JP7441140B2

JP7441140B2 - 波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置

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Publication number: JP7441140B2
Application number: JP2020131691A
Authority: JP
Inventors: 洋介八谷; 利之桜井; 翔平高久; 智雄田中; 裕貴竹内
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2020-08-03
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2040-08-03
Also published as: JP2022028346A

Description

本発明は、波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置に関する。

従来から、光源が発した光の波長を変換する波長変換部材が知られている。一般的に、波長変換部材は、入射する光の波長を変換する蛍光体と、蛍光体の裏面に配置され、蛍光体に入射した光を反射する反射膜と、を有する。例えば、特許文献１には、反射膜を覆う封止膜によって、反射膜と外気との接触を抑制する技術が開示されている。また、特許文献２には、反射膜の外側に、放熱部材と波長変換部材との接合力を高めるための接合補助膜を備える技術が開示されている。

特許６０９４６１７号公報特開２０１９－１０５７６３号公報

しかしながら、上記先行技術によっても、波長変換部材において、反射膜の劣化を防止することで発光強度の低下を抑制するには、なお改善の余地があった。例えば、特許文献１に記載の技術では、封止膜は、蛍光体より小さい反射膜を覆いつつ、端部がセラミック蛍光体に接合される。これにより、封止膜において、反射膜を覆う部分のセラミック蛍光体からの距離と、セラミック蛍光体に接合する部分のセラミック蛍光体からの距離と、が異なるため、封止膜は、折れ曲がる形状となる。このような形状の封止膜は、応力が作用するとクラックが入りやすいため、クラックを通る外気と反射膜とが接触し、反射膜が酸化などするおそれがある。反射膜が酸化などによって劣化すると、波長変換部材の発光強度が低下する。また、特許文献２に記載の技術では、接合補助膜は、反射膜全体を覆いつつ、外縁部が蛍光体に接合される。このため、接合補助膜は、折れ曲がる形状となるため、クラックが入りやすく、クラックを通る外気と反射膜とが接触しやすくなる。これにより、反射膜が劣化し、波長変換部材の発光強度が低下するおそれがある。

本発明は、波長変換部材において、発光強度の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、波長変換部材が提供される。この波長変換部材は、光が入射する入射面と、前記入射面の反対側に位置する裏面と、を有し、前記入射面から入射する光の波長を変換するセラミック蛍光体と、前記セラミック蛍光体の前記裏面の一部に接合され、前記セラミック蛍光体に入射した光を反射する反射面を有する反射膜と、前記反射膜を封止する封止膜であって、前記反射膜を覆い、前記封止膜の端部が前記反射膜の端部を超えて前記セラミック蛍光体の前記裏面に接合される封止膜と、を備え、前記セラミック蛍光体と前記反射膜と前記封止膜との積層方向に沿った前記波長変換部材の断面において、前記セラミック蛍光体と前記反射膜との接合線の一方の端部の位置を第１位置とし、前記第１位置から、前記接合線に沿って、前記反射膜の前記積層方向における厚みの１０倍に相当する距離だけ前記接合線の他方の端部側に向かった位置を第２位置とし、前記第２位置から前記積層方向に沿った第１仮想線と、前記反射膜と前記封止膜との境界線との交点の位置を第３位置とし、前記第１位置と前記第３位置とを結ぶ仮想線を第２仮想線とすると、前記反射膜の断面のうち、前記第２仮想線よりも前記封止膜側に位置する領域の面積Ａは、前記第１仮想線、前記第２仮想線、および、前記接合線で囲まれる領域の面積Ｂよりも小さい。

この構成によれば、積層方向に沿った波長変換部材の断面において、反射膜の断面形状では、面積Ａは、面積Ｂより小さいため、反射膜のセラミック蛍光体側とセラミック蛍光体の反対側とは、緩やかに接続される。これにより、反射膜を覆いつつ端部が反射膜の端部を超えてセラミック蛍光体の裏面に接合される封止膜では、反射膜のセラミック蛍光体の反対側に配置される部分と、セラミック蛍光体の裏面に接合する接合部とが緩やかに接続される。封止膜において、この２つの部分が緩やかに接続されることで、封止膜の形状は、緩やかに曲がる形状になるため、封止膜に応力が作用しても、封止膜にクラックは発生しにくくなる。クラックは、反射膜を酸化などさせる外気が反射膜に接触するときの侵入経路となるが、上述した構成によれば、クラックの発生が抑制されるため、クラックを介した外気と反射膜との接触が抑制される。これにより、反射膜の劣化が抑制されるため、発光強度の低下を抑制することができる。

