CN109642967B - 波长变换部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够高精度地调整色度的波长变换部件及其制造方法。其为具有彼此相反的第一主面(1a)和第二主面(1b)的波长变换部件(1)，其特征在于，具备玻璃基质(2)和配置在玻璃基质(2)中的荧光体颗粒(3)，第一主面(1a)和第二主面(1b)的荧光体颗粒(3)的浓度低于从第一主面(1a)和第二主面(1b)起算在内侧20μm处的表层底面(1c)、(1d)的荧光体颗粒3的浓度。

Description

波长变换部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及将发光二极管(LED：Light Emitting Diode)或激光二极管(LD：LaserDiode)等所发出的光的波长变换成其他波长的波长变换部件及其制造方法。
背景技术
近年来，作为替代荧光灯或白炽灯的下一代光源，对于使用LED、LD的发光设备等的关注越来越高。作为这种下一代光源的一例，公开了组合射出蓝色光的LED和吸收来自LED的一部分光并将其变换成黄色光的波长变换部件而得到的发光设备。该发光设备发出作为由LED射出的蓝色光和由波长变换部件射出的黄色光的合成光的白色光。专利文献1中，作为波长变换部件的一例，提出了在玻璃基质中分散有荧光体粉末的波长变换部件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－258308号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
如专利文献1的波长变换部件是通过将玻璃基质中分散有荧光体粉末的玻璃母材进行研磨而使厚度变薄来制得的。然而，通过这样的方法得到的波长变换部件中，有时发生发光色的色不匀(色度不匀)。因此，有时无法以高精度得到所希望色度的波长变换部件。
本发明的目的在于提供一种能够高精度地调整色度的波长变换部件及其制造方法。
用于解决技术问题的技术手段
本发明所涉及的波长变换部件的特征在于，其为具有彼此相反的第一主面和第二主面的波长变换部件，其具备：玻璃基质；和配置在玻璃基质中的荧光体颗粒，第一主面和第二主面的荧光体颗粒的浓度低于从第一主面和第二主面起算在内侧20μm处的荧光体颗粒的浓度。
优选第一主面与第二主面之间的中央部的荧光体颗粒的浓度高，随着朝向第一主面和第二主面，荧光体颗粒的浓度变低。
本发明所涉及的波长变换部件的制造方法是用于制造依据本发明所构成的波长变换部件的方法，该制造方法的特征在于，包括：制备包含成为玻璃基质的玻璃颗粒和荧光体颗粒的浆料的工序；将浆料涂布于基材并使其干燥，在直至干燥结束的期间使荧光体颗粒朝下方沉降，由此，获得下表面的荧光体颗粒的浓度高于上表面的荧光体颗粒的浓度的第一生片、第二生片的工序；和以使下表面彼此重叠的方式叠层第一生片、第二生片，将其一体化并进行烧制的工序。
优选还包括：对波长变换部件的第一主面和/或第二主面进行研磨的工序。
发明的效果
依据本发明，能够提供可高精度地调整色度的波长变换部件及其制造方法。
附图说明
图1是本发明第一实施方式所涉及的波长变换部件的主视截面示意图。
图2是表示本发明第一实施方式所涉及的波长变换部件的第一主面的荧光体颗粒的浓度的俯视示意图。
图3是表示本发明第一实施方式所涉及的波长变换部件的从第一主面起算在内侧20μm处的表层底面的荧光体颗粒浓度的平面截面示意图。
图4(a)～(d)是用于说明本发明第一实施方式所涉及的波长变换部件的制造方法的一例的主视截面示意图。
图5是本发明第二实施方式所涉及的波长变换部件的主视截面示意图。
具体实施方式
以下，对优选实施方式进行说明。但是，以下的实施方式仅为例示，本发明不限定于以下的实施方式。另外，在各附图中，有时将实质上具有同一功能的部件用同一符号进行参照。
(第一实施方式)
