JP5103874B2

JP5103874B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5103874B2
Application number: JP2006308953A
Authority: JP
Inventors: 敦智 ▲濱▼
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2026-11-15
Also published as: JP2008122838A

Description

本発明は、レーザディスプレイ、内視鏡、露光装置などに利用可能な発光装置に関し、特に、半導体発光素子と導光部材を用いた発光装置に関する。

光源からの光を光ファイバなどの導光部材で伝達させる装置は、光通信機器や、内視鏡などの照明機器として利用されている。このような装置は、光ファイバが機械的強度の低い部材であるため何らかの原因で切断（断線）されることがある。光源としてレーザ光を用いている場合は、そのレーザ光が切断面から漏れ出すため危険であり、特に、光通信機器や露光装置の場合は人間の目には見えない波長の光が用いられているため、気付かずに漏れ出した光が目に入射して眼球に損傷を与える危険性がある。このような光ファイバの断線を検知するために、光源のレーザダイオードの近傍に、光ファイバと光センサとを配置する方法が知られている。これにより断線部によって反射された戻り光をセンサで検出可能とする方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１８１３８４号公報

上記方法では、戻り光を検出することで光ファイバの断線を検知することが可能となるが、断線の状態によっては異常の検出が困難な場合がある。例えば、光ファイバの先端は、ヘキ開や研磨などによって平坦な面とされているが、断線面がヘキ開面となることがある。そのような場合、検出された戻り光が、本来の出射端面によって反射された戻り光なのか、断線面によって反射された戻り光なのかが判別できない。そのため、異常（光ファイバの断線）を正確に検出できない場合がある。

本発明は上記のような問題を解決するものであり、半導体発光素子からの光を、光ファイバなどの導光部材を用いて導光させ、その先端で波長を変換させて照射させる発光装置において、波長変換部材に起因する情報を検知することにより、高い確度で断線検知可能な構成を有する発光装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、光源と、光源と光学的に接続される導光部材と、導光部材の出射側端部に設けられ光源からの光を波長変換する波長変換部材と、導光部材の断線を検出する検出部材を具備する発光装置であって、検出部材は、波長変換部材によって波長変換された当該波長変換部材からの光を検出する受光素子を有することを特徴とする。これにより、光源からの光が色変換部材にまで到達しているか否かを検知することが可能となり、断線を正確に検知することができる。

本発明の請求項２に記載の発光装置は、受光素子は、導光部材の光源側に設けられ、光源からの光と波長変換部材によって変換された光とを分光させる分光器を介して設けられることを特徴とする。これにより、波長変換部材によって変換された光のみの検出が可能になり、導光部材の断線や、波長返還部材の不良を検知することができる。

本発明の請求項３に記載の発光装置は、受光素子は、光源と光学的に接続されている導光部材とは異なる第２の導光部材に接続されていることを特徴とする。これにより、簡単な構成で、導光部材の断線や、波長返還部材の不良を確実に検知することができる。

本発明の請求項４に記載の発光装置は、第２の導光部材と波長変換部材との間に、光源からの光を反射させるとともに波長変換部材によって変換された光を透過させる光学膜を有することを特徴とする。これにより、波長変換部材によって変換された光のみを効率良く第２の導光部材に導光させることが可能である。また、波長変換部材で変換されず反射された光源からの光を再度反射して波長変換部材で戻すことができるため、発光効率を向上させることができる。

本発明の請求項５に記載の発光装置は、光源と光学的に接続される導光部材と第２の導光部材とが同一の保持部材によって保持されていることを特徴とする。
本発明の請求項６に記載の発光装置は、第２の導光部材の出射側の端面が、光源と光学的に接続される導光部材の端面と同じ面上になるように位置していることを特徴とする。
本発明の請求項７に記載の発光装置は、受光素子は、導光部材の出射側に設けられることを特徴とする。

