特開 2023-167774 波長変換部材および光源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023167774

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】波長変換部材および光源装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20231116BHJP

   G02B 5/00 20060101ALI20231116BHJP

   G02B 5/08 20060101ALI20231116BHJP

   G02B 7/182 20210101ALI20231116BHJP

   F21V 9/30 20180101ALI20231116BHJP

   F21V 29/502 20150101ALI20231116BHJP

   F21V 29/76 20150101ALI20231116BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

G02B5/20

G02B5/00 Z

G02B5/08 A

G02B7/182

F21V9/30

F21V29/502 100

F21V29/76

H05K7/20 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022079230

(22)【出願日】2022-05-13

(71)【出願人】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160691

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 淳也

(74)【代理人】

【識別番号】100157277

【弁理士】

【氏名又は名称】板倉 幸恵

(74)【代理人】

【識別番号】100195659

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 祐介

(72)【発明者】

【氏名】八谷 洋介

(72)【発明者】

【氏名】坂 慎二

(72)【発明者】

【氏名】桜井 利之

(72)【発明者】

【氏名】田中 智雄

【テーマコード（参考）】

2H042

2H043

2H148

5E322

【Ｆターム（参考）】

2H042AA02

2H042AA03

2H042AA19

2H042AA21

2H042DA02

2H042DA04

2H042DA10

2H042DA14

2H042DA18

2H042DB02

2H042DB13

2H042DC02

2H043CB01

2H043CB03

2H148AA00

2H148AA01

2H148AA19

5E322AA11

5E322EA11

5E322FA04

(57)【要約】

【課題】放熱部材の熱膨張時に蛍光体からの排熱効率を上昇させることができる技術を提供する。
【解決手段】波長変換部材であって、励起光によって蛍光を発する蛍光体であって、励起光が入射する入射面および入射面の反対側に位置する裏面を有する蛍光体と、蛍光体の裏面の側に配置される反射膜と、反射膜のうち蛍光体が配置された側の面とは反対の面の側に配置され、蛍光体で発生する熱を外部に放熱する放熱部材と、を備え、放熱部材は、反射膜の側に位置する第１面と、第１面の反対側に位置する第２面と、を有し、放熱部材の第２面には、第１面の側に向けて窪んだ窪み部が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

波長変換部材であって、
励起光によって蛍光を発する蛍光体であって、前記励起光が入射する入射面および前記入射面の反対側に位置する裏面を有する蛍光体と、
前記蛍光体の前記裏面の側に配置される反射膜と、
前記反射膜のうち前記蛍光体が配置された側の面とは反対の面の側に配置され、前記蛍光体で発生する熱を外部に放熱する放熱部材と、を備え、
前記放熱部材は、
前記反射膜の側に位置する第１面と、
前記第１面の反対側に位置する第２面と、を有し、
前記放熱部材の前記第２面には、前記第１面の側に向けて窪んだ窪み部が形成されていることを特徴とする、波長変換部材。

【請求項2】

請求項１に記載の波長変換部材であって、
前記窪み部と前記蛍光体とは、前記蛍光体の側から前記放熱部材を透過視したときに、少なくとも一部が重なっていることを特徴とする、波長変換部材。

【請求項3】

請求項２に記載の波長変換部材であって、
前記窪み部のうち前記第２面からの深さが最も大きい底部は、透過視した際の前記窪み部と前記蛍光体との重なり部分に含まれていることを特徴とする、波長変換部材。

【請求項4】

請求項３に記載の波長変換部材であって、
前記窪み部の内表面は、曲面であることを特徴とする、波長変換部材。

【請求項5】

請求項４に記載の波長変換部材であって、
前記第２面から前記底部までの深さは、３０μｍ以下であり、
前記第２面を基準として、前記窪み部のうち前記第２面の側の外縁から前記底部に到るまでの勾配は、２０μｍ／ｍｍ以下であることを特徴とする、波長変換部材。

【請求項6】

光源装置であって、
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の波長変換部材と、
前記入射面に前記励起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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、波長変換部材および光源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光源から照射された励起光を別の波長の光である蛍光に変換して発する波長変換部材が知られている。例えば、特許文献１には、励起光によって蛍光を発する蛍光体であるコンバーターと、コンバーターのうち励起光が照射される側とは反対側に配置された反射膜である被覆と、を備えた波長変換部材が開示されている。このような波長変換部材において、蛍光体に入射した励起光の一部が変換されて生じた熱でコンバーターの温度が上昇すると、励起光を蛍光に変換する変換効率の低下が起こる。このため、特許文献１に開示された波長変換部材では、そのような熱を放熱する放熱部材としての冷却体を備え、更に冷却体はヒートシンクと接合されて、ヒートシンクへと熱を伝達する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１６－５３４３９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

