特許 7356311 発光装置、波長変換ユニット、及びヘッドライト又は表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-26

(45)【発行日】2023-10-04

(54)【発明の名称】発光装置、波長変換ユニット、及びヘッドライト又は表示装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/024 20060101AFI20230927BHJP

   H01S 5/02 20060101ALI20230927BHJP

   H01L 33/64 20100101ALI20230927BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20230927BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20230927BHJP

   F21S 41/176 20180101ALI20230927BHJP

   F21S 45/47 20180101ALI20230927BHJP

   F21S 43/16 20180101ALI20230927BHJP

   F21S 43/13 20180101ALI20230927BHJP

   F21S 41/16 20180101ALI20230927BHJP

   F21S 45/10 20180101ALI20230927BHJP

   F21V 29/502 20150101ALI20230927BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20230927BHJP

   G02B 7/00 20210101ALI20230927BHJP

   F21Y 115/00 20160101ALN20230927BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20230927BHJP

   F21W 102/00 20180101ALN20230927BHJP

   F21W 103/00 20180101ALN20230927BHJP

【ＦＩ】

H01S5/024

H01S5/02

H01L33/64

H01L33/50

H01L33/00 L

F21S41/176

F21S45/47

F21S43/16

F21S43/13

F21S41/16

F21S45/10

F21V29/502 100

G02B5/20

G02B7/00 F

F21Y115:00

F21Y115:30

F21W102:00

F21W103:00

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019177695

(22)【出願日】2019-09-27

(65)【公開番号】P2021057414

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2021-10-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002185

【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】和田 聡

(72)【発明者】

【氏名】林 健人

(72)【発明者】

【氏名】河村 有毅

(72)【発明者】

【氏名】村山 雅洋

(72)【発明者】

【氏名】本林 久良

(72)【発明者】

【氏名】滝口 由朗

(72)【発明者】

【氏名】川西 秀和

(72)【発明者】

【氏名】簗嶋 克典

【審査官】大西 孝宣

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２０７６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１９７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４９３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２１２５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００２９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１２１１３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０３３９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３４０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６０８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００３１１１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０４３１２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００６／０３８５０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０２７６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５９２６８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子と、
前記発光素子から発せられる光を透過する板状の光透過性放熱部材と、
積層された光散乱層と蛍光体層を有し、前記発光素子から発せられて前記光透過性放熱部材を透過する光を前記光散乱層側から取り込んで、前記蛍光体層において波長を変換する、波長変換部材と、
前記波長変換部材の側面に光反射部材を介して接する高熱伝導部材を含み、前記波長変換部材で生じた熱が逃げる前記光透過性放熱部材の上面に接することにより、前記波長変換部材で生じた熱が前記光反射部材及び前記光透過性放熱部材を介して逃げる、板状の側方放熱部材と、
前記発光素子を収容し、前記光透過性放熱部材、前記波長変換部材、及び前記側方放熱部材を含む波長変換ユニットを支持するパッケージと、
を備え、
前記波長変換部材の側面の前記光透過性放熱部材側の一部又は全体が、前記光透過性放熱部材側に向かって前記波長変換部材の幅が狭くなるような傾斜面を有し、当該傾斜面と前記光透過性放熱部材の上面が光反射性接着材により接着された、
発光装置。

【請求項2】

前記光散乱層の厚さが、５０μｍ以上、２００μｍ以下の範囲内にある、
請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記蛍光体層の厚さが、５０μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内にある、
請求項１又は２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記光散乱層が、前記蛍光体層の材料から、前記蛍光体層に含まれる蛍光体の賦活剤を抜いた材料からなる、
請求項１～３のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項5】

前記パッケージが、前記光透過性放熱部材及び前記高熱伝導部材と接合された、
請求項１～４のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項6】

前記パッケージの内部の前記発光素子が収容される空間が、前記パッケージと前記波長変換ユニットにより気密封止された、
請求項１～５のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項7】

前記高熱伝導部材と前記パッケージに挟まれたシール部材により前記パッケージの内部が気密封止された、
請求項１～６のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項8】

ヘッドライト又は表示装置に用いられる、
請求項１～７のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項9】

蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体の励起光を散乱するための光散乱層とが積層された波長変換部材と、
前記波長変換部材の前記光散乱層の表面に接する、前記励起光を透過する板状の光透過性放熱部材と、
前記波長変換部材の側面に光反射部材を介して接する高熱伝導部材を含み、前記波長変換部材で生じた熱が逃げる前記光透過性放熱部材の上面に接することにより、前記波長変換部材で生じた熱が前記光反射部材及び前記光透過性放熱部材を介して逃げる板状の側方放熱部材と、
を備え、
前記波長変換部材の側面の前記光透過性放熱部材側の一部又は全体が、前記光透過性放熱部材側に向かって前記波長変換部材の幅が狭くなるような傾斜面を有し、当該傾斜面と前記光透過性放熱部材の上面が光反射性接着材により接着され、
前記光透過性放熱部材の熱伝導率が前記波長変換部材の熱伝導率よりも高く、
前記高熱伝導部材の熱伝導率が前記光透過性放熱部材の熱伝導率よりも高い、
波長変換ユニット。

【請求項10】

前記光散乱層の厚さが、５０μｍ以上、２００μｍ以下の範囲内にある、
請求項９に記載の波長変換ユニット。

【請求項11】

前記蛍光体層の厚さが、５０μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内にある、
請求項９又は１０に記載の波長変換ユニット。

【請求項12】

前記光散乱層が、前記蛍光体層の材料から、前記蛍光体層に含まれる蛍光体の賦活剤を抜いた材料からなる、
請求項９～１１のいずれか１項に記載の波長変換ユニット。

【請求項13】

ヘッドライト又は表示装置に用いられる、
請求項９～１２のいずれか１項に記載の波長変換ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置、波長変換ユニット、及びヘッドライト又は表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の発光装置として、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子の上方に配置され、半導体レーザ素子の出射光を通過させる貫通孔を備えた支持体と、貫通孔内に配置され、半導体レーザ素子の出射光により励起され出射光とは異なる波長の光を発する蛍光体を含む蛍光部材と、蛍光部材及び支持体の下面と接合された透光性の放熱部材と、を備えた発光装置が知られている（特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１によれば、蛍光部材の熱を直接的に放熱部材へ逃がす放熱経路に加えて、蛍光部材の熱を支持体を介して間接的に放熱部材へ逃がす放熱経路を確保することで、蛍光部材の放熱性が向上するとされている。

