JP2016143742A - 波長変換部材、発光装置、および波長変換部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の色の設計自由度を高めつつ、励起光変換効率を従来よりも向上させた波長変換部材を提供する。
【解決手段】波長変換部材（１）において、シリカガラス（１０）の内部には、酸窒化物または窒化物の蛍光体を含んだ複数の蛍光体粒子（１１）が分散されている。複数の蛍光体粒子（１１）の内には、第１ピーク波長を有する蛍光を発する第１蛍光体粒子（１１ａ）と、第２ピーク波長を有する蛍光を発する第２蛍光体粒子（１１ｂ）との少なくとも２種類の蛍光体粒子が含まれている。波長変換部材（１）の密度は、０．８ｇ／ｃｍ^３以上かつ１．２ｇ／ｃｍ^３以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、励起光を蛍光に変換する蛍光体を含む波長変換部材、および当該波長変換部材を備えた発光装置に関する。

近年、（ｉ）発光ダイオード（Light Emitting Diode，ＬＥＤ）等の半導体発光素子と、（ｉｉ）当該半導体発光素子からの励起光を蛍光に変換する波長変換部材（例えば、蛍光体粒子を樹脂に分散させた部材）とを組み合わせた発光装置が開発されている。当該発光装置は、小型であり、かつ、消費電力が白熱電球よりも少ないという利点を有しているため、各種表示装置または照明装置の光源として実用化されている。

特許文献１には、擬似白色光を出力する発光装置が開示されている。当該発光装置は、青色ＬＥＤと、当該青色ＬＥＤからの青色光によって励起され、青色光の波長を変換することにより黄色光を発する蛍光体（波長変換部材）とを組み合わせることにより実現されている。

また、最近では、上述の発光装置において、青色ＬＥＤ等に比べて光密度がさらに高い半導体レーザ等を、励起光源として用いることが検討されている。また、青色光よりも短波長の光を、励起光として用いることが検討されている。

この場合、蛍光体粒子を分散する材料である樹脂が、熱または光によって劣化することが問題となる。この問題を解決するために、蛍光体粒子を分散させる材料としてガラスを用いる技術が提案されている。

例えば、特許文献２には、波長変換部材に含まれる蛍光体粒子（酸化物、硫化物、酸硫化物、ハロゲン化物、アルミン酸塩等の材料から成る）が、ガラスに分散された構成が開示されている。そして、特許文献２では、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系ガラスが、ガラスの好適な材料として挙げられている。

なお、特許文献２では、ガラス材料の組成は、当該ガラスが比較的低温の温度範囲において焼成できるように選択されている。具体的には、ガラスの焼成温度が７５０℃以下となるように、ガラス材料の組成が選択されている。その理由は、蛍光体粒子が分散されたガラスを焼成する時に、当該蛍光体粒子が熱によって劣化することを避けるためである。

しかしながら、特許文献２のガラス材料は、シリカガラス（Ｓｉ以外の金属元素（Ｚｎ、Ｂａ等）を含まず、ＳｉＯ_２のみから成るガラス）と比較して、透明度が低く、かつ、熱的および化学的に不安定であるという問題がある。

そこで、非特許文献１では、酸窒化物蛍光体材料から成る蛍光体粒子が、シリカガラスに分散された構成が開示されている。なお、非特許文献１において、シリカガラスはゾルゲル法によって作製されている。

非特許文献１では、蛍光体粒子の材料として、熱的および化学的な安定性に優れた酸窒化物蛍光体が用いられている。従って、１０５０℃という高温の焼成温度によって、蛍光体粒子が分散されたシリカガラスを焼成することができる。

また、上述したように、シリカガラスは、透明度が高く、かつ、熱的および化学的な安定性に優れている。それゆえ、非特許文献１によれば、発光効率が高く、かつ、耐久性に優れた波長変換部材を実現することが可能となる。

但し、非特許文献１において、シリカガラスの焼成温度は、１０００℃以上の高温である。従って、シリカガラスに分散させる蛍光体粒子としては、大気中で１０００℃以上の温度においても、熱劣化しないものを選択する必要がある。

しかしながら、実用化されている各種の蛍光体材料の中で、このような条件を満たす材料は、非特許文献１に開示されているαＳｉＡｌＯＮ蛍光体に限られている。換言すれば、非特許文献１に開示された構成では、シリカガラスに分散可能な蛍光体粒子（αＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子）から発せられる蛍光の色が、１種類に限られることとなる。

従って、それぞれ異なる色の蛍光を発する複数種類の蛍光体粒子をシリカガラスに分散し、当該蛍光体粒子から発せられる各色の蛍光を混合させることができない。それゆえ、非特許文献１に開示された構成では、波長変換部材から発せられる光の色の設計自由度が低くなるという問題がある。

非特許文献１の波長変換部材では、波長変換部材から発せられる光の色の設計自由度が低いため、当該波長変換部材と励起光源とを組み合わせた発光装置において、発光装置の演色性が低下してしまうという問題が生じる。また、当該発光装置を適用して表示装置を実現した場合に、表示装置の色再現性が低下してしまうという問題が生じる。

他方、非特許文献２および特許文献３には、酸窒化物蛍光体を基板上に膜状に積層させて蛍光体膜を形成した後に、シリカガラスを用いて蛍光体膜を基板に接着させた構成が開示されている。

非特許文献２および特許文献３におけるシリカガラスの焼成温度は、非特許文献１の場合と比較して低く、その温度は５００℃程度である。このため、非特許文献２および特許文献３の構成によれば、励起光である青色光によって励起する対象となる蛍光体粒子の材料の選択肢が、非特許文献１に比べてさらに広いものとなる。

具体的には、非特許文献２および特許文献３の構成では、蛍光体粒子の材料として、（ｉ）βＳｉＡｌＯＮ蛍光体等の酸窒化物蛍光体、および、（ｉｉ）ＣａＳｉＡｌＮ_３蛍光体（ＣＡＳＮ系蛍光体）等の窒化物蛍光体を利用することができる。

しかしながら、非特許文献２および特許文献３の構成では、波長変換部材（発光部）の形状が膜状に限られることとなる。このため、波長変換部材の形状の自由度が低く、さらに、波長変換部材中に含有される蛍光体粒子の量が過剰となってしまう。例えば、波長変換部材における蛍光体粒子の含有量が、３０体積％以上の大きな数値となり得る。

このように蛍光体粒子を過剰に含有した波長変換部材を用いて発光装置を構成した場合には、波長変換部材の内部において、蛍光体粒子による光の過剰な散乱が生じる。その結果、波長変換部材からの光の取出し効率（換言すれば、波長変換部材における励起光変換効率）が低下してしまうという問題が生じる。

そして、波長変換部材からの光の取出し効率が低下した場合には、当該波長変換部材と励起光源とを組み合わせた発光装置において、発光装置の発光効率が低下してしまうという問題が生じる。

また、特許文献４には、ゾルゲル法を用いて、低温の焼成温度によってシリカガラスを焼成する点が開示されている。具体的には、特許文献４では、シリカガラス中に硫化物の蛍光体粒子が分散されており、当該シリカガラスは、１５０℃の焼成温度によって焼成されている。

特開平１０−１６３５３５号公報（１９９８年６月１９日公開） 特開２００７−１９１７０２号公報（２００７年８月２日公開） 特開２０１１−１６８６２７号公報（２０１１年９月１日公開） 特開２００２−２０３９８９号公報（２００２年７月１９日公開）

"Fabrication of silica glass containing yellow oxynitride phosphor by the sol-gel process"，SCIENCE AND TECHNOLOGY OF ADVANCEDMATERIALS 12 (2011) 034407 (5pp)． "Optical and adhesive properties of composite silica-impregnated Ca-α-SiAlON:Eu２＋ phosphor films prepared on silica glass substrates"，Journal of the European Ceramic Society 32 (2012) 1365-1369．

