight (vehicle headlamp), and is preferably a reflective laser headlight.
  • the excitation light source 15 is preferably a blue laser light source that emits the excitation light 14 having a wavelength that excites the fluorescent layer of the wavelength conversion element 60.
  • the reflector 61 is preferably composed of a semi-parabolic mirror. It is preferable that the paraboloid is divided into upper and lower parts by a dividing surface 62 parallel to the xy plane to form a semiparabolic surface, and the inner surface thereof has a mirror structure.
  • the reflector 61 has a through hole through which the excitation light 14 passes.
  • the wavelength conversion element 60 is excited by the blue excitation light 14 and emits fluorescence 16 in the long wavelength region (yellow wavelength) of visible light.
  • the excitation light 14 strikes the irradiation surface of the wavelength conversion element 60 and becomes the diffuse reflection light 17.
  • the wavelength conversion element 60 is arranged at the focus position of the paraboloid on the split surface 62. Since the wavelength conversion element 60 is located at the focal point of the parabolic mirror, when the fluorescence 16 and the diffuse reflection light 17 emitted from the wavelength conversion element 60 hit the reflector 61 and are reflected, they go straight to the emission surface 63 uniformly. To do. White light in which the fluorescence 16 and the diffuse reflection light 17 are mixed is emitted from the emission surface 63 as parallel light.
  • the wavelength conversion element 1a according to the first embodiment it is preferable to use the wavelength conversion element 1a according to the first embodiment as the wavelength conversion element 60 arranged at the focus of the paraboloid disclosed in FIG.
  • the wavelength conversion element 1a to the sixth embodiment it is possible to achieve higher luminous efficiency than ever.
  • 105f can be used.
  • FIG. 16 is a schematic view schematically showing the light source device 7 according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the light source device 7 is a transmissive illumination device, preferably a transmissive laser headlight.
  • FIG. 16 shows an example in which the wavelength conversion element 70 is arranged on the transparent heat sink substrate 71.
  • the excitation light 14 is emitted from the surface of the transparent heat sink substrate 71 opposite to the surface on which the fluorescent layer is arranged.
  • the transparent heat sink substrate 71 preferably has a heat sink function. It is known that when a fluorescent layer is deposited on the transmissive heat sink substrate 71, when the excitation light enters from the heat sink side, the heat sink side has high heat dissipation.
  • the light emitted from the wavelength conversion element 70 emits fluorescence from the surface facing the incident light side, is reflected by the parabolic surface 72, and is emitted with directivity.
  • the wavelength conversion element 70 disclosed in FIG. 16 preferably uses the wavelength conversion element 1a according to the first embodiment.
  • the wavelength conversion element 1a it is possible to achieve higher luminous efficiency than ever.
  • the transparent heat sink substrate 71 disclosed in FIG. 12 the substrates 33a to 33c having the grooves as shown in FIG. 3 described in the first embodiment can be applied.
  • the wavelength conversion element 70 disclosed in FIG. 16 is the wavelength conversion elements 1c to 1e according to the first embodiment, the wavelength conversion elements 2a to 2b according to the second embodiment, and the embodiment.
  • 103b, 104a, 104b, 104c, 105a, 105b, 105c, 105d, 105e, 105f can be used.
  • FIG. 17A shows a schematic view of the display device 8 according to the ninth embodiment of the present invention.
  • the light source device 8 is preferably used in a projector or the like equipped with the fluorescent wheel 141.
  • the excitation light source 15 is preferably a blue laser light source that emits the excitation light 14 having a wavelength that excites the fluorescent layer 148.
  • a blue laser diode that excites a fluorescent material such as YAG or LuAG is used.
  • the excitation light 14 illuminating the fluorescent layer 148 can pass through the lenses 143, 144a, 144b on the optical path.
  • the mirror 145 may be arranged on the optical path of the excitation light 14.
  • the mirror 145 is preferably a dichroic mirror.
  • FIG. 17B shows a schematic plan view (xy plane) of the fluorescent wheel 141 that can be mounted on the display device 8.
  • FIG. 17C shows a schematic side view (xz plane) of the fluorescent wheel 141 that can be mounted on the display device 8.
  • the fluorescent layer 148 is arranged on the fluorescent wheel 141.
  • a fluorescent layer 148 is deposited on at least a portion of the perimeter on the surface of the fluorescent wheel 141.
  • the fluorescent wheel 141 is fixed to a rotary shaft 147 of the drive device 142 by a wheel fixing tool 146.
  • the driving device 142 is preferably a motor, and the fluorescent wheel 141 fixed to the rotary shaft 147, which is the rotary shaft of the motor, by the fixture 146 rotates as the motor rotates.
  • the fluorescent layer 148 deposited on at least a part of the peripheral portion on the surface of the fluorescent wheel 141 receives the excitation light 14 and emits the fluorescent light 16 and transmits the fluorescent light 16 through the mirror 145. Since the fluorescent layer 148 rotates as the fluorescent wheel 141 rotates, the fluorescent layer 148 emits the fluorescent light 16 while rotating at any time.
  • the wavelength conversion element 1a fluorescent layer 19a
  • the first embodiment As the fluorescent layer 148 disclosed in (b) and (c) of FIG.
  • the substrate of the fluorescent wheel 141 disclosed in FIG. 17 is formed with a groove as shown in FIG. 3 described in the first embodiment along a peripheral portion on the surface of the fluorescent wheel 141.
  • Substrates 33a to 33c can be applied.
  • the fluorescent layer 148 disclosed in (b) and (c) of FIG. 17 has the wavelength conversion elements 1c to 1e according to the first embodiment and the wavelength conversion according to the second embodiment.
  • 102a, 102b, 103a, 103b, 104a, 104b, 104c, 105a, 105b, 105c, 105d, 105e, 105f can be used.
  • FIG. 18 shows a schematic sectional view of a light source device 9 according to Embodiment 10 of the present invention.
  • the light source device 9 is a lighting device, and is preferably a shell type light emitting diode (LED).
  • the light source device 9 includes a lead wire 154 that constitutes a pair of electrode terminals, and an excitation light source that emits the excitation light 14 and is electrically connected to the pair of lead wires 154.
  • the excitation light source is preferably a light emitting diode (LED) element 153.
  • a light emitting diode (LED) element 153 is arranged on the bottom surface of a recess provided in one of the pair of lead wires 154 with its main light emitting direction facing upward. It is preferable that the recess is formed so that the outer periphery of the light emitting diode (LED) element 153 arranged on the bottom of the recess is surrounded by a mortar-shaped slope.
  • the wavelength conversion element is provided in the concave portion so as to cover the light emitting diode (LED) element 153 arranged on the bottom surface of the concave portion.
  • the fluorescent layer 151 of the wavelength conversion element is irradiated with the excitation light 14 from the first surface (bottom surface) side, and the fluorescent light 16 is extracted from the second surface facing the first surface.
  • the wavelength conversion element 1a fluorescent layer 19a
  • the wavelength conversion element 1a fluorescent layer 19a
  • the fluorescent layer 151 disclosed in FIG. 18 includes the wavelength conversion elements 2a to 2b according to the second embodiment, the wavelength conversion elements 3a to 3b according to the third embodiment, and the fourth embodiment.
  • Wavelength conversion elements 4a to 4c according to Embodiment 5 wavelength conversion elements 5a to 5f according to Embodiment 5, and wavelength conversion elements 101a, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a, 104b, 104c, 105a, 105b, 105c according to Embodiment 6.
  • 105d, 105e, 105f can be used.
  • a wavelength conversion element is a wavelength conversion element that converts a wavelength range of incident light into a wavelength range different from a wavelength range of incident light, including first particles in a first binder, A fluorescent layer in which second particles smaller than the first particles are dispersed, the first particles having a fluorescent characteristic with respect to the wavelength of the incident light, and the first particles in the fluorescent layer and The ratio of the volume of the first binder to the volume of the particle group including the second particles is 10% or more and less than 50%.
  • the luminous efficiency of the fluorescent layer can be improved.
  • the wavelength conversion element according to the second aspect of the present invention may be configured such that, in the first aspect, the thermal conductivity of the first binder is higher than the thermal conductivity of the first particles and the second particles. Good.
  • the temperature rise of the fluorescent layer can be reduced, and the luminous efficiency of the fluorescent layer can be improved.
  • the second particles may have a fluorescent property with respect to the wavelength of the incident light.
  • the filling rate of the phosphor particles in the fluorescent layer is improved, and the luminous efficiency of the fluorescent layer can be improved.
  • the wavelength conversion element according to aspect 4 of the present invention is the wavelength conversion element according to any one of aspects 1 to 3 above, wherein the first particles and the second particles are composed of a phosphor doped with an emission center element.
  • the concentration of the emission center atom doped in the first particle may be different from the concentration of the emission center atom doped in the second particle.
  • the temperature rise of the phosphor particles in the fluorescent layer can be controlled, and the luminous efficiency of the fluorescent layer can be improved.
  • the wavelength conversion element according to aspect 5 of the present invention is the wavelength conversion element according to any one of aspects 1 to 4, wherein third particles smaller than the first particles are further dispersed in the first binder, and The third particle may have a scattering property for the wavelength of the incident light, and the particle group may further include the third particle.
  • the efficiency of extracting fluorescence from the fluorescent layer is improved, and the emission efficiency of the fluorescent layer can be improved.
  • the wavelength conversion element according to the sixth aspect of the present invention may be configured such that, in the first or second aspect, the second particles have a scattering characteristic with respect to the wavelength of the incident light.
  • the efficiency of extracting fluorescence from the fluorescent layer is improved, and the emission efficiency of the fluorescent layer can be improved.
