JP5971148B2

JP5971148B2 - Fluorescent light source device

Info

Publication number: JP5971148B2
Application number: JP2013027305A
Authority: JP
Inventors: 井上　正樹; 正樹井上; 晃彦杉谷; 政治北村; 蕪木　清幸; 清幸蕪木
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2033-02-15
Also published as: JP2014157698A

Description

本発明は、蛍光光源装置に関し、更に詳しくは、例えば、レーザ光等の励起光で励起される蛍光体による波長変換部材を備えた蛍光光源装置に関する。 The present invention relates to a fluorescent light source device, and more particularly to a fluorescent light source device including a wavelength conversion member made of a phosphor excited by excitation light such as laser light.

従来、プロジェクター装置に用いられる緑色光源として、レーザ光源と、当該レーザ光源からのレーザ光で励起される蛍光体よりなる波長変換部材とを備えてなる蛍光光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
具体的に、特許文献１には、図７に示すように、プロジェクター装置の緑色光源として、青色領域で発振するレーザ光を放射するレーザ光源５１と、蛍光ホイール５２と、当該蛍光ホイール５２を回転させるためのホイールモーター５３とを備えてなる蛍光光源装置が用いられている。この蛍光光源装置の蛍光ホイール５２は、レーザ光源５１からのレーザ光を透過する基材に、当該レーザ光で励起される蛍光体よりなる波長変換部材の層が形成されてなるものである。
図７において、６１は、コリメートレンズであり、６２は、赤色発光ダイオードよりなる赤色光源である。また、６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃは、集光レンズである。また、６５は、緑色光源からの光を透過し、赤色光源からの光を反射するダイクロイックミラーであり、６６は、導光装置入射レンズである。また、６７は、反射ミラーであり、６８は、導光装置である。 Conventionally, as a green light source used in a projector device, a fluorescent light source device including a laser light source and a wavelength conversion member made of a phosphor excited by laser light from the laser light source is known (for example, a patent) Reference 1).
Specifically, in Patent Document 1, as shown in FIG. 7, as a green light source of a projector device, a laser light source 51 that emits laser light oscillating in a blue region, a fluorescent wheel 52, and the fluorescent wheel 52 are rotated. A fluorescent light source device including a wheel motor 53 is used. The fluorescent wheel 52 of the fluorescent light source device is formed by forming a wavelength conversion member layer made of a phosphor excited by the laser light on a base material that transmits the laser light from the laser light source 51.
In FIG. 7, 61 is a collimating lens, and 62 is a red light source composed of a red light emitting diode. Reference numerals 63A, 63B, 63C, 64A, 64B, and 64C denote condensing lenses. Reference numeral 65 denotes a dichroic mirror that transmits light from the green light source and reflects light from the red light source. Reference numeral 66 denotes a light guide device incident lens. Reference numeral 67 denotes a reflection mirror, and reference numeral 68 denotes a light guide device.

しかしながら、ホイールモーター５３を含む蛍光ホイール５２の駆動系の構成が煩雑であり、しかも、構成部材の劣化に起因してホイールモーター５３に長い使用寿命が得られない、という問題がある。 However, there is a problem that the configuration of the drive system of the fluorescent wheel 52 including the wheel motor 53 is complicated, and a long service life cannot be obtained for the wheel motor 53 due to deterioration of the constituent members.

一方、蛍光光源装置としては、回転機構を有さない固定型のものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
具体的に、特許文献２には、図８に示すように、レーザ光源からのレーザ光で励起される蛍光体（ＹＡＧ焼結体）よりなる波長変換部材７１が基板７２上に硫酸バリウムよりなる熱膨張吸収層７３を介して接合され、この接合体がレーザ光源に対して固定的に設けられた蛍光光源装置が開示されている。
図８において、７４は金属よりなる放熱プレートであり、７５は放熱用ヒートシンクである。 On the other hand, as a fluorescent light source device, a fixed type device having no rotation mechanism has been proposed (for example, see Patent Document 2).
Specifically, in Patent Document 2, as shown in FIG. 8, a wavelength conversion member 71 made of a phosphor (YAG sintered body) excited by laser light from a laser light source is made of barium sulfate on a substrate 72. There is disclosed a fluorescent light source device that is bonded via a thermal expansion absorption layer 73 and in which this bonded body is fixedly provided with respect to a laser light source.
In FIG. 8, 74 is a heat radiating plate made of metal, and 75 is a heat radiating heat sink.

しかしながら、このような蛍光光源装置においては、レーザ光がＹＡＧ焼結体よりなる波長変換部材７１に照射されたときに、当該波長変換部材７１の表面においてレーザ光が後方散乱されるため、レーザ光が波長変換部材７１の内部に十分に取り込まれず、その結果、高い発光効率が得られない、という問題がある。 However, in such a fluorescent light source device, when the laser light is irradiated onto the wavelength conversion member 71 made of a YAG sintered body, the laser light is back-scattered on the surface of the wavelength conversion member 71. Is not sufficiently taken into the wavelength conversion member 71, and as a result, there is a problem that high luminous efficiency cannot be obtained.

特開２０１１−１３３１６号公報JP 2011-13316 A 特開２０１１−１９８５６０号公報JP 2011-198560 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、波長変換部材に励起光が照射されたときに、当該励起光の後方散乱が抑制されると共に、波長変換部材の内部からの蛍光の取り出し効率に優れ、その結果、高い発光効率が得られる蛍光光源装置を提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to suppress backscattering of the excitation light when the wavelength conversion member is irradiated with the excitation light, and to convert the wavelength. An object of the present invention is to provide a fluorescent light source device that is excellent in the efficiency of taking out fluorescence from the inside of a member and as a result, can obtain high luminous efficiency.

本発明の蛍光光源装置は、励起光により励起される蛍光体による波長変換部材を備えてなる蛍光光源装置であって、
前記波長変換部材における励起光受光面に、略錐状の凸部が周期的に配列されてなる周期構造が形成されており、当該周期構造の周期が前記蛍光体から放射される蛍光の回折が発生する範囲の大きさであり、
前記波長変換部材の裏面には、誘電体多層膜からなる光反射膜が形成されていることを特徴とする。 The fluorescent light source device of the present invention is a fluorescent light source device comprising a wavelength conversion member by a phosphor excited by excitation light,
The excitation light receiving surface of the wavelength conversion member is formed with a periodic structure in which substantially cone-shaped projections are periodically arranged, and the period of the periodic structure causes diffraction of fluorescence emitted from the phosphor. Is the size of the range that occurs,
A light reflecting film made of a dielectric multilayer film is formed on the back surface of the wavelength conversion member.

本発明の蛍光光源装置においては、前記波長変換部材は、その周側面が反射面に囲まれていることが好ましい。 In the fluorescent light source device of the present invention, it is preferable that a peripheral side surface of the wavelength conversion member is surrounded by a reflection surface.

本発明の蛍光光源装置においては、前記波長変換部材の周側面を囲む反射面が、拡散反射面であることが好ましい。 In the fluorescent light source device of the present invention, it is preferable that the reflection surface surrounding the peripheral side surface of the wavelength conversion member is a diffuse reflection surface.