励起光の一部が変換されて生じる熱が放熱部材に伝達されると、放熱部材は熱膨張する。しかし、特許文献１では、放熱部材である冷却体の熱膨張について考慮していないことから、冷却体のうちヒートシンクと接合した側の部分が励起光の照射時に熱膨張した場合、冷却体とヒートシンクとの接触面積が減少して、蛍光体からの排熱効率が低下する虞があった。

【0005】

本発明は、上述した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、放熱部材の熱膨張時に蛍光体からの排熱効率を上昇させることができる波長変換部材および光源装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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できる。

【0007】

（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、励起光によって蛍光を発する蛍光体であって、前記励起光が入射する入射面および前記入射面の反対側に位置する裏面を有する蛍光体と、前記蛍光体の前記裏面の側に配置される反射膜と、前記反射膜のうち前記蛍光体が配置された側の面とは反対の面の側に配置され、前記蛍光体で発生する熱を外部に放熱する放熱部材と、を備え、前記放熱部材は、前記反射膜の側に位置する第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面と、を有し、前記放熱部材の前記第２面には、前記第１面の側に向けて窪んだ窪み部が形成されていることを特徴とする。

【0008】

蛍光体に入射した励起光の一部が変換されて生じる熱は、蛍光体から反射膜を介して放熱部材に伝達される。この構成によれば、放熱部材の第２面には、第１面の側に向けて窪んだ窪み部が形成されていることから、蛍光体から伝達された熱によって放熱部材が熱膨張する際、窪み部の形状は第１面から離れる方向へ膨らむように変化する。したがって、放熱部材の第２面にヒートシンクが配置されている場合には、放熱部材の熱膨張時に、放熱部材とヒートシンクとの接触面積を増加させることができる。その結果、放熱部材の熱膨張時に蛍光体からの排熱効率を上昇させることができる。

【0009】

（２）上記態様の波長変換部材において、前記窪み部と前記蛍光体とは、前記蛍光体の側から前記放熱部材を透過視したときに、少なくとも一部が重なっていてもよい。
この構成によれば、蛍光体の側から放熱部材を透過視したときに窪み部と蛍光体とが重なっていない構成と比べて、蛍光体の裏面から窪み部までの距離を短くすることができる。したがって、蛍光体への励起光の入射が開始されてから熱膨張による形状変化が窪み部に生じ始めるまでの時間を短縮することができる。その結果、放熱部材の第２面にヒートシンクが配置されている場合には、励起光の入射が開始されてから放熱部材とヒートシンクとの接触面積が増加し始めるまでの時間を短縮することができる。また、放熱部材のうち蛍光体の裏面と対向する位置が最も膨張する可能性が高いことから、そのような位置に窪み部の少なくとも一部が配置されていることによって、励起光の照射時における窪み部の形状変化を促進することができる。

【0010】

（３）上記態様の波長変換部材において、前記窪み部のうち前記第２面からの深さが最も大きい底部は、透過視した際の前記窪み部と前記蛍光体との重なり部分に含まれていてもよい。
この構成によれば、蛍光体の側から放熱部材を透過視したときに窪み部と蛍光体との重なり部分に窪み部の底部が含まれていない構成と比べて、蛍光体の裏面から窪み部の底部までの距離を短くすることができる。このため、蛍光体への励起光の入射が開始されてから熱膨張による形状変化が底部に生じ始めるまでの時間を短縮することができる。底部は第２面からの深さが最も大きい部分であるため、底部の形状変化は窪み部全体に広がりやすいことから、底部に形状変化が生じ始める時間を早めることによって、窪み部の形状を効率よく第１面から離れる方向へ膨らませことができる。

【0011】

（４）上記態様の波長変換部材において、前記窪み部の内表面は曲面であってもよい。
この構成によれば、放熱部材の熱膨張時に窪み部の内表面にかかる応力が特定の箇所に集中するのを抑制できることから、窪み部の内表面におけるクラックの発生を抑制することができる。