しかしながら、上述の先行技術文献のいずれにも、シリカガラス中に窒化物または酸窒化物の蛍光体粒子が分散された波長変換部材において、（ｉ）波長変換部材から発せられる光の色の設計自由度を高めることと、（ｉｉ）波長変換部材から効率よく光を取り出すことと、を両立できる点については、開示も示唆もされていない。従って、光の色の設計自由度を高めつつ、励起光変換効率を十分に向上させた波長変換部材を実現することができないという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、光の色の設計自由度を高めつつ、励起光変換効率を従来よりも向上させた波長変換部材を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る波長変換部材は、シリカガラスの内部に、酸窒化物または窒化物の蛍光体を含んだ複数の蛍光体粒子が分散された波長変換部材であって、上記複数の蛍光体粒子の内には、励起光を受けて第１ピーク波長を有する蛍光を発する第１蛍光体粒子と、上記励起光を受けて上記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長を有する蛍光を発する第２蛍光体粒子と、の少なくとも２種類の蛍光体粒子が含まれており、上記波長変換部材の密度は、０．８ｇ／ｃｍ^３以上かつ１．２ｇ／ｃｍ^３以下である。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る波長変換部材の製造方法は、シリカガラスの内部に、酸窒化物蛍光体または窒化物蛍光体から成る複数の蛍光体粒子が分散された波長変換部材の製造方法であって、励起光を受けて第１ピーク波長を有する蛍光を発する第１蛍光体粒子と、上記励起光を受けて上記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長を有する蛍光を発する第２蛍光体粒子と、の少なくとも２種類の蛍光体粒子を、上記シリカガラスの内部に分散させる工程を含んでおり、上記波長変換部材は、０．８ｇ／ｃｍ^３以上かつ１．２ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有するように形成される。

本発明の一態様に係る波長変換部材によれば、光の色の設計自由度を高めつつ、励起光変換効率を従来よりも向上させることができるという効果を奏する。

また、本発明の一態様に係る波長変換部材の製造方法によれば、光の色の設計自由度を高めつつ、励起光変換効率を従来よりも向上させた波長変換部材を製造することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る波長変換部材の概略的な構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る波長変換部材をゾルゲル法によって製作する場合の各工程の流れを示す図である。 本発明の実施形態１に係る波長変換部材を備えた発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施例および一比較例に係る波長変換部材のそれぞれの発光スペクトルを示す図である。 本発明の一実施例および一比較例に係る波長変換部材のそれぞれの発光スペクトルを示す図である。 本発明の一実施例に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 本発明の一比較例に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 本発明の一実施例に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 人間の視感度曲線を示す図である。 本発明の各実施例および各比較例に係る波長変換部材における評価結果のデータを示す図である。 本発明の各実施例および各比較例に係る発光装置における評価結果のデータを示す図である。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１について、図１〜図５、および図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。

（波長変換部材１の構成）
図１は、波長変換部材１の概略的な構造を示す図である。波長変換部材１は、シリカガラス１０および蛍光体粒子１１を含んでいる。なお、後述するように、波長変換部材１は、シリカガラス１０の内部に、窒化物または酸窒化物の蛍光体を含んだ複数の蛍光体粒子１１をほぼ均一に分散させることによって製作される。

また、波長変換部材１から発せられる光の色の設計自由度を高めるために、蛍光体粒子１１は、複数種類（少なくとも２種類）の蛍光体粒子から成っていることが好ましい。図１に示されるように、蛍光体粒子１１は、第１蛍光体粒子１１ａおよび第２蛍光体粒子１１ｂの２種類の蛍光体粒子から成っていてよい。

第１蛍光体粒子１１ａは、第１ピーク波長の蛍光を発する蛍光体粒子である。また、第２蛍光体粒子１１ｂは、第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長の蛍光を発する蛍光体粒子である。換言すれば、第１蛍光体粒子１１ａおよび第２蛍光体粒子１１ｂは、それぞれ異なる色の蛍光を発する蛍光体粒子であると理解されてよい。

一例として、第１蛍光体粒子は、ピーク波長（第１ピーク波長）が約５４０ｎｍである緑色の蛍光を発するβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子であってよい。また、第２蛍光体粒子は、ピーク波長（第２ピーク波長）が約５９７ｎｍである橙色の蛍光を発するα−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子であってよい。なお、第２蛍光体粒子は、ピーク波長（第２ピーク波長）が約６５０ｎｍである赤色の蛍光を発するＣＡＳＮ系蛍光体粒子であってもよい。

さらに、本実施形態では、波長変換部材１の密度ｄ（ｇ／ｃｍ^３）が以下の式（１）を満たすように、波長変換部材１が製作される。式（１）における密度ｄの数値範囲の根拠については、後に詳細に説明する。

０．８≦ｄ≦１．２ …（１）
また、本実施形態では、波長変換部材１に含まれる蛍光体粒子１１の含有率ｖ（体積％）が以下の式（２）を満たすように、波長変換部材１が製作される。式（２）における含有率ｖの数値範囲の根拠についても、後に詳細に説明する。

０．１≦ｖ≦１０ …（２）
より具体的には、波長変換部材１の製作時には、シリカガラス１０の密度が、真密度である２．２ｇ／ｃｍ^３の半分程度の値である１ｇ／ｃｍ^３付近となるように制御され、かつ、波長変換部材１の内部に含まれる蛍光体粒子１１の量（含有量）が適切に制御される。これにより、式（１）の密度ｄと式（２）の含有率ｖとが実現される。

なお、式（１）の密度ｄは、波長変換部材１の体積Ｖ（ｃｍ^３）および重量Ｗ（ｇ）を測定し、ｄ＝Ｗ／Ｖによって算出することができる。ここで、体積Ｖは、マイクロメータ等を用いて波長変換部材１の寸法を測定した結果に基づいて算出されてもよいし、または、アルキメデス法を用いて測定されてもよい。また、重量Ｗは、電子天秤等を用いて測定されてよい。

（波長変換部材１の製造方法）
本実施形態の波長変換部材１は、ゾルゲル法によって製作されてよい。図２は、波長変換部材１をゾルゲル法によって製作する場合の各工程Ｓ１〜Ｓ７の流れを示す図である。以下、図２を参照し、ゾルゲル法の各工程について説明する。

ゾルゲル法では、シリカガラス１０の出発原料を含んだゾルゲル溶液が、はじめに調製する。ゾルゲル溶液は、ガラス原料である化合物、加水分解に必要な水、溶媒、触媒を含んだものである。なお、必要に応じて、乾燥制御剤として働く化合物等を、ゾルゲル溶液に含めてもよい。

ガラス原料である化合物としては、テトラエトキシシラン（Tetraethyl Orthosilicate，ＴＥＯＳ）、テトラメトキシシラン（Tetramethyl Orthosilicate，ＴＭＯＳ）等のシリコンアルコキシドが用いられてよい。

溶媒としては、エタノールまたはメタノール等のアルコールが用いられてよい。また、触媒としては、塩酸等の酸性水溶液、または水酸化アンモニウム等の塩基性水溶液が用いられてよい。

また、乾燥制御剤として働く化合物としては、高い沸点を有し、かつ表面張力の小さい化合物が用いられてよい。例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（dimethylformamide，ＤＭＦ）またはホルムアミド等が好適に用いられてよい。

本実施形態では、例えば、ＴＭＯＳ、ＤＭＦ、メタノール、純水、および水酸化アンモニウムを混合することによって、ゾルゲル溶液が調製される（工程Ｓ１）。続いて、調製したゾルゲル溶液に所定の量の蛍光体粒子の粉末を投入した後に、当該溶液を一定時間に亘り室温下で攪拌する（工程Ｓ２）。