【0004】

また、従来の他の発光装置として、ステムと、半導体レーザと、ケース部と、波長変換部材とを備えるＣＡＮ型パッケージの発光装置が知られている（特許文献２参照）。波長変換部材は、蛍光体材料を含有する波長変換領域とそれを保持する保持領域を有し、ケース部の天面中央に設けられた開口部内に固定されている。

【0005】

特許文献２によれば、波長変換領域中の蛍光体で生じた熱は、保持領域を介してケース部に伝わり、放熱されるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－２１６３６２号公報

【文献】特開２０１８－２９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、蛍光体を含む波長変換部材の温度の上昇を効果的に抑えるためには、特許文献１や特許文献２の発光装置のように波長変換部材の放熱性を向上させるだけではなく、波長変換部材の発熱を抑えることが求められる。

【0008】

本発明の目的は、蛍光体の温度消光を抑制するため、波長変換部材の発熱量を抑え、かつ波長変換部材の熱を効果的に逃がすことができる構造を有する発光装置、その発光装置を構成する波長変換ユニット、及びその発光装置又は波長変換ユニットを有するヘッドライト又は表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］～［１３］の発光装置、及び［１４］～［１８］の波長変換ユニット、及び［１９］、［２０］のヘッドライト又は表示装置を提供する。

【0010】

［１］発光素子と、前記発光素子から発せられる光を透過する板状の光透過性放熱部材と、積層された光散乱層と蛍光体層を有し、前記発光素子から発せられて前記光透過性放熱部材を透過する光を前記光散乱層側から取り込んで、前記蛍光体層において波長を変換する、波長変換部材と、前記波長変換部材の側面に光反射部材を介して接する高熱伝導部材を含み、前記光透過性放熱部材の上面に接する板状の側方放熱部材と、前記発光素子を収容し、前記光透過性放熱部材、前記波長変換部材、及び前記側方放熱部材を含む波長変換ユニットを支持するパッケージと、を備えた、発光装置。
［２］前記光散乱層の厚さが、５０μｍ以上、２００μｍ以下の範囲内にある、上記［１］に記載の発光装置。
［３］前記蛍光体層の厚さが、５０μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内にある、上記［１］又は［２］に記載の発光装置。
［４］前記光散乱層が、前記蛍光体層の材料から、前記蛍光体層に含まれる蛍光体の賦活剤を抜いた材料からなる、上記［１］～［３］のいずれか１項に記載の発光装置。
［５］前記パッケージが、前記光透過性放熱部材及び前記高熱伝導部材と接合された、上記［１］～［４］のいずれか１項に記載の発光装置。
［６］前記パッケージの内部の前記発光素子が収容される空間が、前記パッケージと前記波長変換ユニットにより気密封止された、上記［１］～［５］のいずれか１項に記載の発光装置。
［７］前記波長変換部材の側面の前記光透過性放熱部材側の一部又は全体が、前記光透過性放熱部材側に向かって前記波長変換部材の幅が狭くなるような傾斜面を有する、上記［１］～［６］のいずれか１項に記載の発光装置。
［８］前記傾斜面と前記光透過性放熱部材の上面が光反射性接着材により接着された、上記［１］～［７］のいずれか１項に記載の発光装置。
［９］前記側方放熱部材が、前記光透過性放熱部材の上面及び前記高熱伝導部材の下面に接し、かつ波長変換部材の側面に直接又は光反射材を介して接する板状の放熱部材を含み、前記高熱伝導部材の熱伝導率が前記放熱部材の熱伝導率よりも高く、前記放熱部材の熱伝導率が、前記光透過性放熱部材の熱伝導率よりも高い、上記［１］～［８］のいずれか１項に記載の発光装置。
［１０］前記放熱部材が、前記波長変換部材の側面との間に空隙を設けるための凹部を前記波長変換部材側の側部に有する、上記［９］に記載の発光装置。
［１１］前記空隙内に光反射部材が設けられた、上記［１０］に記載の発光装置。
［１２］前記高熱伝導部材と前記パッケージに挟まれたシール部材により前記パッケージの内部が気密封止された、上記［１］～［１１］のいずれか１項に記載の発光装置。
［１３］ヘッドライト又は表示装置に用いられる、上記［１］～［１２］のいずれか１項に記載の発光装置。
［１４］蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体の励起光を散乱するための光散乱層とが積層された波長変換部材と、前記波長変換部材の前記光散乱層の表面に接する、前記励起光を透過する板状の光透過性放熱部材と、前記波長変換部材の側面に光反射部材を介して接する高熱伝導部材を含み、前記光透過性放熱部材の上面に接する板状の側方放熱部材と、を備え、前記光透過性放熱部材の熱伝導率が前記波長変換部材の熱伝導率よりも高く、前記高熱伝導部材の熱伝導率が前記光透過性放熱部材の熱伝導率よりも高い、波長変換ユニット。
［１５］前記光散乱層の厚さが、５０μｍ以上、２００μｍ以下の範囲内にある、上記［１４］に記載の波長変換ユニット。
［１６］前記蛍光体層の厚さが、５０μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内にある、上記［１４］又は［１５］に記載の波長変換ユニット。
［１７］前記光散乱層が、前記蛍光体層の材料から、前記蛍光体層に含まれる蛍光体の賦活剤を抜いた材料からなる、上記［１４］～［１６］のいずれか１項に記載の波長変換ユニット。
［１８］ヘッドライト又は表示装置に用いられる、上記［１４］～［１７］のいずれか１項に記載の波長変換ユニット。
［１９］上記［１］～［１２］のいずれか１項に記載の発光装置を有する、ヘッドライト又は表示装置。
［２０］上記［１４］～［１７］のいずれか１項に記載の波長変換ユニットを有する、ヘッドライト又は表示装置。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、蛍光体の温度消光を抑制するため、波長変換部材の発熱量を抑え、かつ波長変換部材の熱を効果的に逃がすことができる構造を有する発光装置、その発光装置を構成する波長変換ユニット、及びその発光装置又は波長変換ユニットを有するヘッドライト又は表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、第１の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。

【図2】図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ波長変換部材が光散乱層と蛍光体層の積層体からなる場合、波長変換部材が蛍光体層のみからなる場合の、波長変換部材の内部の熱の分布を模式的に示す図である。

【図3】図３は、第１の実施の形態に係る波長変換ユニットの一例の斜視図である。

【図4】図４は、第１の実施の形態に係る発光装置の変形例の垂直断面図である。

【図5】図５（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る発光装置の変形例の波長変換部材周辺の拡大図である。

【図6】図６は、第２の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。

【図7】図７は、第２の実施の形態に係る波長変換ユニットの一例の斜視図である。

【図8】図８（ａ）、（ｂ）は、第２の実施の形態に係る発光装置の変形例の波長変換部材周辺の拡大図である。

【図9】図９（ａ）～（ｃ）は、第２の実施の形態に係る発光装置の他の変形例の波長変換部材周辺の拡大図である。

【図10】図１０は、第３の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。

【図11】図１１（ａ）は、光散乱層の表面に均一にレーザー光を照射した場合の光散乱層の温度分布を示す。図１１（ｂ）は、光散乱層の表面の中心近傍に集中してレーザー光を照射した場合の光散乱層の温度分布を示す。

【図12】図１２（ａ）は、蛍光体層の厚さとレーザー光を照射したときの蛍光体層の温度との関係を示すグラフである。また、図１２（ｂ）は、蛍光体層の厚さと波長変換部材から取り出される光の明るさとの関係を示すグラフである。

【図13】図１３（ａ）は、光散乱層の厚さとレーザー光を照射したときの蛍光体層の温度との関係を示すグラフである。また、図１３（ｂ）は、光散乱層の厚さと波長変換部材から取り出される光の明るさとの関係を示すグラフである。

【図14】図１４（ａ）～（ｃ）は、波長変換部材から取り出される光の角度とＣＩＥ１９３１色度図の色度座標Ｃｙとの関係を示している。

【発明を実施するための形態】

【0013】

〔第１の実施の形態〕
（発光装置の構成）
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置１の垂直断面図である。発光装置１は、発光素子２０と、発光素子２０から発せられる光を透過する板状の光透過性放熱部材１１と、積層された光散乱層１２ａと蛍光体層１２ｂを有し、発光素子２０から発せられて光透過性放熱部材１１を透過する光を光散乱層１２ａ側から取り込んで、蛍光体層１２ｂにおいて波長を変換する、波長変換部材１２と、波長変換部材１２の側面に光反射部材１４を介して接する高熱伝導部材１３と、発光素子２０を収容するパッケージ２１と、を備える。

【0014】

高熱伝導部材１３及び光反射部材１４は、波長変換部材１２の熱を側方へ逃がすための、光透過性放熱部材１１の上面に接する板状の側方放熱部材を構成する。

【0015】

光透過性放熱部材１１、波長変換部材１２、高熱伝導部材１３、及び光反射部材１４は、波長変換ユニット１００を構成し、波長変換ユニット１００は、パッケージ２１に支持される。波長変換ユニット１００を、発光素子２０などが収容されたパッケージ２１の開口部に取り付けることにより、発光装置１を形成することができる。

【0016】

また、発光装置１において、光透過性放熱部材１１の熱伝導率が波長変換部材１２の熱伝導率よりも高いことが好ましい。また、高熱伝導部材１３の熱伝導率が光透過性放熱部材１１の熱伝導率よりも高いことが好ましい。

【0017】

波長変換部材１２を構成する蛍光体層１２ｂは、発光素子２０から発せられた光（励起光）を吸収して蛍光を発する蛍光体を含む層である。蛍光体層１２ｂは、例えば、アルミナ、ガラス、樹脂などからなるベース材に蛍光体粒子が含まれる部材、又は蛍光体の焼結体である。

【0018】

蛍光体層１２ｂに含まれる蛍光体は、特に限定されないが、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体、αサイアロン蛍光体、ＢＯＳ（バリウム・オルソシリケート）蛍光体などの黄色系蛍光体を用いてもよいし、これらの黄色系蛍光体にβサイアロン蛍光体などの緑色蛍光体と（Ｃａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕなどの赤色蛍光体を混合して用いてもよい。

【0019】

波長変換部材１２を構成する光散乱層１２ａは、発光素子２０から発せられた光（蛍光体層１２ｂに含まれる蛍光体の励起光）を蛍光体層１２ｂに達する前に散乱させ、発光装置１の発する光の視野角依存性を低減することができる。光散乱層１２ａは、蛍光体を含まない。

【0020】

例えば、蛍光体層１２ｂが蛍光体の焼結体からなる場合、蛍光体層１２ｂの材料から、蛍光体層１２ｂに含まれる蛍光体の賦活剤（発光中心となる不純物）を抜いた材料を光散乱層１２ａの材料として用いることができる。具体的には、例えば、蛍光体層１２ｂがＣｅを賦活剤とするＹＡＧ蛍光体とアルミナの焼結体からなる場合、Ｃｅを含まないＹＡＧとアルミナの焼結体を光散乱層１２ａの材料として用いることができる。

【0021】

また、波長変換部材１２は、アルミナなどの透明散乱材からなる光散乱層１２ａと蛍光体層１２ｂと張り合わせたものであってもよい。

【0022】

波長変換部材１２の形成においては、光散乱層１２ａと蛍光体層１２ｂのグリーンシート（焼結前の柔軟性を有する状態のシート）を張り合わせた状態で焼結させ、一体化させることができる。蛍光体層１２ｂを構成する蛍光体から賦活剤を抜いた材料を光散乱層１２ａの材料として用いる場合、光散乱層１２ａと蛍光体層１２ｂの線膨張係数がほぼ等しいため、線膨張係数差に起因する変形や破損を抑えることができる。また、賦活剤が蛍光体層１２ｂから光散乱層１２ａへ拡散して濃度グラデーションが生じ、蛍光体層１２ｂと光散乱層１２ａの界面が消失する。これによって、蛍光体層１２ｂと光散乱層１２ａの界面での反射による、波長変換部材１２から発光素子２０側へ戻る光（戻り光）の発生を抑えることができる。

【0023】

図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ波長変換部材１２が光散乱層１２ａと蛍光体層１２ｂの積層体からなる場合、波長変換部材１２が蛍光体層１２ｂのみからなる場合の、波長変換部材１２の内部の熱の分布を模式的に示す図である。

【0024】

図２（ａ）、（ｂ）中の矢印Ａは、発光素子２０から発せられた光の経路を模式的に表している。波長変換部材１２の内部の発熱領域Ｂは、蛍光体が光を吸収して発熱する領域のうち、特に発熱量の大きな領域を模式的に表している。また、矢印Ｃは、特に熱伝導率の高い部材である高熱伝導部材１３へ発熱領域Ｂから移動する熱の経路を模式的に表している。

【0025】

波長変換部材１２が光散乱層１２ａと蛍光体層１２ｂの積層体からなる場合、図２（ａ）に示されるように、光透過性放熱部材１１を透過した光は、光散乱層１２ａ内で拡散された後、蛍光体層１２ｂへ進入する。このため、蛍光体層１２ｂの比較的広い範囲で光の吸収が生じ、発熱領域Ｂ内の単位体積あたりの発熱量が小さくなる。また、発熱領域Ｂが比較的広いため、高熱伝導部材１３との距離が小さく、高熱伝導部材１３へ効率的に熱を逃がすことができる。

【0026】

一方、波長変換部材１２が蛍光体層１２ｂのみからなる場合、図２（ｂ）に示されるように、光透過性放熱部材１１を透過した光は、そのまま蛍光体層１２ｂに吸収される。このため、蛍光体層１２ｂの比較的狭い範囲で光の吸収が生じ、発熱領域Ｂ内の単位体積あたりの発熱量が大きくなる。また、発熱領域Ｂが比較的狭いため、高熱伝導部材１３との距離が大きく、高熱伝導部材１３へ効率的に熱を逃がすことが難しい。

【0027】

上記のような理由から、波長変換部材１２を光散乱層１２ａと蛍光体層１２ｂの積層体で構成することにより、蛍光体層１２ｂの温度の上昇を抑え、温度消光を抑制することができる。

【0028】

光散乱層１２ａが厚いほど蛍光体層１２ｂの温度が低下するが、一方で、取り出される光の明るさが低下する傾向がある。光散乱層１２ａの厚さは、例えば、５０μｍ以上、２００μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

【0029】

また、蛍光体層１２ｂは厚いほど蛍光体層１２ｂの温度が低下するが、一方で、取り出される光の明るさが低下する傾向がある。蛍光体層１２ｂの厚さは、例えば、５０μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

【0030】

波長変換部材１２の平面形状は、典型的には四角形であるが、円形や四角形以外の多角形であってもよい。波長変換部材１２は、例えば、シリコーン系接着材などの透明接着材（図示しない）により、光透過性放熱部材１１の上面に接着される。

【0031】

発光素子２０は、蛍光体層１２ｂに含まれる蛍光体の励起光源として機能する。発光素子２０は、台座２３に設置された状態で、パッケージ２１に実装されている。発光素子２０から発せられた光は、ミラーなどの光反射部材２２により反射された後、光透過性放熱部材１１を透過して、波長変換部材１２に進入する。なお、光反射部材２２を用いずに、発光素子２０から発せられた光を光透過性放熱部材１１へ直接照射してもよい。発光装置１は、複数の発光素子２０や光反射部材２２を備えていてもよい。

【0032】

発光素子２０は、ＬＤ（レーザーダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）である。発光装置１の蛍光体層１２ｂの温度上昇を抑える効果は、出力の大きいＬＤを発光素子２０として用いる場合に、特に重要である。

【0033】

発光素子２０の発光波長は特に限定されず、蛍光体層１２ｂの材料（吸収波長）や発光装置１から取り出す光の色などに応じて適宜選択される。例えば、発光素子２０が青色光を発し、蛍光体層１２ｂが黄色の蛍光を発する場合は、蛍光体層１２ｂに波長変換されずに取り出される一部の青色光と黄色の蛍光の混合光である白色光を発光装置１から取り出すことができる。

【0034】

光透過性放熱部材１１は、サファイアなどの、発光素子２０から発せられる光を透過する板状の材料からなる。発光素子２０から発せられた光は、光透過性放熱部材１１を透過して、波長変換部材１２中へ進行する。

【0035】

光透過性放熱部材１１の上面は、波長変換部材１２の下面に接しており、波長変換部材１２の蛍光体層１２ｂで生じた熱を光透過性放熱部材１１へ逃がすことができる。

【0036】

高熱伝導部材１３は、光透過性放熱部材１１よりも熱伝導性が高い板状の部材であり、例えば、放熱シートやメタルプレートを高熱伝導部材１３として用いることができる。メタルプレートは、例えば、ＳＵＳ（stainless steel）、Ｃｕ、Ａｌからなるものを用いることができる。また、光透過性放熱部材１１やパッケージ２１との熱膨張率差を低減するため、ＣＭＣ（Ｃｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層体）、Ｃｕ／ＡｌＮ／Ｃｕ積層体などのクラッド材や、含浸カーボンなどをメタルプレートの材料として用いることができる。また、グラファイトシートのような異方性の熱伝導特性を有する材料を高熱伝導部材１３として用いて、面内方向の熱伝導性を高めることもできる。

【0037】

高熱伝導部材１３は、光反射部材１４を介して波長変換部材１２の側面に接しており、波長変換部材１２の蛍光体層１２ｂで生じた熱を高熱伝導部材１３へ逃がすことができる。また、波長変換部材１２から光透過性放熱部材１１へ伝わった熱をさらに高熱伝導部材１３へ逃がすこともできる。

【0038】

光反射部材１４は、波長変換部材１２の側面に接し、波長変換部材１２の側面からの光漏れを防ぎ、光取出効率を向上させることができる。光反射部材１４は、例えば、ガラスやシリコーン樹脂などからなるベース材にアルミナ、ＴｉＯ、ＢＮなどの反射フィラーを添加した材料からなる。光反射部材１４の熱伝導率は、高いほどよい。

【0039】

パッケージ２１は、ＡｌＮ、アルミナ、Ｓｉ、Ｓｉ_３Ｎ_４などの、熱伝導性に優れ、発光素子２０から発せられる光や波長変換部材１２で波長変換された光を透過しない材料からなることが好ましい。

【0040】

パッケージ２１は、接着材２４を介して光透過性放熱部材１１に熱的に接合される。熱的に接合とは、空気層などの熱伝導率の低い断熱層を介さない接合をいう。このため、波長変換部材１２の蛍光体層１２ｂから光透過性放熱部材１１へ逃がした熱を、さらにパッケージ２１へ逃がすことができる。接着材２４は、例えば、はんだ、ＡｇやＣｕなどの焼結金属、ガラスフリットなどからなり、特に、熱伝導性に優れるＡｕＳｎはんだ、Ｃｕを基材としたはんだなどからなることが好ましい。

【0041】

また、パッケージ２１は、接着材２５を介して高熱伝導部材１３に接合される。このため、波長変換部材１２の蛍光体層１２ｂから高熱伝導部材１３へ逃がした熱を、さらにパッケージ２１へ逃がすことができる。接着材２５は、例えば、接着剤、粘着シート、はんだからなり、特に、熱伝導性に優れるＡｕＳｎはんだ、Ｃｕを基材としたはんだなどからなることが好ましい。

【0042】

発光装置１においては、パッケージ２１と波長変換ユニット１００により、パッケージ２１の内部の発光素子２０や光反射部材２２が収容される空間を気密封止することができる。この気密封止により、水分や樹脂部材から発生したシロキサンガスによる発光素子２０や光反射部材２２の汚染を抑えることができる。

【0043】

具体的には、接着材２４は環状であって、パッケージ２１と光透過性放熱部材１１を隙間なく接合することにより、パッケージ２１の内部の発光素子２０や光反射部材２２が収容される空間を、パッケージ２１、光透過性放熱部材１１、及び接着材２４により気密封止することができる。

【0044】

さらに、接着材２５によりパッケージ２１と高熱伝導部材１３を隙間なく接合することにより、発光素子２０が収容される空間を二重に気密封止し、より効果的に発光素子２０や光反射部材２２の汚染を抑えることができる。

【0045】

波長変換部材１２の上面の高さは、高熱伝導部材１３の上面の高さ以上であることが好ましい。典型的には、波長変換部材１２の上面と高熱伝導部材１３の上面の高さがほぼ同じであり、略同一面を形成していることが好ましい。これは、例えば、発光装置１の上にレンズを設置して発光装置１から発せられる光を集める場合に、高熱伝導部材１３に遮られることによる光のロス（損失）を防ぐためである。また、波長変換部材１２の上面が高熱伝導部材１３の上面よりも低い場合、波長変換部材１２の発光面にレンズを近付けることができず、光のロスが生じるという問題もある。

【0046】

図３は、波長変換ユニット１００の一例の斜視図である。光透過性放熱部材１１上に高熱伝導部材１３が積層され、高熱伝導部材１３の有する孔１３ａ内に波長変換部材１２が設置される。高熱伝導部材１３と波長変換部材１２は、どちらを先に光透過性放熱部材１１上に固定してもよい。高熱伝導部材１３と波長変換部材１２を光透過性放熱部材１１上に固定した後、孔１３ａ内の波長変換部材１２の周囲の空間にスラリー状の光反射部材１４の材料を流し込み、これを焼結して光反射部材１４を形成する。なお、図３に示される例では、孔１３ａの平面形状は円形であるが、矩形であってもよい。孔１３ａの平面形状を矩形とすることにより、光透過性放熱部材１１や波長変換部材１２からの高熱伝導部材１３による熱引き性能をより高めることができる。

【0047】

図４は、発光装置１の変形例の垂直断面図である。図４に示されるように、光透過性放熱部材１１の代わりに、板状の基材１５ａ（光透過性放熱部材１１に相当）の下面と上面にそれぞれＡＲ（Anti-Reflection）膜１５ｂとＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜１５ｃが設けられた光透過性放熱部材１５を用いてもよい。

【0048】

ＡＲ膜１５ｂは、光透過性放熱部材１５の下面における発光素子２０から発せられた光の反射を抑えることができる。ＡＲ膜１５ｂはナノインプリントのような周期構造体であってもよい。また、ＤＢＲ膜１５ｃは、発光素子２０から発せられる光を透過し、波長変換部材１２の蛍光体層１２ｂから発せられる蛍光を反射する特性を有する。ＡＲ膜１５ｂとＤＢＲ膜１５ｃを用いることにより、発光装置１の光取出効率を向上させることができる。なお、光透過性放熱部材１５において、ＡＲ膜１５ｂとＤＢＲ膜１５ｃのいずれか一方を用いてもよい。

【0049】

ＡＲ膜１５ｂとＤＢＲ膜１５ｃは、その機能を十分に発揮するため、基材１５ａの鏡面加工された平滑な面上に設けられる。

【0050】

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、発光装置１の変形例の波長変換部材１２周辺の拡大図である。

【0051】

図５（ａ）に示されるように、波長変換部材１２は、下側の一部又は全体が下側（光透過性放熱部材１１側）に向かって細くなるテーパー形状を有していてもよい。すなわち、波長変換部材１２の側面の下側の一部又は全体が、下側に向かって波長変換部材１２の幅が狭くなるような傾斜面１２ｃを有していてもよい。

【0052】

この場合、波長変換部材１２中を下側に向かって進行する光を傾斜面１２ｃによって反射し、波長変換部材１２から発光素子２０側への戻り光を低減することができる。これによって、発光装置１の光取出効率を向上させることができる。また、傾斜面１２ｃを設けることにより、側面が垂直である場合よりも光反射部材１４との接触面積が大きくなるため、光反射部材１４を介して高熱伝導部材１３へ熱を逃がしやすくなる。

【0053】

また、図５（ｂ）に示されるように、シリコーン系接着材などの接着材にＴｉＯ_２やＢＮなどの反射フィラーを添加した光反射性接着材１６を、波長変換部材１２の傾斜面１２ｃと光透過性放熱部材１１の上面を接着するように用いてもよい。光反射性接着材１６を用いることにより、波長変換部材１２からの戻り光をより低減することができる。

【0054】

また、図５（ｃ）に示されるように、波長変換部材１２の上部の外縁部に、底部が光散乱層１２ａにまで達する窪み１２ｄを設けることにより、蛍光体層１２ｂの幅を光散乱層１２ａの幅よりも小さくしてもよい。これによって、蛍光体層１２ｂからの熱が光散乱層１２ａに拡がりながら伝わり、また、蛍光体層１２ｂの面積に対する光散乱層１２ａと光透過性放熱部材１１の接触面積が大きくなるため、放熱性が向上する。また、光反射部材１４が窪み１２ｄ内に入り込むことにより、波長変換部材１２の剥離が防がれ、発光装置１の信頼性が向上する。

【0055】

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態に係る発光装置２は、主に、後述する放熱部材１７をさらに備える点において、第１の実施の形態に係る発光装置１と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。

