WO2021181779A1 - 光学素子および発光システム - Google Patents

光学素子および発光システム Download PDF

Info

Publication number
WO2021181779A1
WO2021181779A1 PCT/JP2020/046626 JP2020046626W WO2021181779A1 WO 2021181779 A1 WO2021181779 A1 WO 2021181779A1 JP 2020046626 W JP2020046626 W JP 2020046626W WO 2021181779 A1 WO2021181779 A1 WO 2021181779A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
phosphor layer
optical element
substrate
notch
light emitting
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/046626
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
透 菅野
英臣 由井
裕一 一ノ瀬
松清　秀次
青森　繁
豪 鎌田
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Publication of WO2021181779A1 publication Critical patent/WO2021181779A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16—Laser light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/176—Light sources where the light is generated by photoluminescent material spaced from a primary light generating element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
    • F21V7/24—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by the material
    • F21V7/26—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by the material the material comprising photoluminescent substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/38—Combination of two or more photoluminescent elements of different materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity
    • F21V9/45—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity by adjustment of photoluminescent elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2102/00—Exterior vehicle lighting devices for illuminating purposes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Definitions

  • the fluorescent film is required to have high thermal conductivity. Since the thermal conductivity of the fluorescent film is determined by the material constituting the film, it is known that a fluorescent film having excellent thermal conductivity is formed by encapsulating the phosphor with an inorganic binder having high thermal conductivity.
  • the substrate on which the fluorescent film is provided is also required to have high thermal conductivity characteristics.
  • a substrate having such excellent thermal conductivity a metal substrate such as an aluminum substrate is known.
  • Patent Document 1 describes a blue laser diode unit as an excitation light source and a phosphor that emits light by receiving excitation light from the excitation light source as a phosphor wheel device used in a phosphor illumination device as an illumination device.
  • a spreader made of a material having high thermal conductivity and a reflective layer provided between the phosphor and the spreader and having a property of reflecting light of the fluorescence wavelength of the phosphor are provided, and the phosphor has a plurality of fluorescences having the same characteristics.
  • a lighting device is disclosed in which body pieces are arranged adjacent to each other on a spreader.
  • the inorganic binder constituting the fluorescent film as described above has a problem that the toughness is low and the adhesion to the substrate is inferior.
  • a metal substrate such as an aluminum substrate has a higher linear expansion coefficient than a fluorescent film composed of an inorganic binder
  • the metal substrate and the fluorescent film are exposed to a high temperature environment or are irradiated with high-density energy excitation light. Due to the difference in linear expansion coefficient and elastic modulus between the substrate and the fluorescent film, strong thermal stress is generated and the substrate is warped. As a result, there is a problem that the fluorescent film is peeled off from the substrate.
  • One aspect of the present disclosure is to provide a highly reliable optical element having excellent thermal conductivity and less likely to warp a substrate or peel off a fluorescent film in a high temperature environment or when irradiated with high-density energy excitation light. do.
  • the optical element includes a substrate and a fluorescent material layer arranged so as to face the substrate, and the fluorescent material layer includes a first binder containing an inorganic compound.
  • the phosphor layer includes a first surface facing the substrate and a second surface facing the first surface, including fluorescent particles dispersed in the first binder.
  • the phosphor layer is continuously divided by the notch portion from the first surface to the second surface, and the fluorescence is partially formed in the length direction of the notch portion in a plan view from the second surface side. It is a configuration in which there is a part where the body layers are connected in a plan view.
  • FIG. It is a perspective view which shows an example of the structure of the optical element which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the SEM image of the cross section of the optical element which concerns on Embodiment 1. It is a figure which shows an example of the structure of the optical element which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows another example of the structure of the optical element which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows another example of the cut portion in the phosphor layer of the optical element which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows another example of the structure of the optical element which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the structure of the optical element which concerns on Embodiment 2.
  • an aluminum substrate is used as the substrate 10. Since the substrate 10 is an aluminum substrate, the substrate 10 has a high thermal conductivity. Therefore, heat is removed from the phosphor layer 20 that generates heat by irradiation with high-density energy excitation light, and the temperature of the phosphor layer 20 rises. It can be suppressed.
  • the substrate 10 is coated with a highly reflective film such as silver.
  • a copper substrate having a high thermal conductivity, a highly reflective alumina substrate, a white diffuse reflection substrate, or the like may be used as the substrate 10 having a high thermal conductivity.
  • the substrate 10 may be a transparent heat sink substrate. Further, the substrate 10 may be a ceramic substrate such as glass.
  • FIG. 2 is a diagram showing an SEM image of a cross section of the optical element 1 according to the first embodiment.
  • the phosphor layer 20 includes a first binder 24 containing an inorganic compound and a plurality of phosphor particles 25 dispersed in the first binder 24.
  • the first binder 24 may or may not include the voids.
  • a reference reference numeral is attached to only one phosphor particle 25, and a reference reference numeral is omitted for the other phosphor particles 25.
  • garnet-based inorganic phosphor particles using alumina as a base material are preferably used as the phosphor particles 25.
  • Garnet-based inorganic phosphor particles can emit high-intensity light by irradiation with high-intensity excitation light, but it is known that the luminous efficiency decreases when the temperature of the phosphor particles becomes high.
  • the optical element of the present disclosure exhibits high thermal conductivity, it is possible to prevent the phosphor particles 25 from becoming too hot and to prevent a decrease in luminous efficiency.
  • the average particle size D50 of the phosphor particles 25 is preferably about 5 ⁇ m to 30 ⁇ m, and more preferably about 10 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the ratio of the phosphor particles 25 to the phosphor layer 20 is not particularly limited, and can be appropriately set according to the desired fluorescence emission intensity and the like.
  • the phosphor particles 25 receive excitation light, emit fluorescence in a predetermined wavelength band, and emit heat. Since the first binder 24 contains an inorganic compound having a high thermal conductivity, the thermal conductivity of the phosphor layer 20 becomes high. When the thermal conductivity of the phosphor layer 20 is high, the efficiency of conducting the heat released from the phosphor particles 25 to the substrate 10 can be increased, so that the phosphor layer 20 can be prevented from being burnt by the heat. .. Further, since the first binder 24 contains an inorganic compound having a high thermal conductivity, the heat resistance of the phosphor layer 20 can be further enhanced.
  • the thickness of the phosphor layer 20 can be appropriately set according to the purpose, but is preferably 30 ⁇ m to 200 ⁇ m, for example.
  • the thickness of the phosphor layer 20 is 30 ⁇ m or more, a sufficient amount of phosphor can be present in the phosphor layer 20, so that fluorescence can be satisfactorily emitted.
  • the thickness of the phosphor layer 20 is 200 ⁇ m or less, the fluorescence is not self-absorbed in the phosphor layer 20, so that the light taken out of the phosphor layer 20 does not decrease, and the laser irradiation is performed. It is possible to prevent the phosphor layer from peeling off from the substrate due to stress caused by the heat of time.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the optical element 1 according to the first embodiment.
  • 1001 of FIG. 3 is a cross-sectional view obtained when a cross section of the optical element 1 shown in FIG. 1 is viewed in a plane (YZ plane) along the line AA', and 1002 of FIG. 3 is 1001. It is a top view which looked at the optical element 1 shown from the direction in which incident light Y is incident.
  • the incident light Y emitted from the light source 100 irradiates the optical element 1 in the direction perpendicular to the phosphor layer 20 (Z-axis direction) from the second surface 23 side of the phosphor layer 20. There is.
  • the phosphor layer 20 of the optical element 1 has a first surface 22 facing the substrate 10 and a second surface 23 facing the first surface 22.
  • the phosphor layer 20 is continuously divided by the notch 21 from the surface 22 of the first surface to the second surface 23.
  • the notch 21 is a void.
  • the phosphor layer 20 is divided into four segments by two notches 21 in the X-axis direction and the Y-axis direction (FIG. 1). ..
  • a strong thermal stress is generated due to the difference in linear expansion coefficient and elastic modulus between the substrate 10 and the phosphor layer 20, but the phosphor layer 20 is continuously divided in the thickness direction of the film in this way. Due to this, the thermal stress is cut off in some places. As a result, the warp of the substrate 10 is suppressed, so that the phosphor layer 20 can be prevented from peeling from the substrate 10.
  • the optical element 1 in the optical element 1, at least a part of the inner wall of the notch 21 of the phosphor layer 20 is formed so as to be inclined with respect to the surface of the substrate 10. Since the phosphor layer 20 does not exist in the notch 21, the surface of the substrate 10 is exposed. When the incident light Y irradiates the substrate 10 through the notch 21, the emission of the phosphor layer 20 becomes uneven. However, when at least a part of the inner wall of the notch 21 of the phosphor layer 20 is formed so as to be inclined with respect to the surface of the substrate 10, as shown in 1002 of FIG. 3, the phosphor layer is formed from the Z-axis direction.
  • the surface of the substrate 10 exposed through the notch 21 is partially blocked by the inner wall of the notch 21 and cannot be seen. Therefore, when the phosphor layer 20 is irradiated with the incident light Y from the Z-axis direction, the area of the substrate 10 to which the incident light Y is directly irradiated through the notch 21 is actually exposed through the notch 21. It is smaller than the surface area of the substrate 10. As a result, it is possible to reduce the unevenness of light emission of the phosphor layer 20 caused by the incident light Y being directly irradiated to the substrate 10 through the notch 21.
  • At least a part of the inner wall of the notch 21 is inclined with respect to the surface of the substrate 10 when the cross section of the phosphor layer 20 in the Z-axis direction is viewed from the X-axis direction, as shown in FIG.
  • at least a part of the inner wall of the notch 21 of the phosphor layer 20 is not perpendicular to the surface (XY plane) of the substrate 10.
  • the inclination angle of the inner wall of the notch 21 with respect to the surface of the substrate 10 is not particularly limited, but the area where the incident light Y directly irradiates the substrate 10 through the notch 21 is actually exposed through the notch 21. It is preferable to set the inclination angle so as to be smaller than the surface area of the substrate 10. Such an inclination angle can be appropriately set according to the width of the notch 21 in a plan view.
  • the width of the notch 21 in a plan view is preferably 50 ⁇ m to 2000 ⁇ m, and more preferably about 100 ⁇ m to 500 ⁇ m. Assuming that the temperature of the fluorescent film rises from room temperature to about 300 ° C. due to the irradiation of the excitation light, a thermal expansion difference occurs between the substrate 10 and the phosphor layer 20. At this time, assuming that the size of the phosphor layer 20 is 10 mm, it is considered that a difference of several tens of ⁇ m occurs. Therefore, if the width of the notch 21 in the plan view is 50 ⁇ m or more, the segments of the adjacent phosphor layers 20 divided by the notch 21 in the plan view from the second surface 23 side of the phosphor layer 20.
  • the thermal stress generated in the substrate 10 in a high temperature environment is released by the notch 21.
  • the warp of the substrate 10 is suppressed, so that the phosphor layer 20 can be prevented from peeling from the substrate 10.
  • the width of the notch portion 21 in a plan view is 2000 ⁇ m or less, it is possible to reduce the unevenness of light emission of the phosphor layer 20 caused by the incident light Y being directly irradiated to the substrate 10 through the notch portion 21. can.
  • the number of notches 21 in the plan view of the phosphor layer 20 is not particularly limited, but is preferably 1 to 8.
  • the number of notches 21 in the plan view of the phosphor layer 20 is 1 or more, the thermal stress generated in the substrate 10 in a high temperature environment can be relaxed and the substrate 10 can be prevented from warping. As a result, peeling of the phosphor layer 20 can be prevented. Further, when the number of notches 21 in the plan view of the phosphor layer 20 is 8 or less, unevenness of light emission of the phosphor layer 20 can be reduced.
  • the shape of the notch 21 in the plan view of the phosphor layer 20 is not particularly limited, and may be a straight line or a curved line. Further, the three-dimensional shape of the notch portion 21 may be formed as long as at least a part of the inner wall of the notch portion 21 of the phosphor layer 20 is inclined with respect to the surface of the substrate 10, and is formed, for example, as shown in FIG. , A parallelepiped whose side surface partially constitutes the inner wall of the notch 21 can be mentioned. Further, a triangular prism, an inverted triangular prism, or the like, in which a part of the side surface constitutes the inner wall of the notch portion 21, may be used. It is preferable that at least one of the inner walls of the notch portion 21 has an acute angle with respect to the surface of the substrate 10 so that the effect of reducing the unevenness of light emission of the phosphor layer 20 described above can be obtained.
  • FIG. 4 is a diagram showing another example of the configuration of the optical element 1 according to the first embodiment.
  • the notch 21a of the phosphor layer 20 The inner wall is formed so as to be inclined with respect to the surface of the substrate 10 at an inclination angle that prevents the incident light Y that fluoresces the phosphor layer 20 from directly irradiating the substrate 10 through the notch 21a. preferable.
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of a notch in the phosphor layer 20 of the optical element 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, a portion where the phosphor layer 20 is connected in the plan view exists in a part of the phosphor layer 20 in the length direction of the notch portion in the plan view from the second surface 23 side. You may.
  • the "length direction of the notch in the plan view of the phosphor layer 20 from the second surface 23 side” is referred to as "the length direction of the notch in the plan view of the phosphor layer 20". That is, the "portion where the phosphor layer 20 is connected in a plan view” may be referred to as a “portion where the phosphor layer 20 is connected in a plan view”.
  • the connecting portion of the phosphor layer 20 in the plan view is located at one end of the notch portion 21b in the plan view of the phosphor layer 20 in the length direction (FIG. 5).
  • the region surrounded by the broken line in 1021 of 5) may exist.
  • the phosphor layer 20 is connected to a portion other than the end portion of the phosphor layer 20 in the plan view in the length direction of the notch portion 21c in the plan view.
  • a portion region surrounded by a broken line in 1022 in FIG. 5 may exist.
  • the connecting portion of the phosphor layer 20 in the plan view is formed at two locations at the end portion in the length direction of the notch portion 21d in the plan view of the phosphor layer 20. (Area surrounded by a broken line in 1023 in FIG. 5) may exist.
  • the number of connecting portions of the phosphor layer 20 in the plan view is not particularly limited, but the number of connecting portions is one or two from the viewpoint of relaxing the thermal stress generated in the substrate 10 in a high temperature environment. Is preferable.
  • the position of the connecting portion of the phosphor layer 20 in the plan view is not particularly limited, but since the connecting portion can contribute to light emission, as in the optical element 1c shown in 1022 of FIG. 5, the plan view
  • the connecting portion of the phosphor layer 20 in the above is preferably located at a portion where the laser is irradiated in the length direction of the notch 21c in the plan view of the phosphor layer 20.
  • the optical element 1e includes the reflective layer 30, the fluorescence from the phosphor layer 20 is reflected by the reflective layer 30 and emitted, so that it is not easily affected by the reflectance of the substrate 10. In addition, the efficiency of light utilization can be further improved by efficiently reflecting fluorescence.
  • the enhancer reflection layer 30 is also divided into one or more by the notch portion 31 like the phosphor layer 20, even if the number of layers is increased, the thermal stress generated in the substrate 10 under a high temperature environment is generated. It will be relaxed. As a result, the warp of the substrate 10 is suppressed, so that the phosphor layer 20 and the phosphorescent layer 30 can be prevented from peeling from the substrate 10.
  • the number of notches 31 in the phosphorescent layer 30 may be the same as or different from the number of notches 21 in the phosphor layer 20.
  • the width, shape, and the like of the notch portion 31 are the same as those of the notch portion 21 of the phosphor layer 20, and thus the description thereof will be omitted.
  • the hyperreflecting layer 30 is composed of a white scattering layer film containing a binder and scattered particles (for example, titanium oxide, zinc oxide); an oxide multilayer film such as a SiO 2 / TiO 2 multilayer film; and a dichroic mirror or the like. It may be.
  • the white scattering layer preferably contains scattered particles (preferably titanium oxide) as a main component, and specifically, the ratio of the scattered particles to the white scattering layer is based on the total volume of the white scattering layer. It is preferably about 10% by volume to 70% by volume.
  • the ratio of the scattered particles to the white scattering layer is within the above range, the fluorescence from the phosphor layer 20 can be reflected by the phosphorescent layer 30. Since the scattering intensity depends on the density of the scattered particles and the size of the particles, in the case of titanium oxide having a diameter of 1 to 2 ⁇ m, the ratio of titanium oxide to the white scattering layer is relative to the total volume of the white scattering layer. If it is 30% by volume or more, the scattering effect is high and the reflectance is high.
  • the titanium oxide particles are larger than the wavelength of light (excitation light 450 nm or fluorescence wavelength around 550 nm), geometrical optics scattering occurs, but when it is smaller than the wavelength (around 200 nm), Mie scattering occurs, so the scattering intensity is Becomes stronger, and a high scattering effect can be obtained even if the ratio of titanium oxide in the white scattering layer is 10% by volume or more with respect to the total volume of the white scattering layer.
  • the inner wall of the notch 31 of the reflective layer 30 is formed so as to be inclined with respect to the surface of the substrate 10, but the present invention is not limited to this.
  • the inner wall of the notch 31a of the reflective layer 30 may be formed so as to be perpendicular to the surface of the substrate 10.
  • the phosphor layer 20 and the phosphorescent layer 30 are continuously cut from the first surface 32 of the phosphorescent layer 30 to the second surface 23 of the phosphor layer 20. It is divided by a portion 31 and a notch portion 21.
  • the position of the notch portion 21 of the phosphor layer 20 and the position of the notch portion 31a of the phosphorescent layer 30 are aligned along the thickness direction of the optical element 1f. It does not have to be continuous.
