JP2015043442A - Phosphor coating device, and method for manufacturing light emitting device - Google Patents
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本発明は、発光素子と該発光素子から出射される光の波長を変換する蛍光体を含む波長変換部とを有する発光装置に関し、特に、発光素子に蛍光体を塗布する蛍光体塗布装置およびこの蛍光体塗布装置を用いた発光装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a light-emitting device having a light-emitting element and a wavelength conversion unit including a phosphor that converts the wavelength of light emitted from the light-emitting element. The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device using a phosphor coating device.
従来、所定の色で発光するLED発光素子と、LED発光素子から発光される色を所望の色合いの光に変換する蛍光体を分散した波長変換部を備えた発光装置(LED光源)が知られている。 Conventionally, a light-emitting device (LED light source) including an LED light-emitting element that emits light of a predetermined color and a wavelength conversion unit in which a phosphor that converts light emitted from the LED light-emitting element into light of a desired color is dispersed is known. ing.
例えば、窒化ガリウム(GaN)系の青色LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)チップの近傍にYAG蛍光体等の蛍光体を配置し、青色LEDチップから出射される青色光と、蛍光体が青色光を受けて二次発光することにより出射される黄色光との混色により白色LEDを得る技術が広く用いられている。 For example, a phosphor such as a YAG phosphor is disposed in the vicinity of a gallium nitride (GaN) -based blue LED (Light Emitting Diode) chip, and the blue light emitted from the blue LED chip and the phosphor is blue light. In general, a technique for obtaining a white LED by mixing with yellow light emitted by secondary light emission in response to the light is widely used.
この際に、色調が一様な白色発光を得るためには、透明樹脂中に蛍光体を均一に分散させた蛍光体分散ガラス(波長変換部)を用いて、この膜材中でLED発光素子から発光される青色と蛍光体が発する黄色とを均一に混色してガラス体の外に混色光である白色光を一様に放出することが肝要である。 At this time, in order to obtain white light emission with a uniform color tone, a phosphor dispersed glass (wavelength conversion unit) in which a phosphor is uniformly dispersed in a transparent resin is used, and an LED light emitting element is formed in this film material. Therefore, it is important to uniformly mix blue light emitted from the fluorescent material and yellow light emitted from the phosphor so as to uniformly emit white light that is mixed color light outside the glass body.
波長変換部(蛍光体分散ガラス)は、例えば、ガラス粉末と蛍光体粉末とを混合し、樹脂バインダーを添加して所定形状に加圧成型して焼成することで作成できる。また、蛍光体粉末をアルコールや樹脂バインダーに配合して生成した液状の蛍光体混合液をスプレー塗布し、その後、硬化させて、所定厚みの蛍光体分散膜(波長変換部)を形成することもできる。 The wavelength converter (phosphor-dispersed glass) can be created, for example, by mixing glass powder and phosphor powder, adding a resin binder, press-molding it into a predetermined shape, and firing it. In addition, a phosphor dispersion liquid (wavelength conversion portion) having a predetermined thickness may be formed by spray-coating a liquid phosphor mixture produced by blending phosphor powder with alcohol or a resin binder and then curing the mixture. it can.
また、バインダー中における蛍光体の密度が一定となるように攪拌して、蛍光体混合液の密度を保持したまま塗布することが行われており、例えば、バインダー中における蛍光物質の密度が実質的に一定になるよう攪拌させながら保持する工程と、密度を保持したまま所望量塗布する工程とを有する発光装置の形成方法及び形成装置が既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, stirring is performed so that the density of the phosphor in the binder is constant, and coating is performed while maintaining the density of the phosphor mixture. For example, the density of the phosphor in the binder is substantially Have already been proposed (see, for example, Patent Document 1). The method and apparatus for forming a light-emitting device have a step of holding while stirring so as to be constant, and a step of applying a desired amount while maintaining the density.
上記したように、蛍光体分散膜を発光素子の発光面に成膜して、所定の色合いで発光する発光装置を形成することができる。また、蛍光体混合液を貯留するタンクやスプレー手段部に攪拌装置を配設して、蛍光体の密度を一定に保つように攪拌しながら塗布して、均一な発光色を呈する蛍光体分散膜を生成することができる。 As described above, a phosphor dispersion film can be formed on the light emitting surface of a light emitting element to form a light emitting device that emits light with a predetermined color. In addition, a phosphor dispersion film exhibiting a uniform luminescent color by applying a stirrer to the tank or spray means for storing the phosphor mixture and stirring while keeping the density of the phosphor constant. Can be generated.
特に、大量に連続的に蛍光体塗布作業を行うために、大型のタンクを使用して大量の蛍光体混合液を準備する場合では、タンクを別の場所に設置して、スプレー手段まで配管を経由して蛍光体混合液を給送している。また、このような構成であっても、蛍光体混合液を貯留するタンクやスプレー手段部に攪拌装置を配設することで、蛍光体の密度のバラツキを抑制することが可能である。 In particular, when preparing a large amount of phosphor mixture using a large tank in order to continuously apply a large amount of phosphor, install the tank in another location and connect the piping to the spray means. The phosphor mixture liquid is fed via. Even with such a configuration, it is possible to suppress variation in the density of the phosphors by disposing the stirring device in the tank or the spray unit for storing the phosphor mixture.
しかし、たとえ、タンクやスプレー手段部に攪拌装置を配設した構成であっても、蛍光体塗布作業が行われていないと、配管内の蛍光体混合液の流れが止まるため、蛍光体が沈殿し、さらには蛍光体が配管に付着してしまうことがある。この配管における蛍光体の沈殿や付着により、タンク及びスプレー手段部で蛍光体混合液の攪拌を行っても、繰り返し塗布作業を行うと、塗布される蛍光体層に濃度ムラが生じる虞があることが判った。 However, even if a stirrer is provided in the tank or spray means, the phosphor mixture will stop flowing if the phosphor coating operation is not performed, so that the phosphor will precipitate. In addition, the phosphor may adhere to the pipe. Due to the precipitation and adhesion of the phosphor in this pipe, even if the phosphor mixture is stirred in the tank and spray means, repeated application operations may cause uneven density in the applied phosphor layer. I understood.
特に、大量に連続的に蛍光体塗布作業を行う際には、断続的に蛍光体塗布作業を行うために、作業の前半部分と後半部分とで、配管内の蛍光体の濃度ムラが生じてしまい、同一ロットの製品であっても、発光装置の蛍光体層に濃度ムラが生じて問題となる。 In particular, when performing phosphor coating work continuously in large quantities, the phosphor coating work is performed intermittently, resulting in phosphor concentration unevenness in the piping in the first half and second half of the work. In other words, even in the same lot of products, density unevenness occurs in the phosphor layer of the light emitting device, which causes a problem.
蛍光体層に濃度ムラが生じると、発光素子から発光される色を変換する割合にムラが生じて、均一な発光色が得られずに色度が変化する。そのために、同一ロットの発光装置であっても、一様な色度が得られずに問題となる。 When density unevenness occurs in the phosphor layer, unevenness occurs in the ratio of converting the color emitted from the light emitting element, and the chromaticity changes without obtaining a uniform emission color. For this reason, even in the same lot of light emitting devices, there is a problem that uniform chromaticity cannot be obtained.
また、このような色度変化を抑えるには、蛍光体塗布作業が停止されると、次の塗布作業の前に、配管内の蛍光体混合液を全て排出する必要や、沈殿し付着した蛍光体を取り除くメンテナンスを行う必要が生じて好ましくない。 In addition, in order to suppress such chromaticity change, when the phosphor coating operation is stopped, it is necessary to discharge all the phosphor mixed solution in the pipe before the next coating operation, It is not preferable because maintenance is required to remove the body.
そのために、蛍光体混合液を貯留するタンクからスプレー手段まで配管を経由して蛍光体混合液を給送して繰り返し塗布作業を行う場合には、配管内で蛍光体が沈殿せず、付着しないように構成される蛍光体塗布装置が求められる。また、この蛍光体塗布装置を用いて、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を有して色度の変化が生じずに均一な発光色を呈する発光装置を連続的に製造することが求められる。 Therefore, in the case where the phosphor mixture solution is repeatedly fed from the tank storing the phosphor mixture solution to the spray means via the pipe and the coating operation is repeatedly performed, the phosphor does not precipitate and does not adhere in the pipe. A phosphor coating apparatus configured as described above is required. In addition, by using this phosphor coating apparatus, a light emitting device that has a phosphor dispersion film in which phosphors are uniformly dispersed and that exhibits a uniform emission color without causing a change in chromaticity is continuously manufactured. Is required.