これにより、ＴＭＯＳが水酸化アンモニウムに含まれるアンモニウムイオンの触媒採用によって加水分解されシラノール形成される。そして、縮重合によってシロキサン結合が形成される。

その結果、ゾルゲル溶液よりも高い粘度を有する湿潤ゾルが得られる（工程Ｓ３）。工程Ｓ３では、室温下で放置した時に蛍光体粒子が沈降しない程度に、十分に粘度が高い湿潤ゾルを形成する。

続いて、工程Ｓ３において得られた湿潤ゾルを、オーブンを用いて、１５０℃以下の温度によって乾燥させる（工程Ｓ４，乾燥工程）。これにより、蛍光体粒子がほぼ均一に分散した乾燥ゲルが得られる（工程Ｓ５）。

ここで、工程Ｓ４の乾燥工程において１００時間以上の時間をかけて湿潤ゲルをゆっくりと乾燥させることにより、工程Ｓ５において亀裂の少ない乾燥ゲルを得ることができる。

続いて、工程Ｓ５において得られた乾燥ゲルをオーブンから焼成炉に移し、４００℃以上かつ８００℃以下の温度によって、当該乾燥ゲルを焼成する（工程Ｓ６，焼成工程）。工程Ｓ６の焼成工程を経ることにより、透明なシリカガラス１０に蛍光体粒子１１が分散された波長変換部材１が得られる（工程Ｓ７）。

なお、工程Ｓ５（すなわち、工程Ｓ６の焼成工程の前の段階）では、波長変換部材は目視でも白濁していることが確認される。換言すれば、工程Ｓ５の段階では、波長変換部材のシリカガラス部において、光の散乱が多く生じている。

そこで、工程Ｓ６の焼成工程において、４００℃以上かつ８００℃以下の温度によって乾燥ゲルを焼成することにより、シリカガラス部が十分な光透過性（透明度）を有するようになる。

なお、本実施形態での「十分な光透過性」とは、「３５０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ以下の光の波長範囲において、蛍光体が分散されていない厚さ１ｍｍ以上のガラスサンプルにおける表面反射損失を含む光透過率が９０％以上である」状態を意味するものと理解されてよい。

また、工程Ｓ５の段階では、乾燥温度が１５０℃以下と低温であるために、波長変換部材の内部には、メトキシ基等の有機側鎖に起因する有機成分が残存している。続く工程Ｓ６において、４００℃以上かつ８００℃以下の温度によって乾燥ゲルを焼成することにより、当該有機成分を全て分解または揮発させることができる。

なお、波長変換部材の内部に有機成分が残存していた場合に生じる欠点については、後に詳述する。

（シリカガラス１０の特性）
図２に示されるように、シリカガラスの焼成温度を４００℃以上かつ８００℃以下としたゾルゲル法によって、波長変換部材１中のシリカガラス１０が形成される。

他方、上述の非特許文献１では、シリカガラスの焼成温度を１０００℃以上の高温としたゾルゲル法によって、波長変換部材を製作していた。具体的には、非特許文献１では、シリカガラスの焼成温度を１０５０℃とすることにより、シリカガラスの密度を、真密度付近（例えば、密度２．０ｇ／ｃｍ^３以上）まで緻密化させていた。

このように、本実施形態のシリカガラス１０の焼成温度（４００℃以上かつ８００℃以下）は、非特許文献１のシリカガラスの焼成温度（１０５０℃）に比べて十分に低温である。

このため、本実施形態のシリカガラス１０によれば、非特許文献１のシリカガラスに比べて、シリカガラスの内部に分散させることが可能な蛍光体粒子の材料の選択の自由度が向上することとなる。

なお、本実施形態の波長変換部材１は、非特許文献１と同様にゾルゲル法を用いて製作することができる。従って、本実施形態の波長変換部材１は、従来の波長変換部材と同様に、製作が容易であるという点においても利点がある。

また、上述したように、シリカガラス１０の密度は、真密度の半分程度である。すなわち、シリカガラス１０は、非特許文献１のシリカガラス（密度２．０ｇ／ｃｍ^３以上）と比較して、十分に低い密度を有している。これにより、シリカガラス１０は、非特許文献１のシリカガラスに対して、以下の２点の利点を有することとなる。

（利点１）：シリカガラス１０は、非特許文献１のシリカガラスと比較して、より低い屈折率を有することとなる。

従って、シリカガラス１０によれば、非特許文献１のシリカガラスに比べて、空気とガラスとの界面における全反射が低減される。それゆえ、波長変換部材１の励起光変換効率を、非特許文献１の波長変換部材に比べて向上させることが可能となる。

（利点２）：シリカガラス１０は、非特許文献１のシリカガラスと比較して、より低い熱伝導率を有することとなる。

従って、後述する図３の発光装置１００（すなわち、波長変換部材１と半導体発光素子２３とを組み合わせて構成した発光装置）において、発光装置１００が外部の環境変化によって生じる温度変化によって受ける影響を低減することができる。このため、発光装置１００内の半導体発光素子２３またはパッケージ素材等の劣化を抑制することが可能となる。

また、シリカガラス１０および蛍光体粒子１１のそれぞれは、熱的および化学的に安定な材料から成っている。従って、本実施形態の波長変換部材１は、温度変化に対する高い安定性を有している。それゆえ、波長変換部材１を含んだ発光装置１００は、温度的に過酷な環境下において使用される発光素子（例えば、冷蔵庫用または医療機器用の発光素子）として特に好適である。

ところで、上述したように、特許文献４には、１５０℃という低温の焼成温度によって、シリカガラスを焼成する点が開示されている。特許文献４では、蛍光体粒子が熱的および化学的な安定性に劣る硫化物蛍光体であるため、極めて低い焼成温度によってシリカガラスを焼成していると考えられる。

しかしながら、特許文献４のシリカガラスは、以下に示す２つの理由により、波長変換部材を構成する材料としては好適ではないと理解される。

（理由１）：１５０℃という低温の焼成温度では、シリカガラスの収縮が不十分であり、シリカガラス中に数多くの空孔が残存する。その結果、シリカガラス内において空孔に起因する光の散乱が生じ、シリカガラスの光透過性が低下する。なお、シリカガラスの焼成温度を１５０℃とした場合には、シリカガラスが目視でも白濁していることが確認される程度に、シリカガラスの光透過性が低下する。

このような透明度の低いシリカガラスを波長変換部材に適用した場合には、波長変換部材における励起光変換効率が低下する。また、当該波長変換部材を含んだ発光装置の発光効率が低下する。

（理由２）：ゾルゲル法では、側鎖に炭素を含む溶液を出発原料としてシリカガラスを作製するので、焼成温度が低すぎると炭素成分がシリカガラス中に残存する。炭素成分がシリカガラス中に残存している場合には、シリカガラスの熱的および化学的安定性が低下する。その結果、波長変換部材の信頼性が低下することとなる。

また、炭素成分がシリカガラス中に残存している場合には、波長変換部材に強度の高い励起光を照射した時に、炭素成分が析出し、シリカガラスが黒変する可能性がある。それゆえ、シリカガラスの光透過性が減少するために、波長変換部材の励起光変換効率が低下することとなる。

このように、以上に示した２つの理由によって、１５０℃という低温の焼成温度によって焼成された特許文献４のシリカガラスは、波長変換部材を構成する材料として好適ではないと理解される。

他方、本実施形態のシリカガラス１０は、焼成温度が８００℃以下であり、かつ、真密度よりも密度が低いものの、実用上十分な光透過性を有している。すなわち、シリカガラス１０は、特許文献４のシリカガラスに比べて、十分に高い光透過性を有している。

それゆえ、本実施形態の波長変換部材１では、特許文献４の波長変換部材に比べて、十分に高い励起光変換効率が得られる。このように、本実施形態のシリカガラス１０は、上述の第１の理由に示された特許文献４のシリカガラスの欠点を克服している。

