WO2014203488A1 - 波長変換部材、光源、及びランプ - Google Patents

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WO2014203488A1
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wavelength conversion
conversion member
phosphor layer
light
holding material
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白石　誠吾
長尾　宣明
純久 長崎
森本　廉
山中　一彦
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
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    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP

Definitions

  • the present disclosure relates to a wavelength conversion member, a light source, and a lamp.
  • a semiconductor laser element a light emitting part that emits light by laser light emitted from the semiconductor laser element, and a light emitting part facing surface that faces the light emitting part, and a heat conducting member that receives heat of the light emitting part through the light emitting part facing surface
  • a gap layer that is provided between the light emitting portion and the light emitting portion facing surface and conducts heat of the light emitting portion to the light emitting portion facing surface, and the gap layer includes at least an inorganic amorphous material.
  • the problem of the present disclosure is to improve at least one of luminous efficiency and reliability.
  • a wavelength conversion member includes a phosphor layer that converts light from a semiconductor light emitting element into light having a longer wavelength, and a holding material that transmits light having an emission wavelength of the phosphor layer, The holding material is disposed so as to surround a surface of the phosphor layer that intersects a surface on which light from the semiconductor light emitting element is incident.
  • wavelength conversion member of the present disclosure at least one of light emission efficiency and reliability can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a light source according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a modification of the light source according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a modification of the light source according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a lamp according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a modification of the lamp according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a modification of the lamp according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a modification of the lamp according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a vehicle according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a wavelength conversion member of one embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an analysis method according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an analysis result of one example.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the size of the holding material and the temperature in one example.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the area ratio between the holding material and the phosphor layer and the temperature in one example.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the film thickness of the holding material and the temperature in one example.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the film thickness ratio between the holding material and the phosphor layer and the temperature in one example.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the volume ratio between the holding material and the phosphor layer and the temperature in one example.
  • a wavelength conversion member includes a phosphor layer that converts light from a semiconductor light emitting element into light having a longer wavelength, and a holding material that transmits light having an emission wavelength of the phosphor layer.
  • the holding material is disposed so as to surround the surface of the phosphor layer that intersects the surface on which light from the semiconductor light emitting element is incident.
  • a surface of the phosphor layer on which light from the semiconductor light emitting element is incident may not be covered with the holding material.
  • the wavelength conversion member according to an aspect of the present disclosure may further include a reflective layer that reflects light having the emission wavelength of the phosphor layer.
  • the reflective layer may be disposed so as to contact a surface of the phosphor layer opposite to a surface on which light from the semiconductor light emitting element is incident.
  • the reflective layer may be disposed so as to surround a surface of the holding material that faces the surface surrounding the holding material.
  • the phosphor layer may include phosphor powder and a binder material.
  • the area of the surface in contact with the holding material in the phosphor layer may be larger than the area of the surface not in contact with the holding material.
  • the holding material may be made of an inorganic material.
  • a light source includes a semiconductor light emitting element and the wavelength conversion member according to any one of the aspects described above.
  • the lamp according to one aspect of the present disclosure includes a semiconductor light emitting element, a mirror, and the wavelength conversion member according to any one of the above aspects.
  • the semiconductor light emitting element may be a semiconductor laser element
  • the mirror may be disposed between the semiconductor laser element and the wavelength conversion member.
  • an incident optical system may be further provided between the semiconductor laser element and the mirror.
  • a part of the wavelength conversion member may be in contact with the mirror.
  • the holding member is partly in contact with the mirror, the other part is separated from the mirror, a surface of the phosphor layer on which light from the semiconductor light emitting element is incident, and the mirror You may have a space
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a light source 20A according to an embodiment.
  • the light source 20 ⁇ / b> A of the present embodiment includes a wavelength conversion member 10 ⁇ / b> A and the semiconductor light emitting element 11.
  • the semiconductor light emitting element 11 can be, for example, a light emitting diode (LED), a super luminescent diode (SLD), or a laser diode (LD). In the present embodiment, a case where the semiconductor light emitting element 11 is an LD will be described as an example.
  • the semiconductor light emitting element 11 may be a single LD, or a plurality of optically coupled LDs.
  • the light emitted from the semiconductor light emitting element 11 may be blue-violet light, blue light, or light of other wavelengths.
  • the semiconductor light emitting element 11 may emit light having a plurality of wavelengths.
  • blue-violet light refers to light having a peak wavelength of 380 nm to 420 nm
  • blue light refers to light having a peak wavelength greater than 420 nm and not greater than 480 nm.
  • an incident optical system 14 that guides the light of the semiconductor light emitting element 11 to the wavelength conversion member 10A may be provided.
  • the incident optical system 14 may include, for example, at least one of a lens, a mirror, and an optical fiber.
  • the wavelength conversion member 10 ⁇ / b> A includes a phosphor layer 12 and a holding material 13 that holds the phosphor layer 12.
  • the wavelength conversion member 10A has, for example, a thick disk shape.
  • the wavelength conversion member 10A may have other shapes.
  • the wavelength conversion member 10A may have a rectangular plate shape or a square plate shape.
  • the phosphor layer 12 has, for example, a cylindrical shape.
  • the phosphor layer 12 may have other shapes.
  • the phosphor layer 12 may have a prismatic shape, a rectangular plate shape, or a square plate shape.
  • the phosphor layer 12 converts the wavelength of the light from the semiconductor light emitting element 11 into light having a longer wavelength.
  • the phosphor layer 12 may be a layer containing a phosphor, and the phosphor emits fluorescent light having a wavelength longer than that of the incident light when excited by the incident light.
  • the phosphor layer 12 may include, for example, phosphor powder containing a large number of phosphor particles and a binder material.
  • the type of the phosphor can be appropriately selected according to the wavelength of the incident light and the required wavelength of the emitted light.
  • the phosphor layer 12 may include, for example, a yellow phosphor and a blue phosphor in order to generate white light.
  • the yellow phosphor refers to a phosphor having an emission spectrum peak wavelength of 540 nm or more and 590 nm or less.
  • a blue phosphor refers to a phosphor having an emission spectrum peak wavelength of greater than 420 nm and less than or equal to 480 nm.
  • the phosphor layer 12 can be configured to include, for example, a yellow phosphor.
  • the binder material is disposed between the phosphor particles and binds the phosphor particles.
  • the binding material can be, for example, an inorganic material.
  • the binder material may be a medium such as resin, glass, or transparent crystal.
  • the phosphor layer 12 does not necessarily include a binder material, and may be a phosphor sintered body such as phosphor ceramics.