本発明の発光装置は、温度センサは、導光部材の出射側に設けられることを特徴とする。

本発明に係る発光装置により、導光部材の断線を正確に検知することができる。特に、断線面の状態により、異常を検知しにくい場合でも、精度よく断線を検知することができる。これにより、光源として紫外線などの短波長を用いる露光装置などにおいては、断線により漏れ出した光が作業環境内に配置されている他の部材を誤って露光したりすることなく、不良品の発生を低減することができる。また、被照射物を確認しにくい内視鏡などに用いられる発光装置においては、断線をより正確に検知することにより、被照射物の状況を正確に把握することができ、また、断線部から漏れ出す光によってその周辺の臓器などに悪影響を与えるのを防ぐことができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下に限定するものではない。

また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。以下、図面を参照しながら本発明の発光装置について説明する。
１．実施の形態１
図１Ａは、実施の形態１における発光装置１００を示す。図１Ｂは、図１Ａの発光装置に用いられる光部品１１０の構成を示す図である。図１Ａに示すように、実施の形態１に係る発光装置は大きく分けると、光源１２０と、導光部材１３０と、光部品１１０と、検出部材１４０とから構成され、これらは光学的に連続するように接続されている。具体的には、光源１２０からの光は、導光部材１３０を伝播して導光部材先端に設けられた光部品１１０に達した後、大部分の光は光部品を通過して外部に出射される。一部の光は光部品によって反射され光源側に向けて伝播する戻り光となる。検出部材１４０は、この戻り光を検出するために導光部材１３０と光源１２０との間に設けられている。

さらに具体的には、光源１２０は、パッケージ１２１の内部に半導体発光素子１２２として青色を主波長とする半導体レーザ素子が搭載されており、光源１２０からの光を受けて集光させるレンズ１４２ａ、１４２ｂと、集光された光を導光部材１３０に導入するためのコネクタ１５０と、コネクタ１５０に接続された導光部材１３０と、導光部材１３０の先端に光部品１１０と、を備えている。光部品１１０は、図１Ｂに示すように、導光部材１３０の出射側の端部に取り付けられる保持部材１１２と、この保持部材１１２が固定されたフランジ１１１と、これら先端部を保護するキャップ１１６とを有している。

実施の形態１においては、光源１２０とコネクタ１５０との間に設けられる検出部材１４０には、光分岐部材１４１が設けられており、ここで導光部材の先端部からの光（戻り光）を分岐して受光素子１４５に導くよう構成されている。そして、検出部材１４０には、光分岐部材によって分岐された戻り光をさらに波長ごとに分光させる分光器１４３を備えている。このようにすることで、導光部材が断線した場合に、導光部材の先端に設けられている波長変換部材に光源からの光が達しない、すなわち、波長変換された光が検出できないことになるため、導光部材の断線を精度良く検知することができる。

＜検出部材＞
実施の形態１においては、検出部材（受光素子）は、光源からの光と、導光部材を伝播する戻り光とを分岐させる光分岐部材と、分岐された戻り光をさらに波長ごとに分ける分光器と、分光器によって分光された光のうち波長変換部材によって変換された光を検出するための受光素子を備えるものである。これらは光学的に接続されていればよく、同一のパッケージに内包されていてもよく、あるいは異なるパッケージに搭載されていてもよい。

（光分岐部材）
光分岐部材は、導光部材の先端部からの光を、光源とは別の部材に導くように分割するものであれば何でもよい。このような光分岐部材を用いることで、光源とは別部材として検出部材を配することができるため、光源からの直接光の影響を排除することができる。また、光源駆動時に発生する熱などの影響を軽減し、温度による検出ばらつきなどを低減することができる。これにより、断線をより確度よく検知することが可能となる。さらに、反射光が光源に戻ることを抑制できるため、光源光のノイズも低減される。

光分岐部材の具体的な例としては、反射型ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタ、などを用いることができる。

（分光器）
分光器は、入射する光を波長ごとに光を分けるものであり、これによって光源からの光と、波長変換部材によって変換された光とに分光するものである。波長変換部材によって変換される光は、光源からの光に比して強度が弱くなるため検出しにくく、ノイズと混同し易い。本願のように、光源光と変換された光とを分けて検出することで、ノイズとしてではなく正確に検知することができる。