（２）上記形態の波長変換部材において、前記面積Ａは、前記面積Ｂの９０％以下であってもよい。この構成によれば、反射膜の断面において、封止膜側の面積Ａは、反射膜側の面積Ｂの９０％以下となっている。これにより、反射膜の端部は、セラミック蛍光体側の幅より外側に突出しない形状となりやすいため、封止膜の形状は、さらに緩やかに曲がる形状となる。したがって、クラックを介した外気と反射膜との接触がさらに抑制されるため、反射膜の劣化が抑制され、発光強度の低下をさらに抑制することができる。

（３）上記形態の波長変換部材において、前記積層方向に沿った前記波長変換部材の断面において、前記第１位置から前記積層方向に沿った仮想線を第３仮想線とすると、前記反射膜の断面は、前記第３仮想線の一方の側に位置し、前記第３仮想線にまたがって前記第３仮想線の両側に位置していなくてもよい。この構成によれば、反射膜の断面は、第３仮想線の一方の側に位置し、第３仮想線にまたがって第３仮想線の両側に位置していない。すなわち、反射膜において、セラミック蛍光体側の部分と、セラミック蛍光体の反対側の部分とは、比較的なだらかに接続される。これにより、封止膜の形状は、さらに緩やかに曲がる形状になるため、応力による封止膜でのクラックの発生がさらに抑制される。また、反射膜において、セラミック蛍光体側の部分と、セラミック蛍光体の反対側の部分とが比較的なだらかに接続されるため、反射膜上に形成される封止膜と反射膜との間に隙間が形成されにくくなる。これによっても、応力による封止膜でのクラックの発生がさらに抑制される。したがって、クラックを介した外気と反射膜との接触がさらに抑制されるため、反射膜の劣化が抑制され、発光強度の低下をさらに抑制することができる。

（４）上記形態の波長変換部材において、前記封止膜の端部は、前記第２仮想線に沿った方向に延伸してもよい。この構成によれば、封止膜の端部は、第２仮想線に沿った方向に延伸している。これにより、封止膜は、セラミック蛍光体に向かって広がっているため、はんだを用いて、波長変換部材の封止膜側と、他の部材とを接合するとき、はんだ内に発生するボイドが封止膜の形状に沿って波長変換部材の外側に向かって移動する。はんだ内のボイドは、セラミック蛍光体において光の波長を変換するときに発生する熱の伝熱を妨げるため、特に、波長変換部材の中央部分にはないことが望ましい。上述した構成によれば、はんだ内のボイドは、波長変換部材の外側に移動するため、熱的に厳しい波長変換部材の中心部分の放熱を良好に行うことができる。したがって、温度消光による発光強度の低下を抑制することができる。

（５）本発明の別の形態によれば、波長変換装置が提供される。この波長変換装置は、上記形態の波長変換部材と、前記波長変換部材の熱を外部に放出する放熱部材と、前記波長変換部材と前記放熱部材を接合する接合層と、を備える。この構成によれば、封止膜の形状は、緩やかに曲がる形状になるため、封止膜にクラックが発生しにくくなり、反射膜の酸化などを抑制することができる。また、波長変換部材で発生する熱を放熱部材によって外部に放出することができる。これにより、反射膜の劣化による発光強度の低下を抑制しつつ、熱による波長変換装置の発光強度の低下を抑制することができる。

（６）本発明のさらに別の形態によれば、光源装置が提供される。この光源装置は、上記の波長変換装置と、前記セラミック蛍光体に光を照射する光源と、を備える。この構成によれば、波長変換装置では、緩やかに曲がる形状となっている封止膜にクラックが発生しにくいため、反射膜の劣化が抑制される。これにより、セラミック蛍光体で波長が変換された光の一部や、セラミック蛍光体を素通りする光などセラミック蛍光体内の光を、劣化しにくい反射膜で反射することができるため、光源装置の発光強度の低下を抑制することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、波長変換部材や波長変換装置などを含む各種装置、これらの装置を製造する製造方法等の形態で実現することができる。