  • the notched portions of the respective layers may be formed so as to be displaced from each other as in the optical element 1f shown in 1032 of FIG. Even in such a case, since the phosphor layer 20 and the phosphorescent layer 30 are divided into two or more by the notch 21 and the notch 31a, respectively, the thermal stress generated in the substrate 10 in a high temperature environment. Is relaxed. As a result, the warp of the substrate 10 is suppressed, so that the phosphor layer 20 and the phosphorescent layer 30 can be prevented from peeling from the substrate 10.
  • the phosphor layer 20 may have two or more segment regions having different fluorescent characteristics.
  • the segment region A is a phosphor layer containing a YAG phosphor (yellow)
  • the segment region B is a phosphor layer containing a CASN phosphor (red)
  • the segment region C is a phosphor containing a LuAG phosphor (green).
  • each segment region of the phosphor layer 20 is divided by a notch in a plan view of the phosphor layer 20.
  • the phosphor layer 20 has a relatively large notch, and for example, it is permissible to provide a gap of about 2000 ⁇ m between adjacent segment regions.
  • the adjacent segment region is divided by the notch portion, it is possible to prevent the light in the adjacent segment region from being mixed.
  • the optical element 1 is (I) A mixing step of mixing a first binder solution to be a first binder and fluorescent particles to prepare a fluorescent ink composition. (Ii) A film forming step of forming a film-like substance composed of the phosphor ink composition, and (Iii) A notch forming step of forming one or more notches in the film-like material, and (Iv) By firing the film-like material after the notch forming step, it can be suitably manufactured by a manufacturing method including a firing step of obtaining a fired product.
  • An inorganic nanoparticle sol can be preferably used as the first binder solution.
  • the inorganic nanoparticle sol may contain inorganic nanoparticles, a solvent, and, if necessary, a stabilizer that keeps the inorganic nanoparticles dispersed.
  • the solvent is not particularly limited, and examples thereof include water, an alcohol solvent, dimethylformamide (DMF), and a mixture thereof.
  • examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, isopropyl alcohol and the like.
  • the mixing ratio of the first binder solution and the phosphor particles is not particularly limited, and can be appropriately set according to the desired fluorescence emission intensity and the like.
  • a known film-forming method can be used as a method of forming a film-like substance from the phosphor ink composition.
  • a fluorescent ink composition can be applied onto a substrate to form a film-like substance.
  • the coating method conventional methods such as spray coating, inkjet coating, dispenser coating, screen printing, and dip method can be used.
  • the thickness of the film-like material is not particularly limited and can be appropriately set according to the desired thickness of the optical element.
  • the notch forming step may be performed after the film forming step or at the same time as the film forming step. For example, (i) a mask is placed on the notch portion during the film forming process to apply the fluorescent ink, or the substrate is masked and the fluorescent ink is applied to the entire surface of the substrate and then the masking portion is applied. A notch is formed in the film-like material by peeling off or (ii) applying the fluorescent ink to the entire surface of the substrate and then removing the ink with a razor or the like.
  • firing process In the firing step, the solvent of the binder solution is removed, and a fired product in which the phosphor particles are dispersed in the first binder is obtained. Due to the occurrence of cracks during firing, the fired product may contain a plurality of voids.
  • the firing temperature and firing time are appropriately set according to the binder and the like used, and for example, firing is performed at 200 to 400 ° C. for 60 minutes.
  • the method for manufacturing the optical element 1 according to the first embodiment is increased before the step of forming the phosphor layer described above.
  • the step of forming the reflective layer 30 may be included.
  • a manufacturing method further including the following steps (a) to (d) before the step (i) of the method for manufacturing the optical element 1 according to the first embodiment described above;
  • c) A notch forming step of forming one or more notches in the film-like material, and
  • a firing step of obtaining a fired product by firing the film-like material after the notch forming step.
  • FIG. 5 will be described with reference to the drawings by replacing the optical element 1 with the optical element 2 and the notch 21 with the notch 26. Further, for convenience of explanation, the same reference numerals are added to the members having the same functions as the members described in the above-described embodiment, and the description thereof will not be repeated.
  • the inner wall of the notch 26 of the phosphor layer 20 is formed perpendicular to the surface of the substrate 10, and the second optical element 2 of the phosphor layer 20 is formed.
  • the optical element 1 according to the first embodiment and the optical element 1 thereof are characterized in that a portion where the phosphor layer 20 is connected in the plan view exists in a part of the notch portion 26 in the plan view from the surface 23 side in the length direction. It is different from the optical elements 1a to 1f which are modified examples. Since the configuration other than the notch 26 is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the phosphor layer 20 of the optical element 2 has a first surface 22 facing the substrate 10 and a second surface 23 facing the first surface 22.
  • the phosphor layer 20 is continuously divided by the notch 26 from the surface 22 of the first surface to the second surface 23.
  • a strong thermal stress is generated due to the difference in linear expansion coefficient and elastic modulus between the substrate 10 and the phosphor layer 20, but the phosphor layer 20 is continuously divided in the thickness direction of the film in this way. Due to this, the thermal stress is cut off in some places. As a result, the warp of the substrate 10 is suppressed, so that the phosphor layer 20 can be prevented from peeling from the substrate 10.
  • the optical element 2 includes a thickening reflection layer containing a third binder containing an inorganic compound and light scattering particles dispersed in the third binder between the substrate 10 and the phosphor layer 20. May be.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the optical element 2 according to the second embodiment.
  • the optical element 2c shown in 1051 of FIG. 8 further includes a reflective layer 30 between the substrate 10 and the phosphor layer 20.
  • the phosphorescent layer 30 has a first surface 32 facing the substrate 10 and a second surface 33 facing the first surface 32 and in contact with the first surface 22 of the phosphor layer 20.
  • the surface 32 of the first surface 32 to the second surface 33 are continuously divided by the notch 31a.
  • the optical element 2c includes the reflective layer 30, the fluorescence from the phosphor layer 20 is reflected by the reflective layer 30 and emitted, so that it is not easily affected by the reflectance of the substrate 10. In addition, the efficiency of light utilization can be further improved by efficiently reflecting fluorescence.
  • the phosphorescent layer 30 is also divided into one or more by the notch 31a like the phosphor layer 20, even if the number of layers is increased, the thermal stress generated in the substrate 10 under a high temperature environment is generated. It will be relaxed. As a result, the warp of the substrate 10 is suppressed, so that the phosphor layer 20 and the phosphorescent layer 30 can be prevented from peeling from the substrate 10.
  • the phosphor layer 20 and the phosphorescent layer 30 are continuously cut from the first surface 32 of the phosphorescent layer 30 to the second surface 23 of the phosphor layer 20. It is divided by a portion 31a and a notch portion 26.
  • the position of the notch portion 26 of the phosphor layer 20 and the position of the notch portion 31a of the phosphorescent layer 30 are aligned along the thickness direction of the optical element 2d. It does not have to be continuous.
  • the notched portions of the respective layers may be displaced from each other as in the optical element 2d shown in 1052 of FIG. Even in such a case, since the phosphor layer 20 and the phosphorescent layer 30 are divided into two or more by the notch 26 and the notch 31a, respectively, the thermal stress generated in the substrate 10 in a high temperature environment. Is relaxed. As a result, the warp of the substrate 10 is suppressed, so that the phosphor layer 20 and the phosphorescent layer 30 can be prevented from peeling from the substrate 10.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the optical element 3 according to the third embodiment.
  • the notch 21 is a gap
  • a second binder 27 containing an organic compound is arranged in the notch 21.
  • the optical element 1 according to the first embodiment and the optical elements 1a to 1f which are modifications thereof. Since the other configurations are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the organic compound contained in the second binder 27 is preferably a resin having high heat resistance and a low elastic modulus.
  • a resin having high heat resistance and a low elastic modulus examples include silicone resins.
  • a second binder 27 containing a silicone resin is arranged as the second binder 27. By arranging the second binder 27 in the notch 21, the phosphor layer 20 is divided into a plurality of pieces by the second binder 27.
  • the linear expansion coefficients of aluminum and silicone resin differ by about 10 times, but the elastic modulus of silicone resin is much lower than that of aluminum. Therefore, the thermal stress generated in the substrate 10 in a high temperature environment is released by the second binder 27, so that the warp of the substrate 10 becomes small. Further, by arranging the second binder 27 in the notch portion 21, the inner wall of the notch portion 21 can be covered with the second binder 27, so that the phosphor layer 20 is peeled off at the notch portion 21. Is unlikely to occur.
  • a second binder 27 may be arranged in a part of the notch 21. Further, the inside of the notch 21 of the optical elements 1a to 1f which is a modification of the optical element 1 according to the first embodiment, or the notch 26 of the optical element 2 and the optical elements 2a to 2d which is a modification thereof.
  • a second binder 27 containing an organic compound may be arranged therein.
  • the optical element 3 is manufactured by performing a second binder forming step of forming a second binder 27 in the notch 21 after the firing step in the manufacturing method of the optical element 1 described in the first embodiment. Can be done.
  • the second binder solution to be the second binder 27 is applied in the notch 21 of the phosphor layer 20 after the firing step by dispenser coating and screen printing to form a film. Can form things. Then, the second binder solution is cured by an appropriate method according to the type of the organic compound contained in the second binder. As a result, the second binder 27 containing the organic compound can be arranged in the notch 21 of the phosphor layer 20.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the optical element 4 according to the fourth embodiment.
  • the optical element 4 is different from the optical element 3 according to the third embodiment in that the second binder 27a contains phosphor particles inside. Since the other configurations are the same as those in the third embodiment, the description thereof will be omitted.
  • a second binder 27a containing a silicone resin as an organic compound and containing phosphor particles is arranged in the notch 21 of the phosphor layer 20. Since the second binder 27a also emits light due to the inclusion of the phosphor particles inside, the entire surface of the phosphor layer 20 can be used as the light emitting layer. As a result, uneven emission of the phosphor layer 20 can be prevented.
  • the phosphor particles contained inside the second binder 27a are preferably phosphor particles having the same characteristics as the fluorescent particles contained in the phosphor layer 20. This makes it possible to prevent uneven light emission between the phosphor layer 20 and the second binder 27a.
  • the phosphor particles are as described in the first embodiment.
  • the ratio of the phosphor particles to the second binder 27a is not particularly limited, and can be appropriately set according to the desired fluorescence emission intensity and the like. From the viewpoint of preventing uneven emission between the phosphor layer 20 and the second binder 27a, it is preferable to adjust the proportion of the phosphor particles so that the same fluorescence emission intensity as that of the phosphor layer 20 can be obtained.
  • 1062 in FIG. 10 is a top view of the optical element 4 shown in 1061 in FIG. 10 as viewed from the direction in which the incident light is incident.
  • a second binder 27a containing phosphor particles is arranged in the notch 21, the second binder 27a is provided in the entire notch 21 as in the optical element 4 of 1062 in FIG. Can be placed.
  • the second binder 27b can be arranged in a part of the notch 21.
  • the second binder 27b When the second binder 27b is arranged in a part of the notch 21, from the viewpoint of using the second binder 27b as a light emitting layer, at least the portion of the notch 21 to be irradiated with the laser is the second binder 27b. It is preferable to arrange. As a result, even when the second binder 27b is arranged in a part of the notch 21, the second binder 27b can contribute as a light emitting layer, so that uneven light emission of the phosphor layer 20 can be prevented. can.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of the optical element 5 and the optical element 5a according to the fifth embodiment.
  • 1071 of FIG. 11 is a top view of the optical element 5 as viewed from the direction in which the incident light is incident
  • 1072 of FIG. 11 is a cross-sectional view of 1071 of FIG. 11 in the YZ plane.
  • 1073 of FIG. 11 is a top view of the optical element 5a viewed from the direction in which the incident light is incident
  • 1074 of FIG. 11 is a cross-sectional view of the optical element 5a in the YZ plane of 1073 of FIG.
  • the optical element 5 is different from the optical element 1 according to the first embodiment in that the phosphor layer 20a is divided into a plurality of columnar structures 28 by the notch 21e. It's different. Since the other configurations are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • reference numerals are attached only to one columnar structure 28 and one notch 21e, and reference numerals are omitted for the other columnar structure 28 and the other notch 21e.
  • the phosphor layers of a plurality of columnar structures 28 are formed side by side on the substrate 10.
  • a phosphor layer 20a is arranged on the substrate 10 in the shape of dots on the upper surface of each columnar structure of the fluorescent layer when viewed from the direction in which the incident light is incident.
  • the bottom surface of each columnar structure 28 corresponds to the first surface 22a of the phosphor layer 20a
  • the upper surface of each columnar structure 28 corresponds to the second surface 23a of the phosphor layer 20a.
  • the side surface of each columnar structure 28 corresponds to the inner wall of the notch portion 21e.
  • the side surface of each columnar structure 28, that is, the inner wall of the notch 21e is formed so as to be inclined with respect to the surface of the substrate 10.
  • the phosphor layer 20a is divided into a plurality of columnar structures 28 by the notch 21e, so that the thermal stress generated in the substrate 10 under the high temperature environment is released by the notch 21e. As a result, the warp of the substrate 10 is suppressed, so that the phosphor layer 20a can be prevented from peeling from the substrate 10.
  • the columnar structure 28 is arranged in a dot shape on the entire surface of the phosphor layer 20a, so that it is a straight line as in the first embodiment.
  • the area of the region where the phosphor layer 20a does not exist is smaller continuously along the plane (XY plane) direction of the phosphor layer 20a than when the phosphor layer 20a is divided by a notch having a specific shape. As a result, the unevenness of light emission of the phosphor layer 20a can be further reduced.
  • the shape of the columnar structure 28 is not limited to the truncated cone shape as shown in 1072 of FIG. 11, and is, for example, columnar, prismatic (triangular prism, square prism, polygonal prism, etc.), cone-shaped, inverted cone. It can be shaped like an inverted cone or a trapezoid.
  • the phosphor layer 20a of the optical element 5a is divided into a plurality of columnar columnar structures 28a by the notch 26c. Since the columnar structure 28a of the optical element 5a is columnar, the side surface thereof, that is, the inner wall of the notch 26c is formed perpendicular to the surface of the substrate 10. Further, as shown in 1073 of FIG. 11, a part of the plurality of columnar structures 28a is connected to other adjacent columnar structures 28a (the region surrounded by the broken line in 1073 of FIG. 11).
  • connection position and the number of connections of the phosphor layer 20a existing in a part of the notch 26c in the plan view of the phosphor layer 20a in the length direction are not limited to the example shown in 1073 of FIG. Can be set.
  • the diameter of the columnar structure 28 is 0.2 mm to 1 mm.
  • the “diameter of the columnar structure 28” means, for example, when the columnar structure 28 has different diameters of the upper surface and the lower surface such as a truncated cone or an inverted cone, the diameter of the larger surface is used. say. That is, as shown in 1072 of FIG. 11, when the columnar structure 28 is a truncated cone, the "diameter of the columnar structure 28" means the diameter of the bottom surface of the truncated cone.
  • the “bottom surface” refers to the surface of the columnar structure 28 in contact with the substrate 10
  • the “top surface” refers to the surface of the columnar structure 28 facing the bottom surface.
  • the “diameter of the columnar structure 28” means the diameter of the bottom surface of the columnar structure 28a.
  • the “diameter of the columnar structure 28” means the diameter of the circumscribed circle on the bottom surface of the prism.
  • the diameter size of the excitation light source is, for example, about 0.4 mm to 2 mm, it is preferable that a plurality of columnar structures 28 are arranged therein from the viewpoint of reducing unevenness of light emission of the phosphor layer 20a.
  • the optical element 5 forms a phosphor ink composition in dots on the substrate 10 by inkjet coating, dispenser coating, screen printing, or the like. By applying it, a film-like material in which the columnar structure 28 is arranged can be obtained.
  • the thickness of the film-like material is not particularly limited and can be appropriately set according to the desired thickness of the optical element.
  • the optical element 5a can also be made into a film-like object in which the columnar structure 28a is arranged on the substrate 10 by the same method.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of the optical element 6 and the optical element 6a according to the sixth embodiment.
  • 1081 of FIG. 12 is a top view of the optical element 6 as viewed from the direction in which the incident light is incident
  • 1082 of FIG. 12 is a cross-sectional view of the optical element 6 in the YZ plane of 1081 of FIG.
  • 1083 of FIG. 12 is a top view of the optical element 6a as viewed from the direction in which the incident light is incident
  • 1084 of FIG. 12 is a cross-sectional view of the optical element 6a in the YZ plane of 1083 of FIG.
  • a second binder 27c containing a silicone resin as an organic compound and containing phosphor particles inside is used in the optical element 6 according to the sixth embodiment. It is different from the optical element 5 according to the fifth embodiment in that it is arranged. Since the other configurations are the same as those in the fifth embodiment, the description thereof will be omitted.
  • reference numerals are attached only to one columnar structure 28 and one notch 21e, and reference numerals are omitted for the other columnar structure 28 and the other notch 21e.
  • the second binder 27c containing the phosphor particles inside is as described in the fourth embodiment.
  • the second binder 27c since the second binder 27c contains phosphor particles inside, the second binder 27c also emits light, so that the entire surface of the phosphor layer 20a can be used as the light emitting layer. can. As a result, uneven emission of the phosphor layer 20a can be further prevented.
  • the second binder 27c in the notch 21e, the inner wall of the notch 21e (that is, the side surface of the columnar structure 28) can be covered with the second binder 27c.
  • the phosphor layer 20a is more difficult to peel off.