  • the holding material 13 is disposed so as to surround the side surface of the phosphor layer 12.
  • the side surface of the phosphor layer 12 refers to a surface of the phosphor layer 12 that surrounds the light incident surface on which light from the semiconductor light emitting element 11 is incident and intersects the incident surface.
  • the area of the surface of the phosphor layer 12 that contacts the holding material 13 may be larger than the area of the surface that does not contact the holding material 13.
  • the area of the side surface of the phosphor layer 12 may be larger than the sum of the areas of both end surfaces of the phosphor layer 12. In this way, heat dissipation of the phosphor layer 12 can be promoted.
  • the holding member 13 is a cylinder having a thick central side wall substantially coincident with the central axis of the phosphor layer 12, the height is substantially equal to the phosphor layer 12.
  • the holding material 13 may have other shapes.
  • the holding material 13 may have a thermal conductivity of 42 W / m ° C. or higher.
  • the holding material 13 may be made of an inorganic material, for example.
  • the holding material 13 may be made of resin, glass, transparent crystal, or the like.
  • the holding material 13 can be, for example, a sapphire substrate.
  • the holding material 13 transmits light having the emission wavelength of the phosphor layer 12. Thereby, the light extraction efficiency can be improved.
  • the holding material 13 may absorb or reflect light having the emission wavelength of the semiconductor light emitting element 11.
  • the holding material 13 transmits light having the emission wavelength of the semiconductor light emitting element 11, the light incident surface of the phosphor layer 12 may be covered with the holding material 13.
  • the holding material 13 Even if the holding material 13 transmits or does not transmit light having the emission wavelength of the semiconductor light emitting element 11, the holding material 13 faces the surface opposite to the light incident surface of the phosphor layer 12. It may be covered. When the holding material 13 does not cover the light incident surface of the phosphor layer 12, the loss of light incident on the phosphor layer 12 from the semiconductor light emitting element 11 can be reduced, so that the light emission efficiency is improved. Alternatively, when the holding material 13 does not cover the surface opposite to the light incident surface of the phosphor layer 12, the loss of light emitted from the phosphor layer 12 can be reduced, so that the light extraction efficiency is improved.
  • the semiconductor light emitting element 11 is an LD emitting blue-violet light and the phosphor layer 12 includes a yellow phosphor and a blue phosphor
  • the light emitted from the semiconductor light emitting element 11 passes through the incident optical system 14 and enters the phosphor layer 12 of the wavelength conversion member 10A.
  • the phosphor of the phosphor layer 12 emits yellow light and blue light, which are fluorescent lights, when excited by incident light. These emitted yellow light and blue light are mixed into white light.
  • the phosphor generates heat when it emits light.
  • the heat generated from the phosphor is conducted from the contact surface between the phosphor layer 12 and the holding material 13 to the holding material 13 side, and heat dissipation of the phosphor is promoted.
  • the holding material 13 surrounds the side surface of the phosphor layer 12. For this reason, the heat dissipation of the phosphor is promoted, and at least one of the light emission efficiency and the reliability is improved.
  • the light source 20B shown in FIG. 2 may include a wavelength conversion member 10B having a reflective layer 15 instead of the above-described wavelength conversion member 10A.
  • the reflective layer 15 is disposed so as to be in contact with the bottom of the phosphor layer 12.
  • the bottom of the phosphor layer 12 refers to a surface of the surface of the phosphor layer 12 opposite to the surface on which light from the semiconductor light emitting element 11 is incident.
  • the planar shape of the reflective layer 15 may be the same as the planar shape of the bottom of the phosphor layer 12.
  • the reflective layer 15 may be disk-shaped.
  • the planar shape of the reflective layer 15 may not match the planar shape of the bottom of the phosphor layer 12.
  • the light emitted from the semiconductor light emitting element 11 passes through the incident optical system 14 and enters the phosphor layer 12 of the wavelength conversion member 10B.
  • the phosphor of the phosphor layer 12 emits yellow light and blue light, which are fluorescent lights, when excited by incident light. These yellow light and blue light are mixed into white light.
  • yellow light and blue light emitted from the phosphor layer 12 are reflected by the reflection layer 15.
  • the same effect as that of the wavelength conversion member 10A can be obtained.
  • the light source 20C shown in FIG. 3 can also include a wavelength conversion member 10C having a reflective layer 16 disposed so as to surround the side surface of the holding material 13, instead of the wavelength conversion member 10A described above.
  • the side surface of the holding material 13 refers to a surface (outside surface) opposite to a surface (inner side surface) in contact with the phosphor layer 12 in the holding material 13.
  • the reflective layer 16 may not completely cover the side surface of the phosphor layer 12.
  • the light emitted from the semiconductor light emitting element 11 passes through the incident optical system 14 and enters the phosphor layer 12 of the wavelength conversion member 10C.
  • the phosphor of the phosphor layer 12 emits yellow light and blue light when excited by incident light. These yellow light and blue light are mixed into white light.
  • yellow light and blue light emitted from the phosphor layer 12 are reflected by the reflection layer 16.
  • a reflective layer may be provided on both the side surface of the holding material 13 and the bottom of the phosphor layer 12.
  • the light source of this embodiment can be used for a lamp 40A as shown in FIG.
  • the lamp 40A can be, for example, a vehicle headlamp or special illumination.
  • the lamp 40A may be a head-up display or a projector lamp.
  • the lamp 40A has a mirror 42 provided between the semiconductor light emitting element 11 and the wavelength conversion member 10A.
  • the mirror 42 reflects the light emitted from the wavelength conversion member 10 ⁇ / b> A and traveling in a direction different from the light emitting direction of the lamp 40 ⁇ / b> A so as to go in the light emitting direction.
  • the mirror 42 can be a concave mirror, for example.
  • the mirror 42 includes a light transmission portion 42a through which light traveling from the semiconductor light emitting element 11 toward the wavelength conversion member 10A is transmitted.
  • a portion of the mirror 42 excluding the light transmitting portion 42a is provided with a metal film made of aluminum (Al), silver (Ag), or the like, or a reflective film having a protective film formed on the surface.
  • the light emitted from the semiconductor light emitting element 11 passes through the incident optical system 14 and the light transmission part 42a and enters the phosphor layer 12 of the wavelength conversion member 10A.
  • the phosphor of the phosphor layer 12 emits yellow light and blue light when excited by incident light. These yellow light and blue light are mixed into white light.
