專利名稱：波長變換元件和具備該波長變換元件的光源的制作方法
技術領域：
本發明涉及波長變換元件和具備該波長變換元件的光源。
背景技術：
近年來,使用發光二極管(LED:Light Emitting Diode)或激光二極管(LD:LaserDiode)的光源等代替熒光燈和白熾燈的下一代的光源備受矚目。作為這種下一代光源的一個示例，例如在下述專利文獻I中公開了配置有在射出藍色光的LED的光射出側吸收來自LED的光的一部分、并射出黃色光的波長變換部件的光源。該光源發出作為由LED射出的藍色光與由波長變換部件射出的黃色光的合成光的白色光。在先技術文獻專利文獻專利文獻1:特開2000 - 208815號公報
發明內容
發明要解決的技術問題近年來，希望進一步提高上述使用波長變換部件的光源的亮度的需求逐步提高。本發明是鑒于該問題而完成的，其目的在于實現使用波長變換部件的光源的高亮度化。解決技術問題的技術手段本發明的第一波長變換兀件,通過將包括分散介質和分散在分散介質中的突光體粉末的多個波長變換部件捆束而形成。在波長變換部件是在分散介質中分散有熒光體粉末的波長變換部件的情況下，例如，與僅由玻璃構成的光學部件不同，存在射入波長變換部的光在波長變換部件中發生較大程度散射的趨勢。因此，在波長變換兀件由單一的波長變換部件構成的情況下，由于波長變換部件內的光的一部分從波長變換部件的側面漏出，因此從光射出面射出的光的強度降低。相對于此，在本發明的第一波長變換元件中，捆束有多個波長變換部件。因此，從某一個波長變換部件的側面射出的光的一部分在相鄰的波長變換部件的表面被反射。結果，通過在相鄰的波長變換部件間形成的空氣層中傳播，或者再次射入波長變換部件內、在波長變換部件內反射同時進行傳播，從而從設置有波長變換部件的一個端部的光射出區域射出。因此，在本發明的第一波長變換元件中，能夠抑制從波長變換元件的側面側的光的泄漏，能夠提高從光射出區域射出的光的強度。因此，通過使用本發明的第一波長變換元件，能夠實現光源的高亮度化。本發明的第二波長變換元件具備波長變換部件和至少兩層的第一反射層。波長變換部件通過突光體粉末分散在分散介質中而成。波長變換部件具有在光軸方向上相對的光入射面和光射出面。至少兩層的第一反射層，在波長變換部件的內部分別沿著與光軸方向平行的平面形成。至少兩層的第一反射層將波長變換部件劃分為多個部分。本發明的第二波長變換元件，在波長變換部件的內部，設置有分別沿著與光軸方向平行的平面形成、將波長變換部件劃分為多個部分的至少兩層的第一反射層。因此，向側面散射的光的一部分被反射層反射，能夠有效地抑制從側面射出。因此，在本發明的第二波長變換元件中，能夠提高從光射出面射出的光的強度。因此，通過使用本發明的第二波長變換元件，能夠實現光源的高亮度化。在本發明的第二波長變換元件中，優選至少兩層的第一反射層相互平行地形成。通過這種結構，能夠提高從波長變換元件射出的光的直線傳播性。在本發明的第二波長變換元件中，優選第一反射層層疊3層以上。通過這種結構，能夠提高從波長變換元件射出的光的直線傳播性。本發明的第二波長變換元件，在波長變換部件的內部，優選還具備沿著與光軸方向平行、并且與第一反射層相交的平面形成的至少兩層的第二反射層。并且，優選在波長變換部件內，通過第一反射層和第二反射層劃分形成沿著光軸方向延伸的波長變換部。通過這種結構，能夠進一步提高從光射出面射出的光的強度。并且能夠進一步提高從波長變換元件射出的光的直線傳播性。在本發明的第二波長變換元件中，優選至少兩層的第二反射層相互平行地形成。通過這種結構，能夠進一步提高從波長變換元件射出的光的直線傳播性。在本發明的第二波長變換元件中，優選至少兩層的第二反射層與至少兩層的第一反射層正交。通過這種結構，能夠進一步提高從光射出面射出的光的直線傳播性。在本發明的第二波長變換元件中，更優選第二反射層層疊3層以上，波長變換部設置為矩陣狀。通過這種結構，能夠進一步提高從光射出面射出的光的直線傳播性。在本發明的第二波長變換元件中，第一反射層例如可以由電介質多層膜構成，但是優選由金屬、合金或白色涂料構成。這是因為由金屬、合金或白色涂料構成的第一反射層的反射率的波長依賴性低、且容易形成。同樣，第二反射層也例如可以由電介質多層膜構成，但是優選由金屬、合金或白色涂料構成。作為優選使用的金屬的具體例，例如可以列舉Ag、Al、Au、Pd、Pt、Cu、T1、N1、Cr等。作為優選使用的合金的具體例，例如可以列舉含有選自Ag、Al、Au、Pd、Pt、Cu、T1、Ni和Cr中的I種以上的金屬的合金等。作為優選使用的白色涂料的具體例，例如可以列舉含有由選自Ag、Al、Au、Pd、Pt、Cu、T1、Ni和Cr中的I種以上的金屬、合金構成的顆粒的白色涂料等。本發明的第三波長變換兀件具有在第一方向上相對的光入射面和光射出面。