WO2022075292A1 - 波長変換素子および発光システム - Google Patents

波長変換素子および発光システム Download PDF

Info

Publication number
WO2022075292A1
WO2022075292A1 PCT/JP2021/036720 JP2021036720W WO2022075292A1 WO 2022075292 A1 WO2022075292 A1 WO 2022075292A1 JP 2021036720 W JP2021036720 W JP 2021036720W WO 2022075292 A1 WO2022075292 A1 WO 2022075292A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluorescence
spherical shell
wavelength conversion
conversion element
wheel
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/036720
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕一 一ノ瀬
豪 鎌田
英臣 由井
繁 青森
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 WO2022075292A1 publication Critical patent/WO2022075292A1/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
    • 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
    • F21V7/28—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by coatings
    • F21V7/30—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by coatings the coatings 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
    • F21V9/40—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
    • 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
    • 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
    • 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 present disclosure relates to a wavelength conversion element and a light emitting system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-168374 filed in Japan on October 5, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 describes a light source device including a wavelength conversion member in which a hollow body is dispersed in a binder in addition to phosphor particles in order to suppress the propagation of light in the wavelength conversion member. There is.
  • Patent Document 2 includes a fluorescent layer in which fine particles having a particle size of 1/10 or less of the average particle size of the phosphor particles are dispersed in a binder in addition to the phosphor particles in order to improve heat dissipation. Fluorescent wheels are listed.
  • Patent Document 3 describes a wavelength conversion element provided with a fluorescent layer in which a plurality of bubbles are dispersed inside an inorganic phosphor in order to improve the utilization efficiency of excitation light.
  • the fine particles or bubbles are not uniformly dispersed in the binder when the wavelength conversion element is manufactured. There is a problem that the distribution of particles is biased.
  • FIG. 9 is an SEM image of a cross section of a conventional wavelength conversion element provided with a fluorescent layer in which fluorescent particles 2 and hollow particles 21 are dispersed in a binder
  • FIG. 10 is an enlarged view of the vicinity of the surface thereof.
  • the hollow particles 21 having an extremely small specific gravity as compared with other materials are dispersed in the binder, the hollow particles 21 are located near the surface of the fluorescent layer when the wavelength conversion element is manufactured. Unevenly distributed. As a result, a layer in which the hollow particles 21 are densely formed is formed near the surface of the fluorescent layer. Since such a layer enhances the scattering of the excitation light incident from the surface of the fluorescent layer, there is a problem that the light utilization efficiency is lowered.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve the incident efficiency of the excitation light into the wavelength conversion element and suppress the light guide of fluorescence in the wavelength conversion element.
  • the wavelength conversion element includes a substrate and a fluorescent layer arranged on the substrate, and the fluorescent layer includes a plurality of phosphor particles and spherical shells.
  • the spherical shell particles include a plurality of spherical shell particles and a binder, the spherical shell particles have an internal space in the spherical shell, and at least a part of the spherical shell particles are filled in the internal space. It is characterized by containing wood.
  • the element can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the wavelength conversion element 10 according to the present embodiment.
  • the wavelength conversion element 10 includes a substrate 1 and a fluorescent layer 12 arranged on the substrate 1, and the fluorescent layer 12 includes a plurality of phosphor particles 2 and a spherical shell 5.
  • a plurality of spherical shell particles 4 and a binder 3 are included, the spherical shell particles 4 have an internal space in the spherical shell 5, and at least a part of the plurality of spherical shell particles 4 are in the internal space.
  • the spherical shell-shaped particles 4 containing the filler 6 in the internal space have a reduced difference in specific gravity from the phosphor particles 2 and the binder 3 as compared with the hollow particles in which the internal space remains hollow. Therefore, when the wavelength conversion element 10 is manufactured, the spherical shell-shaped particles 4 are dispersed in the binder 3 without floating near the surface of the fluorescent layer 12 and being uniformly unevenly distributed. As a result, the incident efficiency of the excitation light into the wavelength conversion element 10 is improved, the light guide of the fluorescence in the fluorescent layer 12 is suppressed, and the extraction efficiency of the fluorescence is improved.
  • the fluorescence emission surface 11 is a surface of the fluorescence layer 12 opposite to the substrate 1 side, and is an interface between air and the fluorescence layer in a preferred embodiment.
  • the fluorescence extraction efficiency is intended to be "fluorescence intensity emitted from the fluorescence emission surface 11" / "excitation light intensity”, “efficiency of excitation light incident on the fluorescence layer 12", and “emission of the fluorescence layer 12". "Efficiency”, “efficiency of emitted emission of fluorescence from the fluorescence emitting surface 11" and the like are included.
  • the spherical shell-shaped particles 4 containing the filler 6 in the internal space are superior in thermal conductivity as compared with the hollow particles in which the internal space remains hollow. Therefore, the wavelength conversion element 10 has improved thermal conductivity of the fluorescent layer 12 as compared with the conventional wavelength conversion element containing only hollow particles. Therefore, in the wavelength conversion element 10, the fluorescent layer 12 is easily cooled efficiently, the fluorescent layer 12 is prevented from being burnt by heat, and the fluorescent layer 12 exhibits good durability.
  • the substrate 1 is a reflective substrate that reflects light, and the excitation light is incident from the side of the fluorescence emission surface 11 of the wavelength conversion element 10. That is, the fluorescence emission surface 11 and the excitation light incident surface are the same surface.
  • the reflective substrate is not particularly limited, but a metal substrate, for example, an aluminum substrate, a highly reflective alumina substrate, a white perfect scattering substrate, or the like can be used.
  • a highly reflective film such as silver may be coated on the substrate 1.
  • the substrate 1 is a translucent substrate that transmits light, and the excitation light is incident from the side facing the fluorescence emission surface 11 of the wavelength conversion element 10. That is, the excitation light incident surface is arranged on the surface facing the fluorescence emitting surface 11.
  • the translucent substrate is not particularly limited, but a glass substrate, a sapphire substrate, or the like can be used.
  • the thickness of the substrate 1 can be appropriately set according to the application of the wavelength conversion element 10 and the like.
  • the fluorescent layer 12 is composed of a fluorescent composition containing a plurality of phosphor particles 2, a plurality of spherical shell-shaped particles 4, and a binder 3.
  • the binder 3 may be a binder containing an inorganic compound or a binder containing an organic compound.
  • the inorganic compound include alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ).
  • the organic compound include silicone resin and the like.
  • phosphor particles 2 conventionally known phosphor particles that emit fluorescence in a predetermined wavelength range by excitation light can be used.
  • phosphor particles include, but are not limited to, YAG (Y 3 Al 5 O 12 : Ce), LuAG (Lu 3 AL 5 O 12 : Ce), and the like.
  • the average particle size D50 of the phosphor particles 2 is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ m or more, and more preferably 5 ⁇ m or more, from the viewpoint of luminous efficiency. Further, from the viewpoint of the film thickness of the fluorescent layer 12 and thermal management, it is preferably 50 ⁇ m or less, and more preferably 30 ⁇ m or less.
  • the spherical shell-shaped particles 4 have an internal space inside the spherical shell 5, and at least a part of the spherical shell-shaped particles 4 contains a filler in the internal space.
  • the spherical shell 5 constituting the spherical shell-like particles 4 is made of a porous or non-porous inorganic material.
  • the shape of the spherical shell 5 may be a substantially spherical shape that can hold air or the filler 6 in the internal space, and even if it is a perfect spherical shape, a shape in which a part of the sphere is missing, for example, a shell wall. It may have a shape with a hole.
  • the average particle size D50 of the spherical shell-shaped particles 4 is not particularly limited, but is preferably 100 nm or more, and more preferably 200 nm or more from the viewpoint of scattering property. Further, from the viewpoint of packing with the phosphor particles 2, it is preferably 10 ⁇ m or less, and more preferably 5 ⁇ m or less.
  • any inorganic material having a property of reflecting at least a part of the fluorescence emitted by the phosphor particles 2 can be used.
  • examples of such an inorganic material include alumina, silica, SiO 2 ⁇ Al 2 O 3 , zeolite, MgO, CaO, La 2 O 3 and the like, and alumina and silica can be particularly preferably used.
  • the filler 6 filled in the internal space of the spherical shell 5 may be an inorganic compound or an organic compound.
  • these inorganic compounds and organic compounds the materials exemplified as the constituent materials of the binder 3 can be used.
  • the method for producing the spherical shell 5 constituting the spherical shell-like particles 4 is not particularly limited, and is a known method for producing inorganic fine particles, for example, a precipitate that precipitates the spherical shell 5 as an insoluble precipitate from an aqueous solution or an emulsion.
  • a method, a solvent evaporation method for precipitating spherical shells 5 by evaporating a solvent, a method for spraying a melt of a raw material, or the like can be used. If necessary, it may be made porous by sintering or the like.
  • the filling step of filling the internal space of the spherical shell 5 with the filler 6 is performed by infiltrating the spherical shell 5 with a liquid containing the filler 6 by dipping, spraying, coating, or the like. After the filling step, if necessary, a cleaning step of removing the filler 6 adhering to the outer surface of the spherical shell 5 and a drying step may be further included.
  • At least one of the spherical shell 5 and the filler 6 is made of a material constituting the binder 3 and a material having a different refractive index. Since at least one of the spherical shell 5 and the filler 6 and the binder 3 are made of materials having different refractive coefficients, the scattering effect of the spherical shell-like particles 4 is enhanced, and the scattering by the air remaining in the internal space of the spherical shell 5 is enhanced. Coupled with the effect, the light guide of the fluorescence in the fluorescent layer 12 can be surely suppressed.