第１実施形態の波長変換装置を備える光源装置の断面図である。第１実施形態の波長変換部材の断面図である。図２のＳ部拡大図である。製造時の波長変換装置の断面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態の波長変換装置１を備える光源装置５の断面図である。図２は、第１実施形態の波長変換部材２の断面図である。本実施形態の光源装置５では、発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）や半導体レーザー（ＬＤ：ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）などの光源６が発した光Ｌ１を波長変換装置１に照射する。光Ｌ１が照射された波長変換装置１は、光Ｌ１とは異なる波長の光Ｌ２を発生し、光源装置５の外部に放出する。このような波長変換装置１は、例えば、ヘッドランプ、照明、プロジェクタなどの各種光学機器において使用される。波長変換装置１は、セラミック蛍光体１０と、反射膜２０と、封止膜３０と、接合膜４０と、放熱部材６０と、接合層７０と、を備えている。波長変換装置１は、セラミック蛍光体１０と、反射膜２０と、封止膜３０と、接合膜４０と、酸化防止膜５０と、を備える波長変換部材２（図２参照）と、放熱部材６０とを接合層７０によって接合することで製造される。なお、図１および図２における、セラミック蛍光体１０と、反射膜２０と、封止膜３０と、接合膜４０と、酸化防止膜５０と、放熱部材６０と、接合層７０とのそれぞれの大きさおよび厚みの関係は、説明の便宜上、実際の大きさまたは厚みの関係とは異なるように図示されている。

波長変換部材２では、セラミック蛍光体１０において、波長変換装置１に照射される光の波長が変換される。セラミック蛍光体１０において波長が変換された光は、反射膜２０によって反射された光とともに、波長変換装置１の外部に放出される。波長変換部材２の詳細な構成は、後述する。

放熱部材６０は、例えば、銅、銅モリブデン合金、銅タングステン合金、アルミニウム、窒化アルミニウムなど、セラミック蛍光体１０よりも高い熱伝導性を有する材料から形成されている平板部材である。放熱部材６０は、接合層７０を通して伝わるセラミック蛍光体１０の熱を外部に放出する。なお、放熱部材６０は、上述した材料からなる単層構造の部材であってもよいし、同種または異なる材料から形成されている多層構造の部材であってもよい。また、放熱部材６０のセラミック蛍光体１０側の面には、接合層７０との密着性を高めるめっきが配置されていてもよい。

接合層７０は、セラミック蛍光体１０と放熱部材６０の間に配置され、金と錫とからなる。接合層７０は、セラミック蛍光体１０と放熱部材６０とを接合し、セラミック蛍光体１０と放熱部材６０との間での熱のやり取りを行う。

波長変換部材２は、セラミック蛍光体１０と、反射膜２０と、封止膜３０と、接合膜４０と、酸化防止膜５０と、を備える。

セラミック蛍光体１０は、平板状部材であって、本実施形態では、４ｍｍ×４ｍｍの矩形状をなす。セラミック蛍光体１０は、光が入射する入射面１１と、入射面１１の反対側に位置する裏面１２とを有する。セラミック蛍光体１０は、入射面１１から入射する光Ｌ１の波長を変換する。セラミック蛍光体１０は、蛍光性を有する結晶粒子を主体とする蛍光相と、透光性を有する結晶粒子を主体とする透光相を有するセラミック焼結体から構成されている。透光相の結晶粒子は、化学式Ａｌ₂Ｏ₃で表される組成を有し、蛍光相の結晶粒子は、化学式Ａ₃Ｂ₅Ｏ₁₂：Ｃｅで表される組成（いわゆる、ガーネット構造）を有することが好ましい。「Ａ₃Ｂ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ」とは、Ａ₃Ｂ₅Ｏ₁₂の中にＣｅが固溶し、元素Ａの一部がＣｅに置換されていることを示す。

化学式Ａ₃Ｂ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ中の元素Ａおよび元素Ｂは、それぞれ下記の元素群から選択される少なくとも１種類の元素から構成されている。
元素Ａ：Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅを除くランタノイド（ただし、元素ＡとしてさらにＧｄを含んでいてもよい）
元素Ｂ：Ａｌ（ただし、元素ＢとしてさらにＧａを含んでいてもよい）
セラミック蛍光体１０として、セラミック焼結体を使用することで、蛍光相と透光相との界面で光が散乱し、光の色の角度依存性を減らすことができる。これにより、色の均質性を向上することができる。なお、セラミック蛍光体１０の材料は、上述の材料に限定されない。