  • Part of the white light generated by the wavelength conversion member 10A is directed forward (on the side opposite to the mirror 42 when viewed from the wavelength conversion member 10A), and the remaining portion is directed to the mirror 42 side.
  • White light directed toward the mirror 42 is reflected by the mirror 42 and travels forward.
  • the lamp 40A may be a so-called reflector type or a projector type.
  • a wavelength cut filter may be provided in any part of the emission optical system including the mirror 42. The wavelength cut filter may absorb or reflect the blue-violet light from the semiconductor light emitting element 11 so as not to be emitted to the outside.
  • the light source of this embodiment can also be used for a lamp 40B as shown in FIG.
  • the mirror 42 is in contact with at least a part of the wavelength conversion member 10A.
  • the mirror 42 may be in contact with the outer edge portion of the bottom surface of the wavelength conversion member 10A.
  • the mirror 42 may be in contact with the side surface of the wavelength conversion member 10A.
  • a wavelength cut filter may be provided on the bottom surface of the wavelength conversion member 10A.
  • the bottom surface of the wavelength conversion member refers to the surface of the wavelength conversion member opposite to the surface on which light from the semiconductor light emitting element is incident.
  • the side surface of the wavelength conversion member refers to a surface in a direction intersecting with a surface on which light from the semiconductor light emitting element 11 is incident, among the surfaces of the wavelength conversion member.
  • the lamp may include a wavelength conversion member 10B having a reflective layer 15 disposed so as to be in contact with the bottom of the phosphor layer 12.
  • the lamp 40C shown in FIG. 6 and the lamp 40D shown in FIG. 7 include a wavelength conversion member 10B.
  • the white light generated in the phosphor layer 12 is reflected directly or reflected by the reflection layer 15 toward the mirror 42, and reflected by the mirror 42 toward the front.
  • the lamp may include a wavelength conversion member 10C having a reflective layer 16 disposed so as to surround the side surface of the holding member 13 instead of the wavelength conversion member 10B.
  • the lamp may include a wavelength conversion member in which a reflective layer is provided on both the bottom of the phosphor layer 12 and the side surface (outer surface) of the holding material 13.
  • the lamps 40 ⁇ / b> A, 40 ⁇ / b> B, 40 ⁇ / b> C, and 40 ⁇ / b> D shown in FIGS. 4 to 7 have a gap between the mirror 42 and the surface of the phosphor layer 12 on which light from the semiconductor light emitting element 11 is incident. Thereby, the loss of the light emitted from the semiconductor light emitting element 11 when passing between the mirror 42 and the phosphor layer 12 can be reduced.
  • the lamps 40A, 40B, 40C, and 40D shown in FIGS. 4 to 7 have a gap between the mirror 42 and the surface of the holding member 13 that faces the mirror 42. Thereby, it is possible to reduce the light loss until the light emitted from the phosphor layer 12 is reflected by the mirror 42 and reaches the holding member 13.
  • the lamp of the present embodiment can be used for a vehicle 80 as shown in FIG.
  • the vehicle 80 includes a lamp 81 and a power supply source 82.
  • the vehicle 80 may include a generator 83 that is rotated by a drive source such as an engine.
  • the electric power generated by the generator 83 is stored in the electric power supply source 82.
  • the power supply source 82 can be a secondary battery.
  • the lamp 81 can be a lamp 40 ⁇ / b> A having the semiconductor light emitting element 11, the wavelength conversion member 10 ⁇ / b> A, and the mirror 42.
  • the vehicle 80 can include other lamps shown in the present embodiment.
  • the lamp used in the vehicle 80 can include, for example, the wavelength conversion member 10B or the wavelength conversion member 10C instead of the wavelength conversion member 10A.
  • the vehicle 80 is, for example, an automobile, a motorcycle, or a special vehicle.
  • the vehicle 80 may be an engine vehicle, an electric vehicle, or a hybrid vehicle.
  • FIG. 9 shows a schematic configuration of the wavelength conversion member 91 of one embodiment.
  • a phosphor layer 92 is embedded in one surface (upper surface) of a holding material 93 that is a sapphire substrate.
  • the inventors of the present invention conducted a simulation analysis of the thermal characteristics of the wavelength conversion member 91 while keeping the size of the phosphor layer 92 constant and changing the size of the holding material 93.
  • the phosphor layer 92 Y 3 Al 5 O 12 : Ce (hereinafter, YAG) was used as the phosphor, and glass was used as the binder material.
  • the phosphor layer 92 was a rectangular parallelepiped having a length of 0.4 mm, a width of 0.8 mm, a height of 0.1 mm, and a volume of 0.032 mm 3 .
  • the surface (upper surface) irradiated with light from the semiconductor light emitting element of the phosphor layer 92 is a rectangle having a length of 0.4 mm, a width of 0.8 mm, and an area of 0.32 mm 2 .
  • the phosphor layer 92 had a thermal conductivity of 7.75 W / m ° C., an emissivity of 0.9, and a heat transfer coefficient of 1 ⁇ 10 ⁇ 5 W / mm 2 ° C.
  • the holding material 93 was a rectangular parallelepiped having vertical L, horizontal L, and height (film thickness) Tsap, and the size of the holding material 93 was changed by changing the value of L or Tsap.
  • the upper surface of the holding material 93 is square, and the area Ssap thereof is L ⁇ L including the upper surface of the phosphor layer 92.
  • the heat conductivity of the holding material 93 at 20 ° C. is 42 W / m ° C.
  • the heat conductivity at 100 ° C. is 25 W / m ° C.
  • the radiation rate is 0.02
  • the heat transfer coefficient is 1 ⁇ 10 ⁇ 5 W / mm 2 ° C. did.
  • the inventors changed the thermal characteristics of the wavelength conversion member 91 when the wavelength conversion member 91 is irradiated with laser light having an incident power of 5 W by changing the vertical length L and the horizontal length L of the holding material 93. Simulation analysis was performed. In this simulation, the wavelength conversion member 91 was all divided by hexagonal mesh, and the nodes of each mesh were shared at the interface between the phosphor layer 92 and the holding material 93 (see FIG. 10). As shown in FIG. 11, the heat spreads from the portion irradiated with light to the surroundings.
  • FIG. 12 shows a case where the height Tsap of the holding material 93 is 5 mm and the length L (mm) of one side of the upper surface of the holding material 93 is changed. It is a graph which shows the relationship with the temperature of the body layer 92 or the holding material 93.
