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WO2018163830A1 - 光源装置 - Google Patents

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WO2018163830A1
WO2018163830A1 PCT/JP2018/006343 JP2018006343W WO2018163830A1 WO 2018163830 A1 WO2018163830 A1 WO 2018163830A1 JP 2018006343 W JP2018006343 W JP 2018006343W WO 2018163830 A1 WO2018163830 A1 WO 2018163830A1
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WO
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phosphor
light source
source device
excitation light
light
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PCT/JP2018/006343
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English (en)
French (fr)
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裕喜 上田
将之 鳳桐
純久 長崎
奥山　浩二郎
充 新田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to CN201880015041.4A priority patent/CN110383514A/zh
Priority to US16/483,401 priority patent/US20200010760A1/en
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
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    • H10H20/80—Constructional details
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Definitions

  • the present disclosure relates to a light source device.
  • a light source device including an excitation light source and a phosphor is known.
  • the excitation light source emits blue light, for example.
  • the phosphor absorbs blue light emitted from the excitation light source and emits yellow fluorescence. Blue light and yellow light are mixed, and white light is emitted from the light source device.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a light emitting diode device including a light emitting diode (LED) chip and a phosphor.
  • the phosphor described in Patent Document 1 emits yellow fluorescence.
  • the phosphor is an yttrium / aluminum / garnet phosphor having cerium.
  • the phosphor described in Patent Document 2 emits red fluorescence.
  • the host crystal of the phosphor is an inorganic compound having the same crystal structure as CaSiAlN 3 .
  • the emission center of the phosphor is, for example, Eu.
  • a light source device includes an excitation light source and a phosphor layer that emits fluorescence upon receiving excitation light from the excitation light source.
  • the phosphor layer includes a first phosphor having a peak wavelength of fluorescence emitted by excitation light of 400 nm to 510 nm and a second phosphor having a peak wavelength of fluorescence emitted by excitation light of 580 nm to 700 nm. Including at least one selected.
  • the fluorescence lifetime of each of the first phosphor and the second phosphor is not less than 0.1 nanoseconds and not more than 250 nanoseconds.
  • the energy density of the excitation light is 10 W / mm 2 or more.
  • the light source device of the present disclosure light having high luminance and excellent color rendering can be obtained.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a light source device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing the peak wavelength of light emitted from each phosphor and the fluorescence lifetime of each phosphor.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the energy density of excitation light and the maintenance rate of the internal quantum efficiency of the phosphor for each fluorescence lifetime of the phosphor.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a light source device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a light source device according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a light source device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a light source device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the energy density of the excitation light and the CIE chromaticity coordinates of the light emitted from each of the wavelength conversion members of Samples 1 and 2.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the energy density of the excitation light and the CIE chromaticity coordinates of the light emitted from each of the wavelength conversion members of Samples 1 and 2.
  • FIG. 10 is a graph showing changes in CIE chromaticity coordinates of light emitted from each of the wavelength conversion members of Samples 1 and 2.
  • Patent Documents 1 and 2 have room for improvement from the viewpoint of the luminance and color rendering properties of emitted light.
  • This disclosure provides a technique for obtaining light having high luminance and excellent color rendering.
  • the intensity (luminance) of the light emitted from the phosphor increases.
  • the increase in the intensity of the light emitted from the phosphor stops. That is, the intensity of light emitted from the phosphor is saturated.
  • the saturation of the intensity of light emitted from the phosphor depends on the fluorescence lifetime of the phosphor. The longer the fluorescence lifetime of the phosphor, the more difficult it is to increase the intensity of light emitted from the phosphor.
  • a phosphor having a relatively long fluorescence lifetime it is difficult for a phosphor having a relatively long fluorescence lifetime to emit light having a higher intensity than a phosphor having a short fluorescence lifetime.
  • a phosphor having a relatively long fluorescence lifetime and a phosphor having a short fluorescence lifetime are combined, there is also a problem that light emitted from the light source device is inferior in color rendering.
  • a light source device includes an excitation light source and a phosphor layer that emits fluorescence upon receiving excitation light from the excitation light source.
  • the phosphor layer includes a first phosphor having a peak wavelength of fluorescence emitted by excitation light of 400 nm to 510 nm and a second phosphor having a peak wavelength of fluorescence emitted by excitation light of 580 nm to 700 nm. Including at least one selected.
  • the fluorescence lifetime of each of the first phosphor and the second phosphor is not less than 0.1 nanoseconds and not more than 250 nanoseconds.
  • the energy density of the excitation light is 10 W / mm 2 or more.
  • the excitation light source emits excitation light having a large energy density.
  • the first phosphor or the second phosphor emits fluorescence upon receiving excitation light. Since the fluorescence lifetime of each of the first phosphor and the second phosphor is short, each of the first phosphor and the second phosphor can emit high intensity light. That is, the light source device can emit light having high luminance.
  • the light source device includes another phosphor layer, the light source device can emit light having excellent color rendering properties. That is, the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering properties.
  • the light source device includes an excitation light source and a phosphor layer that emits fluorescence upon receiving excitation light from the excitation light source.
  • the phosphor layer includes a first phosphor having a peak wavelength of fluorescence emitted by excitation light of 400 nm to 510 nm and a second phosphor having a peak wavelength of fluorescence emitted by excitation light of 580 nm to 700 nm. Including at least one selected.
  • the fluorescence lifetime of each of the first phosphor and the second phosphor is not less than 0.1 nanoseconds and not more than 250 nanoseconds.
  • the difference between the peak wavelength of the fluorescence emitted by the first phosphor and the peak wavelength of the excitation light is in the range of 20 nm to 200 nm.
  • the difference between the peak wavelength of the fluorescence emitted by the second phosphor and the peak wavelength of the excitation light is in the range of 20 nm to 350 nm.
  • the fluorescence lifetime of each of the first phosphor and the second phosphor is short. Therefore, when the energy density of the excitation light from the excitation light source is large, each of the first phosphor and the second phosphor can emit high intensity light. That is, the light source device can emit light having high luminance. When the light source device includes another phosphor layer, the light source device can emit light having excellent color rendering properties. That is, the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering properties.
  • the first phosphor of the light source device of the present disclosure may include a compound represented by Lu 3 (Ga 1-x Al x ) 5 O 12 : Ce 3+ (0 ⁇ x ⁇ 1).
  • the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering.
  • the first phosphor of the light source device of the present disclosure includes a compound represented by Y 3 Sc 2 (Ga 1-y Al y ) 3 O 12 : Ce 3+ (0 ⁇ y ⁇ 1), and (Ca 1-z RE z ) 3 (Zr 1-w Sc w ) 2 Sc 3 O 12 : Ce 3+ (0 ⁇ z ⁇ 1, 0 ⁇ w ⁇ 1, RE is at least one selected from the group consisting of Lu, Y and Gd At least one selected from the group consisting of compounds represented by: Thereby, the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering.
  • the second phosphor of the light source device of the present disclosure may include a compound represented by La 3 (Si 6-s , Al s ) N 11- (1/3) s : Ce 3+ (0 ⁇ s ⁇ 1). Good. Thereby, the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering.
  • the second phosphor of the light source device of the present disclosure may include a compound represented by Lu 2 CaMg 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ .
  • the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering.
  • the second phosphor of the light source device of the present disclosure may include a compound represented by (Ca, Sr, Ba, Mg) AlSiN 3 : Ce 3+ .
  • the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering.
  • the second phosphor of the light source device of the present disclosure is represented by a compound represented by CaSiN 2 : Ce 3+ , a compound represented by Sr 3 Sc 4 O 9 : Ce 3+ , and GdSr 2 AlO 5 : Ce 3+. And at least one selected from the group consisting of the following compounds: Thereby, the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering.
  • the phosphor layer of the light source device according to the present disclosure may further include a first matrix surrounding the first phosphor.
  • the first phosphor has a stable shape as an aggregate.
  • the phosphor layer is excellent in heat resistance.
  • the first matrix of the light source device of the present disclosure may include ZnO.
  • the first phosphor has a stable shape as an aggregate.
  • the phosphor layer is excellent in heat resistance.
  • the phosphor layer of the light source device according to the present disclosure may further include a second matrix surrounding the second phosphor.
  • the second phosphor has a stable shape as an aggregate.
  • the phosphor layer is excellent in heat resistance.
  • the second matrix of the light source device of the present disclosure may include ZnO.
  • the second phosphor has a stable shape as an aggregate.
  • the phosphor layer is excellent in heat resistance.
  • the first phosphor of the light source device of the present disclosure may be a powder sintered body of the raw material of the first phosphor. Thereby, the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering.
  • the second phosphor of the light source device may be a sintered body of powder of the raw material of the second phosphor. Thereby, the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering.
  • the phosphor layer of the light source device may include a first phosphor layer including a first phosphor and a second phosphor layer including a second phosphor. Thereby, the light source device can emit light having high luminance and excellent color rendering.
  • the light source device 100 includes an excitation light source 10 and a wavelength conversion member 20.
  • the excitation light source 10 emits excitation light.
  • the excitation light source 10 is, for example, a laser diode (LD) or a light emitting diode (LED).
  • the excitation light source 10 is typically an LD.
  • the excitation light source 10 may be constituted by one LD or may be constituted by a plurality of LDs. The plurality of LDs may be optically coupled.
  • the energy density of the excitation light from the excitation light source 10 is 10 W / mm 2 or more.
  • the energy density of the excitation light is more preferably 100 W / mm 2 or more.
  • the upper limit value of the energy density of the excitation light is not particularly limited.
  • the energy density of the excitation light may be 1000 W / mm 2 or less, and more preferably 400 W / mm 2 or less.
  • “Energy density” means a value obtained by dividing the irradiation energy of excitation light irradiated to a specific range by the area of the range. The energy density can be measured, for example, by the following method. An object is irradiated with excitation light.
  • a range in which the irradiation intensity is 1 / e or more of the peak intensity is specified.
  • e indicates a natural logarithm.
  • the irradiation energy of the excitation light irradiated to the specified range is measured. Calculate the area of the specified range. The energy density is determined by dividing the irradiation energy of the excitation light by the area of the specified range.
  • the peak wavelength of the excitation light from the excitation light source 10 may be 310 nm or more, and more preferably 350 nm or more.
  • the peak wavelength of the excitation light may be 560 nm or less, and more preferably 500 nm or less.
  • the wavelength conversion member 20 is a member for converting the wavelength of the excitation light from the excitation light source 10.
  • the wavelength conversion member 20 includes a substrate 25 and a phosphor layer 30.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of the wavelength conversion member 20.
  • substrate 25 is plate shape, for example.
  • the phosphor layer 30 includes a first phosphor layer 31 or a second phosphor layer 32.
  • the phosphor layer 30 is supported by the substrate 25.
  • the phosphor layer 30 covers the entire surface of the substrate 25.
  • the phosphor layer 30 may only partially cover the surface of the substrate 25.
  • the phosphor layer 30 may be in contact with the surface of the substrate 25.
  • the light source device 100 further includes an incident optical system 15.
  • the incident optical system 15 is disposed between the excitation light source 10 and the wavelength conversion member 20.
  • the incident optical system 15 guides the light from the excitation light source 10 to the phosphor layer 30.
  • the incident optical system 15 includes a lens, a mirror, an optical fiber, and the like.
  • the material of the substrate 25 is not particularly limited.
  • the material of the substrate 25 includes, for example, at least one selected from the group consisting of glass, silicon, quartz, silicon oxide, aluminum, sapphire, gallium nitride, aluminum nitride, and zinc oxide.
  • the surface of the substrate 25 may be covered with a dielectric multilayer film, a reflection film, an antireflection film, or the like.
  • the dielectric multilayer film and the reflective film reflect light having a specific wavelength, for example.
  • the antireflection film prevents reflection of excitation light, for example.
  • the material of the dielectric multilayer film is, for example, at least one selected from the group consisting of titanium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, cerium oxide, niobium oxide, tungsten oxide, silicon oxide, cesium fluoride, calcium fluoride, and magnesium fluoride. Including one.
  • the material of the reflective film includes, for example, a metal material.
  • the metal material includes, for example, at least one selected from the group consisting of silver and aluminum.
  • the material of the antireflection film is, for example, at least one selected from the group consisting of titanium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, cerium oxide, niobium oxide, tungsten oxide, silicon oxide, cesium fluoride, calcium fluoride, and magnesium fluoride. including.
  • the first phosphor layer 31 includes a first phosphor 41 and a first matrix 51.