反射膜２０は、銀（Ａｇ）からなる矩形形状の薄膜であって、セラミック蛍光体１０の裏面１２の一部に接合されている。反射膜２０は、セラミック蛍光体１０の裏面１２に対向する反射面２１と、反射面２１の反対側に位置する裏面２２と、反射膜２０の外縁において反射面２１と裏面２２とを接続する側面２３と、を有する。反射面２１は、セラミック蛍光体１０に入射した光を反射する。裏面２２は、反射膜２０において反射面２１に対して略平行な面であって、裏面２２の幅は、反射面２１の幅に比べ狭い。本実施形態では、反射面２１の幅Ｗ２１は、３．７００ｍｍ×３．７００ｍｍとなっており、裏面２２の幅Ｗ２２は、３．６９９ｍｍ×３．６９９ｍｍとなっている。側面２３は、セラミック蛍光体１０と反射膜２０と封止膜３０との積層方向Ｄｓに沿って、裏面２２から反射面２１に向かって波長変換部材２の外側に広がるように形成される。反射膜２０の詳細な構成は、後述する。なお、反射膜２０は、アルミニウムなど光の反射率が高い材料から形成されていてもよい。

封止膜３０は、チタン（Ｔｉ）からなる薄膜であって、反射膜２０を覆い、反射膜２０を封止する。封止膜３０は、被覆部３１と、接合部３２と、接続部３３と、を有する。被覆部３１は、反射膜２０の裏面２２上に配置されており、厚みが１５０ｎｍである。被覆部３１のセラミック蛍光体１０側の対向面３１ａは、反射膜２０の裏面２２に対向する。接合部３２は、厚みが１５０ｎｍであり、反射膜２０の端部２０ａを超えてセラミック蛍光体１０の裏面１２に接合される。接合部３２は、セラミック蛍光体１０の裏面１２に接合される接合面３２ａを有する。接続部３３は、被覆部３１と接合部３２とを接続する。接続部３３は、セラミック蛍光体１０側に、対向面３１ａと接合面３２ａとを接続する接続面３３ａを有する。接続面３３ａは、反射膜２０の側面２３に沿っている。接合部３２は、特許請求の範囲の「封止膜の端部」に相当する。封止膜３０の詳細な構成は、後述する。

接合膜４０は、ニッケル（Ｎｉ）からなる薄膜であって、封止膜３０のセラミック蛍光体１０の反対側の表面３１ｂ、３２ｂ、３３ｂに配置されている。本実施形態では、接合膜４０の厚みは、２００ｎｍであり、封止膜３０の表面３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの形状に沿って形成されている。これにより、接合膜４０の封止膜３０の反対側の表面４１の形状は、封止膜３０の表面３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの形状と同じように、セラミック蛍光体１０側に向かって外縁部分が広がるように形成される。

酸化防止膜５０は、接合膜４０のセラミック蛍光体１０の反対側に配置されており、厚みが、１０～５００ｎｍ程度の金からなる薄膜である。酸化防止膜５０は、ニッケルからなる接合膜４０の表面の酸化を防止するとともに、後述する放熱部材６０と波長変換部材２とを接合層７０によって接合するとき、接合層７０に拡散し、セラミック蛍光体１０と放熱部材６０との接合力を向上する。

図３は、図２のＳ部拡大図である。図３は、波長変換部材２における反射膜２０の端部２０ａを含む周辺の断面図である。なお、図３における、セラミック蛍光体１０と、反射膜２０と、封止膜３０と、接合膜４０とのそれぞれの大きさおよび厚みの関係は、説明の便宜上、実際の大きさまたは厚みの関係とは異なるように図示されている。