  • the spherical shell 5 and the filler 6 are made of materials having different refractive indexes from each other.
  • the refractive index of the material constituting the filler 6 is preferably lower than the refractive index of the material constituting the spherical shell 5. Since the spherical shell 5 and the filler 6 are made of materials having different refractive indices from each other, the scattering effect of the spherical shell-like particles 4 is enhanced, and the scattering effect by the air remaining in the internal space of the spherical shell 5 is combined with the fluorescent layer. The light guide of the fluorescence in 12 can be surely suppressed.
  • the material constituting the spherical shell 5 or the filler 6 and the material constituting the binder 3 are the same but different. May be. From the viewpoint of simplifying the manufacturing process, it is preferable that the material constituting the filler 6 and the material constituting the binder 3 are the same. Since the material constituting the filler 6 and the material constituting the binder 3 are the same, the filler 6 is filled in the internal space of the spherical shell 5 prior to the preparation of the fluorescent composition constituting the fluorescent layer 12. There is no need to provide a separate filling process. In the preparation of the fluorescent composition, the binder 3 can be filled in the internal space of the spherical shell 5 by directly mixing the binder 3 and the spherical shell 5.
  • the fluorescent composition is obtained after mixing the binder 3 and the spherical shell 5 and on the substrate 1.
  • a penetration step of infiltrating the binder 3 into the internal space of the spherical shell 5 is performed before applying the substance.
  • the permeation step can be performed by allowing or stirring the mixture of the spherical shell 5 and the binder 3 for a predetermined time until a desired amount of the binder 3 permeates the internal space of the spherical shell 5.
  • both the binder 3 and the filler 6 are made of the same material having high thermal conductivity, for example, alumina, and the spherical shell 5 is made of a different material.
  • the fluorescent layer 12 having excellent thermal conductivity can be manufactured by a simple procedure.
  • the ratio of the phosphor particles 2 to the fluorescent layer 12 can be appropriately set according to the desired emission intensity and the like, but from the viewpoint of light utilization efficiency and film thickness, for example, with respect to the fluorescent layer 12. It is preferably 30% by volume or more, and more preferably 50% by volume or more. Further, from the viewpoint of film strength, it is preferably 75% by volume or less, and more preferably 70% by volume or less.
  • the ratio of the spherical shell particles 4 to the fluorescent layer 12 is preferably, for example, 5% by volume or more, and more preferably 10% by volume or more with respect to the fluorescent layer 12. Further, from the viewpoint of film strength, it is preferably 25% by volume or less, and more preferably 20% by volume or less.
  • the thickness of the fluorescent layer 12 is not particularly limited and can be appropriately set according to the application of the wavelength conversion element 10.
  • the wavelength conversion element 10 may include a further functional layer between the substrate 1 and the fluorescent layer 12.
  • a functional layer include a scattering layer containing scattered particles and a second binder.
  • the fluorescence directed in the direction opposite to the fluorescence emission surface 11 is scattered and toward the fluorescence emission surface 11 side. You can make it go. Therefore, it is possible to suppress the loss of fluorescence due to the light guide. Further, although it is incident on the fluorescent layer 12, the excitation light transmitted through the fluorescent layer 12 is scattered by the scattering layer without directly contributing to the fluorescence emission by the phosphor particles 2, so that the optical path length of the excitation light is extended. It is possible to improve the utilization efficiency of the excitation light. Therefore, the fluorescence emission intensity can be increased. Further, the thickness of the fluorescence layer 12 can be reduced as compared with the wavelength conversion element having the same fluorescence emission intensity. That is, the amount of the phosphor particles 2 and the spherical shell-shaped particles 4 can be reduced.
  • the scattered particles have a higher refractive index than the binder 3 and the phosphor particles 2 constituting the fluorescent layer 12 and the second binder constituting the scattered layer.
  • the scattered particles include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and the like, and among them, titanium oxide is preferable. Titanium oxide preferably has a rutile-type crystal structure.
  • the binder exemplified in the binder 3 constituting the fluorescent layer 12 can be used.
  • the binder 3 constituting the fluorescent layer 12 and the second binder constituting the scattering layer may be different binders, but are preferably the same binder.
  • This configuration is effective in reducing the interfacial loss between the fluorescent layer 12 and the scattering layer.
  • reducing the interface loss means reducing the excitation light and fluorescence guided from the contact surface between the fluorescent layer 12 and the scattering layer to the side surface of the fluorescent layer 12, and reducing the excitation light and fluorescence guided from the contact surface to the fluorescent layer 12. It is intended to increase the excitation light and fluorescence that guide the surface facing the contact surface in.
  • the ratio of scattered particles to the scattered layer is not particularly limited, but is, for example, about 10 to 75% by volume with respect to the scattered layer. With this configuration, the above-mentioned effect can be obtained while maintaining adhesion to the substrate 1.
  • the thickness of the scattering layer is preferably 20 to 50 ⁇ m.
  • unevenness may be formed on the contact surface of the substrate 1 with the fluorescent layer 12 or the scattering layer. Even with the unevenness, it is possible to improve the utilization efficiency of the excitation light by scattering the fluorescence and suppressing the loss of fluorescence due to the light guide, and by scattering the excitation light and extending the optical path length of the excitation light.
  • the fluorescent composition containing the phosphor particles 2, the binder 3, and the spherical shell particles 4 is applied onto the substrate 1, dried and / or cured as necessary.
  • the fluorescent layer 12 it can be suitably manufactured.
  • a conventional method such as spray coating, inkjet coating, dispenser coating, screen printing, dip method or the like can be used.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the wavelength conversion element 20 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an SEM image of a cross section of the wavelength conversion element 20 according to the present embodiment
  • FIG. 4 is an enlargement of a region of the same surface including a cross section obtained by cutting the spherical shell-shaped particles 4. It is an SEM image shown by.
  • the wavelength conversion element 20 has a plurality of spherical shell-shaped particles 4a, 4b, 4c, and 4d in that the filling rates of the internal space by the filler 6 are different from each other. It is different from the wavelength conversion element 10 of 1.
  • Each other configuration is the same as the configuration described in the first embodiment.
  • spherical shell-shaped particles 4a in which the entire internal space is filled with the filler 6 and spherical shell-shaped particles 4b in which a part of the internal space is filled with the filler 6. 4c and the spherical shell-like particles 4d which do not substantially contain the filler 6 and contain only the air 7 may be mixed in the internal space.
  • the spherical shell-shaped particles 4 are excellent in scattering property as the filling rate of the filler 6 is low, and are excellent in thermal conductivity as the filling rate of the filler 6 is high.
  • spherical shell-shaped particles 4a, 4b, 4c, and 4d having different filling rates high scattering property and high thermal conductivity can be ensured at the same time.
  • a desired balance between scattering property and thermal conductivity can be achieved.
  • the filling rate of the spherical shell particles 4 can be controlled by adjusting the permeation time for infiltrating the liquid containing the filler 6 into the spherical shell 5 in the filling step of the method for producing the spherical shell particles 4. ..
  • Spherical shell-shaped particles 4a, 4b, 4c, and 4d having different filling factors tend to be distributed at different positions in the thickness direction of the fluorescent layer 12 due to the difference in specific gravity. Specifically, as shown in FIG. 5, the lower the filling rate of the filler 6, the more it is distributed on the fluorescence emitting surface 11, and the higher the filling rate of the filler 6, the more it tends to be distributed on the substrate 1. Therefore, on the fluorescence emitting surface 11 side of the fluorescence layer 12, the effect of suppressing the light guide of fluorescence in the fluorescence layer 12 can be obtained mainly by the spherical shell-shaped particles 4 having excellent scattering property.
  • the heat of the fluorescent layer 12 is rapidly transferred to the substrate 1 side mainly by the spherical shell-shaped particles 4 having excellent thermal conductivity, and the fluorescent layer 12 is made efficient. The effect of cooling is obtained.
  • the spherical shell particles 4 are spread over the entire fluorescent layer 12. Are dispersed.
  • the filling mode of the filler is not particularly limited. As shown in the SEM image of FIG. 4, the filler 6 is filled so as to adhere to the inner wall of the spherical shell 5, and the central portion of the internal space may remain hollow. Alternatively, the filler 6 may be filled so as to be located at the center of the internal space.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the wavelength conversion element 30 according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is an SEM image of a cross section of the wavelength conversion element 30 according to the present embodiment
  • FIG. 8 is an enlargement of a region of the same surface including a cross section obtained by cutting the spherical shell-shaped particles 4. It is an SEM image shown by.
  • the wavelength conversion element 30 in the fluorescent layer 12, at least a part between the outer surface of the spherical shell-shaped particles 4 and the binder 3 covering the outer surface is a sphere. It differs from the wavelength conversion element 10 of the first embodiment or the wavelength conversion element 20 of the second embodiment in that the outer shell space 8 is provided. Each other configuration is the same as the configuration described in the first and second embodiments.
  • the spherical shell outer space 8 is a layer made of air provided along the outer surface of the spherical shell-shaped particles 4.
  • the air constituting the spherical shell outer space 8 has a large difference in refractive index from the materials constituting the binder 3 and the spherical shell 5. Therefore, when the fluorescent layer 12 includes the outer space 8 of the spherical shell, high scattering property is obtained, and the light guide suppressing effect is further enhanced.