なお、上述したように、「シリカガラス１０が実用上十分な光透過性を有している」とは、「３５０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ以下の光の波長範囲において、厚さ１ｍｍ以上のシリカガラス１０における表面反射損失を含む光透過率が９０％以上である」ことを意味するものと理解されてよい。

また、本実施形態のシリカガラス１０は、焼成温度が４００℃以上であるので、シリカガラス１０中の有機成分は、全て分解または揮発している。それゆえ、シリカガラス１０は、熱的および化学的に安定な無機物である純粋なＳｉＯ_２によって構成されているため、高い安定性を有している。

このように、本実施形態のシリカガラス１０は、上述の第２の理由に示された特許文献４のシリカガラスの欠点をも克服している。

なお、上述の式（１）における密度ｄの下限値（０．８ｇ／ｃｍ^３）および上限値（１．２ｇ／ｃｍ^３）は、以下の根拠に基づいて設定されたものである。

（密度ｄの下限値の根拠）：波長変換部材の密度が０．８ｇ／ｃｍ^３未満である場合には、シリカガラス中に微細な空孔が残存した状態となり得る。この場合、空孔によって光が散乱されるため、シリカガラスの透明度が低下する。その結果、波長変換部材の励起光変換効率が低下するという問題が生じる。

（密度ｄの上限値の根拠）：１．２ｇ／ｃｍ^３という密度は、シリカガラス中に複数種類の窒化物または酸窒化物の蛍光体粒子を分散させた波長変換部材を構成する場合における適切な密度の上限値として、本願の発明者らによって新たに見出されたものである。

より具体的には、この密度の上限値は、非特許文献１、非特許文献２、および特許文献３の波長変換部材において生じ得る以下の２点の技術的課題を解決するために、見出しされたものである。

（非特許文献１の技術的課題）：非特許文献１では、波長変換部材を緻密化させるために、シリカガラスの焼成温度を１０００℃以上としていた。なお、１０００℃以上という焼成温度は、シリカガラスの密度を１．２ｇ／ｃｍ^３より大きくするために必須のものである。

しかしながら、焼成温度を１０００℃とした場合には、αＳｉＡｌＯＮ蛍光体以外の蛍光体粒子が、熱的に劣化してしまうという問題が生じる（後述の比較例１および２を参照）。

（非特許文献２および特許文献３の技術的課題）：一方、非特許文献２および特許文献３では、窒化物または酸窒化物の蛍光体粒子を高密度に含有する波長変換部材が形成されている。非特許文献２および特許文献３では、当該波長変換部材を形成するためのシリカガラスの焼成温度は５００℃であるので、蛍光体粒子の熱的な劣化は生じない。

しかしながら、非特許文献２および特許文献３の波長変換部材では、波長変換部材に蛍光体粒子が過剰に含有されているために、波長変換部材において光の過剰な散乱が生じる。このため、発光装置の発光効率が低下してしまうという問題が生じる（後述の比較例３を参照）。

また、非特許文献２および特許文献３の波長変換部材では、約３．２〜３．４ｇ／ｃｍ^３の密度を有する窒化物または酸窒化物の蛍光体粒子が３０体積％以上含まれている。このため、非特許文献２および特許文献３の波長変換部材の密度は、少なくとも１．４ｇ／ｃｍ^３以上となる。

そこで、本願の発明者らは、波長変換部材１の密度ｄの上限値を１．２ｇ／ｃｍ^３とすることにより、上述の２点の技術的課題を解決できることを新たに見出した。

具体的には、密度ｄの上限値を１．２ｇ／ｃｍ^３とした場合には、シリカガラスの焼成温度を８００℃以下とすることができるので、非特許文献１の技術的課題が解決される。また、波長変換部材１に蛍光体粒子１１が過剰に含有されないため、非特許文献２および特許文献３の技術的課題が解決される。

このように、波長変換部材１の密度ｄの上限値を１．２ｇ／ｃｍ^３とすることにより、従来技術において生じ得る技術的課題を解決することが可能となる。

（蛍光体粒子１１の材料）
後述の実施例１〜４に示されるように、本実施形態の波長変換部材１には、１種類または２種類以上の蛍光体粒子１１が含まれていてよい。但し、光の色の設計自由度を高めるために、波長変換部材１には、２種類以上の蛍光体粒子１１が含まれることが好ましい。

上述の図２に示されるように、本実施形態では、４００℃以上の焼成温度によって、シリカガラス１０に蛍光体粒子１１を分散させている。この焼成温度は、従来のシリコーン等の樹脂に蛍光体粒子を分散させる場合と比べて、比較的高い温度である。

この点を考慮すると、本実施形態の蛍光体粒子１１の材料としては、従来のシリコーン等の樹脂に適用される蛍光体粒子の場合に比べて、熱的および化学的な安定性がさらに高い材料を選定することが好ましい。

本実施形態では、蛍光体粒子１１の材料として、耐熱性に優れた窒化物蛍光体または酸窒化物蛍光体が用いられる。窒化物蛍光体または酸窒化物蛍光体の具体例は、以下に示す通りである。

（αＳｉＡｌＯＮ蛍光体）：Ｅｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ、Ｃｅ賦活αＳｉＡｌＯＮ等、
（βＳｉＡｌＯＮ蛍光体）：Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ、Ｃｅ賦活βＳｉＡｌＯＮ等、
（ＣＡＳＮ系蛍光体） ：Ｅｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３、Ｅｕ賦活（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３、Ｃｅ腑活ＣＡＬＳＯＮ、Ｃｅ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３等、
（その他の蛍光体） ：Ｃｅ賦活ＪＥＭ蛍光体、Ｅｕ賦活（Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８蛍光体、Ｃｅ賦活Ｌａ_３Ｓｉ_６Ｎ_１１蛍光体、Ｍｎ賦活γ−ＡｌＯＮ蛍光体等の従来公知のもの。

上述の蛍光体の中でも、αＳｉＡｌＯＮ蛍光体、βＳｉＡｌＯＮ蛍光体、およびＣＡＳＮ系蛍光体は、特に安定性および発光効率に優れているため、蛍光体粒子１１の材料として好適に利用される。

また、Ｃｅ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｃｅ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｃｅ賦活ＪＥＭ蛍光体、およびＣｅ賦活Ｌａ_３Ｓｉ_６Ｎ_１１蛍光体は、波長４０５ｎｍ付近の青紫色の励起光によって、高効率に励起される。

また、Ｍｎ賦活γ−ＡｌＯＮ蛍光体は、波長４５０ｎｍ付近の青色の励起光によって、高効率に励起される。

また、Ｅｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｅｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体、Ｅｕ賦活（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３蛍光体、Ｃｅ賦活ＣＡＬＳＯＮ蛍光体、Ｃｅ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体、およびＥｕ賦活（Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８蛍光体は、波長４０５ｎｍ以上かつ４５０ｎｍ以下付近の青紫色から青色の励起光によって、高効率に励起される。

なお、発光装置１００の発光効率を特に向上させることを目的とする場合には、第１蛍光体粒子１１ａおよび第２蛍光体粒子１１ｂの材料として、Ｅｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体およびＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体を適用して、波長変換部材１を構成することが好ましい（後述の実施例３を参照）。

この場合、波長４５０ｎｍ付近の青色の励起光によって蛍光体粒子１１を励起させた時に、特に高効率の照明光を発する発光装置１００を実現することが可能となるためである（後述の実施例５を参照）。

また、蛍光体粒子１１の粒径は、１μｍ以上かつ３０μｍ以下の範囲であることが好ましい。当該数値範囲の粒径では、蛍光体粒子１１の発光効率が向上し、かつ、蛍光体粒子１１のハンドリング性に優れるためである。