  • the wavelength conversion element according to aspect 7 of the present invention is the configuration according to aspect 5 or 6 above, wherein the average particle size of the particles having scattering characteristics with respect to the wavelength of the incident light is smaller than the wavelength of the incident light. Good.
  • the scattering characteristics of the scattering particles are improved, and the luminous efficiency of the fluorescent layer can be improved.
  • a wavelength conversion element according to aspect 8 of the present invention is the wavelength conversion element according to any one of aspects 1 to 7, wherein fourth particles smaller than the first particles are further dispersed in the first binder,
  • the particle of No. 4 has a fluorescent property of receiving the wavelength of the incident light and converting it to a wavelength different from the wavelength emitted by the first particle, and the particle group further includes the fourth particle. Good.
  • Aspect 8 of the present invention it is possible to improve the efficiency of extracting fluorescent light from the fluorescent layer and improve the luminous efficiency of the fluorescent layer while controlling the temperature rise of the phosphor particles in the fluorescent layer.
  • a wavelength conversion element according to aspect 9 of the present invention is the wavelength conversion element according to any one of aspects 1 to 8 above, wherein the fluorescent layer is arranged so as to face a lower layer, and is disposed between the lower layer and the fluorescent layer. Further comprising a scattering layer disposed, the scattering layer comprising a second binder, and particles having scattering properties dispersed in the second binder, wherein the particles having scattering properties are: A configuration may be adopted in which particles having a fluorescent characteristic, the first binder, and the second binder have a higher refractive index than the first binder and the second binder.
  • the utilization efficiency of the excitation light can be improved.
  • the wavelength conversion element according to the tenth aspect of the present invention may be configured such that, in any one of the first to ninth aspects, the first binder has an aluminum compound as a main component.
  • heat can be efficiently transferred, so that the heat dissipation of the wavelength conversion element can be improved.
  • the light source device may be configured to include the wavelength conversion element according to any one of aspects 1 to 10 above and a light source that emits incident light to the wavelength conversion element.
  • the eleventh aspect of the present invention it is possible to provide a light source device in which the luminous efficiency of the fluorescent layer is improved.
  • a vehicle headlamp according to an twelfth aspect of the present invention includes the light source device according to the eleventh aspect, and a reflector having a reflecting surface that reflects the fluorescence emitted from the wavelength conversion element, and the reflector of the reflector is provided.
  • the surface may reflect the fluorescence emitted from the wavelength conversion element so as to be emitted in parallel to a certain direction.
  • a transmissive illumination device includes the light source device according to aspect 11 above, and a transmissive substrate on which the wavelength conversion element is disposed, and the transmissive substrate is irradiated with the light source.
  • An irradiating surface and a surface facing the irradiating surface, the wavelength conversion element is arranged on a surface of the transmissive substrate facing the irradiating surface, and the light source has the wavelength through the transmissive substrate.
  • the conversion element may be irradiated with incident light, and the fluorescent layer may emit fluorescence from a surface facing the incident light side.
  • the thirteenth aspect of the present invention it is possible to provide a transmissive lighting device in which the luminous efficiency of the fluorescent layer is improved.
  • a display device is the display device according to any one of aspects 1 to 10, wherein the light source that emits the incident light and at least a part of the circumferential direction through which the incident light emitted from the light source passes.
  • the wavelength conversion element described is provided with a fluorescent wheel laid, and a drive device for rotating the fluorescent wheel, with the rotation of the fluorescent wheel, at least when incident light is incident on the surface of the wavelength conversion element, It may be configured to emit fluorescence.
  • the fourteenth aspect of the present invention it is possible to provide a display device in which the luminous efficiency of the fluorescent layer is improved.
  • An illumination device provides the pair of electrode terminals, a light source that emits incident light and is electrically connected to the pair of electrode terminals, and the illumination device according to any one of aspects 1 to 10 above.
  • the wavelength conversion element according to, wherein the light source is arranged on the bottom surface of the recess provided in one of the pair of electrode terminals with its main light emitting direction facing upward, and the outer circumference of the light source arranged on the bottom surface of the recess.
  • the concave portion is formed so as to be surrounded by a mortar-shaped slope, the wavelength conversion element is provided in the concave portion so as to cover the light source, and the fluorescent layer has a first surface on the opposite side in the thickness direction. A second surface, wherein the first surface faces the light source side, and when the incident light is irradiated from the first surface side, fluorescence is emitted from the second surface. Good.