图1是本发明第一实施方式所涉及的波长变换部件的主视截面示意图。如图1所示，波长变换部件1具备：玻璃基质2、和配置在玻璃基质2中的荧光体颗粒3。波长变换部件1具有彼此相反的第一、第二主面1a、1b。
在本实施方式中，第一主面1a是激发光入射的入射面。通过激发光的入射，从荧光体颗粒3射出荧光。第二主面1b是射出荧光和激发光的出射面。此外，本实施方式中，将第一主面1a与第二主面1b相对的方向作为厚度方向。
玻璃基质2只要是能够作为无机荧光体等的荧光体颗粒3的分散介质使用的物质即可，没有特别限定。例如，可以使用硼硅酸盐系玻璃、磷酸盐系玻璃、锡磷酸盐系玻璃、铋酸盐系玻璃等。作为硼硅酸盐系玻璃，可以列举以质量％计，含有SiO2 30～85％、Al2O3 0～30％、B2O3 0～50％、Li2O+Na2O+K2O 0～10％和MgO+CaO+SrO+BaO0～50％的玻璃。作为锡磷酸盐系玻璃，可以列举以摩尔％计含有SnO30～90％、P2O5 1～70％的玻璃。玻璃基质2的软化点优选为250℃～1000℃，更优选为300℃～950℃，进一步优选为500℃～900℃的范围内。如果玻璃基质2的软化点过低，则波长变换部件1的机械强度、化学耐久性有时下降。另外，由于玻璃基质2自身的耐热性变低，有时因由荧光体颗粒3产生的热而发生软化变形。另一方面，如果玻璃基质2的软化点过高，则有时由于制造时的烧制工序而导致荧光体颗粒3劣化，波长变换部件1的发光强度下降。另外，玻璃基质2优选为无碱玻璃。由此，能够抑制荧光体颗粒3失活。此外，从提高波长变换部件1的机械强度和化学耐久性的观点考虑，玻璃基质2的软化点优选为500℃以上，更优选为600℃以上，进一步优选为700℃以上，进一步优选为800℃以上，特别优选为850℃以上。作为这样的玻璃，可以列举硼硅酸盐系玻璃。但是，玻璃基质2的软化点变高时，烧制温度也变高，作为结果，存在制造成本升高的倾向。由此，从廉价制造波长变换部件1的观点考虑，玻璃基质2的软化点优选为550℃以下，更优选为530℃以下，进一步优选为500℃以下，进一步优选为480℃以下，特别优选为460℃以下。作为这样的玻璃，可以列举锡磷酸盐系玻璃、铋酸盐系玻璃。
荧光体颗粒3只要是通过激发光的入射而射出荧光的物质即可，没有特别限定。作为荧光体颗粒3的具体例，例如可以列举选自氧化物荧光体、氮化物荧光体、氮氧化物荧光体、氯化物荧光体、氯氧化物荧光体、硫化物荧光体、硫氧化物荧光体、卤化物荧光体、硫属化合物荧光体、铝酸盐荧光体、卤磷酸盐化物荧光体和石榴石系化合物荧光体中的1种以上等。在使用蓝色光作为激发光的情况下，例如可以使用作为荧光射出绿色光、黄色光或红色光的荧光体。
荧光体颗粒3的平均粒径优选为1μm～50μm，更优选5μm～25μm。如果荧光体颗粒3的平均粒径过小，则发光强度有时下降。另一方面，如果荧光体颗粒3的平均粒径过大，则有时发光色不均匀。
玻璃基质2中的荧光体颗粒3含量优选在1～70体积％的范围内，更优选在1.5～50体积％的范围内，进一步优选在2～30体积％的范围内。如果荧光体颗粒3的含量过少，则波长变换部件1的发光强度有时不充分。另一方面，如果荧光体颗粒3的含量过多，则有时无法获得所希望的发光色。另外，波长变换部件1的机械强度有时下降。
波长变换部件1的厚度优选在0.01mm～1mm的范围内，更优选在0.03mm～0.5mm的范围内，进一步优选在0.05mm～0.35mm的范围内，特别优选在0.075mm～0.3mm的范围内，最优选在0.1mm～0.25mm的范围内。如果波长变换部件1的厚度过厚，则有时波长变换部件1中的光的散射、吸收过大，荧光的出射效率降低。如果波长变换部件1的厚度过薄，则有时难以获得充分的发光强度。另外，有时波长变换部件1的机械强度不充分。
本实施方式的特征在于，第一主面1a和第二主面1b的荧光体颗粒3的浓度低于从第一主面1a和第二主面1b起算在内侧20μm处的荧光体颗粒3的浓度。以下，关于本实施方式的特征，参照图1～图3进行说明。
