熒光光源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通過利用激發(fā)光將熒光體激發(fā)而從該熒光體放射熒光的熒光光源裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為例如投影儀中使用的綠色光源，一直以來已知通過對熒光體照射激光而從該 熒光體放射綠色光的熒光光源裝置。作為這樣的熒光光源裝置的一個例子，已知下述的熒 光光源裝置：其具備在旋轉(zhuǎn)輪的表面上涂布熒光體而成的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件，通過對該波長轉(zhuǎn) 換構(gòu)件照射藍(lán)色區(qū)域的激光，在該波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件中的熒光體中生成綠色區(qū)域的光（參照專 利文獻(xiàn)1)。
[0003] 具體地說，專利文獻(xiàn)1中使用如下所述的熒光光源裝置：如圖17所示，作為投影儀 裝置的綠色光源，具備放射在藍(lán)色區(qū)域內(nèi)進(jìn)行振動的激光的激光光源71、熒光輪72以及用 于使該熒光輪72旋轉(zhuǎn)的輪發(fā)動機(jī)73。該熒光光源裝置的熒光輪72是在透過來自激光光源 71的激光的基材上形成由被該激光激發(fā)的熒光體構(gòu)成的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的層而成的。
[0004] 圖17中，81是準(zhǔn)直透鏡、82是由紅色發(fā)光二極管構(gòu)成的紅色光源。另外，83A、83B、 83(：、84八、848、84(：是聚光透鏡。另外，85是透過來自綠色光源的光、對來自紅色光源的光進(jìn) 行反射的分色鏡；86是導(dǎo)光裝置入射透鏡。另外，87是反射鏡，88是導(dǎo)光裝置。
[0005] 然而，含有輪發(fā)動機(jī)73的熒光輪72的驅(qū)動體系的構(gòu)成復(fù)雜，而且有下述問題：由 于構(gòu)成構(gòu)件的劣化，因此輪發(fā)動機(jī)73無法獲得長使用壽命。
[0006] 另外，作為熒光光源裝置的另一例子，例如可舉出下述熒光光源裝置：如圖18所 示，由被來自激光光源的激光所激發(fā)的熒光體（YAG燒結(jié)體）構(gòu)成的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件61介由 硫酸鋇層63接合在由背面設(shè)有散熱用散熱片64的AIN燒結(jié)體構(gòu)成的基板62的表面上，在 激光光源上固定地設(shè)有該接合體（參照專利文獻(xiàn)2)。通過對該波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件61照射藍(lán)色 區(qū)域的激光作為激發(fā)光，在該波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件61中生成綠色區(qū)域的光。
[0007] 然而，這樣的熒光光源裝置具有無法獲得很高的發(fā)光效率的問題。
[0008] 具體地說，具有下述問題：當(dāng)將激發(fā)光照射到波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件61時，在該波長轉(zhuǎn)換 構(gòu)件61的表面處、激發(fā)光被反向散射，因此無法將激發(fā)光充分地攝入到波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件61的 內(nèi)部。另外，具有下述問題：在波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件61內(nèi)，用熒光體產(chǎn)生的熒光中，相對于波長轉(zhuǎn) 換構(gòu)件61與空氣的界面的入射角超過臨界角的熒光被封閉在波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件61的內(nèi)部，因 此無法有效地利用熒光。
[0009] 另外，專利文獻(xiàn)2所記載的裝置中，具有下述問題：由于從熒光體放射的熒光向全 方向擴(kuò)散、被放射，因此對于從波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件61的側(cè)面方向放射的熒光而言，無法效率良 好地進(jìn)行利用。
[0010] 另外，具有下述問題：由于硫酸鋇的導(dǎo)熱性低，因此作為擴(kuò)散反射構(gòu)件使用硫酸鋇 時，無法有效地進(jìn)行排熱。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2011-13316號公報
[0014] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2011-198560號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0016] 本發(fā)明是基于上述事實(shí)而作出的，其目的在于提供一種熒光光源裝置：其在將激 發(fā)光照射到波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件時，在抑制該激發(fā)光的反向散射的同時、能夠高的效率地將在波 長轉(zhuǎn)換構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生的熒光出射至外部，因此可獲得高的發(fā)光效率。
[0017] 另外，本發(fā)明的另一目的在于提供可獲得高的發(fā)光效率、且排熱性高的熒光光源 裝置。
[0018] 用于解決課題的手段
[0019] 本發(fā)明的第1實(shí)施方式的熒光光源裝置是具備由被激發(fā)光激發(fā)的熒光體得到的 波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件而成的熒光光源裝置，其特征在于，
[0020] 上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件在成為激發(fā)光受光面的表面上形成有表面?zhèn)戎芷诮Y(jié)構(gòu)、在背面 形成有背面?zhèn)戎芷诮Y(jié)構(gòu)、在該背面的外側(cè)設(shè)有光反射面。
[0021] 本發(fā)明的第1實(shí)施方式的熒光光源裝置中，優(yōu)選：上述表面?zhèn)戎芷诮Y(jié)構(gòu)的周期是 從上述熒光體放射的熒光的衍射發(fā)生的范圍的大小。
[0022] 另外，優(yōu)選：上述背面?zhèn)戎芷诮Y(jié)構(gòu)的周期是從上述熒光體放射的熒光的衍射發(fā)生 的范圍的大小。
[0023] 本發(fā)明的第1實(shí)施方式的熒光光源裝置中，上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件可以是以下的構(gòu) 成：其是由其整體含有熒光體而成的熒光構(gòu)件構(gòu)成的。
[0024] 本發(fā)明的第1實(shí)施方式的熒光光源裝置中，上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件可以是以下的構(gòu) 成：其具備含有熒光體而成的熒光構(gòu)件和周期結(jié)構(gòu)體層，上述周期結(jié)構(gòu)體層是在該熒光構(gòu) 件的表面上形成的、表面具有周期結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)戎芷诮Y(jié)構(gòu)體層及在該熒光構(gòu)件的背面上形 成的、背面具有周期結(jié)構(gòu)的背面?zhèn)戎芷诮Y(jié)構(gòu)體層中的至少一個周期結(jié)構(gòu)體層。
[0025] 另外，在上述熒光構(gòu)件上形成的周期結(jié)構(gòu)體層的折射率優(yōu)選為該熒光構(gòu)件的折射 率以上。
[0026] 本發(fā)明的第1實(shí)施方式的熒光光源裝置是具備由被激發(fā)光激發(fā)的熒光體得到的 波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件而成的熒光光源裝置，其特征在于，
[0027] 上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件在成為激發(fā)光受光面的表面上形成有表面?zhèn)戎芷诮Y(jié)構(gòu)，背面成 為由粗糙面形成的光擴(kuò)散面，在該背面的外側(cè)設(shè)有光反射面。
[0028] 本發(fā)明的第2實(shí)施方式的熒光光源裝置是具備由被激發(fā)光激發(fā)的熒光體得到的 波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件而成的熒光光源裝置，其特征在于，
[0029] 在上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的激發(fā)光受光面上形成有大致錐狀的凸部周期性排列而成 的周期結(jié)構(gòu)，該周期結(jié)構(gòu)的周期是從上述熒光體放射的熒光的衍射發(fā)生的范圍的大小，
[0030] 在上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的背面形成有由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的光反射膜。
[0031] 本發(fā)明的第2實(shí)施方式的熒光光源裝置中，優(yōu)選上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的周側(cè)面被反 射面包圍。
[0032] 本發(fā)明的第2實(shí)施方式的熒光光源裝置中，優(yōu)選包圍上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的周側(cè)面 的反射面是擴(kuò)散反射面。
[0033] 本發(fā)明的第3實(shí)施方式的熒光光源裝置是具備由被激發(fā)光激發(fā)的熒光體得到的 波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件而成的熒光光源裝置，其特征在于，
[0034] 上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件介由接合用金屬層接合在基板表面上，
[0035] 上述接合用金屬層具有未被上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件覆蓋的非被覆部分，
[0036] 反射性粒子分散在粘合劑中而成的反射層按照將上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的周側(cè)面覆 蓋的方式形成在上述接合用金屬層的非被覆部分上，
[0037] 上述反射層是形成該反射層的材料對形成上述接合用金屬層的材料的親和性高 于對形成上述基板表面的材料的親和性的層。
[0038] 本發(fā)明的第3實(shí)施方式的熒光光源裝置中，優(yōu)選上述反射層的層厚為100 μπι以 上。
[0039] 本發(fā)明的第3實(shí)施方式的熒光光源裝置中，優(yōu)選：
[0040] 上述基板形成有凹部，
[0041] 在上述凹部內(nèi)配置有上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件，
[0042] 通過在上述凹部的內(nèi)周面與上述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的周側(cè)面之間填充了形成反射層 的材料的狀態(tài)而形成有反射層。
[0043] 本發(fā)明的第3實(shí)施方式中，粘合劑是指硅酮樹脂、水性陶瓷懸浮液、低熔點(diǎn)玻璃、 SiO2凝膠-溶膠材料等。
[0044] 發(fā)明效果
[0045] 本發(fā)明的第1實(shí)施方式的熒光光源裝置中，由于在波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的激發(fā)光受光面 上形成有表面?zhèn)戎芷诮Y(jié)構(gòu)，因此當(dāng)對波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件照射激發(fā)光時，可以抑制該激發(fā)光的反 向散射，結(jié)果可以使激發(fā)光充分地進(jìn)入波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)部。
[0046] 另外，在波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的背面的外側(cè)設(shè)有光反射面，同時，該背面通過形成有背面 側(cè)周期結(jié)構(gòu)或由粗糙面形成有光擴(kuò)散面而成為凹凸面。因此，由于在波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)部 從熒光體放射的熒光在該背面改變角度、在光反射面上被反射，因而會抑制熒光被封閉在 波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)部。
[0047] 因此，根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的熒光光源裝置，能夠使激發(fā)光充分地進(jìn)入波 長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)部，同時能夠以高的效率將在波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件內(nèi)生成的熒光出射至外部，因 而可獲得高的發(fā)光效率。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的熒光光源裝置，基本上在波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的激發(fā)光受 光面上形成有大致錐狀的凸部周期性排列而成的周期結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)對波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件照射激 發(fā)光時，會抑制該激發(fā)光的反向散射，結(jié)果可獲得高的發(fā)光效率。
[0049] 另外，由于在波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的激發(fā)光受光面上形成的周期結(jié)構(gòu)的周期是從熒光體 放射的熒光的衍射發(fā)生的范圍的大小，因此能夠以高的效率將從該熒光體放射的熒光放射 至外部，結(jié)果可獲得更高的發(fā)光效率。
[0050] 進(jìn)而，由于在波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的背面形成有由電介質(zhì)多層膜而成的光反射膜，因此 能夠以高的效率將在該波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件內(nèi)部發(fā)生的熒光取出，結(jié)果可獲得進(jìn)一步高的發(fā)光效 率。
[0051] 另外，根據(jù)波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的周側(cè)面被反射面包圍的構(gòu)成的熒光光源裝置，可以在 該反射面上將從波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的周側(cè)面出射的熒光反射、返回至波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)部，因 此能夠以更高的效率將該波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)部發(fā)生的熒光取出。
[0052] 另外，根據(jù)包圍波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的周側(cè)面的反射面為擴(kuò)散反射面的構(gòu)成的熒光光源 裝置，在將從波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的周側(cè)面出射的熒光返回至波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件內(nèi)部時，易于通過擴(kuò) 散反射改變其方向、將其取出至波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的正面方向（激發(fā)光受光面方向），因而能夠 以進(jìn)一步更高的效率將在該波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)部發(fā)生的熒光取出。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的熒光光源裝置，通過按照將波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的周側(cè)面 覆蓋的方式來形成反射層，能夠以高的效率將在波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件內(nèi)發(fā)生的熒光取出。結(jié)果，可 獲得高的發(fā)光效率。另外，通過將波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件介由接合用金屬層接合在基板表面上，可獲 得高的排熱性。
[0054] 另外，作為形成反射層的材料使用由硅酮樹脂構(gòu)成的粘合劑時，該硅酮樹脂一般 來說與形成基板表面的材料的親和性低，因此有反射層剝離的顧慮，但本發(fā)明的第3實(shí)施 方式的熒光光源裝置中，在接合用金屬層的非被覆部分上形成有反射層的同時，形成反射 層的材料對形成接合用金屬層的材料的親和性高于對形成基板表面的材料的親和性，因而 可以將反射層可靠地固定在接合用金屬層的非被覆部分上、抑制反射層的剝離。
[0055] 另外，根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的熒光光源裝置，反射層的層厚為100 μπι以上， 因此可獲得進(jìn)一步高的發(fā)光效率。
【附圖說明】
[0056] 圖1是表示本發(fā)明的熒光光源裝置的一個例子的構(gòu)成的概略的說明圖。
[0057] 圖2是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的熒光光源裝置的熒光發(fā)光構(gòu)件的構(gòu)成的說明用 截面圖。
[0058] 圖3是示意地表示熒光發(fā)光構(gòu)件的表面?zhèn)戎芷诮Y(jié)構(gòu)的變形例的說明圖。
[0059] 圖4是宏觀地表示在將激發(fā)光入射到垂直于由熒光構(gòu)件所構(gòu)成的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件 表面的方向上時、該激發(fā)光進(jìn)行傳播的介質(zhì)的折射率的變化的圖，（a)是放大顯示熒光構(gòu)件 的一部分的截面圖，（b)是表不相對于焚光構(gòu)件表面垂直的方向的位置與折射率的宏觀關(guān) 系的圖表。
[0060] 圖5是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的熒光光源裝置的另一個例子的熒光發(fā)光構(gòu)件的 構(gòu)成的說明用截面圖。
[0061] 圖6是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的熒光光源裝置的又一個例子的熒光發(fā)光構(gòu)件的 構(gòu)成的說明用截面圖。
[0062] 圖7是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的熒光光源裝置的再一個例子的熒光發(fā)光構(gòu)件的 構(gòu)成的說明用截面圖。
[0063] 圖8是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的熒光光源裝置的熒光發(fā)光構(gòu)件的構(gòu)成的說明用 截面圖。
[0064] 圖9是宏觀地表示在將激發(fā)光入射到垂直于由熒光構(gòu)件所構(gòu)成的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件 表面的方向上時、該激發(fā)光進(jìn)行傳播的介質(zhì)的折射率的變化的圖，（a)是放大顯示熒光構(gòu)件 的一部分的截面圖，（b)是表不相對于焚光構(gòu)件表面垂直的方向的位置與折射率的宏觀關(guān) 系的圖表。
[0065] 圖10是示意地表示熒光構(gòu)件表面中熒光所產(chǎn)生的反射及衍射的說明圖。
[0066] 圖11是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的熒光光源裝置的另一個例子的熒光發(fā)光構(gòu)件 的構(gòu)成的說明用截面圖。
[0067] 圖12是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的熒光光源裝置的又一個例子的熒光發(fā)光構(gòu)件 的構(gòu)成的說明用截面圖。
[0068] 圖13是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的熒光光源裝置的熒光發(fā)光構(gòu)件的構(gòu)成的說明 用立體圖。
[0069] 圖14是圖13所示熒光發(fā)光構(gòu)件的說明用截面圖。
[0070] 圖15是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的熒光光源裝置的另一個例子的熒光發(fā)光構(gòu)件 的構(gòu)成的說明用截面圖。
[0071] 圖16是示出實(shí)施例1-2中所得的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的背面的光的反射率與該波長轉(zhuǎn) 換構(gòu)件的光取出效率的關(guān)系的圖表。
[0072] 圖17是表示以往的熒光光源裝置的構(gòu)成的一個例子的說明圖。
[0073] 圖18是表示以往的熒光光源裝置的構(gòu)成的另一個例子的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0074] 以下說明本發(fā)明的熒光光源裝置的實(shí)施方式。
[0075] 圖1表示本發(fā)明的熒光光源裝置的一個例子的構(gòu)成的概略的說明圖。
[0076] 該熒光光源裝置如圖1所示，其具備出射藍(lán)色區(qū)域的光的激光二極管10 ;和與該 激光二極管10相向配置的具有由熒光構(gòu)件構(gòu)成的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的熒光發(fā)光構(gòu)件20,上述 熒光構(gòu)件是由被作為從該激光二極管10出射的激光的激發(fā)光L所激發(fā)、將綠色區(qū)域的熒光 Ll出射的熒光體所形成的。
[0077] 在激光二極管10與熒光發(fā)光構(gòu)件20之間接近該激光二極管10的位置上，配置有 使從激光二極管10入射的激發(fā)光L作為平行光線出射的準(zhǔn)直透鏡15。另外，在準(zhǔn)直透鏡 15與熒光發(fā)光構(gòu)件20之間，在將來自激光二極管10的激發(fā)光L透過的同時、對來自熒光發(fā) 光構(gòu)件20的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的熒光Ll進(jìn)行反射的分色鏡16以相對于準(zhǔn)直透鏡15的光軸傾 斜例如45°角度的姿勢進(jìn)行配置。
[0078] 在此，圖1中使用了 1個激光二極管10的光，但也可以是具有多個激光二極管10、 在熒光發(fā)光構(gòu)件20的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件前配置聚光透鏡、將會聚光照射至該波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的 形態(tài)。另外，激發(fā)光并非限于由激光二極管10得到的光，只要是能夠激發(fā)波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的 熒光體，則可以是將LED產(chǎn)生的光會聚的光，也可以是來自密封有汞、氙等的燈的光。另外， 在利用如燈或LED那樣的放射波長具有幅度的光源時，激發(fā)光的波長是主要的放射波長的 區(qū)域。但本發(fā)明中并非限定于此。
[0079] 該熒光光源裝置整體的結(jié)構(gòu)在下述第1實(shí)施方式~第3實(shí)施方式的熒光光源 裝置中全部是相同的。第1實(shí)施方式~第3實(shí)施方式的熒光光源裝置中，熒光發(fā)光構(gòu)件 20 (20a~20c)的構(gòu)成中分別具有各自的特征。
[0080] 另外，熒光光源裝置整體