  • FIG. If the area of the upper surface of the holding member 93 (vertical L ⁇ horizontal L) is 25mm 2, 100mm 2, 400mm 2 , 900mm 2, 1600mm 2 and 3600 mm 2, the temperature of the phosphor layer 92, respectively, 881 ° C., 433 ° C. 208 ° C, 145 ° C, 115 ° C and 93 ° C.
  • the temperature of the holding member 93 when the area of the upper surface of the holding member 93 is 25mm 2, 100mm 2, 400mm 2 , 900mm 2, 1600mm 2 and 3600 mm 2, the temperature of the holding member 93, respectively, 815 °C, 367 °C, 140 °C, 81 °C 57 ° C and 38 ° C.
  • the temperatures of the phosphor layer 92 and the holding material 93 can be significantly reduced.
  • FIG. 13 shows the ratio of the area of the holding material 93 to the area of the phosphor layer 92 and the temperature of the phosphor layer 92 or the holding material 93 when the height Tsap of the holding material 93 is 5 mm and L is changed. It is a graph which shows the relationship.
  • the temperature of the phosphor layer 92 is 881 respectively. , 433 ° C, 208 ° C, 145 ° C, 115 ° C and 93 ° C.
  • the temperature of the holding material 93 is 815 ° C, 367 ° C, 140 ° C, 81 ° C, 57 ° C and 38 ° C.
  • FIG. 14 shows the thickness Tsap of the holding material 93 and the phosphor layer 92 or the holding material 93 when the vertical length L and the horizontal length L of the holding material 93 are 40 mm and the film thickness Tsap is changed. It is a graph which shows the relationship with temperature.
  • the temperature of the phosphor layer 92 is 170 ° C., 142 ° C., 128 ° C., 122 ° C. and 115 ° C., respectively. It became.
  • the temperature of the holding material 93 is 61 ° C., 62 ° C., 62 ° C., 60 ° C., and 57 ° C., respectively. It became °C.
  • the temperature of the phosphor layer 92 can be significantly reduced.
  • FIG. 15 shows the ratio of the film thickness of the holding material 93 to the film thickness of the phosphor layer 92 when the vertical length L and the horizontal length L of the holding material 93 are 40 mm and the film thickness Tsap is changed. And the temperature of the phosphor layer 92 or the holding material 93.
  • Tsap / Tphos obtained by dividing the film thickness Tsap of the holding material 93 by the film thickness Tphos of the phosphor layer 92 is 50, 30, 20, 10, and 5
  • the temperature of the phosphor layer 92 is 170 ° C., respectively. It became 142 degreeC, 128 degreeC, 122 degreeC, and 115 degreeC.
  • the temperature of the holding material 93 was 61 ° C., 62 ° C., 62 ° C., 60 ° C. and 57 ° C., respectively.
  • FIG. 16 shows the ratio of the volume of the holding material 93 to the volume of the phosphor layer 92 when the vertical length L and the horizontal length L of the holding material 93 are 40 mm and the film thickness Tsap is changed. It is a graph which shows the relationship with the temperature of the fluorescent substance layer 92 or the holding material 93.
  • the temperatures of the phosphor layer 92 are 170 ° C., 142 ° C., 128 ° C., 122, respectively. And 115 ° C.
  • the temperatures of the holding material 93 are 61 ° C., 62 ° C., 62 ° C., respectively. It became 60 degreeC and 57 degreeC.