  • the spherical shell outer space 8 is provided along the outer surface of the spherical shell-shaped particles 4, although it is a layer made of air having a light specific gravity, it is not unevenly distributed near the surface of the fluorescent layer 12 and is inside the binder 3. Is evenly distributed. Therefore, it is possible to improve the incident efficiency of the excitation light into the wavelength conversion element 30, suppress the light guide of the fluorescence in the fluorescent layer 12, and further improve the extraction efficiency of the fluorescence.
  • the fluorescent composition is applied onto the substrate 1 in the same manner as in the manufacturing method of the wavelength conversion element 10 of the first embodiment or the wavelength conversion element 20 of the second embodiment, and if necessary. After drying and / or curing, at least a part of the spherical shell 5 is removed by melting or the like to form an outer space 8 of the spherical shell, whereby it can be suitably produced.
  • Examples of the method for removing at least a part of the spherical shell 5 include a method of immersing the fluorescent composition coated on the substrate 1 in an acidic solution or an alkaline solution to dissolve the outer surface of the spherical shell 5.
  • FIG. 11 is a plan view (xy plane) showing the configuration of the light emitting system according to the present embodiment.
  • the light emitting system is a fluorescence wheel 102a including at least any of the wavelength conversion elements 10, 20, and 30 according to the first to third embodiments as the wavelength conversion element 148a (that is, a fluorescence source).
  • FIG. 12 is a side view (xz plane) showing the configuration of the light emitting system according to the fourth embodiment.
  • a wavelength conversion element 148a is arranged at least in a circumferential direction on the surface of the wheel 141a that receives the excitation light emitted from the excitation light source. As shown in FIG. 11, the wavelength conversion element 148a is preferably arranged concentrically on the wheel 141a.
  • FIG. 13 is a schematic view showing the configuration of the light emitting system according to the present embodiment.
  • the light emitting system is a light source device 140 including at least any of the wavelength conversion elements 10, 20, and 30 according to the first to third embodiments as the wavelength conversion element 148a (that is, a fluorescence source).
  • FIG. 14 is a side view (xz plane) showing the configuration of the light source module 101 of the light source device 140.
  • the light source device 140 includes a fluorescence wheel 102a, a drive device 142 for rotating the fluorescence wheel 102a, and an excitation light source 13 for irradiating the wavelength conversion element 148a with excitation light 14.
  • the light source device 140 emits fluorescence 117 when the excitation light 14 is incident on the fluorescence layer of the wavelength conversion element 148a arranged at least in the circumferential direction of the surface of the fluorescence wheel 102a as the fluorescence wheel 102a rotates.
  • the light source device 140 is preferably used for a projector or the like.
  • the excitation light source 13 is preferably a blue laser light source that emits excitation light 14 having a wavelength that excites the fluorescent layer of the wavelength conversion element 148a.
  • a blue laser diode that excites phosphor particles such as YAG and LuAG is used.
  • the excitation light 14 that irradiates the fluorescent layer of the wavelength conversion element 148a can pass through the lenses 144a, 144b, and 144c on the optical path.
  • the mirror 145 may be arranged on the optical path of the excitation light 14.
  • the mirror 145 is preferably a semi-transparent mirror (half mirror).
  • the fluorescent wheel 102a is fixed to the rotating shaft 147 of the drive device 142 by the wheel fixing tool 146.
  • the drive device 142 is preferably a motor, and a fluorescent wheel 102a fixed by a wheel fixative 146 to a rotating shaft 147, which is a rotating shaft of the motor, rotates with the rotation of the motor.
  • the wavelength conversion element 148a arranged in the peripheral portion on the surface of the fluorescence wheel 102a receives the excitation light 14 and emits the fluorescence 117, passes through the mirror 145, and emits the fluorescence. Since the wavelength conversion element 148a rotates with the rotation of the fluorescence wheel 102a, the fluorescence 117 is emitted while rotating at any time.
  • the wheel can be a wheel 141b provided with a transmissive portion 143 through which the excitation light 14 passes through a portion of the segment.
  • the transmissive portion 143 is preferably made of glass.
  • the excitation light 14 can be converted into a plurality of wavelengths by one fluorescent wheel.
  • the wavelength conversion element 148b is divided into a segment having a fluorescent layer 12a that fluoresces a wavelength corresponding to green and a segment having a fluorescent layer 12b that fluoresces a wavelength corresponding to yellow. It may be the wheel 102b.
  • the wavelength conversion element 148c includes a segment including a fluorescent layer 12a that fluoresces a wavelength corresponding to green, a segment including a fluorescent layer 12b that fluoresces a wavelength corresponding to yellow, and a red color.
  • the fluorescent wheel 102c may be divided into a segment having a fluorescent layer 12c that emits fluorescent light at a wavelength corresponding to the above.
  • Various colors can be created by dividing the fluorescent wheel into a plurality of segments in the circumferential direction and painting the fluorescent layer for each segment.
  • FIG. 17 is a schematic view showing the configuration of the light emitting system according to the present embodiment.
  • the light emitting system is a light source device 80 including at least one of the wavelength conversion elements 10, 20, and 30 according to the first to third embodiments as a wavelength conversion element 81 (that is, a fluorescence source).
  • the light source device 80 includes a wavelength conversion element 81, an excitation light source 13 that irradiates the wavelength conversion element 81 with excitation light, and a reflector 111 having a reflecting surface that reflects fluorescence 117 emitted from the wavelength conversion element 81.
  • the reflecting surface of the reflector 111 has a shape that reflects the incident light so as to be emitted in parallel in a certain direction.
  • the light source device 80 is preferably a reflective vehicle headlight (laser headlight).
  • the excitation light source 13 is preferably a blue laser light source that emits excitation light 14 having a wavelength that excites the fluorescent layer of the wavelength conversion element 81.
  • the reflector 111 is preferably composed of a semi-parabolic mirror. It is preferable that the paraboloid is divided into two vertically in parallel with the xy plane to form a semi-paraboloid, and the inner surface thereof is a mirror.
  • the reflector 111 has a through hole through which the excitation light 14 passes.
  • the wavelength conversion element 81 is excited by the blue excitation light 14 and emits fluorescence 117 in the long wavelength region (yellow wavelength) of visible light.
  • the excitation light 14 is reflected on the surface of the wavelength conversion element 81 and becomes diffuse reflected light 118.
  • the wavelength conversion element 81 is arranged at the focal position of the paraboloid. Since the wavelength conversion element 81 is located at the focal point of the parabolic mirror, the fluorescence 117 and diffusely reflected light 118 emitted from the wavelength conversion element 81 are directed toward the reflector 111, and when reflected on the surface thereof, they are uniformly emitted. Go straight to surface 112. White light, which is a mixture of fluorescence 117 and diffusely reflected light 118, is emitted from the exit surface 112 as parallel light.
  • FIG. 18 is a schematic view showing the configuration of the light emitting system according to the present embodiment.
  • the light emitting system is a projection device 100 including at least one of the wavelength conversion elements 10, 20, and 30 according to the first to third embodiments as a wavelength conversion element (that is, a fluorescence source).
  • the projection device 100 includes a light source device, a rotation position sensor 103 that acquires the rotation position of the fluorescent wheel, a light source control unit 104 that controls the excitation light source 13 based on output information from the rotation position sensor 103, and a display element 107.
  • the light source side optical system 106 that guides the light from the light source device to the display element 107, and the projection side optical system 108 that projects the projected light from the display element 107 onto the screen are provided.
  • the projection device 100 controls the output of the excitation light source 13 based on the information on the rotation position of the fluorescent wheel acquired by the rotation position sensor 103.
  • the light source device includes a fluorescence wheel in which a wavelength conversion element is divided into a plurality of segments in the circumferential direction and arranged in at least a part of the circumferential direction through which the excitation light 14 emitted from the excitation light source 13 passes. It may be the fluorescent wheel 102a which is not divided into the segmented segments.
  • the blue emission excitation light 14 passes through the fluorescence wheel 102c via the transmission portion 143.
  • the excitation light 14 irradiated to the wavelength conversion element 148c can pass through the mirrors 109a to 109c and the light source side optical system 106 on the optical path.
  • the light source side optical system 106 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 from the excitation light 14 incident on the dichroic mirror is reflected and directed to the fluorescent wheel 102c.
  • the blue light passes through the fluorescent wheel 102c via the transmission unit 143.
  • the excitation light 14 irradiated to the segments other than the transmission portion 143 due to the rotation timing of the fluorescent wheel 102c irradiates the wavelength conversion element 148c (fluorescent layers 12a to 12c), and the wavelength conversion element 148c (fluorescent layers 12a to 12c). Is fluorescently emitted.
  • the fluorescence layer 12a emits fluorescence in the green wavelength band
  • the fluorescence layer 12b emits fluorescence in the yellow wavelength band
  • the fluorescence layer 12c emits fluorescence in the red wavelength band.
  • the fluorescently emitted green, yellow, and red light passes through the dichroic mirror and is incident on the display element 107.
  • the blue light transmitted through the transmission unit 143 is incident on the dichroic mirror again through the mirrors 109a to 109c, is reflected again by the dichroic mirror, and is incident on the display element 107.
  • the projector can include a light source module 101, a display element 107, a light source side optical system 106 (dichroic mirror), and a projection side optical system 108.