分光器の具体的な例としては、特定の波長を選択的に透過（遮断）させるフィルタや、入射した光を波長ごとに分散・屈折・全反射させるプリズムなどを用いることができる。

（受光素子）
受光素子は、波長変換部材によって変換された光を検出するものである。具体的には光起電力型光センサ（フォトダイオード）、フォトトランジスタ、光導電型光センサ（硫化カドミウム：ＣｄＳ）、などを用いることができ、波長によって好ましい部材を種々選択することができる。実施の形態１では、このような受光素子は、図１Ａに示すように導光部材１３０の光源側に設けられる。すなわち、導光部材を伝播して戻って来る光（戻り光）を検出するように設ける。このとき、光分岐部材と分光器とを介して導光部材と光学的に接続されるように設けることで、導光部材が断線した際には波長変換部材に起因する光は検出できなくなるため、断線を検知することができる。

受光素子は、半導体発光素子１２２が搭載されているパッケージ１２１内に設けてもよく、このようにすることで、発光装置を小型化することができる。特に、光源を納めるスペースが少ない場合に、このような構成とすることでコンパクトに断線検知機能を設けることができ、好ましい。あるいは、別部品中に設けてもよい。

＜光部品＞
実施の形態１において、光部品は導光部材の先端に設けられる部材であり、この光部品によって出射される光の配光特性などを調整することができる。尚、本発明においては、光を取り出すための機構のみを説明するが、ＣＣＤカメラを設けるなど他の部材を併用して用いることも可能であることは言うまでもない。

具体的には、図１Ｂに示すように、光部品１１０は導光部材１３０の出射側の端部に取り付けられる保持部材１１２と、この保持部材１１２が固定されたフランジ１１１とを有している。さらに、保持部材や導光部材の先端部を覆うようなキャップを設けることもできる。尚、以下に説明するような構成の他、目的や用途に応じて種々の構成とすることができる。

（保持部材）
実施の形態１において、保持部材は導光部材の先端近傍に設けられている部材であり、これにより導光部材の先端部の加工をしやすくすることができる。保持部材の大きさや形状は、特に問われるものではないが、円筒形のものが好ましい。保持部材の材料としては、光源からの光や、後述の波長変換部材からの光に対する反射率の高いものが好ましい。また、熱伝導率の高いものが好ましい。特に、後述する透光性部材やその中に含有させる蛍光部材などに、光源からの光や被覆部材によって反射された光などが照射されるときに発熱を伴う場合がある。そのような場合、色度が変化したり光度が低下したりするなどの変質の原因となりやすいため、保持部材の材料を少なくとも透光性部材や蛍光部材よりも熱伝導率の高い部材とするのが好ましい。このような材料として、具体的には金属（ステンレス、銅、真鍮、コバール、ニッケル、アルミニウム、銀、酸化物（アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、ダイヤモンド、炭化物（炭化珪素(ＳｉＣ)）などが挙げられる。金属は単体で用いてもよく、あるいは合金として用いてもよい。これらは、単体で用いることもできるし、あるいは組み合わせて用いることもできる。例えば、熱伝導率は高いが反射率が劣る部材の表面に高反射率の部材を設けるなど、熱的機能と光学的機能をそれぞれ機能分離させた組み合わせ材料として用いることもできる。尚、図１Ｂに示すような保持部材やフランジなどは省略することも可能である。

（キャップ）
実施の形態１において、キャップは、導光部材の先端に設けられる保持部材に嵌合させるように設けられているものであり、導光部材の先端部を保護するための部材である。ただし、導光部材からの光を遮ることのないよう、開口部を有しており、この開口部と通過して光は放出される。

キャップの開口部に透光性部材を設ける場合は、接合部材などを用いてキャップに密着させたり、あるいは、機械的に保持できるような形状としたりすることができる。例えば、図１Ｂに示すように、キャップ１１６の開口部に、低融点ガラスなどの接合部材１１８によって接合された透光性部材１１７が設けられている。

キャップの形状は、保持部材及び導光部材の先端部を保護できるようにするものであれば特に限定されるものではなく、好ましくは円筒形のものがよい。このように、外周に角部を設けないようにすることで、内視鏡などとして用いる場合、人体を損傷するなどの問題を生じにくくすることができる。さらに、フランジも含めて外周を円柱状となるようにするのが好ましい。ただし、光部品を複数用いて、例えば照明装置などに用いる場合は、基体に固定し易いように、四角柱形状などにしてもよい。