【0012】

（５）上記態様の波長変換部材において、前記第２面から前記底部までの深さは、３０μｍ以下であり、前記第２面を基準として、前記窪み部のうち前記第２面の側の外縁から前記底部に到るまでの勾配は、２０μｍ／ｍｍ以下であってもよい。
この構成によれば、放熱部材の第２面にヒートシンクが配置されている場合において、放熱部材が熱膨張して窪み部の形状が変化する際、放熱部材とヒートシンクとの良好な接触を実現させることができる。その結果、放熱部材の熱膨張時に、蛍光体からの排熱効率を一層上昇させることができる。

【0013】

（６）本発明の別の一形態によれば、光源装置が提供される。この光源装置は、上記形態に記載の波長変換部材と、前記入射面に前記励起光を照射する光源と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、光源から蛍光体に照射された励起光は、蛍光体から蛍光として発せられる。また、波長変換部材を構成する放熱部材には、第１面の側に向けて窪んだ窪み部が形成されていることから、光源からの励起光の照射により蛍光体から伝達される熱で放熱部材が熱膨張する際、窪み部の形状は第１面から離れる方向へ膨らむように変化する。このため、放熱部材の第２面にヒートシンクが配置されている場合には、放熱部材の熱膨張時に、放熱部材とヒートシンクとの接触面積を増加させることができる。よって、このような放熱部材を備えていることにより、光源から励起光を照射している際の蛍光体からの排熱効率が高められた光源装置を提供することができる。

【0014】

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、光源装置、発光装置、照明、およびこれらを備える装置、およびこれらの製造方法等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態の波長変換部材の断面構成を示す説明図である。

【図2】本発明の一実施形態の波長変換部材の平面図である。

【図3】比較例の波長変換部材の断面構成を模式的に示す説明図である。

【図4】比較例の放熱部材が熱膨張している状態を示す説明図である。

【図5】本発明の一実施形態の放熱部材が熱膨張している状態を示す説明図である。

【図6】励起光レーザーを照射した際の試験結果を示した説明図である。

【図7】「深さ」および「勾配」について説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、本発明の一実施形態の波長変換部材１の断面構成を模式的に示す説明図である。図１には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。このＸＹＺ軸は、図１以降の各図においても共通する。図１に示す断面は、波長変換部材１のＸＺ断面にあたる。波長変換部材１は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザー（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の光源５０から照射された励起光Ｌ１を、励起光Ｌ１とは異なる別の波長の蛍光Ｌ２に変換して発する部材である。波長変換部材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。図１に示された波長変換部材１は、光源装置１００の一部である。光源装置１００は、波長変換部材１の他に、励起光Ｌ１を照射する光源５０と、ヒートシンク６０と、を備えている。波長変換部材１は、蛍光体１０と、反射膜２０と、接合層３０と、放熱部材４０と、を備える。

【0017】

蛍光体１０は、照射された励起光Ｌ１によって蛍光Ｌ２を発する。蛍光体１０は、入射面１０Ｆと、裏面１０Ｂと、を有する。入射面１０Ｆは、励起光Ｌ１が入射する面である。裏面１０Ｂは、入射面１０Ｆの反対側に位置する面である。蛍光体１０を構成するセラミック焼結体には、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と、が含まれる。透光相の結晶粒子は、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）である。一方、蛍光相の結晶粒子は、Ａ₃Ｂ₅Ｏ₁₂：Ｃｅで表される組成（いわゆる、ガーネット構造）であることが好ましい。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。

【0018】

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Ｇｄを含んでいてもよい）
蛍光体１０として、セラミック焼結体を採用することで、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、蛍光体１０の材料は、上述の材料に限定されない。

【0019】

反射膜２０は、蛍光体１０の裏面１０Ｂの側に配置され、蛍光体１０に入射した励起光Ｌ１のうち蛍光体１０を透過した励起光や、蛍光体１０から発せられた蛍光Ｌ２のうち裏面１０Ｂの側に向かった蛍光を、蛍光体１０の側に反射する。反射膜２０を構成する金属として、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀合金などが例示され、本実施形態では、反射膜２０を構成する金属は、銀（Ａｇ）である。また、反射膜２０は、一方面２０Ｆと、他方面２０Ｂと、を有する。一方面２０Ｆは、反射膜２０のうち蛍光体１０が配置された側の面である。他方面２０Ｂは、一方面２０Ｆとは反対の面である。