  • the light source side optical system 106 (dichroic mirror) guides the light from the light source module 101 to the display element 107, and the projection side optical system 108 projects the projected light from the display element 107 onto a screen or the like.
  • the display element 107 is preferably a DMD (Digital Mirror Device).
  • the projection side optical system 108 preferably consists of a combination of projection lens.
  • the wavelength conversion element (10, 20, 30) includes a substrate (1) and a fluorescent layer arranged on the substrate (1), and the fluorescent layer is a plurality of phosphors.
  • a plurality of spherical shell-shaped particles (4) including a particle (2) and a spherical shell (5), and a binder (3) are included, and the spherical shell-shaped particles (4) are inside the spherical shell (5).
  • the plurality of spherical shell-shaped particles (4) having a space and at least a part thereof are configured to include a filler (6) in the internal space.
  • the filling rate of the internal space by the filling material (6) may be different from each other.
  • the wavelength conversion element (10, 20, 30) is a material in which the spherical shell (5) and the filler (6) have different refractive indexes from each other in the above aspect 1 or 2. It may be composed of.
  • the wavelength conversion element (10, 20, 30) according to the fourth aspect of the present disclosure may have a configuration in which the filler (6) and the binder (3) are made of the same material in the above aspect 3.
  • the wavelength conversion element (30) according to the fifth aspect of the present disclosure is, in any one of the above-mentioned aspects 1 to 4, between the outer surface of the spherical shell-shaped particles (4) and the binder (3) covering the outer surface.
  • the configuration may include at least a part of the outer space (8) outside the spherical shell.
  • the light emitting system according to the sixth aspect of the present disclosure is a light emitting system including a fluorescent source, and the fluorescent source is the wavelength conversion element (10, 20, 30) according to any one of the above aspects 1 to 5. It is a composition.
  • the light emitting system according to the seventh aspect of the present disclosure is a light emitting system which is a fluorescent wheel (102a, 102b, 102c) in the above aspect 6, further comprising a wheel (141a, 141b), and the fluorescent source is the above. It is a configuration that is arranged at least a part of the surface of the wheel (141a, 141b) in the circumferential direction.
  • the light emitting system is the light emitting system which is the light source device (140) in the above aspect 6, and is a driving device for rotating the wheels (141a, 141b) and the wheels (141a, 141b).
  • (142) and an excitation light source (13) for irradiating the fluorescence source with excitation light (14) are further provided, and the fluorescence source is provided on at least a part of the surface of the wheel (141a, 141b) in the circumferential direction. It is arranged so that when the excitation light (14) is incident on the fluorescence source with the rotation of the wheels (141a, 141b), the fluorescence source emits fluorescence (117).
  • the light emitting system is the light emitting system which is a headlight for a vehicle in the above aspect 6, the excitation light source (13) which irradiates the fluorescence source with the excitation light (14), and the said.
  • a reflector (111) having a reflecting surface for reflecting the fluorescence (117) emitted from the fluorescence source is further provided, and the reflecting surface of the reflector (111) reflects the incident light in parallel in a certain direction. It is a configuration having a shape to make it.
  • the light emitting system according to the tenth aspect of the present disclosure is the light emitting system which is the projection device (100) in the above aspect 6, and the display element (107) and the fluorescence from the fluorescence source are displayed by the display element (107).
  • the configuration further includes a light source side optical system (106) that guides light to the screen, and a projection side optical system (108) that projects the projected light from the display element (107) onto the screen.
  • the light emitting system is the light emitting system which is the projection device (100) in the above aspect 6, and is a wheel, a driving device for rotating the wheel, and excitation light (14) to the fluorescence source. ), A rotation position sensor (103) that acquires the rotation position of the wheel, and a light source that controls the excitation light source (13) based on output information from the rotation position sensor (103).
  • the fluorescence source is divided into a plurality of segments in the circumferential direction and arranged, and when the excitation light (14) is incident on the fluorescence source with the rotation of the wheel, the fluorescence source emits fluorescence and the said.
  • the output of the excitation light source (13) is controlled by the information on the rotation position of the wheel acquired by the rotation position sensor (103).

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