  • the first phosphor 41 emits fluorescence in response to excitation light from the excitation light source 10. Thereby, the wavelength of the excitation light from the excitation light source 10 is converted.
  • the peak wavelength of the fluorescence emitted by the first phosphor 41 is not less than 400 nm and not more than 510 nm.
  • the peak wavelength of the fluorescence emitted by the first phosphor 41 is even better if it is in the range of 420 nm or more and 480 nm or less.
  • the first phosphor 41 typically emits blue light.
  • the value obtained by subtracting the peak wavelength of the excitation light from the excitation light source 10 from the peak wavelength of the fluorescence emitted by the first phosphor 41 may be in the range of 20 nm to 200 nm.
  • the fluorescence lifetime of the first phosphor 41 is not less than 0.1 nanoseconds (ns) and not more than 250 ns.
  • the fluorescence lifetime of the first phosphor 41 may be 1.0 ns or more, and may be 10.0 ns or more.
  • the fluorescence lifetime of the first phosphor 41 may be 100 ns or less.
  • “Fluorescence lifetime” means the time required for the first phosphor 41 excited by absorbing excitation light to return to the ground state. In other words, it means the time required for the intensity of the fluorescent light emitted from the first phosphor 41 to decrease to 1 / e of the maximum value.
  • the fluorescence lifetime can be measured by a commercially available fluorescence lifetime measuring apparatus.
  • the first phosphor 41 belongs to the range A.
  • the horizontal axis of the graph in FIG. 2 indicates the peak wavelength of fluorescence emitted from the phosphor.
  • the vertical axis of the graph in FIG. 2 indicates the fluorescence lifetime of the phosphor.
  • the circle indicates that the phosphor has trivalent cerium as the emission center.
  • the square mark indicates that the phosphor has divalent europium as the emission center.
  • the first phosphor 41 includes BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ (BAM: Eu), (Sr, Ca, Mg) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ (SCA: Eu) and Sr 2 MgSi 2 O 7 : Has a shorter fluorescence lifetime than each of Eu 2+ (SMS: Eu).
  • BAM Eu
  • SCA Eu
  • Sr 2 MgSi 2 O 7 Has a shorter fluorescence lifetime than each of Eu 2+
  • SMS Eu
  • BAM Eu
  • SCA Eu
  • SMS Eu emit blue light.
  • the first phosphor 41 includes, for example, a phosphor having trivalent cerium as the emission center.
  • the phosphor having trivalent cerium is, for example, a compound represented by Lu 3 (Ga 1-x Al x ) 5 O 12 : Ce 3+ (0 ⁇ x ⁇ 1), Y 3 Sc 2 (Ga 1-y Al y ) 3 O 12 : Ce 3+ (0 ⁇ y ⁇ 1) and (Ca 1 ⁇ z RE z ) 3 (Zr 1 ⁇ w Sc w ) 2 Sc 3 O 12 : Ce 3+ (0 ⁇ and at least one selected from the group consisting of compounds represented by z ⁇ 1, 0 ⁇ w ⁇ 1).
  • RE includes at least one selected from the group consisting of Lu, Y, and Gd.
  • the compound represented by Lu 3 (Ga 1-x Al x ) 5 O 12 : Ce 3+ emits light having a peak wavelength in the range of 480 nm to 510 nm and has a fluorescence lifetime of 60 ns.
  • the compound represented by Y 3 Sc 2 (Ga 1-y Al y ) 3 O 12 : Ce 3+ emits light having a peak wavelength in the range of 500 nm to 510 nm and has a fluorescence lifetime of 50 ns to 90 ns. Have.
  • the compound represented by (Ca 1-z RE z ) 3 (Zr 1-w Sc w ) 2 Sc 3 O 12 : Ce 3+ emits light having a peak wavelength in the range of 470 nm to 490 nm and 3 ns The fluorescence lifetime is 10 ns or less.
  • a represents a compound represented by Lu 3 (Ga 1-x Al x ) 5 O 12 : Ce 3+ .
  • b represents a compound represented by Y 3 Sc 2 (Ga 1-y Al y ) 3 O 12 : Ce 3+ .
  • c represents a compound represented by (Ca 1-z RE z ) 3 (Zr 1-w Sc w ) 2 Sc 3 O 12 : Ce 3+ .
  • the first phosphor 41 may be made of a compound substantially represented by Lu 3 (Ga 1-x Al x ) 5 O 12 : Ce 3+ .
  • the first phosphor 41 may be substantially composed of a compound represented by Y 3 Sc 2 (Ga 1-y Al y ) 3 O 12 : Ce 3+ .
  • the first phosphor 41 may be substantially composed of a compound represented by (Ca 1-z RE z ) 3 (Zr 1-w Sc w ) 2 Sc 3 O 12 : Ce 3+ .
  • “consisting essentially of” means excluding other components that alter the essential characteristics of the referenced compound.
  • the shape of the first phosphor 41 is not particularly limited.
  • the first phosphor 41 has, for example, a particle shape.
  • the average particle diameter of the 1st fluorescent substance 41 should just be in the range of 1 micrometer or more and 80 micrometers or less.
  • the “average particle size” can be measured by the following method.
  • the surface or cross section of the first phosphor layer 31 is observed with an electron microscope, and the diameter of an arbitrary number of particles (for example, 50 particles) contained in the first phosphor layer 31 is measured.
  • the average particle diameter is determined by the average value calculated using the obtained measured values.
  • the diameter of a circle having an area equal to the area of the particles observed with an electron microscope can be regarded as the particle diameter.
  • the shape of the particles is not particularly limited.
  • the shape of the particle includes various shapes such as a spherical shape, a scale shape, and a fibrous shape.
  • the first matrix 51 surrounds the first phosphor 41.
  • the first matrix 51 may cover the entire surface of the particles of the first phosphor 41, or may partially cover the surface of the particles.
  • the first matrix 51 includes, for example, at least one selected from the group consisting of resin, glass, transparent crystal, and inorganic material.
  • the inorganic material includes, for example, at least one selected from the group consisting of ZnO, SiO 2 and TiO 2 .
  • the first matrix 51 may be substantially made of ZnO.
  • the first phosphor layer 31 may not have the first matrix 51.
  • the ratio of the weight of the first phosphor 41 to the weight of the first matrix 51 may be in the range of 0.03 to 0.7. Since the first matrix 51 surrounds the first phosphor 41, the first phosphor 41 has a stable shape as an aggregate. When the material of the first matrix 51 is excellent in heat resistance, the phosphor layer 30 is excellent in heat resistance.
  • the first phosphor layer 31 may further include a filler.
  • the filler has, for example, high thermal conductivity. When the 1st fluorescent substance layer 31 contains a filler, the 1st fluorescent substance layer 31 is excellent in heat resistance.
  • the material of the filler includes, for example, an inorganic material. As the inorganic material, those described above can be used.
  • the filler has, for example, a particle shape. The average particle diameter of the filler is smaller than the average particle diameter of the first phosphor 41, for example. The average particle size of the filler may be in the range of 0.1 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the second phosphor layer 32 includes a second phosphor 42 and a second matrix 52.
  • the second phosphor 42 emits fluorescence upon receiving excitation light from the excitation light source 10. Thereby, the wavelength of the excitation light from the excitation light source 10 is converted.
  • the peak wavelength of the fluorescence emitted by the second phosphor 42 is not less than 580 nm and not more than 700 nm.
  • the peak wavelength of the fluorescence emitted by the second phosphor 42 is even better if it is in the range of 590 nm to 650 nm.
  • the second phosphor 42 typically emits red light.
  • the value obtained by subtracting the peak wavelength of the excitation light from the excitation light source 10 from the peak wavelength of the fluorescence emitted by the second phosphor 42 may be in the range of 20 nm to 350 nm.
  • the fluorescence lifetime of the second phosphor 42 is not less than 0.1 ns and not more than 250 ns.
  • the fluorescence lifetime of the second phosphor 42 may be 1.0 ns or more, and may be 10.0 ns or more.
  • the fluorescence lifetime of the second phosphor 42 may be 100 ns or less.
  • the second phosphor 42 belongs to the range B.
  • the second phosphor 42 has a shorter fluorescence lifetime than each of CaAlSiN 3 : Eu 2+ (CASN: Eu) and (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu 2+ (SCASN: Eu).
  • Each of CASN: Eu and SCASN: Eu emits red light.
  • the second phosphor 42 includes, for example, a phosphor having trivalent cerium as the emission center.
  • the phosphor having trivalent cerium is, for example, a compound represented by La 3 (Si 6-s , Al s ) N 11- (1/3) s : Ce 3+ (0 ⁇ s ⁇ 1), Lu 2 A compound represented by CaMg 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , a compound represented by (Ca, Sr, Ba, Mg) AlSiN 3 : Ce 3+ , a compound represented by CaSiN 2 : Ce 3+ , Sr 3 Sc 4 It includes at least one selected from the group consisting of a compound represented by O 9 : Ce 3+ and a compound represented by GdSr 2 AlO 5 : Ce 3+ .
  • the compound represented by (Ca, Sr, Ba, Mg) AlSiN 3 : Ce 3+ emits light having a peak wavelength of 590 nm and has a fluorescence lifetime of 60 to 70 ns.
  • the compound represented by CaSiN 2 Ce 3+ emits light having a peak wavelength of 640 nm and has a fluorescence lifetime of 70 ns.
  • the compound represented by Sr 3 Sc 4 O 9 : Ce 3+ emits light having a peak wavelength of 620 nm and has a fluorescence lifetime of 55 ns.
  • the compound represented by GdSr 2 AlO 5 : Ce 3+ emits light having a peak wavelength of 580 nm and has a fluorescence lifetime of 65 ns.
  • d represents a compound represented by La 3 (Si 6-s , Al s ) N 11- (1/3) s : Ce 3+ .
  • e represents a compound represented by Lu 2 CaMg 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ .
  • f represents a compound represented by (Ca, Sr, Ba, Mg) AlSiN 3 : Ce 3+ .
  • g is, CaSiN 2: shows a compound represented by Ce 3+.
  • h represents a compound represented by Sr 3 Sc 4 O 9 : Ce 3+ .
  • i represents a compound represented by GdSr 2 AlO 5 : Ce 3+ .
  • the second phosphor 42 may be made of a compound substantially represented by La 3 (Si 6-s , Al s ) N 11- (1/3) s : Ce 3+ .
  • the second phosphor 42 is substantially Lu 2 CaMg 2 Si 3 O 12 : may be made from a compound represented by Ce 3+.
  • the second phosphor 42 may be substantially composed of a compound represented by (Ca, Sr, Ba, Mg) AlSiN 3 : Ce 3+ .
  • the second phosphor 42 is substantially CaSiN 2: may be made from the compounds represented by Ce 3+.
  • the second phosphor 42 is substantially Sr 3 Sc 4 O 9: may be made from a compound represented by Ce 3+.
  • the second phosphor 42 is substantially GdSr 2 AlO 5: may be made from the compounds represented by Ce 3+.
  • the composition formula includes at least one element selected from the plurality of listed elements in the compound.
  • the composition formula “(Ca, Sr, Ba, Mg) AlSiN 3 : Ce 3+ ” is “CaAlSiN 3 : Ce 3+ ”, “SrAlSiN 3 : Ce 3+ ”, “BaAlSiN 3 : Ce 3+ ”, “MgAlSiN 3 : Ce 3+ ",” Ca 1-m Sr m AlSiN 3 : Ce 3+ ",” Ca 1-m Ba m AlSiN 3 : Ce 3+ "," Ca 1-m Mg m AlSiN 3 : Ce 3+ "," Sr 1 -m Ba m AlSiN 3: Ce 3+ ",” Sr 1-m Mg m AlSiN 3 : Ce 3+ ",” Ba 1-m Mg m AlSiN 3 : Ce 3+ ",” Ba 1-m Mg m AlSiN 3 : Ce 3+ ",” Ba 1-m Mg
  • m, n, and p satisfy 0 ⁇ m ⁇ 1, 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ p ⁇ 1, 0 ⁇ m + n ⁇ 1, and 0 ⁇ m + n + p ⁇ 1, respectively.
  • the shape of the second phosphor 42 is not particularly limited.
  • the second phosphor 42 has, for example, a particle shape.
  • the average particle diameter of the second phosphor 42 may be in the range of 1 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the second matrix 52 surrounds the second phosphor 42.
  • the second matrix 52 may cover the entire surface of the particles of the second phosphor 42 or may partially cover the surface of the particles.