【0056】

（発光装置の構成）
図６は、第２の実施の形態に係る発光装置２の垂直断面図である。発光装置２は、光透過性放熱部材１１と高熱伝導部材１３の間に板状の放熱部材１７を備える。放熱部材１７の側面は波長変換部材１２の側面に接し、上面は高熱伝導部材１３の下面に接し、下面は光透過性放熱部材１１の上面に接する。

【0057】

放熱部材１７の導電率は、光透過性放熱部材１１の導電率よりも高く、高熱伝導部材１３の導電率は、放熱部材１７の導電率よりも高い。放熱部材１７の材料として、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、銅、アルミニウムを用いることができる。

【0058】

波長変換部材１２から放熱部材１７に伝わった熱は、高熱伝導部材１３へ逃がすことができる。放熱部材１７を有する発光装置２は、放熱部材１７を有しない発光装置１と比較して、波長変換部材１２の蛍光体層１２ｂの放熱性に優れる。これは、波長変換部材１２の側面から放熱部材１７へ直接放熱することができるため、放熱面積が大きくなることによると考えられる。

【0059】

高熱伝導部材１３、光反射部材１４、及び放熱部材１７は、波長変換部材１２の熱を側方へ逃がすための、光透過性放熱部材１１の上面に接する板状の側方放熱部材を構成する。

【0060】

光透過性放熱部材１１、波長変換部材１２、高熱伝導部材１３、光反射部材１４、及び放熱部材１７は、波長変換ユニット２００を構成し、波長変換ユニット２００は、パッケージ２１に支持される。波長変換ユニット２００を、発光素子２０などが収容されたパッケージ２１の開口部に取り付けることにより、発光装置２を形成することができる。

【0061】

発光装置２は、第１の実施の形態に係る発光装置１と同様に、ＡＲ膜１５ｂとＤＢＲ膜１５ｃ、又はこれらのいずれか一方を備えた光透過性放熱部材１５を光透過性放熱部材１１の代わりに用いてもよい。

【0062】

図７は、波長変換ユニット２００の一例の斜視図である。波長変換部材１２は、例えば、放熱部材１７が有する波長変換部材１２がちょうど収まる形状の孔の中に嵌め込まれる。例えば、放熱部材１７がセラミックからなる場合、放熱部材１７のグリーンシートに波長変換部材１２を埋め込み、焼結することにより、波長変換部材１２を囲む放熱部材１７を形成することができる。

【0063】

図８（ａ）、（ｂ）は、発光装置２の変形例の波長変換部材１２周辺の拡大図である。

【0064】

図８（ａ）に示されるように、放熱部材１７の波長変換部材１２側の側部に、波長変換部材１２の側面との間に空隙Ｄを設けるための凹部１７ａが形成されていてもよい。空隙Ｄ中の空気の屈折率は波長変換部材１２の屈折率よりも小さいため、波長変換部材１２の側面での光の反射効率を向上させることができる。なお、波長変換部材１２の側面に空気層を隣接させるため、波長変換部材１２と光透過性放熱部材１１を接着する接着材（図示しない）が空隙Ｄを埋めないようにすることが求められる。

【0065】

また、図８（ａ）に示されるように、波長変換部材１２の凹部１７ａと併せて波長変換部材１２に傾斜面１２ｃを設けることにより、波長変換部材１２の側面での光の反射効率をより向上させることができる。

【0066】

また、図８（ｂ）に示されるように、波長変換部材１２と放熱部材１７の間の空隙Ｄ内に、ミラーなどの光反射部材１８を設けてもよい。波長変換部材１２の側面から空隙Ｄへ漏れ出た光を光反射部材１８で波長変換部材１２へ向けて反射することができるため、発光装置２の光取出効率をより向上させることができる。光反射部材１８は波長変換部材１２と離れていても接触していてもよい。また、接合材などにより傾斜面１２ｃに接合されていてもよい。

【0067】

図９（ａ）、（ｂ）は、発光装置２の他の変形例の波長変換部材１２周辺の拡大図である。

【0068】

図９（ａ）に示されるように、波長変換部材１２と放熱部材１７の間に高放熱光反射材１９を設けてもよい。これにより、波長変換部材１２の側面での光の反射効率を向上させ、発光装置２の光取出効率を向上させることができる。一方、通常、高放熱光反射材１９の熱伝導率は放熱部材１７の熱伝導率よりも低いため、発光装置２の光取出効率と波長変換部材１２の放熱性のいずれかを重視するかによって高放熱光反射材１９を用いるか否かを選択することができる。

【0069】

高放熱光反射材１９は、例えば、ＳｉＯ_２、ガラス、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの透明材料からなる結合材料にＴｉＯ_２やＢＮなどの反射フィラーを添加した材料からなる。高放熱光反射材１９の熱伝導率は、５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。

【0070】

また、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示されるように、波長変換部材１２の周囲に高放熱光反射材１９を形成した後、これを放熱部材１７に嵌め込んでもよい。

【0071】

図９（ｂ）は、周囲に高放熱光反射材１９が形成された波長変換部材１２を放熱部材１７の孔１７ｂに嵌め込む様子を示す模式図である。図９（ｃ）は、周囲に高放熱光反射材１９が形成された波長変換部材１２を放熱部材１７の孔１７ｂに嵌め込んだ後、放熱部材１７と高放熱光反射材１９の上に高熱伝導部材１３と光反射部材１４を形成した状態を示す。

【0072】

波長変換部材１２の周囲に形成された高放熱光反射材１９は、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示されるように、下側（光透過性放熱部材１１側）に向かって細くなるテーパー形状を有する。また、放熱部材１７の孔１７ｂは、高放熱光反射材１９のテーパー形状に対応するテーパー形状を有する。

【0073】

この場合、例えば、高放熱光反射材１９のグリーンシートに波長変換部材１２を埋め込み、焼結した後、高放熱光反射材１９をテーパー形状に切断することにより、図９（ｂ）に示されるような、周囲に高放熱光反射材１９が形成された波長変換部材１２を形成することができる。

【0074】

〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態に係る発光装置３は、高熱伝導部材とパッケージでシール部材を挟み込むことによるシール構造を有する点において、第２の実施の形態に係る発光装置２と異なる。なお、第２の実施の形態と同様の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。