【0020】

接合層３０は、反射膜２０と後述する放熱部材４０との間に配置され、反射膜２０と放熱部材４０とを接合している。接合層３０は、金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）とを含むＡｕＳｎ半田から形成されている。なお、接合層３０は、ＡｕＳｎ半田に限定されず、例えば、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの微細粉末を焼結して形成されていてもよい。

【0021】

放熱部材４０は、他方面２０Ｂの側に配置され、蛍光体１０で発生する熱を波長変換部材１の外部に放熱する。本実施形態では、放熱部材４０は、接合層３０を介して、反射膜２０のうち他方面２０Ｂの側に配置されている。放熱部材４０を構成する材料として、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、蛍光体１０よりも高い熱伝導性を有する材料が例示され、本実施形態では、放熱部材４０を構成する材料は、銅である。

【0022】

放熱部材４０は、第１面４０Ｆと、第２面４０Ｂと、を有する。第１面４０Ｆは、反射膜２０の側に位置する面である。第２面４０Ｂは、第１面４０Ｆの反対側に位置する面である。第２面４０Ｂには、ヒートシンク６０が配置されている。第２面４０Ｂには、第１面４０Ｆの側に向けて窪んだ窪み部４２が形成されている。詳細には、窪み部４２は、第２面４０Ｂから第１面４０Ｆまでの長さの５０％以下の深さの範囲内で、第１面４０Ｆの側に向けて窪んでいる。ここで、深さとは、第２面４０Ｂから第１面４０Ｆに向かう方向の長さ（図１においては＋Ｚ軸方向への長さ）のことである。また、本実施形態では、第２面４０Ｂに窪み部４２が形成されていることにより、放熱部材４０とヒートシンク６０との間には、窪み部４２およびヒートシンク６０で画定された空間Ｓが存在している。底部４２Ｂは、窪み部４２のうち第２面４０Ｂからの深さが最も大きい部分である。外縁ＥＤについては、次の図２を用いて説明する。

【0023】

図２は、波長変換部材１の平面図である。すなわち、図２は、＋Ｚ軸方向側から波長変換部材１を見た状態を示している。図２において、波長変換部材１は透過視されており、円形状の破線は、窪み部４２のうち第２面４０Ｂの側の外縁ＥＤ（図１にも図示）を示している。底部４２Ｂの位置は、点で示されている。窪み部４２と蛍光体１０とは、蛍光体１０の側（図１，２においては＋Ｚ軸方向側）から放熱部材４０を透過視したときに少なくとも一部が重なっている。本実施形態では、図２に示すように、蛍光体１０の側から放熱部材４０を透過視したときに、窪み部４２の内側に蛍光体１０が含まれる位置関係で、窪み部４２と蛍光体１０とは重なっている。また、底部４２Ｂは、透過視した際の窪み部４２と蛍光体１０との重なり部分に含まれている。重なり部分とは、蛍光体１０の側から放熱部材４０を透過視したときに蛍光体１０と窪み部４２とが重なっている部分のことであり、本実施形態では、蛍光体１０のうちＸＹ平面に沿って伸びた領域（図２に図示）の内側部分にあたる。さらに、詳細には、本実施形態では、底部４２Ｂは、図２に示すように、＋Ｚ軸方向側から見た蛍光体１０の中央位置と対向する位置に配置され、この対向する位置は、＋Ｚ軸方向側から見た窪み部４２の中央位置である。

【0024】

また、図１に示すように、窪み部４２の内表面は、曲面である。詳細には、本実施形態では、窪み部４２の内表面は、外縁ＥＤから底部４２Ｂに向かうほど第１面４０Ｆに近付く形状の曲面である。すなわち、窪み部４２の内表面は、＋Ｚ軸方向側から見た際の中央位置（底部４２Ｂに相当）が最も深い曲面である。

【0025】

図３は、比較例の波長変換部材１ｃの断面構成を模式的に示す説明図である。図３に示された波長変換部材１ｃは、光源５０とともに光源装置１００ｃを構成している。波長変換部材１ｃは、窪み部４２が形成されていない放熱部材４０に相当する放熱部材４０ｃを備える点を除いて、図１，２において説明した実施形態の波長変換部材１と同じである。