  • the temperature of the phosphor layer 92 can be significantly reduced. As a result, at least one of light emission efficiency and reliability can be improved.
  • the wavelength conversion member of the present disclosure can be used for a light source such as special illumination, a head-up display, a projector, and a vehicle headlamp.

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Abstract

波長変換部材（１０Ａ）は、半導体発光素子（１１）からの光をより長波長の光に変換する蛍光体層（１２）と、蛍光体層（１２）の発光波長の光を透過する保持材（１３）とを備えている。保持材（１３）は、蛍光体層（１２）における半導体発光素子（１１）からの光が入射する面と交差する面を取り囲むように配置されている。

Description

波長変換部材、光源、及びランプ
　本開示は、波長変換部材、光源、及びランプに関する。
　従来、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から射出されたレーザ光により発光する発光部と、発光部と対向する発光部対向面を有し、発光部対向面を通して発光部の熱を受け取る熱伝導部材と、発光部と発光部対向面との間に設けられ、発光部の熱を発光部対向面に伝導させる間隙層とを備え、間隙層が、少なくとも無機非晶質材料を含んでいるヘッドランプがあった（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１３－４４７９号公報
　しかしながら、従来の技術には、発光効率又は信頼性のさらなる向上が求められている。
　本開示の課題は、発光効率及び信頼性の少なくとも一方を向上させることである。
　本開示の一態様に係る波長変換部材は、半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体層と、蛍光体層の発光波長の光を透過する保持材とを備え、保持材が、蛍光体層における半導体発光素子からの光が入射する面と交差する面を取り囲むように配置されている。
　本開示の波長変換部材によれば、発光効率及び信頼性の少なくとも一方を向上させることができる。
図１は、一実施形態に係る光源を示す概略図である。 図２は、一実施形態に係る光源の変形例を示す概略図である。 図３は、一実施形態に係る光源の変形例を示す概略図である。 図４は、一実施形態に係るランプを示す概略図である。 図５は、一実施形態に係るランプの変形例を示す概略図である。 図６は、一実施形態に係るランプの変形例を示す概略図である。 図７は、一実施形態に係るランプの変形例を示す概略図である。 図８は、一実施形態に係る車両を示す概略図である。 図９は、一実施例の波長変換部材を示す概略図である。 図１０は、一実施例の解析方法を説明するための図である。 図１１は、一実施例の解析結果を示す図である。 図１２は、一実施例における保持材のサイズと温度との関係を示すグラフである。 図１３は、一実施例における保持材と蛍光体層との面積比と温度との関係を示すグラフである。 図１４は、一実施例における保持材の膜厚と温度との関係を示すグラフである。 図１５は、一実施例における保持材と蛍光体層との膜厚比と温度との関係を示すグラフである。 図１６は、一実施例における保持材と蛍光体層との体積比と温度との関係を示すグラフである。
　本開示の一態様に係る波長変換部材は、半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体層と、蛍光体層の発光波長の光を透過する保持材と、を備え、保持材が、蛍光体層における半導体発光素子からの光が入射する面と交差する面を取り囲むように配置されている。
　本開示の一態様に係る波長変換部材において、蛍光体層のうち半導体発光素子からの光が入射する面は、保持材に覆われていなくてもよい。
　本開示の一態様に係る波長変換部材において、蛍光体層の発光波長の光を反射する反射層をさらに備えていてもよい。
　本開示の一態様に係る波長変換部材において、反射層が、蛍光体層における半導体発光素子からの光が入射する面とは反対側の面に接触するように配置されていてもよい。
　本開示の一態様に係る波長変換部材において、反射層が、保持材における保持材を取り囲む面に対向する面を取り囲むように配置されていてもよい。
　本開示の一態様に係る波長変換部材において、蛍光体層が、蛍光体粉体と、結着材料とを含んでいてもよい。
　本開示の一態様に係る波長変換部材において、蛍光体層における保持材に接触する面の面積が、保持材に接触しない面の面積より大きくてもよい。
　本開示の一態様に係る波長変換部材において、保持材が、無機材料から構成されていてもよい。
　本開示の一態様に係る光源は、半導体発光素子と、上記いずれかの態様に係る波長変換部材とを備えている。
　本開示の一態様に係るランプは、半導体発光素子と、ミラーと、上記いずれかの態様に係る波長変換部材とを備えている。
　本開示の一態様に係るランプにおいて、半導体発光素子が半導体レーザ素子であり、ミラーが半導体レーザ素子と波長変換部材との間に配置されていてもよい。この場合、さらに、半導体レーザ素子とミラーとの間に入射光学系を備えてもよい。
　本開示の一態様に係るランプにおいて、波長変換部材の一部がミラーと接触していてもよい。
　本開示の一態様に係るランプにおいて、保持部材は、一部がミラーと接触し、他部がミラーと離間しており、蛍光体層における半導体発光素子からの光が入射する面と、ミラーとの間に空隙を有していてもよい。
　（一実施形態）
　図１は、一実施形態に係る光源２０Ａの概略構成を示している。本実施形態の光源２０Ａは、波長変換部材１０Ａと、半導体発光素子１１とを備えている。半導体発光素子１１は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）又はレーザダイオード（ＬＤ）とすることができる。本実施形態では、一例として半導体発光素子１１がＬＤである場合を説明する。半導体発光素子１１は、一つのＬＤであってもよく、複数のＬＤを光学的に結合させたものでもよい。半導体発光素子１１が射出する光は、青紫光であっても、青色光であっても、他の波長の光であってもよい。また、半導体発光素子１１は、複数波長の光を射出してもよい。
　本開示において、青紫光とは、ピーク波長が３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の光をいい、青色光とは、ピーク波長が４２０ｎｍより大きく４８０ｎｍ以下の光をいう。
　波長変換部材１０Ａと半導体発光素子１１との間には、半導体発光素子１１の光を波長変換部材１０Ａに導く入射光学系１４が設けられていてもよい。入射光学系１４は、例えば、レンズ、ミラー及びは光ファイバの少なくとも１つを備えていてもよい。
　波長変換部材１０Ａは、蛍光体層１２と、蛍光体層１２を保持する保持材１３とを具備する。波長変換部材１０Ａは、例えば、厚い円盤状である。波長変換部材１０Ａは、他の形状であってもよい。例えば波長変換部材１０Ａは、矩形板状又は正方形板状であってもよい。