  • the optical element 6a shown in 1083 and 1084 in FIG. 12 is the same as the optical element 5a according to the fifth embodiment except that the second binder 27c is arranged in the notch 26c.
  • the entire surface of the phosphor layer 20a can be used as the light emitting layer, so that the unevenness of light emission of the phosphor layer 20a is further increased. Can be prevented.
  • the inner wall of the notch 26c that is, the side surface of the columnar structure 28a
  • the phosphor layer 20a is more peeled off as compared with the optical element 5a according to the fifth embodiment. It becomes difficult to do.
  • the optical element 6 forms a second binder 27c containing phosphor particles inside the notch 21e after the firing step in the method for manufacturing the optical element 1 described in the first embodiment. It can be manufactured by performing a binder forming step.
  • the second binder solution to be the second binder 27c is applied in the notch 21e of the phosphor layer 20a after the firing step by dispenser coating and screen printing to form a film. Can form things. Then, the second binder solution is cured by an appropriate method according to the type of the organic compound contained in the second binder. As a result, the second binder 27c containing the organic compound can be arranged in the notch 21e of the phosphor layer 20a.
  • the second binder solution, which serves as the second binder 27c contains an organic compound such as a silicone resin and phosphor particles.
  • the optical element 6a can also be manufactured by the same method.
  • a light emitting system including the optical elements 1 to 6 according to the first to sixth embodiments can be constructed. Therefore, the light emitting system will be described below with an example.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the fluorescent wheel 7 according to the seventh embodiment, and is a plan view (XY plane) of the fluorescent wheel 7 viewed from the direction in which the incident light is incident.
  • reference numerals are attached only to a part of the notch portions 21f, and reference numerals are omitted for the other notch portions 21f.
  • the substrate is the wheel 10a
  • the phosphor layer 20b is arranged concentrically on the entire circumference in the circumferential direction of the surface of the wheel 10a
  • the notch 21f is along the diameter direction of the wheel 10a. It differs from the optical elements 1 to 6 according to the first to sixth embodiments in that the phosphor layer 20b extends in the direction and divides the phosphor layer 20b in the circumferential direction.
  • FIG. 14 shows a side view (XZ plane) of the fluorescent wheel 7.
  • the fluorescent wheel 7 may be further provided with a drive device 204 for rotating the wheel 10a of the fluorescent wheel 7.
  • the wheel 10a of the fluorescent wheel 7 is fixed to the rotation shaft 201 of the drive device 204 by the wheel fixture 202.
  • the drive device 204 is preferably a motor, and the wheel 10a fixed to the rotation shaft 201, which is the rotation shaft of the motor, by the wheel fixture 202 rotates with the rotation of the motor.
  • the phosphor layers 20b arranged concentrically in the circumferential direction of the surface of the wheel 10a receive excitation light and emit fluorescence. Since the phosphor layer 20b rotates with the rotation of the wheel 10a, the phosphor layer 20b emits fluorescence while rotating at any time.
  • the notch 21f extends in the direction along the diameter direction of the wheel 10a to divide the phosphor layer 20b in the circumferential direction.
  • the cut portions 21f are provided at equal intervals in the circumferential direction of the phosphor layer 20b, and divide the phosphor layer 20b evenly in the circumferential direction.
  • the number of notches 21f in the phosphor layer 20b and the division points by the notches 21f in the phosphor layer 20b are not particularly limited. Since the phosphor layer 20b is divided at one or more places by the cut portion 21f, the thermal stress generated in the wheel 10a in a high temperature environment is released by the cut portion 21f. As a result, the warp of the wheel 10a is suppressed, so that the phosphor layer 20b can be prevented from peeling off from the wheel 10a.
  • FIG. 15 shows another example of the configuration of the fluorescent wheel 7 according to the seventh embodiment.
  • reference numerals are attached only to a part of the notches, and reference numerals are omitted for the other notches.
  • the direction of the notch in the plan view from the direction in which the incident light is incident is not limited to the direction along the diameter direction of the wheel 10a as shown in FIG.
  • the notch 21g may be provided so as to be inclined with respect to the diameter direction of the wheel 10a. In this case, unevenness in light emission of the phosphor layer 20b can be further prevented as compared with the case where the notch is provided in the direction along the diameter direction of the wheel 10a as shown in FIG.
  • the cut portion 21h may have a curved shape in a plan view from the direction in which the incident light is incident.
  • the notch portion 21i may be provided so as to divide the phosphor layer 20b unevenly in the circumferential direction.
  • FIG. 13 shows an example in which the phosphor layer 20b is concentrically arranged on the entire circumference in the circumferential direction of the surface of the wheel 10a, but the phosphor layer is at least a part of the surface of the wheel 10a in the circumferential direction. It suffices if it is arranged in.
  • the phosphor layer 20c is the wheel 10b. It may be arranged concentrically on a part of the surface in the circumferential direction.
  • the transmission portion 11 is preferably made of glass or air.
  • the phosphor layer 20c may have three segment regions A, B, and C having different fluorescence characteristics.
  • the segment region A is a phosphor layer containing a YAG phosphor (yellow)
  • the segment region B is a phosphor layer containing a CASN phosphor (red)
  • the segment region C is a phosphor containing a LuAG phosphor (green).
  • each segment region A, B and C of the phosphor layer 20c is divided by the notch 21j.
  • the adjacent segment region is divided by the notch portion 21j, it is possible to prevent the light in the adjacent segment region from being mixed.
  • the excitation light source 100 is preferably a blue laser light source that emits excitation light Y having a wavelength that excites the phosphor layer 20b of the fluorescence wheel 7.
  • a blue laser diode that excites a phosphor such as YAG or LuAG is used.
  • the excitation light Y that irradiates the phosphor layer 20b can pass through the lenses 213, 214, and 215 on the optical path.
  • the mirror 211 may be arranged on the optical path of the excitation light Y.
  • the mirror 211 is preferably a dichroic mirror.
  • FIG. 17 is a diagram schematically showing the configuration of the light emitting system 110 according to the ninth embodiment.
  • the light emitting system 110 includes an optical element 1 according to the first embodiment, an excitation light source 100 that irradiates the phosphor layer of the optical element 1 with excitation light, and a reflector 102 having a reflecting surface that reflects fluorescence emitted from the optical element 1. (Vehicle headlight), preferably a reflective laser headlight 110.
  • the light emitting system 110 according to the ninth embodiment may include any one of the optical elements 2 to 6 according to the second to sixth embodiments instead of the optical element 1 according to the first embodiment.
  • the excitation light source 100 is preferably a blue laser light source that emits excitation light Y having a wavelength that excites the phosphor particles of the optical element 1.
  • the reflector 102 is preferably composed of a semi-parabolic mirror.
  • the reflector 102 preferably has a shape in which the reflecting surface reflects the incident excitation light Y so as to be emitted in parallel in a certain direction.
  • the reflector 102 is divided into two upper and lower paraboloids by a dividing surface 104 parallel to the XY plane to form a semi-paraboloid, and the inner surface thereof has a mirror configuration.
  • FIG. 18 is a diagram schematically showing the configuration of the light emitting system 120 according to the tenth embodiment.
  • the light emitting system 120 is a transmission type illumination device including an optical element 60 and an excitation light source 100 for irradiating the optical element 60 with excitation light, and is preferably a transmission type laser headlight 120.
  • the optical element 60 shown in FIG. 18 is the same as the optical element 1 according to the first embodiment, except that a transparent heat sink substrate 10c is used as the substrate.
  • the light emitting system 120 according to the tenth embodiment has any of the optical elements 2 to 6 according to the second to sixth embodiments instead of the optical element 1 according to the first embodiment, except that the transparent heat sink substrate 10c is adopted. It may have the same configuration as one or the other.
  • the optical element 60 may include a dichroic mirror capable of transmitting the excitation light wavelength and reflecting the fluorescence wavelength between the transparent heat sink substrate 10c and the phosphor layer 20.
  • a dichroic mirror capable of transmitting the excitation light wavelength and reflecting the fluorescence wavelength between the transparent heat sink substrate 10c and the phosphor layer 20.
  • the excitation light source 100 is arranged on the same side as the irradiation surface on which the excitation light Y of the optical element 60 is irradiated. As shown in FIG. 18, in the light emitting system 120, the excitation light Y is irradiated from the side opposite to the fluorescence emitting surface of the optical element 60 to emit fluorescence. Specifically, the excitation light Y is irradiated from the surface of the transmissive heat sink substrate 10c on the side opposite to the surface on which the phosphor layer 20 is arranged. The light emitted by the optical element 60 emits fluorescence from the surface facing the incident light side, is reflected by the paraboloid 123, and is emitted with directivity.
  • FIG. 19 is a diagram schematically showing the configuration of the light emitting system 300 according to the eleventh embodiment.
  • the light emitting system 300 is a projection device using the light emitting system 8 described in the eighth embodiment as the light source device 8.
  • the projection device 300 includes a light source device 8, a rotation position sensor 303 that acquires the rotation position of the fluorescent wheel, a light source control unit 304 that controls the excitation light source 100 based on output information from the rotation position sensor 303, and a display element 307.
  • the light source side optical system 306 that guides the light from the light source device 8 to the display element 307, and the projection side optical system 308 that projects the projected light from the display element 307 onto the screen are provided.
  • the projection device 300 controls the output of the excitation light source 100 based on the information on the rotation position of the fluorescent wheel acquired by the rotation position sensor 303.
  • the light source device 8 is a fluorescent wheel in which phosphor layers are concentrically arranged in at least a part in the circumferential direction through which the excitation light Y emitted from the excitation light source 100 passes, as in the fluorescent wheel 7d shown in 1094 of FIG. It has.
  • the excitation light Y of blue light emission passes through the fluorescence wheel through the transmission portion.
  • the excitation light Y that irradiates the phosphor layer of the fluorescent wheel can pass through the light source side optical system 306 and the mirrors 309a to 309c on the optical path.
  • the light source side optical system 306 is preferably a dichroic mirror.
  • a preferred dichroic mirror can reflect blue light incident at 45 degrees and transmit red and green light.
  • the blue light due to the excitation light Y incident on the dichroic mirror is reflected and directed to the fluorescent wheel.
  • blue light is transmitted through the fluorescent wheel through the transmitting portion.
  • the excitation light Y irradiated to other than the transmitting portion emits fluorescence by irradiating the phosphor layer of the fluorescent wheel.
  • the fluorescently emitted red and green lights pass through the dichroic mirror and enter the display element 307.
  • the blue light transmitted through the transmitting portion is incident on the dichroic mirror again through the mirrors 309a to 309c, is reflected again by the dichroic mirror, and is incident on the display element 307.
  • the projector can include a light source device 8, a display element 307, a light source side optical system 306 (dichroic mirror), and a projection side optical system 308.
  • the light source side optical system 306 (dichroic mirror) guides the light from the light source device 8 to the display element 307, and the projection side optical system 308 can project the projected light from the display element 307 onto a screen or the like.
  • the display element 307 is preferably a DMD (Digital Mirror Device).
  • the projection side optical system 308 preferably consists of a combination of projection lens.
  • the light emitting system (light emitting device) according to the twelfth embodiment includes a substrate, a light emitting element chip arranged on the substrate, a conductor such as a metal serving as an electrode, and a sealing portion for sealing the light emitting element chip.
  • the stop portion is a light emitting device composed of a phosphor layer of the optical element according to the first to sixth embodiments.
  • the light emitting element chip and the conductor are electrically connected on the substrate.
  • the substrate may have a housing shape or another shape.
  • the light emitting device chip is an LED (Light Emitting Diode) chip.
  • a part of the light emitted from the LED chip is converted into light of another wavelength in the sealing portion made of the phosphor layer of the optical element according to the first to sixth embodiments.
  • White light can be obtained by taking out the light emitted from the LED chip in a state in which the light that has not been wavelength-converted in the sealing portion and the light that has been wavelength-converted in the sealing portion are mixed and taken out. ..
  • the optical element according to the first aspect of the present disclosure includes a substrate and a fluorescent material layer arranged so as to face the substrate, and the fluorescent material layer includes a first binder containing an inorganic compound and the first binder.
  • the phosphor layer includes a first surface facing the substrate and a second surface facing the first surface, and includes the phosphor particles dispersed in the binder.
  • the phosphor layer is continuously divided from the surface to the second surface by the notch, and at least a part of the inner wall of the notch of the phosphor layer is formed so as to be inclined with respect to the surface of the substrate. It is a configuration that has been made.
  • the optical element according to the second aspect of the present disclosure includes a substrate and a fluorescent material layer arranged so as to face the substrate, and the fluorescent material layer includes a first binder containing an inorganic compound and the first binder.
  • the phosphor layer includes a first surface facing the substrate and a second surface facing the first surface, and includes the phosphor particles dispersed in the binder.
  • the phosphor layer is continuously divided from the surface to the second surface by the notch, and the phosphor layer is flat on a part in the length direction of the notch in the plan view from the second surface side. It is a configuration in which there are connected parts in the visual sense.
  • the optical element according to the third aspect of the present disclosure has a configuration in which at least a part of the inner wall of the notch portion of the phosphor layer is formed so as to be inclined with respect to the surface of the substrate in the second aspect. May be good.
  • the configuration may be formed so as to be inclined with respect to the surface of the substrate.
  • the optical element according to the fifth aspect of the present disclosure may have a configuration in which the width of the notch portion in a plan view is 50 to 2000 ⁇ m in any one of the above aspects 1 to 4.
  • the optical element according to the sixth aspect of the present disclosure may have a configuration in which the notch portion is a gap in any one of the above aspects 1 to 5.
  • the optical element according to the seventh aspect of the present disclosure may have a configuration in which a second binder containing an organic compound is arranged in the notch portion in any one of the above aspects 1 to 5.
  • the optical element according to the eighth aspect of the present disclosure may have a configuration in which the second binder contains phosphor particles inside in the seventh aspect.
  • the optical element according to the ninth aspect of the present disclosure may have a configuration in which the phosphor layer is divided into a plurality of columnar structures by the notch portion in any one of the above aspects 1 to 8.
  • the optical element according to the tenth aspect of the present disclosure may have a configuration in which the phosphor layer is in contact with the substrate in any one of the above aspects 1 to 9.
  • the optical element according to the eleventh aspect of the present disclosure has a third binder containing an inorganic compound between the phosphor layer and the substrate, and the inside of the third binder.
  • a configuration may be provided in which a hyperreflecting layer containing light-scattering particles dispersed in an area is provided.
  • the optical element according to the 12th aspect of the present disclosure may have a configuration in which the phosphor layer has two or more segment regions having different fluorescent characteristics. good.
  • the optical element according to the thirteenth aspect of the present disclosure may have a configuration in which the segment regions of the phosphor layer are separated by the notch in the plan view of the phosphor layer. ..
  • the light emitting system according to the 14th aspect of the present disclosure may be configured to include the optical element according to any one of the above 1st to 13th aspects.
  • the light emitting system according to the 15th aspect of the present disclosure is the light emitting system according to the 14th aspect, which is a fluorescent wheel, in which the substrate of the optical element is a wheel and the phosphor layer is a surface of the wheel. It may be configured as a fluorescent wheel arranged at least a part in the circumferential direction.
  • the light emitting system according to the 16th aspect of the present disclosure is the light emitting system according to the 14th aspect, which is a light source device, in which the substrate of the optical element is a wheel and the phosphor layer is a surface of the wheel.
  • a fluorescent wheel arranged in at least a part in the circumferential direction, a driving device for rotating the fluorescent wheel, and an excitation light source for irradiating the phosphor layer with excitation light are provided, and as the fluorescent wheel rotates, When the excitation light is incident on the phosphor layer, the phosphor layer may emit fluorescence.
  • the light emitting system according to the 17th aspect of the present disclosure is the light emitting system according to the 14th aspect, which is a vehicle headlight, and includes an excitation light source that irradiates the phosphor layer of the optical element with excitation light, and the above.
  • a reflector having a reflecting surface that reflects the fluorescence emitted from the optical element may be further provided, and the reflecting surface of the reflector may have a shape that reflects the incident light so as to be emitted in parallel in a certain direction.
  • the light emitting system according to the 18th aspect of the present disclosure is the light emitting system according to the 14th aspect, which is a transmissive illumination device, further comprising an excitation light source for irradiating the optical element with excitation light.
  • the configuration may be arranged on the same side as the irradiation surface on which the excitation light of the optical element is irradiated.
  • the light emitting system according to the 19th aspect of the present disclosure is the light emitting system according to the 14th aspect, which is a projection device, and is a light source side optical system that guides the display element and the fluorescence from the optical element to the display element.
  • the configuration may further include a projection side optical system that projects the projected light from the display element onto the screen.
  • the light emitting system according to the 20th aspect of the present disclosure is the light emitting system according to the 14th aspect, which is a light emitting device, and the substrate of the optical element is a substrate on which a light emitting element chip and a conductor are arranged on the surface.
  • the phosphor layer of the optical element may be configured to form a sealing portion for sealing the light emitting element chip.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