如图1所示，本实施方式中，将从第一主面1a起算在内侧20μm处的面作为表层底面1c。同样，将从第二主面1b起算在内侧20μm处的面作为表层底面1d。从第一主面1a至表层底面1c的区域和从第二主面1b至表层底面1d的区域为本实施方式中的表层B。另外，表层底面1c与表层底面1d之间的区域为本实施方式中的中央部A。
图2是表示第一主面1a的荧光体颗粒3的浓度的俯视示意图。图3是表示从第一主面1a起算在内侧20μm处的表层底面1c的荧光体颗粒3浓度的平面截面示意图。如图2和图3所示，第一主面1a的荧光体颗粒3的面积占有率小于表层底面1c的荧光体颗粒3的面积占有率。因此，第一主面1a的荧光体颗粒3的浓度低于从第一主面1a起算在内侧20μm处的表层底面1c的荧光体颗粒3的浓度。
同样，在第二主面1b侧，第二主面1b的荧光体颗粒3的面积占有率小于表层底面1d的荧光体颗粒3的面积占有率。因此，第二主面1b的荧光体颗粒3的浓度低于从第二主面1b起算在内侧20μm处的表层底面1d的荧光体颗粒3的浓度。
第一主面1a和第二主面1b的荧光体颗粒3的面积占有率优选为表层底面1c和表层底面1d的荧光体颗粒3的面积占有率的10％以上，更优选为20％以上，特别优选为30％以上，优选为70％以下，更优选为60％以下，特别优选为50％以下。如果该面积占有率过小，则经研磨时的色度变化量过小，存在生产效率下降的倾向。另一方面，如果该面积占有率过大，则经研磨时的色度变化量过大，难以高精度地进行色度调整。
此外，关于面积占有率，对各主面和各表层底面的SEM(扫描型电子显微镜)图像进行二值化，由每单位面积中所占的荧光体颗粒部分的面积比率算出。关于表层底面，在通过对主面进行研磨使表层底面露出的状态下拍摄图像。
本实施方式中，第一主面1a与第二主面1b之间的中央部A的荧光体颗粒3浓度高，随着朝向第一主面1a和第二主面1b，荧光体颗粒3的浓度变低。更详细而言，本实施方式的波长变换部件1具有如下的浓度梯度：随着从中央部A的中心部朝向第一主面1a和第二主面1b，荧光体颗粒3的浓度逐渐降低。因此，表层B也具有随着朝向第一主面1a和第二主面1b，荧光体颗粒3的浓度逐渐变低的浓度梯度。此外，虽然在图1中，在表层B没有图示荧光体颗粒3，但也可以如图2所示，在表层B也含有荧光体颗粒3。在图1中，为了表达中央部A的荧光体颗粒3浓度高，仅在中央部A图示荧光体颗粒3。
出于变换入射的激发光的波长来射出荧光的目的，使用波长变换部件1。在白色光的发光设备的情况下，例如，从波长变换部件1射出以作为来自LED等光源的激发光的蓝色光和作为荧光的黄色光的合成光的方式射出白色光。关于从波长变换部件1射出的光的色度调整，一般通过对波长变换部件1的第一主面1a和第二主面1b中的至少一方进行研磨，使波长变换部件1的厚度变薄来进行调整。通过使波长变换部件1的厚度变薄，能够减少从波长变换部件1射出的荧光的比例，使透过波长变换部件1的激发光的比例增多。一般而言，通过在表层B的区域内进行研磨，从而进行波长变换部件1的厚度调整。
在本实施方式中，第一主面1a和第二主面1b的荧光体颗粒3的浓度低于表层底面1c和表层底面1d的荧光体颗粒3的浓度。因此，相对于由研磨第一主面1a或第二主面1b引起的厚度变化，色度的变化小。即，相对于由研磨引起的厚度变化，能够使色度微细地变化，从而能够对色度进行微调整。因此，通过本实施方式，能够高精度地调整色度。
以下，对波长变换部件1的制造方法的一例进行说明。
(波长变换部件的制造方法)
图4(a)～(d)是用于说明第一实施方式所涉及的波长变换部件的制造方法的一例的主视截面示意图。
波长变换部件1的制造方法中，首先，制备包含成为玻璃基质的玻璃颗粒、荧光体颗粒、粘合剂树脂以及溶剂等有机成分的浆料。接下来，如图4(a)所示，利用刮涂法等将浆料4涂布在作为基材的聚对苯二甲酸乙二醇酯等的树脂膜6上。
接下来，使浆料4干燥。此时，在直至浆料4的干燥结束为止的期间内使荧光体颗粒3朝下方沉降。由此，得到图4(b)所示的下表面5Ab的荧光体颗粒3浓度高于上表面5Aa的荧光体颗粒3浓度的第一生片5A。
此外，浆料4的玻璃颗粒的密度小于荧光体颗粒3的密度。由此，能够使荧光体颗粒3很好地沉降。因此，能够更确凿地在第一生片5A中形成如上所述的荧光体颗粒3的浓度分布。
另一方面，通过与图4(a)和图4(b)所示工序的同样的方法，得到图4(c)所示的第二生片5B。第二生片5B的下表面5Bb的荧光体颗粒3浓度也高于上表面5Ba的荧光体颗粒3浓度。
接下来，如图4(c)所示，以使下表面5Ab、5Bb彼此重叠的方式叠层第一生片、第二生片5A、5B。接下来，进行第一生片、第二生片5A、5B的热压接，使其一体化并进行烧制。由此，制作图4(d)所示的波长变换部件1。
进而，可以通过对波长变换部件1的第一主面1a和第二主面1b、或任意一方进行研磨来进行波长变换部件1的色度调整。作为研磨的方法，没有特别限定，例如能够通过抛光研磨或镜面研磨进行。抛光研磨具有研磨速度比镜面研磨快的优点。另一方面，与抛光研磨相比，镜面研磨更能够提高研磨面精度。波长变换部件1的厚度与色度之间存在相关关系，因此，通过预先求出该相关关系，能够求出为了得到所希望色度的波长变换部件1所需的目标厚度。厚度与色度的相关关系例如可以通过一边在比目标色度高的状态下进行研磨一边测定厚度和色度来求得。在该情况下，从高精度地得到色度与厚度的相关关系的观点考虑，优选采用形成与最终制品的加工面同等的表面状态(表面粗糙度)的研磨方法。例如，在通过镜面研磨进行最终制品的加工时，优选求得色度与厚度的相关关系时的研磨方法也采用镜面研磨。
(第二实施方式)
图5是第二实施方式所涉及的波长变换部件的主视截面示意图。本实施方式的波长变换部件11能够通过除图4(c)所示的第一生片、第二生片5A、5B以外，还叠层利用与第一生片、第二生片5A、5B同样的方法制作的第三生片来制得。具体而言，能够通过将第三生片的荧光体颗粒3浓度高的下表面叠层在第一生片、第二生片5A、5B的叠层体上，使其一体化并进行烧制来制得。
在本实施方式中，第一主面11a和第二主面11b的荧光体颗粒3的浓度也低于表层底面11c和表层底面11d的荧光体颗粒3的浓度。因此，相对于由研磨第一主面11a或第二主面11b引起的厚度的变化，色度的变化小，能够高精度地调整色度。
符号说明
1…波长变换部件
1a、1b…第一、第二主面
1c、1d…表层底面
2…玻璃基质
3…荧光体颗粒
4…浆料
5A…第一生片
5Aa…上表面
5Ab…下表面
5B…第二生片
5Ba…上表面
5Bb…下表面
6…树脂膜
11…波长变换部件
11a、11b…第一、第二主面
11c、11d…表层底面
A…中央部
B…表层

Claims (3)

1.一种波长变换部件的制造方法，其特征在于：
所述波长变换部件为具有彼此相反的第一主面和第二主面的波长变换部件，具备：
玻璃基质；和
配置在所述玻璃基质中的荧光体颗粒，
所述第一主面和所述第二主面的所述荧光体颗粒的浓度低于从所述第一主面和所述第二主面起算在内侧20μm处的所述荧光体颗粒的浓度，
所述制造方法的特征在于，包括：
制备包含成为所述玻璃基质的玻璃颗粒和所述荧光体颗粒的浆料的工序；
将所述浆料涂布于基材并使其干燥，在直至干燥结束的期间使所述荧光体颗粒朝下方沉降，由此，获得下表面的所述荧光体颗粒的浓度高于上表面的所述荧光体颗粒的浓度的第一生片、第二生片的工序；和
以使所述下表面彼此重叠的方式叠层所述第一生片、所述第二生片，将其一体化并进行烧制的工序。
2.如权利要求1所述的波长变换部件的制造方法，其特征在于：
所述第一主面与所述第二主面之间的中央部的所述荧光体颗粒的浓度高，随着朝向所述第一主面和所述第二主面，所述荧光体颗粒的浓度变低。
3.如权利要求1或2所述的波长变换部件的制造方法，其特征在于，还包括：
对所述波长变换部件的所述第一主面和/或所述第二主面进行研磨的工序。
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