  • the fifteenth aspect of the present invention it is possible to provide a lighting device in which the luminous efficiency of the fluorescent layer is improved.
  • the wavelength conversion element according to the sixteenth aspect of the present invention may be configured such that, in the first aspect, the thermal conductivity of the first binder is larger than the thermal conductivity of the void.
  • the temperature rise of the fluorescent layer can be reduced, and the luminous efficiency of the fluorescent layer can be improved.
  • the wavelength conversion element according to the seventeenth aspect of the present invention may be configured such that, in any one of the first to ninth aspects, the second binder has an aluminum compound as a main component.
  • heat can be efficiently transferred, so that the heat dissipation of the wavelength conversion element can be improved.

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Abstract

蛍光層の発光効率の向上を実現する。入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する波長変換素子であって、第１のバインダ内に第１の粒子と、前記第１の粒子より小さい第２の粒子とが分散した蛍光層を備え、前記第１の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備え、前記蛍光層における前記第１の粒子および前記第２の粒子を包含する粒子群の体積に対する前記第１のバインダの体積の比率が１０％以上５０％未満である。

Description

波長変換素子、光源装置、車両用前照灯具、透過型照明装置、表示装置及び照明装置
　本発明は、光源装置、車両用前照灯具、透過型照明装置、表示装置及び照明装置に用いる波長変換素子に関する。
　本願は、２０１９年２月６日に日本で出願された特願２０１９－１９７９４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　励起光を蛍光体に照射し発光させる光学素子において、蛍光体には発熱が生じる。蛍光体の膜密度を向上させ放熱性を高めるために、複数のサイズの粒子を詰める構成が従来技術として知られている。
　特許文献１には、大粒径の蛍光体粒子による光の変換効率を低下させることなく、空隙を減少させて、光源光の透過を抑制することができる波長変換部材および発光装置か開示されている。
国際公開番号ＷＯ２０１７／１８８１９１（２０１７年１１月２日公開）
　しかしながら、上述のような従来技術は、粒子同士をバインダが結合し、空隙が大部分を占める構成では、透光性セラミックスの割合が少なく、主な熱伝導は粒子を通して基板に放熱されるため放熱性が悪く、蛍光体の発光効率が低いという問題がある。
　本発明の一態様は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、蛍光層の発光効率の向上を実現することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る波長変換素子は、入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する波長変換素子であって、第１のバインダ内に第１の粒子と、前記第１の粒子より小さい第２の粒子とが分散した蛍光層を備え、前記第１の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備え、前記蛍光層における前記第１の粒子および前記第２の粒子を包含する粒子群の体積に対する前記第１のバインダの体積の比率が１０％以上５０％未満である構成である。
　本発明の一態様によれば、蛍光層の発光効率を向上させることができるという効果を奏する。
（ａ）本発明の実施形態１に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。（ｂ）従来技術にかかる発光装置を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態１に係る波長変換素子に包含される蛍光体粒子の粒度分布を示すグラフである。 本発明の実施形態１に係る波長変換素子の変形例を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態１に係る波長変換素子の実装例を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態２に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。 蛍光体の発光効率の温度依存性を示すグラフである （ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。（ｃ）は、比較例の波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態４に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態４に係る波長変換素子に包含される粒子の粒度分布を示すグラフである。 本発明の実施形態５に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態６に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態６に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態６に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態６に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態７に係る光源装置を模式的に示した概略図を示す。 本発明の実施形態８に係る光源装置を模式的に示した概略図を示す。 （ａ）は、本発明の実施形態９に係る表示装置の概略図を示す。（ｂ）は、蛍光ホイールの概略平面図を示す。（ｃ）は、蛍光ホイールの概略側面図を示す。 本発明の実施形態１０に係る光源装置９の概略断面図を示す。
　〔実施形態１〕
　以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
　図１の（ａ）は、本発明の実施形態１に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。本発明の実施形態１に係る構成と比較するために、図１の（ｂ）に従来技術にかかる発光装置を模式的に示した。
　　（従来技術との対比）
　図１の（ｂ）に示すとおり、従来技術の発光装置１ｂは、基板１３の上に蛍光体粒子が配置されている。当該蛍光体粒子は、第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子１１とからなる。特許文献１に開示された従来技術では、各粒子同士は透光性セラミックスで結合されている。しかし、従来技術に係る発光装置１ｂでは、透光性セラミックスの割合が少なく、放熱性に問題があった。
　バインダが少ない蛍光層１９ｂの場合、蛍光体と空隙（空気）の接触点が多く、放熱性が低い。そのため、空隙よりも熱伝導率の高い材料で蛍光体以外の部分を置き換えるのが好ましい。さらに、蛍光体材料よりも熱伝導率の高い材料であればより好ましい。効率的に熱を移動させることができるためアルミニウム化合物などの無機材料を主成分とする高熱伝導率のバインダが好ましい。アルミニウム化合物のうち、特にアルミナ、ベーマイトなどを主成分とするバインダが好ましい。
　波長変換素子に用いられる主な材料の常温における熱伝導率は、以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　また、蛍光体の形状を完全な球形と仮定し、更に、蛍光体の粒径が単一の粒径からなると仮定すると、最密充填構造となった場合、蛍光体密度が約７４％（≒π／√１８）となると想定される。多球の場合１－（１－π／√１８）＾２＝約９３％程度が限界値となる。実際は、蛍光体の形状は完全な球形ではなく、非周期的にランダムに配置されるため、蛍光層に占める蛍光体の割合は、最大で蛍光層に対する体積比で９０％以下と考えられ、粒子／バインダ比は０．９以下となるのが好ましい。これよりも、バインダが少ない場合、蛍光膜中の空隙が増加し熱伝導が悪化する。また、粒子／バインダ比が０．１よりも小さい場合、蛍光膜中に占める粒子成分が小さくなり、発光効率が低下するため粒子／バインダ比が０．１よりも大きい方が好ましい。
　図１の（ａ）に示すとおり、本願発明の実施形態１に係る波長変換素子１ａは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子１１とが分散した蛍光層１９ａを備える（蛍光層に用いられるバインダ１２を「第１のバインダ」とも称する）。好ましい実施形態では、蛍光層１９ａは、基板１３の上に配置される。
　第１の粒子１０および第２粒子１１は、入射光の波長に対して蛍光特性を備え、入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する。蛍光層１９ａにおける第１の粒子１０および第２の粒子１１を包含する粒子群の体積に対するバインダ１２の体積の比率が１０％以上５０％未満であることが好ましい。
　好ましい蛍光層１９ａの実施例としては、蛍光層厚が５０μｍであり、第１の粒子１０および第２の粒子１１がＹＡＧ：Ｃｅ（イットリウム・アルミニウム・ガーネットにドーパントとしてＣｅ（セリウム）をドープした蛍光体であり、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）などの黄色発光蛍光体から構成されることが好ましい。またバインダ１２は、無機アルミナを主成分とすることが好ましい。第１の粒子１０の平均粒径Ｄ５０が、２５μｍであり、第２の粒子１１の平均粒径Ｄ５０が、５μｍであることが好ましい。第１の粒子１０：第２の粒子１１：バインダ１２の混合比としては、体積比では５０％：３０％：２０％とすることが好ましい。
　蛍光体の粒径としては、第１の粒子１０は１０～３０μｍ、第２の粒子１１は１～１０μｍ程度が好ましい。第１の粒子と第２の粒子の粒径差としては２倍以上、より好ましくは３倍以上差があることが好ましい。粒子形状は球形、楕円形状特に限定しない。本実施形態１における蛍光体粒子の粒度分布を図２に示す。図２の横軸は粒子の直径を示し、縦軸に体積比を示す。図２に示すとおり、粒度分布は、明瞭な２つのピークを有することを特徴とする。蛍光体の粒度分布は、バインダと粒子を適切に分離後、堀場製作所の静的光散乱法を用いるレーザ回折／散乱装置ＬＡ－９５０などで測定することができる。
　　（変形例）
　図１の（ａ）に沿って上述した本発明の典型的な態様では、基板１３の上に蛍光層１９ａが配置されている。本発明にかかる波長変換素子は、かかる態様に限定されず、例えば図３に示したような様々なバリエーションが存在する。図３は、本発明の実施形態１に係る波長変換素子１ａの変形例の波長変換素子１ｃ乃至１ｅを模式的に示した概略断面図である。図３の（ａ）は、断面形状が矩形となる溝が形成された基板３３ａに蛍光層１９ｃが配置される構成の波長変換素子１ｃを示す。図３の（ｂ）は、断面形状が弧を有する溝が形成された基板３３ｂに蛍光層１９ｄが配置される構成の波長変換素子１ｄを示す。図３の（ｃ）は、断面形状がＶ字形状を有する溝が形成された基板３３ｃに蛍光層１９ｅが配置される構成の波長変換素子１ｅを示す。蛍光層１９ｄ乃至１９ｅの構成は、図１の（ａ）に示した蛍光層１９ａと同じであることが好ましいが、基板との配置関係が異なる。
　　（実装例）
　図４は、本発明の実施形態１に係る波長変換素子の実装例を模式的に示した概略図である。ヒートシンク１８上に図１の（ａ）に例示した波長変換素子１ａを配置した態様を例示しているが、変形例の波長変換素子１ｃ乃至１ｅをヒートシンク１８上に配置してもよい。