  • the second matrix 52 includes, for example, at least one selected from the group consisting of resin, glass, transparent crystals, and inorganic materials. As the inorganic material, those described above can be used.
  • the second matrix 52 may be substantially made of ZnO.
  • the second phosphor layer 32 may not have the second matrix 52.
  • the ratio of the weight of the second phosphor 42 to the weight of the second matrix 52 may be in the range of 0.03 to 0.7. Since the second matrix 52 surrounds the second phosphor 42, the second phosphor 42 has a stable shape as an aggregate. When the material of the second matrix 52 is excellent in heat resistance, the phosphor layer 30 is excellent in heat resistance.
  • the second phosphor layer 32 may further have a filler.
  • the filler may be the same as that exemplified as the filler contained in the first phosphor layer 31.
  • the first phosphor 41 is produced.
  • the method for producing the first phosphor 41 is not particularly limited, and a known method can be used.
  • the raw material powder of the first phosphor 41 is mixed.
  • the first phosphor 41 contains Lu 3 (Ga 1-x Al x ) 5 O 12 : Ce 3+ , for example, a powder of a compound containing Ce, a powder of a compound containing Lu, a powder of a compound containing Ga, and Al A compound powder containing is mixed.
  • the powder can be mixed by a ball mill or the like.
  • the mixed raw material powder is fired.
  • the firing conditions are not particularly limited. Firing may be performed by an electric furnace. Firing may be performed in a nitrogen atmosphere.
  • the firing temperature may be in the range of 1500 to 2000 ° C. Firing is performed, for example, for 1 to 50 hours.
  • the pressure inside the electric furnace may be 3 atm or more.
  • the 1st fluorescent substance 41 is obtained as a sintered compact of the raw material powder of the 1st fluorescent substance 41.
  • the obtained first phosphor 41 may be washed with a washing liquid.
  • the cleaning liquid is, for example, a nitric acid solution.
  • the average particle diameter of the first phosphor 41 may be adjusted by pulverizing the obtained first phosphor 41.
  • the first phosphor 41 can be crushed by a pulverizer such as a ball mill or a jet mill.
  • the first phosphor layer 31 is disposed on the substrate 25.
  • the first matrix 51 is zinc oxide
  • a thin film of zinc oxide is formed on the substrate 25.
  • a film forming method in a gas phase such as an electron beam evaporation method, a plasma evaporation method, a sputtering method, or a pulsed laser deposition method is used.
  • the particles of the first phosphor 41 are placed on the zinc oxide thin film.
  • the method of arranging the particles of the first phosphor 41 on the zinc oxide thin film is not particularly limited.
  • a dispersion liquid in which the particles of the first phosphor 41 are dispersed is formed.
  • the substrate 25 is placed in the dispersion.
  • the first phosphor 41 can be disposed on the zinc oxide thin film.
  • the first phosphor 41 may be disposed on the zinc oxide thin film by precipitating the first phosphor 41 in the dispersion.
  • the first phosphor 41 may be disposed on the zinc oxide thin film by applying a paste in which the first phosphor 41 is dispersed on the zinc oxide thin film.
  • the first matrix 51 can be formed from a thin film of zinc oxide by a liquid phase growth method.
  • the first phosphor layer 31 is formed.
  • the liquid phase growth method include a chemical solution deposition method, a hydrothermal synthesis method, and an electrolytic deposition method.
  • the solution for growing crystals include an aqueous solution containing hexamethylenetetramine and zinc nitrate.
  • the method for producing the second phosphor 42 the method exemplified as the method for producing the first phosphor 41 can be used.
  • the raw material powder of the second phosphor 42 is mixed.
  • the mixed raw material powder is fired.
  • the 2nd fluorescent substance 42 is obtained as a sintered compact of the raw material powder of the 2nd fluorescent substance 42.
  • the obtained second phosphor 42 may be washed with a washing liquid.
  • the average particle diameter of the second phosphor 42 may be adjusted by pulverizing the obtained second phosphor 42.
  • the method exemplified as a method of disposing the first phosphor layer 31 on the substrate 25 can be used.
  • excitation light is emitted from the excitation light source 10.
  • the excitation light is incident on the first phosphor layer 31 or the second phosphor layer 32 of the wavelength conversion member 20 through the incident optical system 15.
  • the first phosphor 41 included in the first phosphor layer 31 receives excitation light and emits fluorescence.
  • the second phosphor 42 included in the second phosphor layer 32 receives excitation light and emits fluorescence.
  • light is emitted from the light source device 100.
  • the emitted light from the light source device 100 may include a part of the excitation light from the excitation light source 10.
  • the excitation light source 10 emits light to the first phosphor layer 31 or the second phosphor layer 32 of the wavelength conversion member 20. However, the excitation light source 10 may emit light to the substrate 25 of the wavelength conversion member 20. At this time, the substrate 25 is made of a material that transmits the excitation light from the excitation light source 10.
  • the fluorescence lifetimes of the first phosphor 41 and the second phosphor 42 are relatively short. As shown in FIG. 3, the shorter the fluorescence lifetime of the phosphor, the greater the maintenance rate of the internal quantum efficiency of the phosphor.
  • the horizontal axis of the graph in FIG. 3 indicates the energy density E (W / mm 2 ) of the excitation light.
  • the vertical axis of the graph in FIG. 3 indicates the maintenance rate R (%) of the internal quantum efficiency of the phosphor.
  • the internal quantum efficiency of the phosphor means the ratio of the number of photons of light emitted from the phosphor to the number of photons of excitation light absorbed by the phosphor.
  • the maintenance rate R of the internal quantum efficiency of the phosphor is expressed by the following formula (1).
  • ⁇ (E) represents the internal quantum efficiency of the phosphor when the phosphor is irradiated with excitation light having an energy density of E (W / mm 2 ).
  • ⁇ (0.01) represents the internal quantum efficiency of the phosphor when the phosphor is irradiated with excitation light having an energy density of 0.01 W / mm 2 .
  • the graph in Fig. 3 shows the result of the simulation.
  • the simulation can be performed by, for example, numerical analysis software.
  • a 6-level model is used as an analysis target.
  • the six-level model is created based on a coordinate coordinate model that takes into account the general four levels representing absorption and emission and the level of the conductor.
  • re-excitation means that the excited phosphor absorbs light.
  • the fluorescence lifetime corresponds to the reciprocal of the transition rate from the excitation level to the emission level.
  • a basic equation (rate equation) can be obtained as a time development problem between carrier density and light density.
  • An algebraic equation is obtained by setting the time variation of the basic equation to zero.
  • the graph of FIG. 3 is obtained by calculating the obtained algebraic equation with numerical analysis software.
  • An example of numerical analysis software is Mathematica. Mathematica can solve nonlinear algebraic equations.
  • each of the first phosphor 41 and the second phosphor 42 can emit high intensity light. That is, the light source device 100 can emit light having high luminance.
  • the phosphor layer 30 includes both the first phosphor layer 31 and the second phosphor layer 32. Except that the phosphor layer 30 has both the first phosphor layer 31 and the second phosphor layer 32, the structure of the light source device 110 is the same as the structure of the light source device 100 of the first embodiment. Therefore, elements common to the light source device 100 of the first embodiment and the light source device 110 of the present embodiment may be denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted. That is, the following description regarding each embodiment can be applied to each other as long as there is no technical contradiction. Further, as long as there is no technical contradiction, each embodiment may be combined with each other.
  • the first phosphor layer 31 is supported by the substrate 25.
  • the second phosphor layer 32 is disposed on the first phosphor layer 31. That is, in the thickness direction of the substrate 25, the substrate 25, the first phosphor layer 31, and the second phosphor layer 32 are arranged in this order. However, the respective positions of the first phosphor layer 31 and the second phosphor layer 32 may be interchanged.
  • the first phosphor layer 31 may be in contact with the second phosphor layer 32.
  • the ratio of the fluorescence lifetime of the first phosphor 41 to the fluorescence lifetime of the second phosphor 42 may be in the range of 0.5 to 2.0. At this time, even when the energy density of the excitation light is large, the maintenance rate of the internal quantum efficiency of the first phosphor 41 is almost the same as the maintenance rate of the internal quantum efficiency of the second phosphor 42. Therefore, the light source device 110 can emit light having high luminance and excellent color rendering properties.
  • the method exemplified as the method of arranging the first phosphor layer 31 on the substrate 25 in the first embodiment. can be used.
  • the wavelength conversion member 20 is obtained by disposing the second phosphor layer 32 on the first phosphor layer 31 after the first phosphor layer 31 is disposed on the substrate 25.
  • the excitation light When the excitation light is emitted from the excitation light source 10, the excitation light is incident on the second phosphor layer 32 of the wavelength conversion member 20 through the incident optical system 15.
  • the second phosphor 42 included in the second phosphor layer 32 receives excitation light and emits fluorescence. Part of the excitation light that has not been absorbed by the second phosphor layer 32 enters the first phosphor layer 31.
  • the first phosphor 41 included in the first phosphor layer 31 receives excitation light and emits fluorescence. Thereby, light is emitted from the light source device 110.
  • the emitted light from the light source device 110 may include a part of the excitation light from the excitation light source 10.
  • each of the first phosphor 41 and the second phosphor 42 can emit high intensity light. That is, the light source device 110 can emit light having high luminance. Since the difference between the maintenance rate of the internal quantum efficiency of the first phosphor 41 and the maintenance rate of the internal quantum efficiency of the second phosphor 42 is small, light with excellent color rendering can be obtained from the light source device 110.
  • the first phosphor layer 31 of the light source device 120 includes a first phosphor 41 and a second phosphor 42.
  • the structure of the light source device 120 is the same as the structure of the light source device 100 of the first embodiment except that the first phosphor layer 31 further includes the second phosphor 42.
  • the weight ratio between the first phosphor 41 and the second phosphor 42 is determined according to the target color tone, the intensity of light emitted from each phosphor, and the like.
  • the excitation light When the excitation light is emitted from the excitation light source 10, the excitation light enters the first phosphor layer 31 of the wavelength conversion member 20 through the incident optical system 15.
  • the first phosphor 41 emits fluorescence upon receiving excitation light.
  • the second phosphor 42 emits fluorescence upon receiving excitation light.
  • light is emitted from the light source device 120.
  • the emitted light from the light source device 120 may include a part of the excitation light from the excitation light source 10.
  • each of the first phosphor 41 and the second phosphor 42 can emit high intensity light. That is, the light source device 120 can emit light having high luminance. Since the difference between the maintenance rate of the internal quantum efficiency of the first phosphor 41 and the maintenance rate of the internal quantum efficiency of the second phosphor 42 is small, light with excellent color rendering can be obtained from the light source device 120.
  • the phosphor layer 30 includes a first phosphor layer 31, a second phosphor layer 32, and a third phosphor layer 33.
  • the third phosphor layer 33 is disposed between the first phosphor layer 31 and the second phosphor layer 32. That is, in the thickness direction of the substrate 25, the substrate 25, the first phosphor layer 31, the third phosphor layer 33, and the second phosphor layer 32 are arranged in this order. However, the positions of the first phosphor layer 31, the second phosphor layer 32, and the third phosphor layer 33 may be interchanged with each other.
  • the third phosphor layer 33 may be in contact with each of the first phosphor layer 31 and the second phosphor layer 32.
  • the third phosphor layer 33 includes a third phosphor 43 and a third matrix 53.
  • the third phosphor 43 emits fluorescence in response to excitation light from the excitation light source 10.
  • the peak wavelength of the fluorescence emitted by the third phosphor 43 is greater than 510 nm.
  • the peak wavelength of the fluorescence emitted by the third phosphor 43 is less than 580 nm.
  • the third phosphor 43 typically emits green or yellow light.
  • the fluorescence lifetime of the third phosphor 43 is not less than 0.1 ns and not more than 250 ns.
  • the fluorescence lifetime of the third phosphor 43 may be 1.0 ns or more, and may be 10.0 ns or more.
  • the fluorescence lifetime of the third phosphor 43 may be 100 ns or less.
  • the ratio of the fluorescence lifetime of the third phosphor 43 to the fluorescence lifetime of the first phosphor 41 may be in the range of 0.5 to 2.0.
  • the ratio of the fluorescence lifetime of the third phosphor 43 to the fluorescence lifetime of the second phosphor 42 may be in the range of 0.5 to 2.0.
  • the light source device 130 can emit light having high luminance and excellent color rendering properties.
  • the third phosphor 43 belongs to the range C.