また、蛍光体粒子１１の粒径は、５μｍ以上かつ２０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。当該数値範囲の粒径では、蛍光体粒子１１の発光効率が特に向上するためである。この場合、波長変換部材１の励起光変換効率が特に向上するため、さらに発光効率の高い発光装置を実現することができる。

ところで、非特許文献２および特許文献３に関して上述したように、波長変換部材中の蛍光体粒子の含有量が過剰（例えば３０％体積以上）である場合には、蛍光体粒子による過剰な光散乱が生じるために、波長変換部材の励起光変換効率が低下する。

他方、上述の式（２）に示されている通り、本実施形態の波長変換部材１における蛍光体粒子１１の含有率ｖは、０．１≦ｖ≦１０である。このように、本実施形態の波長変換部材１では、波長変換部材１中の蛍光体粒子１１の含有量が過剰とならないように、含有率ｖの値が適切に調整されている。

それゆえ、波長変換部材１は、非特許文献２および特許文献３の波長変換部材と比べて、さらに高い励起光変換効率を実現することができる。

なお、上述の式（２）における含有率ｖの下限値（０．１体積％）および上限値（１０体積％）は、以下の根拠に基づいて設定されたものである。

（含有率ｖの下限値の根拠）：蛍光体粒子の含有率が０．１体積％未満の場合には、励起光が蛍光体粒子によって十分に変換されない。この場合、照明装置において所望の発光色（白色光等）を得ることができないという問題が生じる。

（含有率ｖの上限値の根拠）：蛍光体粒子の含有率が１０体積％より大きい場合には、蛍光体粒子がシリカガラスの収縮を阻害してしまう。この場合、波長変換部材の機械的強度が低下する可能性があるという問題が生じる。

なお、含有率ｖの上限値は、３体積％であることがさらに好ましい。その理由は、上述のゾルゲル法を用いた波長変換部材１の製作が、より容易となるためである。従って、含有率ｖは、以下の式（３）
０．１≦ｖ≦３ …（３）
を満たすことがさらに好ましい。

（発光装置１００の構成）
図３は、波長変換部材１を備えた発光装置１００の構成を示す断面図である。発光装置１００は、波長変換部材１と半導体発光素子２３（励起光源）とを組み合わせて構成されている。以下、図３を参照し、発光装置１００の構成について説明する。

半導体発光素子２３は、ＩｎＧａＡｌＮ系結晶から成っている。半導体発光素子２３は、ＬＥＤであってもよいし、またはレーザダイオード等であってもよい。半導体発光素子２３は、波長変換部材１に励起光２６を照射する励起光源として機能する。

なお、半導体発光素子２３の発光層等の構成材料の組成を変化させることによって、半導体発光素子２３から出射される励起光２６の発光ピーク波長（発光スペクトルにおいてピークが形成される波長）を、３００ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下の範囲において変化させることができる。半導体発光素子２３は、例えば、４４５ｎｍの発光ピーク波長を有する励起光２６を発するＬＥＤであってよい。

半導体発光素子２３は、基体２２の上に配置されている。半導体発光素子２３には、ｎ型電極２３Ａおよびｐ型電極２３Ｂが設けられている。また、基体２２の上には、電極２４Ａ・２４Ｂが設けられている。そして、（ｉ）ｎ型電極２３Ａは電極２４Ａと、（ｉｉ）ｐ型電極２３Ｂは電極２４Ｂと、それぞれ電気的に接続されている。

波長変換部材１は、基体２２の一部である支持部２５の上に接着されている。波長変換部材１は、半導体発光素子２３から出射された励起光２６を受ける。そして、励起光２６によって、波長変換部材１に含まれる蛍光体粒子１１が励起される。その結果、蛍光体粒子１１から、蛍光２７が発せられる。

なお、波長変換部材１に複数種類の蛍光体粒子が含まれている場合には、各種類の蛍光体粒子のそれぞれから発せられた蛍光が混合された光が、蛍光２７となる。例えば、図３の蛍光２７は、（ｉ）第１蛍光体粒子１１ａから発せられた第１ピーク波長の蛍光と、（ｉｉ）第２蛍光体粒子１１ｂから発せられた第２ピーク波長の蛍光とが混合された光である。

また、発光装置１００において、蛍光２７は、励起光２６よりも長い波長を有している。すなわち、波長変換部材１は、励起光２６をより長波長の蛍光２７に変換する波長変換部材として機能する。発光装置１００からは、励起光２６と蛍光２７とが混合された光が、照明光として外部に出射される。

また、波長変換部材１に複数種類の蛍光体粒子が含まれている場合には、各種類の蛍光体粒子の混合比率を変化させることにより、発光装置１００から発せられる照明光の色度を適宜調整することができる。

特に、各種類の蛍光体粒子から発せられる異なる色の蛍光を混合することにより、照明光としての白色光が得られる場合には、発光装置１００は、照明用発光装置の用途に好適である。

このような白色光を発する発光装置１００を製作する場合には、各蛍光体粒子の混合比率を調整することにより、蛍光灯の発光色に近い寒色系の照明用発光装置を実現することもできる。また、電球の発光色に近い暖色系の照明用発光装置を実現することも可能である。なお、各蛍光体粒子の混合比率は、各蛍光体粒子の発光効率が製造ロット等によって変化することがあるため、適宜調整する必要がある。

なお、上述したように、半導体発光素子２３から発せられる励起光２６の発光ピーク波長は、３００ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下であればよい。但し、励起光２６の発光ピーク波長は、３５０ｎｍ以上かつ４８０ｎｍ以下であることが好ましい。当該波長範囲では、半導体発光素子２３の発光効率が、他の波長範囲に比べて高くなるためである。

また、後述の実施形態４において説明するように、励起光２６の発光ピーク波長は、４４０ｎｍ以上かつ４６０ｎｍ以下であることが特に好ましい。

（蛍光体粒子１１の製造例）
以下、蛍光体粒子１１の各製造例である製造例１〜３について説明する。

（製造例１：Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子の製造）
製造例１は、組成式Ｓｉ_６−ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８−ｚにおいてｚ＝０．０６であるβＳｉＡｌＯＮ蛍光体にＥｕが０．１０ａｔ．％賦活された、Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体の粒子を得ることを目的とした製造工程である。

はじめに、金属Ｓｉ粉末が９３．５９重量％、窒化アルミニウムが粉末５．０２重量％、酸化ユーロピウムが粉末１．３９重量％の組成となるように、所定量の原料粉末を秤量した。なお、原料粉末は、秤量に先立ち、目開き４５μｍのふるいに通されている。

そして、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢と乳棒とを用いて、秤量した原料粉末を１０分以上に亘って混合することにより、粉体凝集体が得られた。続いて、この粉体凝集体を、直径２０ｍｍ、高さ２０ｍｍの大きさの窒化ホウ素製のるつぼに自然落下させて入れた。

次に、当該るつぼを、黒鉛抵抗加熱方式の加圧電気炉にセットし、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とした。そして、毎時５００℃の温度上昇率によって、室温から８００℃まで昇温した。続いて、温度８００℃において、純度９９．９９９体積％の窒素を導入し、圧力を０．５ＭＰａとした。そして、毎時５００℃の温度上昇率によって１３００℃まで昇温した。その後、毎分１℃の温度上昇率によって１６００℃まで昇温した。

そして、温度１６００℃を８時間保持することによって合成された試料を、メノウ製乳鉢によって粉末に粉砕する。これにより、粉末試料が得られた。

次に、得られた粉末試料に再度加熱処理を施した。そして、温度１６００℃によって焼成された粉末を、窒化ケイ素製の乳鉢と乳棒とを用いて粉砕した。その後、粉砕した粉末を、直径２０ｍｍ、高さ２０ｍｍの大きさの窒化ホウ素製のるつぼに自然落下させて入れた。