【0026】

放熱部材４０ｃの第１面４０ｃＦおよび第２面４０ｃＢは、実施形態の放熱部材４０の第１面４０Ｆおよび第２面４０Ｂにあたる。放熱部材４０ｃの第２面４０ｃＢには、窪み部４２が形成されていない。このため、比較例の波長変換部材１ｃにおいては、放熱部材４０ｃとヒートシンク６０との間に空間Ｓ（図１参照）は存在していない。

【0027】

図４は、比較例の波長変換部材１ｃにおいて、放熱部材４０ｃが熱膨張している際の状態を示した説明図である。光源５０から蛍光体１０に入射した励起光Ｌ１の一部が変換されて生じる熱は、蛍光体１０から反射膜２０および接合層３０を介して放熱部材４０ｃに伝達されたのち、放熱部材４０ｃを熱膨張させる。このとき放熱部材４０ｃのうち第２面４０ｃＢは、第１面４０ｃＦから離れる方向へ膨らむ。図４に示す膨張部分ｅｘは、第２面４０ｃＢのうち熱膨張によって第１面４０ｃＦから離れる方向へ膨らんだ部分である。比較例の波長変換部材１ｃには空間Ｓ（図１参照）が存在していないことから、蛍光体１０への励起光Ｌ１の照射時に膨張部分ｅｘが生じることにより、放熱部材４０ｃとヒートシンク６０との接触面積が減少して、蛍光体１０からの排熱効率が低下する場合がある。

【0028】

図５は、図１，２において説明した実施形態の波長変換部材１において、放熱部材４０が熱膨張している際の状態を示した説明図である。図４の場合と同様に、光源５０から蛍光体１０に入射した励起光Ｌ１の一部が変換されて生じる熱は、放熱部材４０を熱膨張させる。このとき放熱部材４０のうち第２面４０Ｂに形成された窪み部４２の形状は、第１面４０Ｆから離れる方向へ膨らむように変化する。図５に示す膨張部分ＥＸは、窪み部４２のうち熱膨張によって第１面４０Ｆから離れる方向へ膨らんだ部分である。蛍光体１０への励起光Ｌ１の照射時に膨張部分ＥＸが生じることにより、空間Ｓ（図１参照）が小さくなるとともに放熱部材４０とヒートシンク６０との接触面積が増加することから、蛍光体１０からの排熱効率を上昇させる。

【0029】

図６は、図１，２で説明した窪み部４２に関するパラメータを調整して作製した波長変換部材（実施例１～９、比較例１）の各々に対して、励起光レーザーを照射した際の蛍光体１０の「最高温度」を示した試験結果の説明図である。実施例１～９、比較例１は、窪み部４２に関する各種パラメータとして、図６に示された「深さ」および「勾配」を調整して作製された波長変換部材である。図６に示された「最高温度」や「判定」については後述する。

【0030】

図７は、図６に示された「深さ」および「勾配」について説明するための説明図である。図７に示す一点鎖線ＤＬは、放熱部材４０の断面における第２面４０Ｂの端部ＯＴを通る線である。「深さ」は、一点鎖線ＤＬから底部４２Ｂまでの深さＤＰのことである。「勾配」は、一点鎖線ＤＬを基準として、窪み部４２のうち外縁ＥＤから底部４２Ｂに到るまでの勾配（深さＤＰを、次に説明する長さＬＧで除した値）のことである。長さＬＧは、底部４２Ｂから深さＤＰだけ第２面４０Ｂの側に離れた位置Ｐから外縁ＥＤまでの長さのうち最小長さのことである。本実施形態では、＋Ｚ軸方向側から見た窪み部４２の中央位置に底部４２Ｂが位置しているため（図２参照）、位置Ｐから外縁ＥＤまでの長さは、外縁ＥＤのいずれの位置においても一定である。

【0031】

図６の説明に戻る。実施例１～９の各々は、「深さ」を３～５０μｍの範囲、且つ、「勾配」を１～２５μｍ／ｍｍの範囲内に調整して作製した波長変換部材である。すなわち、実施例１～９は、窪み部４２が形成された波長変換部材１（図１参照）にあたる。一方、比較例１は、「深さ」０μｍ、且つ、「勾配」０μｍ／ｍｍに調整して作製した波長変換部材である。すなわち、比較例１は、窪み部４２が形成されていない波長変換部材１ｃ（図３参照）にあたる。