本發明的第三波長變換元件具備第一部分和第二部分。第一部分通過熒光體粉末在第一分散介質中分散而形成。第一部分構成在第一方向上從光入射面設置到光射出面的第一波長變換部。第二部分可以以在第一方向上從光入射面設置到光射出面的方式設置。第二部分可以以與第一部分相接的方式設置。第二部分含有具有與第一分散介質不同的折射率的第二分散介質。在本發明的第三波長變換兀件中，以與第一波長變換部相接的方式，設置包含具有與第一分散介質不同的折射率的第二分散介質的第二部分。因此，第一波長變換部內的光在第一波長變換部與第二部分之間的界面上以高反射率被反射。因此，能夠有效地抑制光從波長變換元件的側面泄漏。因此，通過本發明的第三波長變換元件，能夠提高從光射出面射出的光的強度。因此，通過使用本發明的第三波長變換元件，能夠實現光源的高亮度化。在本發明的第三波長變換元件中，從能夠更有效地抑制從波長變換元件的側面的光的泄漏、進一步提高從光射出面射出的光的強度的觀點出發，優選構成第一波長變換部的第一部分被第二部分包圍。在本發明的第三波長變換元件中，第二部分可以僅由第二分散介質構成，但是優選還含有分散在第二分散介質中的熒光體粉末，第二部分構成第二波長變換部。在這種結構中，能夠提高波長變換元件中有助于波長變換的波長變換部所占的比例。因此，能夠進一步提高從光射出面射出的光的強度。在這種情況下，優選第一部分和第二部分分別設置多個，多個第一部分和第二部分排列成矩陣狀。在這種結構中，第一波長變換部被第二波長變換部包圍，并且第二波長變換部被第一波長變換部包圍。因此，分別射入到第一波長變換部和第二波長變換部的光以及產生的熒光，以被關進第一波長變換部或第二波長變換部的狀態傳遞至光射出面。因此，能夠進一步提高從光射出面射出的光的強度。在本發明的第三波長變換元件中，從進一步提高從光射出面射出的光的強度的觀點出發，優選第一部分與第二部分之間的界面的反射率之差大。因此，第一分散介質的折射率與第二分散介質的折射率之差優選為0.05以上，更優選0.1以上。在本發明的第一波長變換元件中，波長變換部件可以為圓柱狀。在這種情況下，本發明的第一波長變換元件優選通過捆束3個以上的波長變換部件而形成。在這種結構中，能夠更有效地抑制從波長變換元件的側面側的光的泄漏，能夠進一步提高從光射出區域射出的光的強度。因此，能夠實現光源的進一步的高亮度化。波長變換部件的分散介質的折射率優選為1.45以上。在這種情況下，能夠增大波長變換部件與空氣層之間的折射率差。因此，能夠增大在界面上的反射率，并且減小反射角度，因而能夠抑制從波長變換部件的側面的光的射出。因此，能夠進一步有效地抑制從波長變換元件的側面側的光的泄漏。從更有效地抑制從波長變換元件的側面側的光的泄漏的觀點出發，優選捆束9個以上波長變換部件。在本發明的第一 第三波長變換兀件中，分散介質只要能夠使突光體粉末分散，就沒有特別限定。作為分散介質優選使用的分散介質的具體例，例如可以列舉樹脂、玻璃、陶瓷等。其中，更優選使用玻璃或陶瓷等無機分散介質。這是因為通過使用無機分散介質，能夠提高波長變換兀件的耐熱性。并且，出于同樣的理由，優選突光體粉末為無機突光體粉末。本發明的光源具備上述本發明的第一 第三波長變換元件中的任一個、和向波長變換元件的端面射出熒光體粉末的激發光的發光元件。如上所述，通過上述本發明的第一 第三波長變換元件，能夠提高從光射出面射出的光的強度。因此，本發明的光源具有高亮度。發明效果根據本發明，能夠實現使用波長變換部件的光源的高亮度化。
圖1是第一實施方式的光源的示意圖。圖2是第一實施方式中的波長變換元件的元件主體的概略立體示意圖。圖3是第二實施方式中的波長變換元件的元件主體的概略立體示意圖。圖4是第三實施方式中的波長變換元件的元件主體的概略立體示意圖。圖5是第四實施方式中的波長變換元件的元件主體的概略立體示意圖。圖6是第五實施方式的光源的示意圖。圖7是第六實施方式中的波長變換元件的元件主體的概略立體示意圖。圖8是圖7的線II1-1II的概略截面示意圖。圖9是圖7的線IV — IV的概略截面示意圖。圖10是第七實施方式中的波長變換元件的元件主體的概略橫截面示意圖。圖11是第八實施方式中的波長變換元件的元件主體的概略橫截面示意圖。圖12是第九實施方式的光源的示意圖。圖13是第九實施方式中的波長變換元件的概略立體示意圖。