本発明の蛍光光源装置によれば、基本的に、波長変換部材における励起光受光面に、略錐状の凸部が周期的に配列されてなる周期構造が形成されているため、波長変換部材に励起光が照射されたときに、当該励起光の後方散乱が抑制され、その結果、高い発光効率が得られる。
また、波長変換部材における励起光受光面に形成された周期構造の周期が、蛍光体から放射される蛍光の回折が発生する範囲の大きさであることにより、当該蛍光体から放射される蛍光を高い効率で外部に放射することができ、その結果、一層高い発光効率が得られる。
そして、波長変換部材の裏面に誘電体多層膜よりなる光反射膜が形成されていることにより、当該波長変換部材の内部において発生された蛍光を高効率で取り出すことができ、その結果、より一層高い発光効率が得られる。 According to the fluorescent light source device of the present invention, basically, the excitation light receiving surface of the wavelength conversion member has a periodic structure in which substantially cone-shaped convex portions are periodically arranged. When excitation light is irradiated to the light, backscattering of the excitation light is suppressed, and as a result, high luminous efficiency is obtained.
In addition, since the period of the periodic structure formed on the excitation light receiving surface of the wavelength conversion member is within a range in which the diffraction of the fluorescence emitted from the phosphor is generated, the fluorescence emitted from the phosphor can be reduced. The light can be emitted to the outside with high efficiency, and as a result, higher luminous efficiency can be obtained.
And, since the light reflecting film made of the dielectric multilayer film is formed on the back surface of the wavelength conversion member, the fluorescence generated inside the wavelength conversion member can be taken out with high efficiency. High luminous efficiency can be obtained.

また、波長変換部材の周側面が反射面に囲まれた構成の蛍光光源装置によれば、波長変換部材の周側面から出射されてしまった蛍光を当該反射面で反射して波長変換部材の内部に戻すことができるので、当該波長変換部材の内部において発生された蛍光をより一層高効率で取り出すことができる。 Further, according to the fluorescent light source device having the configuration in which the peripheral side surface of the wavelength conversion member is surrounded by the reflection surface, the fluorescence emitted from the peripheral side surface of the wavelength conversion member is reflected by the reflection surface and the inside of the wavelength conversion member Thus, the fluorescence generated inside the wavelength conversion member can be extracted with higher efficiency.

また、波長変換部材の周側面を囲む反射面が拡散反射面である構成の蛍光光源装置によれば、波長変換部材の周側面から出射された蛍光が、波長変換部材の内部に戻されるときに拡散反射によってその方向が変化されて波長変換部材の正面方向（励起光受光面方向）に取り出されやすくなるので、当該波長変換部材の内部において発生された蛍光をさらに高効率で取り出すことができる。 Further, according to the fluorescent light source device configured such that the reflection surface surrounding the peripheral side surface of the wavelength conversion member is a diffuse reflection surface, when the fluorescence emitted from the peripheral side surface of the wavelength conversion member is returned to the inside of the wavelength conversion member Since the direction is changed by diffuse reflection and the light is easily extracted in the front direction (excitation light receiving surface direction) of the wavelength conversion member, the fluorescence generated inside the wavelength conversion member can be extracted with higher efficiency.

本発明の蛍光光源装置の一例における構成の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of a structure in an example of the fluorescence light source device of this invention. 図１に示す蛍光光源装置における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure of the fluorescence light emission member in the fluorescence light source device shown in FIG. 励起光が蛍光部材の表面に垂直な方向に入射した場合において、当該励起光が伝播する媒体の屈折率の変化をマクロ的に示した図であり、（ａ）は蛍光部材の一部を拡大して示す断面図であり、（ｂ）は蛍光部材の表面に対して垂直な方向における位置と屈折率とのマクロ的な関係を示すグラフである。It is the figure which showed macroscopically the change of the refractive index of the medium which the said excitation light propagates when excitation light injects in the direction perpendicular | vertical to the surface of a fluorescent member, (a) is an enlarged view of a part of fluorescent member (B) is a graph showing a macroscopic relationship between the position in the direction perpendicular to the surface of the fluorescent member and the refractive index. 蛍光部材の表面において蛍光に生ずる反射および回折を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the reflection and diffraction which arise in fluorescence on the surface of a fluorescent member. 本発明の蛍光光源装置の他の例における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure of the fluorescence light emission member in the other example of the fluorescence light source device of this invention. 本発明の蛍光光源装置のさらに他の例における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure of the fluorescence light emission member in the further another example of the fluorescence light source device of this invention. 従来の蛍光光源装置の構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a structure of the conventional fluorescence light source device. 従来の蛍光光源装置の構成の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of a structure of the conventional fluorescence light source device.

以下、本発明の蛍光光源装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の蛍光光源装置の一例における構成の概略を示す説明図であり、図２は、図１に示す蛍光光源装置における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。
この蛍光光源装置は、図１に示すように、青色領域の光を放射するレーザダイオード１０と、このレーザダイオード１０に対向して配置された、当該レーザダイオード１０から放射されるレーザ光である励起光Ｌによって励起されて緑色領域の蛍光Ｌ１を放射する蛍光体から形成された蛍光部材２２よりなる波長変換部材を有する蛍光発光部材２０とを備えてなる。
レーザダイオード１０と蛍光発光部材２０との間における当該レーザダイオード１０に接近した位置には、レーザダイオード１０から入射された励起光Ｌを平行光線として出射するコリメータレンズ１５が配置されている。また、コリメータレンズ１５と蛍光発光部材２０との間には、レーザダイオード１０からの励起光Ｌを透過すると共に蛍光発光部材２０からの蛍光Ｌ１を反射するダイクロイックミラー１６が、コリメータレンズ１５の光軸に対して例えば４５°の角度で傾斜した姿勢で配置されている。
図１では、１つのレーザダイオード１０の光を用いているが、レーザダイオード１０が複数あり、蛍光発光部材２０の前に集光レンズを配置させ、集光光を蛍光発光部材２０に照射する形態であってもよい。また、励起光はレーザダイオード１０による光に限るものではなく、蛍光発光部材２０における蛍光体を励起することができるものであれば、ＬＥＤによる光を集光したものでもよく、更には、水銀、キセノン等が封入されたランプからの光であってもよい。尚、ランプやＬＥＤのように放射波長に幅を持つ光源を利用した場合には、励起光の波長は主たる放射波長の領域である。ただし、本発明においては、これに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the fluorescent light source device of the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of an example of the fluorescent light source device of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory sectional view showing the configuration of a fluorescent light emitting member in the fluorescent light source device shown in FIG.
As shown in FIG. 1, this fluorescent light source device includes a laser diode 10 that emits light in a blue region, and excitation that is laser light emitted from the laser diode 10 that is disposed opposite to the laser diode 10. And a fluorescent light emitting member 20 having a wavelength conversion member made of a fluorescent member 22 formed of a phosphor that is excited by light L and emits fluorescent light L1 in the green region.
A collimator lens 15 that emits the excitation light L incident from the laser diode 10 as a parallel light beam is disposed at a position close to the laser diode 10 between the laser diode 10 and the fluorescent light emitting member 20. A dichroic mirror 16 that transmits the excitation light L from the laser diode 10 and reflects the fluorescence L1 from the fluorescent light emitting member 20 is disposed between the collimator lens 15 and the fluorescent light emitting member 20. For example, it is arranged in a posture inclined at an angle of 45 °.
In FIG. 1, the light of one laser diode 10 is used. However, there are a plurality of laser diodes 10, a condensing lens is disposed in front of the fluorescent light emitting member 20, and the fluorescent light emitting member 20 is irradiated with the condensed light. It may be. In addition, the excitation light is not limited to the light from the laser diode 10, and may be one that collects the light from the LED as long as it can excite the phosphor in the fluorescent light emitting member 20, and further, mercury, Light from a lamp enclosing xenon or the like may be used. When a light source having a width in the emission wavelength such as a lamp or LED is used, the wavelength of the excitation light is the main emission wavelength region. However, the present invention is not limited to this.