【0032】

図６に示された「最高温度」は、ヒートシンク６０上に配置した波長変換部材（実施例１～９、比較例１）中の蛍光体１０に対して、スポット径１Φｍｍの励起光レーザー（波長４５０ｎｍ）を１分間照射した際、その間にサーモグラフィーにて測定された蛍光体１０の温度のうちの最高温度のことである。この「最高温度」が低いほど、励起光レーザーの照射時に蛍光体１０にて生じた熱が、蛍光体１０から反射膜２０および接合層３０を介して放熱部材４０ｃおよびヒートシンク６０に伝わる熱伝達効率が高いことを示す。特に、実施例１～９のように、窪み部４２が形成された波長変換部材１においては、「最高温度」が低いほど、励起光レーザーの照射によって放熱部材４０とヒートシンク６０との接触面積が増加して、蛍光体１０からの排熱効率が上昇していることを示す。図６に示された「判定」は、「最高温度」に関する判定であり、Ａ、Ｂ、Ｃの３段階で示されている。「最高温度」が、８０℃未満の場合をＡと判定し、８０℃以上～１００℃未満の場合をＢと判定し、１００℃以上の場合をＣと判定した。

【0033】

比較例１において、「最高温度」は１０３℃であったことから、「判定」はＣであった。また、実施例１，２，６においては、各々の「最高温度」は８８℃、８３℃、８１℃であったことから、「判定」はＢであった。実施例３～５，７～９においては、各々の「最高温度」は７５℃、７４℃、６８℃、６２℃、６４℃、７３℃であったことから、「判定」はＡであった。したがって、図６に示された結果から、比較例１と比べて、少なくとも実施例１～９の各々に示す「深さ」と「勾配」との組み合わせで作製された波長変換部材１（図１参照）の場合には、励起光レーザーの照射時に放熱部材４０とヒートシンク６０との接触面積が増加して、蛍光体１０からの排熱効率が上昇することが確認された。また、図６に示された実施例１～９の結果から、「判定」がＡとなるのは、「深さ」は３０μｍ以下であり、且つ、「勾配」は２０μｍ／ｍｍ以下の場合であることが確認された。すなわち、図６に示された結果から、波長変換部材１に形成された窪み部４２について、「深さ」は３０μｍ以下であり、且つ、「勾配」は２０μｍ／ｍｍ以下であるのが好ましいことが確認された。

【0034】

以上説明したように、本実施形態の波長変換部材１によれば、放熱部材４０の第２面４０Ｂには、第１面４０Ｆの側に向けて窪んだ窪み部４２が形成されていることから、蛍光体１０から伝達された熱によって放熱部材４０が熱膨張する際、窪み部４２の形状は第１面４０Ｆから離れる方向へ膨らむように変化する（図５参照）。したがって、放熱部材４０の第２面４０Ｂにヒートシンク６０が配置されている場合には、放熱部材４０の熱膨張時に、放熱部材４０とヒートシンク６０との接触面積を増加させることができる。その結果、放熱部材４０の熱膨張時に蛍光体１０からの排熱効率を上昇させることができる。

【0035】

また、本実施形態の波長変換部材１では、図２に示したように、窪み部４２と蛍光体１０とは、蛍光体１０の側から放熱部材４０を透過視したときに少なくとも一部が重なっている。このため、蛍光体１０の側から放熱部材４０を透過視したときに窪み部４２と蛍光体とが重なっていない構成と比べて、蛍光体１０の裏面１０Ｂから窪み部４２までの距離を短くすることができる。したがって、蛍光体１０への励起光Ｌ１の入射が開始されてから熱膨張による形状変化が窪み部４２に生じ始めるまでの時間を短縮することができる。その結果、放熱部材４０の第２面４０Ｂにヒートシンク６０が配置されている場合には、励起光Ｌ１の入射が開始されてから放熱部材４０とヒートシンク６０との接触面積が増加し始めるまでの時間を短縮することができる。また、放熱部材４０のうち蛍光体１０の裏面１０Ｂと対向する位置が最も膨張する可能性が高いことから、そのような位置に窪み部４２の少なくとも一部が配置されていることによって、励起光Ｌ１の照射時における窪み部４２の形状変化を促進することができる。