図３に示す積層方向Ｄｓに沿った波長変換部材２の断面において、セラミック蛍光体１０と反射膜２０との接合線ＪＬ２１の一方の端部の位置を第１位置Ｐ１とする。第１位置Ｐ１から、接合線ＪＬ２１に沿って、反射膜２０の積層方向Ｄｓにおける厚みＤ２０の１０倍に相当する距離（図３に示す距離Ｄ１）だけ接合線ＪＬ２１の他方の端部側（図３の二点鎖線矢印Ｄｐが示す方向側）に向かった位置を第２位置Ｐ２とする。第２位置Ｐ２から積層方向Ｄｓに沿った第１仮想線ＶＬ１と、反射膜２０と封止膜３０との境界線ＢＬ２３との交点の位置を第３位置Ｐ３とする。第１位置Ｐ１と第３位置Ｐ３とを結ぶ仮想線を第２仮想線ＶＬ２とする。この場合、反射膜２０の断面のうち、第２仮想線ＶＬ２よりも封止膜３０側に位置する領域の面積Ａは、第１仮想線ＶＬ１、第２仮想線ＶＬ２、および、接合線ＪＬ２１で囲まれる領域の面積Ｂよりも小さい。具体的には、図３において、比較的密なドットハッチングが付されている部分の面積Ａは、面積Ａの部分に比べて比較的疎なドットハッチングが付されている部分の面積Ｂよりも小さい。これにより、封止膜３０の形状は、緩やかに曲がる形状になるため、波長変換部材２に応力が作用しても封止膜３０にクラックが発生しにくくなり、クラックを介した外気と反射膜２０との接触が抑制することができる。

また、本実施形態では、面積Ａは、面積Ｂの９０％以下となっている。これにより、反射膜２０の側面２３は、セラミック蛍光体１０側の幅Ｗ２１より外側に突出しない形状となりやすいため、封止膜３０の形状は、比較的緩やかに曲がる形状となる。これにより、封止膜３０に応力が作用しても封止膜３０にクラックは発生しにくくなるため、クラックを介した外気と反射膜２０との接触が抑制することができる。

さらに、積層方向Ｄｓに沿った波長変換部材２の断面において、第１位置Ｐ１から積層方向Ｄｓに沿った仮想線を第３仮想線ＶＬ３とすると、反射膜２０の断面は、第３仮想線ＶＬ３の一方の側に位置し、第３仮想線ＶＬ３にまたがって第３仮想線ＶＬ３の両側に位置しない。具体的には、図３に示す波長変換部材２の断面において、反射膜２０の断面は、第３仮想線ＶＬ３より第２仮想線ＶＬ２側にのみ存在しており、第３仮想線ＶＬ３より第２仮想線ＶＬ２の反対側には存在していない。これにより、後述するように反射膜２０上に形成される封止膜３０の形状は、さらに緩やかな形状となるため、応力による封止膜３０のクラックの発生がさらに抑制される。また、反射膜２０上に形成される封止膜３０と反射膜２０との間には隙間が形成されにくくなるため、波長変換部材２に応力が作用しても隙間を起点としたクラックが封止膜３０に発生しにくくなる。したがって、クラックを介した外気と反射膜２０との接触がさらに抑制することができる。

本実施形態では、封止膜３０は、図３に示すように、第２仮想線ＶＬ２に沿った方向に延伸してしている。具体的には、封止膜３０のセラミック蛍光体１０の反対側の表面３１ｂ、３２ｂ、３３ｂのそれぞれは、対向面３１ａ、接合面３２ａ、および、接続面３３ａとほぼ同じ形状になっている。これにより、被覆部３１のセラミック蛍光体１０とは反対側の表面３１ｂにおけるセラミック蛍光体１０の裏面１２からの距離は、接合部３２のセラミック蛍光体１０とは反対側の表面３２ｂにおけるセラミック蛍光体１０の裏面１２からの距離より長い。本実施形態では、表面３１ｂと表面３２ｂとを接続する接続部３３のセラミック蛍光体１０の反対側の表面３３ｂは、波長変換部材２の外側に向かうにしたがって、セラミック蛍光体１０の裏面１２に近づく。すなわち、封止膜３０は、セラミック蛍光体１０側に向かって広がるように形成される。

次に、波長変換部材２の製造方法について説明する。最初に、セラミック蛍光体１０の裏面１２にレジスト膜を形成する。このとき、レジスト膜の厚みを調整することで、レジスト膜の開口部分の大きさを、セラミック蛍光体１０の裏面１２から離れるにしたがって小さくする。次に、レジスト膜が裏面１２に形成されているセラミック蛍光体１０に対して、銀を蒸着またはスパッタリングし、反射膜２０を成膜する。その後、レジスト膜を除去し、反射膜２０の裏面２２および側面２３、ならびに、セラミック蛍光体１０の裏面１２上に封止膜３０を製膜する。さらに、封止膜３０の表面３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ上に、接合膜４０と酸化防止膜５０とを、この順番で製膜し、波長変換部材２を製造する。