具體實施例方式下面，對于實施本發明的優選實施方式的一個示例進行說明。但是，下述實施方式僅是例示。本發明完全不限定于以下的實施方式。(第一實施方式)圖1是第一實施方式的光源的示意圖。如圖1所示，光源I具備波長變換元件11和發光元件10。波長變換元件11，在照射從發光元件10射出的光LO時，射出波長比光LO的波長長的光L2。并且，光LO的一部分透過波長變換元件11。因此，從波長變換元件11射出作為透射光LI與光L2的合成光的光L3。因此,從光源I射出的光L3由從發光兀件10射出的光LO和波長和強度、以及從波長變換元件11射出的光L2的波長和強度確定。例如，在光LO為藍色光、光L2為黃色光時，能夠得到白色的光L3。發光元件10是對波長變換元件11射出后述的熒光體粉末的激發光的元件。發光元件10的種類沒有特別限定。發光元件10例如可以由LED、LD、電致發光元件、等離子體發光元件構成。從提高光源I的亮度的觀點出發，優選發光元件10射出高強度的光。從這種觀點出發，優選發光元件10由LED或LD構成。在本實施方式中，波長變換元件11具有元件主體I la、波長選擇濾光片層I Ib和反射抑制層He。但是，在本發明中，波長選擇濾光片層Ilb和反射抑制層Ilc不是必須的。波長變換元件例如可以僅由元件主體構成。并且，可以在元件主體的光射出面和光入射面的兩者上形成波長選擇濾光片層或反射抑制層的任一個。波長選擇濾光片層Ilb在元件主體Ila的光入射面上形成。該波長選擇濾光片層11b，僅使從發光元件10射出的光LO中的特定波長區域的光向元件主體Ila透射，抑制除此之外的波長區域的光的透射，并且防止由元件主體Ila變換的光L2從光入射面(發光元件10)側射出。波長選擇濾光片層Ilb例如由電介質多層膜形成。另一方面，反射抑制層Ilc在元件主體Ila的光射出面上形成。該反射抑制層11c，抑制從元件主體Ila射出的光在光射出面反射，提高從元件主體Ila射出的光的射出率。反射抑制層Ilc例如由電介質多層膜形成。
圖2是元件主體Ila立體示意圖。如圖2所示,元件主體Ila具有波長變換部件12和多個反射層13。在本實施方式中，波長變換部件12形成為棱柱狀。波長變換部件12具有光入射面12a、光射出面12b和4個側面12c 12f。光入射面12a和光射出面12b在光軸方向(X方向)上相對。波長變換部件12具有分散介質和分散在分散介質中的突光體粉末。突光體粉末吸收來自發光兀件10的光L0、射出波長比光LO的波長長的光L2。突光體粉末優選為無機熒光體粉末。通過使用無機熒光體粉末，能夠提高波長變換部件12的耐熱性。作為在照射波長300 440nm的紫外 近紫外的激發光時發出藍色的光的無機熒光體的具體例，可以列舉 Sr5 (PO4) 3C1:Eu2 +、(Sr, Ba)MgAl10O17:Eu2 +等。作為在照射波長300 440nm的紫外 近紫外的激發光時發出綠色的熒光(波長500nm 540nm的熒光)的無機熒光體的具體例，可以列舉SrAl2O4 = Eu2+、SrGa2S4 = Eu2 +等。作為在照射波長440 480nm的藍色的激發光時發出綠色的熒光(波長500nm 540nm的熒光)的無機熒光體的具體例，可以列舉SrAl204:Eu2+、SrGa2S4 = Eu2 +等。作為在照射波長300 440nm紫外 近紫外的激發光時發出黃色的突光(波長540nm 595nm的突光)的無機突光體的具體例，可以列舉ZnS:Eu2+等。作為在照射波長440 480nm的藍色的激發光時發出黃色的熒光(波長540nm 595nm的熒光)的無機熒光體的具體例，可以列舉Y3 (Al，Gd) 5012: Ce2 +等。作為在照射波長300 440nm的紫外 近紫外的激發光時發出紅色的突光(波長600nm 700nm的突光)的無機突光體的具體例，可以列舉Gd3Ga4O12: Cr3'CaGa2S4:Mn2 +等。作為在照射波長440 480nm的藍色的激發光時發出紅色的熒光(波長600nm 700nm的熒光)的無機熒光體的具體例，可以列舉Mg2TiO4 = Mn4+、K2SiF6 = Mn4 +等。熒光體粉末的平均粒徑(D5tl)沒有特別限定。熒光體粉末的平均粒徑(D5tl)例如優選為I μ m 50 μ m左右,更優選為5 μ m 25 μ m左右。如果突光體粉末的平均粒徑(D5tl)過大，有時發光色不均勻。而如果熒光體粉末的平均粒徑(D5tl)過小，有時發光強度降低。波長變換部件12中的熒光體粉末的含量沒有特別限定。波長變換部件12中的熒光體粉末的含量可以根據從發光元件10射出的光的強度、熒光體粉末的發光特性、希望得到的光的色度等適當決定。波長變換部件12中的熒光體粉末的含量通常可以為例如0.01質量％ 30質量％左右，優選為0.05質量％ 20質量％，更優選為0.08質量％ 15質量％。如果波長變換部件12中的熒光體粉末的含量過多，波長變換部件12中的氣孔率增高，有時會導致光源I的發光強度下降。而如果波長變換部件12中的熒光體粉末的含量過少，有時不能獲得足夠強的熒光。分散介質例如優選為耐熱樹脂、玻璃或陶瓷。其中，更優選使用耐熱性特別高、難以由于來自發光元件10的光LO而發生劣化的玻璃或陶瓷等的無機分散介質。作為耐熱樹脂的具體例，例如可以列舉聚酰亞胺等。作為玻璃的具體例，例如可以列舉硅酸鹽類玻璃、硼硅酸鹽類玻璃、磷酸鹽類玻璃、硼磷酸鹽類玻璃等。