【0036】

また、本実施形態の波長変換部材１では、図２に示したように、底部４２Ｂは、透過視した際の窪み部４２と蛍光体１０との重なり部分に含まれている。このため、蛍光体１０の側から放熱部材４０を透過視したときに窪み部４２と蛍光体１０との重なり部分に窪み部４２の底部４２Ｂが含まれていない構成と比べて、蛍光体１０の裏面１０Ｂから窪み部４２の底部４２Ｂまでの距離を短くすることができる。このため、蛍光体１０への励起光Ｌ１の入射が開始されてから熱膨張による形状変化が底部４２Ｂに生じ始めるまでの時間を短縮することができる。底部４２Ｂは第２面４０Ｂからの深さが最も大きい部分であるため、底部４２Ｂの形状変化は窪み部４２全体に広がりやすいことから、底部４２Ｂに形状変化が生じ始める時間を早めることによって、窪み部４２の形状を効率よく第１面４０Ｆから離れる方向へ膨らませことができる。

【0037】

さらに、本実施形態の波長変換部材１では、図２に示したように、透過視した際の窪み部４２と蛍光体１０との重なり部分のうち、底部４２Ｂは、＋Ｚ軸方向側から見た蛍光体１０の中央位置と対向する位置に配置され、この対向する位置は、＋Ｚ軸方向側から見た窪み部４２の中央位置である。＋Ｚ軸方向側から見た蛍光体１０の中央位置に対して励起光Ｌ１が照射される場合、励起光Ｌ１の一部が変換されて生じる熱は、その中央位置に集中しやすい。このため、そのような中央位置と対向する位置に底部４２Ｂが配置されていることによって、励起光Ｌ１の照射時に蛍光体１０の中央位置に集中して発生する熱を、底部４２Ｂの形状変化に利用することができる。また、底部４２Ｂは、＋Ｚ軸方向側から見た窪み部４２の中央位置に配置されていることから、熱膨張による底部４２Ｂの形状変化を窪み部４２全体に一層広がりやすくすることができる。

【0038】

また、本実施形態の波長変換部材１では、窪み部４２の内表面は、曲面である。このため、放熱部材４０の熱膨張時に窪み部４２の内表面にかかる応力が特定の箇所に集中するのを抑制できることから、窪み部４２の内表面におけるクラックの発生を抑制することができる。

【0039】

また、波長変換部材１に形成された窪み部４２について、「深さ」は３０μｍ以下であり、且つ、「勾配」は２０μｍ／ｍｍ以下であるのが好ましい。このような「深さ」および「勾配」を備える窪み部４２が形成された波長変換部材１においては、放熱部材４０の第２面４０Ｂにヒートシンク６０が配置されている場合において、放熱部材４０が熱膨張して窪み部４２の形状が変化する際、放熱部材４０とヒートシンク６０との良好な接触を実現させることができる。その結果、放熱部材４０の熱膨張時に、蛍光体１０からの排熱効率を一層上昇させることができる。

【0040】

また、本実施形態の光源装置１００によれば、光源５０から蛍光体１０に照射された励起光Ｌ１は、蛍光体１０から蛍光Ｌ２として発せられる。また、波長変換部材１を構成する放熱部材４０には、第１面４０Ｆの側に向けて窪んだ窪み部４２が形成されていることから、光源５０からの励起光Ｌ１の照射により蛍光体１０から伝達される熱で放熱部材４０が熱膨張する際、窪み部４２の形状は第１面４０Ｆから離れる方向へ膨らむように変化する。このため、放熱部材４０の第２面４０Ｂにヒートシンク６０が配置されている場合には、放熱部材４０の熱膨張時に、放熱部材４０とヒートシンク６０との接触面積を増加させることができる。よって、このような放熱部材４０を備えていることにより、光源装置１００では、光源５０から励起光Ｌ１を照射している際の蛍光体１０からの排熱効率が高められている。

【0041】

＜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。

【0042】

上記実施形態では、反射膜２０は、図１に示すように、蛍光体１０の裏面１０Ｂに直接接触された状態で配置されていたが、これに限られない。例えば、反射膜２０は、蛍光体１０の裏面１０Ｂの側に配置される限り、反射膜２０と蛍光体１０との間に他の構成が配置されていてもよい。他の構成としては、密着性を高める密着膜や増反射膜が例示される。また、反射膜２０と接合層３０との間にも密着膜や保護層等が配置されていてもよい。

