特許 7498054 波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置

(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】2024-06-03

(45)【発行日】2024-06-11

(54)【発明の名称】波長変換部材、波長変換装置、および、光源装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20240604BHJP

   G02B 5/08 20060101ALI20240604BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20240604BHJP

   F21V 7/26 20180101ALI20240604BHJP

   F21V 29/502 20150101ALI20240604BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240604BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20240604BHJP

【ＦＩ】

G02B5/20

G02B5/08 A

H01L33/50

F21V7/26

F21V29/502 100

F21Y115:10

F21Y115:30

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020130162

(22)【出願日】2020-07-31

(65)【公開番号】P2022026606

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-04-26

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】八谷 洋介

(72)【発明者】

【氏名】桜井 利之

(72)【発明者】

【氏名】高久 翔平

(72)【発明者】

【氏名】田中 智雄

(72)【発明者】

【氏名】竹内 裕貴

【審査官】内村 駿介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１０００９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１５８０８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０２１０２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１８５９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１１７２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５７１６０３９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／２０－５／２８

Ｇ０２Ｂ ５／０８

Ｈ０１Ｌ ３３／５０

Ｆ２１Ｖ ７／２６

Ｆ２１Ｖ ２９／５０２

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
前記封止膜は、前記反射膜の厚さよりも厚い単一の膜であって、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、シリコン（Ｓｉ）、希土類元素のうちの少なくとも１つから形成されている、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、
前記封止膜は、前記反射膜の周囲において、前記セラミック蛍光体の前記裏面と接合された封止領域を有しており、
前記封止領域のうち、前記反射膜に面する端部から前記封止膜の端部までの距離である封止幅の最小値は、１μｍ以上である、ことを特徴とする波長変換部材。

【請求項3】

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、
前記封止膜は、前記反射膜の周囲において、前記セラミック蛍光体の前記裏面と接合された封止領域を有しており、
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、
前記封止領域における前記セラミック蛍光体の前記裏面と前記封止膜との接合線の長さを長さＡとし、
前記セラミック蛍光体の裏面と前記反射膜との接合線の長さを長さＢとすると、
Ａ／（Ａ＋Ｂ）＞０．０３である、ことを特徴とする波長変換部材。

【請求項4】

波長変換装置であって、
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。

【請求項5】

光源装置であって、
請求項４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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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および特許文献２には、蛍光体の裏面より小さい反射膜を封止膜によって覆う技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許６０９４６１７号公報

【文献】特開２０１９－１２０７１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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および特許文献２に記載の波長変換部材では、蛍光体の励起光をレーザによって波長変換部材に照射すると、蛍光体の温度が３００℃以上となる場合がある。この場合、封止層が酸化し、封止層による封止構造が壊れるおそれがある。封止構造が壊れると、反射膜が外気と触れるため、外気に含まれる酸素などによって反射膜が劣化するおそれがある。また、特許文献１および特許文献２に記載の波長変換部材では、反射膜は、接着膜を介して封止膜によって封止されている。この場合、封止膜と接着膜との接合界面では、酸素が拡散しやすいため、封止膜の内部の酸化速度が比較的早くなり、封止層による封止構造が壊れるおそれがある。封止構造が壊れると、反射膜が外気と触れるため、反射膜が劣化するおそれがある。このように、反射膜の劣化によって、発光強度が早期に低下するおそれがある。

【0005】

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。

【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することが可能である。

【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、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、前記封止膜は、前記反射膜の厚さよりも厚い単一の膜によって形成されている。