作為陶瓷的具體例，例如可以列舉氧化鋯、氧化鋁、鈦酸鋇、氮化硅、氮化鈦等的金屬氮化物等。在波長變換部件12的內部形成有多個第一反射層13。在本實施方式中，第一反射層13形成有3層以上。多個第一反射層13分別形成為平板狀。多個第一反射層13分別以沿著X方向(光軸方向)和與X方向垂直的Y方向延伸的方式形成。即，多個第一反射層13分別沿著與X方向(光軸方向)平行的平面形成。多個第一反射層13沿著與X方向和y方向分別垂直的z方向彼此隔開間隔地排列。S卩，多個第一反射層13在z方向上相對。多個第一反射層13分別在光入射面12a、光射出面12b和側面12e、12f露出。因此，波長變換部件12被劃分為在z方向上排列的多個波長變換部14。此外，在本實施方式中，多個第一反射層13彼此平行地設置，但是在本發明中，至少兩層的反射層可以不彼此平行地配置。第一反射層13,優選來自發光兀件10的光LO的反射率高，即突光體粉末的激發光和從熒光體粉末射出的光(變換光)的反射率高。具體而言，熒光體粉末的激發波長和在熒光體粉末照射激發波長的光時從熒光體粉末射出的光的波長分別在反射層13的反射率優選為60%以上，更優選為85%以上，進一步優選為90%以上。從實現這樣的反射率的觀點出發，反射層13例如優選由金屬或合金構成。具體而言，反射層13例如優選由Ag、Al、Au、Pd、Pt、Cu、T1、N1、Cr等金屬、含有這些金屬的至少一種的合金或白色涂料形成。此外，根據反射層13的材質，如果使反射層13與波長變換部件12直接密接，有時不能充分提高反射層13的密接強度。因此，在反射層13與波長變換部件12之間可以形成密接層。密接層例如可以由氧化鋁、氧化硅、氧化鉻、氧化銅等形成。如上述說明，在本實施方式中，在波長變換部件12的內部形成有多個反射層13。因此，能夠在波長變換部件12中散射、朝向側面12c、12d的光從側面12c、12d射出。進一步具體而言，在多個波長變換部14中，在z方向上由反射層13夾著的波長變換部14a的光通過反射層13被反射，從側面12c、12d的射出受到抑制，從光射出面12b射出。因而能夠提高從波長變換部件12的光射出面12b射出的光L3的強度。因此，能夠提高光源I的亮度。此外，通過設置多個反射層13，能夠提高從波長變換部件12射出的光L3的直線傳播性。從進一步提高光L3的直線傳播性的觀點出發，優選設置3層以上的反射層13。此外，通過設置反射層13，能夠延長射入到波長變換部件12的光直至從波長變換部件12射出的平均光路長。因此，能夠提高波長變換部件12的波長變換效率。此外，波長變換元件11的制造方法沒有特別限定。波長變換元件11例如可以按照如下所述的方法制造。首先，制作元件主體11a。具體而言，制作用于構成波長變換部的、由分散有熒光體粉末的分散介質構成的板狀部件。該板狀部件例如通過使熒光體粉末與玻璃粉末或陶瓷粉末的混合粉末壓制(press)成形,之后進行燒制而制造。接著，在板狀部件的一個面上形成反射層。反射層的形成例如通過CVD法、濺射法、電鍍法等進行。并且，也可以通過使用粘合劑等將反射膜粘接而形成。接著，將在單面形成有反射層的板狀部件層疊多個，進行粘接，從而形成元件主體Ila0此外，例如通過將熒光體粉末與玻璃粉末或陶瓷粉末的混合粉末壓制成形為板狀、在所得到的成形體的單面涂布含有金屬微粒的糊劑，將制得的部件層疊多個，之后進行燒制，也能夠制作元件主體11a。
最后，通過利用濺射法或CVD法等形成波長選擇濾光片層Ilb和反射抑制層11c，從而完成波長變換元件11。下面，對于實施本發明優選方式的其他示例和變形例進行說明。在以下的說明中，對于與上述第一實施方式實質上具有相同功能的部件標注相同的符號，省略說明。(第二實施方式)圖3是第二實施方式中的波長變換元件的元件主體的大致立體示意圖。如圖3所示，在本實施方式中，在波長變換部件12的內部，除了形成有多個第一反射層13之外，還形成有多個第二反射層15。具體而言，在本實施方式中，設置有3層以上的第二反射層15。多個第二反射層15分別以與X方向(光軸方向)平行、并且沿著X方向和向X方向傾斜的方向(與第一反射層13交叉的方向)延伸的方式形成。在本實施方式中，具體而言，多個第二反射層15分別以沿著X方向和z方向(與第一反射層13正交的方向)延伸的方式形成。多個第二反射層15在y方向上相互隔開間隔排列。即，多個第二反射層15在y方向上相對。多個第二反射層15各自到達光入射面12a、光射出面12b和側面12c、12d。通過該多個第二反射層15和多個第一反射層13，劃分形成排列成矩陣狀的多個棱柱狀的波長變換部16。因此，在本實施方式中，不僅能抑制從側面12c、12d的光的泄漏，也能夠抑制從側面12e、12f的光的泄漏。因而能夠進一步提高從光射出面12b射出的光L3的強度。