京大ら，次世代の指向性白色光源の開発に成功

京都大学とスタンレー電気は，次世代型の指向性白色光源開発に成功した（ニュースリリース）。

広く普及している白色LEDの次の照明として，青色LEDの替わりに青色レーザーダイオードを用いる高輝度白色光源が一部実用化されている。このタイプの光源は青色レーザーと，青色を吸収して黄色に光る蛍光体からなるが，二つの問題点があった。

具体的な問題の一つ目は，青色レーザーが指向性をもって直進するのに対し，黄色蛍光は全方向に放たれるため，角度によって青色と黄色の割合が変わり，均一な白色が得られないこと。

二つ目はハイパワーの青色レーザーが入射すると，黄色蛍光体が加熱されるが，従来の白色LEDでは黄色蛍光体は粉末をプラスチックのバインダーで固めたものを使用しているため，加熱によりバインダーが劣化してしまうこと。また，高温になると蛍光の発光が弱くなる「温度消光」と呼ばれる問題があった。

研究グループは以前，アルミニウムのナノアンテナにより，アレイ上に塗布した蛍光体薄膜（厚さ650nm）からの発光を大幅に強めることに成功していた。今回はその技術を応用し，厚さ200㎛の黄色蛍光体基板の上にナノアンテナを作製し，青色レーザーと組み合わせて，指向性白色光源を設計，試作した。

その結果，二つの問題を解決することができた。基板からの黄色蛍光がアレイを通過する際にアンテナ作用を受け，基板垂直方向に放出されるため，吸収されずに透過する青色レーザーと進行方向が揃い，角度依存の少ない均一な混色が実現した。また，垂直方向に光が集まるので，垂直方向ではナノアンテナの無い場合に比べ7倍の発光増強が実現した。

今回プラスチックのバインダーが無い蛍光体基板を使ったので，バインダーの劣化を考える必要が無くなった。蛍光基板は蛍光体粉末をバインダーで固めた蛍光体層よりも熱伝導度が高いため，温度が上がりにくく，温度消光の問題が解消したという。

研究グループは，蛍光基板内で発生した蛍光をすべて前方に放つことができれば，理論的にはさらに蛍光強度を高められるとし，今後は強度を理論に近づける研究を継続するとともに，この技術を実際の照明に組み込む研究に取り組むとしている。