【0008】

この構成によれば、封止膜の厚さは、反射膜の厚さより厚いため、封止膜のうち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部分の表面は、反射膜のセラミック蛍光体の反対側の面に比べて、セラミック蛍光体の裏面より離れた位置に形成されている
。これにより、例えば、封止膜のセラミック蛍光体の反対側の表面に、封止膜とは異なる膜が形成されても、封止膜のセラミック蛍光体の裏面に接合される部分と、封止膜とは異なる膜との接合界面の延長線上に反射膜は位置しない。したがって、接合界面を介した、酸素などを含む外気と、反射膜との接触を抑制することができるため、反射膜の酸化などによる劣化を起因とする発光強度の低下を抑制することができる。さらに、上述した構成によれば、封止膜は、単一の膜によって形成されているため、封止膜が複数の膜の積層体である場合と異なり、封止膜の内部に酸素が拡散しやすい接合界面が存在しない。これにより、接合界面を介して封止膜の内部に酸素が入ることを抑制できるため、封止膜の耐酸化性を向上することができる。したがって、封止膜の内部が酸化することで反射膜を封止する構造が壊れることを抑制し、反射膜の劣化を抑制することができる。このように、上述した構成によれば、反射膜の劣化を抑制することができるため、発光強度の低下を抑制することができる。

【0009】

（２）上記形態の波長変換部材において、前記封止膜は、前記反射膜の周囲において、前記セラミック蛍光体の前記裏面と接合された封止領域を有しており、前記封止領域のうち、前記反射膜に面する端部から前記封止膜の端部までの距離である封止幅の最小値は、１μｍ以上であってもよい。この構成によれば、封止膜は、反射膜の周囲において、セラミック蛍光体の裏面と接合された封止領域を有している。この封止領域において、反射膜に面する端部から封止膜の端部までの距離である封止幅の最小値は、１μｍ以上である。これにより、封止膜とセラミック蛍光体との接合界面において酸素は拡散しにくくなるため、反射膜の劣化をさらに抑制することができる。したがって、発光強度の低下をさらに抑制することができる。

【0010】

（３）上記形態の波長変換部材において、前記封止膜は、前記反射膜の周囲において、前記セラミック蛍光体の前記裏面と接合された封止領域を有しており、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、前記封止領域における前記セラミック蛍光体の前記裏面と前記封止膜との接合線の長さを長さＡとし、前記セラミック蛍光体の裏面と前記反射膜との接合線の長さを長さＢとすると、Ａ／（Ａ＋Ｂ）＞０．０３であってもよい。この構成によれば、波長変換部材の断面において、セラミック蛍光体の裏面と封止膜との接合線の長さＡと、セラミック蛍光体の裏面と反射膜との接合線の長さＢとの関係が、Ａ／（Ａ＋Ｂ）＞０．０３となっている。これにより、封止膜とセラミック蛍光体との接合強度が向上するため、外気と反射膜との接触をさらに抑制することができる。したがって、反射膜の劣化がさらに抑制されるため、発光強度の低下をさらに抑制することができる。

【0011】

（４）上記形態の波長変換部材において、前記封止膜は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、シリコン（Ｓｉ）、希土類元素の少なくとも１つから形成されてもよい。この構成によれば、封止膜は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、シリコン（Ｓｉ）、希土類元素の少なくとも１つから形成される。これらの材料は、表面に酸化膜が形成されることで内部が酸化されにくくなるため、封止膜内部の酸化による反射膜の封止構造の破損を抑制することができる。これにより、反射膜の劣化による発光強度の低下をさらに抑制することができる。

【0012】

（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、反射膜の酸化などによる劣化を起因とする、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。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。

【0013】

（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、封止膜の内部が酸化することで反射膜を封止する構造が壊れることを抑制し、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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】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。

【図2】第１実施形態の波長変換部材の断面図である。

【図3】図２のＣｓ－Ｃｓ線断面図である。

【図4】波長変換装置の第１の評価試験の結果を説明する図である。

【図5】波長変換装置の第２の評価試験の結果を説明する図である。

【図6】比較例の波長変換部材の断面図である。

【図7】第２実施形態の波長変換装置および波長変換部材の断面図である。

【図8】変形例の波長変換部材の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜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６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：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザー（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などの光源９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５０と、接合層６０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、を備える波長変換部材６と、放熱部材５０とを接合層６０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、放熱部材５０と、接合層６０とのそれぞれの大きさおよび厚さの関係は、説明の便宜上、実際の大きさまたは厚さの関係とは異なるように図示されている。