次に、当該るつぼを、黒鉛抵抗加熱方式の加圧電気炉にセットし、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とした。そして、毎時５００℃の温度上昇率によって、室温から８００℃まで昇温した。続いて、温度８００℃において、純度９９．９９９体積％の窒素を導入して、圧力を１ＭＰａとした。その後、毎時５００℃の温度上昇率によって１９００℃まで昇温した。そして、温度１９００℃を８時間保持することによって、蛍光体試料が得られた。

次に、得られた蛍光体試料をメノウ製乳鉢によって粉砕し、さらに５０％フッ化水素酸と７０％硝酸との１：１混酸中において、温度６０℃によって処理した。そして、処理された試料を純水によって洗浄した後に、目開き１０μｍのふるいを用いて、粒径の小さい粒子を取り除いた。これにより、蛍光体粉末が得られた。

得られた蛍光体粉末に対してＸＲＤ（X-Ray Diffraction，粉末Ｘ線回折測定）を行った結果、蛍光体粉末がβＳｉＡｌＯＮの結晶構造を有していることを確認することができた。また、ランプから発せられた波長３６５ｎｍの光を蛍光体粉末に照射した結果、当該蛍光体粉末が緑色に発光することを確認することができた。

（製造例２：Ｅｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粒子の製造）
製造例２は、組成式Ｃａ_{０．９９２}Ｅｕ_{０．００８}ＳｉＡｌＮ_３として表されるＥｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体の粒子を得ることを目的とした製造工程である。

はじめに、窒化アルミニウム粉末が２９．７質量％、α型窒化ケイ素粉末が３３．９質量％、窒化カルシウム粉末が３５．６質量％、窒化ユーロピウム粉末が０．８質量％の組成となるように、所定量の原料粉末を秤量した。なお、窒化ユーロピウムは、金属ユーロピウムをアンモニア中において窒化し合成したものを用いた。

そして、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢と乳棒とを用いて、秤量した原料粉末を１０分以上に亘って混合することにより、粉体凝集体が得られた。続いて、この粉体凝集体を、直径２０ｍｍ、高さ２０ｍｍの大きさの窒化ホウ素製のるつぼに自然落下させて入れた。

なお、粉体の秤量、混合、および成形の各工程は全て、水分１ｐｐｍ以下、酸素１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気を保持することが可能なグローブボックス中において行った。

次に、当該るつぼを、黒鉛抵抗加熱方式の加圧電気炉にセットし、純度９９．９９９体積％の窒素を導入して圧力を１ＭＰａとした。続いて、毎時５００℃の温度上昇率によって、室温から１８００℃まで昇温した。そして、温度１８００℃を２時間保持することよって、蛍光体試料が得られた。

次に、得られた蛍光体試料をメノウの乳鉢を用いて粉砕した。さらに、５０％フッ化水素酸と１０倍に希釈した１８ｍｏｌ／ｌ硫酸との１：３混酸を、純水によりさらに１０倍に希釈した溶液中において、粉砕した蛍光体試料を温度２０℃によって処理した。そして、処理された試料を純水によって洗浄した後に、目開き１０μｍのふるいで粒径の小さい粒子を取り除いた。これにより、蛍光体粉末が得られた。

得られた蛍光体粉末に対して、ＣｕのＫα線を用いたＸＲＤを行った結果、当該蛍光体粉末がＣａＡｌＳｉＮ_３の結晶構造を有していることを確認することができた。また、ランプから発せられた波長３６５ｎｍの光を蛍光体粉末に照射した結果、当該蛍光体粉末が赤色に発光することを確認することができた。

（製造例３：Ｅｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子の製造）
製造例３は、組成式組成式（Ｃａ_ｘ，Ｅｕ_ｙ）（Ｓｉ_{１２−（ｍ＋ｎ）}Ａｌ_ｍ＋ｎ）（Ｏ_ｎＮ_１６−ｎ）において、ｘ＝１．８、ｙ＝０．０７５、ｍ＝３．７５、ｎ＝０．０５であるＥｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体の粒子を得ることを目的とした製造工程である。

はじめに、α型窒化ケイ素粉末が５９．８質量％、窒化アルミニウム粉末が２４．３質量％、窒化カルシウム粉末１３．９が質量％、酸化ユーロピウム粉末が０．９質量％、窒化ユーロピウム粉末が１．１質量％の組成となるように、所定量の原料粉末を秤量した。なお、窒化ユーロピウムは、金属ユーロピウムをアンモニア中において窒化し合成したものを用いた。

そして、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢と乳棒とを用いて、秤量した原料粉末を１０分以上に亘って混合することにより、粉体凝集体が得られた。続いて、この粉体凝集体を、目開き２５０μｍのふるいを通過させ、直径２０ｍｍ、高さ２０ｍｍの大きさの窒化ホウ素製のるつぼに充填した。

なお、粉体の秤量、混合、および成形の各工程は全て、水分１ｐｐｍ以下、酸素１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気を保持することが可能なグローブボックス内において行った。

次に、当該ルツボを、黒鉛抵抗加熱方式の加圧電気炉にセットし、純度が９９．９９９堆積％の窒素を導入して圧力を１ＭＰａとした。続いて、毎時５００℃の温度上昇率によって、室温から１８００℃まで昇温した。そして、温度１８００℃を２時間保持して加熱処理を行った。

次に、加熱処理によって得られた生成物をメノウ製乳鉢によって粉砕し、５０％フッ化水素酸と７０％硝酸の１：１混酸中において、温度６０℃によって処理した。そして、処理された生成物を純水によって洗浄した後に、目開き１０μｍのふるいを用いて、粒径の小さい粒子を取り除いた。これにより、蛍光体粉末が得られた。

得られた蛍光体粉末に対して、ＣｕのＫα線を用いたＸＲＤを行った結果、当該蛍光体粉末がαＳｉＡｌＯＮの結晶構造を有していることを確認することができた。また、ランプから発せられた波長３６５ｎｍの光を蛍光体粉末に照射した結果、当該蛍光体粉末が橙色に発光することを確認することができた。

（波長変換部材１の製造例）
以下、波長変換部材１の各製造例としての実施例１〜４について説明する。また、実施例１〜３の比較例としての比較例１〜３についても説明する。なお、図１０には、各実施例および各比較例に係る波長変換部材における評価結果のデータが、表として示されている。

なお、実施例１〜２および比較例１〜２では、シリカガラス中に１種類の蛍光体粒子のみが分散された波長変換部材が製造されている。他方、実施例３〜４および比較例３では、シリカガラス中に２種類の蛍光体粒子が分散された波長変換部材が製造されている。

（実施例１〜２および比較例１〜２について）
本実施形態の波長変換部材によって実現される１つの効果は、励起光変換効率が向上することである。以下、この効果について説明するために、実施例１〜２および比較例１〜２について、はじめに述べる。

（実施例１）
実施例１では、焼成温度６００℃のシリカガラスに、５ｗｔ．％のＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子を分散させて、波長変換部材が製造される。具体的な製造工程は、以下の通りである。

はじめに、ＴＭＯＳ（純正化学株式会社製）：ＤＭＦ（和光純薬工業株式会社製）：メタノール（和光純薬工業株式会社製）：＝７．２１ｇ：２．８９１ｇ：２．５３４ｇの重量比によって、溶液を混合した。そして、混合した溶液を、フッ素樹脂製容器中に密閉して１０分間攪拌した。

その後、当該溶液に、試薬純水（和光純薬工業株式会社製）８．５５ｍｌと１０％の水酸化アンモニウム（和光純薬工業株式会社製）７．３７μｌとを加え、ゾルゲル溶液を調製した。

密閉したフッ素容器中においてゾルゲル溶液を３０分間攪拌した後、当該ゾルゲル溶液中に、製造例１において作製されたＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体の粉末０．１５ｇを混合した。そして、当該混合物を密閉容器中で１時間撹拌し、蛍光体分散湿潤ゲルを得た。