波長変換素子内への励起光の入射効率が向上し、かつ、波長変換素子内の蛍光の導光を制御することにより、蛍光の取り出し効率が向上した波長変換素子を提供する。波長変換素子は、基板と蛍光層とを含み、蛍光層は、蛍光体粒子、球殻を備える球殻状粒子およびバインダを含み、球殻状粒子は球殻内に内部空間を備え、少なくとも一部の球殻状粒子は、内部空間に充填材を含む。

Description

波長変換素子および発光システム
　本開示は、波長変換素子および発光システムに関する。本願は、２０２０年１０月５日に日本で出願された特願２０２０－１６８３７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　青色レーザ等の励起光を、バインダ内に蛍光体粒子が分散されてなる蛍光層を備えた波長変換素子に照射し、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。また、光の利用効率を高める等の種々の目的で、蛍光体粒子に加えて、更なる微粒子または気泡をバインダ内に分散させることが知られている。
　例えば、特許文献１には、波長変換部材における光の伝搬を抑制するために、蛍光体粒子に加えて、中空体をバインダ内に分散させてなる波長変換部材を備えた光源装置が記載されている。
　特許文献２には、放熱性を高めるために、蛍光体粒子に加えて、蛍光体粒子の平均粒径の１／１０以下の粒径である微粒子をバインダ内に分散させてなる蛍光層を備える蛍光ホイールが記載されている。
　特許文献３には、励起光の利用効率を高めるために、無機蛍光体の内部に、複数の気泡が分散されてなる蛍光層を備えた波長変換素子が記載されている。
日本国特開２０１５－００１７０９号公報 日本国特開２０１６－１７０３５９号公報 日本国特開２０１７－１７３３７０号公報
　しかしながら、従来の波長変換素子において、バインダ内に、蛍光体粒子に加えて更なる微粒子または気泡を分散させると、波長変換素子の製造時に、微粒子または気泡がバインダ内に均一に分散されず、これらの分布に偏りが生じるという問題がある。
　図９は、バインダ内に蛍光体粒子２および中空粒子２１を分散させた蛍光層を備える従来の波長変換素子の断面のＳＥＭ画像であり、図１０はその表面付近の拡大図である。
　図９および図１０に示されるように、他の材料に比べて比重が極端に小さい中空粒子２１をバインダ内に分散させると、波長変換素子の製造時に、中空粒子２１が蛍光層の表面付近に偏在する。その結果、中空粒子２１が密集した層が、蛍光層の表面付近に形成される。このような層は、蛍光層の表面から入射する励起光の散乱を増強するため、光の利用効率が低下するという問題がある。
　本開示は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、その目的は、波長変換素子内への励起光の入射効率が向上し、かつ、波長変換素子内の蛍光の導光を抑制することにより、蛍光の取り出し効率が向上した波長変換素子を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る波長変換素子は、基板と、前記基板上に配置された蛍光層とを含み、前記蛍光層は、複数の蛍光体粒子、球殻を備える複数の球殻状粒子、および、バインダを含み、前記球殻状粒子は、前記球殻内に内部空間を備え、少なくとも一部の前記複数の球殻状粒子は、前記内部空間に充填材を含むことを特徴とする。
　本開示の一態様によれば、波長変換素子内への励起光の入射効率が向上し、かつ、波長変換素子内の蛍光の導光を抑制することにより、蛍光の取り出し効率が向上した波長変換素子を提供することができる。
本開示の実施形態１に係る波長変換素子を模式的に示した断面図である。 本開示の実施形態２に係る波長変換素子を模式的に示した断面図である。 本開示の実施形態２に係る波長変換素子の断面のＳＥＭ画像である。 本開示の実施形態２に係る波長変換素子の断面のＳＥＭ画像である。 球殻状粒子の内部空間の充填率と、球殻状粒子の位置との関係を説明する模式図である。 本開示の実施形態３に係る波長変換素子を模式的に示した断面図である。 本開示の実施形態３に係る波長変換素子の断面のＳＥＭ画像である。 本開示の実施形態３に係る波長変換素子の断面のＳＥＭ画像である。 従来の波長変換素子の断面のＳＥＭ画像である。 従来の波長変換素子の断面のＳＥＭ画像である。 本開示の実施形態４に係る発光システムの構成を示す平面図である。 本開示の実施形態４に係る発光システムの構成を示す側面図である。 本開示の実施形態５に係る発光システムの構成を示す概略図である。 光源装置の光源モジュールの構成を示す側面図である。 光源装置の蛍光ホイールの変形例の構成を示す平面図である。 光源装置の蛍光ホイールの変形例の構成を示す平面図である。 実施形態６に係る発光システムの構成を示す概略図である。 実施形態７に係る発光システムの構成を示す概略図である。
　〔実施形態１〕
　以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。
　図１は、本実施形態に係る波長変換素子１０を模式的に示した断面図である。図１に示すように、波長変換素子１０は、基板１と、前記基板１上に配置された蛍光層１２とを含み、前記蛍光層１２は、複数の蛍光体粒子２、球殻５を備える複数の球殻状粒子４、および、バインダ３を含み、球殻状粒子４は、球殻５内に内部空間を備え、少なくとも一部の前記複数の球殻状粒子４は、前記内部空間に充填材６を含む。
　内部空間に充填材６を含む球殻状粒子４は、内部空間が空洞のままである中空粒子に比べて、蛍光体粒子２およびバインダ３との比重差が低減されている。そのため、波長変換素子１０の製造時に、球殻状粒子４が蛍光層１２の表面付近に浮き上がって一様に偏在することなく、バインダ３内に分散される。その結果、波長変換素子１０内への励起光の入射効率が向上し、かつ、蛍光層１２における蛍光の導光が抑制され、蛍光の取り出し効率が向上する。
　なお、「波長変換素子１０内への励起光の入射効率が向上する」とは、蛍光層１２に入射した励起光のうち、蛍光体粒子２に向かわない方向へ散乱されて、蛍光体粒子２による蛍光発光に寄与しない励起光の割合を低減することを意図する。
　また、「蛍光層１２における蛍光の導光が抑制される」とは、蛍光層１２において発生した蛍光のうち、蛍光出射面１１において全反射する蛍光を低減し、また、蛍光層１２の側面に向かう蛍光を低減し、導光による蛍光のロスを低減することを意図する。ここで、蛍光出射面１１は、蛍光層１２の、基板１側と反対側の面であり、好ましい実施形態では空気と蛍光層との界面である。
　また、蛍光の取り出し効率とは、「蛍光出射面１１から出てくる蛍光強度」／「励起光強度」を意図し、「励起光が蛍光層１２に入射する効率」、「蛍光層１２の発光効率」、および「発光した蛍光が蛍光出射面１１から出ていく効率」等が含まれる。
　また、内部空間に充填材６を含む球殻状粒子４は、内部空間が空洞のままである中空粒子に比べて、熱伝導性に優れる。したがって、波長変換素子１０は、中空粒子のみを含む従来の波長変換素子に比べて、蛍光層１２の熱伝導率が向上されている。そのため、波長変換素子１０は、蛍光層１２が効率的に冷却され易く、蛍光層１２の熱による焼損が防止され、良好な耐久性を示す。
　（基板１）
　波長変換素子１０が反射型である場合、基板１は、光を反射する反射性基板であり、励起光は、波長変換素子１０の蛍光出射面１１の側から入射する。すなわち、蛍光出射面１１と、励起光入射面とは同一面である。
　反射性基板としては、特に限定されないが、金属基板、例えば、アルミ基板、高反射のアルミナ基板、白色完全散乱基板等を用いることができる。基板１上に銀等の高反射膜がコーティングされていてもよい。
　波長変換素子１０が透過型である場合、基板１は、光を透過する透光性基板であり、励起光は、波長変換素子１０の蛍光出射面１１と対向する側から入射する。すなわち、蛍光出射面１１と対向する面に、励起光入射面が配される。透光性基板としては、特に限定されないが、ガラス基板、サファイヤ基板等を用いることができる。
　基板１の厚さは、波長変換素子１０の用途等に応じて適宜に設定することができる。
　（蛍光層１２）
　蛍光層１２は、複数の蛍光体粒子２、複数の球殻状粒子４、および、バインダ３を含む蛍光組成物からなる。
　バインダ３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。無機化合物としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）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。
　蛍光体粒子２は、励起光により所定の波長域の蛍光を発する従来公知の蛍光体粒子を用いることができる。このような蛍光体粒子としては、例えば、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）、ＬｕＡＧ（Ｌｕ３ＡＬ５Ｏ１２：Ｃｅ）等が挙げられるが、これらに限定されない。
　蛍光体粒子２の平均粒径Ｄ５０は、特に限定されないが、発光効率の観点からは、１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましい。また、蛍光層１２の膜厚と熱マネジメントの観点から５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。
　球殻状粒子４は、球殻５内に内部空間を備え、少なくとも一部の球殻状粒子４は、内部空間に充填材を含む。
　球殻状粒子４を構成する球殻５は、多孔質または非多孔質の無機材料からなる。球殻５の形状は、内部空間に空気または充填材６を保持し得る略球形状であればよく、完全な球形状であっても、球の一部が欠けた形状、例えば、殻壁に穴が開いた形状であってもよい。
　球殻状粒子４の平均粒径Ｄ５０は、特に限定されないが、散乱性の観点からは、１００ｎｍ以上であることが好ましく、２００ｎｍ以上であることがより好ましい。また、蛍光体粒子２とのパッキングの観点から１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。
　球殻５を構成する無機材料としては、蛍光体粒子２が出射する蛍光の少なくとも一部を反射させる性質を有する任意の無機材料を用いることができる。このような無機材料としては、例えば、アルミナ、シリカ、ＳｉＯ２・Ａｌ２Ｏ３、ゼオライト、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌａ２Ｏ３等が挙げられ、アルミナおよびシリカを特に好ましく用いることができる。
　球殻５の内部空間に充填される充填材６は、無機化合物であっても、有機化合物であってもよい。これらの無機化合物および有機化合物としては、バインダ３の構成材料として例示した材料を用いることができる。
　球殻状粒子４を構成する球殻５の製造方法としては、特に限定されず、無機微粒子を製造する公知の方法、例えば、水溶液または乳濁液から不溶性の沈殿として球殻５を沈殿させる沈殿法、溶媒を蒸発させることにより、球殻５を析出させる溶媒蒸発法、原料の融解物を噴霧する方法等を用いることができる。必要に応じて、焼結等を行うことにより、多孔質化してもよい。
　球殻５の内部空間に充填材６を充填する充填工程は、浸漬、噴霧、塗布等により、球殻５に充填材６を含む液体を浸透させることにより行われる。充填工程の後に、必要に応じて、球殻５の外表面に付着した充填材６を除去する洗浄工程、および、乾燥工程をさらに含んでもよい。
　一実施形態において、球殻５および充填材６の少なくとも一方は、バインダ３を構成する材料と、屈折率が異なる材料からなることが好ましい。球殻５および充填材６の少なくとも一方とバインダ３とが、屈折率が互いに異なる材料からなることにより、球殻状粒子４の散乱効果が高まり、球殻５の内部空間に残存する空気による散乱効果と相まって、蛍光層１２における蛍光の導光を確実に抑制することができる。
　一実施形態において、球殻５と充填材６とは、屈折率が互いに異なる材料からなることが好ましい。例えば、充填材６を構成する材料の屈折率は、球殻５を構成する材料の屈折率よりも低いことが好ましい。球殻５と充填材６とが、屈折率が互いに異なる材料からなることにより、球殻状粒子４の散乱効果が高まり、球殻５の内部空間に残存する空気による散乱効果と相まって、蛍光層１２における蛍光の導光を確実に抑制することができる。