熱伝導性に優れ、且つ高温環境下または高密度エネルギー励起光の照射時に基板の反りや蛍光膜の剥離が生じにくい信頼性の高い光学素子を提供する。光学素子は、基板と、基板に面して配置された蛍光体層とを備え、蛍光体層は、無機化合物を含む第１のバインダと、前記第１のバインダ内に分散した蛍光体粒子とを含み、蛍光体層は、基板に面する第１の面と、第１の面と対向する第２の面とを有し、第１の面から第２の面まで連続的に切れ込み部により蛍光体層が分断され、蛍光体層の切れ込み部の内壁の少なくとも一部は、基板の表面に対して、傾斜して形成されている。

Description

光学素子および発光システム
　本開示は、光学素子および発光システムに関する。本出願は、２０２０年３月１０日に日本に出願された特願２０２０－０４１３８８号に優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　青色レーザ等の高密度エネルギー励起光を蛍光膜に照射し、発生した蛍光を取り出して利用することが従来技術として知られている。蛍光膜に励起光を照射すると、発光と共に一部は熱エネルギーに変換されるため、高密度エネルギー励起光により高輝度に発光する蛍光膜は高温になり易く、蛍光膜の量子効率の低下が懸念される。このため、蛍光膜には高い熱伝導特性が求められる。蛍光膜の熱伝導率は膜を構成する材料により決まることから、熱伝導率の高い無機バインダによって蛍光体を封入することによって熱伝導率に優れる蛍光膜を形成することが知られている。
　また、高密度エネルギー励起光の照射によって発熱する蛍光膜から除熱して蛍光膜の温度上昇を抑制する観点から、蛍光膜が設けられる基板にも高い熱伝導特性が求められる。このような熱伝導率に優れる基板として、アルミニウム基板等の金属基板が知られている。
　例えば、特許文献１には、照明装置としての蛍光体照明装置に使用される蛍光体ホイール装置として、励起光源である青色レーザダイオードユニットと、励起光源からの励起光を受けて発光する蛍光体と、高い熱伝導性を有する材料からなるスプレッダーと、蛍光体とスプレッダー間に設けられ、蛍光体の蛍光波長の光を反射する特性を有する反射層とを備え、蛍光体は同一特性の複数の蛍光体片がスプレッダー上に隣接配置されて構成されている照明装置が開示されている。
特開２０１９－５７４９３号公報（２０１９年　４月１１日公開）
　しかしながら、上述のような蛍光膜を構成している無機バインダは、靭性が低く、且つ基板への密着性に劣るという問題がある。
　さらには、アルミニウム基板等の金属基板は、無機バインダから構成された蛍光膜よりも線膨張係数が高いので、金属基板および蛍光膜が高温環境に晒される、または高密度エネルギー励起光が照射されると、基板および当該蛍光膜の線膨張係数および弾性率の違いにより、強い熱応力が発生し、基板に反りが発生する。その結果、蛍光膜が基板から剥離するという問題がある。
　また、特許文献１では、蛍光体を複数の蛍光体片で構成することで、蛍光体が強力な励起エネルギーを受けた際にも剥離破壊を起こさない高信頼性を実現している。しかしながら、特許文献１に開示された照明装置では、前記蛍光体片を前記スプレッダーに接着層を介して固定している。金属基板や無機バインダと比べると、接着層の部分は熱伝導性が劣るので、高密度エネルギー励起光が照射されると、熱伝導性の違いにより接着層の部分から蛍光体片に剥離が生じる恐れがある。
　本開示の一態様は、熱伝導性に優れ、且つ高温環境下または高密度エネルギー励起光の照射時に基板の反りや蛍光膜の剥離が生じにくい信頼性の高い光学素子を提供することを目的とする。
　前記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る光学素子は、基板と、当該基板に面して配置された蛍光体層とを備え、前記蛍光体層は、無機化合物を含む第１のバインダと、前記第１のバインダ内に分散した蛍光体粒子とを含み、前記蛍光体層は、前記基板に面する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面まで連続的に切れ込み部により当該蛍光体層が分断され、前記蛍光体層の前記切れ込み部の内壁の少なくとも一部は、前記基板の表面に対して、傾斜して形成されている構成である。
　また、本開示の別の一態様に係る光学素子は、基板と、当該基板に面して配置された蛍光体層とを備え、前記蛍光体層は、無機化合物を含む第１のバインダと、前記第１のバインダ内に分散した蛍光体粒子とを含み、前記蛍光体層は、前記基板に面する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面まで連続的に切れ込み部により当該蛍光体層が分断され、前記第２の面側からの平面視における前記切れ込み部の長さ方向の一部に前記蛍光体層が平面視において連結している部位が存している構成である。
　本開示の一態様によれば、熱伝導性に優れ、且つ高温環境下または高密度エネルギー励起光の照射時に基板の反りや蛍光膜の剥離が生じにくい信頼性の高い光学素子を提供することができる。
実施形態１に係る光学素子の構成の一例を示す斜視図である。 実施形態１に係る光学素子の断面のＳＥＭ画像を表す図である。 実施形態１に係る光学素子の構成の一例を示す図である。 実施形態１に係る光学素子の構成の他の一例を示す図である。 実施形態１に係る光学素子の蛍光体層における切れ込み部の他の例を示す図である。 実施形態１に係る光学素子の構成の他の一例を示す断面図である。 実施形態２に係る光学素子の構成の一例を示す図である。 実施形態２に係る光学素子の構成の他の一例を示す断面図である。 実施形態３に係る光学素子の構成の一例を示す断面図である。 実施形態４に係る光学素子の構成の一例を示す図である。 実施形態５に係る光学素子の構成の一例を示す図である。 実施形態６に係る光学素子の構成の一例を示す図である。 実施形態７に係る蛍光ホイールの構成の一例を示す図であり、蛍光ホイールを入射光が入射する方向から見た平面図である。 実施形態７に係る蛍光ホイールの側面図である。 実施形態７に係る蛍光ホイールの構成の他の一例を示す図である。 実施形態８に係る発光システムの構成を概略的に示す図である。 実施形態９に係る発光システムの構成を概略的に示す図である。 実施形態１０に係る発光システムの構成を概略的に示す図である。 実施形態１１に係る発光システムの構成を概略的に示す図である。
　本開示を実施するための形態について、以下に説明する。なお、本明細書中、数値範囲に関して「Ａ～Ｂ」と記載した場合、当該記載は「Ａ以上、Ｂ以下」を意図する。
　［実施形態１］
　〔光学素子１の構成〕
　以下、本開示の一実施形態について、図１～図６に基づき詳細に説明する。図１は、実施形態１に係る光学素子１の構成の一例を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態では、基板１０の主面をＸＹ平面として座標軸を定義した。光学素子１は、基板１０と、基板１０に面して配置された蛍光体層２０とを備えている。光学素子１では、蛍光体層２０は、基板１０と直接接している。光学素子１では、基板１０と蛍光体層２０との間に接着層は存在しない。
　以下に、光学素子１の各部材について詳細に説明する。
　（基板１０）
　光学素子１では、基板１０としてアルミニウム基板を用いている。基板１０がアルミニウム基板であることにより、基板１０は高い熱伝導率を有しているので、高密度エネルギー励起光の照射によって発熱する蛍光体層２０から除熱して蛍光体層２０の温度上昇を抑制することができる。
　蛍光発光強度を高める為に、基板１０上には銀等の高反射膜がコーティングされていることが好ましい。基板１０としては、熱伝導率の高いものとして、アルミニウム基板以外に、高熱伝導率の銅基板、高反射のアルミナ基板、白色散乱反射基板等を用いてもよい。基板１０は、透過性ヒートシンク基板であってもよい。また、基板１０は、ガラス等のセラミックス基板であってもよい。
　（蛍光体層２０）
　図２は、実施形態１に係る光学素子１の断面のＳＥＭ画像を表す図である。図２に示すように、蛍光体層２０は、無機化合物を含む第１のバインダ２４と、第１のバインダ２４内に分散した複数の蛍光体粒子２５とを含む。第１のバインダ２４は、空隙を包んでいてもよいし、空隙を含んでいなくてもよい。なお、図２では、一つの蛍光体粒子２５のみに参照符号を付し、他の蛍光体粒子２５については参照符号を省略している。
　第１のバインダ２４に含まれる無機化合物は、熱伝導率の高い無機化合物であることが好ましい。このような無機化合物としては、例えば、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛等の無機化合物が挙げられるが、特に熱伝導性の観点から、アルミナ、酸化亜鉛が好ましい。
　第１のバインダ２４として、平均一次粒子径が１ｎｍ～１０００ｎｍ程度である無機ナノ粒子を含むバインダを用いることができる。このような無機ナノ粒子としては、金属または金属化合物からなるナノ粒子が挙げられ、中でも、シリカ、アルミナ等の金属酸化物からなるナノ粒子を好ましく用いることができる。
　前記無機ナノ粒子の形状としては、特に制限されず、球状、楕円球状、繊維状、塊状、針状等が挙げられる。なお、無機ナノ粒子の形状が球状である場合は、球状体の直径を粒子径とする。また、無機ナノ粒子の形状が球状ではない場合は、無機ナノ粒子の外接球の直径を粒子径とする。本願明細書において、無機ナノ粒子の平均一次粒子径は、電子顕微鏡によって無機ナノ粒子を観察し、１０個～１００個の粒子の粒子径を相加平均することにより求められる。
　蛍光体粒子２５としては、特に制限されず、公知の蛍光体粒子を用いることができる。例えば、ガーネット系無機蛍光体粒子、窒化物系無機蛍光体粒子等が挙げられる。ガーネット系無機蛍光体粒子としては、ＹＡＧ：Ｃｅ（黄色発光蛍光体）、ＬｕＡＧ：Ｃｅ（緑色発光蛍光体）等が挙げられる。また、窒化物系無機蛍光体粒子としては、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（ＣＡＳＮ）（赤色発光蛍光体）が挙げられる。
　材料コスト、製造コスト、および光学特性の観点から、蛍光体粒子２５としては、アルミナを母材とするガーネット系無機蛍光体粒子が好ましく用いられる。ガーネット系無機蛍光体粒子は、高強度の励起光照射によって高輝度に発光することができるが、蛍光体粒子の温度が高温になると、発光効率が低下することが知られている。しかしながら、本開示の光学素子は、高い熱伝導率を示すため、蛍光体粒子２５が高温になり過ぎることを防ぎ、発光効率の低下を防ぐことができる。
　蛍光体粒子２５の平均粒径Ｄ５０は、５μｍ～３０μｍ程度であることが好ましく、１０μｍ～３０μｍ程度であることがより好ましい。また、蛍光体層２０に占める蛍光体粒子２５の割合は、特に限定されず、所望の蛍光発光強度等に応じて、適宜設定することができる。
　蛍光体粒子２５は、励起光を受けて所定の波長帯域の蛍光を発光すると共に、熱を放出する。第１のバインダ２４が熱伝導率の高い無機化合物を含んでいることにより、蛍光体層２０の熱伝導率が高くなる。蛍光体層２０の熱伝導率が高いと、蛍光体粒子２５から放出された熱を、基板１０へと伝導する効率を高めることができるため、蛍光体層２０の熱による焼損を防ぐことができる。また、第１のバインダ２４が熱伝導率の高い無機化合物を含んでいることにより、蛍光体層２０の耐熱性をより高めることができる。
　蛍光体層２０の厚さは、目的に応じて適宜設定することができるが、例えば、３０μｍ～２００μｍであることが好ましい。蛍光体層２０の厚さが３０μｍ以上であれば、蛍光体層２０に十分な量の蛍光体を存在させることができるので、蛍光を良好に出射することができる。また、蛍光体層２０の厚さが２００μｍ以下であれば、蛍光体層２０内で蛍光が自己吸収されないので、蛍光体層２０の外部に取り出される光が減少することがなく、また、レーザ照射時の熱によって応力が生じ蛍光体層が基板から剥離することを防ぐことができる。
　図３は、実施形態１に係る光学素子１の構成の一例を示す図である。図３の１００１は、図１に示す光学素子１のＡ－Ａ’線に沿った平面（ＹＺ平面）における断面を矢視した場合に得られる断面図であり、図３の１００２は、１００１に示す光学素子１を入射光Ｙが入射する方向から見た上面図である。図３の１００１では、光源１００から発した入射光Ｙは、蛍光体層２０の第２の面２３側から蛍光体層２０に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に光学素子１に照射されている。
　図３の１００１に示すように、光学素子１の蛍光体層２０は、基板１０に面する第１の面２２と、第１の面２２と対向する第２の面２３とを有し、第１の面２２から第２の面２３まで連続的に、切れ込み部２１により蛍光体層２０が分断されている。切れ込み部２１は、空隙である。
　光学素子１を入射光Ｙが入射する側から平面視した場合に、蛍光体層２０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２つの切れ込み部２１によって４つのセグメントに分割されている（図１）。高温環境下では、基板１０および蛍光体層２０の線膨張係数および弾性率の違いによって強い熱応力が発生するが、このように蛍光体層２０が膜の厚さ方向に連続的に分断されていることにより、熱応力が所々で切れる。その結果、基板１０の反りが抑制されるので、蛍光体層２０が基板１０から剥離することを防ぐことができる。
　さらには、図３の１００１に示すように、光学素子１では、蛍光体層２０の切れ込み部２１の内壁の少なくとも一部は、基板１０の表面に対して、傾斜して形成されている。切れ込み部２１には蛍光体層２０が存在しないため、基板１０の表面が露出している。入射光Ｙが切れ込み部２１を介して基板１０に照射されると、蛍光体層２０の発光にムラが生じる。しかし、蛍光体層２０の切れ込み部２１の内壁の少なくとも一部が基板１０の表面に対して傾斜して形成されている場合は、図３の１００２に示すように、Ｚ軸方向から蛍光体層２０を見たときに、切れ込み部２１を介して露出している基板１０の表面は、その一部が切れ込み部２１の内壁によって遮られて見えない。このため、Ｚ軸方向から蛍光体層２０に入射光Ｙを照射するときに、切れ込み部２１を介して入射光Ｙが直接照射される基板１０の面積は、切れ込み部２１を介して実際に露出している基板１０の表面の面積よりも小さくなる。その結果、入射光Ｙが切れ込み部２１を介して基板１０に直接照射されることによって生じる蛍光体層２０の発光のムラを少なくすることができる。
　ここで、切れ込み部２１の内壁の少なくとも一部が、基板１０の表面に対して傾斜するとは、図３に示すように、蛍光体層２０のＺ軸方向の断面をＸ軸方向から見た場合に、蛍光体層２０の切れ込み部２１の内壁の少なくとも一部は、基板１０の表面（ＸＹ平面）に対して垂直ではないことをいう。蛍光体層２０の切れ込み部２１の内壁が平面ではない場合は、切れ込み部２１の内壁と接する任意の平面αを仮定して、この平面αの傾斜角度が、基板１０の表面に対して垂直ではないことをいう。
　切れ込み部２１の内壁の基板１０の表面に対する傾斜角度は特に制限されないが、入射光Ｙが切れ込み部２１を介して直接基板１０を照射する面積が、切れ込み部２１を介して実際に露出している基板１０の表面の面積よりも小さくなるような傾斜角度に設定することが好ましい。このような傾斜角度は、切れ込み部２１の平面視における幅に応じて適宜設定することができる。
　切れ込み部２１の平面視における幅は、５０μｍ～２０００μｍであることが好ましく、１００μｍ～５００μｍ程度であることがより好ましい。励起光の照射によって、蛍光膜の温度が常温から３００℃程度まで上昇すると仮定すると、基板１０と蛍光体層２０との間で熱膨張差が生じる。このとき、蛍光体層２０のサイズを１０ｍｍと仮定した場合、数十μｍの差が生じると考えられる。このため、切れ込み部２１の平面視における幅が５０μｍ以上であれば、蛍光体層２０の第２の面２３側からの平面視において、切れ込み部２１によって分断された隣り合う蛍光体層２０のセグメント同士の距離が十分に離れているので、高温環境下で基板１０に発生する熱応力が切れ込み部２１で解放される。その結果、基板１０の反りが抑制されるので、蛍光体層２０が基板１０から剥離することを防ぐことができる。また、切れ込み部２１の平面視における幅が２０００μｍ以下であれば、入射光Ｙが切れ込み部２１を介して基板１０に直接照射されることによって生じる蛍光体層２０の発光のムラを少なくすることができる。
　蛍光体層２０の平面視における切れ込み部２１の数は、特に制限されないが、１～８であることが好ましい。蛍光体層２０の平面視における切れ込み部２１の数が１以上であれば、高温環境下で基板１０に生じる熱応力を緩和して、基板１０のそりを防ぐことができる。その結果、蛍光体層２０の剥離を防ぐことができる。また、蛍光体層２０の平面視における切れ込み部２１の数が８以下であれば、蛍光体層２０の発光のムラを少なくすることができる。