因此，能夠進一步提高光源I的亮度。此外，在本實施方式中，多個反射層15相互平行地設置，但是在本發明中至少兩層的第二反射層也可以不相互平行地設置。本實施方式中的元件主體Ila的制作方法沒有特別限定。元件主體11a，例如可以通過將在相鄰的2側面上形成有反射層的四棱柱狀的波長變換部件粘貼為矩陣狀來制作元件主體11a。此外，也可以通過在形成為格子狀的金屬制的折疊器(folder)中插入多個四棱柱狀的波長變換部件來制作元件主體11a。(第三和第四實施方式)圖4是第三實施方式中的波長變換元件的元件主體的概略立體示意圖。圖5是第四實施方式中的波長變換元件的元件主體的概略立體示意圖。在上述第一和第二實施方式中，對于在波長變換部件12的側面12c 12f上未設置反射層的示例進行了說明。但是本發明不限定于這種結構。例如，也可以如圖4或圖5所示，在側面12c 12f上形成反射層17。通過這樣，能夠更有效地抑制光從側面12c 12f泄漏。因而能夠進一步提高從光射出面12b射出的光L3的強度。因此，能夠進一步提高光源I的亮度。(第五實施方式)圖6是第五實施方式的光源的示意圖。如圖6所不,本實施方式的光源2設置有分光器18。來自發光兀件10的光LO通過分光器18被導向波長變換元件11側。在波長變換元件11的光入射面側形成有反射抑制層11c，在相反側的面上形成有反射層lid。并且，在反射層Ild上形成有由樹脂或焊料構成的粘接層(未圖示)，由玻璃、陶瓷、金屬等構成的基板19與波長變換元件11通過粘接層被固定。通過該反射層lld，光LO的一部分和波長變換部件12的發光被反射到分光器18側。因此,光L3向分光器18發射、透過分光器18射出。
其中，如圖6所示，在制成通過粘接層將基板19與波長變換元件11固定的光源2的情況下，通過使用圖2、3所示的那樣的波長變換部形成為層狀或矩陣狀的波長變換元件11，能夠有效地抑制由于將從發光元件10射出的光LO變換為光L3時產生的熱量而導致的基板19與波長變換元件11的剝離。下面，基于實施例和比較例對本發明進行具體說明。但是，下面的實施例僅為例示。本發明完全不限定于以下的實施例。(實施例)在本實施例中，按照下述要點制作與上述第二實施方式的波長變換元件11具有實質上相同結構的波長變換元件。具體而言，首先混合硼硅酸鹽類玻璃粉末85質量％和硫化物熒光體粉末(CaGa2S4、突光波長:561nm) 15質量在進行壓制成型之后，通過進行燒制、切斷，制作厚度0.3_、寬度0.3_、深度20_的波長變換部件。在波長變換部件的整個表面，通過真空蒸鍍法形成由氧化鋁形成的厚度為134nm的層作為密接層。接著，在密接層上，通過濺射法形成由Ag形成的厚度為150nm的反射層。接著，將形成有密接層和反射層的波長變換部件層疊，通過使用環氧樹脂粘接劑進行粘接，并進行切斷、研磨，制成寬度2.1mm的四方形、深度0.5mm的矩陣狀的元件主體。接著，通過真空蒸鍍法，在元件主體的光入射面上，將氧化硅層和氧化鉭層交替地形成共計39層，從而形成波長選擇濾光片層。另一方面，在元件主體的光射出面上，通過真空蒸鍍法，將氧化硅層和氧化鉭層交替形成共計4層，從而形成反射抑制層。通過以上的工序完成了波長變換兀件。使用LD在所制作的波長變換元件的光入射面照射波長460nm的光，通過Imm四方形的狹縫測定從光射出面側射出的光的強度。結果，從本實施例的波長變換元件射出的光的強度為1021m。(比較例)與上述實施例同樣地操作，制作寬度2.1mm四方形、深度0.5mm的波長變換部件，在波長變換部件的表面不形成密接層和反射層，將其用作波長變換元件，與實施例同樣進行評價。結果，從本比較例的波長變換元件射出的光的強度為831m。由這些結果可知，通過在波長變換部件的內部設置相對的至少兩層的反射層，能夠提高從波長變換元件的光射出面射出的光的強度。(第六實施方式)圖7是第六實施方式中的元件主體Ila的立體示意圖。圖8是圖7的線III 一III的大致截面示意圖。圖9是圖7的線IV — IV的大致截面示意圖。如圖7 圖9所示，元件主體Ila具有多個第一波長變換部12L和多個第二波長變換部12H。第一和第二波長變換部12L、12H分別具有分散介質和分散在分散介質中的熒光體粉末。突光體粉末吸收來自發光兀件10的光L0、射出波長比光LO長的光L2。作為突光體粉末，可以使用與第一實施方式相同的粉末。第一和第二波長變換部12L、12H的各自中的熒光體粉末的含量沒有特別限定。第一和第二波長變換部12L、12H的各自中的突光體粉末的含量可以根據從發光兀件10射出的光的強度、熒光體粉末的發光特性、希望獲得的光的色度等適當設定。第一和第二波長變換部12L、12H的各自中的熒光體粉末的含量通常例如可以為0.0l質量％ 30重量％左右，優選為0.05質量％ 20質量％，更優選為0.08質量％ 15質量％。