　蛍光体層１２は、例えば、円柱状である。蛍光体層１２は、他の形状であってもよい。例えば蛍光体層１２は、角柱状、矩形板状又は正方形板状上であってもよい。蛍光体層１２は、半導体発光素子１１からの光をより長波長の光に波長変換する。蛍光体層１２は、蛍光体を含む層であってもよく、該蛍光体は、入射された光によって励起されることにより、入射光よりも長波長の蛍光光を発光する。蛍光体層１２は、例えば多数の蛍光体の粒子を含む蛍光体粉体と結着材料とを備えていてもよい。蛍光体の種類は、入射光の波長及び必要とする出射光の波長に応じて適宜選択することができる。例えば、半導体発光素子１１が青紫光を射出する場合、蛍光体層１２は、白色光を生成するために、例えば、黄色蛍光体及び青色蛍光体を備えていてもよい。本開示において、黄色蛍光体とは、発光スペクトルのピーク波長が５４０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下である蛍光体をいう。また、本開示において、青色蛍光体とは、発光スペクトルのピーク波長が４２０ｎｍより大きく４８０ｎｍ以下である蛍光体をいう。また、半導体発光素子１１が青色光を射出する場合、蛍光体層１２は、例えば、黄色蛍光体を含む構成とすることができる。
　結着材料は、蛍光体粒子間に配置され、蛍光体粒子を結着する。結着材料は、例えば、無機材料とすることができる。結着材料は、樹脂、ガラス又は透明結晶などの媒体であってもよい。但し、蛍光体層１２は、必ずしも結着材料を含んでいる必要はなく、例えば蛍光体セラミックス等の蛍光体焼結体であってもよい。
　本実施形態において、保持材１３は、蛍光体層１２の側面を取り囲むように接して配置されている。本開示において、蛍光体層１２の側面とは、蛍光体層１２の面のうち、半導体発光素子１１からの光が入射する光入射面を取り囲み、入射面と交差する方向の面をいう。蛍光体層１２における保持材１３と接触する面の面積は、保持材１３と接触しない面の面積よりも大きくてもよい。例えば、図１に示すような場合には、蛍光体層１２の側面の面積は、蛍光体層１２の両端面の面積の和よりも大きくてもよい。このようにすれば、蛍光体層１２の放熱を促進することができる。保持材１３は、例えば、蛍光体層１２が円柱状の場合には、中心軸が蛍光体層１２の中心軸とほぼ一致し、高さが蛍光体層１２とほぼ等しく、厚い側壁を有する円筒状とすることができる。但し、保持材１３は、他の形状であってもよい。
　保持材１３の熱伝導率は４２Ｗ／ｍ℃以上であってもよい。保持材１３は、例えば、無機材料から構成されていてもよい。保持材１３は、樹脂、ガラス又は透明結晶などから構成されるものであってもよい。保持材１３は、例えばサファイア基板等とすることができる。保持材１３は、蛍光体層１２の発光波長の光を透過する。これにより、光取出し効率を向上させることができる。但し、保持材１３は、半導体発光素子１１の発光波長の光を吸収又は反射するものであってもよい。保持材１３が、半導体発光素子１１の発光波長の光を透過する場合には、蛍光体層１２の光入射面を保持材１３が覆っていてもよい。また、保持材１３が半導体発光素子１１の発光波長の光を透過する場合であっても、透過しない場合であっても、蛍光体層１２の光入射面とは反対の面を保持材１３が覆っていてもよい。
　保持材１３が蛍光体層１２の光入射面を覆っていない場合、半導体発光素子１１から蛍光体層１２に入射される光の損失が低減できるため、発光効率が向上する。あるいは、保持材１３が蛍光体層１２の光入射面とは反対の面を覆っていない場合、蛍光体層１２から射出される発光の損失が低減できるため、光取り出し効率が向上する。
　次に、本実施形態の光源の動作について説明する。ここでは一例として、半導体発光素子１１が青紫色光を射出するＬＤであり、蛍光体層１２が黄色蛍光体と青色蛍光体とを含む場合について説明を行う。半導体発光素子１１から射出された光は、入射光学系１４を通り、波長変換部材１０Ａの蛍光体層１２に入射する。蛍光体層１２の蛍光体は、入射光に励起されることによって、蛍光光である黄色光及び青色光を射出する。これらの射出された黄色光及び青色光は、混合されて白色光となる。蛍光体は発光する際に発熱する。蛍光体から発生した熱は、蛍光体層１２と保持材１３との接触面から保持材１３側に伝導し、蛍光体の放熱が促進される。
　上述したように、本実施形態の波長変換部材１０Ａは、保持材１３が蛍光体層１２の側面を取り囲んでいる。このため、蛍光体の放熱が促進され、発光効率及び信頼性の少なくとも一方が向上する。
　図２に示される光源２０Ｂは、上述した波長変換部材１０Ａに代えて、反射層１５を有する波長変換部材１０Ｂを備えることもできる。
　波長変換部材１０Ｂにおいて、反射層１５は、蛍光体層１２の底部に接触するように配置されている。本開示において、蛍光体層１２の底部とは、蛍光体層１２の面のうち、半導体発光素子１１からの光が入射する面と反対側の面をいう。反射層１５の平面形状は、蛍光体層１２の底部の平面形状と同じ形状であってもよい。例えば、蛍光体層１２が円柱状の場合、反射層１５が円盤状であってもよい。但し、反射層１５の平面形状が、蛍光体層１２の底部の平面形状と一致していなくてもよい。
　次に、波長変換部材１０Ｂを備えた光源２０Ｂの動作を説明する。半導体発光素子１１から射出された光は、入射光学系１４を通り、波長変換部材１０Ｂの蛍光体層１２に入射する。蛍光体層１２の蛍光体は、入射光に励起されることによって、蛍光光である黄色光及び青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光は、混合されて白色光となる。波長変換部材１０Ｂにおいては、蛍光体層１２から射出された黄色光及び青色光は、反射層１５によって反射される。波長変換部材１０Ｂにおいても波長変換部材１０Ａと同様の効果を得ることができる。
　図３に示される光源２０Ｃは、上述した波長変換部材１０Ａに代えて、保持材１３の側面を取り囲むように配置した反射層１６を有する波長変換部材１０Ｃを備えることもできる。本開示において、保持材１３の側面とは、保持材１３における蛍光体層１２と接する面（内側面）と反対側の面（外側面）をいう。反射層１６は、蛍光体層１２の側面を完全に覆っていなくてもよい。
　次に、波長変換部材１０Ｃを備えた光源２０Ｃの動作を説明する。半導体発光素子１１から射出された光は、入射光学系１４を通り、波長変換部材１０Ｃの蛍光体層１２に入射する。蛍光体層１２の蛍光体は、入射光に励起されることによって、黄色光及び青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光は、混合されて白色光となる。波長変換部材１０Ｃにおいては、蛍光体層１２にから射出された黄色光及び青色光は、反射層１６によって反射される。波長変換部材１０Ｃにおいても波長変換部材１０Ａと同様の効果を得ることができる。なお、反射層が、保持材１３の側面と、蛍光体層１２の底部との両方に設けられてもよい。
　本実施形態の光源は、図４に示すようなランプ４０Ａに用いることができる。ランプ４０Ａは、例えば車両用ヘッドランプ、又は特殊照明とすることができる。ランプ４０Ａは、ヘッドアップディスプレイ又はプロジェクタ用のランプとすることもできる。
