JP2012062459A - セラミックス複合体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るセラミックス複合体は、透光性セラミックスからなるマトリックス相3と、Ceを含有するYAGからなる蛍光体相5とを有する無機材料で構成されたセラミックス複合体1であって、前記蛍光体相5の含有量は、前記マトリックス相と前記蛍光体相を含む相全体における体積比で22vol%以上55vol%以下であり、前記YAG中のCeの含有量は、Yに対する原子比(Ce/Y)で0.005以上0.05以下であり、光出射方向の厚みが30μm以上200μm以下である。
【選択図】図2
Description
そこで、波長変換用の複合体として、樹脂を使用せず無機材料のみで構成したセラミックス複合体を用いる研究が行われている。
なお、ここでいう透光性セラミックスとは、蛍光体相が発する蛍光を透化させることが可能なセラミックスのことである。
前記含有量が22vol%未満である場合には、白色光を得るために、セラミックス複合体1の光出射方向の厚みtを厚くする必要があるが、この場合には、厚さtが厚いことにより蛍光成分がセラミックス複合体1の側方に漏れてしまい、色むらが発生するため好ましくない。
また、光出射方向の厚みtを厚くしなくても白色光が得られる場合であっても、前記蛍光体相5の含有量が少ないため、波長変換される黄色光が少なくなり、青色光と当該黄色光とを複合体内で混色させる距離が少なくなるため、色むらが発生しやすくなり好ましくない。前記含有量が55vol%を超える場合には、熱伝導率が低下し、耐用寿命が短くなるため好ましくない。
前記厚みtが30μm未満である場合には、厚みtが薄すぎるため、LED製造時において割れ等が発生する可能性があり、また、自立体形成が困難となるため好ましくない。前記厚みtが200μmを超える場合には、上記の通りセラミックス複合体1の厚さtが厚いことにより蛍光成分がセラミックス複合体1の側方に漏れてしまい、色むらが発生するため好ましくない。
このような原子比(Ce/Y)の範囲とすることで更に発光強度が高い波長変換用のセラミックス複合体を得ることができる。
本発明に係るセラミックス複合体は、このような光特性を備えているため、確実な白色光を得ることができる。
なお、ここでいう粒子径とはインターセプト法により算出した平均結晶粒径のことを示している。測定試料の一部を鏡面研磨後、大気中1500℃にて3時間サーマルエッチングした後、微構造を光学顕微鏡にて観察し、インターセプト法により平均結晶粒径を算出したものである。
なお、ここでいう表面粗さ(Ra)とは、JIS B 0601−2001に基づき、テーラーホブソン社製の表面形状粗さ測定器フォームタリサーフPGI830を用いて測定したものである。
平均粒径0.3μm、純度99.9%の酸化セリウム粉末、平均粒径0.9μm、純度99.9%の酸化イットリウム粉末、平均粒径0.3μm、純度99.9%の酸化アルミニウム粉末、エタノール、アクリル系バインダーを所定比に秤量し、添加し酸化アルミニウムボールを用いたボールミルによって20時間の混合を行って、得られたスラリからスプレードライヤを用いて平均粒径50μmの造粒粉を作製した。この際、酸化セリウム粉末、酸化イットリウム粉末及び酸化アルミニウム粉末の量を調整して、セラミックス複合体中のYAG:Ce含有量やCe/Y原子比の異なる平均粒径50μmの造粒粉を複数作製した。
なお、熱伝導率は放熱効果の点から18W/(m・K)以上を目標とし、20W/(m・K)以上の場合を○(良)、18W/(m・K)以上20W/(m・K)未満の場合を△(可)、18W/(m・K)未満の場合を×(不可)とした。
なお、発光ピーク波長に関しては、551nm以上580nm未満を○(良)、545nm以上551nm未満を△(可)、545nm未満を×(不可)とした。また、発光強度に関しては、105より大きい場合を○(良)、95以上105以下を△(可)、95未満を×(不可)とした。
試験1における焼結体について、白色光が得られる範囲において、光出射方向の厚みtを変更して、その他は、試験1と同様な方法で、発光ピーク波長(nm)、発光強度、色むら、熱伝導率を評価した。この際、蛍光体相5の含有量が少ないため色むらが発生する可能性がある前記蛍光体相5の含有量が22vol%であるサンプル(実施例1、3、5)について評価を行った。
結果を表2に示す。なお、表2では、発光ピーク波長(nm)、発光強度、熱伝導率は、実施例1、3、5と同レベルであったため記載を省略している。
12 青色LD
14 積分球
16 分光器
20 試料
22 青色LED素子
Claims (3)
- 透光性セラミックスからなるマトリックス相と、Ceを含有するYAGからなる蛍光体相とを有する無機材料で構成されたセラミックス複合体であって、前記蛍光体相の含有量は、前記マトリックス相と前記蛍光体相を含む相全体における体積比で22vol%以上55vol%以下であり、前記YAG中のCeの含有量は、Yに対する原子比(Ce/Y)で0.005以上0.05以下であり、光出射方向の厚みが30μm以上200μm以下であることを特徴とするセラミックス複合体。
- 前記YAG中のCeの含有量は、Yに対する原子比(Ce/Y)で、0.005以上0.035以下であることを特徴とする請求項1に記載のセラミックス複合体。
- 前記セラミックス複合体に青色光を入射させた際の前記セラミックス複合体における発光ピーク波長は551nm以上571nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のセラミックス複合体。
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