  • the third phosphor 43 has a shorter fluorescence lifetime than Si 6-u Al u O u N 8-u : Eu 2+ ( ⁇ -SiAlON: Eu). u satisfies 0 ⁇ u ⁇ 4.2. ⁇ -SiAlON: Eu emits green light.
  • the third phosphor 43 includes, for example, a phosphor having trivalent cerium as the emission center.
  • the phosphor having trivalent cerium is represented by, for example, a compound represented by La 3 Si 6 N 11 : Ce 3+ (LSN: Ce) and Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce). It contains at least one selected from the group consisting of compounds.
  • LSN: Ce emits light having a peak wavelength of 540 nm and has a fluorescence lifetime of 50 ns.
  • YAG Ce emits light having a peak wavelength of 560 nm and has a fluorescence lifetime of 60 ns.
  • the third phosphor 43 may be substantially made of LSN: Ce.
  • the third phosphor 43 may be substantially made of YAG: Ce.
  • the shape of the third phosphor 43 is not particularly limited.
  • the third phosphor 43 has, for example, a particle shape.
  • the average particle diameter of the third phosphor 43 may be in the range of 1 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the third matrix 53 surrounds the third phosphor 43.
  • the third matrix 53 may cover the entire surface of the particles of the third phosphor 43, or may partially cover the surface of the particles.
  • the third matrix 53 includes, for example, at least one selected from the group consisting of resin, glass, transparent crystal, and inorganic material. As the inorganic material, those described above can be used.
  • the third matrix 53 may be substantially made of ZnO.
  • the third phosphor layer 33 may not have the third matrix 53.
  • the ratio of the weight of the third phosphor 43 to the weight of the third matrix 53 may be in the range of 0.03 to 0.7. Since the third matrix 53 surrounds the third phosphor 43, the third phosphor 43 has a stable shape as an aggregate. When the material of the third matrix 53 is excellent in heat resistance, the phosphor layer 30 is excellent in heat resistance.
  • the third phosphor layer 33 may further have a filler.
  • the filler may be the same as that exemplified as the filler contained in the first phosphor layer 31.
  • the method exemplified as the method for producing the first phosphor 41 can be used.
  • the raw material powder of the third phosphor 43 is mixed.
  • the mixed raw material powder is fired.
  • the 3rd fluorescent substance 43 is obtained as a sintered compact of the raw material powder of the 3rd fluorescent substance 43.
  • the obtained third phosphor 43 may be washed with a washing liquid.
  • the average particle diameter of the third phosphor 43 may be adjusted by pulverizing the obtained third phosphor 43.
  • the method exemplified as the method of disposing the first phosphor layer 31 on the substrate 25 in the first embodiment. can be used.
  • the third phosphor layer 33 is disposed on the first phosphor layer 31.
  • the wavelength conversion member 20 is obtained by disposing the second phosphor layer 32 on the third phosphor layer 33.
  • the excitation light When the excitation light is emitted from the excitation light source 10, the excitation light is incident on the second phosphor layer 32 of the wavelength conversion member 20 through the incident optical system 15.
  • the second phosphor 42 included in the second phosphor layer 32 receives excitation light and emits fluorescence. Part of the excitation light that has not been absorbed by the second phosphor layer 32 enters the third phosphor layer 33.
  • the third phosphor 43 included in the third phosphor layer 33 receives the excitation light and emits fluorescence. Part of the excitation light that has not been absorbed by the third phosphor layer 33 enters the first phosphor layer 31.
  • the first phosphor 41 included in the first phosphor layer 31 receives excitation light and emits fluorescence.
  • the second phosphor 42 emits red light.
  • the third phosphor 43 emits green or yellow light.
  • the first phosphor 41 emits blue light. By mixing these lights, white light is obtained. As a result, white light is emitted from the light source device 130.
  • the emitted light from the light source device 130 may include a part of the excitation light from the excitation light source 10.
  • each of the first phosphor 41, the second phosphor 42, and the third phosphor 43 is High intensity light can be emitted. That is, the light source device 130 can emit light having high luminance. Since the maintenance rates of the internal quantum efficiencies of the first phosphor 41, the second phosphor 42, and the third phosphor 43 are approximately the same, the light source device 130 can emit light having excellent color rendering properties. That is, the light source device 130 can emit light having high luminance and excellent color rendering properties.
  • the phosphor layer 30 of the light source device 130 may not include the first phosphor layer 31 but may include the second phosphor layer 32 and the third phosphor layer 33.
  • the phosphor layer 30 of the light source device 130 does not include the second phosphor layer 32, and may include the first phosphor layer 31 and the third phosphor layer 33.
  • the first phosphor layer 31 of the light source device 140 includes a first phosphor 41, a second phosphor 42, and a third phosphor 43. Except that the first phosphor layer 31 further includes a second phosphor 42 and a third phosphor 43, the structure of the light source device 140 is the same as the structure of the light source device 100 of the first embodiment.
  • the weight ratio of the first phosphor 41, the second phosphor 42, and the third phosphor 43 is determined according to the target color tone, the intensity of light emitted from each phosphor, and the like.
  • the excitation light When the excitation light is emitted from the excitation light source 10, the excitation light enters the first phosphor layer 31 of the wavelength conversion member 20 through the incident optical system 15.
  • the first phosphor 41 emits blue light upon receiving excitation light.
  • the second phosphor 42 receives the excitation light and emits red light.
  • the third phosphor 43 emits green or yellow light upon receiving the excitation light. By mixing these lights, white light is obtained. Thereby, white light is emitted from the light source device 140.
  • the emitted light from the light source device 140 may include a part of the excitation light from the excitation light source 10.
  • each of the first phosphor 41, the second phosphor 42, and the third phosphor 43 is High intensity light can be emitted. That is, the light source device 140 can emit light having high luminance. Since the maintenance rates of the internal quantum efficiencies of the first phosphor 41, the second phosphor 42, and the third phosphor 43 are approximately the same, the light source device 140 can emit light having excellent color rendering properties. That is, the light source device 140 can emit light having high luminance and excellent color rendering properties.
  • the first phosphor layer 31 of the light source device 140 does not include the first phosphor 41, but includes the second phosphor 42, the third phosphor 43, and the first matrix 51. May be.
  • the first phosphor layer 31 of the light source device 140 does not have the second phosphor 42 but may be composed of the first phosphor 41, the third phosphor 43, and the first matrix 51.
  • Example 1 a zinc oxide thin film was formed on a substrate.