キャップの材料としては、特に限定するものではないが、熱伝導率の高いものが好ましい。特に、透光性部材や、その中に含有させる蛍光部材などに、光源からの光や被覆部材によって反射された光などが照射されるときに発熱を伴う場合がある。そのような場合、色度が変化したり光度が低下したりするなどの変質の原因となりやすいため、キャップの材料を少なくとも透光性部材や蛍光部材よりも熱伝導率の高い部材とするのが好ましい。このような材料として、具体的には金属（ステンレス、銅、真鍮、コバール、ニッケル、アルミニウム、銀、酸化物（アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３)、ジルコニア（ＺｒＯ_２)）、ダイヤモンド、炭化物（炭化珪素(ＳｉＣ)）などが挙げられる。これらは、単体で用いることもできるし、あるいは組み合わせて用いることもできる。金属は単体で用いてもよく、あるいは合金として用いてもよい。また、その他の材料についても、単体で用いるほか、複合材料（混合材料）として用いても良い。

また、キャップの貫通孔（開口部）は、導光部材からの光が透過可能であればその大きさや形状については特に限定されるものではなく、好ましくは、円形の貫通孔とするのが好ましい。さらに、貫通孔の径は、全体に亘って同じ径としてもよいし、保持部材の外周径と略等しい部分と、それよりも広い部分を設けるなどとすることができる。また、開口側に向けて徐々に広がるように、あるいは徐々に狭くなるような貫通孔としてもよい。また、貫通孔の数については、図１には１つの貫通孔を設けたものを例示しているが、これに限らず、２以上の複数個設けてもよい。さらに、キャップの貫通孔の内壁には、光源からの光に対する反射率の高い部材を設けることで、光の損失を低減することができる。このような高反射膜は、キャップの内壁の一部に設けることで前記のような効果を得ることができるが、特に全面に設けるのが好ましい。

また、キャップの開口部で、導光部材の出射側に位置するように設ける透光性部材は、後述のように波長変換部材を設けることもできる。この波長変換部材は、光源からの光によって励起されて光源とは異なる波長の光に変換可能な部材であり、このような波長変換部材を設けることで、所望の色調の光として出射させることが可能である。したがって、光源の波長と波長変換部材の組み合わせによって、種々の色調の光を発光可能である。

（透光性部材）
実施の形態１において、透光性部材はキャップの貫通孔（開口部）に配されるものであり、導光部材の先端部を保護するためのものである。用いる材料としては、光源や蛍光部材からの光を透過しやすいものが好ましく、具体的には、ガラス、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などを用いるのが好ましい。これらは、保護部材として機能させるためには、ある程度の強度を有するものが好ましい。例えば、まず、円形板状に加工し、それを接合部材を用いてキャップに接合させるように形成する場合は、透光性部材の厚さを０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度とするのが好ましい。また、このような円形板状ではなく、レンズ形状の透光性部材とすることもできる。

透光性部材を接合させる接合部材としては、キャップや透光性部材の材料を考慮して密着性の高いものを用いるのが好ましい。さらに、光源や蛍光部材からの光を吸収しにくい部材を用いるのが好ましい。

このように別工程で透光性部材を形成し、それを接合部材を用いてキャップに接合させる方法の他、透光性部材を係止できるようなキャップ形状として機械的に固定することもできる。あるいは、別工程で透光性部材を固形状に形成するのではなく、キャップを保持部材に嵌合させた後に、硬化させる前の透光性部材をポッティングして、その後硬化させるなどの方法でなどでも設けることができる。

また、この透光性部材には、後述する波長変換部材や拡散部材を混入させることができる。

（波長変換部材）
上記透光性部材中に、波長変換部材として半導体発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光部材を含有させることもできる。蛍光部材は、ガラスや樹脂などの透光性部材中に混入させて用いるのが好ましい。このとき、蛍光部材に加え、拡散部材なども一緒に用いることができる。

蛍光部材としては、半導体発光素子からの光を、より長波長に変換させるものの方が効率がよい。蛍光部材は、１種の蛍光物質等を単層で形成してもよいし、２種以上の蛍光物質等が混合された単層を形成してもよいし、１種の蛍光物質等を含有する単層を２層以上積層させてもよいし、２種以上の蛍光物質等がそれぞれ混合された単層を２層以上積層させてもよい。