　ランプ４０Ａは、半導体発光素子１１と波長変換部材１０Ａとの間に設けられたミラー４２を有している。ミラー４２は、波長変換部材１０Ａから射出されてランプ４０Ａの光出射方向とは異なる方向に向かう光を反射して、光出射方向に向かうようにする。ミラー４２は、例えば凹面鏡とすることができる。ミラー４２は、半導体発光素子１１から波長変換部材１０Ａへ向かう光が透過する光透過部４２ａを有する。ミラー４２の光透過部４２ａを除く部分には、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）等からなる金属膜若しくは表面に保護膜が形成された反射膜が設けられている。半導体発光素子１１から射出された光は、入射光学系１４及び光透過部４２ａを通り、波長変換部材１０Ａの蛍光体層１２に入射する。蛍光体層１２の蛍光体は、入射光に励起されることによって、黄色光及び青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光は、混合されて白色光となる。波長変換部材１０Ａにより生成された白色光の一部は、前方（波長変換部材１０Ａから見てミラー４２とは反対側）に向かい、残部はミラー４２側に向かう。ミラー４２側に向かった白色光は、ミラー４２において反射され前方に向かう。
　ランプ４０Ａは、いわゆるリフレクタータイプであってもよく、プロジェクタータイプであってもよい。ミラー４２を含む出射光学系のいずれかの部分には、波長カットフィルターが設けられてもよい。波長カットフィルターは、半導体発光素子１１からの青紫光が外部に出射しないように吸収又は反射してもよい。
　本実施形態の光源は、図５に示すようなランプ４０Ｂに用いることもできる。ランプ４０Ｂは、ミラー４２が波長変換部材１０Ａの少なくとも一部と接している。ミラー４２は、波長変換部材１０Ａの底面の外縁部と接していてもよい。ミラー４２は、波長変換部材１０Ａの側面と接していてもよい。ランプ４０Ｂにおいては、波長カットフィルターが波長変換部材１０Ａの底面に設けられてもよい。本開示において、波長変換部材の底面とは、波長変換部材の面のうち、半導体発光素子からの光が入射される面とは反対側の面をいう。本開示において、波長変換部材の側面とは、波長変換部材の面のうち、半導体発光素子１１からの光が入射する面に交差する方向の面をいう。
　ランプは、波長変換部材１０Ａに代えて、蛍光体層１２の底部に接触するように配置された反射層１５を有する波長変換部材１０Ｂを備えてもよい。図６に示されるランプ４０Ｃ及び図７に示されるランプ４０Ｄは、波長変換部材１０Ｂを備える。ランプ４０Ｃ及び４０Ｄにおいては、蛍光体層１２において生成された白色光は、直接又は反射層１５において反射されてミラー４２に向かい、ミラー４２で反射されて前方に向かう。ランプは、波長変換部材１０Ｂに代えて、保持材１３の側面を取り囲むように配置した反射層１６を有する波長変換部材１０Ｃを備えることもできる。さらに、ランプは、蛍光体層１２の底部及び保持材１３の側面（外側面）の両方に反射層が設けられた波長変換部材を備えることもできる。
　図４から図７に示されるランプ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄは、蛍光体層１２の面のうち半導体発光素子１１からの光が入射する面と、ミラー４２との間に空隙を有する。これにより、半導体発光素子１１から射出された光が、ミラー４２と蛍光体層１２の間を通過する際の、該光の損失を低減することができる。また、図４から図７に示されるランプ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄは、保持材１３のうちミラー４２に対向する面と、ミラー４２との間に空隙を有する。これにより、蛍光体層１２から射出された光が、ミラー４２で反射されて、保持材１３に到達するまでの間の、光の損失を低減することができる。
　本実施形態のランプは、図８に示されるように、車両８０に用いることができる。車両８０は、ランプ８１と電力供給源８２とを有している。車両８０は、例えばエンジン等の駆動源によって回転駆動する発電機８３を備えていてもよい。発電機８３により生成した電力は、電力供給源８２に蓄えられる。電力供給源８２は、２次電池とすることができる。ランプ８１は、半導体発光素子１１と、波長変換部材１０Ａと、ミラー４２とを有するランプ４０Ａとすることができる。また、車両８０は、本実施形態において示した他のランプを備えることができる。車両８０に用いられるランプは、例えば、波長変換部材１０Ａに代えて、波長変換部材１０Ｂ又は波長変換部材１０Ｃを有することもできる。車両８０は、例えば、自動車、２輪車又は特殊車両である。さらに、車両８０は、エンジン車、電気車、又はハイブリッド車であってもよい。
　以下、実施例を用いて本実施形態の波長変換部材の特性についてさらに詳細に説明する。
　（一実施例）
　図９は、一実施例の波長変換部材９１の概略構成を示している。本実施例の波長変換部材９１は、サファイア基板である保持材９３の一方の面（上面）に蛍光体層９２が埋め込まれている。本発明者らは、蛍光体層９２の大きさを一定とし、保持材９３の大きさを変化させて、波長変換部材９１の熱特性をシミュレーション解析した。
　蛍光体層９２は、蛍光体としてＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（以下、ＹＡＧ）を用い、結着材料としてガラスを用いた。蛍光体層９２は、縦０．４ｍｍ、横０．８ｍｍ、高さ０．１ｍｍで、体積が０．０３２ｍｍ３の直方体とした。蛍光体層９２の半導体発光素子からの光が照射される面（上面）は、縦０．４ｍｍ、横０．８ｍｍで、面積が０．３２ｍｍ２の長方形である。蛍光体層９２の熱伝導率は７．７５Ｗ／ｍ℃、輻射率は０．９、熱伝達係数は１×１０－５Ｗ／ｍｍ２℃とした。
　保持材９３は、縦Ｌ、横Ｌ、高さ（膜厚）Ｔｓａｐの直方体とし、Ｌ又はＴｓａｐの値を変化させることにより保持材９３の大きさを変化させた。保持材９３の上面は正方形であり、その面積Ｓｓａｐは、蛍光体層９２の上面も含めて、縦Ｌ×横Ｌである。保持材９３の２０℃における熱伝導率は４２Ｗ／ｍ℃、１００℃における熱伝導率は２５Ｗ／ｍ℃、輻射率は０．０２、熱伝達係数は１×１０－５Ｗ／ｍｍ２℃とした。
　本発明者らは、この波長変換部材９１に入射パワー５Ｗのレーザ光を照射した場合の波長変換部材９１の熱特性を、保持材９３の縦の長さＬ及び横の長さＬを変えてシミュレーション解析した。本シミュレーションでは、波長変換部材９１を全てヘキサゴナルメッシュで分割し、蛍光体層９２及び保持材９３間の界面で各メッシュの節点を共有させた（図１０を参照）。図１１に示すように、熱は、光が照射された部分から周囲に広がる。
　図１２は、保持材９３の高さＴｓａｐを５ｍｍとし、保持材９３の上面の一辺の長さＬ（ｍｍ）を変化させた場合における、保持材９３の上面の一辺の長さＬと、蛍光体層９２または保持材９３の温度との関係を示すグラフである。保持材９３の上面の面積（縦Ｌ×横Ｌ）が２５ｍｍ２、１００ｍｍ２、４００ｍｍ２、９００ｍｍ２、１６００ｍｍ２及び３６００ｍｍ２の場合、蛍光体層９２の温度は、それぞれ、８８１℃、４３３℃、２０８℃、１４５℃、１１５℃及び９３℃となった。また、保持材９３の上面の面積が２５ｍｍ２、１００ｍｍ２、４００ｍｍ２、９００ｍｍ２、１６００ｍｍ２及び３６００ｍｍ２の場合、保持材９３の温度は、それぞれ、８１５℃、３６７℃、１４０℃、８１℃、５７℃及び３８℃となった。保持材９３の上面の面積を４００ｍｍ２以上とすることにより、蛍光体層９２及び保持材９３の温度を著しく低減することができる。