次に、得られた蛍光体分散湿潤ゲルを、内径（直径）１７ｍｍのフッ素樹脂製からなる型に移し替えた。そして、型にアルミ箔を被せた後、当該型を乾燥機に投入した。

続いて、乾燥機において、温度３５℃を８時間に亘って保持した。そして、２４時間かけて８０℃まで昇温した後、温度８０℃を１２０時間に亘って保持した。そして、９６時間かけて温度１５０℃まで再度昇温した後に、温度１５０℃を２４時間に亘って保持した。

このようにして、型に移し替えられた蛍光体分散湿潤ゲルを乾燥させることにより、所望の形状の蛍光体分散乾燥ゲルが得られ。

そして、得られた蛍光体分散乾燥ゲルを焼成炉に投入し、３０時間かけて室温から６００℃まで昇温した。そして、温度６００℃で２時間に亘って保持した。すなわち、焼成温度を６００℃によってシリカガラスを焼成した。これにより、蛍光体分散乾燥ゲルがガラス化され、シリカガラスが形成される。

続いて、焼成後の波長変換部材を、サンドペーパー等を用いて成型した。これにより、シリカガラスの中に蛍光体粒子がほぼ均一に分散された波長変換部材が得られた。なお、得られた波長変換部材は円柱状の形状を有しており、そのサイズは、直径１０．８ｍｍ、厚さ２ｍｍであった。

実施例１において得られた波長変換部材は、室内の蛍光灯下において鮮やかな緑色であることが確認された。また、ランプから発せられた波長３６５ｎｍの光を波長変換部材に照射した結果、強度の高い緑色の蛍光が波長変換部材から発せられることが確認された。

なお、実施例１の波長変換部材の体積と重量とを測定した結果に基づいて、当該波長変換部材の密度ｄを算出したところ、ｄ＝０．９１ｇ／ｃｍ^３であった。そして、Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子の密度を３．２１ｇ／ｃｍ^３として、蛍光体粒子の含有率ｖを算出したところ、ｖ＝１．４７体積％であった。

（比較例１）
比較例１では、焼成温度１０５０℃のシリカガラスに、５ｗｔ．％のＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子を分散させて、波長変換部材が製造される。

比較例１では、（ｉ）湿潤ゲルを移し替えるための型の内径を２５ｍｍとして、（ｉｉ）シリカガラスの焼成温度を１０５０℃とした点以外は、実施例１と同様にして波長変換部を製造した。

なお、比較例１において得られた円柱状の波長変換部材のサイズは、直径１０．５ｍｍ、厚さ２ｍｍであった。

比較例１において得られた波長変換部材は、室内の蛍光灯下において白色であり、所々黒ずんでいることが確認された。また、ランプから発せられた波長３６５ｎｍの光を波長変換部材に照射した結果、青緑色の蛍光が波長変換部材からかすかに発せられることが確認された。

すなわち、比較例１の波長変換部材では、実施例１の波長変換部材とは異なり、波長変換部材から強度の高い緑色の蛍光は発せられなかった。

また、比較例１の波長変換部材の体積と重量とを測定した結果に基づいて、当該波長変換部材の密度ｄを算出したところ、ｄ＝２．１０ｇ／ｃｍ^３であった。そして、Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子の密度を３．２１ｇ／ｃｍ^３として、蛍光体粒子の含有率ｖを算出したところ、ｖ＝３．３３体積％であった。

（実施例２）
実施例２では、焼成温度４００℃のシリカガラスに、５ｗｔ．％のＥｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粒子を分散させて、波長変換部材が製造される。

実施例２では、（ｉ）シリカガラス中に分散させる蛍光体粒子（すなわち、ゾルゲル溶液に混合させる蛍光体）を、製造例２において作製されたＥｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粉末０．１５ｇとして、（ｉｉ）シリカガラスの焼成温度を４００℃とした点以外は、実施例１と同様にして波長変換部材を製造した。

なお、実施例２において得られた円柱状の波長変換部材のサイズは、直径１０．９ｍｍ、厚さ２ｍｍであった。

実施例２において得られた波長変換部材は、室内の蛍光灯下において鮮やかな赤色であることが確認された。また、ランプから発せられた波長３６５ｎｍの光を波長変換部材に照射した結果、強度の高い赤色の蛍光が波長変換部材から発せられることが確認された。

また、実施例２の波長変換部材の体積と重量とを測定した結果に基づいて、当該波長変換部材の密度ｄを算出したところ、ｄ＝０．８９ｇ／ｃｍ^３であった。そして、Ｅｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粒子の密度を３．３８ｇ／ｃｍ^３として、蛍光体粒子の含有率ｖを算出したところ、ｖ＝１．３６体積％であった。

（比較例２）
比較例２では、焼成温度１０５０℃のシリカガラスに、５ｗｔ．％のＥｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粒子を分散させて、波長変換部材が製造される。

比較例２では、シリカガラス中に分散させる蛍光体粒子を、製造例２において作製されたＥｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粉末０．１５ｇとした点以外は、比較例１と同様にして波長変換部材を製造した。

なお、比較例２において得られた円柱状の波長変換部材のサイズは、直径１０．５ｍｍ、厚さ２ｍｍであった。

比較例２において得られた波長変換部材は、室内の蛍光灯下において白色であり、所々黒ずんでいることが確認された。また、ランプから発せられた波長３６５ｎｍの光を波長変換部材に照射した結果、赤色と青色とが混色したすみれ色の蛍光が、波長変換部材からかすかに発せられることが確認された。

すなわち、比較例２の波長変換部材では、実施例２の波長変換部材とは異なり、波長変換部材から強度の高い赤色の蛍光は発せられなかった。

また、比較例２の波長変換部材の体積と重量とを測定した結果に基づいて、当該波長変換部材の密度ｄを算出したところ、ｄ＝２．１５ｇ／ｃｍ^３であった。そして、Ｅｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粒子の密度を３．３８ｇ／ｃｍ^３として、蛍光体粒子の含有率ｖを算出したところ、ｖ＝３．２４体積％であった。

（実施例１〜２および比較例１〜２の波長変換部材の評価）
続いて、分光放射輝度計（大塚電子株式会社製：ＭＣＰＤ−７０００）と積分球とを組み合わせた測定系を用いて、実施例１〜２および比較例１〜２の波長変換部材の評価を行った。

図４は、Ｘｅランプを分光して得られた波長４４５ｎｍの単色光を励起光として用いた場合における、実施例１および比較例１のそれぞれの波長変換部材の発光スペクトルを示すグラフである。

また、図５は、Ｘｅランプを分光して得られた波長４４５ｎｍの単色光を励起光として用いた場合における、実施例２および比較例２のそれぞれの波長変換部材の発光スペクトルを示すグラフである。

図４および図５において、グラフの横軸は、照明光の波長（ｎｍ）を表す。また、グラフの縦軸は、波長変換部材から発せられる蛍光の発光強度（任意単位）を表す。

図４によれば、実施例１および比較例１の波長変換部材は、ともに同じ種類の蛍光体粒子（Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子）を含んでいるにも関わらず、実施例１の波長変換部材が、比較例１の波長変換部材に比べて、著しく高い発光強度を示していることが理解される。

また、図５によれば、実施例２および比較例２の波長変換部材は、ともに同じ種類の蛍光体粒子（ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粒子）を含んでいるにも関わらず、実施例２の波長変換部材が、比較例２の波長変換部材に比べて、著しく高い発光強度を示していることが理解される。

換言すれば、実施例１および２の波長変換部材は、比較例１および２の波長変換部材と比べて、著しく高い励起光変換効率を有していると理解されてもよい。なお、同じ種類の蛍光体粒子を含んだ波長変換部材での、励起光変換効率の相対的な数値の具体例を示すと、以下の通りとなる。