蛍光部材としては、例えば、窒化物系半導体を発光層とする半導体発光素子からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。

Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕの他ＭＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ、Ｍ_１．８Ｓｉ_５Ｏ_０．２Ｎ_８：Ｅｕ、Ｍ_０．９Ｓｉ_７Ｏ_０．１Ｎ_１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。

また、Ｅｕ等の希土類元素により賦活され、第ＩＩ族元素Ｍと、Ｓｉと、Ａｌと、Ｎとを含む窒化物蛍光体で、紫外線乃至青色光を吸収して黄赤色から赤色の範囲に発光する。この窒化物蛍光体は、一般式がＭ_ｗＡｌ_ｘＳｉ_ｙＮ_{（（２／３）ｗ＋ｘ＋（４／３）ｙ）}：Ｅｕで示され、さらに添加元素として希土類元素及び４価の元素、３価の元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含む。ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選ばれる少なくとも１種である。

上記一般式において、ｗ、ｘ、ｙの範囲は好ましくは０．０４≦ｗ≦９、ｘ＝１、０．０５６≦ｙ≦１８とする。またｗ、ｘ、ｙの範囲は０．０４≦ｗ≦３、ｘ＝１、０．１４３≦ｙ≦８．７としてもよく、より好ましくは０．０５≦ｗ≦３、ｘ＝１、０．１６７≦ｙ≦８．７としても良い。

また窒化物蛍光体は、ホウ素Ｂを追加した一般式Ｍ_ｗＡｌ_ｘＳｉ_ｙＢ_ｚＮ_{（（２／３）ｗ＋ｘ＋（４／３）ｙ＋ｚ）}：Ｅｕとすることもできる。上記においても、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選ばれる少なくとも１種であり、０．０４≦ｗ≦９、ｘ＝１、０．０５６≦ｙ≦１８、０．０００５≦ｚ≦０．５である。ホウ素を添加する場合、そのモル濃度ｚは、上述の通り０．５以下とし、好ましくは０．３以下、さらに０．０００５よりも大きく設定される。さらに好ましくは、ホウ素のモル濃度は、０．００１以上であって、０．２以下に設定される。

またこれらの窒化物蛍光体は、さらにＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕの群から選ばれる少なくとも１種、又はＳｃ、Ｙ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか１種、又はＧｅ、Ｚｒのいずれか１種、が含有されている。これらを含有することによりＧｄ、Ｎｄ、Ｔｍよりも同等以上の輝度、量子効率又はピーク強度を出力することができる。

Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、ＭＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。

Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ_５（ＰＯ_４）_３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１種以上である。）などがある。

アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ_２Ｂ_５Ｏ_９Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。

アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｒ、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｒ、ＣａＡｌ_２Ｏ_４：Ｒ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｒ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_１２：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１種以上である。）などがある。

アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体には、（Ｓｒ_{１−ａ−ｂ−ｘ}Ｂａ_ａＣａ_ｂＥｕ_ｘ）_２ＳｉＯ_４（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０．００５≦ｘ≦０．１）などがある。

アルカリ土類硫化物蛍光体には、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕなどがある。

Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｙ_０．８Ｇｄ_０．２）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｙ_３（Ａｌ_０．８Ｇａ_０．２）_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。また、Ｙの一部もしくは全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅなどもある。

その他の蛍光体には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４：Ｍｎ、ＭＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。

上述の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、又は、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。

Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体とは、モル％表示で、ＣａＣＯ_３をＣａＯに換算して２０〜５０モル％、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜３０モル％、ＳｉＯを２５〜６０モル％、ＡｌＮを５〜５０モル％、希土類酸化物又は遷移金属酸化物を０．１〜２０モル％とし、５成分の合計が１００モル％となるオキシ窒化物ガラスを母体材料とした蛍光体である。尚、オキシ窒化物ガラスを母体材料とした蛍光体では、窒素含有量が１５ｗｔ％以下であることが好ましく、希土類酸化物イオンの他に増感剤となる他の希土類元素イオンを希土類酸化物として蛍光ガラス中に０．１〜１０モル％の範囲の含有量で共賦活剤として含むことが好ましい。