【0017】

波長変換部材６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６の詳細な構成は、後述する。

【0018】

放熱部材５０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５０は、接合層６０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５０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５０のセラミック蛍光体１０側の表面には、接合層６０との密着性を高めるメッキが配置されていてもよい。

【0019】

接合層６０は、波長変換部材６と放熱部材５０との間に配置されており、銀（Ａｇ）の焼結材からなる。接合層６０は、セラミック蛍光体１０と放熱部材５０とを接合し、セラミック蛍光体１０と放熱部材５０との間での熱のやり取りを行う。

【0020】

波長変換部材６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、を備える。

【0021】

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から入射する光源が発した光の波長を変換する。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。

【0022】

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。

【0023】

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に入射した光を反射する。反射膜２０は、セラミック蛍光体１０より小さく、本実施形態では、反射膜２０の大きさは、３．７ｍｍ×３．７ｍｍである。また、反射膜２０の厚さＤ２は、１００ｎｍである。反射膜２０は、セラミック蛍光体１０に入射した光を反射する反射面２１と、セラミック蛍光体１０の反対側の裏面２２と、反射面２１と裏面２２とを接続する側面２３と、を有する。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。

【0024】

封止膜３０は、反射膜２０を覆うことで反射膜２０を封止する。封止膜３０は、被覆部３１と、接合部３２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、セラミック蛍光体１０側の対向面３１ａと、セラミック蛍光体１０の反対側の端面３１ｂと、を有する。対向面３１ａは、反射膜２０の裏面２２に対向する。被覆部３１の厚さＤ３１（対向面３１ａと端面３１ｂとの間の距離）は、封止膜３０の厚さに相当し、反射膜２０の厚さＤ２より厚い１５０ｎｍである。接合部３２は、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に接合されており、反射膜２０の周囲において、セラミック蛍光体１０の裏面１２と接合される接合面３２ａと、セラミック蛍光体１０の反対側の端面３２ｂと、を有する。接合部３２の厚さＤ３２（接合面３２ａと端面３２ｂとの間の距離）は、反射膜２０の厚さＤ２より厚い１５０ｎｍであり、被覆部３１の厚
さＤ３１と同じである。封止膜３０の詳細な構成は、後述する。接合部３２は、特許請求の範囲の「封止膜の端部」に相当する。接合面３２ａは、特許請求の範囲の「封止領域」に相当する。

【0025】

接合膜４０は、金（Ａｕ）からなる薄膜であって、封止膜３０のセラミック蛍光体１０の反対側の端面３１ｂ、３２ｂに配置されている。本実施形態では、接合膜４０は、厚さが２００ｎｍであり、封止膜３０の端面３１ｂ、３２ｂの形状に沿って形成されている。

【0026】

次に、本実施形態の波長変換部材６が備える封止膜３０の特徴について説明する。封止膜３０は、反射膜２０の厚さより厚いクロム（Ｃｒ）からなる単一の薄膜である。図２に示すセラミック蛍光体１０と反射膜２０と封止膜３０との積層方向Ｄｓに沿った波長変換部材６の断面において、接合面３２ａにおけるセラミック蛍光体１０の裏面１２と封止膜３０との接合線Ｌ３０の長さを長さＡとする。セラミック蛍光体１０の裏面１２と反射膜２０との接合線Ｌ２０の長さを長さＢとすると、Ａ／（Ａ＋Ｂ）＞０．０３である。ここで、セラミック蛍光体１０の裏面１２と封止膜３０との接合線Ｌ３０の長さＡは、図２に示すように、反射膜２０の両側のそれぞれに位置する２つの接合線Ｌ３０のそれぞれの長さＡ１、Ａ２の合計に相当する。なお、図２では、説明の便宜上、長さＢを長さＡに対して長くなるように示してある。