  • the substrate was made of sapphire. Phosphor particles were placed on the zinc oxide thin film.
  • Lu 2 CaMg 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ and YAG: Ce were used as the phosphor.
  • the ratio of the weight of Lu 2 CaMg 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ to the weight of YAG: Ce was 0.33.
  • Lu 2 CaMg 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ had a fluorescence lifetime of 100 ns.
  • the fluorescence lifetime of YAG: Ce was 60 ns.
  • a matrix was formed by a liquid phase growth method.
  • the matrix was made of zinc oxide.
  • the ratio of the phosphor volume to the matrix volume was 1.0.
  • the wavelength conversion member of Sample 1 was obtained.
  • Sample 2 A wavelength conversion member of Sample 2 was obtained by the same method as Sample 1 except that SCASN: Eu was used instead of Lu 2 CaMg 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ as the phosphor.
  • the fluorescence lifetime of SCASN: Eu was 400 ns.
  • FIG. 8 is a graph showing the measured values in Table 1.
  • FIG. 9 is a graph showing the measured values in Table 2.
  • the larger the energy density E of the excitation light the smaller the values of x and y in the chromaticity coordinates of the light emitted from the wavelength conversion member of Sample 2 respectively. .
  • the decrease of the x value and the y value of the chromaticity coordinates was suppressed.
  • the graph of FIG. 10 shows the relationship between the x value of the chromaticity coordinates in Table 1 and the y value of the chromaticity coordinates in Table 2.
  • the light source device of the present disclosure can be used for, for example, a general lighting device such as a ceiling light; a special lighting device such as a spotlight, a stadium lighting, and a studio lighting; a vehicle lighting device such as a headlamp.
  • the light source device of the present disclosure includes, for example, a projection device such as a projector and a head-up display; an endoscope light; an imaging device such as a digital camera, a mobile phone, and a smartphone; a monitor for a personal computer (PC); It can be used as a light source in a liquid crystal display device such as a computer, a television, a personal digital assistant (PDX), a smartphone, a tablet PC, or a mobile phone.
  • a liquid crystal display device such as a computer, a television, a personal digital assistant (PDX), a smartphone, a tablet PC, or a mobile phone.
  • PDX personal digital assistant

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Abstract

光源装置は、励起光源と、励起光源からの励起光を受けて蛍光を発する蛍光体層とを備える。蛍光体層は、励起光によって発する蛍光のピーク波長が４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下である第１蛍光体、及び、励起光によって発する蛍光のピーク波長が５８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である第２蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれの蛍光寿命は、０．１ナノ秒以上２５０ナノ秒以下である。励起光のエネルギー密度は、１０Ｗ／ｍｍ２以上である。

Description

光源装置
　本開示は、光源装置に関する。
　白色の光を発する光源装置として、励起光源と蛍光体とを備えた光源装置が知られている。励起光源は、例えば、青色の光を発する。蛍光体は、励起光源から発せられた青色の光を吸収し、黄色の蛍光を発する。青色の光と黄色の光とが混ざり、光源装置から白色の光が出射される。
　特許文献１及び２には、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップと蛍光体とを備えた発光ダイオード装置が開示されている。特許文献１に記載された蛍光体は、黄色の蛍光を発する。蛍光体は、セリウムを有するイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体である。特許文献２に記載された蛍光体は、赤色の蛍光を発する。蛍光体の母体結晶は、ＣａＳｉＡｌＮ３と同一の結晶構造を有する無機化合物である。蛍光体の発光中心は、例えば、Ｅｕである。
特開平１０－２４２５１３号公報 特開２００６－８７２１号公報
　本開示に係る光源装置は、励起光源と、励起光源からの励起光を受けて蛍光を発する蛍光体層と、を備える。蛍光体層は、励起光によって発する蛍光のピーク波長が４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下である第１蛍光体、及び、励起光によって発する蛍光のピーク波長が５８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である第２蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれの蛍光寿命は、０．１ナノ秒以上２５０ナノ秒以下である。励起光のエネルギー密度は、１０Ｗ／ｍｍ2以上である。
　本開示の光源装置によれば、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を得ることができる。
図１は、第１の実施形態にかかる光源装置の構成図である。 図２は、各蛍光体から発せられた光のピーク波長と、各蛍光体の蛍光寿命とを示すグラフである。 図３は、励起光のエネルギー密度と、蛍光体の内部量子効率の維持率との関係を蛍光体の蛍光寿命ごとに示すグラフである。 図４は、第２の実施形態にかかる光源装置の構成図である。 図５は、第３の実施形態にかかる光源装置の構成図である。 図６は、第４の実施形態にかかる光源装置の構成図である。 図７は、第５の実施形態にかかる光源装置の構成図である。 図８は、励起光のエネルギー密度と、サンプル１及び２の波長変換部材のそれぞれから発せられた光のＣＩＥ色度座標との関係を示すグラフである。 図９は、励起光のエネルギー密度と、サンプル１及び２の波長変換部材のそれぞれから発せられた光のＣＩＥ色度座標との関係を示すグラフである。 図１０は、サンプル１及び２の波長変換部材のそれぞれから発せられた光のＣＩＥ色度座標の変化を示すグラフである。
　特許文献１及び２に記載された発光ダイオードは、発する光の輝度及び演色性の観点から改良の余地を有する。
　本開示は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を得るための技術を提供する。
　（本開示の基礎となった知見）
　励起光源からの励起光のエネルギー密度が増加するにつれて、蛍光体から発せられた光の強度（輝度）が増加する。励起光のエネルギー密度が特定の値を上回ったとき、蛍光体から発せられた光の強度の増加が止まる。すなわち、蛍光体から発せられた光の強度が飽和する。蛍光体から発せられた光の強度の飽和は、蛍光体の蛍光寿命に依存する。蛍光体の蛍光寿命が長ければ長いほど、蛍光体から発せられた光の強度を増加させることが難しい。そのため、比較的長い蛍光寿命を有する蛍光体は、短い蛍光寿命を有する蛍光体に比べて、高い強度の光を発することが難しい。比較的長い蛍光寿命を有する蛍光体と、短い蛍光寿命を有する蛍光体とを組み合わせたとき、光源装置から発せられた光は、演色性に劣るという問題もある。
　本開示の第１態様にかかる光源装置は、励起光源と、励起光源からの励起光を受けて蛍光を発する蛍光体層と、を備える。蛍光体層は、励起光によって発する蛍光のピーク波長が４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下である第１蛍光体、及び、励起光によって発する蛍光のピーク波長が５８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である第２蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれの蛍光寿命は、０．１ナノ秒以上２５０ナノ秒以下である。励起光のエネルギー密度は、１０Ｗ／ｍｍ2以上である。
　第１態様によれば、励起光源は、大きいエネルギー密度を有する励起光を発する。第１蛍光体又は第２蛍光体は、励起光を受けて蛍光を発する。第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれの蛍光寿命が短いため、第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれは、高い強度の光を発することができる。すなわち、光源装置は、高い輝度を有する光を出射できる。光源装置が他の蛍光体層を備えるとき、光源装置は、演色性に優れた光を出射できる。すなわち、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　本開示の第２態様にかかる光源装置は、励起光源と、励起光源からの励起光を受けて蛍光を発する蛍光体層と、を備える。蛍光体層は、励起光によって発する蛍光のピーク波長が４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下である第１蛍光体、及び、励起光によって発する蛍光のピーク波長が５８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である第２蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれの蛍光寿命は、０．１ナノ秒以上２５０ナノ秒以下である。第１蛍光体が発する蛍光のピーク波長と励起光のピーク波長との差が２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲にある。第２蛍光体が発する蛍光のピーク波長と励起光のピーク波長との差が２０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の範囲にある。
　第２態様によれば、第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれの蛍光寿命が短い。そのため、励起光源からの励起光のエネルギー密度が大きいとき、第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれは、高い強度の光を発することができる。すなわち、光源装置は、高い輝度を有する光を出射できる。光源装置が他の蛍光体層を備えるとき、光源装置は、演色性に優れた光を出射できる。すなわち、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　本開示の光源装置の第１蛍光体は、Ｌｕ３（Ｇａ１－ｘＡｌｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（０≦ｘ≦１）で表される化合物を含んでもよい。これにより、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　本開示の光源装置の第１蛍光体は、Ｙ３Ｓｃ２（Ｇａ１－ｙＡｌｙ）３Ｏ１２：Ｃｅ３＋（０≦ｙ≦１）で表される化合物、及び、（Ｃａ１－ｚＲＥｚ）３（Ｚｒ１－ｗＳｃｗ）２Ｓｃ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋（０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦１、ＲＥは、Ｌｕ、Ｙ及びＧｄからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含んでもよい。これにより、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　本開示の光源装置の第２蛍光体は、Ｌａ３（Ｓｉ６－ｓ，Ａｌｓ）Ｎ１１－(１/３)ｓ：Ｃｅ３＋（０≦ｓ≦１）で表される化合物を含んでもよい。これにより、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　本開示の光源装置の第２蛍光体は、Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物を含んでもよい。これにより、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　本開示の光源装置の第２蛍光体は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋で表される化合物を含んでもよい。これにより、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　本開示の光源装置の第２蛍光体は、ＣａＳｉＮ２：Ｃｅ３＋で表される化合物、Ｓｒ３Ｓｃ４Ｏ９：Ｃｅ３＋で表される化合物、及び、ＧｄＳｒ２ＡｌＯ５：Ｃｅ３＋で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含んでもよい。これにより、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　本開示の光源装置の蛍光体層は、第１蛍光体を囲んでいる第１マトリクスをさらに含んでもよい。これにより、第１蛍光体は、集合体として安定な形状を有する。蛍光体層は、耐熱性に優れる。
　本開示の光源装置の第１マトリクスがＺｎＯを含んでもよい。これにより、第１蛍光体は、集合体として安定な形状を有する。蛍光体層は、耐熱性に優れる。
　本開示の光源装置の蛍光体層は、第２蛍光体を囲んでいる第２マトリクスをさらに含んでもよい。これにより、第２蛍光体は、集合体として安定な形状を有する。蛍光体層は、耐熱性に優れる。
　本開示の光源装置の第２マトリクスがＺｎＯを含んでもよい。これにより、第２蛍光体は、集合体として安定な形状を有する。蛍光体層は、耐熱性に優れる。