如果第一和第二波長變換部12L、12H的各自中的熒光體粉末的含量過多，第一和第二波長變換部12L、12H的各自中的氣孔率就會增高，有時會導致光源I的發光強度降低。另一方面，如果第一和第二波長變換部12L、12H的各自中的熒光體粉末的含量過少，有時不能獲得充分強的熒光。并且，第一波長變換部12L和第二波長變換部12H可以含有同種的熒光體粉末，也可以含有不同種的突光體粉末。并且，突光體粉末的平均粒徑(D5tl)和突光體粉末的含量，在第一波長變換部12L和第二波長變換部12H可以相同，也可以至少一種不同。作為分散介質，可以使用與第一實施方式相同的介質。作為耐熱樹脂的具體例，例如可以列舉聚酰亞胺等。作為玻璃的具體例，例如可以列舉硅酸鹽類玻璃、硼硅酸鹽類玻璃、磷酸鹽類玻璃、硼磷酸鹽類玻璃等。作為陶瓷的具體例，例如可以列舉氧化鋯、氧化鋁、鈦酸鋇、氮化硅、氮化鈦等的金屬氮化物等。在本實施方式中，第一波長變換部12L的分散介質的折射率與第二波長變換部12H的分散介質的折射率不同。具體而言，在光LO的波長和光L2的波長的各波長下，第一波長變換部12L的分散介質的折射率與第二波長變換部12H的分散介質的折射率不同。具體而言，在光LO的波長和光L2的波長的各波長下，第一波長變換部12L的分散介質的折射率比第二波長變換部12H的分散介質的折射率低。在光LO的波長和光L2的波長的各波長下，第一波長變換部12L的分散介質的折射率與第二波長變換部12H的分散介質的折射率之差優選為0.05以上，更優選為0.1以上。在本實施方式中，第一和第二波長變換部12L、12H分別形成為四棱柱狀。多個第一和第二波長變換部12L、12H沿著y方向和z方向排列為矩陣狀。具體而言,多個第一和第二波長變換部12L、12H以在y方向和z方向的各方向上交替配置的方式排列為矩陣狀。因此，第一和第二波長變換部12L、12H的各自被第二或第一波長變換部12H、12L包圍。具體而言，第一和第二波長變換部12L、12H的各自的側面的全部與第二或第一波長變換部12H、12L相接。第一和第二波長變換部12L、12H的各自以在X方向上從光入射面Ilal到達光射出面lla2的方式設置。此外，相鄰的第一和第二波長變換部12L、12H例如可以通過熔接而直接接合，也可以通過粘接劑等粘結。并且，還可以使用框體等固定部件將相鄰的第一和第二波長變換部12L、12H固定。如上述說明，在本實施方式中，以折射率不同的第一波長變換部12L和第二波長變換部12H相接的方式設置。因此，第一波長變換部12L內的光在與第二波長變換部12H之間的界面以高反射率被反射。同樣，第二波長變換部12H內的光在與第一波長變換部12L之間的界面以高反射率被反射，并且，以大角度射入到界面的光被全反射。因而能夠有效地抑制光從元件主體Ila的側面泄漏。因此，能夠提高從元件主體Ila的光射出面lla2射出的光L3的強度。結果，能夠實現高亮度的光源I。在本實施方式中，第一波長變換部12L被第二波長變換部12H包圍，第二波長變換部12H被第一波長變換部12L包圍。因而能夠有效地抑制光從元件主體Ila的側面泄漏。因此，能夠進一步提高從元件主體Ila的光射出面lla2射出的光L3的強度。
此外，通過由第一和第二波長變換部件12L、12H構成元件主體I Ia,能夠提高光L3的直線傳播性。并且，從進一步提高從元件主體Ila的光射出面lla2射出的光L3的強度的觀點出發，優選進一步提高在第一波長變換部12L與第二波長變換部12H之間的界面上的光反射率。因此，第一波長變換部12L的分散介質的折射率( 第一波長變換部12L的折射率)與第二波長變換部12H的分散介質的折射率( 第二波長變換部12H的折射率)之差優選為
0.05以上，更有選為0.1以上。此外，在本實施方式中，對于由多個第一和第二波長變換部12L、12H構成元件主體Ila的示例進行了說明。但是，本發明不限定于這種結構。也可以僅設置第一和第二波長變換部12L、12H之一，設置由與第一和第二波長變換部12L、12H之一的分散介質的折射率不同的分散介質構成的部分以代替第一和第二波長變換部12L、12H中的另一個。在這種情況下，能夠有效地抑制從元件主體Ila的側面的光的泄漏。但是，從增加元件主體Ila中具有波長變換功能的波長變換部所占的比例、提高從光射出面lla2射出的光L3的強度的觀點出發，優選如本實施方式那樣由多個第一和第二波長變換部12L、12H構成兀件主體11a。(第七和第八實施方式)圖10是第七實施方式中的波長變換元件的元件主體的大致橫截面示意圖。圖11是第八實施方式中的波長變換元件的元件主體的大致橫截面示意圖。在上述第六實施方式中，以多個第一波長變換部12L和多個第二波長變換部12H交替配置為矩陣狀的示例進行了說明。但是本發明不限定于這種結構。