【0027】

図３は、図２のＣｓ－Ｃｓ線断面図である。封止膜３０の接合面３２ａは、図３の封止膜３０で示すように、反射膜２０の周囲に配置されている。本実施形態では、接合面３２ａのうち、反射膜２０に面する端部３２ｃから封止膜３０の端部３２ｄまでの距離である封止幅Ｃの最小値は、１μｍ以上である。ここで、接合面３２ａのうち反射膜２０に面する端部３２ｃとは、図３に示すように、反射膜２０の周囲に配置される接合面３２ａの内側の端部を指しており、本実施形態では、接合面３２ａの端部３２ｃは、反射膜２０の端部２０ａに接している。また、接合面３２ａのうち封止膜３０の端部３２ｄとは、図３に示すように、接合面３２ａの外側の端部を指す。なお、図３では、反射膜２０と、封止膜３０との大きさの関係は、説明の便宜上、実際の大きさの関係とは異なるように図示されており、封止幅Ｃの最小値を説明する便宜上、反射膜２０の形状を大きく変形させて示している。

【0028】

次に、波長変換部材６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。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、セラミック蛍光体１０の裏面１２の一部に反射膜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、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の端面３１ｂ、３２ｂ上に、接合膜４０を製膜し、波長変換部材６を製造する。

【0029】

さらに、波長変換部材６を用いて波長変換装置１を製造する場合、波長変換部材６と放熱部材５０の間に銀の微粒子を挟みこんだ状態で、２００～３００℃で加熱する。これにより、銀の微粒子における固相反応によって焼結し、波長変換部材６と放熱部材５０とが接合層６０によって接合され、波長変換装置１が完成する。

【0030】

次に、本実施形態の波長変換装置１についての評価試験の内容およびその結果を説明する。本評価試験では、複数の波長変換装置のサンプルを作製し、それぞれのサンプルに、セラミック蛍光体の励起光を繰り返し照射したときのサンプルの発光強度を測定することで、励起光照射の繰り返しによる発光強度の変化を比較した。

【0031】

ここで、それぞれのサンプルにおける発光強度の変化を測定する方法を説明する。本評
価試験では、セラミック蛍光体の大きさが４ｍｍ×４ｍｍのサンプルに、スポット径がφ０．５ｍｍのレーザを照射する。このとき、セラミック蛍光体の最高温度が、２５０℃となるような条件で、レーザを３分間照射したときの発光強度を初期の発光強度として測定する。レーザを３分間照射した後、レーザ照射を停止してから、風を３分間当て続けることでサンプルを冷却する。このレーザ照射と冷却との繰り返しを、３０００サイクル行った後における、サンプルの発光強度を、使用後の発光強度として測定した。

【0032】

次に、サンプルにおける発光強度の変化の判定方法について説明する。それぞれのサンプルにおける発光強度の変化の度合いは、上述した初期の発光強度に対する使用後の発光強度の比率を、それぞれのサンプルの発光強度比として算出する。この算出される発光強度比を、以下の基準に沿って判定した。
〇：発光強度比が９５％以上
△：発光強度比が８５％以上９５％未満
×：発光強度比が８５％未満

【0033】

図４は、波長変換装置の第１の評価試験の結果を説明する図である。第１の評価試験では、反射膜の厚さ（Ｄ２）と封止膜の厚さ（Ｄ３１、Ｄ３２）との関係、および、封止幅（Ｃ）の大きさ、による発光強度比の変化を評価した。図４より、封止幅が０．５μｍの２つのサンプル（サンプル１とサンプル２）を比較すると、封止膜の厚さを反射膜の厚さより薄くする場合（サンプル１）に比べ、封止膜の厚さを反射膜の厚さより厚くする場合（サンプル２）の方が、発光強度比が大きくなることが確認された。これは、封止膜の厚さを反射膜の厚さに比べ厚くすることで、封止膜と接合膜との接合界面の延長線上に反射膜の側面が位置しないため、接合界面を介した、酸素などを含む外気と、反射膜との接触を抑制され、反射膜の劣化を抑制することができるためである。また、封止幅を１．０μｍ以上とすること（サンプル３～６）で発光強度比が９５％以上となることが確認され、封止幅が０．５μｍのサンプル２に比べ、発光強度比の低下を抑制できることが確認された。