さらに、波長変換部材２を用いて波長変換装置１を製造する場合、波長変換部材２と放熱部材６０との間に金錫半田箔を挟みこんだ状態で、窒素雰囲気中または水素雰囲気中のリフロー炉において加熱する。これにより、セラミック蛍光体１０と放熱部材６０とが接合層７０によって接合され、波長変換装置１が完成する。また、金錫半田箔を使用する代わりに、金錫半田ペーストを塗布して波長変換部材２と放熱部材６０とを接合してもよい。

図４は、製造時の波長変換装置１の断面図である。金錫半田箔を用いて波長変換部材２と放熱部材６０とを接合するとき、放熱部材６０の表面に形成されるめっきに含まれるガス成分や、波長変換部材２と金錫半田箔との間の隙間に由来するボイドが、波長変換部材２と放熱部材６０との間に発生する（図４のＶ１参照）。本実施形態の波長変換装置１の製造方法では、波長変換部材２と放熱部材６０とを接合するとき、図４に示すように、セラミック蛍光体１０が波長変換部材２において最も鉛直方向上側に位置するように配置する。波長変換装置１の中心軸ＣＡ１付近で発生するボイドＶ１は、溶融状態の接合層７０の内部において、接合膜４０の表面４１に沿って、波長変換装置１の中心軸ＣＡ１から離れ、波長変換装置１の外側に移動する（図４に示す白抜き矢印Ｆ１）。これにより、本実施形態の波長変換装置１の製造方法では、波長変換装置１の中心軸ＣＡ１付近におけるボイドＶ１の密度を小さくすることができる。なお、図４における、セラミック蛍光体１０と、反射膜２０と、封止膜３０と、接合膜４０と、放熱部材６０と、接合層７０とのそれぞれの大きさおよび厚みの関係は、説明の便宜上、実際の大きさまたは厚みの関係とは異なるように図示されている。

以上説明した、本実施形態の波長変換部材２によれば、積層方向Ｄｓに沿った波長変換部材２の断面において、反射膜２０の断面形状では、面積Ａは、面積Ｂより小さい。すなわち、反射膜２０のセラミック蛍光体１０側の部分とセラミック蛍光体１０の反対側の部分とは、緩やかに接続される。これにより、反射膜２０を覆いつつセラミック蛍光体１０の裏面１２に接合される封止膜３０では、反射膜２０のセラミック蛍光体１０の反対側に配置される被覆部３１と、セラミック蛍光体１０の裏面１２に接合する接合部３２とが、緩やかな形状の接続部３３によって接続される。封止膜３０において、被覆部３１と接合部３２とが緩やかに接続されることで、封止膜３０の形状は、緩やかに曲がる形状になるため、封止膜３０に応力が作用しても、封止膜３０にクラックは発生しにくくなる。クラックは、反射膜を酸化などさせる外気が反射膜に接触するときの侵入経路となるが、上述した構成によれば、クラックの発生が抑制されるため、クラックを介した外気と反射膜２０との接触が抑制される。これにより、反射膜２０の劣化が抑制されるため、波長変換部材２の発光強度の低下を抑制することができる。

また、例えば、積層方向に沿った反射膜の断面形状が矩形形状である場合、反射膜を覆う封止膜は、折れ曲がる形状となるため、クラックが発生しやすくなる。この場合、クラックの発生を抑制するために封止膜の厚みを厚くすると封止膜とセラミック蛍光体との接合面積が増えるおそれがあり、反射膜の反射面の面積が小さくなる。反射面の面積が小さくなると、波長変換部材の発光強度が低下する。本実施形態の波長変換部材２によれば、積層方向Ｄｓに沿った反射膜２０の断面において、面積Ａを面積Ｂより小さくすることで、封止膜３０でのクラックの発生を抑制する。このことによって、反射膜２０において、セラミック蛍光体１０に入射した光を反射する反射面２１の面積は、上述したような断面形状が矩形形状の反射膜における反射面の面積と変わらない。したがって、波長変換部材２の発光強度を低下させることなく、封止膜３０にクラックが発生することを抑制することができる。