【0043】

上記実施形態では、蛍光体１０の側から放熱部材４０を透過視したときに、窪み部４２の内側に蛍光体１０が含まれる位置関係で、窪み部４２と蛍光体１０とが重なっていたが、これに限られない。例えば、蛍光体１０の側から放熱部材４０を透過視したときに、窪み部４２と蛍光体１０とは一部が重なっているだけでもよいし、蛍光体１０の内側に窪み部４２が含まれる位置関係で窪み部４２と蛍光体１０とが重なっていてもよい。

【0044】

上記実施形態では、透過視した際の窪み部４２と蛍光体１０との重なり部分のうち、底部４２Ｂは、蛍光体１０の側から見た蛍光体１０の中央位置と対向する位置に配置され、この対向する位置は、蛍光体１０の側から見た窪み部４２の中央位置であったが、これに限られない。例えば、底部４２Ｂは、蛍光体１０の中央位置と対向する位置とは異なる位置に配置され、その位置が蛍光体１０の側から見た窪み部４２の中央位置であってもよい。また、底部４２Ｂは、蛍光体１０の側から見た蛍光体１０の中央位置と対向する位置に配置され、この対向する位置が蛍光体１０の側から見た窪み部４２の中央位置とは異なる位置であってもよい。

【0045】

上記実施形態では、窪み部４２の内表面は、外縁ＥＤから底部４２Ｂに向かうほど第１面４０Ｆに近付く形状の曲面であったが、これに限られない。例えば、窪み部４２の内表面が曲面である場合に、その形状は任意の形状であってもよい。また、窪み部４２の内表面は曲面でなくてもよく、例えば、窪み部４２の形状は直方体形状であってもよい。また、窪み部４２の内表面のうち一部が曲面であってもよく、例えば、窪み部４２の形状は円錐台形状であってもよい。

【0046】

上記実施形態では、第２面４０Ｂに１つの窪み部４２が形成されていたが、これに限られない。例えば、第２面４０Ｂに２つ以上の窪み部４２が形成されていてもよい。また、そのような窪み部４２の深さや勾配、外縁の大きさは、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0047】

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、改良され得ると共に、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。

【0048】

本発明は、以下の形態としても実現することが可能である。
［適用例１］
波長変換部材であって、
励起光によって蛍光を発する蛍光体であって、前記励起光が入射する入射面および前記入射面の反対側に位置する裏面を有する蛍光体と、
前記蛍光体の前記裏面の側に配置される反射膜と、
前記反射膜のうち前記蛍光体が配置された側の面とは反対の面の側に配置され、前記蛍光体で発生する熱を外部に放熱する放熱部材と、を備え、
前記放熱部材は、
前記反射膜の側に位置する第１面と、
前記第１面の反対側に位置する第２面と、を有し、
前記放熱部材の前記第２面には、前記第１面の側に向けて窪んだ窪み部が形成されていることを特徴とする、波長変換部材。
［適用例２］
適用例１に記載の波長変換部材であって、
前記窪み部と前記蛍光体とは、前記蛍光体の側から前記放熱部材を透過視したときに、少なくとも一部が重なっていることを特徴とする、波長変換部材。
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の波長変換部材であって、
前記窪み部のうち前記第２面からの深さが最も大きい底部は、透過視した際の前記窪み部と前記蛍光体との重なり部分に含まれていることを特徴とする、波長変換部材。
［適用例４］
適用例１から適用例３までのいずれかに記載の波長変換部材であって、
前記窪み部の内表面は、曲面であることを特徴とする、波長変換部材。
［適用例５］
適用例１から適用例４までのいずれかに記載の波長変換部材であって、
前記第２面から前記底部までの深さは、３０μｍ以下であり、
前記第２面を基準として、前記窪み部のうち前記第２面の側の外縁から前記底部に到るまでの勾配は、２０μｍ／ｍｍ以下であることを特徴とする、波長変換部材。
［適用例６］
光源装置であって、
適用例１から適用例５までのいずれかに記載の波長変換部材と、
前記入射面に前記励起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。

【符号の説明】

【0049】

１…波長変換部材
１０…蛍光体
１０Ｆ…入射面
１０Ｂ…裏面
２０…反射膜
２０Ｆ…一方面
２０Ｂ…他方面
３０…接合層
４０…放熱部材
４０Ｆ…第１面
４０Ｂ…第２面
４２…窪み部
４２Ｂ…底部
５０…光源
６０…ヒートシンク
１００…光源装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】