　蛍光層１９ａの作製プロセスとしては、スクリーン印刷法などを用いることが好ましい。基板１３は、例えば、アルミ基板、高反射のアルミナ基板などで構成されることが好ましい。基板１３の材質は、金属など熱伝導率の高いものが望ましく、特に上記材料に限定されない。蛍光発光強度を高める為に、基板１３上には銀、酸化チタン、増反射多層膜、誘電体ミラーなどの高反射膜がコーティングされていることが望ましい。実施形態６にて後述するように、基板１３上に散乱層１００を配置することも望ましい。本発明の一態様では、蛍光層と基板１３との間にコーティングされた層や散乱層１００を含む場合のように、基板１３上に直接蛍光層が配置されない場合であっても基板１３とも称するが、当該基板を下位層とも称する。基板１３は直接ヒートシンク１８と固定接触させることで冷却される。
　図４に示すように、波長変換素子を実装した光源装置１は、励起光１４を出射する光源１５と、ヒートシンク１８上に配置された波長変換素子１ａとを有する。光源１５は、青色レーザ、青色ＬＥＤなど青色の励起光を出射する光源が好ましい。
　光源１５から出射された励起光１４は、蛍光層１９ａに照射され、一部は蛍光層１９ａの表面で乱反射され反射光１７となる。一方、励起光１４の一部は、蛍光層１９ａ内に入射し、蛍光体粒子との作用により蛍光発光し、蛍光１６として蛍光層１９ａから出射される。
　〔実施形態２〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　図５は、本発明の実施形態２に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。図６は、蛍光体の発光効率の温度依存性を示すグラフである。
　　（発光効率の温度依存性）
　蛍光体の発光効率の温度依存性について、ＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）蛍光体の外部量子効率に基づいて説明する。図６に示す通り、ＹＡＧにドーパントとしてＣｅをドープした蛍光体材料について、Ｃｅのドープ濃度の違いにより発光効率の温度依存性が相違する様子が確認できる。本発明の一態様におけるＣｅドープ濃度（ｍｏｌ％）とは、ガーネット系蛍光体の一般式（Ｍ１－ｘＲＥｘ）３Ａｌ５Ｏ１２で示される物質において、ｘ×１００（ｍｏｌ％）で表される。上記一般式において、Ｍ、ＲＥは希土類元素群より選ばれる少なくとも一つの元素を含むものが用いられる。一般的に、Ｍは、Ｓｃ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ、ＲＥは、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｔｂのうち、少なくとも一種の元素が用いられる。
　蛍光体に励起光を照射した場合、蛍光発光が得られると同時に、励起光の一部は熱エネルギーに変換されるため、蛍光体の照射スポット部は高温になる。熱放射については、一般的に下記の式で説明することができる。
　　　　　Ｑ＝Ａ・ε・σ・（ＴＡ＾４－ＴＢ＾４）
ここで、Ｑは放射熱量、Ａは放射部面積、εは放射率、σはステファン・ボルツマン定数、ＴＡは放射部の温度、ＴＢは周囲の温度を示す。
　蛍光体の発光効率は蛍光体の温度による影響を受け、図６に示すように、温度が増加するに従って発光効率が低下することが知られている。より強い（明るい）蛍光発光を得るためには励起光１４の照射強度を強める必要があり、この場合、冷却状況によっては蛍光層の温度上昇抑制が十分に行えなくなる場合がある。
　また、蛍光体の温度特性は発光中心元素（本実施形態ではＣｅ）の濃度により変化することが知られている。一般的に市販されているＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体のＣｅ濃度は、常温使用時の発光効率が高い濃度（例えば１．４～１．５ｍｏｌ％程度）が用いられることが多い。これはＣｅの濃度が低いＹＡＧ蛍光体では、内部量子効率は高くなるが、励起光の吸収率が低いため、波長変換素子として重要な外部量子効率は、Ｃｅ濃度１．５ｍｏｌ％付近が最適値となるためである。高密度、高強度の励起光照射によって照射スポットの蛍光体温度が２５０℃を超える領域になるような場合、一般的なＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（例えば、Ｃｅ濃度１．４ｍｏｌ％）では発光効率が低下する（図６参照）。しかし、Ｃｅ濃度が低いＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（例えば０．３ｍｏｌ％程度）は発光効率の温度依存性が小さく、低温時と比較して高濃度の発光体と発光効率が逆転する場合もある。例えば、図６のグラフにおいて低温領域（５０℃～１００℃）と高温領域（２５０℃～３５０℃）とを比較する。低温領域では、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体のＣｅ濃度が高い方が高発光効率となるが、高温領域ではＣｅ濃度が低い方が高発光効率となる傾向がある。かかる傾向に鑑みて本願発明を実施形態ごとに説明する。
　なお、発光中心元素濃度の低い蛍光体は励起光の吸収が小さいという問題が有り、励起光を充分に吸収できないと言う問題がある。
　レーザ光による励起では励起密度が高くなり高温となるため、耐熱性の高い酸窒化物系や窒化物系の蛍光体を用いることが望ましい。蛍光体として発光効率の温度依存性が優れている方がより望ましい。また、光源装置として利用するため、蛍光を青色、緑色、赤色等の白色光以外としてもよい。
　近紫外光を赤色光に変換する蛍光体として、例えばＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋を用いることができる。近紫外光を黄色光に変換する蛍光体として、例えばＣａ－α－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋を用いることができる。近紫外光を緑色光に変換する蛍光体として、例えばβ－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋やＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ＬｕＡＧ：Ｃｅ）を用いることができる。近紫外光を青色光に変換する蛍光体として、例えば（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃ１２：ＥｕやＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋を用いることができる。
　また、近紫外光の励起光を黄色光及び青色光に変換する２種類の蛍光体を含むように蛍光部材を形成してもよい。これにより、蛍光部材から出射される黄色光及び青色光の蛍光を混色して擬似白色光が得られる。
　　（発光中心元素濃度が異なる蛍光体を混合した蛍光層）
　上述した蛍光体の発光効率の温度依存性に鑑みて、蛍光体粒子である第１の粒子と第２の粒子との発光中心元素濃度が異なる態様を以下説明する。
　図５の（ａ）は、蛍光層２９ａが実施形態１と同じ第１の粒子１０を備え、第１の粒子１０の発光中心元素濃度よりも高濃度の発光中心元素濃度の第２の粒子２１を更に備える波長変換素子２ａを示す。図５の（ｂ）は、蛍光層２９ｂが実施形態１と同じ第２の粒子１１を備え、第２の粒子１１の発光中心元素濃度よりも高濃度の発光中心元素濃度の第１の粒子２０を更に備える波長変換素子２ｂを示す。
　図５の（ａ）に示した蛍光層２９ａは、例えば層の厚さが５０μｍ程度であるのが好ましい。第１の粒子１０は、実施形態１と同様にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であり、平均粒径Ｄ５０が２５μｍ程度であるのが好ましい。第１の粒子１０のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５～１．０ｍｏｌ％程度）であるのが好ましい。
　一方、第２の粒子２１は、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であり、平均粒径Ｄ５０が５μｍ程度であるのが好ましい。第２の粒子２１のドーパントであるＣｅ濃度は１．５ｍｏｌ％（１．０～２．０ｍｏｌ％程度）であることが好ましい。
　蛍光層２９ａのバインダ１２は、無機アルミナバインダを主成分とするのが好ましいが、当該材料に限定されない。蛍光層２９ａの組成比は、例えば体積比で、第１の粒子１０：第２の粒子２１：バインダ１２＝５０％：３０％：２０％とすることが好ましい。
　図５の（ｂ）に示した蛍光層２９ｂは、蛍光層２９ａと同様に、層の厚さが５０μｍ程度であるのが好ましい。第１の粒子２０は、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であり、平均粒径Ｄ５０が２５μｍ程度であるのが好ましい。第１の粒子２０のドーパントであるＣｅ濃度は１．５ｍｏｌ％（１．０～２．０ｍｏｌ％程度）であるのが好ましい。
　一方、第２の粒子１１は、実施形態１と同様にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であり、平均粒径Ｄ５０が５μｍ程度であるのが好ましい。第２の粒子１１のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５～１．０ｍｏｌ％程度）であるのが好ましい。
　蛍光層２９ａと同様に、蛍光層２９ｂのバインダ１２は、無機アルミナバインダを主成分とするのが好ましいが、当該材料に限定されない。蛍光層２９ｂの組成比は、例えば体積比で、第１の粒子２０：第２の粒子１１：バインダ１２＝５０％：３０％：２０％とすることが好ましい。
　蛍光体粒子の粒径が小さい場合、励起光１４の吸収率が低下する。一方、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体のドーパントＣｅ濃度が高い場合、励起光１４の吸収率が増加する。ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体の外部量子効率は蛍光体粒子の粒径やＣｅ濃度によって変化し、その際の励起光吸収・発光が変化するため発光色も変化する。
　ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体である第１の粒子と、第１の粒子より小さい第２の粒子のドーパントＣｅ濃度を変化させることにより、目標とする色温度への調整が容易に可能となる。Ｃｅ濃度は、第１の粒子、第２の粒子のどちらが高くても良く、用途に応じて選択することができ、特に限定されない。
　　（実施形態１との組み合わせ）
　当該実施形態２は、上述した実施形態１と組み合わせることができる。
　例えば、図５に示した波長変換素子２ａ，２ｂは、基板１３の上に配置されているが、図３に示したような溝が形成された基板３３ａ乃至３３ｃに配置することができる。また、波長変換素子２ａ，２ｂを図４に示した光源装置１に実装することができる。
　〔実施形態３〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　図７の（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。図７の（ｃ）は、比較例の波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
　　（比較例の構成）
　図７の（ｃ）に比較例の波長変換素子３ｃを模式的に示す。比較例の蛍光層３９ｃは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０を包含するが、第１の粒子１０より小さい第２の粒子を包含しないことを特徴とする。励起光１４が蛍光体粒子である第１の粒子１０に照射された場合、第１の粒子１０は蛍光発光し、励起光１４が入射した面から蛍光１６が出射するのが好ましい。しかし、図７の（ｃ）に示すように、励起光１４が蛍光体粒子である第１の粒子１０に照射された場合、第１の粒子１０の曲率と励起光１４の入射角度との関係や、バインダ１２の屈折率などの条件により、蛍光が界面で全反射し、励起光１４が入射した面から蛍光１６を取り出すことができない場合がある。かかる蛍光は、内部導光による蛍光出射ロス（損失）となり、蛍光の取り出し効率が低下する。「蛍光の取り出し効率」とは、「励起光１４が入射した面から出てくる蛍光強度」／「励起光強度」を意図し、「励起光が蛍光体に入射する効率」、「蛍光体の発光効率」、および「励起光が入射した面から蛍光が出ていく効率」が含まれる。
　　（散乱粒子を混合した蛍光層）
　図７の（ａ）に示すとおり、本願発明の実施形態３に係る波長変換素子３ａは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子３１とが分散した蛍光層３９ａを備える。好ましい実施形態では、蛍光層３９ａは、基板１３の上に配置される。実施形態１の第２の粒子１１と異なり、本実施形態３の第２の粒子３１は、入射光の波長に対して散乱特性を備えることを特徴とする。