　球殻５と充填材６とが、屈折率が互いに異なる材料からなる実施形態において、球殻５または充填材６を構成する材料と、バインダ３を構成する材料とは、同じであっても異なっていてもよい。製造工程の簡易化の観点からは、充填材６を構成する材料と、バインダ３を構成する材料とが同じであることが好ましい。充填材６を構成する材料と、バインダ３を構成する材料とが同じであることにより、蛍光層１２を構成する蛍光組成物の調製に先立って、球殻５の内部空間に充填材６を充填する充填工程を別に設ける必要がない。蛍光組成物の調製において、バインダ３と球殻５とを直接混合することにより、球殻５の内部空間にバインダ３を充填することができる。
　充填材６を構成する材料とバインダ３を構成する材料とが同じであり、充填工程を別に設けない場合は、バインダ３と球殻５とを混合した後、且つ、基板１の上に蛍光組成物を塗布する前に、球殻５の内部空間にバインダ３を浸透させる浸透工程を行う。浸透工程は、所望量のバインダ３が球殻５の内部空間に浸透するまでの所定時間、球殻５とバインダ３との混合物を静置するかまたは撹拌することにより、行うことができる。
　一実施形態において、バインダ３および充填材６は、共に、熱伝導性の高い同一の材料、例えば、アルミナからなり、球殻５は、これらとは異なる材料からなることが好ましい。これにより、熱伝導性に優れた蛍光層１２を、簡易な手順で製造することができる。
　蛍光層１２に占める蛍光体粒子２の割合は、所望の発光強度等に応じて適宜に設定することができるが、光の利用効率および膜厚の観点からは、例えば、蛍光層１２に対して３０体積％以上であることが好ましく、５０体積％以上であることがより好ましい。また、膜強度の観点からは７５体積％以下であることが好ましく、７０体積％以下であることがより好ましい。
　蛍光層１２に占める球殻状粒子４の割合は、散乱性の観点からは、例えば、蛍光層１２に対して５体積％以上であることが好ましく、１０体積％以上であることがより好ましい。また、膜強度の観点からは２５体積％以下であることが好ましく、２０体積％以下であることがより好ましい。
　蛍光層１２の厚さは、特に限定されず、波長変換素子１０の用途等に応じて適宜に設定することができる。
　（さらなる機能層）
　波長変換素子１０は、基板１と蛍光層１２との間に、さらなる機能層を備えていてもよい。このような機能層としては、例えば、散乱粒子と第２のバインダとを含む散乱層が挙げられる。
　基板１と蛍光層１２との間に屈折率が高い散乱粒子を含む散乱層が配置されていることにより、蛍光出射面１１とは反対方向へ向かった蛍光を散乱し、蛍光出射面１１側へ向かわせることができる。そのため、導光による蛍光のロスを抑制することができる。また、蛍光層１２に入射したが、蛍光体粒子２による蛍光発光に直接寄与することなく、蛍光層１２を透過した励起光を散乱層によって散乱することにより、励起光の光路長が伸びるため、励起光の利用効率を向上させることができる。そのため、蛍光発光強度を高めることができる。また、同一の蛍光発光強度を有する波長変換素子に比べて、蛍光層１２の厚さを薄くすることができる。つまり、蛍光体粒子２および球殻状粒子４の量を減らすことができる。
　散乱粒子は、蛍光層１２を構成するバインダ３および蛍光体粒子２、並びに、散乱層を構成する第２のバインダよりも屈折率が高い。散乱粒子としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が挙げられるが、中でも、酸化チタンであることが好ましい。酸化チタンは、ルチル型の結晶構造を有することが好ましい。
　第２のバインダは、蛍光層１２を構成するバインダ３で例示したバインダを用いることができる。蛍光層１２を構成するバインダ３と、散乱層を構成する第２のバインダとは、異なるバインダであってもよいが、同一のバインダであることが好ましい。当該構成であることにより、蛍光層１２と散乱層との間での界面ロスを低減することにおいて有効である。ここで、「界面ロスを低減すること」とは、蛍光層１２と散乱層との接触面から蛍光層１２の側面に導光する励起光および蛍光を低減して、当該接触面から蛍光層１２における当該接触面に対向する面に導光する励起光および蛍光を増加することを意図する。
　散乱層に占める散乱粒子の割合は、特に限定されないが、例えば、散乱層に対して１０～７５体積％程度である。当該構成であることにより、基板１への密着性を有しつつ、上述した効果を奏することができる。
　散乱層の厚さは、２０～５０μｍであることが好ましい。
　また、散乱層の代わりにまたは散乱層の形成と共に、基板１の蛍光層１２または散乱層との接触面に凹凸を形成してもよい。当該凹凸によっても、蛍光を散乱させて導光による蛍光のロスを抑制し、励起光を散乱させて励起光の光路長を伸ばすことにより励起光の利用効率を向上させることができる。
　（波長変換素子１０の製造方法）
　次に、一例を挙げて、本実施形態に係る波長変換素子１０の製造方法を説明する。
　本実施形態に係る波長変換素子１０は、蛍光体粒子２、バインダ３および球殻状粒子４を含む蛍光組成物を、基板１の上に塗布し、必要に応じて乾燥および／または硬化させて蛍光層１２を形成することにより、好適に製造することができる。
　蛍光組成物を基板１上に塗布する方法としては、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。
　〔実施形態２〕
　本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　（波長変換素子２０の構成）
　図２は、本実施形態に係る波長変換素子２０を模式的に示した断面図である。また、図３は、本実施形態に係る波長変換素子２０の断面のＳＥＭ画像であり、図４は、同表面のうち、球殻状粒子４を割断して得られる断面を含む領域を拡大して示すＳＥＭ画像である。
　図２に示すように、本実施形態に係る波長変換素子２０は、複数の球殻状粒子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにおいて、充填材６による内部空間の充填率が互いに異なる点において、実施形態１の波長変換素子１０と異なる。その他の各構成は、実施形態１において説明した構成と同じである。
　波長変換素子２０の蛍光層１２中には、内部空間の全てが充填材６で埋められている球殻状粒子４ａ、内部空間の一部が充填材６で埋められている球殻状粒子４ｂ、４ｃ、および、内部空間に充填材６を実質的に含まず、空気７のみを含む球殻状粒子４ｄが混在していてよい。
　球殻状粒子４は、充填材６の充填率が低いほど、散乱性に優れ、充填材６の充填率が高いほど、熱伝導性に優れる。充填率が互いに異なる球殻状粒子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが混在することにより、高い散乱性と、高い熱伝導性とを同時に確保することができる。また、充填率が互いに異なる球殻状粒子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの混合比を調整することにより、散乱性と熱伝導性との所望のバランスを達成することができる。球殻状粒子４の充填率の制御は、球殻状粒子４の製造方法の充填工程において、球殻５に充填材６を含む液体を浸透させる浸透時間を調整すること等により行うことができる。
　充填率が互いに異なる球殻状粒子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、比重の違いにより、蛍光層１２の厚み方向において、互いに異なる位置に分布する傾向がある。具体的には、図５に示すように、充填材６の充填率が低いほど蛍光出射面１１側に分布し、充填材６の充填率が高いほど基板１側に分布する傾向がある。したがって、蛍光層１２のうち、蛍光出射面１１側においては、主に、散乱性に優れた球殻状粒子４により、蛍光層１２における蛍光の導光を抑制する効果が得られる。また、蛍光層１２のうち、基板１側においては、主に、熱伝導性に優れた球殻状粒子４により、蛍光層１２の熱を基板１側に速やかに伝達し、蛍光層１２を効率的に冷却する効果が得られる。
　充填率が互いに異なる球殻状粒子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが、それぞれの比重に応じて分布する結果、図３のＳＥＭ画像に示すように、蛍光層１２の全体にわたって、球殻状粒子４が分散する。また、内部空間の一部が充填材６で埋められている球殻状粒子４ｂ、４ｃにおいて、充填材の充填様式は特に限定されない。充填材６は、図４のＳＥＭ画像に示すように、球殻５の内壁上に付着するように充填されており、内部空間の中心部は空洞のままであってもよい。または、充填材６は、内部空間の中心部に位置するように充填されていてもよい。
　〔実施形態３〕
　本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　（波長変換素子３０の構成）
　図６は、本実施形態に係る波長変換素子３０を模式的に示した断面図である。また、図７は、本実施形態に係る波長変換素子３０の断面のＳＥＭ画像であり、図８は、同表面のうち、球殻状粒子４を割断して得られる断面を含む領域を拡大して示すＳＥＭ画像である。
　図６～８に示すように、本実施形態に係る波長変換素子３０は、蛍光層１２において、球殻状粒子４の外側表面と、これを覆うバインダ３との間の少なくとも一部に、球殻外空間８を備える点において、実施形態１の波長変換素子１０または実施形態２の波長変換素子２０と異なる。その他の各構成は、実施形態１および実施形態２において説明した構成と同じである。
　球殻外空間８は、球殻状粒子４の外側表面に沿って設けられる空気からなる層である。球殻外空間８を構成する空気は、バインダ３および球殻５を構成する材料との屈折率差が大きい。したがって、蛍光層１２が球殻外空間８を備えることにより、高い散乱性が得られ、導光抑制効果が一層高まる。また、球殻外空間８は、球殻状粒子４の外側表面に沿って設けられるため、比重の軽い空気からなる層でありながら、蛍光層１２の表面付近に偏在することなく、バインダ３内に均一に分散される。したがって、波長変換素子３０内への励起光の入射効率を向上し、かつ、蛍光層１２における蛍光の導光を抑制し、蛍光の取り出し効率を一層向上することができる。
　（波長変換素子３０の製造方法）
　本実施形態に係る波長変換素子３０は、実施形態１の波長変換素子１０または実施形態２の波長変換素子２０の製造方法と同様にして、蛍光組成物を基板１上に塗布し、必要に応じて乾燥および／または硬化した後で、球殻５の少なくとも一部を溶解等により除去し、球殻外空間８を形成することにより、好適に製造することができる。
　球殻５の少なくとも一部を除去する方法としては、基板１上に塗布された蛍光組成物を酸性溶液またはアルカリ性溶液に浸漬し、球殻５の外表面を溶解する方法等が挙げられる。
　〔実施形態４〕
　本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　〔発光システムの構成〕
　図１１は、本実施形態に係る発光システムの構成を示す平面図（ｘｙ平面）である。当該発光システムは、上記実施形態１～３に係る少なくとも何れかの波長変換素子１０、２０、３０を、波長変換素子１４８ａ（すなわち蛍光源）として備える蛍光ホイール１０２ａである。
　図１２は、本実施形態４に係る発光システムの構成を示す側面図（ｘｚ平面）である。蛍光ホイール１０２ａは、励起光源から出射された励起光を受けるホイール１４１ａの表面の周方向の少なくとも一部に、波長変換素子１４８ａが配置されている。図１１に示すように、波長変換素子１４８ａは、同心円状にホイール１４１ａ上に配置されていることが好ましい。
　〔実施形態５〕
　本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　〔発光システムの構成〕
　図１３は、本実施形態に係る発光システムの構成を示す概略図である。当該発光システムは、上記実施形態１～３に係る少なくとも何れかの波長変換素子１０、２０、３０を、波長変換素子１４８ａ（すなわち蛍光源）として備える光源装置１４０である。図１４は、光源装置１４０の光源モジュール１０１の構成を示す側面図（ｘｚ平面）である。