　蛍光体層２０の平面視における切れ込み部２１の形状は、特に制限されず、直線状であっても曲線であってもよい。また、切れ込み部２１の立体形状は、蛍光体層２０の切れ込み部２１の内壁の少なくとも一部が基板１０の表面に対して傾斜して形成されていればよく、例えば、図３に示すような、側面の一部が切れ込み部２１の内壁を構成する平行六面体を挙げることができる。また、側面の一部が切れ込み部２１の内壁を構成する三角柱、逆三角柱等としてもよい。上述した蛍光体層２０の発光のムラを少なくする効果が得られるように、切れ込み部２１の内壁の少なくとも１つが、基板１０の表面に対して鋭角を成すような形状であることが好ましい。
　図４は、実施形態１に係る光学素子１の構成の他の一例を示す図である。入射光が切れ込み部を介して直接基板を照射することによって生じる蛍光体層の発光のムラを防ぐ観点から、図４の１０１１に示すように、光学素子１ａにおいて、蛍光体層２０の切れ込み部２１ａの内壁は、蛍光体層２０を蛍光させる入射光Ｙが切れ込み部２１ａを介して直接基板１０を照射することを遮る傾斜角度で、基板１０の表面に対して傾斜して形成されていることが好ましい。
　切れ込み部２１ａの内壁の傾斜角度が上述の傾斜角度であれば、図４の１０１２に示すように、Ｚ軸方向から蛍光体層２０を見たときに、切れ込み部２１ａを介して露出している基板１０の表面は、切れ込み部２１ａの内壁によって全部が遮られて見えない。つまり、Ｚ軸方向から蛍光体層２０に入射光Ｙを照射するときに、蛍光体層２０の切れ込み部２１ａの内壁は、入射光Ｙが切れ込み部２１ａを介して基板１０に直接照射されることを遮ることができる。その結果、入射光Ｙが切れ込み部２１ａを介して基板１０に直接照射されることによって生じる蛍光体層２０の発光のムラを防ぐことができる。光学素子１ａの切れ込み部２１ａは、空隙である。
　図１、図３および図４では、蛍光体層の第２の面２３側からの平面視において、蛍光体層が完全に分断されるように切れ込み部を設ける例を示したが、別の態様も可能である。図５は、実施形態１に係る光学素子１の蛍光体層２０における切れ込み部の他の例を示す図である。図５に示すように、蛍光体層２０の第２の面２３側からの平面視における切れ込み部の長さ方向の一部に蛍光体層２０が平面視において連結している部位が存していてもよい。なお、以下の説明では、前記「蛍光体層２０の第２の面２３側からの平面視における切れ込み部の長さ方向」を「蛍光体層２０の平面視における切れ込み部の長さ方向」といい、前記「蛍光体層２０が平面視において連結している部位」を「平面視における蛍光体層２０の連結部位」という場合がある。
　例えば、図５の１０２１に示す光学素子１ｂのように、蛍光体層２０の平面視における切れ込み部２１ｂの長さ方向の端部の一箇所に、平面視における蛍光体層２０の連結部位（図５の１０２１中の破線で囲った領域）が存していてもよい。
　また、例えば、図５の１０２２に示す光学素子１ｃのように、蛍光体層２０の平面視における切れ込み部２１ｃの長さ方向の端部以外の一箇所に、平面視における蛍光体層２０の連結部位（図５の１０２２中の破線で囲った領域）が存していてもよい。
　また、例えば、図５の１０２３に示す光学素子１ｄのように、蛍光体層２０の平面視における切れ込み部２１ｄの長さ方向の端部の二箇所に、平面視における蛍光体層２０の連結部位（図５の１０２３中の破線で囲った領域）が存していてもよい。
　前記平面視における蛍光体層２０の連結部位の数は特に制限されないが、高温環境下で基板１０に生じる熱応力を緩和する観点から、前記連結部位の数は、１つ～２つであることが好ましい。
　また、前記平面視における蛍光体層２０の連結部位の位置は特に制限されないが、前記連結部位は発光に寄与することができるので、図５の１０２２に示す光学素子１ｃのように、前記平面視における蛍光体層２０の連結部位は、蛍光体層２０の平面視における切れ込み部２１ｃの長さ方向におけるレーザが照射される部位に存していることが好ましい。
　また、光学素子１は、基板１０と蛍光体層２０との間に、無機化合物を含む第３のバインダと、前記第３のバインダ内に分散した光散乱粒子とを含む増反射層を備える構成としてもよい。図６は、実施形態１に係る光学素子１の構成の他の一例を示す断面図である。図６の１０３１に示す光学素子１ｅは、基板１０と蛍光体層２０との間に、増反射層３０をさらに備えている。増反射層３０は、基板１０に面する第１の面３２と、第１の面３２と対向し且つ蛍光体層２０の第１の面２２と接する第２の面３３とを有し、第１の面３２から第２の面３３まで連続的に切れ込み部３１により分断されている。
　光学素子１ｅが増反射層３０を備えることにより、蛍光体層２０からの蛍光が増反射層３０で反射されて出射するため、基板１０の反射率の影響を受けにくい。また、効率的に蛍光を反射することにより、光の利用効率を一層高めることができる。
　また、増反射層３０も蛍光体層２０と同様に、切れ込み部３１により１つ以上に分断されているので、層の数が増えた場合でも、高温環境下で基板１０に発生する熱応力が緩和される。その結果、基板１０の反りが抑制されるので、蛍光体層２０および増反射層３０が基板１０から剥離することを防ぐことができる。
　また、増反射層３０における切れ込み部３１の数は、蛍光体層２０における切れ込み部２１の数と同じであってもよく、異なっていてもよい。切れ込み部３１の幅、形状等については、蛍光体層２０の切れ込み部２１と同じであるので説明を省略する。
　増反射層３０は、バインダと散乱粒子（例えば、酸化チタン、酸化亜鉛）とが含まれる白色散乱層膜；ＳｉＯ２／ＴｉＯ２多層膜等の酸化物多層膜；ダイクロイックミラー等から構成されるものであってよい。
　前記白色散乱層を構成するバインダ（第３のバインダ）は、無機化合物を含むバインダであってもよく、有機化合物を含むバインダであってもよいが、熱伝導性の向上の観点からは、無機化合物を含むバインダが好ましい。無機化合物としては、例えば、アルミナ、シリカ等が挙げられる。有機化合物としては、例えば、シリコーン樹脂等が挙げられる。
　前記白色散乱層は、散乱粒子（好ましくは、酸化チタン）を主成分とすることが好ましく、具体的には、前記白色散乱層に占める散乱粒子の割合は、当該白色散乱層の総体積に対して１０体積％～７０体積％程度であることが好ましい。白色散乱層に占める散乱粒子の割合が上述の範囲であれば、蛍光体層２０からの蛍光を増反射層３０によって反射することができる。散乱強度は散乱粒子の密度と粒子の大きさに依存することから、直径１～２μｍ粒径の酸化チタンの場合は、白色散乱層に占める酸化チタンの割合が、白色散乱層の総体積に対して３０体積％以上であれば、散乱効果が高く、反射率が高くなる。酸化チタン粒子が光の波長（励起光４５０ｎｍや蛍光波長５５０ｎｍ前後）よりも大きい場合は、幾何光学的な散乱をするが、波長よりも小さい（２００ｎｍ前後）場合は、ミー散乱するため散乱強度としては強くなり、白色散乱層に占める酸化チタンの割合が、白色散乱層の総体積に対して１０体積％以上でも高い散乱効果を得ることができる。
　光学素子１ｅでは、増反射層３０の切れ込み部３１の内壁の少なくとも一部は、基板１０の表面に対して傾斜して形成されていているが、これに限定されない。図６の１０３２に示す光学素子１ｆのように、増反射層３０の切れ込み部３１ａの内壁は、基板１０の表面に対して垂直になるように形成されていてもよい。
　また、図６の１０３１に示す光学素子１ｅでは、蛍光体層２０および増反射層３０は、増反射層３０の第１の面３２から蛍光体層２０の第２の面２３まで連続的に切れ込み部３１および切れ込み部２１により分断されている。しかし、図６の１０３２に示す光学素子１ｆのように、蛍光体層２０の切れ込み部２１の位置と、増反射層３０の切れ込み部３１ａの位置とが、光学素子１ｆの厚さ方向に沿って連続していなくてもよい。
　蛍光体層２０および増反射層３０をそれぞれ基板上に形成する際に、図６の１０３２に示す光学素子１ｆのように、各層の切れ込み部の位置がずれて形成される場合があるが、このような場合であっても、蛍光体層２０および増反射層３０が、それぞれ、切れ込み部２１および切れ込み部３１ａによって２つ以上に分割されているので、高温環境下で基板１０に発生する熱応力が緩和される。その結果、基板１０の反りが抑制されるので、蛍光体層２０および増反射層３０が基板１０から剥離することを防ぐことができる。
　また、蛍光体層２０は、異なる蛍光特性を有している２つ以上のセグメント領域を有していてもよい。例えば、セグメント領域ＡをＹＡＧ蛍光体（黄色）を含む蛍光体層とし、セグメント領域ＢをＣＡＳＮ蛍光体（赤色）を含む蛍光体層とし、セグメント領域ＣをＬｕＡＧ蛍光体（緑色）を含む蛍光体層とすることができる。蛍光体層を複数のセグメント領域に分ける事により、１つの光学素子で、励起光を複数の色（複数の波長）に変換させることが可能となる。セグメント領域の数は特に制限されず、目的に応じて適宜設定することができる。
　蛍光体層２０を２つ以上のセグメント領域に分ける場合は、蛍光体層２０の平面視において、当該蛍光体層２０の各セグメント領域の間が、切れ込み部によって分断されていることが好ましい。この場合、蛍光体層２０に比較的大きな切れ込みが入っていても問題なく、例えば、隣接するセグメント領域の間に２０００μｍ程度の隙間を設けることが許容される。かかる構成により、隣接するセグメント領域が切れ込み部によって分断されるので、隣接するセグメント領域の光が混色することを防ぐことができる。
　〔光学素子１の製造方法〕
　次に、一例を挙げて、実施形態１に係る光学素子１の製造方法を説明する。
　実施形態１に係る光学素子１は、
　　（i）第１のバインダとなる第１のバインダ溶液と、蛍光体粒子とを混合し、蛍光体インク組成物を調製する混合工程と、
　　（ii）前記蛍光体インク組成物からなる膜状物を成膜する成膜工程と、
　　（iii）前記膜状物に１つ以上の切れ込み部を形成する切れ込み部形成工程と、
　　（iv）切れ込み部形成工程後の前記膜状物を焼成することにより、焼成物を得る焼成工程と、を含む製造方法により好適に製造することができる。
　（混合工程）
　前記第１のバインダ溶液として、無機ナノ粒子ゾルを好ましく用いることができる。無機ナノ粒子ゾルは、無機ナノ粒子、溶媒、および、必要に応じて、無機ナノ粒子の分散状態を保つ安定化剤を含むものであってよい。前記溶媒としては、特に限定されず、水、アルコール系溶媒、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）およびこれらの混合物等が挙げられる。アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。
　蛍光体インク組成物を調製する混合工程において、第１のバインダ溶液と蛍光体粒子との混合比率は特に限定されず、所望の蛍光発光強度等に応じて、適宜に設定することができる。
　（成膜工程）
　蛍光体インク組成物からなる膜状物を成膜する成膜工程において、蛍光体インク組成物から膜状物を成膜する方法としては、公知の成膜方法を用いることができる。例えば、蛍光体インク組成物を、基板の上に塗布することにより、膜状物とすることができる。塗布方法としては、スプレー塗布、インクジェット塗布、ディスペンサ塗布、スクリーン印刷、ディップ法等の慣用の方法を用いることができる。膜状物の厚さは、特に限定されず、所望の光学素子の厚さに応じて、適宜に設定することができる。
　（切れ込み部形成工程）
　切れ込み部形成工程は、成膜工程後に行ってもよく、成膜工程と同時に行ってもよい。
例えば、(i)成膜工程時において切れ込み部となる部分にマスクを設置して蛍光体インクを塗布する、または、基板にマスキングをしておき、蛍光体インクを基板全面に塗布後にマスキング部をはがす、または、(ii)基板に蛍光体インクを全面塗布後に剃刀などを用いてインクを除去する等の方法によって膜状物に切れ込み部を形成する。
　（焼成工程）
　焼成工程において、バインダ溶液の溶媒が除去され、蛍光体粒子が第１のバインダ中に分散された焼成物が得られる。焼成時にクラックが発生することにより、当該焼成物は、複数の空隙を含む場合がある。焼成温度および焼成時間は、用いるバインダ等に応じて適宜設定されるが、例えば、２００～４００℃で、６０分間の焼成が行われる。
　（その他の工程）
　光学素子１が、図６に示すような増反射層３０をさらに備えている場合は、実施形態１に係る光学素子１の製造方法は、上述した蛍光体層を形成する工程の前に、増反射層３０を形成する工程を含んでいてもよい。
　例えば、上述した実施形態１に係る光学素子１の製造方法の前記工程（ｉ）の前に、以下の工程（ａ）～工程（ｄ）をさらに含む製造方法により好適に製造することができる；
　　(ａ)増反射層用の第３のバインダとなる第３のバインダ溶液と、散乱粒子とを混合し、増反射層用組成物を調製する混合工程と、
　　(ｂ)前記増反射層用組成物からなる膜状物を成膜する成膜工程と、
　　(ｃ)前記膜状物に１つ以上の切れ込み部を形成する切れ込み部形成工程と、
　　(ｄ)切れ込み部形成工程後の前記膜状物を焼成することにより、焼成物を得る焼成工程。
　なお、前記工程（ａ）～工程（ｄ）の詳細は、上述した工程（i）～工程（iv）の説明と同じであるので説明を省略する。
　［実施形態２］
　実施形態２に係る光学素子２について、図５、図７および図８を参照して説明する。なお、図５は、光学素子１を光学素子２と、切れ込み部２１を切れ込み部２６と読み替えることによって図面を援用して説明する。また、説明の便宜上、前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。
　〔光学素子２の構成〕
　図７は、実施形態２に係る光学素子２の構成の一例を示す図である。図７の１０４１は、光学素子２の厚さ方向の断面図（ＹＺ平面）であり、図７の１０４２は、１０４１に示す光学素子２を入射光Ｙが入射する方向から見た上面図である。
　図７の１０４１および１０４２に示すように、光学素子２は、蛍光体層２０の切れ込み部２６の内壁が基板１０の表面に対して垂直に形成されており、且つ蛍光体層２０の第２の面２３側からの平面視における切れ込み部２６の長さ方向の一部に蛍光体層２０が平面視において連結している部位が存している点が、実施形態１に係る光学素子１およびその変形例である光学素子１ａ～１ｆと異なっている。切れ込み部２６以外の構成については、実施形態１と同じであるため、その説明を省略する。
　図７の１０４１に示すように、光学素子２の蛍光体層２０は、基板１０に面する第１の面２２と、第１の面２２と対向する第２の面２３とを有し、第１の面２２から第２の面２３まで連続的に、切れ込み部２６により蛍光体層２０が分断されている。高温環境下では、基板１０および蛍光体層２０の線膨張係数および弾性率の違いによって強い熱応力が発生するが、このように蛍光体層２０が膜の厚さ方向に連続的に分断されていることにより、熱応力が所々で切れる。その結果、基板１０の反りが抑制されるので、蛍光体層２０が基板１０から剥離することを防ぐことができる。
　図７の１０４２では、蛍光体層２０の平面視における切れ込み部２６の長さ方向の一部に存している蛍光体層２０の連結部位の一例を示したが、本開示はこれに限定されない。蛍光体層２０の連結部位の他の例は、図５の１０２２および１０２３を参照することにより理解することができる。
　また、光学素子２は、基板１０と蛍光体層２０との間に、無機化合物を含む第３のバインダと、前記第３のバインダ内に分散した光散乱粒子とを含む増反射層を備える構成としてもよい。図８は、実施形態２に係る光学素子２の構成の他の一例を示す断面図である。図８の１０５１に示す光学素子２ｃは、基板１０と蛍光体層２０との間に、増反射層３０をさらに備えている。増反射層３０は、基板１０に面する第１の面３２と、第１の面３２と対向し且つ蛍光体層２０の第１の面２２と接する第２の面３３とを有し、第１の面３２から第２の面３３まで連続的に切れ込み部３１ａにより分断されている。
　光学素子２ｃが増反射層３０を備えることにより、蛍光体層２０からの蛍光が増反射層３０で反射されて出射するため、基板１０の反射率の影響を受けにくい。また、効率的に蛍光を反射することにより、光の利用効率を一層高めることができる。
　また、増反射層３０も蛍光体層２０と同様に、切れ込み部３１ａにより１つ以上に分断されているので、層の数が増えた場合でも、高温環境下で基板１０に発生する熱応力が緩和される。その結果、基板１０の反りが抑制されるので、蛍光体層２０および増反射層３０が基板１０から剥離することを防ぐことができる。
　また、図８の１０５１に示す光学素子２ｃでは、蛍光体層２０および増反射層３０は、増反射層３０の第１の面３２から蛍光体層２０の第２の面２３まで連続的に切れ込み部３１ａおよび切れ込み部２６により分断されている。しかし、図８の１０５２に示す光学素子２ｄのように、蛍光体層２０の切れ込み部２６の位置と、増反射層３０の切れ込み部３１ａの位置とが、光学素子２ｄの厚さ方向に沿って連続していなくてもよい。蛍光体層２０および増反射層３０をそれぞれ基板上に形成する際に、図８の１０５２に示す光学素子２ｄのように、各層の切れ込み部の位置がずれて形成される場合があるが、このような場合であっても、蛍光体層２０および増反射層３０が、それぞれ、切れ込み部２６および切れ込み部３１ａによって２つ以上に分割されているので、高温環境下で基板１０に発生する熱応力が緩和される。その結果、基板１０の反りが抑制されるので、蛍光体層２０および増反射層３０が基板１０から剥離することを防ぐことができる。