　図１３は、保持材９３の高さＴｓａｐを５ｍｍとし、Ｌを変化させた場合における、蛍光体層９２の面積に対する保持材９３の面積の比と、蛍光体層９２または保持材９３の温度との関係を示すグラフである。保持材９３の上面の面積Ｓｓａｐを蛍光体層９２の上面の面積Ｓｐｈｏｓで割った値Ｓｓａｐ／Ｓｐｈｏｓが７８、３１３、１２５０、２８１３、５０００及び１１２５０場合、蛍光体層９２の温度は、それぞれ、８８１℃、４３３℃、２０８℃、１４５℃、１１５℃及び９３℃となった。また、保持材９３の上面の面積Ｓｓａｐを蛍光体層９２の上面の面積Ｓｐｈｏｓで割った値Ｓｓａｐ／Ｓｐｈｏｓが７８、３１３、１２５０、２８１３、５０００及び１１２５０の場合、保持材９３の温度は、それぞれ、８１５℃、３６７℃、１４０℃、８１℃、５７℃及び３８℃となった。Ｓｓａｐ／Ｓｐｈｏｓを１２５０以下とすることにより、蛍光体層９２及び保持材９３の温度を著しく低減することができる。これにより、発光効率及び信頼性の少なくとも一方を向上させることが可能となる。
　図１４は、保持材９３の縦の長さＬ及び横の長さＬをそれぞれ４０ｍｍとし、膜厚Ｔｓａｐを変化させた場合における、保持材９３の膜厚Ｔｓａｐと蛍光体層９２または保持材９３の温度との関係を示すグラフである。膜厚Ｔｓａｐが０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍ及び５．０ｍｍの場合、蛍光体層９２の温度は、それぞれ、１７０℃、１４２℃、１２８℃、１２２℃及び１１５℃となった。また、膜厚Ｔｓａｐが０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍ及び５．０ｍｍの場合、保持材９３の温度は、それぞれ、６１℃、６２℃、６２℃、６０℃及び５７℃となった。保持材９３の厚さを２ｍｍ以上とすることにより、蛍光体層９２の温度を著しく低減することができる。
　図１５は、保持材９３の縦の長さＬ及び横の長さＬをそれぞれ４０ｍｍとし、膜厚Ｔｓａｐを変化させた場合における、蛍光体層９２の膜厚に対する保持材９３の膜厚の比と、蛍光体層９２または保持材９３の温度との関係を示すグラフである。保持材９３の膜厚Ｔｓａｐを蛍光体層９２の膜厚Ｔｐｈｏｓで割った値Ｔｓａｐ／Ｔｐｈｏｓが５０、３０、２０、１０及び５である場合、蛍光体層９２の温度は、それぞれ、１７０℃、１４２℃、１２８℃、１２２℃及び１１５℃となった。また、Ｔｓａｐ／Ｔｐｈｏｓが５０、３０、２０、１０及び５である場合、保持材９３の温度は、それぞれ、６１℃、６２℃、６２℃、６０℃及び５７℃となった。Ｔｓａｐ／Ｔｐｈｏｓを２０以上とすることにより、蛍光体層９２の温度を著しく低減することができる。
　図１６は、保持材９３の縦の長さＬ及び横の長さＬをそれぞれ４０ｍｍとし、膜厚Ｔｓａｐを変化させた場合における、蛍光体層９２の体積に対する保持材９３の体積の比と、蛍光体層９２または保持材９３の温度との関係を示すグラフである。保持材９３の体積を蛍光体層９２の体積で割った値が２５００００、１５００００、１０００００、５００００及び２５０００である場合、蛍光体層９２の温度は、それぞれ、１７０℃、１４２℃、１２８℃、１２２℃及び１１５℃となった。また、保持材９３の体積を蛍光体層９２の体積で割った値が２５００００、１５００００、１０００００、５００００及び２５０００である場合、保持材９３の温度は、それぞれ、６１℃、６２℃、６２℃、６０℃及び５７℃となった。保持材９３の体積を蛍光体層９２の体積で割った値を１０００００以上とすることにより、蛍光体層９２の温度を著しく低減することができる。これにより、発光効率及び信頼性の少なくとも一方を向上させることが可能となる。
　本開示の波長変換部材は、例えば、特殊照明、ヘッドアップディスプレイ、プロジェクタ及び車両用ヘッドランプなどの光源に用いることができる。
　１０Ａ　　波長変換部材
　１０Ｂ　　波長変換部材
　１０Ｃ　　波長変換部材
　１１　　　半導体発光素子
　１２　　　蛍光体層
　１３　　　保持材
　１４　　　入射光学系
　１５　　　反射層
　１６　　　反射層
　２０Ａ　　光源
　２０Ｂ　　光源
　２０Ｃ　　光源
　４０Ａ　　ランプ
　４０Ｂ　　ランプ
　４０Ｃ　　ランプ
　４０Ｄ　　ランプ
　４２　　　ミラー
　４２ａ　　光透過部
　８０　　　車両
　８１　　　ランプ
　８２　　　電力供給源
　８３　　　発電機
　９１　　　波長変換部材
　９２　　　蛍光体層
　９３　　　保持材

Claims (15)

  1. 　半導体発光素子からの光をより長波長の光に変換する蛍光体層と、
    　前記蛍光体層の発光波長の光を透過する保持材と、を備え、
    　前記保持材が、前記蛍光体層における前記半導体発光素子からの光が入射する面と交差する面を取り囲むように配置された、波長変換部材。
  2. 　前記蛍光体層のうち前記半導体発光素子からの光が入射する面は、前記保持材に覆われていない、請求項１に記載の波長変換部材。
  3. 　前記蛍光体層の発光波長の光を反射する反射層をさらに備えた、請求項１または２に記載の波長変換部材。
  4. 　前記反射層が、前記蛍光体層における前記半導体発光素子からの光が入射する面とは反対側の面に接触するように配置された、請求項３に記載の波長変換部材。
  5. 　前記反射層が、前記保持材における前記保持材を取り囲む面に対向する面を囲むように配置された、請求項３に記載の波長変換部材。
  6. 　前記蛍光体層が、蛍光体粉体と、結着材料とを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の波長変換部材。
  7. 　前記蛍光体層における前記保持材と接触する面の面積が、前記保持材と接触しない面の面積よりも大きい、請求項１から６のいずれか１項に記載の波長変換部材。
  8. 　前記保持材が、無機材料から構成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の波長変換部材。
  9. 　半導体発光素子と、請求項１から８のいずれか１項に記載の波長変換部材とを備えている光源。
  10. 　半導体発光素子と、ミラーと、請求項１から８のいずれか１項に記載の波長変換部材とを備えているランプ。
  11. 　前記半導体発光素子が、半導体レーザ素子であり、
    　前記ミラーが、前記半導体レーザ素子と前記波長変換部材との間に配置される、請求項１０に記載のランプ。
  12. 　さらに、前記半導体レーザ素子と前記ミラーとの間に入射光学系を備える、請求項１１に記載のランプ。
  13. 　前記波長変換部材の一部が前記ミラーと接触している、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のランプ。
  14. 　前記蛍光体層における前記半導体発光素子からの光が入射する面と、前記ミラーとの間に空隙を有する、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のランプ。
  15. 　前記保持材における前記ミラーと対向する面と、前記ミラーとの間に空隙を有する、請求項１４に記載のランプ。
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