また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、作用、効果を有する蛍光体も使用することができる。

＜導光部材＞
導光部材は、光源と光学的に接続され、光源からの光を光部品に導くものであればよい。例えば、内側に屈折率の高いコアと外側に屈折率の低いクラッドが配置されており、これらを長手方向に延伸するよう構成される。導光部材の径は特に問われるものではないが、屈曲可能な程度に構成されるのが好ましく、用途に応じて適宜選択することができる。また、具体的な材料としては石英、多成分ガラス、プラスチックなどから構成される光ファイバや、ホーリーファイバ、あるいは液体をコアとして用いるリキッドファイバなどを挙げることができる。特に、短波長領域の波長を有する光源を用いる場合は、石英を用いた光ファイバが好ましい。

導光部材の断面形状は、特に限定されるものではないが、円形とするのが好ましい。また、導光部材の出射側の端面は、成膜精度の高い平坦な平面で、光軸に対して垂直な面とするのが好ましい。ただし、導光部材の光源側の端部の形状は特に限定されず、平面、凸状レンズ、凹状レンズ、少なくとも部分的に凹凸を設けた形状等、種々の形状とすることができる。

＜光源＞
実施の形態１において、光源としては、水銀ランプや固体レーザ、半導体発光素子などを用いることができる。これらに加え、さらに、導光部材の出射端面に設けられた第１の反射部材によって反射された光を受光可能な受光素子を有している。半導体発光素子を用いる場合は、具体的には図１Ａに示すように、リード端子を備えるメタル製のパッケージ１２１には、半導体発光素子１２２が載置されており、この半導体発光素子からの光を外部に出射させることが可能なように開口部が設けられている。パッケージの開口部から出射された光はレンズ１４２ａ、１４２ｂを介して集光され、コネクタ１５０を通じて導光部材１３０に導入される。ここでは、説明のために各部品を個々に分けて図示しているが、これに限らず、レンズやコネクタは、パッケージ内に組み込むこともでき、これらを含めて光源と言う場合もある。

（パッケージ）
実施の形態１において、パッケージの材料及び形状は、特に限定されるものではなく、現在知られているパッケージを用いることができる。特に、光源として半導体発光素子の一種であるレーザダイオードを用いる場合は、耐光性や耐熱性、耐候性を考慮してメタルパッケージとするのが好ましい。また、その場合、樹脂などの有機物は劣化しやすい傾向にあるため、レーザダイオードを封止するための樹脂は用いない方が好ましく、気体封止するのが好ましい。さらに、光を出射する側には開口部を設け、無機硝子などの光劣化のしにくい部材によって開口部を覆うように構成するのが好ましい。

（半導体発光素子）
光源として用いる半導体発光素子としては、発光ダイオードやレーザダイオードを用いるのが好ましく、より好ましくはレーザダイオードである。これにより、導光部材に効率良く光を導入することができる。

半導体発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。

蛍光物質を有する発光装置とする場合には、その蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。

また、可視光領域の光だけでなく、紫外線や赤外線を出力する発光素子とすることができる。さらには、半導体発光素子とともに、受光素子、及びそれらの半導体素子を過電圧による破壊から守る保護素子（例えば、ツェナーダイオードやコンデンサー）、あるいはそれらを組み合わせたものを搭載することができる。
２．実施の形態２
図２Ａは、実施の形態１における発光装置２００を示す。図２Ｂは、図２Ａの発光装置に用いられる光部品２１０の拡大断面図である。実施の形態２では、光源２２０は、レンズ２４０及びコネクタ２５０ａを介して導光部材２３０ａ（第１の導光部材）と接続されており、先端の光部品２１０に接続されている。光部品２１０に設けられる波長変換部材によって波長変換された光は、光源２２０と接続されている導光部材２３０ａ（第１の導光部材）とは異なる導光部材２３０ｂ（第２の導光部材）内を伝播するようにしている。そして、その第２の導光部材２３０ｂを伝播した光（戻り光）は、コネクタ２５０ｂを介して接続されている検出部材によって検知されることを特徴とする。検出部材には実施の形態１と同様に受光素子２４５が搭載されている。これにより、戻り光が出射光に干渉されずに伝播するため、精度良く断線を検知することができる。さらに、実施の形態１に比して、比較的簡易な構造とすることができるため、低コスト化が図れる。また、波長変換部材によって変換された光は光源からの光に比して導光部材を伝播しにくいため、戻り光の経路となる導光部材を、波長変換された光にあわせた部材や径とすることができるため、より確度良く断線を検知することができる。