　光源装置１４０は、蛍光ホイール１０２ａと、蛍光ホイール１０２ａを回転させる駆動装置１４２と、波長変換素子１４８ａに励起光１４を照射する励起光源１３とを備えている。光源装置１４０は、蛍光ホイール１０２ａの回転に伴い、少なくとも蛍光ホイール１０２ａの表面の周方向に配置された波長変換素子１４８ａの蛍光層に励起光１４が入射した際に、蛍光１１７を出射する。
　光源装置１４０は、好ましくはプロジェクタ等に用いられる。光源装置１４０では、励起光源１３は、波長変換素子１４８ａの蛍光層を励起する波長の励起光１４を出射する青色レーザ光源であるのが好ましい。好ましい実施形態では、ＹＡＧ、ＬｕＡＧ等の蛍光体粒子を励起する青色レーザダイオードが用いられる。波長変換素子１４８ａの蛍光層を照射する励起光１４は、光路上にてレンズ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃを通過することができる。
　励起光１４の光路上にミラー１４５が配置されていてもよい。ミラー１４５は半透鏡（ハーフミラー）であるのが好ましい。
　蛍光ホイール１０２ａは、ホイール固定具１４６によって、駆動装置１４２の回転軸１４７に固定される。駆動装置１４２は好ましくはモータであり、モータの回転シャフトである回転軸１４７に、ホイール固定具１４６によって固定された蛍光ホイール１０２ａが、モータの回転に伴い回転する。
　蛍光ホイール１０２ａの表面上の周辺部に配置された波長変換素子１４８ａが、励起光１４を受けて蛍光１１７を出射し、ミラー１４５を透過して蛍光を出射する。波長変換素子１４８ａは、蛍光ホイール１０２ａの回転に伴い回転するため、随時回転しながら、蛍光１１７を出射する。
　図１５および図１６は、光源装置１４０の蛍光ホイールの変形例の構成を示す平面図（ｘｙ平面）である。図１５および図１６に示すように、ホイールは、セグメントの一部を励起光１４が透過する透過部１４３を備えたホイール１４１ｂとすることができる。好ましい実施形態では、透過部１４３はガラスからなることが好ましい。かかるセグメント構成とすることにより、励起光１４を１つの蛍光ホイールで複数の波長に変換させることが可能となる。図１５に示すように、波長変換素子１４８ｂを、緑色に相当する波長を蛍光発光する蛍光層１２ａを備えるセグメントと、黄色に相当する波長を蛍光発光する蛍光層１２ｂを備えるセグメントとに分割した蛍光ホイール１０２ｂとしてもよい。
　また、図１６に示すように、波長変換素子１４８ｃを、緑色に相当する波長を蛍光発光する蛍光層１２ａを備えるセグメントと、黄色に相当する波長を蛍光発光する蛍光層１２ｂを備えるセグメントと、赤色に相当する波長を蛍光発光する蛍光層１２ｃを備えるセグメントとに分割した蛍光ホイール１０２ｃとしてもよい。蛍光ホイールを周方向に複数のセグメントに分割し、蛍光層をセグメント毎に塗り分けることにより、様々な色を作り出すことができる。
　〔実施形態６〕
　本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　〔発光システムの構成〕
　図１７は、本実施形態に係る発光システムの構成を示す概略図である。当該発光システムは、上記実施形態１～３に係る少なくとも何れかの波長変換素子１０、２０、３０を、波長変換素子８１（すなわち蛍光源）として備える光源装置８０である。光源装置８０は、波長変換素子８１と、波長変換素子８１に励起光を照射する励起光源１３と、波長変換素子８１から出射した蛍光１１７を反射させる反射面を有するリフレクタ１１１とを備えている。リフレクタ１１１の反射面は、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している。
　光源装置８０は、好ましくは反射型車両用前照灯具（レーザヘッドライト）である。励起光源１３は、波長変換素子８１の蛍光層を励起する波長の励起光１４を出射する青色レーザ光源であるのが好ましい。リフレクタ１１１は、半放物面ミラーから構成されるのが好ましい。放物面をｘｙ平面に平行に上下に２分割して半放物面とし、その内面はミラーになっているのが好ましい。リフレクタ１１１には、励起光１４が通過する透孔がある。波長変換素子８１は、青色の励起光１４によって励起され、可視光の長波長域（黄色波長）の蛍光１１７を発する。また、励起光１４は、波長変換素子８１の表面にて反射され、拡散反射光１１８ともなる。波長変換素子８１は、放物面の焦点の位置に配置される。波長変換素子８１が、放物面ミラーの焦点の位置にあるので、波長変換素子８１から出射された蛍光１１７、拡散反射光１１８はリフレクタ１１１へ向い、その表面にて反射すると、一様に出射面１１２に直進する。蛍光１１７と拡散反射光１１８とが混ざり合った白色光が平行光として出射面１１２から出射する。
　〔実施形態７〕
　本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　〔発光システムの構成〕
　図１８は、本実施形態に係る発光システムの構成を示す概略図である。当該発光システムは、上記実施形態１～３に係る少なくとも何れかの波長変換素子１０、２０、３０を、波長変換素子（すなわち蛍光源）として備える投影装置１００である。投影装置１００は、光源装置と、蛍光ホイールの回転位置を取得する回転位置センサ１０３と、回転位置センサ１０３からの出力情報に基づいて励起光源１３を制御する光源制御部１０４と、表示素子１０７と、光源装置からの光を表示素子１０７まで導光する光源側光学系１０６と、表示素子１０７からの投影光をスクリーンに投影する投影側光学系１０８とを備えている。投影装置１００は、回転位置センサ１０３により取得された蛍光ホイールの回転位置の情報により、励起光源１３の出力を制御する。光源装置は、励起光源１３から出射された励起光１４が通過する周方向の少なくとも一部に、波長変換素子が周方向に複数セグメントに分割されて配置された蛍光ホイールを備えているが、上述したセグメントに分割されていない蛍光ホイール１０２ａであってもよい。
　例えば、図１６のように蛍光ホイール１０２ｃのセグメントの一部に透過部１４３を設けた場合、青色発光の励起光１４は透過部１４３を介して蛍光ホイール１０２ｃを透過する。波長変換素子１４８ｃに照射した励起光１４は、光路上にてミラー１０９ａ～１０９ｃおよび光源側光学系１０６を経由することができる。光源側光学系１０６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、上記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１０６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１４による青色の光は反射されて蛍光ホイール１０２ｃに向けられる。蛍光ホイール１０２ｃの回転のタイミングにより、青色の光は透過部１４３を介して蛍光ホイール１０２ｃを透過する。蛍光ホイール１０２ｃの回転のタイミングにより、透過部１４３以外のセグメントに照射された励起光１４は、波長変換素子１４８ｃ（蛍光層１２ａ～１２ｃ）を照射し、波長変換素子１４８ｃ（蛍光層１２ａ～１２ｃ）を蛍光発光させる。セグメント毎に蛍光層１２ａでは緑色波長帯域の蛍光が発光され、蛍光層１２ｂでは黄色波長帯域の蛍光が発光され、蛍光層１２ｃでは赤色波長帯域の蛍光が発光される。蛍光発光された緑色、黄色および赤色の光は、ダイクロイックミラーを透過して表示素子１０７に入射する。透過部１４３を透過した青色の光は、ミラー１０９ａ～１０９ｃ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１０７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１００）は、光源モジュール１０１と、表示素子１０７と、光源側光学系１０６（ダイクロイックミラー）と、投影側光学系１０８と、を備えることができる。光源側光学系１０６（ダイクロイックミラー）は、光源モジュール１０１からの光を上記表示素子１０７まで導光し、投影側光学系１０８は、上記表示素子１０７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１０７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１０８は投影部レンズの組み合わせからなるのが好ましい。
　〔まとめ〕
　本開示の態様１に係る波長変換素子（１０、２０、３０）は、基板（１）と、前記基板（１）上に配置された蛍光層とを含み、前記蛍光層は、複数の蛍光体粒子（２）、球殻（５）を備える複数の球殻状粒子（４）、および、バインダ（３）を含み、前記球殻状粒子（４）は、前記球殻（５）内に内部空間を備え、少なくとも一部の前記複数の球殻状粒子（４）は、前記内部空間に充填材（６）を含む構成である。
　本開示の態様２に係る波長変換素子（２０、３０）は、上記の態様１において、前記内部空間に前記充填材（６）を含む前記複数の球殻状粒子（４）の少なくとも一部が、前記充填材（６）による前記内部空間の充填率が互いに異なる構成としてもよい。
　本開示の態様３に係る波長変換素子（１０、２０、３０）は、上記の態様１または態様２において、前記球殻（５）と前記充填材（６）とが、屈折率が互いに異なる材料からなる構成としてもよい。
　本開示の態様４に係る波長変換素子（１０、２０、３０）は、上記の態様３において、前記充填材（６）と前記バインダ（３）とが、同一の材料からなる構成としてもよい。
　本開示の態様５に係る波長変換素子（３０）は、上記の態様１～４の何れかにおいて、前記球殻状粒子（４）の外側表面と、これを覆うバインダ（３）との間の少なくとも一部に球殻外空間（８）を備える構成としてもよい。
　本開示の態様６に係る発光システムは、蛍光源を備える発光システムであって、上記蛍光源が、上記の態様１～５の何れかに記載の波長変換素子（１０、２０、３０）である構成である。
　本開示の態様７に係る発光システムは、上記の態様６において、蛍光ホイール（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）である発光システムであって、ホイール（１４１ａ、１４１ｂ）をさらに備え、前記蛍光源が、前記ホイール（１４１ａ、１４１ｂ）の表面の周方向の少なくとも一部に配置されている構成である。
　本開示の態様８に係る発光システムは、上記の態様６において、光源装置（１４０）である発光システムであって、ホイール（１４１ａ、１４１ｂ）と、前記ホイール（１４１ａ、１４１ｂ）を回転させる駆動装置（１４２）と、前記蛍光源に励起光（１４）を照射する励起光源（１３）と、をさらに備え、前記蛍光源が、前記ホイール（１４１ａ、１４１ｂ）の表面の周方向の少なくとも一部に配置されており、前記ホイール（１４１ａ、１４１ｂ）の回転に伴い、前記蛍光源に励起光（１４）が入射した際に、前記蛍光源が蛍光（１１７）を出射する構成である。
　本開示の態様９に係る発光システムは、上記の態様６において、車両用前照灯具である発光システムであって、前記蛍光源に励起光（１４）を照射する励起光源（１３）と、前記蛍光源から出射した蛍光（１１７）を反射させる反射面を有するリフレクタ（１１１）と、をさらに備え、前記リフレクタ（１１１）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である。
　本開示の態様１０に係る発光システムは、上記の態様６において、投影装置（１００）である発光システムであって、表示素子（１０７）と、前記蛍光源からの蛍光を前記表示素子（１０７）まで導光する光源側光学系（１０６）と、前記表示素子（１０７）からの投影光をスクリーンに投影する投影側光学系（１０８）と、をさらに備える構成である。