例如，也可以如圖10或圖11所示由I個或多個第二波長變換部12H包圍I個或多個第一波長變換部12L。在這種情況下，能夠有效地抑制I個或多個第一波長變換部12L內的光泄漏到外部。因此，與上述第六實施方式同樣，能夠提高從光射出面lla2射出的光L3的強度，能夠實現光源的高亮度化。此外，在上述第六實施方式中，對于第一和第二波長變換部12L、12H分別為四棱柱狀的示例進行了說明。但是本發明不限定于這種結構。第一和第二波長變換部例如也可以為多棱柱狀、三棱柱狀等。并且，也可以如圖11所示將第一波長變換部12L形成為圓柱狀、第二波長變換部12H形成為圓筒狀。并且，可以將第六 第八實施方式的波長變換元件用作圖6所示的光源2的波長變換元件。(第九實施方式)圖12是本實施方式的光源的示意圖。如圖12所示，光源I具備波長變換元件11和發光元件10。波長變換元件11，在照射從發光元件10射出的光LO時，射出波長比光LO長的光L2。并且，光LO的一部分透過波長變換元件11。因而從波長變換元件11射出作為透射光LI與光L2的合成光的光L3。因此從光源I射出的光L3由從發光元件10射出的光LO的波長和強度、以及從波長變換元件11射出的光L2的波長和強度決定。例如，在光LO為藍色光、光L2為黃色光的情況下，能夠得到白色光L3。發光元件10是向波長變換元件11射出后述的熒光體粉末的激發光的元件。發光元件10的種類沒有特別限定。發光元件10例如可以由LED、LD、電致發光元件、等離子體發光元件構成。從提高光源I的亮度的觀點出發，優選發光元件10射出高強度的光。從這樣的觀點出發，優選發光元件10由LED或LD構成。并且，可以在波長變換部件的光入射區域lie和光射出區域Ilf的至少一個上形成波長選擇濾光片層或反射抑制層。例如通過將波長選擇濾光片層形成在波長變換元件11的光入射區域lie上，僅使從發光元件10射出的光LO中的特定波長區域的光向波長變換元件11透射，能夠抑制除此之外的波長區域的光的透射，并且能夠抑制由波長變換元件11變換的光L2從光入射區域Ile射出。波長選擇濾光片層例如可以由電介質多層膜形成。此外，例如通過將反射抑制層形成在波長變換元件11的光射出區域Ilf上，能夠抑制從波長變換元件11射出的光在光射出區域Iif反射，能夠提高從波長變換元件11射出的光的射出率。反射抑制層例如可以由電介質多層膜形成。圖13是波長變換元件11的概略立體示意圖。如圖13所示，波長變換元件11具備以沿著X方向延伸的方式配置的3個以上的波長變換部件12。波長變換元件11優選具備9個以上的波長變換部件12，更優選具備25個以上的波長變換部件12。3個以上的波長變換部件12以相鄰的波長變換部件12彼此接觸的方式被捆束而固定。在本實施方式中，波長變換部件12形成為圓柱狀。因此，在相鄰的波長變換部件12間，在X方向上形成有從波長變換元件11的光入射區域Ile到光射出區域Ilf的空氣層20。光入射區域Ile和光射出區域Ilf的各自，由該空氣層20和波長變換部件12的端面構成。此外，多個波長變換部件12可以使用例如框體等固定部件固定，也可以使用粘接劑等固定。波長變換部件12具有分散介質和分散在分散介質中的突光體粉末。突光體粉末吸收來自發光兀件10的光L0、射出波長比光LO長的光L2。作為突光體粉末，可以使用與第一實施方式相同的粉末。波長變換部件12中的熒光體粉末的含量沒有特別限定。波長變換部件12中的熒光體粉末的含量可以根據從發光元件10射出的光的強度、熒光體粉末的發光特性、希望獲得的光的色度等適當確定。波長變換部件12中的熒光體粉末的含量通常可以為例如0.01質量％ 30重量％左右，優選為0.05質量％ 20質量％，更優選為0.08質量％ 15質量％。如果波長變換部件12中的熒光體粉末的含量過多，則波長變換部件12的氣孔率就會增高、有時會導致光源I的發光強度降低。另一方面，如果波長變換部件12中的熒光體粉末的含量過少，則有時不能獲得充分強的熒光。作為分散介質，可以使用與第一實施方式相同的介質。作為耐熱樹脂的具體例，例如可以列舉聚酰亞胺等。作為玻璃的具體例，例如可以列舉硅酸鹽類玻璃、硼硅酸鹽類玻璃、磷酸鹽類玻璃、硼磷酸鹽類玻璃等。作為陶瓷的具體例，例如可以列舉氧化鋯、氧化鋁、鈦酸鋇、氮化硅、氮化鈦等的金屬氮化物等。如上述說明，在本實施方式中，圓柱狀的波長變換部件12被捆束3個以上。因此，在波長變換部件12之間形成從光入射區域lie到光射出區域Ilf的空氣層20。因此，從某一個波長變換部件12的側面射出的光的一部分在相鄰的波長變換部件12的表面被反射。其結果是，在空氣層20中傳播，或者再次射入波長變換部件12內并在波長變換部件12內傳播，從而從波長變換部件12的光射出區域Ilf射出。因此，能夠抑制從波長變換元件11的側面側的光的泄漏，能夠提高從光射出區域Ilf射出的光的強度。