　図７の（ａ）に示した蛍光層３９ａは、例えば層の厚さが５０μｍ程度であるのが好ましい。第１の粒子１０は、実施形態１と同様にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であり、平均粒径Ｄ５０が２５μｍ程度であるのが好ましい。
　一方、第２の粒子３１は、散乱特性を備えた粒子であればよく、ＹＡＧを主成分としてもよいが、酸化チタン、シリカ、酸化亜鉛、ダイアモンドなどを主成分とする粒子であるのが好ましい。
　光散乱として、幾何光学的な散乱、ミー散乱、レイリー散乱などが存在する。特に光の波長付近の粒径ではミー散乱により散乱効率が最大になることが知られている。また散乱の波長依存性も小さいことが知られている。そのため、散乱特性を備えた粒子としては、少なくとも波長程度のサイズの粒径であることが好ましい。本実施形態では第２の粒子３１の平均粒径Ｄ５０は２μｍ程度とすることができる。更に好ましい実施形態では、入射光の波長に対して散乱特性を備えた第２の粒子３１の平均粒径Ｄ５０が、入射光の波長よりも小さいことが好ましい。例えば、第２の粒子３１の平均粒径Ｄ５０が２００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
　蛍光層３９ａのバインダ１２は、無機アルミナバインダを主成分とするのが好ましいが、当該材料に限定されない。蛍光層３９ａの組成比は、例えば体積比で、第１の粒子１０：第２の粒子３１：バインダ１２＝５０％：３０％：２０％とすることが好ましい。
　図７の（ｃ）に示す比較例の蛍光層３９ｃに比べて、散乱特性を備えた第２の粒子３１によって、界面で全反射する蛍光を散乱させることにより、界面で全反射する蛍光を低減させ、蛍光層３９ａの側面に向かう蛍光を低減することができる。
　第２の粒子３１は、内部に空隙のある中空粒子を採用するのも好ましい。空隙は屈折率が低いため、屈折率差による散乱が生じやすい。
　　（他の実施形態との組み合わせ）
　当該実施形態３は、上述した実施形態１または２と組み合わせることができる。
　例えば、実施形態２で説明したように、蛍光体粒子のドーパント濃度を変化させてもよい。
　例えば、図７の（ａ）に示した波長変換素子３ａの蛍光層３９ａに包含される第１の粒子１０のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５～１．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。一方、図７の（ｂ）に示した波長変換素子３ｂの蛍光層３９ｂに包含される第１の粒子２０のドーパントであるＣｅ濃度を１．５ｍｏｌ％（１．０～２．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。
　実施形態２で上述したとおり、ドーパントであるＣｅ濃度を高くすると蛍光体粒子の温度が高くなり、発光効率が低下する。かかる場合、第２の粒子３１は、内部に空隙のある中空粒子を多く採用するよりも、中実の粒子からなる第２の粒子３１を多く採用することが好ましい。中実の粒子を含むことにより、中空粒子を含む蛍光層に比べて熱伝導率を高めることができるため、蛍光層３９ｂを効率的に冷却することができる。このため、蛍光層３９ｂの熱による焼損を防止することができ、波長変換素子３ｂの耐久性を向上させることができる。
　また、例えば、図７の（ａ），（ｂ）に示した波長変換素子３ａ，３ｂは、基板１３の上に配置されているが、図３に示したような溝が形成された基板３３ａ乃至３３ｃに配置することができる。また、波長変換素子３ａ，３ｂを図４に示した光源装置１に実装することができる。
　〔実施形態４〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　図８は、本発明の実施形態４に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。図９は、本発明の実施形態４に係る波長変換素子に包含される粒子の粒度分布を示すグラフである。
　　（散乱粒子を混合した蛍光層）
　図８の（ａ）に示すとおり、本願発明の実施形態４に係る波長変換素子４ａは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子１１と、第２の粒子１１より小さい第３の粒子３１とが分散した蛍光層４９ａを備える。好ましい実施形態では、蛍光層４９ａは、基板１３の上に配置される。
　第１の粒子１０および第２粒子１１は、入射光の波長に対して蛍光特性を備え、入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する。本実施形態４の第３の粒子３１は、実施形態３の第２の粒子３１と同様に、入射光の波長に対して散乱特性を備えることを特徴とする。本実施形態４の第３の粒子３１と実施形態３の第２の粒子３１とは同じ構成であるのが好ましい。本実施形態４の第１の粒子１０、第２の粒子１１およびバインダ１２と実施形態１の第１の粒子１０、第２の粒子１１およびバインダ１２とは同じ構成であるのが好ましい。
　好ましい蛍光層４９ａの実施例としては、蛍光層厚が５０μｍであり、第１の粒子１０および第２の粒子１１がＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色発光蛍光体から構成されることが好ましい。散乱特性を備える第３の粒子３１は、酸化チタン、シリカ、酸化亜鉛、ダイアモンドを主成分とすることが好ましい。
　またバインダ１２は、無機アルミナを主成分とすることが好ましいが、当該材料に限定されない。蛍光層４９ａの組成比は、例えば体積比で、第１の粒子１０：第２の粒子１１：第３の粒子３１：バインダ１２＝５０％：２０％：１０％：２０％とすることが好ましい。
　第１の粒子１０の平均粒径Ｄ５０が、２５μｍであり、第２の粒子１１の平均粒径Ｄ５０が、５μｍであることが好ましい。第３の粒子３１の平均粒径Ｄ５０が、０．２μｍであることが好ましい。
　本実施形態４における粒子の粒度分布を図９に示す。図９の横軸は粒子の直径を示し、縦軸に体積比を示す。図９に示すとおり、粒度分布は、明瞭な３つのピークを有することを特徴とする。蛍光体の粒度分布は、バインダと粒子を適切に分離後、堀場製作所の静的光散乱法を用いるレーザ回折／散乱装置ＬＡ－９５０などで測定することができる。
　蛍光体は粒径が大きい方が発光効率が良く、サブミクロン程度になると発光効率が急激に低下する。そのため、第２の粒子１１として混合する蛍光体は、数μｍ程度を下限値とするのが好ましい。
　本実施形態４において第３の粒子３１を混合することにより、実施形態３と同様に、蛍光層４９ａ内部での散乱性を高め、入射光が入射する面の方向への蛍光取り出し効率を向上させることができる。
　　（他の実施形態との組み合わせ）
　当該実施形態４は、上述した実施形態１～３と組み合わせることができる。
　例えば、実施形態２で説明したように、蛍光体粒子のドーパント濃度を変化させてもよい。
　例えば、図８の（ｂ）に示した波長変換素子４ｂの蛍光層４９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第１の粒子１０のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５～１．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。実施形態２と同様に、蛍光層４９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第２の粒子２１のドーパントであるＣｅ濃度は１．５ｍｏｌ％（１．０～２．０ｍｏｌ％程度）であることが好ましい。
　一方、図８の（ｃ）に示した波長変換素子４ｃの蛍光層４９ｃに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第１の粒子２０のドーパントであるＣｅ濃度を１．５ｍｏｌ％（１．０～２．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。実施形態２と同様に、蛍光層４９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第２の粒子１１のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５～１．０ｍｏｌ％程度）であることが好ましい。
　実施形態２で上述したとおり、ドーパントであるＣｅ濃度を高くすると蛍光体粒子の温度が高くなり、発光効率が低下する。かかる場合、第３の粒子３１は、内部に空隙のある中空粒子を多く採用するよりも、中実の酸化チタン粒子からなる第３の粒子３１を多く採用することが好ましい。中実の粒子を含むことにより、中空粒子を含む蛍光層に比べて熱伝導率を高めることができるため、蛍光層４９ｂ，４９ｃを効率的に冷却することができる。このため、蛍光層４９ｂ，４９ｃの熱による焼損を防止することができ、波長変換素子４ｂ，４ｃの耐久性を向上させることができる。
　また、例えば、図８に示した波長変換素子４ａ～４ｃは、基板１３の上に配置されているが、図３に示したような溝が形成された基板３３ａ～３３ｃに配置することができる。また、波長変換素子４ａ～４ｃを図４に示した光源装置１に実装することができる。
　〔実施形態５〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　図１０は、本発明の実施形態５に係る波長変換素子を模式的に示した概略断面図である。
　　（異種蛍光体粒子を混合した蛍光層）
　図１０の（ａ）に示すとおり、本願発明の実施形態５に係る波長変換素子５ａは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子１１と、第１の粒子より小さい第４の粒子５１とが分散した蛍光層５９ａを備える。図１０には記載していないが、上述した実施形態１～４と同様に、蛍光層５９ａは基板１３の上に配置されることが好ましい。
　第４の粒子は、前記入射光の波長を受けて第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備える。
　好ましい蛍光層５９ａの実施態様としては、蛍光層厚が５０μｍであり、第１の粒子１０および第２の粒子１１がＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）などの黄色発光蛍光体から構成されることが好ましい。ＹＡＧとは異なる蛍光特性を備える第４の粒子５１は、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２+）を主成分とすることが好ましい。
　またバインダ１２は、無機アルミナを主成分とすることが好ましいが、当該材料に限定されない。蛍光層５９ａの組成比は、例えば体積比で、第１の粒子１０：第２の粒子１１：第４の粒子５１：バインダ１２＝５０％：２０％：１０％：２０％とすることが好ましい。
　第１の粒子１０の平均粒径Ｄ５０が、２５μｍであり、第２の粒子１１の平均粒径Ｄ５０が、５μｍであることが好ましい。第４の粒子５１の平均粒径Ｄ５０が、５μｍであることが好ましい。
　本実施形態５において、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２+）を主成分とする第４の粒子５１を混合することにより、蛍光の赤色成分を付与することができる。異なる種類の蛍光体を混ぜることにより、蛍光層５９ａの発光色を変化させることができる。
　要求される色に合わせて用いる蛍光体を適宜変更することができる。近紫外光を赤色光に変換する蛍光体として、例えばＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋を用いることができる。近紫外光を黄色光に変換する蛍光体として、例えばＣａ－α－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋を用いることができる。近紫外光を緑色光に変換する蛍光体として、例えばβ－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋やＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ＬｕＡＧ：Ｃｅ）を用いることができる。近紫外光を青色光に変換する蛍光体として、例えば（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃ１２：ＥｕやＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋を用いることができる。
　　（他の実施形態との組み合わせ）
　当該実施形態５は、上述した実施形態１～４と組み合わせることができる。
　例えば、実施形態２で説明したように、蛍光体粒子のドーパント濃度を変化させてもよい。
　例えば、図１０の（ｂ）に示した波長変換素子５ｂの蛍光層５９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第１の粒子１０のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５～１．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。実施形態２と同様に、蛍光層５９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第２の粒子２１のドーパントであるＣｅ濃度は１．５ｍｏｌ％（１．０～２．０ｍｏｌ％程度）であることが好ましい。