　［実施形態３］
　実施形態３に係る光学素子３について、図９を参照して説明する。図９は、実施形態３に係る光学素子３の構成の一例を示す断面図である。実施形態１では、切れ込み部２１が空隙である例を示したが、実施形態３に係る光学素子３では、切れ込み部２１内に、有機化合物を含む第２のバインダ２７が配置されている点が、実施形態１に係る光学素子１およびその変形例である光学素子１ａ～１ｆと異なっている。これ以外の構成については、実施形態１と同じであるため、その説明を省略する。
　第２のバインダ２７に含まれている有機化合物は、耐熱性が高く弾性率の低い樹脂であることが好ましい。このような樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂が挙げられる。図９に示す光学素子３では、第２のバインダ２７として、シリコーン樹脂を含む第２のバインダ２７が配置されている。切れ込み部２１内に第２のバインダ２７を配置することによって、蛍光体層２０は、第２のバインダ２７によって複数個に分断される。
　ここで、アルミと、シリコーン樹脂との線膨張係数は１０倍程度異なるが、アルミと比べるとシリコーン樹脂の弾性率が格段に低い。このため、高温環境下で基板１０に発生する熱応力が第２のバインダ２７で解放されることにより、基板１０の反りは小さくなる。さらに、切れ込み部２１内に第２のバインダ２７を配置することによって、切れ込み部２１の内壁を第２のバインダ２７で被覆することができるので、切れ込み部２１の部分での蛍光体層２０の剥離が生じにくい。
　光学素子３の変形例として、切れ込み部２１内の一部に第２のバインダ２７を配置する構成としてもよい。また、実施形態１に係る光学素子１の変形例である光学素子１ａ～１ｆの切れ込み部２１内または、実施形態２に係る光学素子２およびその変形例である光学素子２ａ～２ｄの切れ込み部２６内に、有機化合物を含む第２のバインダ２７を配置してもよい。
　〔光学素子３の製造方法〕
　光学素子３は、実施形態１で説明した光学素子１の製造方法における前記焼成工程の後に、切れ込み部２１内に第２のバインダ２７を形成する第２のバインダ形成工程を行うことによって製造することができる。
　第２のバインダ形成工程では、第２のバインダ２７となる第２のバインダ溶液を前記焼成工程後の蛍光体層２０の切れ込み部２１内にディスペンサ塗布、スクリーン印刷にて塗布することにより、膜状物を形成することができる。その後、第２のバインダが含有している有機化合物の種類に応じた適切な方法により、第２のバインダ溶液を硬化させる。これによって、蛍光体層２０の切れ込み部２１内に、有機化合物を含む第２のバインダ２７を配置することができる。
　［実施形態４］
　実施形態４に係る光学素子４について、図１０を参照して説明する。図１０は、実施形態４に係る光学素子４の構成の一例を示す図である。光学素子４は、第２のバインダ２７ａが内部に蛍光体粒子を含んでいる点が、実施形態３に係る光学素子３と異なっている。これ以外の構成については、実施形態３と同じであるため、その説明を省略する。
　図１０の１０６１に示す光学素子４では、蛍光体層２０の切れ込み部２１内に、有機化合物としてシリコーン樹脂を含み、且つ内部に蛍光体粒子を含む第２のバインダ２７ａが配置されている。第２のバインダ２７ａが内部に蛍光体粒子を含むことにより、第２のバインダ２７ａも発光するので、蛍光体層２０の全面を発光層として利用することができる。その結果、蛍光体層２０の発光のムラを防ぐことができる。
　第２のバインダ２７ａの内部に含まれる蛍光体粒子は、蛍光体層２０に含まれている蛍光体粒子と同等の特性を有する蛍光体粒子であることが好ましい。これにより、蛍光体層２０と第２のバインダ２７ａとの間で発光のムラが生じることを防ぐことができる。蛍光体粒子については、実施形態１で説明したとおりである。
　また、第２のバインダ２７ａに占める蛍光体粒子の割合は、特に限定されず、所望の蛍光発光強度等に応じて、適宜設定することができる。蛍光体層２０と第２のバインダ２７ａとの間で発光のムラを防ぐ観点から、蛍光体層２０と同程度の蛍光発光強度が得られるように蛍光体粒子の割合を調整することが好ましい。
　図１０の１０６２は、図１０の１０６１に示した光学素子４を入射光が入射する方向から見た上面図である。切れ込み部２１内に、内部に蛍光体粒子を含んでいる第２のバインダ２７ａを配置する場合は、図１０の１０６２の光学素子４のように、切れ込み部２１内の全部に第２のバインダ２７ａを配置することができる。または、図１０の１０６３の光学素子４ａのように、切れ込み部２１内の一部に第２のバインダ２７ｂを配置することもできる。
　切れ込み部２１内の一部に第２のバインダ２７ｂを配置する場合、第２のバインダ２７ｂを発光層として利用する観点から、切れ込み部２１内の少なくともレーザが照射される部位に第２のバインダ２７ｂを配置することが好ましい。これにより、切れ込み部２１内の一部に第２のバインダ２７ｂを配置する場合にも第２のバインダ２７ｂが発光層として寄与することができるので、蛍光体層２０の発光のムラを防ぐことができる。
　［実施形態５］
　実施形態５に係る光学素子５および光学素子５ａについて、図１１を参照して説明する。図１１は、実施形態５に係る光学素子５および光学素子５ａの構成の一例を示す図である。図１１の１０７１は、光学素子５を入射光が入射する方向から見た上面図であり、図１１の１０７２は、図１１の１０７１のＹＺ平面における断面図である。また、図１１の１０７３は、光学素子５ａを入射光が入射する方向から見た上面図であり、図１１の１０７４は、図１１の１０７３のＹＺ平面における断面図である。
　図１１の１０７１および１０７２に示すように、光学素子５は、蛍光体層２０ａが、切れ込み部２１ｅによって、複数の柱状構造体２８に分断されている点が、実施形態１に係る光学素子１と異なっている。これ以外の構成については、実施形態１と同じであるため、その説明を省略する。なお、図１１の１０７１では、一つの柱状構造体２８および一つの切れ込み部２１ｅのみに参照符号を付し、他の柱状構造体２８および他の切れ込み部２１ｅについては参照符号を省略している。
　図１１の１０７２に示すように、光学素子５の蛍光体層２０ａは、複数個の柱状構造体２８の蛍光体層が、基板１０上に並んで形成されている。このような蛍光体層２０ａを、図１１の１０７１に示すように、入射光が入射する方向から見ると、蛍光層の各柱状構造体の上面の形状ドット状に基板１０に配置されている。なお、各柱状構造体２８の底面は蛍光体層２０ａにおける第１の面２２ａに相当し、各柱状構造体２８の上面は蛍光体層２０ａにおける第２の面２３ａに相当する。また、各柱状構造体２８の側面は切れ込み部２１ｅの内壁に相当する。光学素子５では、各柱状構造体２８の側面、すなわち、切れ込み部２１ｅの内壁は、基板１０の表面に対して、傾斜して形成されている。
　このように、蛍光体層２０ａが、切れ込み部２１ｅによって、複数の柱状構造体２８に分断されていることにより、高温環境下で基板１０に発生する熱応力が切れ込み部２１ｅで解放される。その結果、基板１０の反りが抑制されるので、蛍光体層２０ａが基板１０から剥離することを防ぐことができる。
　また、光学素子５の蛍光体層２０ａを入射光が入射する方向から見ると、蛍光体層２０ａの全面にドット状に柱状構造体２８が配置されているので、実施形態１等のような直線的な形状の切れ込み部によって蛍光体層２０ａを分断する場合よりも、蛍光体層２０ａの面（ＸＹ平面）方向に沿って連続的に蛍光体層２０ａが存在しない領域の面積が小さくなる。その結果、蛍光体層２０ａの発光のムラをより少なくすることができる。
　柱状構造体２８の形状は、図１１の１０７２に示したような円錐台状に限定されず、例えば、円柱状、角柱状（三角柱、四角柱、多角柱等）、錐台状、逆錐台状、逆円錐台状等とすることができる。
　例えば、図１１の１０７３および１０７４に示すように、光学素子５ａの蛍光体層２０ａは、切れ込み部２６ｃによって、複数の円柱状の柱状構造体２８ａに分断されている。光学素子５ａの柱状構造体２８ａは円柱状であるので、その側面、すなわち、切れ込み部２６ｃの内壁は、基板１０の表面に対して垂直に形成されている。さらに、図１１の１０７３に示すように、複数個の柱状構造体２８ａの一部は、隣接する他の柱状構造体２８ａと連結している（図１１の１０７３中の破線で囲った領域）。これにより、蛍光体層２０ａの第２の面２３ａ側からの平面視における切れ込み部２６ｃの長さ方向の一部に蛍光体層２０ａが平面視において連結している部位が存している。蛍光体層２０ａの平面視における切れ込み部２６ｃの長さ方向の一部に存している蛍光体層２０ａの連結位置および連結の数は、図１１の１０７３に示した例に限定されず、適宜設定することができる。
　柱状構造体２８の大きさとしては、柱状構造体２８の直径が０．２ｍｍ～１ｍｍであることが好ましい。ここで、前記「柱状構造体２８の直径」とは、例えば、柱状構造体２８が円錐台または逆円錐台のように上面と底面の直径が異なる場合は、いずれか大きい方の面の直径をいう。つまり、図１１の１０７２に示すように、柱状構造体２８が円錐台である場合は、前記「柱状構造体２８の直径」は、円錐台の底面の直径をいう。ここで、前記「底面」とは柱状構造体２８の基板１０と接している側の面をいい、前記「上面」とは柱状構造体２８の底面に対向する面をいう。また、柱状構造体２８ａのように円柱である場合は、前記「柱状構造体２８の直径」は、円柱の底面の直径をいう。また、柱状構造体２８が角柱である場合は、前記「柱状構造体２８の直径」は、前記角柱の底面の外接円の直径をいう。
　柱状構造体２８の直径が大きいほうが、蛍光体層２０ａの平面視において、柱状構造体２８を基板１０上に密に配置できるため、励起光を照射した場合に、蛍光体層２０ａに励起光が当たる割合が大きくなるため、発光強度が高くなる。一方で、柱状構造体２８の直径が小さい場合は、切れ込み部２１ｂの影響により柱状構造体２８の配置密度が低下していく。しかし、蛍光体層２０ａの平面視において、励起光の照射面積よりも細かい柱状構造体２８が基板１０上にたくさん配置されるため、蛍光体層２０ａの発光のムラは少なくなる。励起光源の直径サイズを、例えば、直径０．４ｍｍ～２ｍｍ程度とすると、その中に複数個の柱状構造体２８が配置されることが蛍光体層２０ａの発光のムラを少なくする観点から好ましい。
　〔光学素子５の製造方法〕
　光学素子５は、実施形態１で説明した光学素子１の製造方法における前記成膜工程において、蛍光体インク組成物を、インクジェット塗布、ディスペンサ塗布、スクリーン印刷等によって、基板１０の上にドット状に塗布することにより、柱状構造体２８が配置された膜状物とすることができる。膜状物の厚さは、特に限定されず、所望の光学素子の厚さに応じて、適宜に設定することができる。光学素子５ａについても、これと同様の方法により基板１０の上に柱状構造体２８ａが配置された膜状物とすることができる。
　［実施形態６］
　実施形態６に係る光学素子６および光学素子６ａについて、図１２を参照して説明する。図１２は、実施形態６に係る光学素子６および光学素子６ａの構成の一例を示す図である。図１２の１０８１は、光学素子６を入射光が入射する方向から見た上面図であり、図１２の１０８２は、図１２の１０８１のＹＺ平面における断面図である。また、図１２の１０８３は、光学素子６ａを入射光が入射する方向から見た上面図であり、図１２の１０８４は、図１２の１０８３のＹＺ平面における断面図である。
　実施形態５では、切れ込み部２１ｅが空隙である例を示したが、実施形態６に係る光学素子６では、有機化合物としてシリコーン樹脂を含み、且つ内部に蛍光体粒子を含む第２のバインダ２７ｃが配置されている点が、実施形態５に係る光学素子５と異なっている。これ以外の構成については、実施形態５と同じであるため、その説明を省略する。なお、図１２の１０８１では、一つの柱状構造体２８および一つの切れ込み部２１ｅのみに参照符号を付し、他の柱状構造体２８および他の切れ込み部２１ｅについては参照符号を省略している。
　内部に蛍光体粒子を含んでいる第２のバインダ２７ｃについては、実施形態４で説明したとおりである。光学素子６の蛍光体層２０ａは、第２のバインダ２７ｃが内部に蛍光体粒子を含むことにより、第２のバインダ２７ｃも発光するので、蛍光体層２０ａの全面を発光層として利用することができる。その結果、蛍光体層２０ａの発光のムラをより一層防ぐことができる。
　また、切れ込み部２１ｅ内に第２のバインダ２７ｃを配置することによって、切れ込み部２１ｅの内壁（すなわち、柱状構造体２８の側面）を第２のバインダ２７ｃで被覆することができるので、実施形態５に係る光学素子５と比較すると、蛍光体層２０ａはより剥離し難くなる。
　また、図１２の１０８３および１０８４に示す光学素子６ａは、切れ込み部２６ｃ内に第２のバインダ２７ｃが配置されている点以外は、実施形態５に係る光学素子５ａと同じである。しかし、光学素子６ａの切れ込み部２６ｃ内に第２のバインダ２７ｃを配置することにより、蛍光体層２０ａの全面を発光層として利用することができるので、蛍光体層２０ａの発光のムラをより一層防ぐことができる。また、切れ込み部２６ｃの内壁（すなわち、柱状構造体２８ａの側面）を第２のバインダ２７ｃで被覆することができるので、実施形態５に係る光学素子５ａと比較すると、蛍光体層２０ａはより剥離し難くなる。
　〔光学素子６の製造方法〕
　光学素子６は、実施形態１で説明した光学素子１の製造方法における前記焼成工程の後に、切れ込み部２１ｅ内に、内部に蛍光体粒子を含んでいる第２のバインダ２７ｃを形成する第２のバインダ形成工程行うことによって製造することができる。
　第２のバインダ形成工程では、第２のバインダ２７ｃとなる第２のバインダ溶液を前記焼成工程後の蛍光体層２０ａの切れ込み部２１ｅ内にディスペンサ塗布、スクリーン印刷にて塗布することにより、膜状物を形成することができる。その後、第２のバインダが含有している有機化合物の種類に応じた適切な方法により、第２のバインダ溶液を硬化させる。これによって、蛍光体層２０ａの切れ込み部２１ｅ内に、有機化合物を含む第２のバインダ２７ｃを配置することができる。第２のバインダ２７ｃとなる第２のバインダ溶液は、シリコーン樹脂等の有機化合物と蛍光体粒子とを含んでいる。光学素子６ａについても、これと同様の方法により製造することができる。
　［実施形態７］
　実施形態１～６に係る光学素子１～６を備える発光システムを構築することができる。
そこで、発光システムについて例を挙げて以下に説明する。
　実施形態７に係る発光システム７（蛍光ホイール７）について、図１３を参照して説明する。図１３は、実施形態７に係る蛍光ホイール７の構成の一例を示す図であり、蛍光ホイール７を入射光が入射する方向から見た平面図（ＸＹ平面）である。なお、図１３では、一部の切れ込み部２１ｆのみに参照符号を付し、他の切れ込み部２１ｆについては参照符号を省略している。
　蛍光ホイール７は、基板がホイール１０ａであり、蛍光体層２０ｂが、ホイール１０ａの表面の周方向に同心円状に全周に配置されている点、および切れ込み部２１ｆがホイール１０ａの直径方向に沿う方向に延びて蛍光体層２０ｂを円周方向に分断している点が、実施形態１～実施形態６に係る光学素子１～６と異なっている。
　図１４に、蛍光ホイール７の側面図（ＸＺ平面）を示す。蛍光ホイール７は、蛍光ホイール７のホイール１０ａを回転させる駆動装置２０４をさらに備える構成とすることができる。蛍光ホイール７のホイール１０ａは、ホイール固定具２０２で、駆動装置２０４の回転軸２０１に固定される。駆動装置２０４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２０１にホイール固定具２０２で固定されたホイール１０ａがモータの回転に伴い回転する。ホイール１０ａの表面の周方向に同心円状に配置された蛍光体層２０ｂは、励起光を受けて蛍光を発光する。蛍光体層２０ｂは、ホイール１０ａの回転に伴い回転するため随時回転しながら、蛍光を出射する。
　蛍光ホイール７では、切れ込み部２１ｆがホイール１０ａの直径方向に沿う方向に延びて蛍光体層２０ｂを円周方向に分断している。切れ込み部２１ｆは、蛍光体層２０ｂの円周方向に等間隔に設けられており、蛍光体層２０ｂを円周方向に均等に分断している。
　蛍光体層２０ｂにおける切れ込み部２１ｆの数、および蛍光体層２０ｂにおける切れ込み部２１ｆによる分断箇所は特に限定されない。切れ込み部２１ｆによって蛍光体層２０ｂが１か所以上分断されていることにより、高温環境下でホイール１０ａに発生する熱応力が切れ込み部２１ｆで解放される。その結果、ホイール１０ａの反りが抑制されるので、蛍光体層２０ｂがホイール１０ａから剥離することを防ぐことができる。
　図１５に実施形態７に係る蛍光ホイール７の構成の他の一例を示す。なお、図１５では、一部の切れ込み部のみに参照符号を付し、他の切れ込み部については参照符号を省略している。