そこで本発明は、スプレー法によって蛍光体分散膜を形成する際に、蛍光体混合液を給送する配管内で蛍光体が沈殿せず、繰り返し塗布作業を行っても、濃度ムラが生じず、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成可能な蛍光体塗布装置を提供し、この蛍光体塗布装置を用いて、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を有する発光装置を連続的に製造可能な発光装置の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, when forming the phosphor dispersion film by the spray method, the phosphor does not settle in the pipe for feeding the phosphor mixture, and even if the coating operation is repeated, density unevenness does not occur, Provided is a phosphor coating device capable of forming a phosphor dispersion film in which phosphors are uniformly dispersed. A light emitting device having a phosphor dispersion film in which phosphors are uniformly dispersed using the phosphor coating device. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a light emitting device that can be manufactured continuously.
上記目的を達成するために本発明は、蛍光体混合液を貯留するタンクと、蛍光体混合液を塗布対象物に吹き付けるスプレーノズルと、蛍光体混合液をタンクからスプレーノズルまで給送する配管とを備え、発光素子の発光面に前記蛍光体混合液を塗布して、当該発光素子から出射される光の波長を変換する蛍光体を含む波長変換部を形成するために用いる蛍光体塗布装置であって、前記発光素子はLED発光素子であり、LED基板に搭載される前記LED発光素子の発光面に、所定の蛍光体が分散された前記蛍光体混合液を前記スプレーノズルから吹き付けて塗布すると共に、前記配管内の蛍光体混合液を攪拌する攪拌手段を設けたことを特徴としている。 To achieve the above object, the present invention provides a tank for storing a phosphor mixture, a spray nozzle for spraying the phosphor mixture on an object to be coated, and a pipe for feeding the phosphor mixture from the tank to the spray nozzle. A phosphor coating apparatus that is used to form a wavelength conversion unit including a phosphor that coats the phosphor mixture on the light emitting surface of the light emitting element and converts the wavelength of light emitted from the light emitting element. The light emitting element is an LED light emitting element, and the phosphor mixed liquid in which a predetermined phosphor is dispersed is sprayed from the spray nozzle onto the light emitting surface of the LED light emitting element mounted on the LED substrate. In addition, a stirring means for stirring the phosphor mixture in the pipe is provided.
上記の構成によると、タンクから配管を介してスプレーノズルに給送される蛍光体混合液を、配管内で攪拌した状態で塗布対象物である発光面に吹き付けるので、蛍光体の濃度ムラを生じない構成となって、繰り返し塗布作業を行っても、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能な蛍光体塗布装置を得ることができる。 According to the above configuration, the phosphor mixed solution fed from the tank to the spray nozzle through the pipe is sprayed on the light emitting surface as the application target in a state of being stirred in the pipe, resulting in uneven density of the phosphor. Thus, it is possible to obtain a phosphor coating apparatus capable of forming a phosphor dispersion film in which phosphors are uniformly dispersed even when repeated coating operations are performed.
また本発明は上記構成の蛍光体塗布装置において、前記配管は主経路と循環経路を有し、前記攪拌手段は、蛍光体混合液を前記循環経路および前記主経路に沿って移動させる混合液移動装置を有することを特徴としている。この構成によると、循環経路内を循環させた後からスプレーノズルから吹き付けるので、蛍光体混合液に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となる。 In the phosphor coating apparatus having the above-described configuration, the pipe has a main path and a circulation path, and the stirring unit moves the mixture liquid along the circulation path and the main path. It has the device. According to this configuration, since it is sprayed from the spray nozzle after being circulated in the circulation path, the phosphor concentration mixed in the phosphor mixture is less likely to cause unevenness, and the phosphor is uniformly dispersed. A dispersion film can be formed.
また本発明は上記構成の蛍光体塗布装置において、前記混合液移動装置は、蛍光体混合液を前記循環経路および前記主経路に沿って循環させる混合液循環装置であることを特徴としている。この構成によると、循環経路内を循環させた後からスプレーノズルから吹き付けるので、蛍光体混合液に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となる。 According to the present invention, in the phosphor coating apparatus configured as described above, the mixed liquid moving apparatus is a mixed liquid circulating apparatus that circulates the phosphor mixed liquid along the circulation path and the main path. According to this configuration, since it is sprayed from the spray nozzle after being circulated in the circulation path, the phosphor concentration mixed in the phosphor mixture is less likely to cause unevenness, and the phosphor is uniformly dispersed. A dispersion film can be formed.
また本発明は上記構成の蛍光体塗布装置において、前記混合液移動装置は、蛍光体混合液を前記循環経路および前記主経路に沿って往復移動循環させる混合液往復移動装置であることを特徴としている。この構成によると、循環経路内を循環させた後からスプレーノズルから吹き付けるので、蛍光体混合液に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となる。 Further, the present invention is the phosphor coating apparatus having the above-described configuration, wherein the mixed solution moving device is a mixed solution reciprocating device that reciprocates and circulates the phosphor mixed solution along the circulation path and the main path. Yes. According to this configuration, since it is sprayed from the spray nozzle after being circulated in the circulation path, the phosphor concentration mixed in the phosphor mixture is less likely to cause unevenness, and the phosphor is uniformly dispersed. A dispersion film can be formed.
また本発明は上記構成の蛍光体塗布装置において、前記攪拌手段は、前記配管を振動させる配管振動装置を有することを特徴としている。この構成によると、配管振動装置を用いて配管を振動させて、配管内の蛍光体混合液を攪拌するので、攪拌され蛍光体濃度が一様にされた混合液をスプレーノズルから吹き付ける構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となる。 According to the present invention, in the phosphor coating apparatus having the above-described configuration, the stirring means includes a pipe vibration device that vibrates the pipe. According to this configuration, the pipe is vibrated using the pipe vibration device, and the phosphor mixed liquid in the pipe is agitated, so that the mixture liquid that is stirred and the phosphor concentration is uniform is sprayed from the spray nozzle. It is possible to form a phosphor dispersion film in which phosphors are uniformly dispersed.
また本発明は上記構成の蛍光体塗布装置において、前記攪拌手段は、前記配管内の蛍光体混合液を振動させる混合液加振装置を有することを特徴としている。この構成によると、混合液加振装置を用いて配管内の蛍光体混合液を加振してビビらせることで、攪拌したのと同じ効果を発揮して、蛍光体濃度のバラツキを低減して、蛍光体を一様に分散することができる。 Further, the present invention is characterized in that in the phosphor coating apparatus having the above-described configuration, the stirring means has a mixed liquid vibrating device that vibrates the phosphor mixed liquid in the pipe. According to this configuration, the phosphor mixed solution in the pipe is vibrated by virtue of using the mixed solution vibration device, thereby exhibiting the same effect as stirring and reducing the variation in phosphor concentration. Thus, the phosphor can be uniformly dispersed.
また本発明は上記構成の蛍光体塗布装置において、前記攪拌手段は、前記配管を上下左右のいずれか一方向に揺さぶる配管揺動装置を有することを特徴としている。この構成によると、配管揺動装置を用いて配管を揺さぶることで、攪拌したのと同じ効果を発揮して、蛍光体濃度のバラツキを低減して、蛍光体を一様に分散することができる。 Further, the present invention is characterized in that in the phosphor coating apparatus having the above-described configuration, the stirring means has a pipe swinging device that swings the pipe in any one of up, down, left and right directions. According to this configuration, by shaking the pipe using the pipe rocking device, the same effect as that obtained by stirring can be exhibited, the variation in phosphor concentration can be reduced, and the phosphor can be uniformly dispersed. .
また本発明は上記構成の蛍光体塗布装置において、前記攪拌手段は、前記配管を振り回す配管回転装置を有することを特徴としている。この構成によると、配管回転装置を用いて配管を回転させることで、攪拌したのと同じ効果を発揮して、蛍光体濃度のバラツキを低減して一様に分散することができる。 Further, the present invention is characterized in that, in the phosphor coating apparatus having the above-described configuration, the stirring means has a pipe rotating device for swinging the pipe. According to this configuration, by rotating the pipe using the pipe rotating device, the same effect as that obtained by stirring can be exhibited, and the dispersion of the phosphor concentration can be reduced and uniformly dispersed.
また本発明は上記構成の蛍光体塗布装置において、前記配管は伸縮容易なチューブ配管であって、前記攪拌手段は、前記チューブ配管を軸方向に伸縮させる配管伸縮装置を有することを特徴としている。この構成によると、配管伸縮装置を用いてチューブ配管を伸縮することで、攪拌したのと同じ効果を発揮して、蛍光体濃度のバラツキを低減して一様に分散することができる。 According to the present invention, in the phosphor coating apparatus configured as described above, the pipe is a tube pipe that can be easily expanded and contracted, and the stirring means includes a pipe expansion / contraction apparatus that expands and contracts the tube pipe in the axial direction. According to this configuration, by expanding and contracting the tube pipe using the pipe expansion / contraction device, the same effect as that obtained by stirring can be exhibited, and the dispersion of the phosphor concentration can be reduced and uniformly distributed.