　本開示の光源装置の第１蛍光体は、第１蛍光体の原料の粉末の焼結体であってもよい。これにより、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　本開示の光源装置の第２蛍光体は、第２蛍光体の原料の粉末の焼結体であってもよい。これにより、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　本開示の光源装置の蛍光体層は、第１蛍光体を含む第１蛍光体層と、第２蛍光体を含む第２蛍光体層とを有してもよい。これにより、光源装置は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
　（第１の実施形態）
　図１に示すように、本実施形態にかかる光源装置１００は、励起光源１０と波長変換部材２０とを備えている。励起光源１０は、励起光を出射する。励起光源１０は、例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）である。励起光源１０は、典型的には、ＬＤである。励起光源１０は、１つのＬＤによって構成されていてもよく、複数のＬＤによって構成されていてもよい。複数のＬＤは、光学的に結合されていてもよい。
　励起光源１０からの励起光のエネルギー密度は、１０Ｗ／ｍｍ２以上である。励起光のエネルギー密度は、１００Ｗ／ｍｍ２以上であればさらによい。励起光のエネルギー密度の上限値は、特に限定されない。励起光のエネルギー密度は、１０００Ｗ／ｍｍ２以下であってもよく、４００Ｗ／ｍｍ２以下であればさらによい。「エネルギー密度」とは、特定の範囲に照射された励起光の照射エネルギーを当該範囲の面積で除した値を意味する。エネルギー密度は、例えば、次の方法によって測定できる。励起光を対象物に照射する。励起光の照射強度がガウス分布であるとき、照射強度がピーク強度の１／ｅ以上である範囲を特定する。ここで、「ｅ」は自然対数を示す。特定された範囲に照射された励起光の照射エネルギーを測定する。特定された範囲の面積を算出する。励起光の照射エネルギーを特定された範囲の面積で除することによって、エネルギー密度が定められる。
　励起光源１０からの励起光のピーク波長は、３１０ｎｍ以上であればよく、３５０ｎｍ以上であればさらによい。励起光のピーク波長は、５６０ｎｍ以下であればよく、５００ｎｍ以下であればさらによい。
　波長変換部材２０は、励起光源１０からの励起光の波長を変換するための部材である。波長変換部材２０は、基板２５と蛍光体層３０とを有する。図１は、波長変換部材２０の断面図を示している。基板２５は、例えば、板状である。蛍光体層３０は、第１蛍光体層３１又は第２蛍光体層３２を含む。
　蛍光体層３０は、基板２５によって支持されている。蛍光体層３０は、基板２５の表面全体を被覆している。蛍光体層３０は、基板２５の表面を部分的に被覆しているだけでもよい。蛍光体層３０は、基板２５の表面に接していてもよい。
　光源装置１００は、さらに、入射光学系１５を備えている。入射光学系１５は、励起光源１０と波長変換部材２０との間に配置されている。入射光学系１５は、励起光源１０の光を蛍光体層３０に導く。入射光学系１５は、レンズ、ミラー、光ファイバなどを備えている。
　基板２５の材料は、特に限定されない。基板２５の材料は、例えば、ガラス、シリコン、石英、酸化ケイ素、アルミニウム、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。
　基板２５の表面は、誘電体多層膜、反射膜、反射防止膜などで被覆されていてもよい。誘電体多層膜及び反射膜は、例えば、特定の波長の光を反射する。反射防止膜は、例えば、励起光の反射を防止する。誘電体多層膜の材料は、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ケイ素、フッ化セシウム、フッ化カルシウム及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。反射膜の材料は、例えば、金属材料を含む。金属材料は、例えば、銀及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。反射防止膜の材料は、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ケイ素、フッ化セシウム、フッ化カルシウム及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。
　第１蛍光体層３１は、第１蛍光体４１と第１マトリクス５１とを含む。第１蛍光体４１は、励起光源１０からの励起光を受けて蛍光を発する。これにより、励起光源１０からの励起光の波長が変換される。第１蛍光体４１が発する蛍光のピーク波長は、４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下である。第１蛍光体４１が発する蛍光のピーク波長は、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲にあればさらによい。第１蛍光体４１は、典型的には、青色の光を発する。第１蛍光体４１が発する蛍光のピーク波長から、励起光源１０からの励起光のピーク波長を引いた値は、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲にあればよい。
　第１蛍光体４１の蛍光寿命は、０．１ナノ秒（ｎｓ）以上２５０ｎｓ以下である。第１蛍光体４１の蛍光寿命は、１．０ｎｓ以上であればよく、１０．０ｎｓ以上であってもよい。第１蛍光体４１の蛍光寿命は、１００ｎｓ以下であればよい。「蛍光寿命」は、励起光を吸収することによって励起された第１蛍光体４１が基底状態に戻るために必要な時間を意味する。言い換えると、第１蛍光体４１から発せられた蛍光の光の強度が、最大値の１／ｅまで低下するために必要な時間を意味する。蛍光寿命は、市販の蛍光寿命測定装置によって測定することができる。
　図２に示すとおり、第１蛍光体４１は、範囲Ａに属する。図２のグラフの横軸は、蛍光体から発せられた蛍光のピーク波長を示している。図２のグラフの縦軸は、蛍光体の蛍光寿命を示している。図２のグラフにおいて、丸印は、発光中心として３価のセリウムを有する蛍光体であることを示している。四角の印は、発光中心として２価のユーロピウムを有する蛍光体であることを示している。第１蛍光体４１は、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋（ＢＡＭ：Ｅｕ）、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋（ＳＣＡ：Ｅｕ）及びＳｒ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋（ＳＭＳ：Ｅｕ）のそれぞれよりも短い蛍光寿命を有する。ＢＡＭ：Ｅｕ、ＳＣＡ：Ｅｕ及びＳＭＳ：Ｅｕのそれぞれは、青色の光を発する。
　第１蛍光体４１は、例えば、発光中心として３価のセリウムを有する蛍光体を含む。３価のセリウムを有する蛍光体は、例えば、Ｌｕ3（Ｇａ１－ｘＡｌｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（０≦ｘ≦１）で表される化合物、Ｙ３Ｓｃ２（Ｇａ１－ｙＡｌｙ）３Ｏ１２：Ｃｅ３＋（０≦ｙ≦１）で表される化合物及び（Ｃａ１－ｚＲＥｚ）３（Ｚｒ１－ｗＳｃｗ）２Ｓｃ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋（０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦１）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。ＲＥは、Ｌｕ、Ｙ及びＧｄからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。Ｌｕ３（Ｇａ１－ｘＡｌｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物は、４８０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する光を発し、かつ、６０ｎｓの蛍光寿命を有する。Ｙ３Ｓｃ２（Ｇａ１－ｙＡｌｙ）３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物は、５００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する光を発し、かつ、５０ｎｓ以上９０ｎｓ以下の蛍光寿命を有する。（Ｃａ１－ｚＲＥｚ）３（Ｚｒ１－ｗＳｃｗ）２Ｓｃ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物は、４７０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する光を発し、かつ、３ｎｓ以上１０ｎｓ以下の蛍光寿命を有する。図２のグラフにおいて、ａは、Ｌｕ３（Ｇａ１－ｘＡｌｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物を示す。ｂは、Ｙ３Ｓｃ２（Ｇａ１－ｙＡｌｙ）３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物を示す。ｃは、（Ｃａ１－ｚＲＥｚ）３（Ｚｒ１－ｗＳｃｗ）２Ｓｃ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物を示す。第１蛍光体４１は、実質的にＬｕ３（Ｇａ１－ｘＡｌｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物からなっていてもよい。第１蛍光体４１は、実質的にＹ３Ｓｃ２（Ｇａ１－ｙＡｌｙ）３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物からなっていてもよい。第１蛍光体４１は、実質的に（Ｃａ１－ｚＲＥｚ）３（Ｚｒ１－ｗＳｃｗ）２Ｓｃ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物からなっていてもよい。本明細書において「実質的に～からなる」は、言及された化合物の本質的特徴を変更する他の成分を排除することを意味する。
　第１蛍光体４１の形状は、特に限定されない。第１蛍光体４１は、例えば、粒子の形状を有する。第１蛍光体４１の平均粒径は、１μｍ以上８０μｍ以下の範囲にあればよい。「平均粒径」は、次の方法で測定することができる。第１蛍光体層３１の表面又は断面を電子顕微鏡で観察し、第１蛍光体層３１に含まれた任意の数の粒子（例えば５０個）の直径を測定する。得られた測定値を用いて算出された平均値により、平均粒径が定められる。電子顕微鏡で観察された粒子の面積と等しい面積を有する円の直径を粒径とみなすことができる。粒子の形状は特に限定されない。粒子の形状には、球状、鱗片状、繊維状などの様々な形状が含まれる。
　第１マトリクス５１は、第１蛍光体４１を囲んでいる。第１マトリクス５１は、第１蛍光体４１の粒子の表面全体を被覆していてもよく、粒子の表面を部分的に被覆していてもよい。第１マトリクス５１は、例えば、樹脂、ガラス、透明結晶、無機材料からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。無機材料は、例えば、ＺｎＯ、ＳｉＯ２及びＴｉＯ２からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。第１マトリクス５１は、実質的にＺｎＯからなっていてもよい。第１蛍光体層３１は、第１マトリクス５１を有していなくてもよい。第１マトリクス５１の重量に対する第１蛍光体４１の重量の比率は、０．０３以上０．７以下の範囲にあればよい。第１マトリクス５１が第１蛍光体４１を囲んでいることによって、第１蛍光体４１は、集合体として安定な形状を有する。第１マトリクス５１の材料が耐熱性に優れるとき、蛍光体層３０は、耐熱性に優れる。
　第１蛍光体層３１は、さらに、フィラーを有していてもよい。フィラーは、例えば、高い熱伝導性を有する。第１蛍光体層３１がフィラーを含むとき、第１蛍光体層３１は、耐熱性に優れる。フィラーの材料は、例えば、無機材料を含む。無機材料としては、上述したものを使用できる。フィラーは、例えば、粒子の形状を有する。フィラーの平均粒径は、例えば、第１蛍光体４１の平均粒径よりも小さい。フィラーの平均粒径は、０．１μｍ以上２０μｍ以下の範囲にあればよい。
　第２蛍光体層３２は、第２蛍光体４２と第２マトリクス５２とを含む。第２蛍光体４２は、励起光源１０からの励起光を受けて蛍光を発する。これにより、励起光源１０からの励起光の波長が変換される。第２蛍光体４２が発する蛍光のピーク波長は、５８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。第２蛍光体４２が発する蛍光のピーク波長は、５９０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲にあればさらによい。第２蛍光体４２は、典型的には、赤色の光を発する。第２蛍光体４２が発する蛍光のピーク波長から、励起光源１０からの励起光のピーク波長を引いた値は、２０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の範囲にあればよい。
　第２蛍光体４２の蛍光寿命は、０．１ｎｓ以上２５０ｎｓ以下である。第２蛍光体４２の蛍光寿命は、１．０ｎｓ以上であればよく、１０．０ｎｓ以上であってもよい。第２蛍光体４２の蛍光寿命は、１００ｎｓ以下であればよい。
　図２に示すとおり、第２蛍光体４２は、範囲Ｂに属する。第２蛍光体４２は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋（ＣＡＳＮ：Ｅｕ）及び（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋（ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ）のそれぞれよりも短い蛍光寿命を有する。ＣＡＳＮ：Ｅｕ及びＳＣＡＳＮ：Ｅｕのそれぞれは、赤色の光を発する。
　第２蛍光体４２は、例えば、発光中心として３価のセリウムを有する蛍光体を含む。３価のセリウムを有する蛍光体は、例えば、Ｌａ３（Ｓｉ６－ｓ，Ａｌｓ）Ｎ１１－(１/３)ｓ：Ｃｅ３＋（０≦ｓ≦１）で表される化合物、Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋で表される化合物、ＣａＳｉＮ２：Ｃｅ３＋で表される化合物、Ｓｒ３Ｓｃ４Ｏ９：Ｃｅ３＋で表される化合物及びＧｄＳｒ２ＡｌＯ５：Ｃｅ３＋で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。Ｌａ３（Ｓｉ６－ｓ，Ａｌｓ）Ｎ１１－(１/３)ｓ：Ｃｅ３＋で表される化合物は、６４０ｎｍのピーク波長を有する光を発し、かつ、５５ｎｓの蛍光寿命を有する。Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物は、６００ｎｍのピーク波長を有する光を発し、かつ、１００ｎｓの蛍光寿命を有する。（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋で表される化合物は、５９０ｎｍのピーク波長を有する光を発し、かつ、６０～７０ｎｓの蛍光寿命を有する。ＣａＳｉＮ２：Ｃｅ３＋で表される化合物は、６４０ｎｍのピーク波長を有する光を発し、かつ、７０ｎｓの蛍光寿命を有する。Ｓｒ３Ｓｃ４Ｏ９：Ｃｅ３＋で表される化合物は、６２０ｎｍのピーク波長を有する光を発し、かつ、５５ｎｓの蛍光寿命を有する。ＧｄＳｒ２ＡｌＯ５：Ｃｅ３＋で表される化合物は、５８０ｎｍのピーク波長を有する光を発し、かつ、６５ｎｓの蛍光寿命を有する。図２のグラフにおいて、ｄは、Ｌａ３（Ｓｉ６－ｓ，Ａｌｓ）Ｎ１１－(１/３)ｓ：Ｃｅ３＋で表される化合物を示す。ｅは、Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物を示す。ｆは、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋で表される化合物を示す。ｇは、ＣａＳｉＮ２：Ｃｅ３＋で表される化合物を示す。ｈは、Ｓｒ３Ｓｃ４Ｏ９：Ｃｅ３＋で表される化合物を示す。ｉは、ＧｄＳｒ２ＡｌＯ５：Ｃｅ３＋で表される化合物を示す。第２蛍光体４２は、実質的にＬａ３（Ｓｉ６－ｓ，Ａｌｓ）Ｎ１１－(１/３)ｓ：Ｃｅ３＋で表される化合物からなっていてもよい。第２蛍光体４２は、実質的にＬｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物からなっていてもよい。第２蛍光体４２は、実質的に（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋で表される化合物からなっていてもよい。第２蛍光体４２は、実質的にＣａＳｉＮ２：Ｃｅ３＋で表される化合物からなっていてもよい。第２蛍光体４２は、実質的にＳｒ３Ｓｃ４Ｏ９：Ｃｅ３＋で表される化合物からなっていてもよい。第２蛍光体４２は、実質的にＧｄＳｒ２ＡｌＯ５：Ｃｅ３＋で表される化合物からなっていてもよい。