【0075】

（発光装置の構成）
図１０は、第３の実施の形態に係る発光装置３の垂直断面図である。発光装置３においては、高熱伝導部材１３がパッケージ２１の上方及び側方を覆うようなカップ状の形状を有し、その開口部の縁から外周側に張り出した、パッケージ２１に固定するための固定部１３ｂを有する。また、高熱伝導部材１３は、例えば、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌ、ＣＭＣ（Ｃｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層体）、Ｃｕ／ＡｌＮ／Ｃｕ積層体、含浸カーボンなどからなる。パッケージ２１は、シール部材２６を収容するための凹部２１ａと、底部近傍から外周側に張り出した、高熱伝導部材１３を固定するための被固定部２１ｂを有する。

【0076】

シール部材２６は、例えば、フッ素樹脂などからなる環状のパッキンであり、高熱伝導部材１３とパッケージ２１により厚さ方向に適度に圧縮されることにより、シール機能を発揮する。シール部材２６の位置は特に限定されないが、図１０に示されるように、高熱伝導部材１３の天板（パッケージ２１の上方を覆う板状部分）に接触する位置に設けられることが好ましい。

【0077】

パッケージ２１の被固定部２１ｂと、高熱伝導部材１３の固定部１３ｂは、例えば、溶接、はんだ接合、かしめなどにより接合される。

【0078】

第２の実施の形態に係る発光装置２においては、光透過性放熱部材１１、放熱部材１７、接着材２４の厚さの公差内でのばらつきにより、波長変換部材１２の上面の高さと高熱伝導部材１３の上面の高さが一致しない場合がある。発光装置３においては、シール部材２６を用いることにより、光透過性放熱部材１１、放熱部材１７、接着材２４の厚さにばらつきがある場合であっても、高熱伝導部材１３の上面の高さを調整し、波長変換部材１２の上面の高さと一致させることができる。また、シール部材２６を用いることにより、発光装置３が振動を受けた場合や、高熱伝導部材１３やパッケージ２１が熱応力を受けた場合にも、パッケージ２１の内部の気密性を確保しやすい。

【0079】

（実施の形態の効果）
上記の第１～３の実施の形態に係る発光装置１、２、３によれば、波長変換部材１２に光散乱層１２ａを用いることにより蛍光体層１２ｂの発熱量を抑え、かつ高熱伝導部材１３などの波長変換部材１２の周辺部材により蛍光体層１２ｂの熱を効果的に逃がすことができるため、蛍光体層１２ｂに含まれる蛍光体の温度消光を効果的に抑制することができる。発光装置１、２、３、及びこれらに含まれる波長変換ユニット１００、２００は、例えば、光源装置、ヘッドライト、表示装置などへ適用することができる。

【実施例1】

【0080】

光散乱層１２ａへのレーザー光の照射状態と温度分布との関係をシミュレーションにより調べた。このシミュレーションにおいては、波長変換部材１２の厚さを２００μｍ、光散乱層１２ａの厚さを１５０μｍとした。

【0081】

図１１（ａ）は、光散乱層１２ａの表面に均一にレーザー光を照射した場合の光散乱層１２ａの温度分布を示す。図１１（ｂ）は、光散乱層１２ａの表面の中心近傍に集中してレーザー光を照射した場合の光散乱層１２ａの温度分布を示す。

【0082】

図１１（ａ）の光散乱層１２ａにおける最も温度の高い領域Ｔ_ｍａｘの温度は１００．９℃であり、最も温度の低い領域Ｔ_ｍｉｎの温度は７６．８℃であり、全体の平均温度は９２．０℃であった。

【0083】

図１１（ｂ）の光散乱層１２ａにおける最も温度の高い領域Ｔ_ｍａｘの温度は１６７．８℃であり、最も温度の低い領域Ｔ_ｍｉｎの温度は７２．２℃であり、全体の平均温度は９３．４℃であった。

【0084】

図１１（ａ）、（ｂ）によれば、光散乱層１２ａの表面に均一にレーザー光を照射した方が、温度の上昇を抑えることができる。このことは、発光装置１、２の波長変換部材１２において、発光素子２０から発せられた光を光散乱層１２ａにより蛍光体層１２ｂに達する前に拡散させることが、光散乱層１２ａの温度上昇を抑えるために有効であることを示している。

【実施例2】

【0085】

波長変換部材１２にレーザー光を照射したときの、光散乱層１２ａ及び蛍光体層１２ｂの厚さと蛍光体層１２ｂの温度及び波長変換部材１２から取り出される光の明るさをシミュレーションにより調べた。

【0086】

このシミュレーションにおいては、波長変換部材１２の平面形状を０．５ｍｍ×１．０ｍｍの長方形とした。

【0087】

図１２（ａ）は、光散乱層１２ａの厚さを１５０μｍに固定して蛍光体層１２ｂの厚さを０～２５０ｍｍの間で変化させたときの、蛍光体層１２ｂの厚さとレーザー光を照射したときの蛍光体層１２ｂの温度の室温（２５℃）からの上昇量との関係を示すグラフである。また、図１２（ｂ）は、光散乱層１２ａの厚さを１５０μｍに固定して蛍光体層１２ｂの厚さを０～２５０ｍｍの間で変化させたときの、蛍光体層１２ｂの厚さと波長変換部材１２から取り出される光の明るさ（光束）との関係を示すグラフである。

【0088】

図１２（ａ）、（ｂ）によれば、蛍光体層１２ｂは厚いほど蛍光体層１２ｂの温度が低下するが、一方で、取り出される光の明るさが低下する。蛍光体層１２ｂが薄くなると蛍光体層１２ｂに占める蛍光体粒子の割合が大きくなるため、蛍光体粒子分布の均一性が低下する。特に、蛍光体層１２ｂの厚さが５０μｍ未満である場合、蛍光体粒子の局所的な分布が生じて色むらや局所加熱の要因となるおそれがある。このため、蛍光体層１２ｂの厚さは、５０μｍ以上であることが好ましい。

【0089】

図１３（ａ）は、蛍光体層１２ｂの厚さを５０μｍに固定して光散乱層１２ａの厚さを０～２５０ｍｍの間で変化させたときの、光散乱層１２ａの厚さとレーザー光を照射したときの蛍光体層１２ｂの温度の室温（２５℃）からの上昇量との関係を示すグラフである。また、図１３（ｂ）は、蛍光体層１２ｂの厚さを５０μｍに固定して光散乱層１２ａの厚さを０～２５０ｍｍの間で変化させたときの、光散乱層１２ａの厚さと波長変換部材１２から取り出される光の明るさ（光束）との関係を示すグラフである。