　一方、図１０の（ｃ）に示した波長変換素子５ｃの蛍光層５９ｃに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第１の粒子２０のドーパントであるＣｅ濃度を１．５ｍｏｌ％（１．０～２．０ｍｏｌ％程度）とすることができる。実施形態２と同様に、蛍光層４９ｂに包含されるＹＡＧ：Ｃｅからなる第２の粒子１１のドーパントであるＣｅ濃度は０．７ｍｏｌ％（０．５～１．０ｍｏｌ％程度）であることが好ましい。
　本実施形態５において、上述した第４の粒子５１を混合することにより、実施形態２の態様に更に蛍光の赤色成分を付与することができる。実施形態２で上述したとおり、ドーパントであるＣｅ濃度を高くすると蛍光体粒子の温度が高くなり、発光効率が低下する。異なる種類の蛍光体を混ぜることにより、発光効率および温度を調整しつつ、蛍光層５９ｂ、５９ｃの発光色を変化させることができる。
　更に、本実施形態５において、実施形態４で説明したように、実施形態３の第２の粒子３１と同様に、入射光の波長に対して散乱特性を備える第３の粒子３１を更に備えることができる（図１０の（ｄ）～（ｆ）参照）。
　図１０の（ｄ）に示した波長変換素子５ｄの構成は、図１０の（ａ）に示した波長変換素子５ａの構成に、第３の粒子３１を混合した構成である。同様に、図１０の（ｅ）に示した波長変換素子５ｅの構成は、図１０の（ｂ）に示した波長変換素子５ｂの構成に、第３の粒子３１を混合した構成であり、図１０の（ｆ）に示した波長変換素子５ｆの構成は、図１０の（ｃ）に示した波長変換素子５ｃの構成に、第３の粒子３１を混合した構成である。
　図１０の（ｄ）～（ｆ）の態様では、実施形態３，４と同様に、蛍光層５９ｄ～５９ｆ内部での散乱性を高め、入射光が入射する面の方向への蛍光取り出し効率を向上させることができる。
　また、例えば、図１０に示した波長変換素子５ａ～５ｆは、基板１３の上に配置することができるが、図３に示したような溝が形成された基板３３ａ～３３ｃに配置することもできる。また、波長変換素子５ａ～５ｆを図４に示した光源装置１に実装することができる。
〔実施形態６〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　（波長変換素子の構成）
　図１１～図１４は、本発明の実施形態６に係る波長変換素子の構成を模式的に示す断面図である。
　本実施形態に係る波長変換素子は、蛍光層は下位層に面するように配置され、下位層である基板１３と蛍光層１９ａ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆとの間に配置された散乱層１００を更に備えている。
　（散乱層１００）
　散乱層１００は、バインダ１２ａと、バインダ１２ａ内に分散した散乱粒子３１ａと、を含んでいる（散乱層に用いられるバインダ１２ａを「第２のバインダ」とも称する）。バインダ１２ａは、上述したバインダ１２と同じ構成であることが好ましいが、別の構成であってもよい。散乱粒子３１ａは、第１の粒子１０，２０、第２の粒子１１，２１、第４の粒子５１およびバインダ１２ａよりも屈折率が高いことが好ましい。本実施形態６の散乱粒子３１ａと実施形態４の第３の粒子３１とは同じ構成であるのが好ましい。
　基板１３と蛍光層１９ａ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆとの間に屈折率が高い散乱粒子３１ａを含む散乱層１００が配置されていることにより、取り出し側とは反対方向へ向かった蛍光を散乱し、取り出し側へ向かわせることができる。そのため、導光による蛍光のロスを抑制することができる。また、蛍光層に入射したが、蛍光体粒子（第１の粒子１０，２０；第２の粒子１１，２１；第４の粒子５１）による蛍光発光に直接寄与することなく、蛍光層１９ａ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆを透過した励起光１４を散乱層１００によって散乱することにより、励起光１４の光路長が伸びるため、励起光１４の利用効率を向上させることができる。そのため、蛍光発光強度を高めることができる。
　また、同一の蛍光発光強度を有する波長変換素子に比べて蛍光層１９ａ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆの厚さを薄くすることができる。つまり、蛍光体粒子（第１の粒子１０，２０；第２の粒子１１，２１；第４の粒子５１）の量を減らすことができる。ここで、「取り出し側」とは、蛍光層の、蛍光層と散乱層との接触面（蛍光層の底面）に対向する面であり、「取り出し側とは反対方向」とは、当該接触面または蛍光層の側面に向かう方向である。
　散乱粒子３１ａとしては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、シリカ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ダイアモンドを主成分とすることが好ましい。中でも、酸化チタンであることが好ましい。酸化チタンは、ルチル型の結晶構造を有することが好ましい。
　散乱層１００に占める散乱粒子３１ａの割合は、散乱層１００に対して１０～７５体積％程度であるのが好ましい。当該構成であることにより、基板１３への密着性を有しつつ、上述した効果を奏することができる。
　散乱層１００の厚さは、２０～６０μｍであることが好ましい。
　　（他の実施形態との組み合わせ）
　当該実施形態６は、上述した実施形態１～５と組み合わせることができる。
　図１１の（ａ）は、実施形態１と組み合わせた例を示す。実施形態１と同様に、波長変換素子１０１ａは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０と、第１の粒子１０より小さい第２の粒子１１とが分散した蛍光層１９ａを備える。基板１３と蛍光層１９ａとの間に、散乱層１００を更に備えている。
　図１１の（ｂ），（ｃ）は、実施形態２と組み合わせた例を示す。実施形態２と同様に、波長変換素子１０２ａ，１０２ｂは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子２１，１１とが分散した蛍光層２９ａ，２９ｂを備える。基板１３と蛍光層２９ａ，２９ｂとの間に、散乱層１００を更に備えている。
　図１２の（ａ），（ｂ）は、実施形態３と組み合わせた例を示す。実施形態３と同様に、波長変換素子１０３ａ，１０３ｂは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子３１とが分散した蛍光層３９ａ，３９ｂを備える。当該第２の粒子３１は散乱特性を備える。基板１３と蛍光層３９ａ，３９ｂとの間に、散乱層１００を更に備えている。
　図１３の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、実施形態４と組み合わせた例を示す。実施形態４と同様に、波長変換素子１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子１１，２１と、第２の粒子１１，２１より小さい第３の粒子３１とが分散した蛍光層４９ａ，４９ｂ，４９ｃを備える。更に、当該第３の粒子３１は散乱特性を備える。基板１３と蛍光層４９ａ，４９ｂ，４９ｃとの間に、散乱層１００を更に備えている。
　図１４の（ａ）～（ｆ）は、実施形態５と組み合わせた例を示す。実施形態５と同様に、波長変換素子１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子１１，２１と、第１の粒子１０，２０より小さい第４の粒子５１とが分散した蛍光層５９ａ，５９ｂ，５９ｃを備える。第４の粒子は、入射光の波長を受けて第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備える。基板１３（図示せず）と蛍光層５９ａ，５９ｂ，５９ｃとの間に、散乱層１００を更に備えている。
　実施形態５と同様に、波長変換素子１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆは、バインダ１２内に蛍光体粒子である第１の粒子１０，２０と、第１の粒子１０，２０より小さい第２の粒子１１，２１と、第２の粒子１１，２１より小さい第３の粒子３１と、第１の粒子１０，２０より小さい第４の粒子５１とが分散した蛍光層５９ｄ，５９ｅ，５９ｆを備える。更に、当該第３の粒子３１は散乱特性を備え、第４の粒子は、入射光の波長を受けて第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備える。基板１３（図示せず）と蛍光層５９ｄ，５９ｅ，５９ｆとの間に、散乱層１００を更に備えている。
　図１１～図１４の態様では、蛍光層１９ａ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆ内部での散乱性を更に高め、入射光が入射する面の方向への蛍光取り出し効率を更に向上させることができる。
　また、図１１～図１４に示した散乱層１００は、基板１３の上に配置することができるが、図３に示したような溝が形成された基板３３ａ～３３ｃに配置することもできる。また、波長変換素子１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆを図４に示した光源装置１に実装することができる。
　〔実施形態７〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　　（光源装置の構成）
　図１５に本発明の実施形態７に係る光源装置６を模式的に示した概略図を示す。光源装置６は、ヘッドライト（車両用前照灯具）であり、好ましくは反射型レーザヘッドライトである。
　励起光源１５は、波長変換素子６０の蛍光層を励起する波長の励起光１４を出射する青色レーザ光源であることが好ましい。リフレクタ６１は、半放物面ミラーから構成されることが好ましい。放物面をｘｙ平面に平行な分割面６２により上下に２分割して半放物面とし、その内面はミラーの構成になっていることが好ましい。リフレクタ６１には励起光１４が通過する透孔がある。波長変換素子６０は、青色の励起光１４によって励起され、可視光の長波長域（黄色波長）の蛍光１６を発光する。また、励起光１４は、波長変換素子６０の照射表面に当たって拡散反射光１７ともなる。波長変換素子６０は、分割面６２上の放物面の焦点の位置に配置される。波長変換素子６０が、放物面ミラーの焦点の位置にあるので、波長変換素子６０から出射された蛍光１６、拡散反射光１７はリフレクタ６１へ当たって反射すると、一様に出射面６３に直進する。蛍光１６と拡散反射光１７とが混ざり合った白色光が平行光として出射面６３から出射する。
　本実施形態７において、図１５に開示した放物面の焦点に配置した波長変換素子６０は、実施形態１にかかる波長変換素子１ａを用いることが好ましい。波長変換素子１ａを実施形態６に適用することにより、従来よりも更に高い発光効率が可能となる。
　　（他の実施形態との組み合わせ）
　他の好ましい実施形態では、実施形態１にかかる波長変換素子１ｃ～１ｅ、実施形態２にかかる波長変換素子２ａ～２ｂ、実施形態３にかかる波長変換素子３ａ～３ｂ、実施形態４にかかる波長変換素子４ａ～４ｃ、実施形態５にかかる波長変換素子５ａ～５ｆ、実施形態６にかかる波長変換素子１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆを用いることができる。
　〔実施形態８〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　　（光源装置の構成）
　図１６に本発明の実施形態８に係る光源装置７を模式的に示した概略図を示す。光源装置７は、透過型照明装置であり、好ましくは透過型レーザヘッドライトである。
　透過型の灯具では、基板側から励起光１４を照射して蛍光発光させる。図１６では、透過性ヒートシンク基板７１の上に波長変換素子７０が配置された一例を示す。蛍光層が配置された面とは反対側の透過性ヒートシンク基板７１の面から励起光１４を照射させる。透過性ヒートシンク基板７１はヒートシンク機能を備えているのが好ましい。透過型のヒートシンク基板７１に蛍光層が堆積している場合、ヒートシンク側から励起光が入射すると、ヒートシンク側は放熱性が高いことが知られている。
　波長変換素子７０で発光した光は、入射光側と対向する面から蛍光を出射し、放物面７２で反射され指向性をもって出射される。
　本実施形態８において、図１６に開示した波長変換素子７０は、実施形態１にかかる波長変換素子１ａを用いることが好ましい。波長変換素子１ａを実施形態８に適用することにより、従来よりも更に高い発光効率が可能となる。
　　（他の実施形態との組み合わせ）
　他の好ましい実施形態では、図１２に開示した透過性ヒートシンク基板７１は、実施形態１にて説明した図３に示したような溝が形成された基板３３ａ乃至３３ｃを適用することができる。