因此，能夠實現高亮度的光源I。此外，從進一步有效地抑制從波長變換元件11的側面側的光的泄漏的觀點出發，優選增加捆束的波長變換部件12的個數、增加波長變換元件11中形成的空氣層20的數量。因此，捆束的波長變換部件12的個數優選為9個以上，更優選為25個以上。此外，從進一步有效地抑制從波長變換元件11的側面側的光的泄漏的觀點出發，波長變換部件12的分散介質的折射率( 波長變換部件12的折射率)優選為1.45以上，更優選為1.55以上。此外，可以將第九實施方式的波長變換元件用作圖6所示的光源2的波長變換元件。符號說明1、2:光源10:發光元件11:波長變換元件Ila:元件主體Ilal:光入射面lla2:光射出面Ilb:波長選擇濾光片層lie:反射抑制層Ild:反射層lie:光入射區域Ilf:光射出區域12:波長變換部件12L:第一波長變換部12H:第二波長變換部12a:光入射面12b:光射出面12c 12f:側面13、15、17:反射層14:波長變換部16:波長變換部18:分光器19:基板20:空氣層
權利要求
1.一種波長變換元件，其特征在于: 通過將包括分散介質和分散在所述分散介質中的熒光體粉末的多個波長變換部件捆束而形成。
2.一種波長變換元件，其特征在于，包括: 將突光體粉末分散在分散介質中而成的、具有在光軸方向相對的光入射面和光射出面的波長變換部件；和 在所述波長變換部件的內部沿著與所述光軸方向平行的平面形成、將所述波長變換部件劃分為多個部分的至少兩層的第一反射層。
3.如權利要求2所述的波長變換元件，其特征在于: 所述至少兩層的第一反射層相互平行地形成。
4.如權利要求2或3所述的波長變換元件，其特征在于: 所述第一反射層層疊有 3層以上。
5.如權利要求2 4中任一項所述的波長變換元件，其特征在于: 還具備在所述波長變換部件的內部沿著與所述光軸方向平行、并且與所述第一反射層交叉的平面形成的至少兩層的第二反射層， 在所述波長變換部件內，由所述第一反射層和所述第二反射層劃分而形成有沿著所述光軸方向延伸的波長變換部。
6.如權利要求5所述的波長變換元件，其特征在于: 所述至少兩層的第二反射層相互平行地形成。
7.如權利要求5或6所述的波長變換元件，其特征在于: 所述第二反射層與所述第一反射層正交。
8.如權利要求5 7中任一項所述的波長變換元件，其特征在于: 所述第二反射層層疊有3層以上，所述波長變換部設置為矩陣狀。
9.如權利要求2 8中任一項所述的波長變換元件，其特征在于: 所述第一反射層由金屬、合金或白色涂料形成。
10.一種波長變換兀件，具有在第一方向相對的光入射面和光射出面，所述波長變換兀件的特征在于，包括: 第一部分，其通過將熒光體粉末在第一分散介質中分散而成、構成在所述第一方向上從所述光入射面設置到所述光射出面的第一波長變換部；和 第二部分，其以在所述第一方向上從所述光入射面到所述光射出面、并且與所述第一部分相接的方式設置，包括具有與所述第一分散介質不同的折射率的第二分散介質。
11.如權利要求10所述的波長變換元件，其特征在于: 所述第一部分被所述第二部分包圍。
12.如權利要求10或11所述的波長變換元件，其特征在于: 所述第二部分還包含分散在所述第二分散介質中的熒光體粉末，構成第二波長變換部。
13.如權利要求10 12中任一項所述的波長變換元件，其特征在于: 所述第一部分和所述第二部分分別設置有多個，多個所述第一部分和多個所述第二部分排列成矩陣狀。
14.如權利要求10 13中任一項所述的波長變換元件，其特征在于: 所述第一分散介質的折射率與所述第二分散介質的折射率之差為0.05以上。
15.如權利要求1所述的波長變換元件，其特征在于: 所述波長變換部件為圓柱狀，所述波長變換元件通過捆束3個以上所述波長變換部件而成。
16.如權利要求15所述的波長變換元件，其特征在于: 捆束9個以上所述波長變換部件。
17.如權利要求15或16所述的波長變換元件，其特征在于: 所述分散介質的折射率為1.45以上。
18.如權利要求1 17中任一項所述的波長變換元件，其特征在于: 所述熒光體粉末為無機熒光體粉末，并且所述分散介質為玻璃或陶瓷。
19.一種光源,其特征在于,包括: 權利要求1 18中任一項所述的波長變換元件；和 向所述波長變換元件的所述光 入射面射出所述熒光體粉末的激發光的發光元件。
全文摘要
本發明實現了使用波長變換部件的光源的高亮度化。波長變換元件(11)通過將含有分散介質和分散在分散介質中的熒光體粉末的多個波長變換部件(12)捆束而形成。
文檔編號H01L33/50GK103210509SQ20118005454
公開日2013年7月17日 申請日期2011年10月14日 優先權日2010年11月18日
發明者角見昌昭, 山口義正, 西宮隆史 申請人:日本電氣硝子株式會社