【0090】

図１３（ａ）、（ｂ）によれば、光散乱層１２ａが厚いほど蛍光体層１２ｂの温度が低下するが、一方で、取り出される光の明るさが低下する。図１３（ａ）に示されるように、光散乱層１２ａの厚さが５０μｍ未満の場合、蛍光体層１２ｂの温度上昇量が１１５℃を超える。この場合、一般的な環境試験温度である８５℃にて環境試験を行うと、蛍光体層１２ｂの温度が２００℃を超えて、蛍光体層１２ｂを構成している樹脂が溶解し、蛍光体層１２ｂの波長変換機能が失われる。このため、光散乱層１２ａの厚さは５０μｍ以上であることが好ましい。さらに、光散乱層１２ａの波長変換機能を十分に発揮させるためには、蛍光体層１２ｂの温度上昇量がおよそ１００℃以下であることが求められるため、光散乱層１２ａの厚さは、１５０μｍ以上であることがより好ましい。

【0091】

光散乱層１２ａと蛍光体層１２ｂから構成される波長変換部材１２の厚さは、スクライブとブレイキングによる波長変換部材１２の加工が可能な厚さであることが好ましい。波長変換部材１２の厚さが３００μｍを超えると、スクライブによりマイクロクラックを発生させることが難しくなり、精密な加工が困難になる。また、厚さが３００μｍを超える波長変換部材１２を精密に加工するには、ダイシングを用いなければならないが、回転するダイシングブレードを圧接することで、光散乱層１２ａと蛍光体層１２ｂの接合箇所が剥がれるおそれや、チッピングが発生するおそれがある。このため、波長変換部材１２の厚さは、３００μｍ以下であることが好ましい。光散乱層１２ａと蛍光体層１２ｂの厚さは、それぞれ波長変換部材１２の厚さが３００μｍを超えないような厚さであることが好ましく、例えば、光散乱層１２ａの厚さが２００μｍ以下、蛍光体層１２ｂの厚さが１００μｍ以下であることが好ましい。

【0092】

次に、波長変換部材１２にレーザー光を照射したときの、光散乱層１２ａ及び蛍光体層１２ｂの厚さと波長変換部材１２から取り出される光の色度の角度依存性との関係をシミュレーションにより調べた。

【0093】

このシミュレーションにおいては、波長変換部材１２の平面形状を０．５ｍｍ×１．０ｍｍの長方形とし、厚さを２００μｍとした。

【0094】

図１４（ａ）～（ｃ）は、波長変換部材１２から取り出される光の角度とＣＩＥ１９３１色度図の色度座標Ｃｙとの関係を示している。図１４（ａ）～（ｃ）においては、波長変換部材１２の光取り出し面に直交する方向の角度を０°としている。図１４（ａ）～（ｃ）の縦軸のΔＣｙは、角度が０°であるときの色度座標Ｃｙからの色度座標Ｃｙの変化量である。

【0095】

図１４（ａ）は、蛍光体層１２ｂのみからなる波長変換部材１２の特性を示す。図１４（ｂ）は、厚さ１００μｍの光散乱層１２ａと厚さ１００μｍの蛍光体層１２ｂからなる波長変換部材１２の特性を示す。また、図１４（ｃ）は、厚さ１５０μｍの光散乱層１２ａと厚さ５０μｍの蛍光体層１２ｂからなる波長変換部材１２の特性を示す。

【0096】

図１４（ａ）～（ｃ）は、波長変換部材１２の光散乱層１２ａが厚くなるほど色度の角度依存性が小さくなることを示している。波長変換部材１２に光散乱層１２ａを用いることにより、散乱効果により、蛍光体層１２ｂへのレーザー光の照射面積が拡大し、レーザー光の配光がランバーシャンに近づく。また、光散乱層１２ａが厚いほど、よりランバーシャンに近づくため、ランバーシャンの配向特性を有する蛍光体層１２ｂから発せられる蛍光との重ね合わせにより、色度の角度依存性が小さくなる。

【実施例3】

【0097】

図１に示される構成を有する第１の実施の形態に係る発光装置１と、図９（ａ）に示される構成を有する第２の実施の形態に係る発光装置２における、波長変換部材１２にレーザー光を照射したときの蛍光体層１２ｂの温度をシミュレーションにより求め、比較した。

【0098】

このシミュレーションにおいては、波長変換部材１２が蛍光体層１２ｂのみからなるものとして、その平面形状を０．５ｍｍ×１．０ｍｍの長方形とし、厚さを２００μｍとした。波長変換部材１２と高放熱光反射材１９が収容される放熱部材１７の孔の平面形状を直径１．５ｍｍの円形とした。波長変換部材１２と光反射部材１４が収容される高熱伝導部材１３の孔の平面形状を直径１．５ｍｍの円形とした。また、光透過性放熱部材１１、波長変換部材１２、高熱伝導部材１３、光反射部材１４、放熱部材１７、高放熱光反射材１９の熱伝導率をそれぞれ２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、８５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、４Ｗ／（ｍ・Ｋ）とした。

【0099】

シミュレーションの結果、図１に示される構成を有する発光装置１においては、波長変換部材１２（蛍光体層１２ｂ）の最高温度は、レーザー光を照射することにより、２５℃から１５２．１℃に上昇した。一方、図９（ａ）に示される構成を有する発光装置２においては、波長変換部材１２（蛍光体層１２ｂ）の最高温度は、レーザー光を照射することにより、２５℃から１２５．３℃に上昇した。

【0100】

図１に示される構成を有する発光装置１における波長変換部材１２の温度上昇値（１２７．１℃）に対する図９（ａ）に示される構成を有する発光装置２波長変換部材１２の温度上昇値（１００．３℃）は０．７９であり、放熱部材１７と高放熱光反射材１９を用いることにより温度上昇値が７９％に減少することがわかった。

【0101】

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態及び実施例の構成要素を任意に組み合わせることができる。

【0102】

また、上記の実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【符号の説明】

【0103】

１、２、３ 発光装置
１１、１５ 光透過性放熱部材
１２ 波長変換部材
１２ａ 光散乱層
１２ｂ 蛍光体層
１３ 高熱伝導部材
１４ 光反射部材
１５ｂ ＡＲ膜
１５ｃ ＤＢＲ膜
１７ 放熱部材
１７ａ 凹部
１８ 光反射部材
１９ 高放熱光反射材
２０ 発光素子
２１ パッケージ
１００、２００ 波長変換ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】