　他の好ましい実施形態では、本実施形態８において、図１６に開示した波長変換素子７０は、実施形態１にかかる波長変換素子１ｃ～１ｅ、実施形態２にかかる波長変換素子２ａ～２ｂ、実施形態３にかかる波長変換素子３ａ～３ｂ、実施形態４にかかる波長変換素子４ａ～４ｃ、実施形態５にかかる波長変換素子５ａ～５ｆ、実施形態６にかかる波長変換素子１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆを用いることができる。
　〔実施形態９〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　　（光源装置の構成）
　図１７の（ａ）に本発明の実施形態９に係る表示装置８の概略図を示す。光源装置８は、好ましくは、蛍光ホイール１４１を備えたプロジェクターなどに用いられる。
　励起光源１５は、蛍光層１４８を励起する波長の励起光１４を出射する青色レーザ光源であることが好ましい。好ましい実施形態では、ＹＡＧ、ＬｕＡＧ等の蛍光体を励起する青色レーザダイオードが用いられる。蛍光層１４８を照射する励起光１４は、光路上にてレンズ１４３、１４４ａ、１４４ｂを通過することができる。励起光１４の光路上にミラー１４５が配置されてもよい。ミラー１４５はダイクロイックミラーであることが好ましい。
　　（蛍光ホイールの構成）
　図１７の（ｂ）に表示装置８に実装できる蛍光ホイール１４１の概略平面図（ｘｙ平面）を示す。図１７の（ｃ）に表示装置８に実装できる蛍光ホイール１４１の概略側面図（ｘｚ平面）を示す。
　蛍光層１４８は蛍光ホイール１４１上に配置される。好ましい実施形態では、蛍光ホイール１４１の表面上の周辺部の少なくとも一部に蛍光層１４８が堆積される。蛍光ホイール１４１はホイール固定具１４６で、駆動装置１４２の回転軸１４７に固定される。駆動装置１４２は好ましくはモータであり、モータの回転シャフトである回転軸１４７に固定具１４６で固定された蛍光ホイール１４１がモータの回転に伴い回転する。
　蛍光ホイール１４１の表面上の周辺部の少なくとも一部に堆積された蛍光層１４８が、励起光１４を受けて蛍光１６を発光し、ミラー１４５を透過して蛍光１６を出射する。蛍光層１４８は、蛍光ホイール１４１の回転に伴い回転するため随時回転しながら、蛍光１６を出射する。
　本実施形態９において、図１７の（ｂ），（ｃ）に開示した蛍光層１４８は、実施形態１にかかる波長変換素子１ａ（蛍光層１９ａ）を用いることが好ましい。波長変換素子１ａを実施形態９に適用することにより、従来よりも更に高い発光効率が可能となる。
　　（他の実施形態との組み合わせ）
　他の好ましい実施形態では、図１７に開示した蛍光ホイール１４１の基板は、実施形態１にて説明した図３に示したような溝が、蛍光ホイール１４１の表面上の周辺部に沿って形成された基板３３ａ乃至３３ｃを適用することができる。
　他の好ましい実施形態では、本実施形態９において、図１７の（ｂ），（ｃ）に開示した蛍光層１４８は、実施形態１にかかる波長変換素子１ｃ～１ｅ、実施形態２にかかる波長変換素子２ａ～２ｂ、実施形態３にかかる波長変換素子３ａ～３ｂ、実施形態４にかかる波長変換素子４ａ～４ｃ、実施形態５にかかる波長変換素子５ａ～５ｆ、実施形態６にかかる波長変換素子１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆにおける蛍光層を用いることができる。
　〔実施形態１０〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　　（光源装置の構成）
　図１８に本発明の実施形態１０に係る光源装置９の概略断面図を示す。光源装置９は、照明装置であり、好ましくは砲弾型発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
　光源装置９は、一対の電極端子を構成するリードワイヤ１５４と、励起光１４を発光し一対のリードワイヤ１５４と電気的に接続された励起光源と、を備える。励起光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１５３であるのが好ましい。
　図１８に示すように、一対のリードワイヤ１５４のうちの一方に設けられた凹部底面に発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１５３がその主たる発光方位を上向きにして配置される。凹部底面に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１５３の外周をすり鉢状の斜面で囲うように凹部が形成されるのが好ましい。凹部底面に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１５３を覆うように波長変換素子が凹部に設けられる。波長変換素子の蛍光層１５１は、第１の面（底面）側から励起光１４が照射され、第１の面に対向する第２の面から蛍光１６を取り出す。
　図１８に示すように、リードワイヤに形成された凹部を覆うように、蛍光層１５１の第２の面（上面）の上に樹脂１５２でパッケージされる。
　本実施形態１０において、図１８に開示した蛍光層１５１は、実施形態１にかかる波長変換素子１ａ（蛍光層１９ａ）を用いることが好ましい。波長変換素子１ａを実施形態１０に適用することにより、従来よりも更に高い発光効率が可能となる。
　　（他の実施形態との組み合わせ）
　他の好ましい実施形態では、本実施形態１０において、図１８に開示した蛍光層１５１は、実施形態２にかかる波長変換素子２ａ～２ｂ、実施形態３にかかる波長変換素子３ａ～３ｂ、実施形態４にかかる波長変換素子４ａ～４ｃ、実施形態５にかかる波長変換素子５ａ～５ｆ、実施形態６にかかる波長変換素子１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆにおける蛍光層を用いることができる。
　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る波長変換素子は、入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する波長変換素子であって、第１のバインダ内に第１の粒子と、前記第１の粒子より小さい第２の粒子とが分散した蛍光層を備え、前記第１の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備え、前記蛍光層における前記第１の粒子および前記第２の粒子を包含する粒子群の体積に対する前記第１のバインダの体積の比率が１０％以上５０％未満である構成である。
　本発明の態様１によれば、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
　本発明の態様２に係る波長変換素子は、上記の態様１において、前記第１のバインダの熱伝導率が、前記第１の粒子および前記第２の粒子の熱伝導率よりも大きい構成としてもよい。
　本発明の態様２によれば、蛍光層の温度上昇を低減することができ、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
　本発明の態様３に係る波長変換素子は、上記の態様１または２において、前記第２の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備える構成としてもよい。
　本発明の態様３によれば、蛍光層の蛍光体粒子の充填率が向上し、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
　本発明の態様４に係る波長変換素子は、上記の態様１から３のいずれか一項において、前記第１の粒子および前記第２の粒子は、発光中心元素がドープされた蛍光体から構成され、前記第１の粒子にドープされる発光中心原子の濃度が、前記第２の粒子にドープされる発光中心原子の濃度と異なる構成としてもよい。
　本発明の態様４によれば、蛍光層の蛍光体粒子の温度上昇を制御することができ、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
　本発明の態様５に係る波長変換素子は、上記の態様１から４のいずれか一項において、前記第１のバインダ内に前記第１の粒子より小さい第３の粒子が更に分散し、前記第３の粒子は、前記入射光の波長に対して散乱特性を備え、前記粒子群が更に、前記第３の粒子を包含する構成としてもよい。
　本発明の態様５によれば、蛍光層からの蛍光取り出し効率が向上し、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
　本発明の態様６に係る波長変換素子は、上記の態様１または２において、前記第２の粒子は、前記入射光の波長に対して散乱特性を備える構成としてもよい。
　本発明の態様６によれば、蛍光層からの蛍光取り出し効率が向上し、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
　本発明の態様７に係る波長変換素子は、上記の態様５または６において、前記入射光の波長に対して散乱特性を備えた粒子の平均粒径が、前記入射光の波長よりも小さい構成としてもよい。
　本発明の態様７によれば、散乱粒子の散乱特性が向上し、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
　本発明の態様８に係る波長変換素子は、上記の態様１から７のいずれか一項において、前記第１のバインダ内に前記第１の粒子より小さい第４の粒子が更に分散し、前記第４の粒子は、前記入射光の波長を受けて前記第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備え、前記粒子群が更に、前記第４の粒子を包含する構成としてもよい。
　本発明の態様８によれば、蛍光層の蛍光体粒子の温度上昇を制御しつつ、蛍光層からの蛍光取り出し効率が向上し、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
　本発明の態様９に係る波長変換素子は、上記の態様１から８のいずれか一項において、前記蛍光層が下位層に面するように配置され、前記下位層と前記蛍光層との間に配置された散乱層を更に備え、前記散乱層は、第２のバインダと、前記第２のバインダ内に分散した散乱特性を備えた粒子と、を含み、前記散乱特性を備えた粒子は、前記蛍光特性を備えた粒子、前記第１のバインダ、および前記第２のバインダよりも屈折率が高いことを特徴とする構成としてもよい。
　本発明の態様９によれば、励起光の光路長が伸びるため、励起光の利用効率を向上させることができる。
　本発明の態様１０に係る波長変換素子は、上記の態様１から９のいずれか一項において、前記第１のバインダが、アルミニウム化合物を主成分とする構成としてもよい。
　本発明の態様１０によれば、効率的に熱を移動させることができるため波長変換素子の放熱性を向上させることができる。
　本発明の態様１１に係る光源装置は、上記の態様１から１０のいずれか一項に記載の波長変換素子と、前記波長変換素子に入射光を射出する光源と、を備える構成としてもよい。
　本発明の態様１１によれば、蛍光層の発光効率が向上した光源装置を提供することができる。
　本発明の態様１２に係る車両用前照灯具は、上記の態様１１に記載の光源装置と、前記波長変換素子から出射した蛍光を反射させる反射面を有するリフレクタと、を備え、前記リフレクタの反射面が、前記波長変換素子から出射した蛍光を一定方向に平行に出射するように反射させる構成としてもよい。
　本発明の態様１２によれば、蛍光層の発光効率が向上した反射型車両用前照灯具を提供することができる。
　本発明の態様１３に係る透過型照明装置は、上記の態様１１に記載の光源装置と、前記波長変換素子を配置する透過性基板と、を備え、前記透過性基板は、前記光源が照射される照射面と、前記照射面と対向する面とを有し、前記透過性基板の照射面と対向する面に前記波長変換素子が配置され、前記光源が、前記透過性基板を介して前記波長変換素子に入射光を照射し、前記蛍光層が、入射光側と対向する面から蛍光を出射する構成としてもよい。
　本発明の態様１３によれば、蛍光層の発光効率が向上した透過型照明装置を提供することができる。
　本発明の態様１４に係る表示装置は、入射光を射出する光源と、前記光源から出射された入射光が通過する周方向の少なくとも一部に、上記の態様１から１０のいずれか一項に記載の波長変換素子が敷設された蛍光ホイールと、前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、を備え、前記蛍光ホイールの回転に伴い、少なくとも前記波長変換素子の表面に入射光が入射した際に、蛍光を出射する構成としてもよい。
　本発明の態様１４によれば、蛍光層の発光効率が向上した表示装置を提供することができる。
　本発明の態様１５に係る照明装置は、一対の電極端子と、入射光を発光し、前記一対の電極端子と電気的に接続された光源と、上記の態様１から１０の何れか一項に記載の波長変換素子と、を備え、前記一対の電極端子の一方に設けられた凹部底面に前記光源がその主たる発光方位を上向きにして配置され、前記凹部底面に配置された前記光源の外周をすり鉢状の斜面で囲うように前記凹部が形成され、前記光源を覆うように前記波長変換素子が前記凹部に設けられ、前記蛍光層が、厚さ方向において互いに反対側にある第１の面と第２の面とを有し、前記第１の面が前記光源側に面し、前記第１の面側から入射光が照射されることにより前記第２の面より蛍光が出射される構成としてもよい。