　図１５に示すように、入射光が入射する方向からの平面視における切れ込み部の方向は、図１３に示すようなホイール１０ａの直径方向に沿う方向に限定されない。図１５の１０９１に示す蛍光ホイール７ａのように、切れ込み部２１ｇは、ホイール１０ａの直径方向に対して傾斜して設けられていてもよい。この場合、図１３に示すようなホイール１０ａの直径方向に沿う方向に切れ込み部が設けられた場合よりも、蛍光体層２０ｂの発光のムラをより防ぐことができる。
　また、図１５の１０９２に示す蛍光ホイール７ｂのように、切れ込み部２１ｈは、入射光が入射する方向からの平面視における形状が曲線であってもよい。
　また、図１５の１０９３に示す蛍光ホイール７ｃのように、切れ込み部２１ｉは、蛍光体層２０ｂを円周方向に不均等に分断するように設けられていてもよい。
　図１３では、蛍光体層２０ｂが、ホイール１０ａの表面の周方向に同心円状に全周に配置されている例を示したが、蛍光体層は、ホイール１０ａの表面の周方向の少なくとも一部に配置されていればよい。例えば、図１５の１０９４に示す蛍光ホイール７ｄのように、ホイールが一部に励起光を透過する透過部１１を有しているホイール１０ｂである場合には、蛍光体層２０ｃが、ホイール１０ｂの表面の周方向の一部に同心円状に配置されていてもよい。透過部１１はガラスまたは空気からなることが好ましい。
　また、図１５の１０９４に示す蛍光ホイール７ｄのように、蛍光体層２０ｃは、異なる蛍光特性を有している３つのセグメント領域Ａ、ＢおよびＣを有していてもよい。例えば、セグメント領域ＡをＹＡＧ蛍光体（黄色）を含む蛍光体層とし、セグメント領域ＢをＣＡＳＮ蛍光体（赤色）を含む蛍光体層とし、セグメント領域ＣをＬｕＡＧ蛍光体（緑色）を含む蛍光体層とすることができる。蛍光ホイールの蛍光体層を複数のセグメント領域に分ける事により、１つの蛍光ホイールで、励起光を複数の色（複数の波長）に変換させることが可能となる。図１５の１０９４では、蛍光体層２０ｃにおいてセグメント領域を３つ設ける例を示したが、セグメント領域の数は特に制限されず、目的に応じて適宜設定することができる。
　蛍光体層を２つ以上のセグメント領域に分ける場合は、図１５の１０９４に示す蛍光ホイール７ｄのように、蛍光体層２０ｃの平面視において、蛍光体層２０ｃの各セグメント領域Ａ、ＢおよびＣの間が、切れ込み部２１ｊによって分断されていることが好ましい。かかる構成により、隣接するセグメント領域が切れ込み部２１ｊによって分断されるので、隣接するセグメント領域の光が混色することを防ぐことができる。
　［実施形態８］
　実施形態８に係る発光システム８（光源装置８）について、図１６を参照して説明する。図１６は、実施形態８に係る発光システム８の構成を概略的に示す図である。発光システム８は、実施形態７に記載の蛍光ホイール７と、蛍光ホイール７を回転させる駆動装置２０４と、蛍光ホイール７の蛍光体層に励起光を照射する励起光源１００とを備えている。発光システム８は、好ましくは、プロジェクター等に用いられる。
　励起光源１００は、蛍光ホイール７の蛍光体層２０ｂを励起する波長の励起光Ｙ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。蛍光体層２０ｂを照射する励起光Ｙは、光路上にてレンズ２１３、２１４および２１５を通過することができる。励起光Ｙの光路上にはミラー２１１が配置されてもよい。ミラー２１１は、ダイクロイックミラーであることが好ましい。
　発光システム８では、蛍光ホイール７の表面上の周辺部に配置された蛍光体層２０ｂが、励起光Ｙを受けて蛍光Ｚを発光し、ミラー２１１を透過して蛍光Ｚを出射する。
　［実施形態９］
　実施形態９に係る発光システム１１０（車両用前照灯具１１０）について、図１７を参照して説明する。図１７は、実施形態９に係る発光システム１１０の構成を概略的に示す図である。発光システム１１０は、実施形態１に係る光学素子１と、光学素子１の蛍光体層に励起光を照射する励起光源１００と、光学素子１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１０２とを備えるヘッドライト（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１１０である。なお、実施形態９に係る発光システム１１０は、実施形態１に係る光学素子１の代わりに、実施形態２～６に係る光学素子２～６のいずれか１つを備えていてもよい。
　励起光源１００は、光学素子１の蛍光体粒子を励起する波長の励起光Ｙ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１０２は、半放物面ミラーから構成されることが好ましい。リフレクタ１０２は、反射面が、入射した励起光Ｙを一定方向に平行に出射するように反射させる形状を有していることが好ましい。例えば、リフレクタ１０２は、放物面をＸＹ平面に平行な分割面１０４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１０２には励起光Ｙが通過する透孔がある。光学素子１は、青色の励起光Ｙによって励起され、可視光の長波長域（黄色波長）の蛍光Ｚを発光する。また、励起光Ｙは、光学素子１の照射表面に当たって拡散反射光Ｙ’ともなる。光学素子１は、分割面１０４上の放物面の焦点の位置に配置される。光学素子１が、放物面ミラーの焦点の位置にあるので、光学素子１から出射された蛍光Ｚ、拡散反射光Ｙ’はリフレクタ１０２へ当たって反射すると、一様に出射面１０３に直進する。蛍光Ｚと拡散反射光Ｙ’とが混ざり合った白色光が平行光として出射面１０３から出射する。
　［実施形態１０］
　実施形態１０に係る発光システム１２０（透過型照明装置１２０）について、図１８を参照して説明する。図１８は、実施形態１０に係る発光システム１２０の構成を概略的に示す図である。発光システム１２０は、光学素子６０と、光学素子６０に励起光を照射するための励起光源１００とを備える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１２０である。図１８に示した光学素子６０は、基板として透過性ヒートシンク基板１０ｃを採用した点以外は、実施形態１に係る光学素子１と同じである。なお、実施形態１０に係る発光システム１２０は、透過性ヒートシンク基板１０ｃを採用した点以外は、実施形態１に係る光学素子１の代わりに、実施形態２～６に係る光学素子２～６のいずれか１つと同じ構成としてもよい。
　また、光学素子６０は、透過性ヒートシンク基板１０ｃと蛍光体層２０との間に、励起光波長を透過し、蛍光波長を反射することができるダイクロイックミラーを含んでもよい。光学素子６０が透過性ヒートシンク基板１０ｃと蛍光体層２０との間にダイクロイックミラーを含むことにより、蛍光体層２０内で発生した蛍光が、透過性ヒートシンク基板１０ｃの側から出射することを防ぎ、蛍光の取り出し効率を高めることができる。
　励起光源１００は、光学素子６０の励起光Ｙが照射される照射面と同じ側に配置される。図１８に示すように、発光システム１２０では、光学素子６０の蛍光出射面と反対側から励起光Ｙを照射して蛍光発光させる。具体的には、蛍光体層２０が配置された面とは反対側の透過性ヒートシンク基板１０ｃの面から励起光Ｙを照射させる。光学素子６０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１２３で反射され指向性をもって出射される。
　［実施形態１１］
　実施形態１１に係る発光システム３００（投影装置３００）について、図１９を参照して説明する。図１９は、実施形態１１に係る発光システム３００の構成を概略的に示す図である。発光システム３００は、光源装置８として実施形態８に記載の発光システム８を利用した投影装置である。
　投影装置３００は、光源装置８と、蛍光ホイールの回転位置を取得する回転位置センサ３０３と、回転位置センサ３０３からの出力情報に基づいて励起光源１００を制御する光源制御部３０４と、表示素子３０７と、光源装置８からの光を表示素子３０７まで導光する光源側光学系３０６と、表示素子３０７からの投影光をスクリーンに投影する投影側光学系３０８とを備えている。
　投影装置３００は、回転位置センサ３０３により取得された前記蛍光ホイールの回転位置の情報により励起光源１００の出力を制御する。光源装置８は、図１５の１０９４に示す蛍光ホイール７ｄのように、励起光源１００から出射された励起光Ｙが通過する周方向の少なくとも一部に蛍光体層が同心円状に配置された蛍光ホイールを備えている。
　光源装置８の蛍光ホイールの一部に透過部を設けた場合、青色発光の励起光Ｙは透過部を介して蛍光ホイールを透過する。蛍光ホイールの蛍光体層を照射する励起光Ｙは、光路上にて光源側光学系３０６、ミラー３０９ａ～３０９ｃを通ることができる。光源側光学系３０６はダイクロイックミラーであるのが好ましい。好ましいダイクロイックミラーは、４５度で入射した青色の光は反射させ、赤色および緑色の光は透過させることができる。
　より詳細に検討すると、上述の光学特性を備えたダイクロイックミラーを光源側光学系３０６に採用することにより、ダイクロイックミラーに入射する励起光Ｙによる青色の光は反射されて蛍光ホイールに向けられる。蛍光ホイールの回転のタイミングにより、青色の光は透過部を介して蛍光ホイールを透過する。蛍光ホイールの回転のタイミングにより、透過部以外に照射された励起光Ｙは、蛍光ホイールの蛍光体層を照射することにより蛍光発光する。蛍光発光された赤色および緑色の光は、ダイクロイックミラーを透過して表示素子３０７に入射する。透過部を透過した青色の光は、ミラー３０９ａ～３０９ｃを介して再度ダイクロイックミラーに入射し、ダイクロイックミラーで再度反射されて表示素子３０７に入射する。
　好ましい実施形態では、プロジェクタ（投影装置３００）は、光源装置８と、表示素子３０７と、光源側光学系３０６（ダイクロイックミラー）と、投影側光学系３０８と、を備えることができる。光源側光学系３０６（ダイクロイックミラー）は、光源装置８からの光を表示素子３０７まで導光し、投影側光学系３０８は、表示素子３０７からの投影光をスクリーン等に投影することができる。好ましい実施形態では、表示素子３０７はＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）であるのが好ましい。投影側光学系３０８は投影部レンズの組み合わせからなるのが好ましい。
　［実施形態１２］
　実施形態１２に係る発光システム（発光装置）は、基板、基板上に配置された発光素子チップおよび電極となる金属等の導体、並びに、発光素子チップを封止する封止部を含み、当該封止部が、実施形態１～６に係る光学素子の蛍光体層からなる発光装置である。発光素子チップと導体とは、基板上で電気的に接続されている。また、基板は、筐体状であってもよく、他の形状であってもよい。好ましい実施形態では、発光素子チップは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップである。
　好ましい実施形態において、ＬＥＤチップから出射した光の一部が、実施形態１～６に係る光学素子の蛍光体層からなる封止部において、他の波長の光に変換される。ＬＥＤチップから出射した光のうち、封止部において波長変換されなかった光と、封止部において波長変換された光とが混在した状態で外部に取り出されることにより、白色光を得ることができる。
　〔まとめ〕
　本開示の態様１に係る光学素子は、基板と、当該基板に面して配置された蛍光体層とを備え、前記蛍光体層は、無機化合物を含む第１のバインダと、前記第１のバインダ内に分散した蛍光体粒子とを含み、前記蛍光体層は、前記基板に面する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面まで連続的に切れ込み部により当該蛍光体層が分断され、前記蛍光体層の前記切れ込み部の内壁の少なくとも一部は、前記基板の表面に対して、傾斜して形成されている構成である。
　本開示の態様２に係る光学素子は、基板と、当該基板に面して配置された蛍光体層とを備え、前記蛍光体層は、無機化合物を含む第１のバインダと、前記第１のバインダ内に分散した蛍光体粒子とを含み、前記蛍光体層は、前記基板に面する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面まで連続的に切れ込み部により当該蛍光体層が分断され、前記第２の面側からの平面視における前記切れ込み部の長さ方向の一部に前記蛍光体層が平面視において連結している部位が存している構成である。
　本開示の態様３に係る光学素子は、前記の態様２において、前記蛍光体層の前記切れ込み部の内壁の少なくとも一部は、前記基板の表面に対して、傾斜して形成されている構成としてもよい。
　本開示の態様４に係る光学素子は、前記の態様１または３において、前記内壁が、前記蛍光体層を蛍光させる入射光が前記切れ込み部を介して直接前記基板を照射することを遮る傾斜角度で、前記基板の表面に対して傾斜して形成されている構成としてもよい。
　本開示の態様５に係る光学素子は、前記の態様１～４のいずれかにおいて、前記切れ込み部の平面視における幅は、５０～２０００μｍである構成としてもよい。
　本開示の態様６に係る光学素子は、前記の態様１～５のいずれかにおいて、前記切れ込み部は空隙である構成としてもよい。
　本開示の態様７に係る光学素子は、前記の態様１～５のいずれかにおいて、前記切れ込み部内に、有機化合物を含む第２のバインダが配置されている構成としてもよい。
　本開示の態様８に係る光学素子は、前記の態様７において、前記第２のバインダが内部に蛍光体粒子を含んでいる構成としてもよい。
　本開示の態様９に係る光学素子は、前記の態様１～８のいずれかにおいて、前記蛍光体層は、前記切れ込み部によって、複数の柱状構造体に分断されている構成としてもよい。
　本開示の態様１０に係る光学素子は、前記の態様１～９のいずれかにおいて、前記蛍光体層は、前記基板と接している構成としてもよい。
　本開示の態様１１に係る光学素子は、前記の態様１～１０のいずれかにおいて、前記蛍光体層と前記基板との間に、無機化合物を含む第３のバインダと、前記第３のバインダ内に分散した光散乱粒子とを含む増反射層を備えている構成としてもよい。
　本開示の態様１２に係る光学素子は、前記の態様１～１１のいずれかにおいて、前記蛍光体層は、異なる蛍光特性を有している２つ以上のセグメント領域を有している構成としてもよい。
　本開示の態様１３に係る光学素子は、前記の態様１２において、前記蛍光体層の平面視において、前記蛍光体層の前記セグメント領域の間が、前記切れ込み部によって分断されている構成としてもよい。
　本開示の態様１４に係る発光システムは、前記の態様１～１３のいずれかの光学素子を備える構成としてもよい。
　本開示の態様１５に係る発光システムは、蛍光ホイールである前記の態様１４に記載の発光システムであって、前記光学素子の前記基板がホイールであり、前記蛍光体層が、前記ホイールの表面の周方向の少なくとも一部に配置されている蛍光ホイールである構成としてもよい。
　本開示の態様１６に係る発光システムは、光源装置である前記の態様１４に記載の発光システムであって、前記光学素子の前記基板がホイールであり、前記蛍光体層が、前記ホイールの表面の周方向の少なくとも一部に配置されている蛍光ホイールと、前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、前記蛍光体層に励起光を照射する励起光源と、を備え、前記蛍光ホイールの回転に伴い、前記蛍光体層に励起光が入射した際に、前記蛍光体層が蛍光を出射する構成としてもよい。
　本開示の態様１７に係る発光システムは、車両用前照灯具である前記の態様１４に記載の発光システムであって、前記光学素子の前記蛍光体層に励起光を照射する励起光源と、前記光学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、をさらに備え、前記リフレクタの反射面が、入射した光を一定方向に平行に出射するように反射させる形状を有する構成としてもよい。
　本開示の態様１８に係る発光システムは、透過型照明装置である前記の態様１４に記載の発光システムであって、前記光学素子に励起光を照射するための励起光源をさらに備え前記励起光源は、前記光学素子の励起光が照射される照射面と同じ側に配置されている構成としてもよい。
　本開示の態様１９に係る発光システムは、投影装置である前記の態様１４に記載の発光システムであって、表示素子と、前記光学素子からの蛍光を前記表示素子まで導光する光源側光学系と、前記表示素子からの投影光をスクリーンに投影する投影側光学系と、をさらに備える構成としてもよい。
　本開示の態様２０に係る発光システムは、発光装置である前記の態様１４に記載の発光システムであって、前記光学素子の前記基板が、表面に発光素子チップおよび導体が配置された基板であり、前記光学素子の前記蛍光体層は、前記発光素子チップを封止する封止部を形成している構成としてもよい。
　本開示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開示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。