蛍光発光部材２０は、図２に示すように、矩形の基板２１と、この基板２１の表面上に設けられた例えば矩形の板状の蛍光部材２２よりなる波長変換部材とを有する。この例の蛍光発光部材２０においては、波長変換部材の表面（図２において上面）が励起光受光面とされている。波長変換部材の表面は、励起光受光面として機能すると共に、光出射面としても機能する。そして、波長変換部材の励起光受光面、すなわちこの例においては蛍光部材２２の表面には、裏面から表面に向かう方向に従って小径となる錐状の凸部２３ａ（図３参照）が周期的に配列されてなる周期構造２３（図３参照）が形成されている。また、波長変換部材の周側面には、その反射面が当該周側面と対向するよう反射部材２８が形成されている。さらに、基板２１の裏面には、例えば放熱用フィン（図示省略）が配置されている。
そして、波長変換部材（この例においてはすなわち蛍光部材２２）の裏面（図２において下面）には、誘電体多層膜よりなる光反射膜２４が形成されている。 As shown in FIG. 2, the fluorescent light emitting member 20 includes a rectangular substrate 21 and a wavelength conversion member made of, for example, a rectangular plate-like fluorescent member 22 provided on the surface of the substrate 21. In the fluorescent light emitting member 20 of this example, the surface of the wavelength conversion member (the upper surface in FIG. 2) is the excitation light receiving surface. The surface of the wavelength conversion member functions as an excitation light receiving surface and also functions as a light emitting surface. And the conical convex part 23a (refer FIG. 3) which becomes small diameter according to the direction which goes to a surface from a back surface on the excitation light light-receiving surface of a wavelength conversion member, ie, the surface of the fluorescent member 22 in this example, is periodically arranged. Thus formed periodic structure 23 (see FIG. 3) is formed. Moreover, the reflection member 28 is formed in the surrounding side surface of the wavelength conversion member so that the reflection surface may oppose the surrounding side surface. Further, for example, heat radiating fins (not shown) are arranged on the back surface of the substrate 21.
A light reflecting film 24 made of a dielectric multilayer film is formed on the back surface (lower surface in FIG. 2) of the wavelength conversion member (in this example, the fluorescent member 22).

基板２１を構成する材料としては、樹脂に金属微粉末を混入させた放熱接着剤を介したアルミ基板などを用いることができる。また、基板２１の厚みは、例えば０．５〜１．０ｍｍである。また、このアルミ基板は、放熱フィンの機能を兼ね備えたものであってもよい。 As a material constituting the substrate 21, an aluminum substrate or the like via a heat radiation adhesive in which metal fine powder is mixed into a resin can be used. Moreover, the thickness of the board | substrate 21 is 0.5-1.0 mm, for example. Further, the aluminum substrate may have a function of a heat radiating fin.

蛍光部材２２は、単結晶または多結晶の蛍光体によって構成されている。蛍光部材２２の厚みは、例えば０．０５〜２．０ｍｍである。 The fluorescent member 22 is composed of a single crystal or polycrystalline phosphor. The thickness of the fluorescent member 22 is, for example, 0.05 to 2.0 mm.

蛍光部材２２を構成する単結晶の蛍光体は、例えば、チョクラルスキー法によって得ることができる。具体的には、坩堝内において種子結晶を溶融された原料に接触させ、この状態で、種子結晶を回転させながら鉛直方向に引き上げて当該種子結晶に単結晶を成長させることにより、単結晶の蛍光体が得られる。
また、蛍光部材２２を構成する多結晶の蛍光体は、例えば以下のようにして得ることができる。先ず、母材、賦活材および焼成助剤などの原材料をボールミルなどによって粉砕処理することによって、サブミクロン以下の原材料微粒子を得る。次いで、この原材料微粒子を例えばスリップキャスト法によって焼結する。その後、得られた焼結体に対して熱間等方圧加圧加工を施すことによって、気孔率が例えば０．５％以下の多結晶の蛍光体が得られる。 The single crystal phosphor constituting the fluorescent member 22 can be obtained, for example, by the Czochralski method. Specifically, the seed crystal is brought into contact with the melted raw material in the crucible, and in this state, the seed crystal is pulled up in the vertical direction while rotating the seed crystal to grow the single crystal on the seed crystal. The body is obtained.
Moreover, the polycrystalline fluorescent substance which comprises the fluorescent member 22 can be obtained as follows, for example. First, raw materials such as a base material, an activator, and a firing aid are pulverized by a ball mill or the like to obtain raw material fine particles of submicron or less. Next, the raw material fine particles are sintered by, for example, a slip casting method. Thereafter, a polycrystalline phosphor having a porosity of 0.5% or less, for example, is obtained by subjecting the obtained sintered body to hot isostatic pressing.

蛍光部材２２を構成する蛍光体の具体例としては、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＹＡＧ：Ｐｒ、ＹＡＧ：Ｓｍ、ＬｕＡＧ：Ｃｅなどが挙げられる。このような蛍光体において、希土類元素のドープ量は、０．５ｍｏｌ％程度である。 Specific examples of the phosphor constituting the fluorescent member 22 include YAG: Ce, YAG: Pr, YAG: Sm, and LuAG: Ce. In such a phosphor, the rare earth element doping amount is about 0.5 mol%.

蛍光部材２２の表面に形成された周期構造２３は、裏面から表面に向かう方向に従って小径となる略錐状の凸部２３ａ（図３参照）が周期的に配列されてなる構成を有する。
本発明において、周期構造の周期とは、周期構造において互いに隣接する凸部間の距離（ｎｍ）を意味する。
このように、波長変換部材の励起光受光面（この例においては蛍光部材２２の表面）に周期構造２３が形成されていることによって、蛍光部材２２の表面において励起光Ｌが反射することを防止または抑制することができる。このような作用が生じるのは、以下の理由による。
図３は、励起光Ｌが蛍光部材２２の表面に垂直な方向に入射した場合において、当該励起光Ｌが伝播する媒体の屈折率の変化をマクロ的に示した図であり、（ａ）は蛍光部材２２の一部を拡大して示す断面図であり、（ｂ）は蛍光部材２２の表面に対して垂直な方向における位置と屈折率とのマクロ的な関係を示すグラフである。この図３に示すように、励起光Ｌが、空気（屈折率が１）中から蛍光部材２２（屈折率がＮ₁）の表面に照射されたときに、周期構造２３を構成する錐状の凸部２３ａのテーパ面に対して傾斜した方向から入射されるので、マクロ的に見ると、励起光Ｌが伝播する媒体の屈折率は、蛍光部材２２の表面に垂直な方向に向かって１からＮ₁に緩やかに変化することとなる。従って、蛍光部材２２の表面に、屈折率が急激に変化する界面が実質的にないため、蛍光部材２２の表面において励起光Ｌが反射することを防止または抑制することができる。
一方、周期構造２３が形成されていない場合には、傾斜面を屈折率の異なる２つの媒体の境界面とみなすようになるため、その屈折率差に従った反射光が生じてしまう。 The periodic structure 23 formed on the surface of the fluorescent member 22 has a configuration in which substantially cone-shaped convex portions 23a (see FIG. 3) having a small diameter in a direction from the back surface to the surface are periodically arranged.
In the present invention, the period of the periodic structure means a distance (nm) between convex portions adjacent to each other in the periodic structure.
As described above, the periodic structure 23 is formed on the excitation light receiving surface of the wavelength conversion member (in this example, the surface of the fluorescent member 22), thereby preventing the excitation light L from being reflected on the surface of the fluorescent member 22. Or it can be suppressed. Such an action occurs for the following reason.
FIG. 3 is a macroscopic view showing a change in the refractive index of the medium through which the excitation light L propagates when the excitation light L is incident in a direction perpendicular to the surface of the fluorescent member 22. FIG. It is sectional drawing which expands and shows a part of fluorescent member 22, (b) is a graph which shows the macro relationship between the position in a direction perpendicular | vertical with respect to the surface of the fluorescent member 22, and a refractive index. As shown in FIG. 3, when the excitation light L is irradiated from the air (refractive index is 1) onto the surface of the fluorescent member 22 (refractive index is N ₁ ), the conical structure 23 constituting the periodic structure 23 is formed. Since the light is incident from a direction inclined with respect to the tapered surface of the convex portion 23a, when viewed macroscopically, the refractive index of the medium through which the excitation light L propagates starts from 1 in a direction perpendicular to the surface of the fluorescent member 22. It will gradually change to N ₁ . Therefore, since there is substantially no interface on the surface of the fluorescent member 22 where the refractive index changes rapidly, it is possible to prevent or suppress the excitation light L from being reflected on the surface of the fluorescent member 22.
On the other hand, when the periodic structure 23 is not formed, the inclined surface is regarded as a boundary surface between two media having different refractive indexes, so that reflected light is generated according to the refractive index difference.

そして、周期構造２３の周期ｄは、蛍光部材２２を構成する蛍光体から放射される蛍光Ｌ１の回折が発生する範囲（ブラッグの条件）の大きさとされている。具体的には、周期構造２３の周期ｄは、蛍光体から放射される蛍光Ｌ１のピーク波長を、周期構造２３を構成する材料（図示の例では蛍光部材２２を構成する蛍光体）の屈折率で割った値（以下、「光学長さ」という。）または光学長さの近傍の値とされている。
この条件を満足することにより、蛍光部材２２を構成する蛍光体から放射される蛍光Ｌ１を高い効率で当該蛍光部材２２の表面から外部に放射することができる。具体的に説明すると、図４に示すように、蛍光部材２２内で生じた蛍光Ｌ１の蛍光部材２２の表面（蛍光部材２２と空気との界面）に対する入射角θＩが臨界角未満である場合には、蛍光部材２２の表面を透過する透過光Ｌ２として無反射で蛍光部材２２の表面から外部に取り出される。また、蛍光Ｌ１の蛍光部材２２の表面に対する入射角θＩが臨界角以上である場合には、例えば蛍光部材２２の表面が平坦面であるときには、蛍光Ｌ１は、蛍光部材２２の表面において全反射して反射光Ｌ３として蛍光部材２２の内部に向かうため、蛍光部材２２の表面から外部に取り出すことができない。しかしながら、蛍光部材２２の表面に上記の条件を満足する周期ｄを有する周期構造２３が形成されることにより、蛍光Ｌ１は、蛍光部材２２の表面において周期構造２３によって回折が生じることとなる。その結果、−１次回折光Ｌ４として蛍光部材２２の表面から出射角θｍ（θｍ＜θＩ）で出射されて外部に取り出される。 The period d of the periodic structure 23 is set to the size of the range (Bragg's condition) where diffraction of the fluorescence L1 emitted from the phosphor constituting the fluorescent member 22 occurs. Specifically, the period d of the periodic structure 23 indicates the peak wavelength of the fluorescence L1 emitted from the phosphor, and the refractive index of the material constituting the periodic structure 23 (the phosphor constituting the fluorescent member 22 in the illustrated example). The value divided by (hereinafter referred to as “optical length”) or a value in the vicinity of the optical length.
By satisfying this condition, the fluorescence L1 emitted from the phosphor constituting the fluorescent member 22 can be emitted from the surface of the fluorescent member 22 to the outside with high efficiency. More specifically, as shown in FIG. 4, when the incident angle θI of the fluorescence L1 generated in the fluorescent member 22 with respect to the surface of the fluorescent member 22 (interface between the fluorescent member 22 and air) is less than the critical angle. Is extracted from the surface of the fluorescent member 22 to the outside without reflection as transmitted light L2 that passes through the surface of the fluorescent member 22. Further, when the incident angle θI of the fluorescence L1 with respect to the surface of the fluorescent member 22 is equal to or larger than the critical angle, for example, when the surface of the fluorescent member 22 is a flat surface, the fluorescent L1 is totally reflected on the surface of the fluorescent member 22. Therefore, the reflected light L3 goes to the inside of the fluorescent member 22 and cannot be taken out from the surface of the fluorescent member 22. However, when the periodic structure 23 having the period d that satisfies the above condition is formed on the surface of the fluorescent member 22, the fluorescence L <b> 1 is diffracted by the periodic structure 23 on the surface of the fluorescent member 22. As a result, the -1st-order diffracted light L4 is emitted from the surface of the fluorescent member 22 at an emission angle θm (θm <θI) and extracted outside.

また、周期構造２３における周期ｄに対する凸部２３ａの高さｈの比〔ｈ／ｄ〕（アスペクト比）は、０．２以上とされ、好ましくは０．２〜１．５であり、特に好ましくは０．５〜１．０である。このアスペクト比〔ｈ／ｄ〕が０．２未満である場合には、高さ方向における回折の領域が狭くなるため、回折による十分な光の取り出し効率が得られない。 Further, the ratio [h / d] (aspect ratio) of the height h of the convex portion 23a to the period d in the periodic structure 23 is 0.2 or more, preferably 0.2 to 1.5, and particularly preferably. Is 0.5 to 1.0. When the aspect ratio [h / d] is less than 0.2, the diffraction region in the height direction becomes narrow, and sufficient light extraction efficiency by diffraction cannot be obtained.