【0034】

図５は、波長変換装置の第２の評価試験の結果を説明する図である。第２の評価試験では、封止膜の接合面積の割合による発光強度比の変化を評価した。ここで、封止膜の接合面積の割合とは、セラミック蛍光体の裏面に接合される反射膜の面積と封止膜の面積との合計に対する、封止膜の面積の比率である。例えば、図３に示した波長変換部材６の中心軸に垂直な断面において、図３における反射膜２０の面積と封止膜３０の面積との合計に対する封止膜３０の面積がこれにあたる。上述した封止膜の接合面積は、図２における波長変換部材６の断面での長さＡと長さＢとを用いたＡ／（Ａ＋Ｂ）によって代用することもできる。

【0035】

図５より、封止膜の接合面積の割合が３％以上になる場合（サンプル９～１１）、発光強度比は９７％以上となることが確認された。これは、封止膜の接合面積の割合が３％以上になると、封止膜とセラミック蛍光体との接合強度が向上するため、外気と反射膜との接触を抑制することができるからである。一方で、封止膜の接合面積の割合が０％（サンプル７）または０％（サンプル８）では、発光強度比は８０％程度となり、反射膜の劣化を抑制できないことが確認された。

【0036】

図６は、比較例の波長変換部材９１、９２の断面図である。図６には、本実施形態の波長変換部材６とは構成が異なる２つの波長変換部材９１、９２の断面図を示している。図６（ａ）に示す波長変換部材９１は、セラミック蛍光体１０と、反射膜２０と、本実施形態の封止膜３０に対応する封止膜３６と、接合膜４０と、を備える。図６（ａ）に示すように、封止膜３６の厚さＤ３６は、反射膜２０の厚さＤ２に比べ薄い。このため、比較例の波長変換部材９１では、封止膜３６のセラミック蛍光体１０に接合する部分３６ａと接
合膜４０との接合界面Ｐ３６の延長線Ｅ３６上に、反射膜２０の側面２３が位置する。一般的に、異なる材料の接合界面では、酸素の拡散速度が比較的速いため、接合界面Ｐ３６を通って酸素が反射膜２０に到達しやすい。反射膜２０に到達した酸素は、反射膜２０を参加するため、反射膜２０が劣化し、波長変換部材９１の発光強度が低下するおそれがある。

【0037】

図６（ｂ）に示す波長変換部材９２は、セラミック蛍光体１０と、反射膜２０と、本実施形態の封止膜３０に対応する封止膜３７と、接合膜４０と、を備える。図６（ｂ）に示すように、封止膜３７の厚さＤ３７は、反射膜２０の厚さＤ２に比べ厚いものの、封止膜３７は、異なる材料からなる２つの封止膜３７ａ、３７ｂが積層されている。封止膜３７ａの厚さＤ３７ａが反射膜２０の厚さＤ２に比べ薄い場合、比較例の波長変換部材９２では、封止膜３７ａのセラミック蛍光体１０に接合する部分と封止膜３７ｂのセラミック蛍光体１０に接合する部分との接合界面Ｐ３７の延長線Ｅ３７上に、反射膜２０の側面２３が位置する。上述したように、異なる材料の接合界面では、酸素の拡散速度が比較的速いため、接合界面Ｐ３７を通って酸素が反射膜２０に到達しやすい。このため、反射膜２０が劣化し、発光強度が低下するおそれがある。