　本明細書において、カンマ（，）で区切られた複数の元素が組成式に列挙されている場合、その組成式は、列挙された複数の元素から選ばれる少なくとも１つの元素が化合物に含有されていることを意味する。例えば、「（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」という組成式は、「ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「ＳｒＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「ＢａＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「ＭｇＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１－ｍＳｒｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１－ｍＢａｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１－ｍＭｇｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｓｒ１－ｍＢａｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｓｒ１－ｍＭｇｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｂａ１－ｍＭｇｍＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１－ｍ－ｎＳｒｍＢａｎＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１－ｍ－ｎＳｒｍＭｇｎＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｃａ１－ｍ－ｎＢａｍＭｇｎＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」、「Ｓｒ１－ｍ－ｎＢａｍＭｇｎＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」及び「Ｃａ１－ｍ－ｎ－ｐＳｒｍＢａｎＭｇｐＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋」を全て包括的に示している。ｍ、ｎ及びｐは、それぞれ、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｐ＜１、０＜ｍ＋ｎ＜１及び０＜ｍ＋ｎ＋ｐ＜１を満たす。
　第２蛍光体４２の形状は、特に限定されない。第２蛍光体４２は、例えば、粒子の形状を有する。第２蛍光体４２の平均粒径は、１μｍ以上８０μｍ以下の範囲にあればよい。
　第２マトリクス５２は、第２蛍光体４２を囲んでいる。第２マトリクス５２は、第２蛍光体４２の粒子の表面全体を被覆していてもよく、粒子の表面を部分的に被覆していてもよい。第２マトリクス５２は、例えば、樹脂、ガラス、透明結晶、無機材料からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。無機材料としては、上述したものを使用できる。第２マトリクス５２は、実質的にＺｎＯからなっていてもよい。第２蛍光体層３２は、第２マトリクス５２を有していなくてもよい。第２マトリクス５２の重量に対する第２蛍光体４２の重量の比率は、０．０３以上０．７以下の範囲にあればよい。第２マトリクス５２が第２蛍光体４２を囲んでいることによって、第２蛍光体４２は、集合体として安定な形状を有する。第２マトリクス５２の材料が耐熱性に優れるとき、蛍光体層３０は、耐熱性に優れる。
　第２蛍光体層３２は、さらに、フィラーを有していてもよい。フィラーは、第１蛍光体層３１に含まれたフィラーとして例示したものと同じであればよい。
　次に、波長変換部材２０の製造方法を説明する。
　まず、第１蛍光体４１を作製する。第１蛍光体４１を作製する方法は、特に限定されず、公知の方法を利用できる。例えば、第１蛍光体４１の原料の粉末を混合する。第１蛍光体４１がＬｕ３（Ｇａ１－ｘＡｌｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋を含むとき、例えば、Ｃｅを含む化合物の粉末、Ｌｕを含む化合物の粉末、Ｇａを含む化合物の粉末及びＡｌを含む化合物の粉末を混合する。粉末の混合は、ボールミルなどによって行うことができる。混合された原料の粉末を焼成する。焼成の条件は、特に限定されない。焼成は、電気炉によって行われてもよい。焼成は、窒素雰囲気下で行われてもよい。焼成の温度は、１５００～２０００℃の範囲にあればよい。焼成は、例えば、１～５０時間行われる。電気炉の内部の圧力は、３気圧以上であればよい。これにより、第１蛍光体４１の原料の粉末の焼結体として、第１蛍光体４１が得られる。得られた第１蛍光体４１を洗浄液によって洗浄してもよい。洗浄液は、例えば、硝酸溶液である。得られた第１蛍光体４１を粉砕することによって、第１蛍光体４１の平均粒径を調節してもよい。第１蛍光体４１の粉砕は、ボールミル、ジェットミルなどの粉砕機によって行うことができる。
　次に、第１蛍光体層３１を基板２５の上に配置する。本実施形態では、第１マトリクス５１が酸化亜鉛である場合について説明する。まず、基板２５の上に、酸化亜鉛の薄膜を形成する。酸化亜鉛の薄膜を形成する方法としては、電子ビーム蒸着法、プラズマ蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザ堆積法などの気相中での成膜方法が用いられる。
　次に、酸化亜鉛の薄膜の上に、第１蛍光体４１の粒子を配置する。酸化亜鉛の薄膜の上に、第１蛍光体４１の粒子を配置する方法は、特に限定されない。例えば、第１蛍光体４１の粒子を分散した分散液を形成する。次に、基板２５を分散液中に配置する。電気泳動法を利用することによって、第１蛍光体４１を酸化亜鉛の薄膜の上に配置することができる。分散液中で第１蛍光体４１を沈降させることによって、第１蛍光体４１を酸化亜鉛の薄膜の上に配置してもよい。第１蛍光体４１を分散させたペーストを酸化亜鉛の薄膜の上に塗布することによって、第１蛍光体４１を酸化亜鉛の薄膜の上に配置してもよい。
　次に、液相成長法によって、酸化亜鉛の薄膜から第１マトリクス５１を形成することができる。これにより、第１蛍光体層３１が形成される。液相成長法としては、化学溶液析出法（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｂａｔｈ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、水熱合成法（ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）、電解析出法（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などが挙げられる。結晶を成長させるための溶液としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミンと硝酸亜鉛とを含む水溶液が挙げられる。
　第２蛍光体４２を作製する方法としては、第１蛍光体４１を作製する方法として例示した方法を用いることができる。例えば、第２蛍光体４２の原料の粉末を混合する。混合された原料の粉末を焼成する。これにより、第２蛍光体４２の原料の粉末の焼結体として、第２蛍光体４２が得られる。得られた第２蛍光体４２を洗浄液によって洗浄してもよい。得られた第２蛍光体４２を粉砕することによって、第２蛍光体４２の平均粒径を調節してもよい。
　第２蛍光体層３２を基板２５の上に配置する方法としては、第１蛍光体層３１を基板２５の上に配置する方法として例示した方法を用いることができる。
　次に、光源装置１００の動作について説明する。
　まず、励起光源１０から励起光を出射させる。励起光は、入射光学系１５を通じて、波長変換部材２０の第１蛍光体層３１又は第２蛍光体層３２に入射する。第１蛍光体層３１に含まれた第１蛍光体４１は、励起光を受けて蛍光を発する。第２蛍光体層３２に含まれた第２蛍光体４２は、励起光を受けて蛍光を発する。これにより、光源装置１００から光が出射される。光源装置１００からの出射光は、励起光源１０からの励起光の一部を含んでいてもよい。
　図１において、励起光源１０は、波長変換部材２０の第１蛍光体層３１又は第２蛍光体層３２に対して光を出射している。ただし、励起光源１０は、波長変換部材２０の基板２５に対して光を出射してもよい。このとき、基板２５は、励起光源１０からの励起光を透過する材料でできている。
　本実施形態の光源装置１００において、第１蛍光体４１及び第２蛍光体４２のそれぞれの蛍光寿命が比較的短い。図３に示すとおり、蛍光体の蛍光寿命が短ければ短いほど、蛍光体の内部量子効率の維持率が増加する。図３のグラフの横軸は、励起光のエネルギー密度Ｅ（Ｗ／ｍｍ２）を示している。図３のグラフの縦軸は、蛍光体の内部量子効率の維持率Ｒ（％）を示している。蛍光体の内部量子効率とは、蛍光体に吸収された励起光の光子の数に対する蛍光体から発せられた光の光子の数の割合を意味する。蛍光体の内部量子効率の維持率Ｒは、以下の式（１）によって表される。
　Ｒ（％）＝η（Ｅ）／η（０．０１）×１００　　　…（１）
　式（１）において、η（Ｅ）は、Ｅ（Ｗ／ｍｍ２）のエネルギー密度を有する励起光を蛍光体に照射したときの蛍光体の内部量子効率を示す。η（０．０１）は、０．０１Ｗ／ｍｍ２のエネルギー密度を有する励起光を蛍光体に照射したときの蛍光体の内部量子効率を示す。蛍光体の内部量子効率の維持率Ｒが高ければ高いほど、蛍光体は、高い強度の光を発することができる。
　図３のグラフは、シミュレーションの結果を示している。シミュレーションは、例えば、数値解析ソフトによって行うことができる。詳細には、解析対象として、６準位モデルを用いる。６準位モデルは、吸収・発光を表した一般的な４準位と、伝導体の準位とを考慮した配位座標モデルに基づいて作成される。６準位モデルでは、再励起が考慮されている。再励起とは、励起状態の蛍光体が光を吸収することを意味する。蛍光寿命は、励起準位から発光準位への遷移レートの逆数に相当する。解析対象を数理モデル化することによって、キャリア密度と光密度との時間発展問題として基礎方程式（レート方程式）が得られる。基礎方程式の時間変化量を０とすることによって、代数方程式が得られる。得られた代数方程式を数値解析ソフトによって計算することで、図３のグラフが得られる。数値解析ソフトとしては、例えば、Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａが挙げられる。Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａは、非線形代数方程式を解くことができる。
　図３に示すとおり、蛍光体の蛍光寿命が２５０ｎｓ以下であれば、励起光が１０Ｗ／ｍｍ２のエネルギー密度Ｅを有していたとしても、９０％以上の維持率Ｒを達成できる。第１蛍光体４１及び第２蛍光体４２のそれぞれの蛍光寿命が２５０ｎｓ以下であるため、第１蛍光体４１及び第２蛍光体４２のそれぞれは、高い強度の光を発することができる。すなわち、光源装置１００は、高い輝度を有する光を出射できる。
　（第２の実施形態）
　図４に示すように、本実施形態にかかる光源装置１１０において、蛍光体層３０は、第１蛍光体層３１及び第２蛍光体層３２の両方を有する。蛍光体層３０が第１蛍光体層３１及び第２蛍光体層３２の両方を有することを除いて、光源装置１１０の構造は、第１の実施形態の光源装置１００の構造と同じである。したがって、第１の実施形態の光源装置１００と本実施形態の光源装置１１０とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。すなわち、以下の各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。さらに、技術的に矛盾しない限・BR>閨A各実施形態は、相互に組み合わされてもよい。
　図４において、第１蛍光体層３１は、基板２５によって支持されている。第２蛍光体層３２は、第１蛍光体層３１の上に配置されている。すなわち、基板２５の厚さ方向において、基板２５、第１蛍光体層３１及び第２蛍光体層３２がこの順番で並んでいる。ただし、第１蛍光体層３１及び第２蛍光体層３２のそれぞれの位置は、互いに入れ替わっていてもよい。第１蛍光体層３１は、第２蛍光体層３２に接していてもよい。
　第２蛍光体４２の蛍光寿命に対する第１蛍光体４１の蛍光寿命の比率は、０．５以上２．０以下の範囲にあればよい。このとき、励起光のエネルギー密度が大きい場合でも、第１蛍光体４１の内部量子効率の維持率は、第２蛍光体４２の内部量子効率の維持率とほとんど同じである。そのため、光源装置１１０は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を発することができる。
　第１蛍光体層３１の上に第２蛍光体層３２を配置する方法としては、例えば、第１の実施形態において、第１蛍光体層３１を基板２５の上に配置する方法として例示した方法を用いることができる。基板２５の上に第１蛍光体層３１を配置したあとに、第１蛍光体層３１の上に第２蛍光体層３２を配置することによって波長変換部材２０が得られる。
　励起光源１０から励起光を出射させたとき、励起光は、入射光学系１５を通じて、波長変換部材２０の第２蛍光体層３２に入射する。第２蛍光体層３２に含まれた第２蛍光体４２は、励起光を受けて蛍光を発する。第２蛍光体層３２によって吸収されなかった励起光の一部は、第１蛍光体層３１に入射する。第１蛍光体層３１に含まれた第１蛍光体４１は、励起光を受けて蛍光を発する。これにより、光源装置１１０から光が出射される。光源装置１１０からの出射光は、励起光源１０からの励起光の一部を含んでいてもよい。
　第１蛍光体４１及び第２蛍光体４２のそれぞれの蛍光寿命が２５０ｎｓ以下であるため、第１蛍光体４１及び第２蛍光体４２のそれぞれは、高い強度の光を発することができる。すなわち、光源装置１１０は、高い輝度を有する光を出射できる。第１蛍光体４１の内部量子効率の維持率と、第２蛍光体４２の内部量子効率の維持率との差が小さいため、光源装置１１０から演色性に優れた光を得ることができる。
　（第３の実施形態）
　図５に示すように、本実施形態にかかる光源装置１２０の第１蛍光体層３１は、第１蛍光体４１及び第２蛍光体４２を含む。第１蛍光体層３１が第２蛍光体４２をさらに含むことを除いて、光源装置１２０の構造は、第１の実施形態の光源装置１００の構造と同じである。
　第１蛍光体４１及び第２蛍光体４２の重量比は、目的とする色調、各蛍光体から発せられた光の強度などに応じて定められる。
　励起光源１０から励起光を出射させたとき、励起光は、入射光学系１５を通じて、波長変換部材２０の第１蛍光体層３１に入射する。第１蛍光体４１は、励起光を受けて蛍光を発する。第２蛍光体４２は、励起光を受けて蛍光を発する。これにより、光源装置１２０から光が出射される。光源装置１２０からの出射光は、励起光源１０からの励起光の一部を含んでいてもよい。
　第１蛍光体４１及び第２蛍光体４２のそれぞれの蛍光寿命が２５０ｎｓ以下であるため、第１蛍光体４１及び第２蛍光体４２のそれぞれは、高い強度の光を発することができる。すなわち、光源装置１２０は、高い輝度を有する光を出射できる。第１蛍光体４１の内部量子効率の維持率と、第２蛍光体４２の内部量子効率の維持率との差が小さいため、光源装置１２０から演色性に優れた光を得ることができる。
　（第４の実施形態）
　図６に示すように、本実施形態にかかる光源装置１３０において、蛍光体層３０は、第１蛍光体層３１、第２蛍光体層３２及び第３蛍光体層３３を有する。第３蛍光体層３３は、第１蛍光体層３１と第２蛍光体層３２との間に配置されている。すなわち、基板２５の厚さ方向において、基板２５、第１蛍光体層３１、第３蛍光体層３３及び第２蛍光体層３２がこの順番で並んでいる。ただし、第１蛍光体層３１、第２蛍光体層３２及び第３蛍光体層３３のそれぞれの位置は、互いに入れ替わっていてもよい。第３蛍光体層３３は、第１蛍光体層３１及び第２蛍光体層３２のそれぞれに接していてもよい。
　第３蛍光体層３３は、第３蛍光体４３と第３マトリクス５３とを含む。第３蛍光体４３は、励起光源１０からの励起光を受けて蛍光を発する。第３蛍光体４３が発する蛍光のピーク波長は、５１０ｎｍより大きい。第３蛍光体４３が発する蛍光のピーク波長は、５８０ｎｍ未満である。第３蛍光体４３は、典型的には、緑色又は黄色の光を発する。