このような周期構造２３は、ナノインプリント法とドライエッチング処理とによって形成することができる。具体的には、蛍光部材２２の表面に、例えばスピンコート法によってレジストを塗布し、次いで、レジストの塗布膜を例えばナノインプリント法によりパターニングする。その後、蛍光部材２２の表面における露出した領域に、ドライエッチング処理を施すことにより、周期構造２３が形成される。 Such a periodic structure 23 can be formed by a nanoimprint method and a dry etching process. Specifically, a resist is applied to the surface of the fluorescent member 22 by, for example, a spin coat method, and then a resist coating film is patterned by, for example, a nanoimprint method. Thereafter, the exposed structure on the surface of the fluorescent member 22 is dry-etched to form the periodic structure 23.

蛍光部材２２の裏面に形成された光反射膜２４は、誘電体多層膜よりなるものである。
具体的には、Ａｇ＋増反射保護膜（ＳｉＯ₂又はＡｌ₂Ｏ₃）の２層構造のものや、シリカ（ＳｉＯ₂）層およびチタニア（ＴｉＯ₂）層が交互に積層されてなるもの、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層および酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）層が交互に積層されてなるものなどが挙げられ、誘電体多層膜を構成する層の材料としては、ＡｌＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅等から選択することができる。
例えば、ＳｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂／Ｎｂ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂の組み合わせの誘電体多層膜の中では、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅およびＴａ₂Ｏ₃の屈折率が、ＴｉＯ₂＞Ｎｂ₂Ｏ₅＞Ｔａ₂Ｏ₃の順であり、ＳｉＯ₂の総膜厚はＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂の組み合わせの誘電体多層膜のときに薄くなる。このため、誘電体多層膜の熱抵抗が低くなり、熱伝導が良好なものとなる。
このため、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層および酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）層が交互に積層されてなるものを用いることが好ましい。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層および酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）層が交互に積層されてなる誘電体多層膜を用いた場合には、当該誘電体多層膜の熱伝導率が更に良好なものであるために、波長変換部材の温度上昇を抑制することができ、従って、温度消光による光量低下を抑止することができる。 The light reflecting film 24 formed on the back surface of the fluorescent member 22 is made of a dielectric multilayer film.
Specifically, it has a two-layer structure of Ag + increased reflection protective film (SiO ₂ or Al ₂ O ₃ ), a structure in which silica (SiO ₂ ) layers and titania (TiO ₂ ) layers are alternately laminated, or nitriding An aluminum (AlN) layer and an aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) layer are alternately laminated. Examples of the material for the layers constituting the dielectric multilayer film include AlN, SiO ₂ , SiN, and ZrO _2. , SiO, TiO ₂ , Ta ₂ O ₃ , Nb ₂ O _{5 and the} like.
For example, in a dielectric multilayer film of a combination of SiO ₂ / Ta ₂ O ₃ , SiO ₂ / Nb ₂ O ₅ , SiO ₂ / TiO ₂ , the refractive indexes of TiO ₂ , Nb ₂ O ₅ and Ta ₂ O ₃ are is in the order of _{_{_{TiO 2> Nb 2 O 5>}}} Ta 2 O 3, the total thickness of the SiO ₂ becomes thinner when the dielectric multilayer film of a combination of SiO ₂ / TiO _2. For this reason, the thermal resistance of the dielectric multilayer film is lowered and the heat conduction is improved.
For this reason, it is preferable to use an aluminum nitride (AlN) layer and an aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) layer that are alternately stacked. When a dielectric multilayer film in which aluminum nitride (AlN) layers and aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) layers are alternately stacked is used, the thermal conductivity of the dielectric multilayer film is further improved. For this reason, the temperature rise of the wavelength conversion member can be suppressed, and accordingly, the light amount decrease due to the temperature quenching can be suppressed.

波長変換部材の裏面に誘電体多層膜よりなる光反射膜２４が形成されていることにより、誘電体多層膜は銀の単層膜に比して反射率が高いので、波長変換部材の裏面に銀の単層膜からなる場合と比較して、当該波長変換部材の内部において発生された蛍光を高効率で取り出すことができる。
また、誘電体多層膜は、銀の単層膜に比べて硫化、酸化の影響がないため、ＳｉＯ₂等からなる保護膜を必要としない。このため、簡便な構造をとることが可能となり、また、高い耐候性が得られる。従って、波長変換部材の内部において発生された蛍光の取り出し効率が低下することを抑止することができる。 Since the light reflecting film 24 made of the dielectric multilayer film is formed on the back surface of the wavelength conversion member, the dielectric multilayer film has a higher reflectance than the silver single layer film. Compared with the case where it consists of a single layer film of silver, the fluorescence generated inside the wavelength conversion member can be extracted with high efficiency.
In addition, the dielectric multilayer film is not affected by sulfidation or oxidation as compared with a silver single layer film, and therefore does not require a protective film made of SiO ₂ or the like. For this reason, it becomes possible to take a simple structure and high weather resistance is obtained. Therefore, it is possible to prevent the efficiency of extracting the fluorescence generated inside the wavelength conversion member from decreasing.

光反射膜２４の厚みおよび反射率は、例えば当該光反射膜２４がＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂の組み合わせの誘電体多層膜からなるものである場合、総数は６９層となり、ＳｉＯ₂による層の総厚が３．３μｍ、ＴｉＯ₂による層の総厚が１．８μｍ、誘電体多層膜の厚さが５μｍであり、４２５ｎｍから６００ｎｍの波長範囲において、反射率が９８％以上とすることが可能となる。 For example, when the light reflecting film 24 is made of a dielectric multilayer film of a combination of SiO ₂ / TiO ₂ , the total number is 69 layers, and the total thickness of the layers made of SiO ₂ is as follows. Is 3.3 μm, the total layer thickness of TiO ₂ is 1.8 μm, the thickness of the dielectric multilayer film is 5 μm, and the reflectance can be 98% or more in the wavelength range of 425 nm to 600 nm. .

また、蛍光発光部材２０には、基板２１との接合性等の観点から、光反射膜２４の裏面（図２における下面）の全面に、蒸着により成膜された、例えばＣｒ／Ｎｉ／Ａｕ＝３０ｎｍ／５００ｎｍ／５００ｎｍ、又はＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ＝３０ｎｍ／５００ｎｍ／５００ｎｍ等の蒸着膜（図示せず）を介して、接合部材層２５が形成されていることが好ましい。このとき、光反射膜２４（誘電体多層膜）との密着膜としてＣｒよりもＴｉを用いるほうが、より誘電体多層膜との密着性が向上する。
接合部材層２５は、半田、銀（Ａｇ）焼結材、銀（Ａｇ）エポキシ接着材等から形成されたものとすることができる。このとき、接合部材層２５を半田から形成されたものとする場合は、蒸着膜中の接合部材層２５に接触する膜としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ=３０ｎｍ／５００ｎｍ／５００ｎｍの膜を形成することによって、Ｐｔによって更に半田のＳｎの拡散を抑制することができ、その結果、接合部材層２５の長期信頼性を確保することができる。更には、より高い融点の半田を使用する場合は、Ｔｉ／Ｐｔを積層し、最終膜としてＡｕを積層する構成にしてもよい。 Further, the fluorescent light emitting member 20 is formed by vapor deposition on the entire back surface (the lower surface in FIG. 2) of the light reflecting film 24 from the viewpoint of bonding property to the substrate 21, for example, Cr / Ni / Au = It is preferable that the bonding member layer 25 is formed through a vapor deposition film (not shown) such as 30 nm / 500 nm / 500 nm or Ti / Ni / Au = 30 nm / 500 nm / 500 nm. At this time, using Ti rather than Cr as the adhesion film with the light reflecting film 24 (dielectric multilayer film) improves the adhesion with the dielectric multilayer film.
The joining member layer 25 may be formed of solder, silver (Ag) sintered material, silver (Ag) epoxy adhesive, or the like. At this time, when the joining member layer 25 is made of solder, a film of Ti / Pt / Au = 30 nm / 500 nm / 500 nm is formed as a film in contact with the joining member layer 25 in the vapor deposition film. , Pt can further suppress the Sn diffusion of the solder, and as a result, the long-term reliability of the bonding member layer 25 can be ensured. Furthermore, when using solder with a higher melting point, Ti / Pt may be laminated, and Au may be laminated as the final film.

蛍光発光部材２０において、波長変換部材の周側面には、その反射面２８ａが当該周側面と対向するよう反射部材２８が形成されており、特に、当該反射面２８ａが拡散反射面とされていることが好ましい。 In the fluorescent light emitting member 20, the reflection member 28 is formed on the peripheral side surface of the wavelength conversion member so that the reflection surface 28a faces the peripheral side surface, and in particular, the reflection surface 28a is a diffuse reflection surface. It is preferable.

本発明において、反射部材は、波長変換部材に接触した状態に形成されていてもよく、図５に示されるように、波長変換部材の周側面と離間した状態に形成されていてもよい。図５において、反射部材を符号３８で示す。
また、反射部材は、少なくとも波長変換部材と同等の高さを有することが好ましいが（図５参照）、図６に示されるように、波長変換部材よりも高い構成とされていてもよい。このような構成とすることにより、レーザ光を確実に波長変換部材の励起光受光面に照射することができる。図６において、反射部材を符号４８で示す。 In the present invention, the reflection member may be formed in contact with the wavelength conversion member, or may be formed in a state separated from the peripheral side surface of the wavelength conversion member, as shown in FIG. In FIG. 5, the reflecting member is denoted by reference numeral 38.
The reflecting member preferably has at least the same height as the wavelength conversion member (see FIG. 5), but may be configured higher than the wavelength conversion member as shown in FIG. By setting it as such a structure, a laser beam can be reliably irradiated to the excitation light light-receiving surface of a wavelength conversion member. In FIG. 6, the reflecting member is denoted by reference numeral 48.

反射面２８ａが鏡面反射面である場合の反射部材としては、例えば筒状鏡面反射部材を用いることができる。筒状鏡面反射部材としては、筒状のガラスの内周面に銀による薄膜が形成されてなるもの、高輝アルミ板、Ａｇ＋増反射保護膜（ＳｉＯ₂又はＡｌ₂Ｏ₃）、アルミニウム板の表面上に誘電体多層膜を形成させたもの等の反射板の複数枚を角筒状になるよう組み合わせてエポキシ樹脂等の接着剤によって接合したもの等が挙げられる。
これらの筒状鏡面反射部材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、セラミック等からなる接着剤層２６によって基板２１上に固定することができる。
筒状鏡面反射部材を固定するための接着剤層２６は、下記の反射部材２８の材料から形成されていてもよい。このような反射材料によって筒状鏡面反射部材を固定した場合、接着剤層２６に入射した蛍光も拡散反射され、蛍光を高効率で取り出すことができる。また、波長変換部材に再入射した場合にも光の向きが変わっているため、蛍光を高効率で取り出すことができる。 As the reflecting member when the reflecting surface 28a is a specular reflecting surface, for example, a cylindrical specular reflecting member can be used. As the cylindrical specular reflection member, an inner peripheral surface of a cylindrical glass having a thin film made of silver, a high-luminance aluminum plate, an Ag + intensity reflection protective film (SiO ₂ or Al ₂ O ₃ ), the surface of an aluminum plate For example, a plurality of reflectors, such as a dielectric multilayer film formed thereon, may be combined in a square tube shape and bonded with an adhesive such as an epoxy resin.
These cylindrical mirror reflecting members can be fixed on the substrate 21 by an adhesive layer 26 made of silicone resin, epoxy resin, ceramic or the like.
The adhesive layer 26 for fixing the cylindrical specular reflection member may be formed from the material of the reflection member 28 described below. When the cylindrical specular reflection member is fixed with such a reflective material, the fluorescence incident on the adhesive layer 26 is also diffusely reflected, and the fluorescence can be extracted with high efficiency. In addition, since the direction of light is changed even when the light reenters the wavelength conversion member, fluorescence can be extracted with high efficiency.

反射面２８ａが拡散反射面である場合の反射部材は、シリコーンやガラスペースト中に数ミクロンからナノオーダーの酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、チタニア（ＴｉＯ₂）または硫酸バリウムを分散させたものの硬化物または焼成物とすることができる。
反射部材を波長変換部材に接触した状態のものとする場合には、上記の材料を波長変換部材の周側面に接触する状態に塗布後、硬化または焼成することにより形成することができる。
また、反射部材を波長変換部材と離間した状態のものとする場合には、上記の材料を別個に適宜の形状に形成した状態で硬化または焼成し、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、セラミック、低融点硝子、ゾルゲル等からなる接着剤層２６によって基板２１上に固定することにより、形成することができる。 When the reflecting surface 28a is a diffuse reflecting surface, the reflecting member is cured by dispersing aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), titania (TiO ₂ ) or barium sulfate of several microns to nano order in silicone or glass paste. Or fired product.
In the case where the reflecting member is in contact with the wavelength conversion member, the material can be formed by curing or baking after coating the material in contact with the peripheral side surface of the wavelength conversion member.
Further, when the reflecting member is separated from the wavelength converting member, it is cured or baked in a state where the above materials are separately formed in an appropriate shape, and a silicone resin, an epoxy resin, a ceramic, a low melting glass It can be formed by fixing on the substrate 21 with an adhesive layer 26 made of sol-gel or the like.

反射面２８ａの反射率は、９８％以上であることが好ましい。 The reflectance of the reflecting surface 28a is preferably 98% or more.

波長変換部材の周側面を取り囲むよう反射部材２８が設けられていることにより、波長変換部材の周側面から出射してしまった蛍光を当該反射面２８ａで反射して、波長変換部材の内部に戻すことができるので、当該波長変換部材の内部において発生された蛍光をより一層高効率で取り出すことができる。
また、当該反射面２８ａが拡散反射面であることにより、波長変換部材の周側面から出射された蛍光が、波長変換部材の内部に戻されるときに拡散反射によってその方向が変化されて波長変換部材の正面方向（励起光受光面方向）に取り出されやすくなるので、当該波長変換部材の内部において発生された蛍光をさらに高効率で取り出すことができる。 Since the reflection member 28 is provided so as to surround the peripheral side surface of the wavelength conversion member, the fluorescence emitted from the peripheral side surface of the wavelength conversion member is reflected by the reflection surface 28a and returned to the inside of the wavelength conversion member. Therefore, fluorescence generated inside the wavelength conversion member can be extracted with higher efficiency.
Further, since the reflection surface 28a is a diffuse reflection surface, the direction of the fluorescence emitted from the peripheral side surface of the wavelength conversion member is changed by diffuse reflection when returning to the inside of the wavelength conversion member, and the wavelength conversion member. Therefore, the fluorescence generated inside the wavelength conversion member can be extracted with higher efficiency.

上記の蛍光光源装置においては、レーザダイオード１０から出射された青色領域のレーザ光である励起光Ｌは、コリメータレンズ１５によって平行光線とされる。その後、この励起光Ｌは、ダイクロイックミラー１６を透過して波長変換部材の励起光受光面すなわち蛍光部材２２の表面に対して略垂直に照射される。そして、蛍光部材２２においては、当該蛍光部材２２を構成する蛍光体が励起され、蛍光Ｌ１が放射される。この蛍光Ｌ１は、蛍光部材２２の表面から出射され、ダイクロイックミラー１６によって垂直方向に反射された後、蛍光光源装置の外部に出射される。
尚、本実施形態の励起光としてはレーザダイオード１０から放射されるレーザ光を用いたが、励起光はレーザダイオード１０の光に限るものではなく、蛍光体を励起できるものであればよい。例えば、ＬＥＤの光を集光したものでもよく、更には、水銀や、キセノンガス等が封入された放電ランプ等からの光であってもよい。 In the fluorescent light source device described above, the excitation light L that is the laser light in the blue region emitted from the laser diode 10 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 15. Thereafter, the excitation light L passes through the dichroic mirror 16 and is irradiated substantially perpendicularly to the excitation light receiving surface of the wavelength conversion member, that is, the surface of the fluorescent member 22. And in the fluorescent member 22, the fluorescent substance which comprises the said fluorescent member 22 is excited, and fluorescence L1 is radiated | emitted. The fluorescence L1 is emitted from the surface of the fluorescent member 22, reflected by the dichroic mirror 16 in the vertical direction, and then emitted to the outside of the fluorescent light source device.
In addition, although the laser beam radiated | emitted from the laser diode 10 was used as excitation light of this embodiment, excitation light is not restricted to the light of the laser diode 10, What is necessary is just what can excite a fluorescent substance. For example, LED light may be collected, or light from a discharge lamp in which mercury, xenon gas, or the like is sealed may be used.

このような蛍光光源装置においては、基本的に、波長変換部材における励起光受光面である蛍光部材２２の表面に、周期構造２３が形成されている。このため、波長変換部材の励起光受光面に励起光Ｌが照射されたときに、当該励起光Ｌの後方散乱が抑制され、その結果、高い発光効率が得られる。
また、当該周期構造２３の周期ｄが、蛍光部材２２を構成する蛍光体Ｌ１から放射される蛍光Ｌ１の回折が発生する範囲の大きさとされる。これにより、当該蛍光体から放射される蛍光Ｌ１を高い効率で外部に取り出すことができ、その結果として、一層高い発光効率が得られる。
そして、蛍光部材２２の裏面に誘電体多層膜よりなる光反射膜２４が形成されていることにより、当該蛍光体の内部において発生された蛍光を高効率で取り出すことができ、その結果、より一層高い発光効率が得られる。 In such a fluorescent light source device, the periodic structure 23 is basically formed on the surface of the fluorescent member 22 that is the excitation light receiving surface of the wavelength conversion member. For this reason, when the excitation light L is irradiated to the excitation light receiving surface of the wavelength conversion member, backscattering of the excitation light L is suppressed, and as a result, high luminous efficiency is obtained.
Further, the period d of the periodic structure 23 is set to the size of the range in which diffraction of the fluorescence L1 emitted from the phosphor L1 constituting the fluorescent member 22 occurs. Thereby, the fluorescence L1 emitted from the phosphor can be taken out with high efficiency, and as a result, higher luminous efficiency can be obtained.
Since the light reflecting film 24 made of a dielectric multilayer film is formed on the back surface of the fluorescent member 22, the fluorescence generated inside the fluorescent material can be taken out with high efficiency. High luminous efficiency can be obtained.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、波長変換部材が蛍光部材のみから形成されたものであることに限定されず、波長変換部材が、周期構造が形成されていない板状の蛍光部材の表面上に、表面に周期構造が形成された周期構造体層が積層されてなるものであってもよい。このような例の蛍光発光部材においては、周期構造体層の表面が励起光受光面とされる。
周期構造体層の表面に形成された周期構造は、図１に示す蛍光光源装置において蛍光部材２２の表面に形成された周期構造２３と同様の形状を有するものとすることができる。
周期構造体層を構成する材料としては、屈折率が蛍光部材の屈折率以上のものを用いることが好ましい。このような材料によって周期構造体層を構成することにより、蛍光が蛍光部材から周期構造体層に入射されたとき、周期構造体層内の蛍光の角度は入射角度よりも小さくなり、出射面の法線方向に近づくため、より蛍光が取り出されやすくなる。
基板、蛍光部材、光反射膜、接合部材層および反射部材の構成は、当該蛍光部材の表面に周期構造が直接形成されていないことを除き、図１に示す蛍光光源装置と同様である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
For example, the wavelength conversion member is not limited to being formed only of a fluorescent member, and the wavelength conversion member is formed on the surface of a plate-like fluorescent member on which the periodic structure is not formed. The periodic structure layers thus formed may be laminated. In the fluorescent light emitting member of such an example, the surface of the periodic structure layer is the excitation light receiving surface.
The periodic structure formed on the surface of the periodic structure layer may have the same shape as the periodic structure 23 formed on the surface of the fluorescent member 22 in the fluorescent light source device shown in FIG.
As a material constituting the periodic structure layer, a material having a refractive index higher than that of the fluorescent member is preferably used. By configuring the periodic structure layer with such a material, when the fluorescence is incident on the periodic structure layer from the fluorescent member, the angle of the fluorescence in the periodic structure layer becomes smaller than the incident angle, and the emission surface Since it approaches the normal direction, the fluorescence is more easily extracted.
The configuration of the substrate, the fluorescent member, the light reflecting film, the bonding member layer, and the reflecting member is the same as that of the fluorescent light source device shown in FIG. 1 except that the periodic structure is not directly formed on the surface of the fluorescent member.

また、蛍光光源装置全体の構造は、図１に示すものに限定されず、種々の構成を採用することができる。 Moreover, the structure of the whole fluorescence light source device is not limited to what is shown in FIG. 1, A various structure is employable.

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

〔実施例１〕
図２に示す構成に従い、下記の仕様の蛍光発光部材〔Ａ１〕を作製した。
［基板（２１）］
材質：アルミ基板，寸法：２５ｍｍ（縦）×２５ｍｍ（横）×１ｍｍ（厚み）
［蛍光部材（２２）］
材質：ＬｕＡＧ屈折率＝１．８３，励起波長＝４４５ｎｍ、蛍光波長＝５３５ｎｍ），寸法：１．７ｍｍ（縦）×３．０ｍｍ（横）×１３０μｍ（厚み）
［周期構造（２３）］
凸部（２３ａ）の形状：円錐状，周期（ｄ）＝６００ｎｍ，凸部（２６ａ）の高さ（ｈ）＝６００ｎｍ（アスペクト比〔ｈ／ｄ〕＝１．０）
［光反射膜（２４）］
材質：ＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂の組み合わせの誘電体多層膜、総数６９層（ＳｉＯ₂による層の総厚３．３μｍ、ＴｉＯ₂による層の総厚１．８μｍ）４２５ｎｍから６００ｎｍの波長範囲における反射率９９％以上。 [Example 1]
According to the configuration shown in FIG. 2, a fluorescent light-emitting member [A1] having the following specifications was produced.
[Substrate (21)]
Material: Aluminum substrate, Dimensions: 25 mm (length) x 25 mm (width) x 1 mm (thickness)
[Fluorescent member (22)]
Material: LuAG Refractive index = 1.83, excitation wavelength = 445 nm, fluorescence wavelength = 535 nm), dimensions: 1.7 mm (length) × 3.0 mm (width) × 130 μm (thickness)
[Periodic structure (23)]
Convex part (23a) shape: conical, period (d) = 600 nm, convex part (26a) height (h) = 600 nm (aspect ratio [h / d] = 1.0)
[Light Reflecting Film (24)]
Material: Dielectric multilayer film of a combination of SiO ₂ / TiO ₂ , total 69 layers (total thickness of SiO ₂ layer 3.3 μm, total thickness of TiO ₂ layer 1.8 μm) Reflectance in the wavelength range of 425 nm to 600 nm 99% or more.

〔実施例２〕
実施例１において、誘電体多層膜の反射率を９８％としたこと以外は、蛍光発光部材〔Ａ１〕と同様の構成および仕様の蛍光発光部材〔Ａ２〕を作製した。 [Example 2]
In Example 1, a fluorescent light emitting member [A2] having the same configuration and specifications as the fluorescent light emitting member [A1] was prepared except that the reflectance of the dielectric multilayer film was set to 98%.

〔比較例１〕
実施例１において、裏面の光反射膜を、反射率が９６％の銀の単層膜としたこと以外は、蛍光発光部材〔Ａ１〕と同様の構成および仕様の蛍光発光部材〔Ｂ１〕を作製した。 [Comparative Example 1]
In Example 1, a fluorescent light-emitting member [B1] having the same configuration and specifications as the fluorescent light-emitting member [A1] was prepared except that the light-reflecting film on the back surface was a single-layer film of 96% reflectance. did.

〔比較例２〕
比較例１において、裏面の光反射膜を、反射率が９４％のＡｇ／Ｐｄ／Ｃｕ合金の単層膜としたこと以外は、蛍光発光部材〔Ｂ１〕と同様の構成および仕様の蛍光発光部材〔Ｂ２〕を作製した。 [Comparative Example 2]
In Comparative Example 1, a fluorescent light emitting member having the same configuration and specifications as the fluorescent light emitting member [B1] except that the light reflecting film on the back surface is a single layer film of Ag / Pd / Cu alloy having a reflectance of 94% [B2] was produced.

蛍光発光部材〔Ａ１〕、〔Ａ２〕、〔Ｂ１〕、〔Ｂ２〕の励起光受光面（蛍光部材の表面）の各々に、ピーク波長が４４５ｎｍの励起光を照射し、当該蛍光部材の裏面における反射率および蛍光部材からの蛍光の取り出し効率を測定した。結果を表１に示す。 Excitation light having a peak wavelength of 445 nm is irradiated on each of the excitation light receiving surfaces (surfaces of the fluorescence member) of the fluorescent light emitting members [A1], [A2], [B1], and [B2]. The reflectance and the fluorescence extraction efficiency from the fluorescent member were measured. The results are shown in Table 1.

以上の結果から、蛍光部材の裏面に形成された光反射膜が誘電体多層膜からなるものである場合には、銀よりなる光反射膜を形成する場合に比して蛍光部材からの光の取り出し効率を高くすることができることが確認された。 From the above results, when the light reflecting film formed on the back surface of the fluorescent member is made of a dielectric multilayer film, the light from the fluorescent member is compared with the case where the light reflecting film made of silver is formed. It was confirmed that the extraction efficiency can be increased.

１０レーザダイオード
１５コリメータレンズ
１６ダイクロイックミラー
２０蛍光発光部材
２１基板
２２蛍光部材
２３周期構造
２３ａ凸部
２４光反射膜
２５接合部材層
２６接着剤層
２８，３８，４８反射部材
２８ａ反射面
Ｌ励起光
Ｌ１蛍光
Ｌ２透過光
Ｌ３反射光
Ｌ４ −１次回折光
５１レーザ光源
５２蛍光ホイール
５３ホイールモーター
６１コリメートレンズ
６２赤色光源
６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ集光レンズ
６５ダイクロイックミラー
６６導光装置入射レンズ
６７反射ミラー
６８導光装置
７１波長変換部材
７２基板
７３熱膨張吸収層
７４放熱プレート
７５放熱用ヒートシンク

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser diode 15 Collimator lens 16 Dichroic mirror 20 Fluorescent light emitting member 21 Substrate 22 Fluorescent member 23 Periodic structure 23a Protruding part 24 Light reflecting film 25 Bonding member layer 26 Adhesive layers 28, 38, 48 Reflecting member 28a Reflecting surface L Excitation light L1 Fluorescence L2 Transmitted light L3 Reflected light L4 First-order diffracted light 51 Laser light source 52 Fluorescent wheel 53 Wheel motor 61 Collimating lens 62 Red light source 63A, 63B, 63C, 64A, 64B, 64C Condensing lens 65 Dichroic mirror 66 Light guide device incident lens 67 Reflective mirror 68 Light guide device 71 Wavelength conversion member 72 Substrate 73 Thermal expansion absorption layer 74 Heat radiation plate 75 Heat radiation heat sink

Claims

励起光により励起される蛍光体による波長変換部材を備えてなる蛍光光源装置であって、
前記波長変換部材における励起光受光面に、略錐状の凸部が周期的に配列されてなる周期構造が形成されており、当該周期構造の周期が前記蛍光体から放射される蛍光の回折が発生する範囲の大きさであり、
前記波長変換部材の裏面には、誘電体多層膜からなる光反射膜が形成されていることを特徴とする蛍光光源装置。 A fluorescent light source device comprising a wavelength conversion member made of a phosphor excited by excitation light,
The excitation light receiving surface of the wavelength conversion member is formed with a periodic structure in which substantially cone-shaped projections are periodically arranged, and the period of the periodic structure causes diffraction of fluorescence emitted from the phosphor. Is the size of the range that occurs,
A fluorescent light source device, wherein a light reflection film made of a dielectric multilayer film is formed on the back surface of the wavelength conversion member.

前記波長変換部材は、その周側面が反射面に囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光光源装置。 The fluorescent light source device according to claim 1, wherein a peripheral side surface of the wavelength conversion member is surrounded by a reflection surface.

前記波長変換部材の周側面を囲む反射面が、拡散反射面であることを特徴とする請求項２に記載の蛍光光源装置。

The fluorescent light source device according to claim 2, wherein the reflection surface surrounding the peripheral side surface of the wavelength conversion member is a diffuse reflection surface.