【0038】

以上説明した、本実施形態の波長変換部材６によれば、封止膜３０の厚さＤ３１、Ｄ３２は、反射膜２０の厚さＤ２より厚いため、封止膜３０のうち反射膜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の端面３２ｂは、反射膜２０のセラミック蛍光体１０の反対側の裏面２２に比べて、セラミック蛍光体１０の裏面１２より離れた位置に形成されている。これにより、図１に示すように、封止膜３０の接合部３２と、接合膜４０との接合界面Ｐ３０の延長線Ｅ３０上に反射膜２０は位置しない。したがって、接合界面Ｐ３０を介した、酸素などを含む外気と、反射膜２０との接触を抑制することができるため、反射膜２０の酸化などによる劣化を起因とする発光強度の低下を抑制することができる。さらに、本実施形態の波長変換部材６によれば、封止膜３０は、単一の膜によって形成されているため、封止膜３０が複数の膜の積層体である場合と異なり、封止膜３０の内部に酸素が拡散しやすい接合界面が存在しない。これにより、接合界面を介して封止膜３０の内部に酸素が入ることを抑制できるため、封止膜３０の耐酸化性を向上することができる。したがって、封止膜３０の内部が酸化することで反射膜２０を封止する構造が壊れることを抑制し、反射膜２０の劣化を抑制することができる。このように、反射膜２０の劣化を抑制することができるため、発光強度の低下を抑制することができる。

【0039】

また、本実施形態の波長変換部材６によれば、封止膜３０は、反射膜２０の周囲において、セラミック蛍光体１０の裏面１２と接合された接合面３２ａを有している。この接合面３２ａにおいて、反射膜２０に面する端部３２ｃから封止膜３０の端部３２ｄまでの距離である封止幅Ｃの最小値は、１μｍ以上である。これにより、封止膜３０とセラミック蛍光体１０との接合界面において酸素は拡散しにくくなるため、反射膜２０の劣化をさらに抑制することができる。したがって、発光強度の低下をさらに抑制することができる。

【0040】

また、本実施形態の波長変換部材６によれば、波長変換部材６の断面において、セラミック蛍光体１０の裏面１２と封止膜３０との接合線Ｌ３０の長さＡと、セラミック蛍光体１０の裏面１２と反射膜２０との接合線Ｌ２０の長さＢとの関係が、Ａ／（Ａ＋Ｂ）＞０．０３となっている。これにより、封止膜３０とセラミック蛍光体１０との接合強度が向上するため、外気と反射膜２０との接触をさらに抑制することができる。したがって、反射膜２０の劣化がさらに抑制されるため、発光強度の低下をさらに抑制することができる。

【0041】

また、本実施形態の波長変換部材６によれば、封止膜３０は、表面が酸化されやすいク
ロムから形成される。クロムは、表面に酸化膜が形成されることで内部が酸化されにくくなるため、封止膜３０の内部の酸化によって、反射膜２０を封止する構造が壊れることを抑制できる。これにより、反射膜２０の劣化による発光強度の低下をさらに抑制することができる。

【0042】

また、本実施形態の波長変換装置１によれば、反射膜２０の酸化などによる劣化を起因とする、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、波長変換部材６で発生する熱を放熱部材５０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。

【0043】

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、封止膜３０の内部が酸化することで反射膜２０を封止する構造が壊れることを抑制し、反射膜２０の劣化を抑制される。これにより、セラミック蛍光体１０で波長が変換された光の一部や、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。

【0044】

＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態の波長変換装置２および波長変換部材７の断面図である。第２実施形態の波長変換部材７は、第１実施形態の波長変換部材６（図１）と比較すると、酸化防止膜を備える点、ならびに、接合膜および接合層の材料が異なる。なお、図７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７０と、放熱部材５０と、接合層８０とのそれぞれの大きさおよび厚さの関係は、説明の便宜上、実際の大きさまたは厚さの関係とは異なるように図示されている。

【0045】

本実施形態の波長変換装置２は、図７（ａ）に示すように、波長変換部材７と、放熱部材５０と、接合層８０と、を備える。

【0046】

接合層８０は、図７（ａ）に示すように、波長変換部材７と放熱部材５０との間に配置され、金と錫から形成されている。接合層８０は、セラミック蛍光体１０と放熱部材５０とを接合し、セラミック蛍光体１０と放熱部材５０との間での熱のやり取りを行う。

【0047】

図７（ｂ）に示す波長変換部材７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７０と、を備える。波長変換部材７の接合膜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の反対側の端面３１ｂ、３２ｂに配置されている。

【0048】

酸化防止膜７０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、厚さが、１０～５００ｎｍ程度の金からなる薄膜である。酸化防止膜７０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、セラミック蛍光体１０と放熱部材５０とを接合層８０によって接合するとき、接合層８０に拡散し、セラミック蛍光体１０と放熱部材５０との接合力を向上する。

【0049】

以上説明した、本実施形態の波長変換部材７によれば、図７に示すように、封止膜３０は、単一の膜から形成されており、厚さＤ３１、Ｄ３２が反射膜２０の厚さＤ２より厚い。これにより、接合界面Ｐ３０を介した外気と反射膜２０との接触を抑制することができるため、反射膜２０の酸化などによる劣化を起因とする発光強度の低下を抑制することができるとともに、封止膜３０の内部の酸化を抑制することができるため、反射膜２０の劣化を抑制することができる。したがって、発光強度の低下を抑制することができる。

【0050】

＜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。

【0051】

［変形例１］
上述の実施形態では、波長変換部材６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を備えるとした。また、波長変換部材７は、接合膜４０と酸化防止膜７０とを備えるとした。これらの膜はなくてもよい。

【0052】

［変形例２］
上述の実施形態では、接合面３２ａのうち、反射膜２０に面する端部３２ｃから封止膜３０の端部３２ｄまでの距離である封止幅Ｃの最小値は、１μｍ以上であるとした。しかしながら、封止幅Ｃの最小値は、１μｍ未満であってもよい。また、接合面３２ａのうち反射膜２０に面する端部３２ｃは、図３に示すように、反射膜２０の表面に接しているとした。しかしながら、接合面３２ａの反射膜２０に面する端部３２ｃは、反射膜２０から離れていてもよい。

【0053】

図８は、変形例の波長変換部材６の断面図である。図８に示す波長変換部材６の変形例では、接合面３２ａのうち反射膜２０側の端部は、反射膜２０の端部２０ａから離れた位置にある。この場合、接合面３２ａのうち反射膜２０に面する端部３２ｅは、環状の封止膜３０において最も内側の端部となることから、封止幅Ｃは、図８に示すように、反射膜２０に面する端部３２ｅから封止膜３０の端部３２ｄまでの距離となる。この封止幅Ｃの最小値が１μｍ以上となることによって、外気による反射膜の劣化を抑制することができる。

【0054】

［変形例３］
上述の実施形態では、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に沿った波長変換部材６の断面において、接合面３２ａにおけるセラミック蛍光体１０の裏面１２と封止膜３０との接合線Ｌ３０の長さＡと、セラミック蛍光体１０の裏面１２と反射膜２０との接合線Ｌ２０の長さＢとは、Ａ／（Ａ＋Ｂ）＞０．０３の関係であるとした。しかしながら、長さＡと長さＢとの関係はこれに限定されない。長さＡと長さＢとの関係がＡ／（Ａ＋Ｂ）＞０．０３になると、封止膜３０とセラミック蛍光体１０との接合強度を向上することができるため、反射膜２０の劣化をさらに抑制することができる。

【0055】

［変形例４］
上述の実施形態では、封止膜３０は、クロムから形成されるとした。しかしながら、封止膜３０は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、シリコン（Ｓｉ）、希土類元素の少なくとも１つから形成されていればよい。これらの材料は、表面が酸化されやすいため、内部の酸化を抑制することができる。これにより、反射膜２０を封止する構造が壊れることを抑制できるため、反射膜２０の劣化による発光強度の低下をさらに抑制することができる。

【0056】

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。

【符号の説明】

【0057】

１，２…波長変換装置
６，７…波長変換部材
５…光源装置
９…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
３０…封止膜
３２…接合部
３２ａ…接合面
３２ｃ…端部
３２ｄ…端部
３２ｅ…端部
４０…接合膜
５０…放熱部材
６０，８０…接合層
７０…酸化防止膜
Ｃ…封止幅
Ｄｓ…積層方向
Ｌ２０，Ｌ３０…接合線
Ｐ３０…接合界面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】