　本発明の態様１５によれば、蛍光層の発光効率が向上した照明装置を提供することができる。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　本発明の態様１６に係る波長変換素子は、上記の態様１において、前記第１のバインダの熱伝導率が、空隙の熱伝導率よりも大きい構成としてもよい。
　本発明の態様１６によれば、蛍光層の温度上昇を低減することができ、蛍光層の発光効率を向上させることができる。
　本発明の態様１７に係る波長変換素子は、上記の態様１から９のいずれか一項において、前記第２のバインダが、アルミニウム化合物を主成分とする構成としてもよい。
　本発明の態様１７によれば、効率的に熱を移動させることができるため波長変換素子の放熱性を向上させることができる。

Claims (15)

  1. 　入射光の波長域を入射光の波長域とは異なる波長域に変換する波長変換素子であって、
    　第１のバインダ内に第１の粒子と、前記第１の粒子より小さい第２の粒子とが分散した蛍光層を備え、
    　前記第１の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備え、
    　前記蛍光層における前記第１の粒子および前記第２の粒子を包含する粒子群の体積に対する前記第１のバインダの体積の比率が１０％以上５０％未満であることを特徴とする波長変換素子。
  2. 　前記第１のバインダの熱伝導率が、前記第１の粒子および前記第２の粒子の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
  3. 　前記第２の粒子は、前記入射光の波長に対して蛍光特性を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換素子。
  4. 　前記第１の粒子および前記第２の粒子は、発光中心元素がドープされた蛍光体から構成され、
    　前記第１の粒子にドープされる発光中心原子の濃度が、前記第２の粒子にドープされる発光中心原子の濃度と異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  5. 　前記第１のバインダ内に前記第１の粒子より小さい第３の粒子が更に分散し、
    　前記第３の粒子は、前記入射光の波長に対して散乱特性を備え、
    　前記粒子群が更に、前記第３の粒子を包含することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  6. 　前記第２の粒子は、前記入射光の波長に対して散乱特性を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換素子。
  7. 　前記入射光の波長に対して散乱特性を備えた粒子の平均粒径が、前記入射光の波長よりも小さいことを特徴とする請求項５または６に記載の波長変換素子。
  8. 前記第１のバインダ内に前記第１の粒子より小さい第４の粒子が更に分散し、
    　前記第４の粒子は、前記入射光の波長を受けて前記第１の粒子が放射する波長とは異なる波長に変換する蛍光特性を備え、
    　前記粒子群が更に、前記第４の粒子を包含することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  9. 　前記蛍光層が下位層に面するように配置され、
    　前記下位層と前記蛍光層との間に配置された散乱層を更に備え、
    　前記散乱層は、第２のバインダと、前記第２のバインダ内に分散した散乱特性を備えた粒子と、を含み、
    　前記散乱特性を備えた粒子は、前記蛍光特性を備えた粒子、前記第１のバインダ、および前記第２のバインダよりも屈折率が高いことを特徴とする請求項１～８の何れか一項に記載の波長変換素子。
  10. 　前記第１のバインダが、アルミニウム化合物を主成分とすることを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載の波長変換素子。
  11. 　請求項１から１０のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
    　前記波長変換素子に入射光を射出する光源と、
    を備えることを特徴とする光源装置。
  12. 　請求項１１に記載の光源装置と、
    　前記波長変換素子から出射した蛍光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
    を備え、
    　前記リフレクタの反射面が、前記波長変換素子から出射した蛍光を一定方向に平行に出射するように反射させることを特徴とする車両用前照灯具。
  13. 　請求項１１に記載の光源装置と、
    　前記波長変換素子を配置する透過性基板と、
    を備え、
    　前記透過性基板は、前記光源が照射される照射面と、前記照射面と対向する面とを有し、
    　前記透過性基板の照射面と対向する面に前記波長変換素子が配置され、
    　前記光源が、前記透過性基板を介して前記波長変換素子に入射光を照射し、
    　前記蛍光層が、入射光側と対向する面から蛍光を出射することを特徴とする透過型照明装置。
  14. 　入射光を射出する光源と、
    　前記光源から出射された入射光が通過する周方向の少なくとも一部に、請求項１から１０のいずれか一項に記載の波長変換素子が敷設された蛍光ホイールと、
    　前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、
    を備え、
    　前記蛍光ホイールの回転に伴い、少なくとも前記波長変換素子の表面に入射光が入射した際に、蛍光を出射することを特徴とする表示装置。
  15. 　一対の電極端子と、
    　入射光を発光し、前記一対の電極端子と電気的に接続された光源と、
    　請求項１から１０の何れか一項に記載の波長変換素子と、
    を備え、
    　前記一対の電極端子の一方に設けられた凹部底面に前記光源がその主たる発光方位を上向きにして配置され、前記凹部底面に配置された前記光源の外周をすり鉢状の斜面で囲うように前記凹部が形成され、
    　前記光源を覆うように前記波長変換素子が前記凹部に設けられ、
    　前記蛍光層が、厚さ方向において互いに反対側にある第１の面と第２の面とを有し、
    　前記第１の面が前記光源側に面し、
    　前記第１の面側から入射光が照射されることにより前記第２の面より蛍光が出射されることを特徴とする照明装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022075293A1 (ja) * 2020-10-06 2022-04-14 シャープ株式会社 波長変換素子、光学機器及び波長変換素子の製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022039095A (ja) * 2020-08-27 2022-03-10 セイコーエプソン株式会社 蛍光体粒子、波長変換素子、光源装置、蛍光体粒子の製造方法、波長変換素子の製造方法、及びプロジェクター

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003243727A (ja) * 2001-12-14 2003-08-29 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置
WO2017077739A1 (ja) * 2015-11-04 2017-05-11 シャープ株式会社 発光体、発光装置、照明装置、および発光体の製造方法
JP2017191280A (ja) * 2016-04-15 2017-10-19 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、照明装置およびプロジェクター
JP2017215507A (ja) * 2016-06-01 2017-12-07 キヤノン株式会社 波長変換素子、光源装置および画像投射装置
JP2017215568A (ja) * 2016-05-31 2017-12-07 キヤノン株式会社 波長変換素子、光源装置および画像投射装置
JP2019045778A (ja) * 2017-09-06 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、光源装置およびプロジェクター
WO2019230935A1 (ja) * 2018-05-31 2019-12-05 シャープ株式会社 波長変換素子、光源装置、車両用前照灯具、表示装置、光源モジュール、投影装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007254723A (ja) * 2006-02-23 2007-10-04 Fujifilm Corp Ｅｕ含有無機化合物、これを含む発光性組成物と発光体、固体レーザ装置、発光装置
JP2014207436A (ja) * 2013-03-18 2014-10-30 日本碍子株式会社 波長変換体
CN106206904B (zh) * 2015-04-29 2019-05-03 深圳光峰科技股份有限公司 一种波长转换装置、荧光色轮及发光装置
US11242963B2 (en) * 2016-03-31 2022-02-08 Sony Corporation Light source device and electronic apparatus
CN107304984B (zh) * 2016-04-22 2020-06-09 松下电器产业株式会社 波长转换部件以及投光灯
WO2017188191A1 (ja) * 2016-04-25 2017-11-02 日本特殊陶業株式会社 波長変換部材、その製造方法および発光装置
CN107450261B (zh) * 2016-05-31 2021-02-05 佳能株式会社 波长转换元件、光源装置和图像投影装置
CN108300473A (zh) * 2016-08-10 2018-07-20 深圳市光峰光电技术有限公司 一种波长转换装置及其制备方法、发光装置和投影装置
US11429015B2 (en) * 2018-03-06 2022-08-30 Sony Corporation Light-emitting element, light source device and projector
CN112236706B (zh) * 2018-04-28 2024-01-16 美题隆精密光学（上海）有限公司 高效且均匀的激光激发式白光生成器
JP7369724B2 (ja) * 2018-07-27 2023-10-26 マテリオン コーポレイション 蛍光体照明システムのための反射色補正

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003243727A (ja) * 2001-12-14 2003-08-29 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置
WO2017077739A1 (ja) * 2015-11-04 2017-05-11 シャープ株式会社 発光体、発光装置、照明装置、および発光体の製造方法
JP2017191280A (ja) * 2016-04-15 2017-10-19 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、照明装置およびプロジェクター
JP2017215568A (ja) * 2016-05-31 2017-12-07 キヤノン株式会社 波長変換素子、光源装置および画像投射装置
JP2017215507A (ja) * 2016-06-01 2017-12-07 キヤノン株式会社 波長変換素子、光源装置および画像投射装置
JP2019045778A (ja) * 2017-09-06 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、光源装置およびプロジェクター
WO2019230935A1 (ja) * 2018-05-31 2019-12-05 シャープ株式会社 波長変換素子、光源装置、車両用前照灯具、表示装置、光源モジュール、投影装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANONYMOUS: "Catalogue of adhesives", TAOGOSEI, April 2016 (2016-04-01), pages 1 - 4, XP055731114, Retrieved from the Internet <URL:http://www.toagosei.co.jp/products/functional/catalog/pdf/index_pdf_04.pdf> *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022075293A1 (ja) * 2020-10-06 2022-04-14 シャープ株式会社 波長変換素子、光学機器及び波長変換素子の製造方法

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