また、本実施形態の波長変換部材２によれば、反射膜２０の断面において、封止膜３０側の面積Ａは、反射膜２０側の面積Ｂの９０％以下となっている。これにより、反射膜２０の側面２３は、セラミック蛍光体１０側の幅Ｗ２１より外側に突出しない形状となりやすい。反射膜の側面がセラミック蛍光体側の幅より外側に突出していると、封止膜は反射膜に沿って形成されるため、封止膜も外側に突出した形状となり、大きく折れ曲がる場合がある。このため、封止膜に応力が作用するとクラックが発生しやすい。一方、波長変換部材２の封止膜３０の形状は、緩やかに曲がる形状になるため、応力が作用してもクラックは発生しにくい。したがって、クラックを介した外気と反射膜２０との接触がさらに抑制されるため、反射膜２０の劣化が抑制され、波長変換部材２の発光強度の低下をさらに抑制することができる。

また、本実施形態の波長変換部材２によれば、反射膜２０の断面は、図３に示すように、第３仮想線ＶＬ３の一方の側に位置し、第３仮想線ＶＬ３にまたがって第３仮想線ＶＬ３の両側に位置していない。すなわち、反射膜２０において、セラミック蛍光体１０側の部分と、セラミック蛍光体１０の反対側の部分とは、比較的なだらかに接続される。これにより、封止膜３０の形状は、さらに緩やかな形状になるため、応力による封止膜３０のクラックの発生がさらに抑制される。また、一般的に、反射膜上に形成される封止膜と反射膜との間に隙間が形成されると、応力のかかり具合によっては隙間を起点としたクラックが封止膜に発生しやすくなる。波長変換部材２によれば、反射膜２０において、セラミック蛍光体１０側の部分と、セラミック蛍光体１０の反対側の部分とが比較的なだらかに接続されるため、反射膜２０上に形成される封止膜３０と反射膜２０との間に隙間が形成されにくくなる。これによっても、応力による封止膜でのクラックの発生がさらに抑制される。したがって、クラックを介した外気と反射膜２０との接触がさらに抑制されるため、反射膜２０の劣化が抑制され、発光強度の低下をさらに抑制することができる。

また、本実施形態の波長変換部材２によれば、封止膜３０の接合部３２と接続部３３とは、第２仮想線ＶＬ２に沿った方向に延伸している。これにより、封止膜３０は、セラミック蛍光体１０に向かって広がっている。金と錫から形成されている接合層７０を用いて、波長変換部材２と、放熱部材６０とを接合するとき、図４に示すように、接合層７０内に発生するボイドＶ１が、封止膜３０とほぼ同じ形状を有する接合膜４０の形状に沿って波長変換部材２の外側に向かって移動する。接合層７０内のボイドは、セラミック蛍光体１０において光の波長を変換するときに発生する熱の伝熱を妨げるため、特に、波長変換部材２の中央部分にはないことが望ましい。本実施形態の波長変換部材２によれば、接合層７０内のボイドＶ１は、波長変換部材２の外側に移動するため（図４参照）、熱的に厳しい波長変換部材２の中心部分の放熱を良好に行うことができる。したがって、波長変換部材２において、温度消光による発光強度の低下を抑制することができる。

また、本実施形態の波長変換装置１によれば、封止膜３０の形状は、緩やかに曲がる形状になるため、封止膜３０にクラックが発生しにくくなり、反射膜２０の酸化などを抑制することができる。また、波長変換部材２で発生する熱を放熱部材６０によって外部に放出することができる。これにより、反射膜２０の劣化による発光強度の低下を抑制しつつ、熱による波長変換装置１の発光強度の低下を抑制することができる。

また、本実施形態の光源装置５によれば、波長変換装置１では、緩やかに曲がる形状となっている封止膜３０にクラックが発生しにくいため、反射膜２０の劣化が抑制される。これにより、セラミック蛍光体１０で波長が変換される光の一部や、セラミック蛍光体１０を素通りする光などセラミック蛍光体１０内の光を、劣化しにくい反射膜２０で反射することができるため、光源装置５の発光強度の低下を抑制することができる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
上述の実施形態では、波長変換部材２は、セラミック蛍光体１０と反射膜２０と封止膜３０の他に、接合膜４０と酸化防止膜５０とを備えるとした。これらの膜はなくてもよい。

［変形例２］
上述の実施形態では、反射膜２０の断面において、面積Ａは、面積Ｂの９０％以下であるとした。しかしながら、面積Ａと面積Ｂとの関係は、これに限定されない。面積Ａが面積Ｂより小さければよい。面積Ａが面積Ｂの５０％以下となることで、封止膜３０の形状は、さらに緩やかに曲がる形状になるため、クラックがさらに発生しにくくなり、反射膜の劣化がさらに抑制される。