（第２の導光部材）
第２の導光部材は、実施の形態１で述べた導光部材（第１の導光部材）と同様の部材を用いることができるし、材料や屈折率、あるいは径などを異ならせることもできる。例えば、第２の導光部材として、光源からの光よりも、波長変換部材によって変換された光の方が透過し易い材料を用いることで、光の損失を低減することができる。特に、波長変換された光は光源からの光に比して、波長が長く、また、散乱光であるため導光部材に入射しにくいため、第１の導光部材より径を大きくすることで光が入射し易くなって検出精度を向上させることができる。また、径を大きくするほかにも、第２の導光部材を複数設けて波長変換された光を入射しやすくすることでも、検出精度を向上させることができる。

また、第１の導光部材の出射側端部は、実施の形態１で述べたように保持部材が設けられているが、第２の導光部材の先端部も同様に保持部材によって保護されるように配するのが好ましい。例えば、図２Ｂに示すように、同一の保持部材２１２に、第１の導光部材２３０ａと第２の導光部材２３０ｂとが保持されるようにしてもよく、あるいは、別々の保持部材に保持されるようにしてもよい。同一の保持部材に保持される場合、光源からの光を出射する第１の導光部材を、出射側から見て波長変換部材の中央付近に位置するように配するのが好ましい。これにより、波長変換がより均一に行われ易くなり、色ムラを低減することができる。

第２の導光部材は、保持部材に保持される側の先端部は、その端面が第１の導光部材の端面と同じ面上になるように位置させるのが好ましい。これにより、第２の導光部材によって光源からの光を吸収したり、遮断したりすることなく、効率良く波長変換させることができる。

また、第２の導光部材は、検出部材に向けて波長変換された光を導く部材なので、その変換された波長の光を選択的に導光させるように、端面に光学膜を設けることもできる。例えば、第２の導光部材の光部品側の端面（波長変換部材の近傍に位置する側の端面）に、光源からの光の波長を反射する反射膜を設けることで、光源からの光が第２の導光部材に入光するのを抑制して、光源光の損失を低減させることができる。また、このような光学膜は、光部品側の端面に設けるほか、検出部材側に設けておくこともできる。

また、実施の形態１で述べたような光分岐部材や分光器を用いて光を検出することもできる。

また、第２の導光部材として、光部品と光源との間で、第１の導光部材と一部が交差するような形で設けることもできる。カプラなどの光学部品を用いて連結させることで、光源からの光を分配して波長変換部材に導くことが可能となる。これにより、波長変換部材に照射される光源光の光量は同等でも、照射面での光密度を低減させることができるため、波長変換部材の劣化を低減させることができる。これは、波長変換部材を含有している透光性部材などの部材に対しても同様である。すなわち、光源からの光の波長が短いほど照射される部材の劣化が問題となるが、単位面積あたりの密度を低減させておくことでそれらを抑制し、より寿命特性を向上させることができる。
３．実施の形態３
図３Ａは、実施の形態３における発光装置３００を示す。図３Ｂは、図３Ａの発光装置に用いられる光部品３１０の拡大断面図である。実施の形態３では、導光部材の出射側端部に設けられる光部品３１０に、波長変換部材と、それによって波長変換された光を検出する受光素子３２２とを有することを特徴とする。受光素子としては、実施の形態１で述べたものを用いることができる。実施の形態３では、受光素子は導光部材を介して設けられるのではなく光部品内に設けられているため、波長変換部材によって変換された光をより迅速に検知することができ、検知された情報は光源側に伝達されることで断線を検知することができる。