また本発明は上記構成の蛍光体塗布装置において、前記配管はコイル状配管であり、前記攪拌手段は、前記コイル状配管をその長手軸方向に伸縮させる配管伸縮装置を有することを特徴としている。この構成によると、配管伸縮装置を用いてコイル状配管を伸縮することで、攪拌したのと同じ効果を発揮して、蛍光体濃度のバラツキを低減して一様に分散することができる。 Moreover, the present invention is characterized in that, in the phosphor coating apparatus having the above-described configuration, the pipe is a coiled pipe, and the stirring means includes a pipe expansion / contraction device that expands and contracts the coiled pipe in the longitudinal axis direction. According to this configuration, by expanding and contracting the coiled pipe using the pipe expansion / contraction device, the same effect as that obtained by stirring can be exhibited, and the phosphor concentration variation can be reduced and uniformly dispersed.
また本発明は上記構成の蛍光体塗布装置において、前記スプレーノズルに、吹き付け直前の蛍光体混合液を攪拌する攪拌部材を設けたことを特徴としている。この構成によると、配管内で攪拌したあと、さらに、スプレーノズル部で攪拌することで、蛍光体濃度をさらに均一にすることができる。 According to the present invention, in the phosphor coating apparatus having the above-described configuration, the spray nozzle is provided with a stirring member that stirs the phosphor mixture just before spraying. According to this configuration, after stirring in the pipe, the phosphor concentration can be made more uniform by further stirring with the spray nozzle part.
また本発明は、蛍光体混合液を貯留するタンクと、蛍光体混合液を塗布対象物に吹き付けるスプレーノズルと、蛍光体混合液をタンクからスプレーノズルまで給送する配管とを備える蛍光体塗布装置を用いて、発光素子と該発光素子から出射される光の波長を変換する蛍光体を含む波長変換部とを有する発光装置を製造する発光装置の製造方法であって、前記発光素子はLED発光素子であり、前記スプレーノズルを用いて、LED基板に搭載される前記LED発光素子の発光面に、所定の蛍光体が分散された蛍光体混合液を塗布する蛍光体塗布工程と、塗布された前記蛍光体混合液を焼成し蛍光体分散膜を生成して前記波長変換部を形成する焼成工程とを備えると共に、前記蛍光体塗布工程が、前記配管内の蛍光体混合液を攪拌する攪拌手段を介して攪拌し、配管内で攪拌混合された前記蛍光体混合液を前記スプレーノズルから吹き付けて塗布する配管内攪拌塗布工程であることを特徴としている。 The present invention also provides a phosphor coating apparatus comprising a tank for storing a phosphor mixture, a spray nozzle for spraying the phosphor mixture on an object to be coated, and a pipe for feeding the phosphor mixture from the tank to the spray nozzle. A light emitting device manufacturing method for manufacturing a light emitting device having a light emitting device and a wavelength conversion unit including a phosphor that converts a wavelength of light emitted from the light emitting device, wherein the light emitting device emits LED light. A phosphor applying step of applying a phosphor mixed liquid in which a predetermined phosphor is dispersed on the light emitting surface of the LED light emitting element mounted on the LED substrate using the spray nozzle; A firing step of firing the phosphor mixed solution to form a phosphor dispersion film to form the wavelength conversion unit, and the phosphor applying step stirring the phosphor mixed solution in the pipe Stirring through, it is characterized in that the phosphor mixture is stirred and mixed in the piping is piping stirring coating step of coating sprayed from the spray nozzle.
上記の構成であれば、タンクに貯留された蛍光体混合液をスプレーノズルまで給送する配管内で、混合液を攪拌し蛍光体を一様に混合するので、スプレーノズルから吹き付けられる混合液中の蛍光体濃度は一様となり、繰り返し塗布作業を行っても、濃度ムラのない蛍光体混合液を塗布することができる。そのために、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を有する発光装置を連続的に製造可能な発光装置の製造方法となる。 In the case of the above configuration, the phosphor mixture liquid stored in the tank is stirred in the pipe for feeding the phosphor mixture liquid to the spray nozzle, and the phosphor is uniformly mixed. Therefore, in the mixture liquid sprayed from the spray nozzle The phosphor concentration becomes uniform, and a phosphor mixed solution without density unevenness can be applied even when repeated application operations are performed. Therefore, the light emitting device manufacturing method is capable of continuously manufacturing a light emitting device having a phosphor dispersed film in which phosphors are uniformly dispersed.
また本発明は上記構成の発光装置の製造方法において、前記攪拌手段は、配管内で蛍光体混合液を循環させる循環移動方式や、配管内で蛍光体混合液を往復移動させる往復移動方式や、振動させる振動付加方式や、配管を伸縮させる配管伸縮方式のうちのいずれか、もしくはこれらを組み合わせた方式を有することを特徴としている。この構成によると、配管内で蛍光体混合液を循環させたり、配管内で蛍光体混合液を往復移動させたり、振動させたりして、配管内の蛍光体混合液を攪拌することができる。 Further, the present invention is a method of manufacturing a light emitting device having the above-described configuration, wherein the stirring means is a circulation movement method for circulating the phosphor mixture liquid in the pipe, a reciprocation movement method for reciprocating the phosphor mixture liquid in the pipe, One of the vibration addition method for vibrating, the pipe expansion / contraction method for expanding and contracting the pipe, or a combination of these is characterized. According to this configuration, the phosphor mixed solution in the pipe can be agitated by circulating the phosphor mixed solution in the pipe, reciprocating or vibrating the phosphor mixed solution in the pipe.
本発明によれば、配管内の蛍光体混合液を攪拌する攪拌手段を設けて、攪拌され蛍光体濃度が一様にされた混合液をスプレーノズルから吹き付けて塗布するので、塗布作業を繰り返しおこなっても、常に蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能な蛍光体塗布装置を得ることができる。そのために、蛍光体の濃度ムラを低減して色度の変化を抑制可能となる。また、この蛍光体塗布装置を用いて、配管内で攪拌混合された蛍光体混合液をスプレーノズルから吹き付けて塗布する配管内攪拌塗布工程を有する本発明に係る発光装置の製造方法によれば、均一な蛍光体濃度の蛍光体分散膜を有する発光装置を製造可能となる。 According to the present invention, the agitation means for agitating the phosphor mixture in the pipe is provided, and the agitated mixture having a uniform phosphor concentration is applied by spraying from the spray nozzle. Therefore, the application operation is repeated. However, a phosphor coating apparatus capable of forming a phosphor dispersion film in which phosphors are always uniformly dispersed can be obtained. Therefore, it is possible to reduce the uneven density of the phosphor and suppress the change in chromaticity. In addition, according to the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, the phosphor coating apparatus includes a stirring / coating step in a pipe for spraying and coating a phosphor mixed liquid that is stirred and mixed in a pipe from a spray nozzle. A light emitting device having a phosphor dispersion film having a uniform phosphor concentration can be manufactured.
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Moreover, the same code | symbol is used about the same structural member, and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
先ず、図1を用いて本実施形態に係る蛍光体塗布装置について説明する。本実施形態に係る蛍光体塗布装置10は、蛍光体混合液20を貯留するタンク11と、蛍光体混合液20を塗布対象物に吹き付けるスプレーノズル14と、蛍光体混合液20をタンク11からスプレーノズル14まで給送する配管13とを備え、LED基板1に搭載されたLED発光素子3に蛍光体混合液20をスプレーノズル14を用いて塗布する装置である。また、塗布された蛍光体混合液20を焼成し波長変換部を生成して、LED発光素子3の発光面に、所定の蛍光体が分散された蛍光体分散膜6(波長変換部)を備える発光装置LD(LED光源;図2参照)を製造する。
First, the phosphor coating apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. The
また、蛍光体混合液20を貯留するタンク11にタンク内の蛍光体混合液20を攪拌するための攪拌装置12を備え、スプレーノズル14部にも吹き付け前の蛍光体混合液20を攪拌する攪拌装置15を設けている。
Further, the
これらの攪拌装置は、有機溶媒に蛍光体や無機微粒子などを混合した蛍光体混合液20を攪拌して均一に混ぜ合わせる機能を有し、例えば、磁力や電気力を介して装置内に配設する羽根状の可動片を駆動する構成であればよく、特に、その構成は限定されない。
These stirring devices have a function of stirring and uniformly mixing the phosphor
攪拌装置12を介して均一に混合された蛍光体混合液20は、圧力をかけられてタンク11から配管13を通じてスプレーノズル14に供給され、風圧を受けてスプレーノズル先端より、塗布対象物にスプレー塗布される。この際に、スプレーノズル14の先端に開閉自在な開口部を設けて、この開口部を開閉操作して吹き付け作業のオン・オフを制御する構成としてもよい。
The phosphor
また、タンク11やスプレーノズル14部に攪拌装置を配設した構成であっても、蛍光体塗布作業が行われていないと、配管13内の蛍光体混合液20の流れが止まるため、配管13内に蛍光体が沈殿し、さらには蛍光体が付着してしまうことがある。また、配管内に蛍光体が沈殿したり付着したりすると、スプレーノズル14部で蛍光体混合液20の攪拌を行っても、多数の発光装置を連続的に製造するために断続的に塗布作業を行うときに、作業の前半と後半とで、塗布される蛍光体層に濃度ムラが生じる場合がある。
Even if the stirring device is provided in the
そのために、本実施形態では、配管13内の蛍光体混合液20を攪拌する攪拌手段30を設けて、スプレーノズル14に給送する蛍光体混合液20中の蛍光体濃度のバラツキを抑制して、繰り返し蛍光体塗布作業を行う構成であっても、蛍光体を一様に混合した蛍光体混合液20を吹き付けて塗布するようにしたものである。
Therefore, in this embodiment, the stirring means 30 which stirs the phosphor
すなわち、本実施形態に係る蛍光体塗布装置10は、タンク11に貯留された蛍光体混合液20をスプレーノズル14まで給送する配管13内で攪拌し、常に蛍光体の濃度を一様に混合して、塗布対象物に塗布する構成である。
That is, the
そのために、繰り返し蛍光体塗布作業を行うときでも、スプレーノズル14から吹き付けられる混合液中の蛍光体濃度は一様となり、濃度ムラのない蛍光体混合液20を塗布することができ、均一な濃度の蛍光体分散膜を形成可能な蛍光体塗布装置10となって好ましい。
Therefore, even when the phosphor coating operation is repeatedly performed, the phosphor concentration in the mixture sprayed from the
蛍光体混合液20は、例えば、有機金属化合物を有機溶媒に混合したゾル状の混合液に、蛍光体、層状ケイ酸塩鉱物、無機微粒子を含有している。有機金属化合物は、蛍光体、層状ケイ酸塩鉱物、無機微粒子を封止するバインダーとしての役割を果たすものである。本実施形態で用いる有機金属化合物としては、例えば、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート等が挙げられるが、加水分解と重合反応によりゲル化し易い金属アルコキシドが好ましい。
The phosphor
金属アルコキシドは、テトラエトキシシランのような単分子のものでも良いし、有機シロキサン化合物が鎖状または環状に連なったポリシロキサンでも良いが、混合液の粘性が増加するポリシロキサンが好ましい。なお、透光性のガラス体を形成可能であれば金属の種類に制限はないが、形成されるガラス体の安定性や製造の容易性の観点から、ケイ素を含有していることが好ましい。また、複数種の金属を含有していても良い。 The metal alkoxide may be a single molecule such as tetraethoxysilane, or may be a polysiloxane in which an organic siloxane compound is linked in a chain or a ring, but a polysiloxane that increases the viscosity of the mixed solution is preferable. In addition, there is no restriction | limiting in the kind of metal if a translucent glass body can be formed, but it is preferable to contain a silicon | silicone from a viewpoint of the stability of the glass body formed and the ease of manufacture. Moreover, you may contain multiple types of metal.
蛍光体は、LED発光素子3からの出射光の波長(励起波長)により励起されて、励起波長と異なる波長の蛍光を出射するものである。本実施形態では、青色LED素子から出射される青色光(波長420nm〜485nm)を黄色光(波長550nm〜650nm)に変換するYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体を使用している。
The phosphor is excited by the wavelength (excitation wavelength) of the emitted light from the LED
このような蛍光体は、Y、Gd、Ce、Sm、Al、La、Gaの酸化物、または高温で容易に酸化物となる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して混合原料を得る。或いは、Y、Gd、Ce、Smの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶液をシュウ酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。そして、得られた混合原料にフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して加圧し、成形体を得る。得られた成形体を坩堝に詰め、空気中1350〜1450℃の温度範囲で2〜5時間焼成し、蛍光体の発光特性を持つ焼結体を得る。次に、この焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥して、最後に篩を通すことで所望の蛍光体を得ることができる。 Such phosphors use oxides of Y, Gd, Ce, Sm, Al, La, and Ga, or compounds that easily become oxides at high temperatures, and are mixed well in a stoichiometric ratio. A mixed raw material is obtained. Alternatively, a coprecipitated oxide obtained by calcining a solution obtained by coprecipitation of a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, Ce, or Sm in an acid with a stoichiometric ratio with oxalic acid, and aluminum oxide or gallium oxide. Mix to obtain a mixed raw material. Then, an appropriate amount of fluoride such as ammonium fluoride is mixed with the obtained mixed raw material as a flux and pressed to obtain a molded body. The obtained molded body is packed in a crucible and fired in air at a temperature range of 1350 to 1450 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a sintered body having phosphor emission characteristics. Next, the fired product is ball milled in water, washed, separated and dried, and finally passed through a sieve to obtain a desired phosphor.
また、得られた蛍光体の組成を調べ、所望の蛍光体であることを確認し、465nmの励起光における発光波長を調べたところ、おおよそ570nmにピーク波長を有していることを確認した。つまり、青色の光を照射すると黄色の発光を示す蛍光体を得ることができる。 Further, the composition of the obtained phosphor was examined to confirm that it was a desired phosphor, and the emission wavelength in the excitation light of 465 nm was examined. As a result, it was confirmed that the peak wavelength was approximately 570 nm. That is, a phosphor that emits yellow light when irradiated with blue light can be obtained.
なお、本実施形態ではYAG蛍光体を使用しているが、蛍光体の種類はこれに限定されるものではなく、例えばCeを含まない非ガーネット系蛍光体等の他の蛍光体を使用することもできる。また、蛍光体の粒径が大きいほど発光効率(波長変換効率)は高くなる反面、有機金属化合物との界面に生じる隙間が大きくなって形成されたセラミック層の膜強度が低下する。従って、発光効率と有機金属化合物との界面に生じる隙間の大きさを考慮し、平均粒径が1μm以上50μm以下のものを用いることが好ましい。蛍光体の平均粒径は、例えばコールターカウンター法によって測定することができる。 In this embodiment, the YAG phosphor is used. However, the type of the phosphor is not limited to this. For example, other phosphors such as non-garnet phosphors containing no Ce are used. You can also. In addition, the larger the particle size of the phosphor, the higher the light emission efficiency (wavelength conversion efficiency). On the other hand, the gap formed at the interface with the organometallic compound is increased, and the film strength of the formed ceramic layer is lowered. Accordingly, in consideration of the size of the gap generated at the interface between the light emission efficiency and the organometallic compound, it is preferable to use one having an average particle diameter of 1 μm or more and 50 μm or less. The average particle diameter of the phosphor can be measured, for example, by a Coulter counter method.
層状ケイ酸塩鉱物は、雲母構造、カオリナイト構造、スメクタイト構造等の構造を有する膨潤性粘土鉱物が好ましく、膨潤性に富むスメクタイト構造が特に好ましい。これは、後述するように混合液中に水を添加することで、スメクタイト構造の層間に水が進入して膨潤したカードハウス構造をとるため、混合液の粘性を大幅に増加させる効果があるためである。 The layered silicate mineral is preferably a swellable clay mineral having a structure such as a mica structure, a kaolinite structure, or a smectite structure, and particularly preferably a smectite structure rich in swellability. This is because, as will be described later, by adding water to the mixed liquid, it takes a card house structure in which water enters and swells between the layers of the smectite structure, so the viscosity of the mixed liquid is greatly increased. It is.
セラミック層中における層状ケイ酸塩鉱物の含有量が0.5重量%未満になると混合液の粘性を増加させる効果が十分に得られない。一方、層状ケイ酸塩鉱物の含有量が20重量%を超えると加熱後のセラミック層の強度が低下する。従って、層状ケイ酸塩鉱物の含有量は0.5重量%以上20重量%以下とすることが好ましく、0.5重量%以上10重量%以下がより好ましい。 When the content of the layered silicate mineral in the ceramic layer is less than 0.5% by weight, the effect of increasing the viscosity of the mixed solution cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the content of the layered silicate mineral exceeds 20% by weight, the strength of the ceramic layer after heating is lowered. Therefore, the content of the layered silicate mineral is preferably 0.5% by weight or more and 20% by weight or less, and more preferably 0.5% by weight or more and 10% by weight or less.
なお、有機溶媒との相溶性を考慮して、層状ケイ酸塩鉱物の表面をアンモニウム塩等で修飾(表面処理)したものを適宜用いることもできる。 In consideration of compatibility with an organic solvent, a layered silicate mineral whose surface is modified (surface treatment) with an ammonium salt or the like can be used as appropriate.
無機微粒子は、有機金属化合物と、蛍光体及び層状ケイ酸塩鉱物との界面に生じる隙間を埋める充填効果、加熱前の混合液の粘性を増加させる増粘効果、及び加熱後のセラミック層の膜強度を向上させる膜強化効果を有する。本発明に用いられる無機微粒子としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛等の酸化物微粒子、フッ化マグネシウム等のフッ化物微粒子等が挙げられる。特に、有機金属化合物としてポリシロキサン等の含ケイ素有機化合物を用いる場合、形成されるセラミック層に対する安定性の観点から酸化ケイ素の微粒子を用いることが好ましい。 Inorganic fine particles include a filling effect that fills gaps formed at the interface between the organometallic compound, the phosphor and the layered silicate mineral, a thickening effect that increases the viscosity of the mixed solution before heating, and a ceramic layer film after heating. It has a film strengthening effect that improves strength. Examples of the inorganic fine particles used in the present invention include oxide fine particles such as silicon oxide, titanium oxide and zinc oxide, and fluoride fine particles such as magnesium fluoride. In particular, when a silicon-containing organic compound such as polysiloxane is used as the organometallic compound, it is preferable to use silicon oxide fine particles from the viewpoint of stability with respect to the formed ceramic layer.
セラミック層中における無機微粒子の含有量が0.5重量%未満になると上述したそれぞれの効果が十分に得られない。一方、無機微粒子の含有量が50重量%を超えると加熱後のセラミック層の強度が低下する。従って、セラミック層中における無機微粒子の含有量は0.5重量%以上50重量%以下とすることが好ましく、1重量%以上40重量%以下がより好ましい。また、無機微粒子の平均粒径は、上述したそれぞれの効果を考慮して0.001μm以上50μm以下のものを用いることが好ましい。無機微粒子の平均粒径は、例えばコールターカウンター法によって測定することができる。 When the content of the inorganic fine particles in the ceramic layer is less than 0.5% by weight, the above-described effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the content of the inorganic fine particles exceeds 50% by weight, the strength of the ceramic layer after heating is lowered. Therefore, the content of the inorganic fine particles in the ceramic layer is preferably 0.5 wt% or more and 50 wt% or less, and more preferably 1 wt% or more and 40 wt% or less. The average particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 0.001 μm or more and 50 μm or less in consideration of the above-described effects. The average particle diameter of the inorganic fine particles can be measured, for example, by a Coulter counter method.
なお、有機金属化合物や有機溶媒との相溶性を考慮して、無機微粒子の表面をシランカップリング剤やチタンカップリング剤で処理したものを適宜用いることもできる。 In consideration of compatibility with an organic metal compound or an organic solvent, a material obtained by treating the surface of inorganic fine particles with a silane coupling agent or a titanium coupling agent can be used as appropriate.
有機金属化合物を有機溶媒に混合した前駆体溶液を加熱することにより透光性のセラミック層を得ることができる。この前駆体溶液に蛍光体、層状ケイ酸塩鉱物、及び無機微粒子を混合した蛍光体混合液を塗布し加熱することで、蛍光体分散膜(波長変換部)が形成される。さらに、混合液に水を添加することにより、層状ケイ酸塩鉱物の層間に水が入り込んで混合液の粘性が増加するため、蛍光体の沈降を抑制することができる。なお、水に不純物が含まれていると重合反応を阻害するおそれがあるため、添加する水は不純物を含まない純水を用いる必要がある。 A translucent ceramic layer can be obtained by heating a precursor solution obtained by mixing an organometallic compound in an organic solvent. A phosphor dispersion film (wavelength conversion unit) is formed by applying and heating a phosphor mixed solution obtained by mixing phosphor, layered silicate mineral, and inorganic fine particles to the precursor solution. Furthermore, by adding water to the mixed solution, water enters between the layers of the layered silicate mineral and the viscosity of the mixed solution increases, so that the phosphor can be prevented from settling. In addition, since there exists a possibility of inhibiting a polymerization reaction when the impurity is contained in water, it is necessary to use the pure water which does not contain an impurity for the water to add.
有機溶媒としては、添加される水との相溶性に優れたメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類が好ましい。また、有機溶媒に対する有機金属化合物の混合量が5重量%未満になると混合液の粘性を増加させることが困難となり、有機金属化合物の混合量が50重量%を超えると重合反応が必要以上に速く進んでしまう。そのため、有機溶媒に対する有機金属化合物の混合量は5重量%以上50重量%以下が好ましく、8重量%以上40重量%以下がより好ましい。 As the organic solvent, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol having excellent compatibility with added water are preferable. Further, when the amount of the organometallic compound mixed with the organic solvent is less than 5% by weight, it becomes difficult to increase the viscosity of the mixed solution, and when the amount of the organometallic compound exceeds 50% by weight, the polymerization reaction is faster than necessary. Proceed. Therefore, the amount of the organometallic compound mixed with the organic solvent is preferably 5% by weight or more and 50% by weight or less, and more preferably 8% by weight or more and 40% by weight or less.
混合液の調製手順としては、例えば、表面処理された親油性の層状ケイ酸塩鉱物を用いる場合は、先ず有機金属化合物を有機溶媒に混合した溶液(前駆体溶液)に層状ケイ酸塩鉱物を予備混合し、その後に蛍光体、無機微粒子、及び水を混合する。また、表面処理されていない親水性の層状ケイ酸塩鉱物を用いる場合は、先ず層状ケイ酸塩鉱物と水とを予備混合し、その後に蛍光体、無機微粒子、及び前駆体溶液を混合する。これにより、層状ケイ酸塩鉱物を均一に混合して増粘効果をより高めることができる。混合液の好ましい粘度は25〜800cPであり、最も好ましい粘度は30〜500cPである。 For example, when using a surface-treated lipophilic layered silicate mineral, the layered silicate mineral is first added to a solution (precursor solution) in which an organometallic compound is mixed in an organic solvent. Premixing is performed, and then phosphor, inorganic fine particles, and water are mixed. When a hydrophilic layered silicate mineral that has not been surface-treated is used, first the layered silicate mineral and water are premixed, and then the phosphor, inorganic fine particles, and precursor solution are mixed. Thereby, a layered silicate mineral can be mixed uniformly and the thickening effect can be heightened more. The preferred viscosity of the mixed solution is 25 to 800 cP, and the most preferred viscosity is 30 to 500 cP.
また、有機溶媒に水を加えた総溶媒量に対する水の割合が5重量%未満になると上記の増粘効果を十分に得ることができず、水の割合が60重量%を超えると増粘効果よりも水の混合過多による粘度低下効果の方が大きくなる。そのため、水の割合は総溶媒量に対し5重量%以上60重量%以下が好ましく、7重量%以上55重量%以下がより好ましい。 Further, when the ratio of water to the total amount of the solvent obtained by adding water to the organic solvent is less than 5% by weight, the above thickening effect cannot be sufficiently obtained, and when the ratio of water exceeds 60% by weight, the thickening effect is obtained. The effect of reducing the viscosity due to excessive mixing of water is greater than that. Therefore, the ratio of water is preferably 5% by weight or more and 60% by weight or less, and more preferably 7% by weight or more and 55% by weight or less with respect to the total amount of solvent.
混合液の最も好ましい組成は、有機金属化合物としてポリシロキサンを用いたものであり、混合液中に含まれる上記各成分の最も好ましい組成範囲は、ポリシロキサン分散液が4〜30重量%、層状ケイ酸塩鉱物が1〜10重量%、無機微粒子が1〜40重量%、水が10〜50重量%である。 The most preferable composition of the mixed liquid is one using polysiloxane as the organometallic compound, and the most preferable composition range of each of the above components contained in the mixed liquid is that the polysiloxane dispersion is 4 to 30% by weight, and the layered silica is used. The acid salt mineral is 1 to 10% by weight, the inorganic fine particles are 1 to 40% by weight, and the water is 10 to 50% by weight.
以上のようにして得られた蛍光体混合液20をLED発光素子3に所定量塗布し、加熱、焼成して所定の膜厚の蛍光体分散膜6(波長変換部)を形成する。加熱温度が100℃未満である場合は有機金属化合物の重合反応が進行せず、加熱温度が1000℃を超える場合は層状ケイ酸塩鉱物が熱分解して層状構造が破壊されてしまう。従って、混合液の加熱温度は100℃以上1000℃以下とする必要があり、250℃〜600℃が好ましい。
A predetermined amount of the
また、形成された蛍光体分散膜6(波長変換部)の厚みが5μm未満である場合は波長変換効率が低下して十分な蛍光が得られず、蛍光体分散膜6の厚みが500μmを超える場合は膜強度が低下してクラック等が発生し易くなる。従って、蛍光体分散膜6の厚みは5μm以上500μm以下であることが好ましい。 Further, when the thickness of the formed phosphor dispersion film 6 (wavelength conversion portion) is less than 5 μm, the wavelength conversion efficiency is lowered and sufficient fluorescence cannot be obtained, and the thickness of the phosphor dispersion film 6 exceeds 500 μm. In such a case, the film strength is lowered and cracks and the like are likely to occur. Therefore, the thickness of the phosphor dispersion film 6 is preferably 5 μm or more and 500 μm or less.
上記のようにして製造された発光装置LD(LED光源)について図2を用いて説明する。 The light-emitting device LD (LED light source) manufactured as described above will be described with reference to FIG.
図2に示すように、発光装置LDは、平板状あるいは断面凹状のLED基板1上にメタル部2を設け、メタル部2上にLED発光素子3を配置している。LED発光素子3は、メタル部2に対向する面に、突起電極4が設けられており、メタル部2とLED発光素子3とを突起電極4を介して接続している(フリップチップ型)。なお、一つのLED基板1に対して一つのLED発光素子3を設ける構成でも、一つのLED基板に対して複数のLED発光素子3を設ける構成であってもよい。
As shown in FIG. 2, in the light emitting device LD, a
本実施形態では、断面凹状のLED基板1を用い、LED発光素子3として青色LED素子を搭載した発光装置LDを製造している。青色LED素子は、例えばサファイア基板上にn−GaN系クラッド層、InGaN発光層、p−GaN系クラッド層、及び透明電極を積層してなる。
In the present embodiment, a light emitting device LD in which a blue LED element is mounted as the LED
また、LED基板1の凹部には、LED発光素子3の周囲を封止するように蛍光体分散膜6(波長変換部)が形成されている。蛍光体分散膜6(波長変換部)は、LED発光素子3から出射される所定波長の光を、異なる波長の光に変換する部分であり、透光性を有するセラミック層中にLED発光素子3からの波長により励起されて、励起波長と異なる波長の蛍光を出す所定の蛍光体が添加されている。
In addition, a phosphor dispersion film 6 (wavelength conversion unit) is formed in the concave portion of the
蛍光体分散膜6(波長変換部)は、少なくとも、LED発光素子3の周囲(上面および側面)に設ければよく、それ以外のLED基板1の凹部には設けていなくてもよい。また、LED発光素子3の周囲のみに蛍光体分散膜6(波長変換部)を設ける方法としては、LED発光素子3の周囲以外をマスクする方法を用いることができる。
The phosphor dispersion film 6 (wavelength conversion unit) may be provided at least around the LED light emitting element 3 (upper surface and side surface), and may not be provided in the other concave portion of the
図1に示す本実施形態の蛍光体塗布装置10は、蛍光体分散膜6中の蛍光体の濃度ムラを低減して発光色度のバラツキを抑制するために、配管13内の蛍光体混合液20を攪拌する攪拌手段30を備えている。
The
配管13内の蛍光体混合液20を攪拌する攪拌手段30は、種々のタイプの装置を用いることができる。例えば、循環装置や、往復移動装置や、振動装置や加振装置などを用いて、配管13内の蛍光体混合液20を移動させ、循環させ、振動させるなどして攪拌することができる。実際に適用した攪拌手段30について図3―図11を用いて説明する。
Various types of apparatuses can be used as the stirring means 30 for stirring the phosphor mixed liquid 20 in the
図3に示す蛍光体塗布装置10Aは、攪拌手段30として循環ポンプ31を用いた第一実施形態例である。また、配管13に循環経路16を設けて、継手部17、18を介して接続している。そのために、配管13の継手部17と継手部18との間が主経路13Aとなって、循環ポンプ31を介して、循環経路16内の蛍光体混合液20を、例えば、循環経路16、継手部17、主経路13A、継手部18、循環経路16の順に図中の矢印に示す方向に循環移動する。
A
このときに、継手部17はタンク11の極近くに、また、直接タンク11に設けてもよく、継手部18はスプレーノズル14の極近くに、またスプレーノズル本体部に直接設けてもよい。いずれにしても、スプレーノズル14に給送される蛍光体混合液20中の蛍光体濃度にバラツキが生じ難い部位にそれぞれの継手部17、18を設けることが好ましい。
At this time, the
このような構成であれば、循環経路内を循環させた後からスプレーノズル14から吹き付けるので、配管内で蛍光体の沈殿や付着が生じずに、蛍光体混合液20に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能な蛍光体塗布装置10Aとなって好ましい。
In such a configuration, since the
蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を所定厚み形成した構成であれば、発光素子が発光する一次光と蛍光体が発光する二次光とが一様に混色された第三光を発光して、発光色度の変化を抑制することができ、高品質の発光装置(LED光源)を製造することが可能となる。すなわち、本実施形態の蛍光体塗布装置10Aを用いることで、同一ロットの発光装置を大量に製造する場合でも、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を有する高品質の発光装置LDを製造可能となる。
If the phosphor dispersion film in which the phosphor is uniformly dispersed is formed to a predetermined thickness, the third light in which the primary light emitted from the light emitting element and the secondary light emitted from the phosphor are uniformly mixed is used. It emits light, can suppress the change in emission chromaticity, and can manufacture a high-quality light-emitting device (LED light source). That is, by using the
また、循環ポンプ31を介してタンク11内の蛍光体混合液20を攪拌可能であれば、タンク11に設ける攪拌装置12を用いる必要がなくなり削減可能である。同じく、循環ポンプ31を介してスプレーノズル部の蛍光体混合液20を攪拌可能であれば、スプレーノズル部に設ける攪拌装置15を用いる必要がなくなり削減可能である。
Further, if the phosphor
図4に示す蛍光体塗布装置10Bは、攪拌手段30として混合液移動装置32を用いた第二実施形態例である。また、配管13に継手部17、18を介して循環経路16を設けている。混合液移動装置32は、例えば、循環経路内に磁性体からなるシリンダ部材32aを移動自在に収容し、このシリンダ部材32aを、外部に設置する一軸アクチュエータのマグネット駆動子32bを介して往復移動させる構成とされる。
A
このように、循環経路16内でシリンダ部材32aを往復移動させることでも、配管内の蛍光体混合液20を攪拌して、蛍光体濃度のバラツキを抑制することが可能である。
As described above, the
シリンダ部材32aの形状は、特には限定されないが、往復移動するマグネット駆動子32bにより駆動力を受けて循環経路16内を摺動移動し、蛍光体混合液20を攪拌可能な形状であればよい。
The shape of the cylinder member 32a is not particularly limited as long as it is a shape that can be slid and moved in the
このように、シリンダ部材32aとマグネット駆動子32bを備えた構成の混合液移動装置32であっても、循環経路16内、および主経路13A内の蛍光体混合液20を攪拌することができる。そのために、蛍光体混合液20を攪拌した後、スプレーノズル14から吹き付けるので、蛍光体混合液に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となって好ましい。
Thus, even in the mixed
図5に示す蛍光体塗布装置10Cは、攪拌手段30として循環装置としての回転プロペラ33を用いた第三実施形態例である。また、配管13に設ける継手部17、18を介して循環経路16を設けている。回転プロペラ33は、例えば、磁力や電気力を介して装置内に配設するプロペラ状の可動片を駆動する構成であればよく、特に、その構成は限定されない。
A
このように、回転プロペラ33を備えた構成の循環装置であっても、循環経路16内、および主経路13A内の蛍光体混合液20を攪拌することができる。そのために、蛍光体混合液20を攪拌した後、スプレーノズル14から吹き付けるので、蛍光体混合液20に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となって好ましい。
As described above, even in the circulation device having the configuration including the
図6に示す蛍光体塗布装置10Dは、攪拌手段30として配管を振動させる配管振動装置34を用いた第四実施形態例である。また、配管13に継手部17、18を設けて、この間の主経路13Aを振動領域としてもよい。この構成であれば、設置する配管振動装置34により振動付加され易い配管部材を用いることで、配管を効果的に振動させて、蛍光体混合液20を加振して混合する、すなわち、良好に攪拌することができる。
A
上記したように、配管振動装置34も攪拌手段30として機能するので、配管振動装置34を備えた蛍光体塗布装置10Dも配管内の蛍光体混合液20を攪拌することができる。そのために、蛍光体混合液20を攪拌した後、スプレーノズル14から吹き付けるので、蛍光体混合液20に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となって好ましい。
As described above, since the
図7に示す蛍光体塗布装置10Eは、攪拌手段30として配管内の蛍光体混合液20を振動させる混合液加振装置35を用いた第五実施形態例である。また、配管13に継手部17、18を設けて、この間の主経路13A内の蛍光体混合液20Aを振動させる構成としてもよい。この混合液加振装置35としては、例えば、配合する所定粒子径の蛍光体を振動させる効果を有する超音波振動装置を用いることができる。
A
また、超音波振動装置を用いる場合は、超音波を伝達しやすい溶液中に主経路13Aを浸漬して、また主経路13Aと混合液加振装置35を一体的に浸漬して、超音波による振動効果を向上させる構成としてもよい。
When an ultrasonic vibration device is used, the
上記した構成であれば、混合液加振装置35を用いて配管内の蛍光体混合液20Aを加振してビビらせることで、攪拌したのと同じ効果を発揮して、蛍光体濃度のバラツキを低減して、蛍光体を一様に分散することができる。
If it is an above-described structure, the phosphor
すなわち、混合液加振装置35も攪拌手段30として機能するので、混合液加振装置35を備えた蛍光体塗布装置10Eも配管内の蛍光体混合液20を攪拌することができる。そのために、蛍光体混合液20を攪拌した後、スプレーノズル14から吹き付けるので、蛍光体混合液20に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となって好ましい。
That is, since the mixed liquid vibrating
図8に示す蛍光体塗布装置10Fは、攪拌手段30として配管を上下左右のいずれか一方向に揺さぶる配管揺動装置36を用いた第六実施形態例である。また、継手部17Aを配管揺動装置36により、例えば、図面に示すように上下に移動して、継手部17Aと継手部18との間の主経路13A部分を揺さぶって波打たせるようにしている。この配管揺動装置36としては、例えば、継手部17Aを所定方向に往復移動する一軸アクチュエータを用いることができる。
A
上記した構成であれば、配管揺動装置36を用いて配管を揺さぶることで、攪拌したのと同じ効果を発揮して、蛍光体濃度のバラツキを低減して、蛍光体を一様に分散することができる。
With the configuration described above, by shaking the pipe using the
すなわち、配管揺動装置36も攪拌手段30として機能するので、配管揺動装置36を備えた蛍光体塗布装置10Fも配管内の蛍光体混合液20を攪拌することができる。そのために、蛍光体混合液20を攪拌した後、スプレーノズル14から吹き付けるので、蛍光体混合液20に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となって好ましい。
That is, since the
図9に示す蛍光体塗布装置10Gは、攪拌手段30として配管を振り回す配管回転装置37を用いた第七実施形態例である。この場合には、配管に設ける継手部として、それぞれ配管を回転自在に支持する回転継手部17B、18Aを用い、一方の継手部、例えば、継手部17Bを配管回転装置37により所定半径で振り回す構成とする。すなわち、この配管回転装置37としては、継手部17Bを所定半径で振り回す機能を有する回転駆動部材、例えばロータリーアクチュエータを用いることができる。
A
上記した構成であれば、配管回転装置37を用いて配管を回転させることで、攪拌したのと同じ効果を発揮して、蛍光体濃度のバラツキを低減して一様に分散することができる。
With the configuration described above, by rotating the pipe using the
すなわち、配管回転装置37も攪拌手段30として機能するので、配管回転装置37を備えた蛍光体塗布装置10Gも配管内の蛍光体混合液20を攪拌することができる。そのために、蛍光体混合液20を攪拌した後、スプレーノズル14から吹き付けるので、蛍光体混合液20に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となって好ましい。
That is, since the
図10に示す蛍光体塗布装置10Hは、攪拌手段30として配管を軸方向に伸縮させる配管伸縮装置38を用いた第八実施形態例である。この場合には、配管は伸縮容易なチューブ配管が好ましいので、例えば、継手部17、18の間に伸縮容易なチューブからなる主経路13Bを設け、一方の継手部、例えば、継手部17を配管伸縮装置38により軸方向に往復移動して伸縮させる構成とする。すなわち、この配管伸縮装置38としては、移動端38Aまでの間を往復移動してチューブ配管からなる主経路13Bを伸縮させる機能を有する駆動部材、例えば一軸アクチュエータを用いることができる。
A
上記した構成であれば、配管伸縮装置38を用いてチューブ配管を伸縮することで、攪拌したのと同じ効果を発揮して、蛍光体濃度のバラツキを低減して一様に分散することができる。
If it is an above-mentioned structure, the same effect as having stirred can be exhibited by expanding and contracting tube piping using piping expansion-
すなわち、配管伸縮装置38も攪拌手段30として機能するので、配管伸縮装置38を備えた蛍光体塗布装置10Hも配管内の蛍光体混合液20を攪拌することができる。そのために、蛍光体混合液20を攪拌した後からスプレーノズルから吹き付けるので、蛍光体混合液20に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となって好ましい。
That is, since the pipe expansion /
図11に示す蛍光体塗布装置10Kは、上記の蛍光体塗布装置10Hと同様に、攪拌手段30として配管を軸方向に伸縮させる配管伸縮装置38を用いた第九実施形態例であるが、伸縮させる配管部をコイル状配管13Cとしている点が異なる。すなわち、この第九実施形態例では、継手部17、18の間の主経路にコイル状配管13Cを設け、一方の継手部、例えば、継手部17を配管伸縮装置38により軸方向に往復移動して伸縮させる構成とする。すなわち、この配管伸縮装置38は、例えば前述した一軸アクチュエータであって、移動端38Aまでの間を往復移動してコイル状配管13Cを伸縮させる機能を有する。
A
上記した構成であれば、配管伸縮装置38を用いてコイル状配管13Cを長手軸方向に伸縮することで、配管内の蛍光体混合液を攪拌したのと同じ効果を発揮して、蛍光体濃度のバラツキを低減して一様に分散することができる。
If it is an above-mentioned structure, the same effect as having stirred the fluorescent substance liquid mixture in piping will be exhibited by extending and contracting coiled
すなわち、配管伸縮装置38を用いてコイル状配管13Cを伸縮させる構成も攪拌手段30として機能するので、蛍光体塗布装置10Kも配管内の蛍光体混合液20を攪拌することができる。そのために、蛍光体混合液20を攪拌した後からスプレーノズルから吹き付けるので、蛍光体混合液20に配合される蛍光体の濃度にムラが生じ難い構成となり、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となって好ましい。
That is, since the structure which expands and contracts the coiled
上記の第一実施形態例から第九実施形態で説明したように、本実施形態の蛍光体塗布装置10(10A〜10K)は、配管内の蛍光体混合液を攪拌する攪拌手段30を設けて、攪拌され蛍光体濃度が一様にされた混合液をスプレーノズルから吹き付けて塗布する構成としている。そのために、本実施形態に係る蛍光体塗布装置によれば、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能となる。 As explained in the first to ninth embodiments, the phosphor coating apparatus 10 (10A to 10K) of the present embodiment is provided with the stirring means 30 for stirring the phosphor mixed solution in the pipe. The mixed liquid having a uniform phosphor concentration is sprayed from a spray nozzle and applied. Therefore, according to the phosphor coating apparatus according to the present embodiment, it is possible to form a phosphor dispersion film in which phosphors are uniformly dispersed.
〈実験例〉
次に、実際に行った実験結果について説明する。この実験では、発光素子として青色LED素子を用いて、この発光面に青色を黄色光(波長550nm〜650nm)に変換するYAG蛍光体を成膜したものである。また、第一実施形態で説明した循環ポンプ31を使用した第一実験、第二実施形態で説明したシリンダ部材を使用した第二実験、第三実施形態で説明した回転プロペラ33を使用した第三実験、第五実施形態で説明した超音波振動装置を使用した第四実験、第六実施形態で説明した配管揺動装置を使用した第五実験を行い、それぞれにおける発光装置を複数作製し、その発光色度の変化程度を確認した。また、比較例として、配管内で蛍光体混合液を攪拌しない従来方法による蛍光体分散膜を成膜した発光装置を複数作製し、その発光色度の変化程度を確認した。この実験結果を表1に示す。
<Experimental example>
Next, the results of experiments actually performed will be described. In this experiment, a blue LED element is used as a light emitting element, and a YAG phosphor that converts blue light into yellow light (wavelength 550 nm to 650 nm) is formed on the light emitting surface. The first experiment using the
表1に示すように、青色LED素子に黄色蛍光体分散膜を成膜して白色発光する発光装置を用いて、その色合い(発光色度)の変化程度を目視にて確認したところ、配管内で攪拌しない比較例(従来例)では、その色合いは確かに一様ではなく変化していることが明らかとなった。しかし、配管内で攪拌する本実施形態によれば、いずれの方法でも比較例よりも色度の変化は小さくなることが確認され、特に、第一実験での循環ポンプを用いた例や、第三実験でのプロペラを用いた例、第四実験での超音波振動装置を用いた例では、複数の発光装置における色度の変化は全く見られなかった。 As shown in Table 1, using a light emitting device that emits white light by forming a yellow phosphor dispersion film on a blue LED element, the degree of change in the hue (light emission chromaticity) was visually confirmed. In the comparative example (conventional example) without stirring, it was clarified that the hue was certainly not uniform. However, according to the present embodiment that stirs in the pipe, it is confirmed that the change in chromaticity is smaller than that of the comparative example in any method, in particular, the example using the circulation pump in the first experiment, In the example using the propeller in the three experiments and the example using the ultrasonic vibration device in the fourth experiment, no change in chromaticity was observed in the plurality of light emitting devices.
次に、本実施形態に係る発光装置の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the light emitting device according to this embodiment will be described.
本実施形態に係る発光装置の製造方法は、蛍光体混合液を貯留するタンクと、蛍光体混合液を塗布対象物に吹き付けるスプレーノズルと、蛍光体混合液をタンクからスプレーノズルまで給送する配管とを備える蛍光体塗布装置を用いて、発光素子と該発光素子から出射される光の波長を変換する蛍光体を含む波長変換部とを有する発光装置の製造方法である。また、発光素子はLED発光素子であり、スプレーノズルを用いて、LED基板に搭載されるLED発光素子の発光面に、所定の蛍光体が分散された蛍光体混合液を塗布する蛍光体塗布工程と、塗布された蛍光体混合液を焼成し蛍光体分散膜を生成して波長変換部を形成する焼成工程とを備えている。 The manufacturing method of the light-emitting device according to the present embodiment includes a tank that stores a phosphor mixture, a spray nozzle that sprays the phosphor mixture on an application target, and a pipe that feeds the phosphor mixture from the tank to the spray nozzle. And a wavelength conversion unit including a phosphor that converts the wavelength of light emitted from the light emitting element. In addition, the light emitting element is an LED light emitting element, and a phosphor application step of applying a phosphor mixed liquid in which a predetermined phosphor is dispersed to the light emitting surface of the LED light emitting element mounted on the LED substrate using a spray nozzle. And a firing step of firing the applied phosphor mixed solution to form a phosphor dispersion film to form a wavelength conversion section.
また、本実施形態においては、蛍光体塗布工程は、配管内の蛍光体混合液を攪拌する攪拌手段を介して攪拌し、配管内で攪拌混合された蛍光体混合液をスプレーノズルから吹き付けて塗布する配管内攪拌塗布工程である。 Further, in the present embodiment, the phosphor coating step is performed by stirring the phosphor mixed solution in the pipe through a stirring means, and spraying the phosphor mixed liquid stirred and mixed in the pipe from the spray nozzle. It is a stirring application process in the piping.
上記の構成であれば、タンクに貯留された蛍光体混合液をスプレーノズルまで給送する配管内で、混合液を攪拌し蛍光体を一様に混合するので、スプレーノズルから吹き付けられる混合液中の蛍光体濃度は一様となり、繰り返し塗布作業を行っても、濃度ムラのない蛍光体混合液を繰り返し塗布することができる。そのために、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を有する発光装置を連続的に製造可能な発光装置の製造方法となって好ましい。 In the case of the above configuration, the phosphor mixture liquid stored in the tank is stirred in the pipe for feeding the phosphor mixture liquid to the spray nozzle, and the phosphor is uniformly mixed. Therefore, in the mixture liquid sprayed from the spray nozzle The phosphor concentration becomes uniform, and the phosphor mixture without concentration unevenness can be repeatedly applied even when repeated application operations are performed. Therefore, it is preferable as a method for manufacturing a light emitting device capable of continuously manufacturing a light emitting device having a phosphor dispersed film in which phosphors are uniformly dispersed.
また、配管内の蛍光体混合液を攪拌する攪拌手段として、前述した各種の攪拌手段を用いることができる。すなわち、配管内で蛍光体混合液を循環させる循環移動方式や、配管内で蛍光体混合液を往復移動させる往復移動方式や、振動させる振動付加方式や、配管を伸縮させる配管伸縮方式などのうちのいずれか、もしくはこれらを組み合わせた方式を用いることができる。このような構成であれば、配管内で蛍光体混合液を循環させたり、配管内で蛍光体混合液を往復移動させたり、振動させたりして、配管内の蛍光体混合液を攪拌することができる。 Moreover, the various stirring means mentioned above can be used as a stirring means which stirs the fluorescent substance liquid mixture in piping. That is, among the circulation movement method that circulates the phosphor mixture liquid in the pipe, the reciprocation movement method that reciprocates the phosphor mixture liquid in the pipe, the vibration addition method that vibrates, the pipe expansion method that expands and contracts the pipe, etc. Any of these methods or a combination of these methods can be used. With such a configuration, the phosphor mixture liquid is circulated in the pipe, the phosphor mixture liquid is reciprocated in the pipe, or is vibrated to stir the phosphor mixture liquid in the pipe. Can do.
そのために、蛍光体濃度がばらつかず、均一に混合された状態の蛍光体混合液を吹き付けるので、蛍光体が均一に分散された所定厚みの塗布膜を形成することができる。すなわち、本実施形態に係る発光装置の製造方法は、繰り返し塗布作業を行っても、所定波長の一次光を発光する発光面に対応して、均一な二次光を生成する蛍光体分散膜を形成可能な製造方法となる。 For this reason, the phosphor concentration does not vary and the phosphor mixed solution in a uniformly mixed state is sprayed, so that a coating film having a predetermined thickness in which the phosphors are uniformly dispersed can be formed. That is, the method for manufacturing a light emitting device according to this embodiment includes a phosphor dispersion film that generates uniform secondary light corresponding to a light emitting surface that emits primary light of a predetermined wavelength even when repeated coating operations are performed. The manufacturing method can be formed.
上記したように本発明に係る蛍光体塗布装置によれば、配管内の蛍光体混合液を攪拌する攪拌手段を設けて、攪拌され蛍光体濃度が一様にされた混合液をスプレーノズルから吹き付けて塗布するので、繰り返し塗布作業を行っても、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を形成することが可能な蛍光体塗布装置を得ることができる。 As described above, according to the phosphor coating apparatus according to the present invention, the agitation means for agitating the phosphor mixture in the pipe is provided, and the agitated mixture having a uniform phosphor concentration is sprayed from the spray nozzle. Therefore, a phosphor coating apparatus capable of forming a phosphor dispersion film in which phosphors are uniformly dispersed can be obtained even when repeated coating operations are performed.
また、この蛍光体塗布装置を用いた本発明に係る発光装置の製造方法によれば、均一な蛍光体濃度の蛍光体分散膜を有する発光装置(LED光源)を連続的に製造可能となる。 Moreover, according to the manufacturing method of the light-emitting device based on this invention using this fluorescent substance coating device, the light-emitting device (LED light source) which has the fluorescent substance dispersion film | membrane of uniform fluorescent substance density | concentration can be manufactured continuously.
本発明に係る蛍光体塗布装置および発光装置の製造方法は、LED発光素子が発光する一次光と蛍光体が発する二次光を混色して所望の色合いの第三光を発光する発光装置(LED光源)に好適に適用可能な蛍光体塗布装置および発光装置の製造方法となる。 The phosphor coating device and the light emitting device manufacturing method according to the present invention include a light emitting device (LED that emits third light of a desired color by mixing primary light emitted from an LED light emitting element and secondary light emitted from a phosphor. The phosphor coating device and the light emitting device can be suitably applied to a light source.
1 LED基板
3 LED発光素子
6 蛍光体分散膜(波長変換部)
10 蛍光体塗布装置
11 タンク
12 攪拌装置
13 配管
13A 主経路
14 スプレーノズル
16 循環経路
20 蛍光体混合液
30 攪拌手段
31 循環ポンプ
32 混合液移動装置
33 回転プロペラ
34 配管振動装置
35 混合液加振装置
36 配管揺動装置
37 配管回転装置
38 配管伸縮装置
LD 発光装置(LED光源)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記発光素子はLED発光素子であり、LED基板に搭載される前記LED発光素子の発光面に、所定の蛍光体が分散された前記蛍光体混合液を前記スプレーノズルから吹き付けて塗布すると共に、前記配管内の蛍光体混合液を攪拌する攪拌手段を設けたことを特徴とする蛍光体塗布装置。 A tank for storing the phosphor mixture, a spray nozzle for spraying the phosphor mixture on the object to be coated, and a pipe for feeding the phosphor mixture from the tank to the spray nozzle. A phosphor coating apparatus used to form a wavelength conversion unit including a phosphor that coats a body mixture and converts the wavelength of light emitted from the light emitting element,
The light-emitting element is an LED light-emitting element, and the phosphor mixed liquid in which a predetermined phosphor is dispersed is sprayed from the spray nozzle on the light-emitting surface of the LED light-emitting element mounted on the LED substrate. A phosphor coating apparatus comprising a stirring means for stirring the phosphor mixture in the pipe.
前記発光素子はLED発光素子であり、前記スプレーノズルを用いて、LED基板に搭載される前記LED発光素子の発光面に、所定の蛍光体が分散された蛍光体混合液を塗布する蛍光体塗布工程と、塗布された前記蛍光体混合液を焼成し蛍光体分散膜を生成して前記波長変換部を形成する焼成工程とを備えると共に、前記蛍光体塗布工程が、前記配管内の蛍光体混合液を攪拌する攪拌手段を介して攪拌し、配管内で攪拌混合された前記蛍光体混合液を前記スプレーノズルから吹き付けて塗布する配管内攪拌塗布工程であることを特徴とする発光装置の製造方法。 Light emission using a phosphor coating device comprising a tank for storing a phosphor mixture, a spray nozzle for spraying the phosphor mixture on an object to be coated, and a pipe for feeding the phosphor mixture from the tank to the spray nozzle A light emitting device manufacturing method for manufacturing a light emitting device having an element and a wavelength conversion unit including a phosphor that converts a wavelength of light emitted from the light emitting element,
The light-emitting element is an LED light-emitting element, and a phosphor coating that applies a phosphor mixture in which a predetermined phosphor is dispersed to the light-emitting surface of the LED light-emitting element mounted on the LED substrate using the spray nozzle. And a step of firing the applied phosphor mixed solution to form a phosphor dispersion film to form the wavelength conversion unit, and the phosphor coating step includes mixing phosphors in the pipe A method of manufacturing a light emitting device, comprising: a stirring / coating step in a pipe in which the phosphor mixed liquid stirred and mixed in a pipe is sprayed from the spray nozzle and applied through a stirring means for stirring the liquid. .
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