　第３蛍光体４３の蛍光寿命は、０．１ｎｓ以上２５０ｎｓ以下である。第３蛍光体４３の蛍光寿命は、１．０ｎｓ以上であればよく、１０．０ｎｓ以上であってもよい。第３蛍光体４３の蛍光寿命は、１００ｎｓ以下であればよい。第１蛍光体４１の蛍光寿命に対する第３蛍光体４３の蛍光寿命の比率は、０．５以上２．０以下の範囲にあればよい。第２蛍光体４２の蛍光寿命に対する第３蛍光体４３の蛍光寿命の比率は、０．５以上２．０以下の範囲にあればよい。このとき、励起光のエネルギー密度が大きい場合でも、第３蛍光体４３の内部量子効率の維持率と、第１蛍光体４１及び第２蛍光体４２のそれぞれの内部量子効率の維持率との差が小さい。そのため、光源装置１３０は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を発することができる。
　図２に示すとおり、第３蛍光体４３は、範囲Ｃに属する。第３蛍光体４３は、Ｓｉ６－ｕＡｌｕＯｕＮ８－ｕ：Ｅｕ２＋（β－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ）よりも短い蛍光寿命を有する。ｕは、０＜ｕ＜４．２を満たす。β－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕは、緑色の光を発する。
　第３蛍光体４３は、例えば、発光中心として３価のセリウムを有する蛍光体を含む。３価のセリウムを有する蛍光体は、例えば、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ３＋（ＬＳＮ：Ｃｅ）で表される化合物及びＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ＹＡＧ：Ｃｅ）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。ＬＳＮ：Ｃｅは、５４０ｎｍのピーク波長を有する光を発し、かつ、５０ｎｓの蛍光寿命を有する。ＹＡＧ：Ｃｅは、５６０ｎｍのピーク波長を有する光を発し、かつ、６０ｎｓの蛍光寿命を有する。第３蛍光体４３は、実質的にＬＳＮ：Ｃｅからなっていてもよい。第３蛍光体４３は、実質的にＹＡＧ：Ｃｅからなっていてもよい。
　第３蛍光体４３の形状は、特に限定されない。第３蛍光体４３は、例えば、粒子の形状を有する。第３蛍光体４３の平均粒径は、１μｍ以上８０μｍ以下の範囲にあればよい。
　第３マトリクス５３は、第３蛍光体４３を囲んでいる。第３マトリクス５３は、第３蛍光体４３の粒子の表面全体を被覆していてもよく、粒子の表面を部分的に被覆していてもよい。第３マトリクス５３は、例えば、樹脂、ガラス、透明結晶、無機材料からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。無機材料としては、上述したものを使用できる。第３マトリクス５３は、実質的にＺｎＯからなっていてもよい。第３蛍光体層３３は、第３マトリクス５３を有していなくてもよい。第３マトリクス５３の重量に対する第３蛍光体４３の重量の比率は、０．０３以上０．７以下の範囲にあればよい。第３マトリクス５３が第３蛍光体４３を囲んでいることによって、第３蛍光体４３は、集合体として安定な形状を有する。第３マトリクス５３の材料が耐熱性に優れるとき、蛍光体層３０は、耐熱性に優れる。
　第３蛍光体層３３は、さらに、フィラーを有していてもよい。フィラーは、第１蛍光体層３１に含まれたフィラーとして例示したものと同じであればよい。
　第３蛍光体４３を作製する方法としては、第１蛍光体４１を作製する方法として例示した方法を用いることができる。例えば、第３蛍光体４３の原料の粉末を混合する。混合された原料の粉末を焼成する。これにより、第３蛍光体４３の原料の粉末の焼結体として、第３蛍光体４３が得られる。得られた第３蛍光体４３を洗浄液によって洗浄してもよい。得られた第３蛍光体４３を粉砕することによって、第３蛍光体４３の平均粒径を調節してもよい。
　第１蛍光体層３１の上に第３蛍光体層３３を配置する方法としては、例えば、第１の実施形態において、第１蛍光体層３１を基板２５の上に配置する方法として例示した方法を用いることができる。基板２５の上に第１蛍光体層３１を配置したあとに、第１蛍光体層３１の上に第３蛍光体層３３を配置する。さらに、第３蛍光体層３３の上に第２蛍光体層３２を配置することによって波長変換部材２０が得られる。
　励起光源１０から励起光を出射させたとき、励起光は、入射光学系１５を通じて、波長変換部材２０の第２蛍光体層３２に入射する。第２蛍光体層３２に含まれた第２蛍光体４２は、励起光を受けて蛍光を発する。第２蛍光体層３２によって吸収されなかった励起光の一部は、第３蛍光体層３３に入射する。第３蛍光体層３３に含まれた第３蛍光体４３は、励起光を受けて蛍光を発する。第３蛍光体層３３によって吸収されなかった励起光の一部は、第１蛍光体層３１に入射する。第１蛍光体層３１に含まれた第１蛍光体４１は、励起光を受けて蛍光を発する。第２蛍光体４２は、赤色の光を発する。第３蛍光体４３は、緑色又は黄色の光を発する。第１蛍光体４１は、青色の光を発する。これらの光が混ざり合うことによって、白色の光が得られる。これにより、光源装置１３０から白色の光が出射される。光源装置１３０からの出射光は、励起光源１０からの励起光の一部を含んでいてもよい。
　第１蛍光体４１、第２蛍光体４２及び第３蛍光体４３のそれぞれの蛍光寿命が２５０ｎｓ以下であるため、第１蛍光体４１、第２蛍光体４２及び第３蛍光体４３のそれぞれは、高い強度の光を発することができる。すなわち、光源装置１３０は、高い輝度を有する光を出射できる。第１蛍光体４１、第２蛍光体４２及び第３蛍光体４３のそれぞれの内部量子効率の維持率が互いに同程度であるため、光源装置１３０は、演色性に優れた光を出射できる。すなわち、光源装置１３０は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　目的とする色調によっては、光源装置１３０の蛍光体層３０は、第１蛍光体層３１を有しておらず、第２蛍光体層３２及び第３蛍光体層３３からなっていてもよい。光源装置１３０の蛍光体層３０は、第２蛍光体層３２を有しておらず、第１蛍光体層３１及び第３蛍光体層３３からなっていてもよい。
　（第５の実施形態）
　図７に示すように、本実施形態にかかる光源装置１４０の第１蛍光体層３１は、第１蛍光体４１、第２蛍光体４２及び第３蛍光体４３を含む。第１蛍光体層３１が第２蛍光体４２及び第３蛍光体４３をさらに含むことを除いて、光源装置１４０の構造は、第１の実施形態の光源装置１００の構造と同じである。
　第１蛍光体４１、第２蛍光体４２及び第３蛍光体４３の重量比は、目的とする色調、各蛍光体から発せられた光の強度などに応じて定められる。
　励起光源１０から励起光を出射させたとき、励起光は、入射光学系１５を通じて、波長変換部材２０の第１蛍光体層３１に入射する。第１蛍光体４１は、励起光を受けて青色の光を発する。第２蛍光体４２は、励起光を受けて赤色の光を発する。第３蛍光体４３は、励起光を受けて緑色又は黄色の光を発する。これらの光が混ざり合うことによって、白色の光が得られる。これにより、光源装置１４０から白色の光が出射される。光源装置１４０からの出射光は、励起光源１０からの励起光の一部を含んでいてもよい。
　第１蛍光体４１、第２蛍光体４２及び第３蛍光体４３のそれぞれの蛍光寿命が２５０ｎｓ以下であるため、第１蛍光体４１、第２蛍光体４２及び第３蛍光体４３のそれぞれは、高い強度の光を発することができる。すなわち、光源装置１４０は、高い輝度を有する光を出射できる。第１蛍光体４１、第２蛍光体４２及び第３蛍光体４３のそれぞれの内部量子効率の維持率が互いに同程度であるため、光源装置１４０は、演色性に優れた光を出射できる。すなわち、光源装置１４０は、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光を出射することができる。
　目的とする色調によっては、光源装置１４０の第１蛍光体層３１は、第１蛍光体４１を有しておらず、第２蛍光体４２、第３蛍光体４３及び第１マトリクス５１からなっていてもよい。光源装置１４０の第１蛍光体層３１は、第２蛍光体４２を有しておらず、第１蛍光体４１、第３蛍光体４３及び第１マトリクス５１からなっていてもよい。
　本開示を実施例に基づき、具体的に説明する。ただし、本開示は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
　（サンプル１）
　まず、基板の上に、酸化亜鉛の薄膜を形成した。基板は、サファイアでできていた。酸化亜鉛の薄膜の上に、蛍光体の粒子を配置した。蛍光体としては、Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋とＹＡＧ：Ｃｅとを用いた。ＹＡＧ：Ｃｅの重量に対するＬｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋の重量の比率は、０．３３であった。Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋の蛍光寿命は、１００ｎｓであった。ＹＡＧ：Ｃｅの蛍光寿命は、６０ｎｓであった。次に、液相成長法によってマトリクスを形成した。マトリクスは、酸化亜鉛でできていた。マトリクスの体積に対する蛍光体の体積の比率は、１．０であった。このようにして、サンプル１の波長変換部材を得た。
　（サンプル２）
　蛍光体として、Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋の代わりにＳＣＡＳＮ：Ｅｕを用いたことを除き、サンプル１と同じ方法によって、サンプル２の波長変換部材を得た。ＳＣＡＳＮ：Ｅｕの蛍光寿命は、４００ｎｓであった。
　（ＣＩＥ色度座標の測定）
　サンプル１及び２のそれぞれの波長変換部材に励起光を照射したとき、サンプル１及び２のそれぞれの波長変換部材から光が出射された。サンプル１及び２のそれぞれの波長変換部材から発せられた光について、ＣＩＥ色度座標を測定した。このとき、励起光源としては、青色のレーザーダイオードを用いた。励起光のエネルギー密度Ｅは、３．２Ｗ／ｍｍ２であった。励起光のピーク波長は、４４５ｎｍであった。ＣＩＥ色度座標の測定には、分光光度計（大塚電子製のＭＣＰＤ－９８００）を用いた。
　次に、励起光のエネルギー密度Ｅを６．４Ｗ／ｍｍ２、９．５Ｗ／ｍｍ２、１２．７Ｗ／ｍｍ２及び１５．９Ｗ／ｍｍ２に変更した。このとき、サンプル１及び２のそれぞれの波長変換部材から発せられた光について、ＣＩＥ色度座標を測定した。得られた結果を表１及び２に示す。表１は、励起光のエネルギー密度Ｅと、得られたＣＩＥ色度座標のｘの値との関係を示している。表２は、励起光のエネルギー密度Ｅと、得られたＣＩＥ色度座標のｙの値との関係を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図８は、表１の測定値をグラフに表したものである。図９は、表２の測定値をグラフに表したものである。図８及び図９からわかるとおり、励起光のエネルギー密度Ｅが大きければ大きいほど、サンプル２の波長変換部材から発せられた光の色度座標のｘの値及びｙの値は、それぞれ、減少した。これに対して、サンプル１の波長変換部材から発せられた光において、色度座標のｘの値及びｙの値の減少が抑制された。
　図１０からは、サンプル１の波長変換部材から発せられた光の色度座標の変化がサンプル２と比べて小さいことを読み取ることができる。図１０のグラフは、表１の色度座標のｘの値と、表２の色度座標のｙの値との関係を示している。
　以上のとおり、サンプル１では、励起光のエネルギー密度Ｅが大きい場合でも、波長変換部材から発せられた光の色度座標がほとんど変化しない。このことは、サンプル１において、Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋及びＹＡＧ：Ｃｅのそれぞれの蛍光寿命が短いことに起因している。すなわち、励起光のエネルギー密度Ｅが大きい場合でも、Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋の内部量子効率の維持率と、ＹＡＧ：Ｃｅの内部量子効率の維持率との差が小さいことに起因している。サンプル１及び２の結果から、サンプル１の波長変換部材によれば、高い輝度を有し、かつ、演色性に優れた光が得られることがわかる。
　本開示の光源装置は、例えば、シーリングライトなどの一般照明装置；スポットライト、スタジアム用照明、スタジオ用照明などの特殊照明装置；ヘッドランプなどの車両用照明装置などに用いることができる。また、本開示の光源装置は、例えば、プロジェクタ、ヘッドアップディスプレイなどの投影装置；内視鏡用ライト；デジタルカメラ、携帯電話機、スマートフォンなどの撮像装置；パーソナルコンピュータ（ＰＣ）用モニター、ノート型パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯情報端末（ＰＤＸ）、スマートフォン、タブレットＰＣ、携帯電話などの液晶ディスプレイ装置などにおける光源として用いることができる。
１０　励起光源
１５　入射光学系
２０　波長変換部材
２５　基板
３０　蛍光体層
３１　第１蛍光体層
３２　第２蛍光体層
３３　第３蛍光体層
４１　第１蛍光体
４２　第２蛍光体
４３　第３蛍光体
５１　第１マトリクス
５２　第２マトリクス
５３　第３マトリクス
１００，１１０，１２０，１３０，１４０　光源装置

Claims (14)

  1. 　励起光源と、
    　前記励起光源からの励起光を受けて蛍光を発する蛍光体層と、を備え、
    　前記蛍光体層は、前記励起光によって発する蛍光のピーク波長が４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下である第１蛍光体、及び、前記励起光によって発する蛍光のピーク波長が５８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である第２蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも１つを含み、
    　前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体のそれぞれの蛍光寿命は、０．１ナノ秒以上２５０ナノ秒以下であり、
    　前記励起光のエネルギー密度は、１０Ｗ／ｍｍ2以上である、光源装置。
  2. 　前記第１蛍光体は、Ｌｕ３（Ｇａ１－ｘＡｌｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（０≦ｘ≦１）で表される化合物を含む、請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記第１蛍光体は、Ｙ３Ｓｃ２（Ｇａ１－ｙＡｌｙ）３Ｏ１２：Ｃｅ３＋（０≦ｙ≦１）で表される化合物、及び、（Ｃａ１－ｚＲＥｚ）３（Ｚｒ１－ｗＳｃｗ）２Ｓｃ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋（０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦１、ＲＥは、Ｌｕ、Ｙ及びＧｄからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光源装置。
  4. 　前記第２蛍光体は、Ｌａ３（Ｓｉ６－ｓ，Ａｌｓ）Ｎ１１－(１/３)ｓ：Ｃｅ３＋（０≦ｓ≦１）で表される化合物を含む、請求項１に記載の光源装置。
  5. 　前記第２蛍光体は、Ｌｕ２ＣａＭｇ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表される化合物を含む、請求項１に記載の光源装置。
  6. 　前記第２蛍光体は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ３＋で表される化合物を含む、請求項１に記載の光源装置。
  7. 　前記第２蛍光体は、ＣａＳｉＮ２：Ｃｅ３＋で表される化合物、Ｓｒ３Ｓｃ４Ｏ９：Ｃｅ３＋で表される化合物、及び、ＧｄＳｒ２ＡｌＯ５：Ｃｅ３＋で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光源装置。
  8. 　前記蛍光体層は、前記第１蛍光体を囲んでいる第１マトリクスをさらに含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の光源装置。
  9. 　前記第１マトリクスがＺｎＯを含む、請求項８に記載の光源装置。
  10. 　前記蛍光体層は、前記第２蛍光体を囲んでいる第２マトリクスをさらに含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の光源装置。
  11. 　前記第２マトリクスがＺｎＯを含む、請求項１０に記載の光源装置。
  12. 　前記第１蛍光体は、前記第１蛍光体の原料の粉末の焼結体である、請求項１～１１のいずれか１項に記載の光源装置。
  13. 　前記第２蛍光体は、前記第２蛍光体の原料の粉末の焼結体である、請求項１～１２のいずれか１項に記載の光源装置。
  14. 　前記蛍光体層は、前記第１蛍光体を含む第１蛍光体層と、前記第２蛍光体を含む第２蛍光体層とを有する、請求項１～１３のいずれか１項に記載の光源装置。
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