光部品に設けられている受光素子としては、実施の形態１で述べたような受光素子を用いることができる。図３Ｂでは、受光素子３２２は導光部材３３０を保持する保持部材中に組み込まれているが、別部材として設けてもよい。また、受光素子３２２は波長変換部材３１７と接するように設けるのが好ましいが、波長変換された光が受光できる位置であればどの位置に配置してもよい。受光素子からの情報は、導電部材３３１を通じて電気信号として光源側に設けられている検出部材（ＰＤアンプ）に伝達される。これによって断線を検知することができる。
４．実施の形態４
実施の形態４では、導光部材の出射側端部に設けられる光部品に、波長変換部材と、その温度を検知する温度センサを有することを特徴とする。形態としては図３Ａ及び図３Ｂに示す受光素子３２２を温度センサに置き換えたものが挙げられる。

波長変換部材は、光源からの光を吸収して波長を変換するがその際に、発熱を伴う。したがって、波長変換部材の温度変化を観察することで光源からの光が波長変換部材にまで達しているかどうかを検知することができる。

実施の形態４では、波長変換部材の温度変化を精度良く感知するためには、温度センサは導光部材の出射側端面の近傍に位置する波長変換部材に近い位置に設けるのが好ましい。また、光部品の外部からの熱が伝わりにくいように、断熱部材などで周囲を保護しておいてもよい。温度センサからの情報は、導電部材を通じて、光源側に設けられている温度計で測定され、断線が検知される。

上記実施の形態で説明した受光素子や温度センサは、単独で用いることのほか、組み合わせて用いることもできる。例えば、実施の形態３に記載の受光素子と実施の形態４に記載の温度センサをともに光部品に搭載して、光と温度の２つの情報を観察することでより精度良く断線を検知することができる。

本発明に係る発光装置は、半導体発光素子からの光を伝達する導光部材の断線を、より正確に検知することができる。そのため、断線部分から光が漏れて、他の部材に悪影響を与えたり、場合によっては人体を損傷させたりするような問題を回避することができる。

図１Ａは、本発明に係る発光装置の例を示す図である。図１Ｂは、図１Ａの光部品の構成を示す断面図である。図２Ａは、本発明に係る発光装置の例を示す図である。図２Ｂは、図２Ａの光部品を示す断面図である。図３Ａは、本発明に係る発光装置の例を示す図である。図３Ｂは、図３Ａの光部品を示す断面図である。

符号の説明

１００、２００、３００・・・発光装置
１１０、２１０、３１０・・・光部品
１１１、２１１、３１１・・・フランジ
１１２、２１２、３１２・・・保持部材
１１６、２１６、３１６・・・キャップ
１１７、２１７、３１７・・・透光性部材
１１８、２１８、３１８・・・接合部材
１２０、２２０、３２０・・・光源
１２１、２２１、３２１・・・パッケージ
１２２、２２２、３２２・・・半導体発光素子
１２３、４２３・・・受光素子
１３０、２３０ａ、２３０ｂ、３３０・・・導光部材
１４０・・・検出部材
１４１・・・光分岐部材
１４２ａ、１４２ｂ、２４０、３４０・・・レンズ
１４３・・・分光器
１４５、２４５、３２２・・・受光素子
１５０、２３２、２５０、３５０・・・コネクタ
３６０・・・温度計
３３１・・・導電部材

Claims

光源と、該光源と光学的に接続される第１の導光部材と、該第１の導光部材の出射側端部に設けられ前記光源からの光を波長変換する波長変換部材と、前記第１の導光部材の断線を検出する検出部材を具備する発光装置であって、
前記検出部材は、受光素子を有し、前記受光素子にて前記波長変換部材によって波長変換された光のみを検出することを特徴とする発光装置。
前記受光素子は、前記第１の導光部材の前記光源側に設けられ、前記光源からの光と前記波長変換部材によって変換された光とを分光させる分光器を介して設けられる請求項１記載の発光装置。
前記受光素子は、前記第１の導光部材とは異なる第２の導光部材に接続され、
前記第２の導光部材と前記波長変換部材との間に、前記光源からの光を反射させるとともに前記波長変換部材によって変換された光を透過させる光学膜を有する請求項１記載の発光装置。
前記第１の導光部材と前記第２の導光部材とが同一の保持部材によって保持されていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
出射側において、前記第２の導光部材の端面が、前記第１の導光部材の端面と同じ面上になるように位置していることを特徴とする請求項３又は４に記載の発光装置。