　本開示の態様１１に係る発光システムは、上記の態様６において、投影装置（１００）である発光システムであって、ホイールと、前記ホイールを回転させる駆動装置と、前記蛍光源に励起光（１４）を照射する励起光源（１３）と、前記ホイールの回転位置を取得する回転位置センサ（１０３）と、前記回転位置センサ（１０３）からの出力情報に基づいて励起光源（１３）を制御する光源制御部（１０４）と、表示素子（１０７）と、前記蛍光源からの蛍光を前記表示素子（１０７）まで導光する光源側光学系（１０６）と、前記表示素子（１０７）からの投影光をスクリーンに投影する投影側光学系（１０８）と、をさらに備え、前記ホイールの表面の、前記励起光源（１３）から出射された励起光（１４）が通過する周方向の少なくとも一部に、前記蛍光源が周方向に複数セグメントに分割されて配置されており、前記ホイールの回転に伴い、前記蛍光源に励起光（１４）が入射した際に、前記蛍光源が蛍光を出射し、前記回転位置センサ（１０３）により取得された前記ホイールの回転位置の情報により前記励起光源（１３）の出力を制御する構成である。
　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 (11)

  1. 　基板と、前記基板上に配置された蛍光層とを含み、
    　前記蛍光層は、複数の蛍光体粒子、球殻を備える複数の球殻状粒子、および、バインダを含み、
    　前記球殻状粒子は、前記球殻内に内部空間を備え、
    　少なくとも一部の前記複数の球殻状粒子は、前記内部空間に充填材を含むことを特徴とする波長変換素子。
  2. 　前記内部空間に前記充填材を含む前記複数の球殻状粒子の少なくとも一部は、前記充填材による前記内部空間の充填率が互いに異なることを特徴とする、請求項１に記載の波長変換素子。
  3. 　前記球殻と前記充填材とは、屈折率が互いに異なる材料からなることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の波長変換素子。
  4. 　前記充填材と前記バインダとは、同一の材料からなることを特徴とする、請求項３に記載の波長変換素子。
  5. 　前記球殻状粒子の外側表面と、これを覆うバインダとの間の少なくとも一部に球殻外空間を備えることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の波長変換素子。
  6. 　蛍光源を備える発光システムであって、
    　前記蛍光源が、請求項１～５の何れか一項に記載の波長変換素子であることを特徴とする、発光システム。
  7. 　蛍光ホイールである請求項６に記載の発光システムであって、
    　ホイールをさらに備え、
    　前記蛍光源が、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ことを特徴とする、請求項６に記載の発光システム。
  8. 　光源装置である請求項６に記載の発光システムであって、
    　ホイールと、
    　前記ホイールを回転させる駆動装置と、
    　前記蛍光源に励起光を照射する励起光源と、
    をさらに備え、
    　前記蛍光源が、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おり、
    　前記ホイールの回転に伴い、前記蛍光源に励起光が入射した際に、前記蛍光源が蛍光を出射することを特徴とする、請求項６に記載の発光システム。
  9. 　車両用前照灯具である請求項６に記載の発光システムであって、
    　前記蛍光源に励起光を照射する励起光源と、
    　前記蛍光源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６に記載の発光システム。
  10. 　投影装置である請求項６に記載の発光システムであって、
    　表示素子と、
    　前記蛍光源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６に記載の発光システム。
  11. 　投影装置である請求項６に記載の発光システムであって、
    　ホイールと、
    　前記ホイールを回転させる駆動装置と、
    　前記蛍光源に励起光を照射する励起光源と、
    　前記ホイールの回転位置を取得する回転位置センサと、
    　前記回転位置センサからの出力情報に基づいて前記励起光源を制御する光源制御部と、
    　表示素子と、
    　前記蛍光源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、
    　前記ホイールの表面の、前記励起光源から出射された励起光が通過する周方向の少なくとも一部に、前記蛍光源が周方向に複数セグメントに分割されて配置されており、
    　前記ホイールの回転に伴い、前記蛍光源に励起光が入射した際に、前記蛍光源が蛍光を出射し、
    　前記回転位置センサにより取得された前記ホイールの回転位置の情報により前記励起光源の出力を制御することを特徴とする、請求項６に記載の発光システム。
PCT/JP2021/036720 2020-10-05 2021-10-05 波長変換素子および発光システム WO2022075292A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020168374A JP2023165052A (ja) 2020-10-05 2020-10-05 波長変換素子および発光システム
JP2020-168374 2020-10-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022075292A1 true WO2022075292A1 (ja) 2022-04-14

Family

ID=81126934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/036720 WO2022075292A1 (ja) 2020-10-05 2021-10-05 波長変換素子および発光システム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023165052A (ja)
WO (1) WO2022075292A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012083695A (ja) * 2010-09-16 2012-04-26 Seiko Epson Corp 光源装置およびプロジェクター
JP2015001709A (ja) * 2013-06-18 2015-01-05 日亜化学工業株式会社 光源装置及びプロジェクタ
JP2017016792A (ja) * 2015-06-29 2017-01-19 シャープ株式会社 波長変換素子、発光装置、表示装置および照明装置
WO2018055903A1 (ja) * 2016-09-20 2018-03-29 ソニー株式会社 光源装置および投射型表示装置
WO2018142722A1 (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 日本板硝子株式会社 光拡散粒子、光拡散透過シート、及び光拡散粒子を製造する方法
WO2019181368A1 (ja) * 2018-03-23 2019-09-26 日華化学株式会社 光散乱体、光散乱体形成用組成物、シート状積層体、投影スクリーン、光拡散シート及び光エンハンサー内蔵照明装置
WO2020090663A1 (ja) * 2018-10-30 2020-05-07 シャープ株式会社 光学素子、蛍光ホイール、光源装置、車両用前照灯具、および投影装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012083695A (ja) * 2010-09-16 2012-04-26 Seiko Epson Corp 光源装置およびプロジェクター
JP2015001709A (ja) * 2013-06-18 2015-01-05 日亜化学工業株式会社 光源装置及びプロジェクタ
JP2017016792A (ja) * 2015-06-29 2017-01-19 シャープ株式会社 波長変換素子、発光装置、表示装置および照明装置
WO2018055903A1 (ja) * 2016-09-20 2018-03-29 ソニー株式会社 光源装置および投射型表示装置
WO2018142722A1 (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 日本板硝子株式会社 光拡散粒子、光拡散透過シート、及び光拡散粒子を製造する方法
WO2019181368A1 (ja) * 2018-03-23 2019-09-26 日華化学株式会社 光散乱体、光散乱体形成用組成物、シート状積層体、投影スクリーン、光拡散シート及び光エンハンサー内蔵照明装置
WO2020090663A1 (ja) * 2018-10-30 2020-05-07 シャープ株式会社 光学素子、蛍光ホイール、光源装置、車両用前照灯具、および投影装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023165052A (ja) 2023-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9863604B2 (en) Phosphor wheel, light source device, and projection image display apparatus
US8684560B2 (en) Semiconductor light source apparatus and lighting unit
US8919976B2 (en) Light source device and lighting device
TW201734623A (zh) 波長轉換結構與投影裝置
CN111948890B (zh) 荧光色轮及使用其的光源系统
CN111077667B (zh) 波长转换模块、波长转换模块的形成方法以及投影装置
US20180301869A1 (en) Light-emitting body, light-emitting device, illuminator, and method for producing light-emitting body
JP6919434B2 (ja) 波長変換素子、光源装置およびプロジェクター
JP2014229503A (ja) 発光素子とその製造方法、およびプロジェクター
JP2014010917A (ja) 照明装置および車両用前照灯
WO2022075292A1 (ja) 波長変換素子および発光システム
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
WO2020085204A1 (ja) 光学素子および光学装置
WO2021111724A1 (ja) 波長変換素子、波長変換装置および発光システム
WO2021181779A1 (ja) 光学素子および発光システム
CN110799862B (zh) 荧光体层组成物、荧光构件、光源装置以及投影装置
JP7014835B2 (ja) 蛍光カラーホイール及びそれを用いた光源システム
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
WO2020090663A1 (ja) 光学素子、蛍光ホイール、光源装置、車両用前照灯具、および投影装置
WO2019111726A1 (ja) 蛍光体層組成物、蛍光部材、光源装置、および投影装置
CN109424941B (zh) 波长转换装置和激光荧光转换型光源
WO2020189405A1 (ja) 光学素子、車両用前照灯具、光源装置、および投影装置
WO2022123878A1 (ja) 波長変換部材、光源装置、前照灯具、および投影装置
JP2017151158A (ja) 波長変換素子、波長変換装置、照明装置およびプロジェクター

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: 21877591

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: 21877591

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP