JP5971172B2

JP5971172B2 - 蛍光光源装置

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Publication number: JP5971172B2
Application number: JP2013071183A
Authority: JP
Inventors: 井上　正樹; 正樹井上; 政治北村; 蕪木　清幸; 清幸蕪木
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2016-08-17
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Description

本発明は、蛍光光源装置に関し、更に詳しくは、例えば、単結晶または多結晶の蛍光体をレーザ光等で励起し、蛍光を外部に放射する蛍光光源装置に関する。

従来、プロジェクター装置に用いられる緑色光源として、レーザ光を蛍光体に照射し、緑色光を放射する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

また、車両用の光源として、レーザ光を蛍光体に照射し、所望の蛍光を放射する技術が知られている。
例えば特許文献２には、レーザ光により励起されて発光する蛍光体よりなる蛍光体部材と、当該蛍光体部材から発生する熱を排熱するヒートシンクと、当該ヒートシンクに熱を伝える基板と、蛍光体部材と基板との間にこれらの熱膨張係数差を緩和し、蛍光体からの蛍光を拡散反射する硫酸バリウム層とを備えた蛍光光源装置が記載されている。

このような蛍光光源装置においては、蛍光体から放射される蛍光は全方向に拡散して放射されるため、蛍光体の側面方向から放射される蛍光については、効率よく利用することができていないという問題がある。
また、硫酸バリウムが熱伝導性の低いものであることから、拡散反射部材として硫酸バリウムを用いると、効率的に排熱することができないという問題がある。

特開２０１１−１３３１６号公報特開２０１１−１９８５６０号公報

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、高い発光効率が得られ、かつ、排熱性の高い蛍光光源装置を提供することにある。

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よりなる蛍光体プレートを備えてなる蛍光光源装置において、
基板表面に接合用金属層を介して前記蛍光体プレートが接合されてなり、
前記接合用金属層は、前記蛍光体プレートに覆われていない非被覆部分を有し、
シリコーン樹脂中に反射性粒子が分散されてなる反射層が、前記接合用金属層の非被覆部分上に、前記蛍光体プレートの周側面を覆うように形成され、
前記反射層は、当該反射層を形成する材料の前記接合用金属層を形成する材料に対する親和性が、前記基板表面を形成する材料に対する親和性より高いものであることを特徴とする。

本発明の蛍光光源装置においては、前記反射層の層厚が、１００μｍ以上であることが好ましい。

本発明の蛍光光源装置においては、前記基板は、凹部が形成されてなるものであり、
前記凹部内に前記蛍光体プレートが配置され、
前記凹部の内周面と前記蛍光体プレートの周側面との間に、反射層を形成する材料が充填された状態によって反射層が形成されている構成とすることができる。

本発明の蛍光光源装置によれば、蛍光体プレートの周側面を覆うように反射層が形成されていることにより、蛍光体プレート内で発生した蛍光を高効率で取り出すことができ、その結果、高い発光効率が得られる。また、基板表面に接合用金属層を介して蛍光体プレートが接合されていることにより、高い排熱性が得られる。
さらに、反射層を形成する材料としてシリコーン樹脂を用いる場合に、当該シリコーン樹脂が一般に基板表面を形成する材料と親和性が低いため、反射層の剥離が懸念されるが、本発明の蛍光光源装置においては、反射層が接合用金属層の非被覆部分上に形成されると共に、反射層を形成する材料の接合用金属層を形成する材料に対する親和性が、基板表面を形成する材料に対する親和性より高いことにより、反射層が接合用金属層の非被覆部分上に確実に固定され、反射層の剥離を抑制することができる。

また、本発明の蛍光光源装置によれば、反射層の層厚が１００μｍ以上であることにより、より一層の高い発光効率が得られる。

本発明の蛍光光源装置の構成の一例を示す概略図である。図１に示す蛍光光源装置における蛍光発光部材の構成の一例を示す斜視図である。図２に示す蛍光発光部材の説明用断面図である。本発明の蛍光光源装置における蛍光発光部材の構成の他の一例を示す説明用断面図である。

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構成の一例を示す概略図であり、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の一例を示す斜視図であり、図３は、図２に示す蛍光発光部材の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。

蛍光発光部材２０は、図２に示すように、矩形平板状の基板２１表面上に、矩形平板状の蛍光体プレート２２が、矩形の接合用金属層２９を介して接合されてなるものであり、蛍光体プレート２２の周側面を覆うように反射層２８が形成されている。
この蛍光発光部材２０は、蛍光体プレート２２の表面（図３における上面）が、励起光受光面とされている。また、蛍光体プレート２２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。

蛍光体プレート２２は、単結晶材料または多結晶材料よりなる蛍光体によって構成されている。

単結晶材料としては、例えば、坩堝の中で溶融状態とされた原材料に、種子結晶を接触させて鉛直方向に保持しつつ回転させながら引き上げることによって結晶（単結晶）を成長させるチョクラルスキー法（ＣＺ法）によって得られたものを用いることができる。
原材料および種子結晶としては、種々のものを用いることができる。

多結晶材料としては、例えば、ボールミルなどの粉砕機を用いて原材料（母材、焼成助剤および必要に応じて賦活剤）を粉砕して粒径をサブミクロン以下とし、得られた原料の微粉末からスリップキャスト法によって焼結体を形成した後、得られた焼成体に熱間等方圧加圧加工を施したものを用いることができる。
原材料としては、焼結可能なものであれば、種々のものを用いることができる。
多結晶材料としては、気孔率が０．５％以下のものを用いること好ましい。その理由は、単結晶材料は気孔がなく、また多結晶材料は気孔が殆どないため、気孔に熱伝導率の低い空気が存在することに起因して熱伝導性が大幅に低下することがないためである。

単結晶材料および多結晶材料としては、希土類化合物が賦活剤としてドープ（賦活）されたものであることが好ましい。
希土類化合物としては、例えば、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）およびサマリウム（Ｓｍ）などが挙げられる。
希土類化合物のドープ量は、例えばドープされる希土類化合物の種類などに応じて適宜に定められるが、例えば０．５ｍｏｌ％程度である。

蛍光体の具体例としては、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂）にセリウムがドープされた結晶材料（ＹＡＧ：Ｃｅ）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂）にプラセオジムがドープされた結晶材料（ＹＡＧ：Ｐｒ）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂）にサマリウムがドープされた結晶材料（ＹＡＧ：Ｓｍ）、およびルテチウム・アルミニウム・ガーネット（Ｌｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂）にセリウムがドープされた結晶材料（ＬｕＡＧ：Ｃｅ）などが挙げられる。

蛍光プレートの励起光受光面、すなわち当該蛍光プレート２２の表面に、凸部が周期的に配列されてなる表面側周期構造が形成されている。この表面側周期構造の周期は蛍光体内で生じる蛍光の回折が発生する範囲の大きさとされており、これにより、蛍光体プレートの表面から蛍光を高い効率で外部に出射することができる。
周期構造の形成方法としては、ナノインプリント法を利用する場合には、モールド（テンプレート）の作製やインプリント作業を容易に行うことができる。また、蛍光プレートの上に成膜を行なうか、直接蛍光プレートをドライエッチングすることによって周期構造を形成させることができる。
ナノインプリントのゾルゲル材料、および、成膜を形成させる材料としては、励起光密度が約５Ｗ／ｍｍ²以上となるため、ＹＡＧ、ＬｕＡＧ、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₂、ＳｎＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃／Ｌａ₂Ｏ₃、ＩＴＯ、ＺｎＯ，Ｔａ₂Ｏ₅ 、ＴｉＯ₂等の無機材料であることが望ましい。

蛍光体プレート２２の厚みは、３０〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜１５０μｍである。
蛍光体プレート２２の厚みが過小である場合には、励起光が透過してしまうために、蛍光体プレート２２において励起光を十分に吸収することができず、蛍光の変換量が小さくなるおそれがある。一方、蛍光体プレート２２の厚みが過大である場合には、蛍光体プレート２２の熱抵抗により、励起光が照射されることによって発生する熱が蛍光体プレート２２に蓄積されて高温となるおそれがある。

蛍光体プレート２２の裏面（図３における下面）全面には、光取り出し効率の観点から、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が好ましい。
誘電体多層膜としては、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、蛍光体プレート２２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。

蛍光体プレート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、誘電体多層膜は銀の単層膜に比して反射率が高いので、蛍光体プレート２２の裏面に銀の単層膜からなる場合と比較して、当該蛍光体プレート２２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、蛍光体プレート２２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。

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、４２０ｎｍ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。

また、蛍光体プレート２２の裏面（本実施形態においては光反射膜２４の裏面）全面には、接合用金属層２９との接合性の観点から、例えば蒸着によって形成された、ニッケル／白金／金（Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ）膜、ニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）膜よりなる金属膜２５が形成されていることが好ましい。
金属膜２５の厚みは、例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ＝３０ｎｍ／５００ｎｍ／５００ｎｍとされる。

基板２１は、高い熱伝導性を有する材料により形成されることが好ましい。
基板２１を形成する材料としては、例えば、アルミニウム、グラファイトプレート、アルミナ、グラファイトとアルミニウムとの複合材料（以下、「グラファイト複合材」ともいう。）などが挙げられる。

グラファイト複合材は、溶湯鍛造法によって得られるものである。
具体的には、グラファイト複合材は、グラファイトブロックを、溶融したアルミニウム金属に浸漬し、その溶融アルミニウム金属に高い圧力をかけることによって当該グラファイトブロックに存在する気孔に強制的に溶融アルミニウム金属を圧入・含浸し、その後冷却することによって製造することができる。このような製造方法によれば、得られる特定グラファイト複合材を、緻密で鋳巣（空洞）の少ない鋳造物とすることができる。

基板２１は、その表面（図３における上面）が、接合用金属層２９との接合性の観点から、例えばめっき法によって形成されたニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）膜よりなる金属膜（図示せず）によって構成されている。すなわち、基板２１の最表面は金（Ａｕ）膜とされる。
この金属膜の厚みは、例えばＮｉ／Ａｕ＝５０００〜１０００ｎｍ／１０００〜１００ｎｍとされる。

基板２１の裏面（図３における下面）には、例えば放熱用フィン（図示せず）が配置されている。

基板２１の厚さは、例えば１〜３ｍｍとされる。
また、基板２１は、表面（図３のにおける上面）の面積が、排熱性などの観点から、蛍光体プレート２２の裏面（図３における下面）の面積よりも大きいことが好ましい。

基板２１と蛍光体プレート２２とは接合用金属層２９を介して接合されており、本実施形態では、基板２１表面を形成する金（Ａｕ）膜と蛍光体プレート２２の裏面側に形成された金属膜２５とが、接合用金属層２９により接合されている。

接合用金属層２９は、高い熱伝導率を有し、後述する反射層２８を形成する材料に対して親和性の高い材料により形成される。
接合用金属層２９を形成する材料（以下、「接合用金属層形成材料」ともいう。）としては、例えば、熱伝導率が４０Ｗ／ｍＫ以上で、反射層２８を形成する材料、特にシリコーン樹脂に対して親和性（濡れ性）の高いものが好ましい。具体的には、フラックスフリー半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）、銀（Ａｇ）焼結材、銀（Ａｇ）ペースト等が挙げられる。接合用金属層形成材料としての半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）の融点は２５０〜２７０℃、銀（Ａｇ）焼結材の融点は１８０〜２２０℃、銀（Ａｇ）ペーストの融点は１５０〜２００℃である。

また、接合用金属層形成材料として銀（Ａｇ）焼結材を用いる場合においては、例えば銀（Ａｇ）のナノ粒子を塗布して加熱（１８０〜２００℃）することにより、固相反応で結着されて接合用金属層２９を形成することができる。
さらに、接合用金属層形成材料として銀（Ａｇ）ペーストを用いる場合においては、銀（Ａｇ）ペーストを塗布して加熱（１２０〜２１０℃）することにより、接合用金属層２９を形成することができる。

接合用金属層２９は、蛍光体プレート２２に覆われていない非被覆部分２９Ａを有する。具体的には、接合用金属層２９は、表面（図３における上面）の面積が、蛍光体プレート２２の裏面（本実施形態では金属膜２５の裏面）の面積より大きいものである。
本実施形態では、非被覆部分２９Ａは、接合用金属層２９表面（図３における上面）領域から蛍光体プレート２２の裏面（本実施形態では金属膜２５裏面）によって占有された領域を除いた矩形枠状の領域とされる。
非被覆部分２９Ａの大きさおよび形状は、蛍光プレート２２の端部から少なくとも約１ｍｍ以上の幅を有し、矩形枠状の形状が好ましい。

接合用金属層２９の層厚は、例えば２０〜２００μｍとされる。
接合用金属層２９は、裏面（図３における下面）の面積が、基板２１の表面の面積よりも小さい。

反射層２８は、接合用金属層２９の非被覆部分２９Ａ上で、蛍光体プレート２２の周側面全面を覆うように形成されている。
具体的には、反射層２８は、蛍光体プレート２２の周側面全周に接触した状態で、当該周側面に接着され、反射層２８の一方の側面（図３における下面）２８ａが接合用金属層２９の非被覆部分２９Ａに接触した状態で当該非被覆部分２９Ａに接着されて形成されている。
反射層２８の一方の側面２８ａは、接合用金属層２９の非被覆部分２９Ａに接触し、この接触面を足場として反射層２８を固定している。

反射層２８は、シリコーン樹脂中に反射性粒子が分散されてなる材料（以下、「反射層形成材料」ともいう。）により形成されている。
反射性粒子としては、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、チタニア（ＴｉＯ₂）、シリカ（ＳｉＯ₂）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが挙げられ、一種単独または２種以上を組み合わせて用いることができる。反射性粒子としては、拡散反射性付与の観点から、チタニア（ＴｉＯ₂）を用いることが好ましく、チキソ性付与の観点から、シリカ（ＳｉＯ₂）を用いることが好ましい。
反射性粒子の粒径は、例えば３００ｎｍ〜５０μｍとされる。
反射性粒子の含有割合は、反射性粒子の種類によっても異なるが、反射層２８と蛍光体プレート２２および接合用金属層２９との密着性の観点から、シリコーン樹脂に対して１０質量％以下とされる。
また、反射層２８の反射率は、波長４５０ｎｍにおいて、９５％以上とされる。

反射層形成材料の接合用金属層形成材料に対する親和性は、基板２１表面を形成する材料に対する親和性より高い。すなわち、反射層形成材料は、基板２１表面を形成する材料である金（Ａｕ）に対する親和性よりも、上述した接合用金属層形成材料である半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）、銀（Ａｇ）焼結材、銀（Ａｇ）ペースト等に対する親和性の方が高いものである。これにより、反射層２８は、接合用金属層２９の非被覆部分２９Ａを足場として確実に固定される。

反射層２８は、クリーム状またはジェル状の反射層形成材料を非被覆部分２９Ａ上で、蛍光体プレート２２の周側面に接触する状態に、ディスペンサーを用いて吐出定量塗布した後、硬化または焼成することにより形成することができる。この場合、硬化温度は、接合用金属層形成材料の融点より低い温度とされ、硬化温度は例えば１５０℃とされ、硬化時間は例えば３０分間とされる。

反射層２８と蛍光体プレート２２の周側面との接着は、物理的接着であっても、化学的接着であってもよい。具体的には、反射層２８は、蛍光体プレート２２に対し、蛍光体プレート２２を形成する蛍光体の表面凹凸による接着性（物理的接着）、または、ＯＨ基による接着性（化学的接着）が発現される。

反射層２８の層厚ｔは、例えば１００μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１００μｍ〜１ｍｍである。
尚、反射層２８の層厚ｔは、蛍光体プレート２２の周側面に垂直な方向（図３における左右方向）の長さの最小幅をいう。なお、この最小幅は、蛍光体プレート２２の厚みの範囲内（蛍光体プレート２２の周側面上）における最小幅をいう。

また、反射層２８の高さｈは、少なくとも蛍光体プレート２２の高さ（厚さ）と同等の高さであることが好ましい。
尚、反射層２８の高さｈは、蛍光体プレート２２の周側面に平行な方向（図３における上下方向）の長さの最大幅をいう。

以上のような蛍光発光部材２０の仕様の一例を以下に示す。
基板２１の寸法は、２５ｍｍ（縦）×２５ｍｍ（横）×１．６ｍｍ（厚み）、蛍光体プレート２２の寸法は、１．７ｍｍ（縦）×３．０ｍｍ（横）×０．１３ｍｍ（厚み）、接合用金属層２９の寸法は、寸法：３．７ｍｍ（縦）×５．０ｍｍ（横）×４０μｍ（層厚）、反射層２８の層厚ｔは１．０ｍｍ、高さｈは０．１４ｍｍである。接合用金属層２９の非被覆部分２９Ａは、１ｍｍ幅の矩形の枠状である。

上記の蛍光光源装置１０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を透過して蛍光体プレート２２の励起光受光面（表面）に対して略垂直に照射される。そして、蛍光体プレート２２においては、当該蛍光体プレート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、蛍光プレート２２の光出射面（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。

このような蛍光光源装置１０においては、蛍光体プレート２２の周側面を覆うように反射層２８が形成されていることにより、蛍光体プレート２２の周側面から出射された蛍光を反射層２８で反射して、蛍光体プレート２２の内部に戻すことができるので、当該蛍光体プレート内で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、高い発光効率が得られる。
また、基板２１表面に接合用金属層２９を介して蛍光体プレート２２が接合されていることにより、高い排熱性が得られる。
さらに、反射層２８を形成するシリコーン樹脂中に反射性粒子が分散されてなる材料は、一般に金（Ａｕ）に対して親和性が低いが、当該反射層２８が接合用金属層２９の非被覆部分２９Ａ上に形成され、反射層形成材料の接合用金属層形成材料に対する親和性が、基板２１表面を形成する材料に対する親和性より高いことにより、反射層２８が接合用金属層２９の非被覆部分２９Ａ上に確実に固定され、反射層２８の剥離を抑制することができる。
さらにまた、反射層２８の層厚ｔが１００μｍ以上であることにより、より一層の高い発光効率が得られる。

本発明においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図４に示すように、蛍光発光部材２０における基板２１は、凹部２１ａが形成されてなるものであり、この凹部２１ａ内に蛍光体プレート２２が配置され、凹部２１ａの内周面と蛍光体プレート２２の周側面との間に、反射層形成材料が充填された状態によって反射層２８が形成されている構成とすることができる。このような構成により、反射層２８を形成する際に反射層形成材料が流れることなく均一な層厚を確保した状態で反射層２８を形成することができ、より一層の高い発光効率が得られる。
また例えば、接合用金属層の非被覆部分は、矩形枠状のものに限定されない。

また、蛍光光源装置全体の構成は、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。

以下、本発明の効果を確認するために行った実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕
図２および図３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）×１．６ｍｍ（厚み）
アルミ基板上には、ニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ＝２．５μｍ／３００ｎｍ）膜が形成されている。
［蛍光体プレート（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）×０．１３ｍｍ（厚み）
表面の周期構造体成膜材料：Ｔａ₂Ｏ₅ 周期：４６０ｎｍ、高さ：４６０ｎｍ、形状：略円錐形状。
ＬｕＡＧの下面に光反射膜（２４）および金属膜（２５）が形成されている。
［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９８％以上。
［金属膜（２５）］
材質：ニッケル／白金／金（Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ＝３０ｎｍ／５００ｎｍ／５００ｎｍ）
［接合用金属層（２９）］
材質：半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）融点＝２６０℃
寸法：３．７ｍｍ（縦）×５．０ｍｍ（横）×４０μｍ（層厚）
非被覆部分（２９Ａ）寸法（形状）：１ｍｍ幅の矩形の枠状
［反射層（２８）］
材質：シリコーン樹脂中にＴｉＯ₂が分散されてなるもの（反射性粒子の粒径＝５００〜５０００ｎｍ、含有割合が２〜４質量％）
層厚（ｔ）：１００μｍ
高さ（ｈ）：０．１４ｍｍ

〔実施例２〕
実施例１において、反射層（２８）の層厚（ｔ）を２０μｍに変更して形成したこと以外は、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。

〔比較例１〕
実施例１において、反射層（２８）を設けずに形成したこと以外は、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。

蛍光発光部材〔Ａ１〕，〔Ａ２〕および〔Ｂ１〕の励起光受光面（蛍光体プレートの表面）の各々に、ピーク波長が４４５ｎｍの励起光を照射し、当該蛍光体プレート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。

〔比較例２〕
実施例１において、接合用金属層（２９）の代わりに硫酸バリウム層を用いて形成したこと以外は、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〔Ｂ２〕を作製した。

蛍光発光部材〔Ａ１〕および〔Ｂ２〕の励起光受光面（蛍光体プレートの表面）の各々に、ピーク波長が４４５ｎｍの励起光を照射した。そして、基板（２１）表面の温度を熱電対によって測定し、得られた測定値と、各蛍光体プレートの熱抵抗とに基づいて蛍光体プレート（２２）の温度を算出した。結果を表２に示す。

〔比較例３〕
実施例１において、接合用金属層（２９）の非被覆部分（２９Ａ）を形成せず、反射層（２８）を基板（２１）上に直接形成したこと以外は、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〔Ｂ３〕を作製した。

蛍光発光部材〔Ａ１〕，〔Ａ２〕および〔Ｂ３〕について、反射層（２８）の剥離の有無を確認した。
その結果、蛍光発光部材〔Ａ１〕および〔Ａ２〕については、剥離は確認されなかったが、蛍光発光部材〔Ｂ３〕については、基板（２１）からの剥離が確認された。

以上の結果より、反射層が蛍光体プレートの周側面を覆うように形成されている場合には、蛍光体プレート内で発生した蛍光を高効率で取り出すことができることが確認された。また、反射層の層厚が大きくなるに従って、蛍光の取り出し効率が高くなることが確認された。
また、硫酸バリウム層を介する場合に比して接合用金属層を介して蛍光体プレートが接合されている場合には、高い排熱性が得られることが確認された。
さらに、反射層が接合用金属層の非被覆部分上に形成されると共に、反射層を形成する材料の接合用金属層を形成する材料に対する親和性が、基板表面を形成する材料に対する親和性より高い場合に、反射層が接合用金属層の非被覆部分上に確実に固定され、反射層の剥離を抑制することができることが確認された。

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
２１ａ凹部
２２蛍光体プレート
２４光反射膜
２５金属膜
２８反射層
２８ａ一方の側面
２９接合用金属層
２９Ａ非被覆部分
Ｌ励起光
Ｌ１蛍光

Claims

励起光により励起される蛍光体よりなる蛍光体プレートを備えてなる蛍光光源装置において、
基板表面に接合用金属層を介して前記蛍光体プレートが接合されてなり、
前記接合用金属層は、前記蛍光体プレートに覆われていない非被覆部分を有し、
シリコーン樹脂中に反射性粒子が分散されてなる反射層が、前記接合用金属層の非被覆部分上に、前記蛍光体プレートの周側面を覆うように形成され、
前記反射層は、当該反射層を形成する材料の前記接合用金属層を形成する材料に対する親和性が、前記基板表面を形成する材料に対する親和性より高いものであることを特徴とする蛍光光源装置。
前記反射層の層厚が、１００μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光光源装置。
前記基板は、凹部が形成されてなるものであり、
前記凹部内に前記蛍光体プレートが配置され、
前記凹部の内周面と前記蛍光体プレートの周側面との間に、反射層を形成する材料が充填された状態によって反射層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光光源装置。