 

Claims (20)

  1. 　基板と、当該基板に面して配置された蛍光体層とを備え、
    　前記蛍光体層は、無機化合物を含む第１のバインダと、前記第１のバインダ内に分散した蛍光体粒子とを含み、
    　前記蛍光体層は、前記基板に面する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面まで連続的に切れ込み部により当該蛍光体層が分断され、
    　前記蛍光体層の前記切れ込み部の内壁の少なくとも一部は、前記基板の表面に対して、傾斜して形成されていることを特徴とする光学素子。
  2. 　基板と、当該基板に面して配置された蛍光体層とを備え、
    　前記蛍光体層は、無機化合物を含む第１のバインダと、前記第１のバインダ内に分散した蛍光体粒子とを含み、
    　前記蛍光体層は、前記基板に面する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面まで連続的に切れ込み部により当該蛍光体層が分断され、
    　前記第２の面側からの平面視における前記切れ込み部の長さ方向の一部に前記蛍光体層が平面視において連結している部位が存していることを特徴とする光学素子。
  3. 　前記蛍光体層の前記切れ込み部の内壁の少なくとも一部は、前記基板の表面に対して、傾斜して形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の光学素子。
  4. 　前記内壁が、
    　前記蛍光体層を蛍光させる入射光が前記切れ込み部を介して直接前記基板を照射することを遮る傾斜角度で、前記基板の表面に対して傾斜して形成されていることを特徴とする、請求項１または３に記載の光学素子。
  5. 　前記切れ込み部の平面視における幅は、５０～２０００μｍであることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の光学素子。
  6. 　前記切れ込み部は空隙であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の光学素子。
  7. 　前記切れ込み部内に、有機化合物を含む第２のバインダが配置されていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の光学素子。
  8. 　前記第２のバインダが内部に蛍光体粒子を含んでいることを特徴とする、請求項７に記載の光学素子。
  9. 　前記蛍光体層は、前記切れ込み部によって、複数の柱状構造体に分断されていることを特徴とする、請求項１～８のいずれか１項に記載の光学素子。
  10. 　前記蛍光体層は、前記基板と接していることを特徴とする、請求項１～９のいずれか１項に記載の光学素子。
  11. 　前記蛍光体層と前記基板との間に、無機化合物を含む第３のバインダと、前記第３のバインダ内に分散した光散乱粒子とを含む増反射層を備えていることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか１項に記載の光学素子。
  12. 　前記蛍光体層は、異なる蛍光特性を有している２つ以上のセグメント領域を有していることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか１項に記載の光学素子。
  13. 　前記蛍光体層の平面視において、前記蛍光体層の前記セグメント領域の間が、前記切れ込み部によって分断されていることを特徴とする、請求項１２に記載の光学素子。
  14. 　請求項１～１３の何れか一項に記載の光学素子を備えることを特徴とする、発光システム。
  15. 　蛍光ホイールである請求項１４に記載の発光システムであって、
    　前記光学素子の前記基板がホイールであり、
    　前記蛍光体層が、前記ホイールの表面の周方向の少なくとも一部に配置されている蛍光ホイールであることを特徴とする、請求項１４に記載の発光システム。
  16. 　光源装置である請求項１４に記載の発光システムであって、
    　前記光学素子の前記基板がホイールであり、前記蛍光体層が、前記ホイールの表面の周方向の少なくとも一部に配置されている蛍光ホイールと、
    　前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、
    　前記蛍光体層に励起光を照射する励起光源と、を備え、
    　前記蛍光ホイールの回転に伴い、前記蛍光体層に励起光が入射した際に、前記蛍光体層が蛍光を出射することを特徴とする、請求項１４に記載の発光システム。
  17. 　車両用前照灯具である請求項１４に記載の発光システムであって、
    　前記光学素子の前記蛍光体層に励起光を照射する励起光源と、
    　前記光学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、をさらに備え、
    　前記リフレクタの反射面が、入射した光を一定方向に平行に出射するように反射させる形状を有することを特徴とする、請求項１４に記載の発光システム。
  18. 　透過型照明装置である請求項１４に記載の発光システムであって、
    　前記光学素子に励起光を照射するための励起光源をさらに備え
    　前記励起光源は、前記光学素子の励起光が照射される照射面と同じ側に配置されていることを特徴とする、請求項１４に記載の発光システム。
  19. 　投影装置である請求項１４に記載の発光システムであって、
    　表示素子と、
    　前記光学素子からの蛍光を前記表示素子まで導光する光源側光学系と、
    　前記表示素子からの投影光をスクリーンに投影する投影側光学系と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１４に記載の発光システム。
  20. 　発光装置である請求項１４に記載の発光システムであって、
    　前記光学素子の前記基板が、表面に発光素子チップおよび導体が配置された基板であり、
    　前記光学素子の前記蛍光体層は、前記発光素子チップを封止する封止部を形成していることを特徴とする、請求項１４に記載の発光システム。

     
PCT/JP2020/046626 2020-03-10 2020-12-15 光学素子および発光システム WO2021181779A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020041388A JP2023058756A (ja) 2020-03-10 2020-03-10 光学素子および発光システム
JP2020-041388 2020-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021181779A1 true WO2021181779A1 (ja) 2021-09-16

Family

ID=77671538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/046626 WO2021181779A1 (ja) 2020-03-10 2020-12-15 光学素子および発光システム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023058756A (ja)
WO (1) WO2021181779A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023162445A1 (ja) * 2022-02-25 2023-08-31 日本特殊陶業株式会社 波長変換部材、および発光装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011515848A (ja) * 2008-03-26 2011-05-19 パナソニック株式会社 半導体発光装置
JP2017151157A (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 セイコーエプソン株式会社 波長変換装置、照明装置およびプロジェクター
WO2017169187A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 ソニー株式会社 光源装置および電子機器
WO2018221316A1 (ja) * 2017-05-31 2018-12-06 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびプロジェクター
JP2019032506A (ja) * 2017-08-08 2019-02-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蛍光板、光源装置、及び投写型映像表示装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011515848A (ja) * 2008-03-26 2011-05-19 パナソニック株式会社 半導体発光装置
JP2017151157A (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 セイコーエプソン株式会社 波長変換装置、照明装置およびプロジェクター
WO2017169187A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 ソニー株式会社 光源装置および電子機器
WO2018221316A1 (ja) * 2017-05-31 2018-12-06 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびプロジェクター
JP2019032506A (ja) * 2017-08-08 2019-02-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蛍光板、光源装置、及び投写型映像表示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023162445A1 (ja) * 2022-02-25 2023-08-31 日本特殊陶業株式会社 波長変換部材、および発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023058756A (ja) 2023-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5269115B2 (ja) 発光素子、発光装置、車両用前照灯、照明装置及び発光素子の製造方法
JP6246622B2 (ja) 光源装置および照明装置
JP5598974B2 (ja) 照明装置
JP5788194B2 (ja) 発光装置、照明装置、及び車両用前照灯
JP5707618B2 (ja) 発光装置
JP6644081B2 (ja) 発光装置、照明装置、および発光装置が備える発光体の製造方法
WO2012014439A1 (ja) 発光モジュール
TW201546519A (zh) 具光致發光波長轉換之固態發光裝置及標牌
WO2013039418A1 (ru) Светодиодный источник белого света с удаленным фотолюминесцентным отражающим конвертером
JP2021530727A (ja) 蛍光体照明システムのための反射色補正
WO2021181779A1 (ja) 光学素子および発光システム
JP2015065142A (ja) 固体照明装置および波長変換部材
JP7416791B2 (ja) 照明光源及び車両用ライト
US10788190B2 (en) Light source unit
JP6997869B2 (ja) 波長変換素子および光源装置
WO2019230935A1 (ja) 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
WO2021111724A1 (ja) 波長変換素子、波長変換装置および発光システム
CN109751564B (zh) 荧光体模块
JP5842041B2 (ja) 発光装置
WO2016035437A1 (ja) 発光装置、照明装置、スポットライト、車両用前照灯、および内視鏡
WO2022123878A1 (ja) 波長変換部材、光源装置、前照灯具、および投影装置
CN111365675B (zh) 照明灯及其光源
JP6087853B2 (ja) 発光装置の製造方法
JP2021028906A (ja) 光変換装置および照明装置
WO2021095397A1 (ja) 波長変換素子、蛍光ホイール、光源装置、車両用前照灯具及び投影装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20923791

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20923791

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP