发光装置的制作方法

本发明涉及具备放射激光的固体发光器件和包含多种荧光体的波长转换体的发光装置。

背景技术：

以往已知有使放射激光的固体发光器件与包含多种荧光体的波长转换体组合而成的发光装置。作为这样的具有照射激光的光源的发光装置，例如已知有如专利文献1所述那样的激光照明装置、激光投影仪。就具有照射激光的光源的发光装置来说，通常是进行荧光体的高光密度激发。

以往，使用了eu²⁺激活荧光体作为用于具有照射激光的光源的发光装置的荧光体。例如，作为eu²⁺激活红色发光荧光体已知有专利文献1所述的(ba,sr,ca)s:eu²⁺、(ba,sr,ca)alsin3:eu²⁺、(ba,sr,ca)2si5n8:eu²⁺等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2012-524995号公报

专利文献2：日本特表2012-505269号公报

专利文献3：日本特开2013-28667号公报

非专利文献

非专利文献1：星名辉彦，“稀土类离子的发光”，索尼中央研究所研究信息办公室，1983年(昭和58年)，p.74～85(“luminescenceofrareearthions”,byhoshinateruhiko,researchinformationofficeofsonycentralresearchlaboratory,1983(s58),pp.74-85)

技术实现要素：

发明所要解决的问题

但是，就使用了eu²⁺激活红色发光荧光体的上述发光装置来说，存在发光输出低并且发光输出伴随工作时间的经过会降低这样的问题。而且，发光输出伴随工作时间的经过会降低据推测是由于通过照射激光而使得eu²⁺激活红色发光荧光体例如局部被加热到400℃以上，由此氧化或晶体结构变质而发生的。eu²⁺激活荧光体由于eu²⁺容易被氧化成eu³⁺，因此组成、晶体结构容易变化。另外，发光输出伴随工作时间的经过会降低据推测还是因为由激光造成的高光密度激发而使得电子激发态的数量增大并饱和，由此荧光体的发光饱和。以下，将发光输出伴随工作时间的经过的维持程度称为长期可靠性。例如，将发光输出伴随工作时间的经过的降低程度小的情况称为长期可靠性高，将发光输出伴随工作时间的经过的降低程度大的情况称为长期可靠性低。

此外，作为除了eu²⁺激活荧光体以外的荧光体还已知有ce³⁺激活荧光体。例如，作为ce³⁺激活红色发光荧光体已知有专利文献2、3所述的y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺等。ce³⁺激活荧光体由于ce³⁺不易发生氧化或还原，因此组成、晶体结构不易变化。但是，ce³⁺激活荧光体之中，特别是ce³⁺激活红色发光荧光体存在斯托克斯位移大、温度淬灭大这样的问题。因此，ce³⁺激活红色发光荧光体难以用于具有激光之类的激发能大并且荧光体的温度容易上升的光源的发光装置。

本发明是鉴于上述问题而完成的。本发明的目的在于：提供高输出并且长期可靠性高的具有照射激光的光源的发光装置。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明的方案的发光装置具备照射激光的固体发光器件和包含接受上述激光并放射光的多种荧光体的波长转换体。上述波长转换体所含的荧光体实质上由ce³⁺激活荧光体构成。上述发光装置至少包含接受上述激光并放射在580nm以上且低于660nm的波长区域内具有发光峰的光的暖色ce³⁺激活荧光体，上述荧光体所放射的发光成分仅由来自ce³⁺的发光成分构成。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的发光装置的示意图。

图2是表示波长转换体的一个例子的剖视图。

图3是对波长转换体的制造工序进行说明的图。

图4是表示荧光体在大气中的热处理温度与发光强度之间的关系的图。

图5是表示波长转换体的第一变形例的剖视图。

图6是对波长转换体的第一变形例的制造工序进行说明的图。(a)、(b)、(c)分别表示在透明基板上涂布了荧光体涂布液的状态、在透明基板上形成了荧光体涂布液干燥体的状态、在透明基板上形成了荧光体层的状态。

图7是表示波长转换体的第二变形例的剖视图。

图8是表示本发明的第二实施方式的发光装置的示意图。

图9是通过模拟制得的输出光的光谱分布曲线的一个例子。

图10是通过模拟制得的输出光的光谱分布曲线的另一个例子。

图11是使用发光装置实际测得的输出光的光谱分布曲线的一个例子。

具体实施方式

以下，参照附图对本实施方式的发光装置进行详细说明。图1是表示第一实施方式的发光装置的示意图。

[发光装置]

(第一实施方式)

第一实施方式的发光装置1具备放射激光的固体发光器件10和包含接受激光并放射光的多种荧光体的波长转换体50。另外，发光装置1在固体发光器件10与波长转换体50之间还具备透镜20，该透镜20使从固体发光器件10放射出来的激光会聚于波长转换体50。如图1所示，发光装置1是当从固体发光器件10放射出来的激光l经由透镜20射入波长转换体50时波长转换体50放射荧光f。此外，在不需要使激光会聚于波长转换体50的情况下，也可以没有透镜20。即，透镜20对于发光装置1来说并不是必须的构成。发光装置1中波长转换体50所含的荧光体的种类是特定的。

＜固体发光器件＞

固体发光器件10是放射激光的固体发光器件。作为这样的固体发光器件，例如使用面发光激光二极管等激光二极管。如图1所示，固体发光器件10放射激光l。

当激光在420nm以上且低于480nm优选440nm以上且低于470nm的波长区域内具有强度最大值时，波长转换体50所含的荧光体容易高效地发光。另外，当激光在上述波长区域内具有强度最大值时，激光为视认性好的蓝色光，可以没有浪费地不仅作为荧光体的激发光而且还作为发光装置1的输出光来利用，因此优选。

透镜20使从固体发光器件10放射出来的激光l会聚于波长转换体50。激光l经由透镜20会聚于波长转换体50。此外，在不需要使激光l会聚于波长转换体50的情况下，发光装置中也可以没有透镜20。即，透镜20对于发光装置来说并不是必须的构成。另外，如后述的第二实施方式的发光装置1a那样，还可以使用光纤来代替透镜20。

＜波长转换体＞

波长转换体50包含接受激光并放射光的多种荧光体。如图1所示，波长转换体50通过接受激光l而放射波长比激光l长的荧光f。此外，图1所示的波长转换体50是后述的第一至第三波长转换体之中的第一波长转换体，因此其如图1所示是在正面51接受激光l并从背面52放射荧光f。与此相对，第二或第三波长转换体在正面接受激光l，并在相同的正面放射荧光f。就第二或第三波长转换体，将会在后面叙述。

波长转换体50优选由无机材料构成。这里，无机材料是指除了有机材料以外的材料，其是包括陶瓷、金属在内的概念。此外，硅氧烷的一部分被烷基等有机性官能团取代后的有机硅氧烷也是无机材料。

当波长转换体50由无机材料构成时，散热性比包含封装树脂等有机材料的现有波长转换体高。因此，就算是通过从固体发光器件10放射出来的激光使荧光体被高光密度激发的情况下，也能够有效地抑制波长转换体50的温度上升。其结果是，波长转换体50中的荧光体的温度淬灭得到抑制，能够实现发光的高输出化。

由无机材料构成的波长转换体50的具体构成有多种。例如有具备透明基板和荧光体层的构成(第一波长转换体)、具备金属基板和荧光体层的构成(第二波长转换体)、由荧光体被烧结而制得的透光性荧光陶瓷构成的构成(第三波长转换体)等。另外，就算在第一波长转换体中，也有透明基板包含荧光体的情况和不包含荧光体的情况。以下，对各个波长转换体进行说明。

[第一波长转换体]

图2是表示构成图1所示的发光装置1的第一波长转换体50的一个例子的剖视图。如图2所示，波长转换体50具备激光透过的透明基板30、和形成在该透明基板30的表面并且包含荧光体的荧光体层40。波长转换体50包含多种荧光体。在透明基板30不包含荧光体的情况下，荧光体层40包含多种荧光体。在透明基板30包含荧光体的情况下，荧光体层40包含一种以上的荧光体。就波长转换体50来说，激光l从作为透明基板30的表面的正面51射入，并从作为荧光体层40的表面的背面52放射荧光f。

此外，图1表示波长转换体50为一个的例子，波长转换体50也可以为多个。此时，多个波长转换体50可以分别包含一种或多种荧光体。例如，仅包含黄橙色或红色的暖色荧光体的波长转换体50和仅包含绿色荧光体的波长转换体50可以分别存在。

(透明基板)

透明基板30具有激光l能够透过的透明度，使从作为透明基板30的表面的正面51射入的激光l透过。作为透明基板30，例如使用石英基板、透光性荧光陶瓷基板。这里，透光性荧光陶瓷基板是指包含荧光体并且具有透光性的陶瓷基板。在透明基板30为透光性荧光陶瓷基板的情况下，由于透明基板30包含荧光体，因此荧光体层40包含一种以上的荧光体。作为荧光体，使用会在后述的荧光体层中进行说明的荧光体。透过了透明基板30的激光l被导入荧光体层40。此外，在透明基板30包含荧光体的情况下，从透明基板30除了放射激光l以外还放射荧光f。

(荧光体层)

荧光体层40具有荧光体和粘接该荧光体与透明基板30的无机粘接剂。荧光体层40是接受了激光l的荧光体放射荧光。

在荧光体层40中，荧光体被无机粘接剂粘接。作为无机粘接剂，使用具有透光性的无机粘接剂。作为具有透光性的无机粘接剂，例如使用超微粒状氧化铝、石英、低熔点玻璃等。

波长转换体50所含的多种荧光体实质上由ce³⁺激活荧光体构成。因此，荧光体层40所含的荧光体也实质上由ce³⁺激活荧光体构成。这里，实质上由ce³⁺激活荧光体构成是指除了作为杂质混入的荧光体以外仅由ce³⁺激活荧光体构成的意思。

ce³⁺是稀土类离子之中具有最短的发光寿命(10^-8～10^-7秒)的发光中心，因此在ce³⁺激活荧光体中处于激发态的荧光体的电子能量在极短时间得以弛豫。因此，就ce³⁺激活荧光体来说，就算是在由照射激光造成的高光密度激发下，也能够在极短时间使处于激发态的荧光体的电子能量弛豫。因此，当使用ce³⁺激活荧光体作为波长转换体50所含的荧光体时，能够抑制由增大电子激发态的数量造成的作为光输出的饱和现象的发光饱和。

另外，稀土类离子的稳定价数为三价，ce³⁺是具有稳定三价的价数的发光中心。因此，就ce³⁺激活荧光体来说，就算荧光体因为由照射激光造成的高光密度激发而发热，也不易产生像eu²⁺激活荧光体那样的由于eu²⁺激活荧光体中的eu²⁺向eu³⁺氧化而导致的荧光体结晶的变质。因此，当使用ce³⁺激活荧光体作为波长转换体50所含的荧光体时，长期可靠性变高。

这样，ce³⁺激活荧光体能够抑制发光饱和，长期可靠性也高，因此适合作为具有照射激光的光源的发光装置1的波长转换体50用的荧光体。

另外，波长转换体50所含的全部ce³⁺激活荧光体优选为ce³⁺激活氧化物荧光体。由此，荧光体层40所含的全部ce³⁺激活荧光体还优选为ce³⁺激活氧化物荧光体。氧化物由于是在大气中稳定的物质，因此在因为由激光造成的高光密度激发而使氧化物荧光体发热的情况下不易产生像在氮化物荧光体所产生的那样的由于被大气氧化而导致的荧光体结晶的变质。由此，当波长转换体50所含的全部荧光体为氧化物荧光体时，发光装置1的长期可靠性变高。

波长转换体50所含的荧光体如上所述实质上由ce³⁺激活荧光体构成，并且至少包含接受来自固体发光器件10的激光并放射在580nm以上且低于660nm的波长区域内具有发光峰的光的暖色ce³⁺激活荧光体。即，波长转换体50所含的荧光体至少包含接受上述激光并放射在580nm以上且低于660nm的波长区域内具有发光峰的光的暖色ce³⁺激活荧光体。这里，暖色ce³⁺激活荧光体是指放射暖色光的ce³⁺激活荧光体。另外，暖色光是指在580nm以上且低于660nm的波长区域内具有发光峰的光。暖色光包括在580nm以上且低于600nm的波长区域内具有发光峰的黄橙光和在600nm以上且低于660nm的波长区域内具有发光峰的红色光。因此，本实施方式中的暖色ce³⁺激活荧光体是指包含放射上述黄橙光的黄橙ce³⁺激活荧光体和放射上述红色光的红色ce³⁺激活荧光体中的至少任意一者的ce³⁺激活荧光体。黄橙ce³⁺激活荧光体具体是指放射在580nm以上且低于600nm的波长区域内具有发光峰的黄橙光的ce³⁺激活荧光体。红色ce³⁺激活荧光体具体是指放射在600nm以上且低于660nm的波长区域内具有发光峰的红色光的ce³⁺激活荧光体。

波长转换体50所含的荧光体优选至少包含暖色ce³⁺激活荧光体之中的放射在600nm以上且低于660nm的波长区域内具有发光峰的红色光的红色ce³⁺激活荧光体。当波长转换体50所含的荧光体至少包含红色ce³⁺激活荧光体时，输出光中的红色光成分增加，由此容易得到平均显色评价数(ra)大的高显色性的输出光，故而优选。

通常就暖色ce³⁺激活荧光体来说，与绿色ce³⁺激活荧光体等具有其他发光色的ce³⁺激活荧光体相比，斯托克斯位移大，温度淬灭大。因此，以往，暖色ce³⁺激活荧光体就算是在ce³⁺激活荧光体之中也难以用于具有激光之类的激发能量大并且荧光体的温度容易上升的光源的发光装置。与此相对，就本实施方式的发光装置1来说，由于波长转换体50由无机材料构成，因此与现有的包含有机材料的波长转换体相比，波长转换体50的散热性高。由此，本实施方式的发光装置1能够使用暖色ce³⁺激活荧光体。

作为接受来自固体发光器件10的激光并放射在580nm以上且低于660nm的波长区域内具有发光峰的光的暖色ce³⁺激活荧光体，例如使用后述的具有石榴石结构的橙色或红色ce³⁺激活荧光体。

此外，就除了暖色ce³⁺激活荧光体以外的具有其他发光色、具体来说就具有比橙色更短波长侧的可见光区域的发光色的ce³⁺激活荧光体而言，与暖色ce³⁺激活荧光体相比，斯托克斯位移小，温度淬灭小，因此不易产生温度淬灭的问题。由此，发光装置1能够使包括暖色荧光体在内的全部荧光体为ce³⁺激活荧光体。由于能够这样使全部荧光体为ce³⁺激活荧光体，因此发光装置1不易产生温度淬灭的问题，发光强度高，并且长期可靠性高。

波长转换体50所含的全部ce³⁺激活荧光体优选为具有石榴石结构的ce³⁺激活氧化物荧光体。因此，荧光体层40所含的全部ce³⁺激活荧光体也优选为具有石榴石结构的ce³⁺激活氧化物荧光体。具有石榴石结构的氧化物的导热性优异。由此，当波长转换体50所含的全部ce³⁺激活荧光体为具有石榴石结构的ce³⁺激活氧化物荧光体时，荧光体伴随波长转换的发热被高效地散热，荧光体的温度淬灭得到抑制，能够实现发光的高输出化。

作为这样的具有石榴石结构的ce³⁺激活荧光体，例如使用以下所示的荧光体。

作为具有石榴石结构的蓝绿色ce³⁺激活荧光体，例如使用ca2yzr2(alo4)3:ce³⁺。这里，蓝绿色ce³⁺激活荧光体是指放射在480nm以上且低于500nm的波长区域内具有发光峰的光的ce³⁺激活荧光体。

作为具有石榴石结构的绿色ce³⁺激活荧光体，例如使用lu3al2(alo4)3:ce³⁺、(y,lu)3al2(alo4)3:ce³⁺、y3al2(alo4)3:ce³⁺、y3ga2(alo4)3:ce³⁺、ca3sc2(sio4)3:ce³⁺。这里，绿色ce³⁺激活荧光体是指放射在500nm以上且低于560nm的波长区域内具有发光峰的光的ce³⁺激活荧光体。

上述绿色ce³⁺激活荧光体之中，lu3al2(alo4)3:ce³⁺与y3ga2(alo4)3:ce³⁺相比会放射蓝绿色光色成分多的绿色光。因此，当使用lu3al2(alo4)3:ce³⁺激活绿色荧光体时，容易得到放射平均显色评价数(ra)较高的输出光的发光装置，优选作为照明用荧光体。

作为具有石榴石结构的黄绿色至橙色ce³⁺激活荧光体，例如使用(y,gd)3al2(alo4)3:ce³⁺。这里。黄绿色至橙色ce³⁺激活荧光体是指放射在560nm以上且低于600nm的波长区域内具有发光峰的光的ce³⁺激活荧光体。

作为具有石榴石结构的红色ce³⁺激活荧光体，例如使用y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺、y3mgal(alo4)2(sio4):ce³⁺。这里，红色ce³⁺激活荧光体是指放射在600nm以上且低于660nm的波长区域内具有发光峰的光的ce³⁺激活荧光体。

本实施方式的发光装置至少包含放射在580nm以上且低于660nm的波长区域内具有发光峰的光的暖色ce³⁺激活荧光体，任选包含除了暖色ce³⁺激活荧光体以外的ce³⁺激活荧光体。

另外，波长转换体50中的荧光体期望包含接受来自固体发光器件10的激光并放射在480nm以上且低于520nm、优选在480nm以上且低于500nm的波长区域内具有发光峰的光的ce³⁺激活荧光体。作为这样的ce³⁺激活荧光体，使用蓝绿色ce³⁺激活荧光体或绿色ce³⁺激活荧光体。

此外，当组合多种ce³⁺激活荧光体来进行使用时，还能够得到放射在480nm以上且低于660nm这遍及蓝绿色至绿色至黄色至橙色至红色的波长区域内具有发光峰的荧光的发光装置1。

本实施方式的发光装置是荧光体所放射的发光成分仅由来自ce³⁺的发光成分构成。这里，“荧光体所放射的发光成分”是指荧光体接受从固体发光器件10放射出来的激光而放射的光的成分。从发光装置放射的发光成分通常由从固体发光器件10放射出来的激光和荧光体所放射的发光成分构成。因此，荧光体所放射的发光成分通常与由从发光装置放射的全发光成分减去从固体发光器件10放射出来的激光而得到的光成分相等。此外，就上述的“来自ce³⁺的发光成分”的意思会在后面进行说明。

就本实施方式的发光装置来说，由于荧光体所放射的发光成分仅由来自ce³⁺的发光成分构成，因此显示输出光中所含的荧光体的发光成分的余辉时间为10^-8～10^-7秒即10纳秒～100纳秒的超短余辉性。由此，通过本实施方式的发光装置，能够抑制由照射激光造成的高光密度激发下的发光饱和。

对上述的“来自ce³⁺的发光成分”的意思进行说明。该“来自ce³⁺的发光成分”是指ce³⁺所固有的伴随从5d¹电子状态(激发态)向4f¹电子状态(基态)的能量弛豫而放出的发光成分。

对“来自ce³⁺的发光成分”进行更详细说明。就作为来自荧光体中的激活剂(发光中心)的发光成分的固有发光光谱形状，专业书籍中已经有大量例示。就用于本实施方式的发光装置的ce³⁺激活荧光体在发光光谱中的“来自ce³⁺的发光成分”来说，其如以往所知的那样具有峰值波长不同的两个宽的发光成分在峰的尾部分重叠的独特形状。具体来说，“来自ce³⁺的发光成分”为具有宽的主发光光谱成分和于该主发光光谱成分的长波长侧在峰的尾部分重叠的副峰(subpeak)或肩(shoulder)的形状。

“来自ce³⁺的发光成分”的独特形状是由于下述原因而产生的：容许跃迁，该容许跃迁是“来自ce³⁺的发光成分”的放射从一个激发能级向两个基态能级进行能量弛豫；以及容易受到晶体场影响的最外壳的5d电子与激发能级相关。这里，从一个激发能级向两个基态能级进行能量弛豫的容许跃迁具体是指从一个激发能级(²d(5d¹))向两个基态能级(²fj(4f¹)，j＝5/2、7/2)进行能量弛豫的容许跃迁。

此外，本实施方式中所使用的ce³⁺激活荧光体由于包含多种ce³⁺激活荧光体，因此上述“来自ce³⁺的发光成分”有多种。由此，就本实施方式中所使用的ce³⁺激活荧光体来说，在大多数情况下，发光光谱中不会明确显示上述的独特形状，仅由发光光谱的形状难以明确区分“来自ce³⁺的发光成分”。但是，就算在这样的情况下，通过并用发光光谱的形状和波长转换体的元素分析，也能够区分发光光谱中的“来自ce³⁺的发光成分”。

此外，在ce³⁺激活荧光体之中，还已知有通过使tb³⁺、eu²⁺、mn²⁺等的除了ce³⁺以外的离子为发光中心的共激活来放出来自除了ce³⁺以外的上述离子的发光成分的共激活型荧光体。这些共激活型荧光体多为至少放射“来自tb³⁺的亮线状发光成分”、“来自eu²⁺或mn²⁺的峰值波长单一的宽的发光成分”的荧光体。但是，本实施方式中所使用的ce³⁺激活荧光体实质上与这样的共激活型荧光体是不同的。

从固体发光器件10放射的激光的光谱半值宽度比从led放射的光的光谱半值宽度窄，例如低于20nm。因此，例如在使用从固体发光器件10放射的蓝色激光以及绿色荧光体和红色荧光体而想要通过作为光的三原色的蓝绿红的加法混色来得到白色系输出光的情况下，容易成为与自然光的光谱分布大为不同的失真的光谱分布的光。即，由于蓝色激光的光谱半值宽度窄，因此与蓝色激光成分相邻的蓝绿色的波长区域的光的输出不够，来自发光装置的输出光的蓝绿色光部分的光谱分布失真，从而输出光的显色性容易降低。

与此相对，当波长转换体50包含上述蓝绿色ce³⁺激活荧光体时，通过使与蓝色激光成分相邻的蓝绿色光得到补偿，来自发光装置1的输出光的光谱分布接近于自然光的光谱分布，显色性容易提高。

当波长转换体50所含的荧光体为粉末状时，来自发光装置1的输出光的炫光得到缓和，故而优选。即，当波长转换体50所含的荧光体为粉末状时，来自发光装置1的输出光的炫光得到缓和，故而优选。

激光是光束内的任意两点的光波的相位不随时间变化的相干光，因此容易引起光干涉而产生被称为“斑点(speckle)”的不自然的炫光。但是，该不自然的炫光由于会给光的视认者带来不舒服感，因此优选在照明光中没有。当荧光体层40所含的荧光体为粉末状时，激光由荧光体的光散射作用而发生散射，因此来自发光装置1的输出光的炫光得到缓和。

(荧光体的抗氧化特性)

在构成波长转换体50的荧光体层40中，如上所述使用抗氧化性优异的ce³⁺激活荧光体。以下示出ce³⁺激活荧光体与eu²⁺激活荧光体的抗氧化特性的比较试验结果的一个例子。

作为ce³⁺激活荧光体的例子，选择出粉末状y3al2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体(市售品；试样a)和粉末状y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体(试制品；试样b)。另外，作为eu²⁺激活荧光体的例子，选择出粉末状caalsin3:eu²⁺红色荧光体(市售品；试样c)。

通过将荧光体在400～1200℃的范围内的大气中加热1小时，对这些荧光体的抗氧化特性进行了评价。

此外，在试制y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体(试样b)时，将其组成设定成了(y0.98ce0.02)3mg2(alo4)(sio4)2。试样b以氧化钇(y2o3)、氧化铈(ceo2)、氧化镁(mgo)、氧化铝(al2o3)和二氧化硅(sio2)为荧光体原料，并使用公知的固相反应来进行了合成。在固相反应时，使用氟化铝(alf3)和碳酸钾(k2co3)作为反应促进剂(助熔剂)。

另外，反应促进剂与荧光体原料的混合比例是：相对于1摩尔的y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体，使alf3为0.015摩尔，使k2co3为0.005摩尔。

上述固相反应使用公知的管状气氛炉来进行。具体来说，将荧光体原料和反应促进剂的混合粉末配置于96％氮、4％氢的混合气体气氛中，使用管状气氛炉以1500℃烧制了2小时。由此，合成y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体(试制品；试样b)。

此外，通过x射线衍射法来确认出了烧制后的试样b为化合物(y,ce)3mg2(alo4)(sio4)2。

就试样a、试样b和试样c，测定了大气中的热处理温度与发光强度(发光峰高度)之间的关系。将结果表示于图4。图4中，符号a是表示y3al2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体(试样a)的曲线。图4中，符号b是表示y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体(试样b)的曲线。图4中，符号c是表示caalsin3:eu²⁺红色荧光体(试样c)的曲线。

由图4可知：caalsin3:eu²⁺红色荧光体(试样c)的发光强度由于在400℃以上的大气中加热而大幅降低。与此相对，可知y3al2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体(试样a)和y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体(试样b)的发光强度就算是在800℃的大气中加热也几乎不降低。

另外，就试样a、试样b和试样c，以未加热时的初始发光强度为100％对初始发光强度降低到80％时的大气中加热温度进行了研究。该温度对于caalsin3:eu²⁺红色荧光体(试样c)来说约为500℃。与此相对，对于y3al2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体(试样a)和y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体(试样b)来说高至约1000℃。

由以上可知：大气中的加热下的荧光特性的稳定性是y3al2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体和y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体比caalsin3:eu²⁺红色荧光体更高。

此外，荧光特性的稳定性是ce³⁺激活绿色荧光体和ce³⁺激活红色荧光体比eu²⁺激活红色荧光体更高的理由在于：作为发光中心起作用的稀土类离子、具体来说eu²⁺和ce³⁺的稳定价数为三价。

即，就eu²⁺激活荧光体来说，由于当在大气中加热时eu²⁺容易氧化而成为eu³⁺，因此由eu²⁺带来的发光强度容易变小。而ce³⁺激活荧光体就算是在大气中加热，也不易产生ce³⁺的氧化、还原，因此由ce³⁺带来的发光强度不易变化。

通常已知eu²⁺激活荧光体中的eu²⁺容易被氧化、ce³⁺激活荧光体中的ce³⁺对氧化和还原的稳定性高。因此，上述的试样a、试样b和试样c对大气中的加热的抗氧化特性的比较结果对于除了试样a和试样b以外的ce³⁺激活荧光体、除了试样c以外的eu²⁺激活荧光体也同样适用。

这样，就ce³⁺激活荧光体来说，与eu²⁺激活荧光体相比，其对大气中的加热的抗氧化性优异。因此，仅使用了ce³⁺激活荧光体作为荧光体的荧光体层40和包含荧光体层40的波长转换体50对大气中的加热的抗氧化性优异。荧光体层40和波长转换体50由于对加热的抗氧化性优异，因此荧光体层40和波长转换体50在使用时和制造时的由荧光体的热造成的劣化得到抑制。

荧光体层40和波长转换体50的ce³⁺激活荧光体的由热造成的劣化小，因此能够在大气中、较高温的条件下制造荧光体层40和波长转换体50。即，在荧光体层40和波长转换体50的制造中，能够采用宽的温度条件，因此不再需要采用考虑了耐热性的温度条件，制造工艺的选择幅度变宽。

(作用)

对第一实施方式的发光装置1的作用进行说明。此外，为了方便说明，对于透明基板30不包含荧光体、荧光体层40包含多种荧光体的情况进行说明。

首先，如图1所示，使从固体发光器件10放射出来的激光l经由透镜20会聚于波长转换体50。如图2所示，被放射到波长转换体50的激光l透过透明基板30和荧光体层40。另外，在激光l透过荧光体层40时，荧光体层40所含的荧光体放射荧光f。由此，发光装置1放射包含激光l和荧光f的光作为输出光。此外，图1中记载了波长转换体50仅放射荧光f，但在激光l透过波长转换体50的情况下，波长转换体50可以也放射激光l。例如，当激光l为蓝色激光、荧光f为绿色光和红色光时，通过蓝绿红的光的三原色的加法混色得到白色系输出光。另外，当荧光f包含蓝绿色光时，由于显色性好，故而优选。另外，在透明基板30为包含荧光体并且具有透光性的透光性荧光陶瓷基板的情况下，从透明基板30也放射荧光f。

发光装置1期望放射相关色温为2500k以上且低于7000k、优选2700k以上且低于5500k、更优选3000k以上且低于4000k的输出光。当发光装置1的输出光的相关色温为上述范围内时，得到放射合适的光作为照明光的发光装置1。作为使发光装置1的输出光的相关色温为上述范围内的方法，使用选择波长区域不同的激光l或调节波长转换体50所含的多种荧光体的种类、量的方法。

发光装置1期望放射平均显色评价数ra为80以上且低于90的输出光。当发光装置1的输出光的平均显色评价数ra为上述范围内时，得到放射合适的光作为照明光的发光装置1。作为使发光装置1的输出光的平均显色评价数ra为上述范围内的方法，使用选择波长区域不同的激光l或调节波长转换体50所含的多种荧光体的种类、量的方法。

(波长转换体的制造方法)

对波长转换体50的制造方法进行说明。首先，准备透明基板30，制备涂布在透明基板30的表面的荧光体涂布液。荧光体涂布液例如包含溶剂、增粘剂、无机粘接剂和荧光体。作为溶剂，例如使用蒸馏水。作为增粘剂，例如使用聚环氧乙烷(peo)。作为无机粘接剂，例如使用超微粒氧化铝。荧光体涂布液例如通过下述方式来制备：在使增粘剂溶解于溶剂之后，进一步将荧光体和粘接剂以该顺序添加并进行搅拌。在荧光体涂布液包含多种荧光体的情况下，荧光体涂布液例如包含绿色荧光体和红色荧光体。通过调整荧光体涂布液中的各荧光体的配合量，能够调整从波长转换体发光的光的色调。另外，通过使荧光体涂布液中的荧光体和蒸馏水的混合量变化，能够调整荧光体涂布液的粘度，并调整荧光体层的厚度。

接着，如图3(a)所示，向透明基板30的表面滴加荧光体涂布液并放置，从而在透明基板30的表面形成荧光体涂布液层41。进而，如图3(b)所示，将荧光体涂布液层41例如在40～80℃的加热下放置5～30分钟，由此使荧光体涂布液层41干燥，形成荧光体涂布液干燥体层42。接着，将在表面形成了荧光体涂布液干燥体层42的透明基板30加热到增粘剂的燃尽温度(burnouttemperature)以上，例如加热到600℃左右。由此，增粘剂燃尽，如图3(c)所示在透明基板30的表面形成具有透光性的荧光体层40并得到波长转换体50。

(第一实施方式的第一变形例)

对第一实施方式的第一变形例进行说明。第一变形例是将第一实施方式的发光装置1的波长转换体50设定成了作为第二波长转换体的波长转换体50a的例子。

[第二波长转换体]

图5是表示第二波长转换体50a的一个例子的剖视图。如图5所示，波长转换体50a具备反射激光的金属基板35和形成在该金属基板35的表面并且包含荧光体的荧光体层40a。就波长转换体50a来说，激光l1从作为荧光体层40a的表面的正面53射入，激光l1在荧光体层40a与金属基板35的界面反射而成为激光l2。另外，从作为荧光体层40a的表面的正面53，放射从被激光l1及l2激发了的荧光体放射出来的荧光f。

(金属基板)

金属基板35是反射激光l和荧光f的金属板。作为金属基板35，例如使用铝基板。激光l1被金属基板35反射而成为激光l2。激光l1和l2都通过荧光体层40a，使得荧光体激发而放射荧光f。

(荧光体层)

荧光体层40a具有荧光体和粘接该荧光体与金属基板35的无机粘接剂。构成荧光体层40a的荧光体与构成第一波长转换体50的荧光体层40的荧光体相同，因此省略说明。此外，由于金属基板35不包含荧光体，因此荧光体层40a包含多种荧光体。

在荧光体层40a中，荧光体是由无机粘接剂粘接的。作为无机粘接剂，使用具有透光性的无机粘接剂。作为具有透光性的无机粘接剂，例如使用聚甲基硅倍半氧烷(polymethylsilsesquioxane；pmsq)、氧化铝、石英等。另外，pmsq之中还优选pmsq凝胶。由于pmsq凝胶的透明性优异，因此荧光体层40a具有透光性。此外，pmsq凝胶是具有流动性的pmsq溶胶固化而得到的。

(作用)

对第一实施方式的第一变形例的作用进行说明。就第一实施方式的第一变形例的作用来说，除了从波长转换体50a放射荧光f的方向与发光装置1的波长转换体50不同以外，与第一实施方式的发光装置1的作用相同。因此，部分省略作用的说明。

经过了图1的透镜20的激光l如图5所示以激光l1的形式从第一变形例的波长转换体50a的作为荧光体层40a的表面的正面53射入。激光l1在荧光体层40a与金属基板35的界面反射而成为激光l2。在荧光体层40a中，从被透过了的激光l1和l2激发的荧光体放射荧光f，荧光f是从正面53放射。

第一实施方式的第一变形例的输出光的相关色温和平均显色评价数ra与第一实施方式的发光装置1相同，因此省略说明。

(波长转换体的制造方法)

对波长转换体50a的制造方法进行说明。首先，准备金属基板35，制备涂布在金属基板35的表面的荧光体涂布液。荧光体涂布液例如包含溶剂、无机粘接剂和荧光体。作为溶剂，例如使用乙醇等醇、醇与水的混合溶剂。作为醇，甲醇、乙醇、异丙醇(ipa)等沸点较低的醇由于容易干燥，故而优选。作为无机粘接剂，例如使用聚甲基硅倍半氧烷溶胶(pmsq溶胶)。pmsq溶胶可以通过使pmsq分散于适当溶剂来制作。荧光体涂布液的制备例如通过下述方式来进行：在溶胶状等具有流动性的无机粘接剂中添加荧光体，进行搅拌并加入溶剂。

接着，如图6(a)所示，向金属基板35的表面滴加荧光体涂布液并放置，在金属基板35的表面形成荧光体涂布液层41a。进而，如图6(b)所示，将荧光体涂布液层41a例如在室温放置1～5小时，从而使荧光体涂布液层41a干燥而将溶剂的一部分除去，形成荧光体涂布液干燥体层42a。然后，将在表面形成了荧光体涂布液干燥体层42a的金属基板35例如在大气中以150～250℃加热0.5～2小时。由此，除去溶剂的剩余部分，如图6(c)所示在金属基板35的表面形成具有透光性的荧光体层40a而得到波长转换体50a。

(第一实施方式的第二变形例)

对第一实施方式的第二变形例进行说明。第二变形例是将第一实施方式的发光装置1的波长转换体50设定成了作为第三波长转换体的波长转换体50b的例子。

[第三波长转换体]

图7是表示第三波长转换体50b的一个例子的剖视图。如图7所示，波长转换体50b由荧光体被烧结而制得的透光性荧光陶瓷45构成。构成透光性荧光陶瓷45的荧光体除了不为粉末形状这一点以外，与第一波长转换体50和第二波长转换体50a中所使用的荧光体相同，因此省略说明。此外，透光性荧光陶瓷45既可以包含全部多种荧光体，也可以包含多种荧光体之中的一种以上。另外，在透光性荧光陶瓷45仅包含一种荧光体的情况下，其它荧光体可以为除了透光性荧光陶瓷45以外的形态，例如可以为波长转换体50、波长转换体50a。

透光性荧光陶瓷仅由导热系数优异的无机材料构成，因此散热性高。由此，就算是通过从固体发光器件10放射出来的激光使荧光陶瓷45中的荧光体被高光密度激发的情况下，也能够有效地抑制波长转换体50b的温度上升。其结果是，波长转换体50b中的荧光体的温度淬灭得到抑制，能够实现发光的高输出化。

(作用)

对第一实施方式的第二变形例的作用进行说明。就第一实施方式的第二变形例的作用来说，除了从波长转换体50b放射荧光f的部分与第一实施方式的第一变形例的波长转换体50a不同以外，与第一实施方式的第一变形例的波长转换体50a的作用相同。因此，将作用的说明省略一部分。

经过了图1的透镜20的激光l如图7所示以激光l3的形式从作为第二变形例的波长转换体50b的表面的正面55向透光性荧光陶瓷45供给。激光l3大多从透光性荧光陶瓷45的正面55射入透光性荧光陶瓷45内，剩余部分在正面55反射而成为激光l4。透光性荧光陶瓷45从被激光l3激发了的荧光体放射荧光f，荧光f是从正面55放射的。

此外，波长转换体50b的正面55、背面56、侧面57和58的组成相同，因此通过对背面56、侧面57和58等照射激光l，能够从各个表面放射荧光f。

第一实施方式的第二变形例的输出光的相关色温和平均显色评价数ra与第一实施方式的发光装置1相同，因此省略说明。

(波长转换体的制造方法)

波长转换体50b的制造方法可以通过制作荧光陶瓷的公知方法来制造。

(第二实施方式)

对第二实施方式的发光装置1a进行说明。第二实施方式的发光装置1a与第一实施方式的发光装置1相比在有多个固体发光器件10这一点上不同。另外，第二实施方式的发光装置1a与第一实施方式的发光装置1相比在从多个固体发光器件10放射出来的激光l不经由透镜20而是经由光纤等光传输线路23会聚于波长转换体50这一点上不同。就第二实施方式的发光装置1a来说，除了这些方面以外与第一实施方式的发光装置1相同，因此省略说明。

作为发光装置1a中所使用的光传输线路23，使用公知的光纤；以对应于多个固体发光器件10的方式设置了多根的光传输线路23被束起来以形成光纤集合体等光传输线路集合体25。

就发光装置1a的作用来说，除了有多个固体发光器件10、从多个固体发光器件10放射出来的激光l经由光传输线路23和光传输线路集合体25会聚于波长转换体50以外，与发光装置1的作用相同。因此，省略作用的说明。

另外，就发光装置1a来说，与发光装置1同样地也可以使用波长转换体50a、50b来代替波长转换体50。

就本实施方式的发光装置来说，作为用于波长转换体的荧光体，仅使用在大气中、高温下的抗氧化性优异的ce³⁺激活荧光体，因此就算是在由照射激光造成的高光密度激发下也为高输出并且长期可靠性高。由此，本实施方式的发光装置适合作为激光照明装置或激光投影仪。

实施例

以下，通过实施例对本发明进行更详细说明，但本发明不限于这些实施例。

[实施例1]

制作了图1所示的发光装置1。作为波长转换体，制作了具备不包含荧光体的透明基板30和荧光体层40的第一波长转换体50。

首先，作为涂布荧光体的基板，准备了石英基板(50×50×厚度1mm)。另外，作为通过ce³⁺激活的荧光体，准备了y3ga2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体(发光峰：530nm)和y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体(发光峰：625nm)。此外，上述荧光体是中心粒径为5～20μm的范围内的粉末荧光体。

(荧光体涂布液的制作)

使用搅拌装置，并在作为溶剂的蒸馏水中溶解作为增粘剂的聚环氧乙烷(peo；重均分子量：约100万)，由此得到了peo水溶液。就peo水溶液中的peo的配合量来说，在后述的添加荧光体时，以相对于总量1g的上述绿色荧光体和上述红色荧光体为15mg的方式来进行制备。

接着，在peo水溶液中添加上述绿色荧光体和上述红色荧光体，并进行了搅拌。绿色荧光体和上述红色荧光体的添加量是：相对于15mg的peo水溶液中的peo，上述绿色荧光体和上述红色荧光体的总量为1g。进而，在添加了荧光体的peo水溶液中添加作为粘接剂的超微粒状氧化铝(平均粒径：30nm)，并进行搅拌，制作了荧光体涂布液。超微粒状氧化铝的添加量是：相对于总量1g的上述绿色荧光体和上述红色荧光体，为30mg。

(荧光体层的形成)

向上述石英基板上滴加上述荧光体涂布液，并自然放置，从而使荧光体涂布液附着于石英基板的单面。接着，对附着了的荧光体涂布液吹60℃的温风10分钟，由此使荧光体涂布液干燥，从而在石英基板的表面形成荧光膜(荧光体涂布液干燥体层)。将形成了包含荧光体的荧光膜的石英基板放入电炉，在大气中以600℃加热了30分钟，此时荧光膜中的peo燃尽，在石英基板上形成了荧光体层。由此，得到了在石英基板上形成了荧光体层的波长转换体。此外，荧光体层成为在超微粒状氧化铝结合而成的透光性氧化铝层中分散有上述绿色荧光体和上述红色荧光体的荧光体层。使用所得到的波长转换体和蓝色激光二极管(峰值波长：450nm)，制作了图1所示的发光装置1。

[实施例2]

作为透明基板，使用了显示发光峰为555nm的绿色发光的作为透光性荧光陶瓷基板的y3al2(alo4)3:ce³⁺基板(10×10×厚度0.5mm)来代替实施例1的石英基板。另外，使用了作为荧光体仅包含y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体(发光峰：625nm)的荧光体涂布液来代替实施例1的荧光体涂布液。荧光体涂布液中的上述红色荧光体的添加量是：相对于15mg的peo水溶液中的peo，上述红色荧光体为1g。而且，除了使用了上述透光性荧光陶瓷基板和上述荧光体涂布液以外，与实施例1同样地操作，得到波长转换体，制作了图1所示的发光装置1。波长转换体成为在透光性绿色发光荧光陶瓷基板上形成有红色发光荧光体层的波长转换体。

[实施例3]

制作了与图1所示的发光装置1相同的发光装置。此外，作为波长转换体，制作了具备金属基板和荧光体层的第二波长转换体50a。因此，来自波长转换体50a的荧光f的放射方向如图5所示。

首先，作为涂布荧光体的基板，准备了金属al基板(20×20×厚度1mm)。另外，作为通过ce³⁺激活的荧光体，准备了lu3al2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体(发光峰：513nm)和y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体(发光峰：625nm)。上述荧光体是中心粒径为5～20μm的范围内的粉末荧光体。

(荧光体涂布液的制作)

作为无机粘接剂，使用了聚甲基硅倍半氧烷溶胶(pmsq溶胶)。pmsq溶胶是在作为溶剂的乙醇中分散聚甲基硅倍半氧烷(pmsq)而得到的。就pmsq溶胶中的pmsq的含量来说，在后述的添加荧光体时，以相对于总量1g的上述绿色荧光体和上述红色荧光体为350mg的方式进行制备。

接着，在pmsq溶胶中添加上述绿色荧光体和上述红色荧光体，使用搅拌装置进行了搅拌。绿色荧光体和上述红色荧光体的添加量是：相对于350mg的pmsq溶胶中的pmsq，上述绿色荧光体和上述红色荧光体的总量为1g。进而，在添加了荧光体的pmsq溶胶中，适当添加作为溶剂的乙醇，调整了pmsq溶胶的粘度。

(荧光体层的形成)

向上述金属al基板上滴加上述荧光体涂布液，并自然放置，从而使荧光体涂布液附着于金属al基板的单面。接着，使附着了的荧光体涂布液在室温干燥3小时，在金属al基板的表面形成了荧光膜(荧光体涂布液干燥体层)。将形成了包含荧光体的荧光膜的金属al基板放入干燥机，在大气中以200℃加热1小时，此时乙醇蒸发，在金属al基板上形成了具有透光性的荧光体层。由此，得到了在金属al基板上形成了荧光体层的波长转换体。此外，荧光体层成为在pmsq中分散有上述绿色荧光体和上述红色荧光体的荧光体层。使用所得到的波长转换体，制作与图1所示的发光装置1相同的发光装置。

通过模拟制作了实施例3的发光装置所放射的输出光的光谱分布。模拟是使用蓝色激光二极管的光谱分布以及lu3al2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体和y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体的发光光谱数据来进行的。蓝色激光二极管的峰值波长设定成了450nm和460nm。

图9和图10示出通过模拟制得的输出光的光谱分布曲线的一个例子。图9是作为固体发光器件的蓝色激光二极管所放射的蓝色激光的光谱分布曲线的峰值波长为450nm时的例子。图10是作为固体发光器件的蓝色激光二极管所放射的蓝色激光的光谱分布曲线的峰值波长为460nm时的例子。

图9和图10中，由符号a所示的具有亮线状锐利峰的曲线部分是与作为固体发光器件的蓝色激光二极管所放射的蓝色激光的光谱分布曲线(峰值波长：450nm或460nm)相当的部分。另外，图9和图10中，包括符号b和符号c的显示平缓变化的曲线部分是与接受激光而波长转换体中的荧光体所放射的荧光的光谱分布曲线相当的部分。更具体来说，后者的与荧光的光谱分布曲线相当的部分包括由符号b所示的500nm～530nm的肩状绿色光成分和由符号c所示的波长为600nm以上的红色光成分。由符号b所示的肩状绿色光成分是lu3al2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体的发光成分。另外，由符号c所示的波长为600nm以上的红色光成分是y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体的发光成分。

由图9和图10可知：当使用实施例3的发光装置时，得到蓝色～红色的光成分。此外，具有图9所示的光谱分布的光是相关色温为3000k、ra为85，具有图10所示的光谱分布的光是相关色温为5000k、ra为88。具有图9和图10所示的光谱分布曲线的光都具有适合作为照明用的光谱分布。此外，实施例1的y3ga2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体还具有与实施例3的lu3al2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体相同的发光特性。因此，推测就算是在使用实施例1的y3ga2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体进行了模拟的情况下，也会得到与图9和图10相同的结果。

图11是出于评价实际的照明光的显色性的目的而使用简易地构成的发光装置来实际测定得到的输出光的光谱分布曲线的一个例子。就该发光装置来说，作为激发光，使用了发光峰值波长为460nm、发光光谱半值宽度约为4nm的蓝色光。另外，就该发光装置来说，作为构成波长转换体的荧光体，使用了20质量份的lu3al2(alo4)3:ce³⁺绿色荧光体与80质量份的y3mg2(alo4)(sio4)2:ce³⁺红色荧光体的混合荧光体。此外，图11的光谱分布是使用多通道光谱仪(mcpd-98000：大塚电子株式会社制)而得到的数据。可知具有图11所示的光谱分布曲线的照明光是相关色温为5100k、ra为81，其是适合作为照明用的光。

此外，在上述简易地构成的发光装置中调整荧光体的混合比例、混合量、种类等，由此能够得到如图9和图10所示那样的光谱分布和色调的光。

将日本特愿2014-251452号(申请日：2014年12月12日)的全部内容援引至此。

以上，顺着实施例对本发明的内容进行了说明，但本发明不限于这些记载，还能够进行各种变形和改良，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。

产业上的可利用性

本发明的发光装置为高输出并且长期可靠性高。

符号说明

1发光装置

10固体发光器件

30透明基板

35金属基板

40、40a荧光体层

41、41a荧光体涂布液层

42、42a荧光体涂布液干燥体层

45荧光陶瓷

50、50a、50b波长转换体