［変形例３］
上述の実施形態では、積層方向Ｄｓに沿った波長変換部材２の断面において、反射膜２０の断面は、第３仮想線ＶＬ３より第２仮想線ＶＬ２側にのみ存在しており、反射膜２０と封止膜３０との境界線ＢＬ２３が第３仮想線ＶＬ３より第２仮想線ＶＬ２の反対側には存在していないとした。しかしながら、反射膜２０の断面の形状はこれに限定されない。反射膜２０の断面が第３仮想線ＶＬ３より第２仮想線ＶＬ２側にのみ存在することで、反射膜２０の側面２３の形状が緩やかになるため、封止膜３０の形状は、さらに緩やかに曲がる形状となる。

［変形例４］
上述の実施形態では、封止膜３０は、図３に示すように、第２仮想線ＶＬ２に沿った方向に延伸しており、封止膜３０の表面３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは、対向面３１ａ、接合面３２ａ、および、接続面３３ａとほぼ同じ形状になっているとした。しかしながら、封止膜３０の表面３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの形状は、これに限定されていない。例えば、表面３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは、平面形状であってもよい。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１…波長変換装置
２…波長変換部材
５…光源装置
６…光源
１０…セラミック蛍光体
１１…入射面
１２…裏面
２０…反射膜
２０ａ…端部
２１…反射面
３０…封止膜
３２…接合部
６０…放熱部材
７０…接合層
Ａ，Ｂ…面積
ＢＬ２３…境界線
Ｄｓ…積層方向
ＪＬ２１…接合線
Ｐ１…第１位置
Ｐ２…第２位置
Ｐ３…第３位置
ＶＬ１…第１仮想線
ＶＬ２…第２仮想線
ＶＬ３…第３仮想線

Claims

波長変換部材であって、
光が入射する入射面と、前記入射面の反対側に位置する裏面と、を有し、前記入射面から入射する光の波長を変換するセラミック蛍光体と、
前記セラミック蛍光体の前記裏面の一部に接合され、前記セラミック蛍光体に入射した光を反射する反射面を有する反射膜と、
前記反射膜を封止する封止膜であって、前記反射膜を覆い、前記封止膜の端部が前記反射膜の端部を超えて前記セラミック蛍光体の前記裏面に接合される封止膜と、を備え、
前記セラミック蛍光体と前記反射膜と前記封止膜との積層方向に沿った前記波長変換部材の断面において、
前記セラミック蛍光体と前記反射膜との接合線の一方の端部の位置を第１位置とし、
前記第１位置から、前記接合線に沿って、前記反射膜の前記積層方向における厚みの１０倍に相当する距離だけ前記接合線の他方の端部側に向かった位置を第２位置とし、
前記第２位置から前記積層方向に沿った第１仮想線と、前記反射膜と前記封止膜との境界線との交点の位置を第３位置とし、
前記第１位置と前記第３位置とを結ぶ仮想線を第２仮想線とすると、
前記反射膜の断面のうち、
前記第２仮想線よりも前記封止膜側に位置する領域の面積Ａは、
前記第１仮想線、前記第２仮想線、および、前記接合線で囲まれる領域の面積Ｂよりも小さい、ことを特徴とする波長変換部材。
請求項１に記載の波長変換部材であって、
前記面積Ａは、前記面積Ｂの９０％以下である、ことを特徴とする波長変換部材。
請求項１または請求項２に記載の波長変換部材であって、
前記積層方向に沿った前記波長変換部材の断面において、
前記第１位置から前記積層方向に沿った仮想線を第３仮想線とすると、
前記反射膜の断面は、前記第３仮想線の一方の側に位置し、前記第３仮想線にまたがって前記第３仮想線の両側に位置しない、ことを特徴とする波長変換部材。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の波長変換部材であって、
前記封止膜の端部は、前記第２仮想線に沿った方向に延伸している、ことを特徴とする波長変換部材。
波長変換装置であって、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の波長変換部材と、
前記セラミック蛍光体の熱を外部に放出する放熱部材と、
前記波長変換部材と前記放熱部材とを接合する接合層と、を備えることを特徴とする波長変換装置。
光源装置であって、
請求項５に記載の波長変換装置と、
前記セラミック蛍光体に光を照射する光源と、を備えることを特徴とする、
光源装置。