実施例１の波長変換部材の励起光変換効率を１００として表した場合、比較例１の波長変換部材の励起光変換効率は１６となる。すなわち、実施例１の波長変換部材は、比較例１の波長変換部材に比べて、約６倍の励起光変換効率を有している。

また、実施例２の波長変換部材の励起光変換効率を１００として表した場合、比較例２の波長変換部材の励起光変換効率は８となる。すなわち、実施例２の波長変換部材は、比較例２の波長変換部材に比べて、約１２倍の励起光変換効率を有している。

なお、比較例１および２の波長変換部材の発光強度が、実施例２および比較例２の波長変換部材の発光強度に比べて著しく低下する理由の１つは、シリカガラスの焼成温度の違いにあると考えられる。

例えば、比較例１および２の波長変換部材では、シリカガラスの焼成温度が１０５０℃と高すぎるために、焼成中に何らかの化学反応が蛍光体粒子に影響を及ぼし、その結果蛍光体粒子が熱的に劣化することが考えられる。このため、蛍光体粒子の発光効率が、焼成前と比べて低下するものと考えられる。

他方、実施例１および２の波長変換部材では、シリカガラスの焼成温度が６００℃または４００℃である。このように、実施例１および２では、比較例１および２に比べて、有意に低いシリカガラスの焼成温度が適用されている。

このため、焼成中における化学反応が蛍光体粒子に及ぼす影響が極めて軽微であり、蛍光体粒子が熱的に劣化しないものと考えられる。このため、蛍光体粒子の発光効率が、焼成前と比べて低下することなく、高い発光効率を維持しているためと考えられる。

（実施例３〜４および比較例３について）
本実施形態の波長変換部材によって実現されるもう１つの効果は、波長変換部材から発せられる光の色の設計自由度を高めることである。以下、この効果を実現するための構成である実施例３〜４について述べる。また、実施例３〜４の比較例である比較例３についても述べる。

（実施例３）
実施例３では、焼成温度６００℃のシリカガラスに、（ｉ）３．５ｗｔ．％のＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子と、（ｉｉ）３．５ｗｔ．％のＥｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子とを分散させて、波長変換部材が製造される。

実施例３では、シリカガラス中に分散させる蛍光体粒子を、（ｉ）製造例１において作製されたＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粉末０．１０５ｇと、（ｉｉ）製造例３において作製されたＥｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体粉末０．１０５ｇとの混合粉末とした点以外は、実施例１と同様にして波長変換部材を製造した。

なお、実施例３において得られた円柱状の波長変換部材のサイズは、直径１０．８ｍｍ、厚さ２．３ｍｍであった。

また、実施例３の波長変換部材の体積と重量とを測定した結果に基づいて、当該波長変換部材の密度ｄを算出したところ、ｄ＝０．９２ｇ／ｃｍ^３であった。そして、Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子およびＥｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子の密度を３．２１ｇ／ｃｍ^３として、蛍光体粒子の含有率ｖを算出したところ、ｖ＝２．１１体積％であった。

実施例３の波長変換部材には、（ｉ）緑色の蛍光を発するＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子と、（ｉｉ）橙色の蛍光を発するＥｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子との２種類の粒子が含まれている。このため、実施例３の波長変換部材によれば、実施例１および実施例２の波長変換部材に比べて、波長変換部材から発せられる光の色の設計自由度を高めることが可能となる。

なお、実施例３の波長変換部材は、後述する比較例３と同様の種類の蛍光体粒子を含んでいる。実施例１の波長変換部材の励起光変換効率を１００として表した場合、比較例３の波長変換部材の励起光変換効率は８１となる。すなわち、実施例３の波長変換部材は、比較例３の波長変換部材に比べて、約１．２倍の励起光変換効率を有している。

また、実施例３は、シリカガラスの内部に、酸窒化物蛍光体または窒化物蛍光体から成る複数種類の蛍光体粒子が分散された波長変換部材の製造方法の一例を示したものと理解されてもよい。

当該製造方法は、（ｉ）励起光を受けて第１ピーク波長を有する蛍光を発する第１蛍光体粒子（緑色の蛍光を発するＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子）と、（ｉｉ）励起光を受けて第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長を有する蛍光を発する第２蛍光体粒子（橙色の蛍光を発するＥｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子）と、の少なくとも２種類の蛍光体粒子を、シリカガラスの内部に分散させる工程を含んでいる。

また、上述したように、当該製造方法では、波長変換部材は、０．８ｇ／ｃｍ^３以上かつ１．２ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有するように形成される。

（実施例４）
実施例４では、焼成温度４００℃のシリカガラスに、（ｉ）５．６ｗｔ．％のＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子と、（ｉｉ）１．４ｗｔ．％のＥｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粒子とを分散させて、波長変換部材が製造される。

実施例４では、シリカガラス中に分散させる蛍光体粒子を、（ｉ）製造例１において作製されたＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粉末０．１６８ｇと、（ｉｉ）製造例２において作製されたＥｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粉末０．０４２ｇとの混合粉末とした点以外は、実施例１と同様にして波長変換部材を製造した。

なお、実施例４において得られた円柱状の波長変換部材のサイズは、直径１０．８ｍｍ、厚さ１．８ｍｍであった。

また、実施例４の波長変換部材の体積と重量とを測定した結果に基づいて、当該波長変換部材の密度ｄを算出したところ、ｄ＝０．９０ｇ／ｃｍ^３であった。そして、Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子の密度を３．２１ｇ／ｃｍ^３とし、Ｅｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粒子の密度を３．３８ｇ／ｃｍ^３として、蛍光体粒子の含有率ｖを算出したところ、ｖ＝２．０１体積％であった。

実施例４の波長変換部材には、（ｉ）緑色の蛍光を発するＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子と、（ｉｉ）赤色の蛍光を発するＥｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体粒子との２種類の粒子が含まれている。このため、実施例４の波長変換部材によっても、実施例３の波長変換部材と同様に、実施例１および実施例２の波長変換部材に比べて、波長変換部材から発せられる光の色の設計自由度を高めることが可能となる。

（比較例３）
比較例３では、（ｉ）Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子と、（ｉｉ）Ｅｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子とを、シリカガラスの薄膜中に分散させて、波長変換部材が製造される。具体的な製造工程は、以下の通りである。

はじめに、（ｉ）製造例１において作製されたＥｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粉末と、（ｉｉ）製造例３において作製されたＥｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体粉末とを、５０：５０の混合比率で混合することによって、混合蛍光体粒子を得る。そして、当該混合蛍光体粒子を０．５ｇ秤量する。

次に、０．５ｇの混合蛍光体粒子、９３μｌのＴＥＯＳ（和光純薬工業株式会社製）、および３０μｌの塩酸（和光純薬工業株式会社製）を、１００ｍｌのエタノール（和光純薬工業株式会社製）に加える。そして、エタノール溶液を２４時間攪拌することによって、蛍光体分散溶液を調製する。

次に、得られた蛍光体分散液の中に、パイレックス（登録商標）ガラスからなるサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍのシリカガラス基板を１分間浸漬させる。これにより、シリカガラス基板上に蛍光体粒子を堆積させる。その後、シリカガラス基板をゆっくりと引き上げることにより、蛍光体粒子の集合体が堆積した蛍光体堆積基板が得られる。そして、得られた蛍光体堆積基板に対して、大気中において５００℃の温度によって２時間の焼成処理を施す。これにより、蛍光体粒子同士を接着させる。

次に、エタノールとＴＥＯＳと純水と塩酸とを、４ｍｌ：６ｍｌ：３ｍｌ：１ｍｌの比率によって混合させた混合溶液を、マイクロピペットを用いて４μｌだけ蛍光体堆積基板上に滴下する。そして、蛍光体堆積基板に対して、再び大気中において５００℃の温度によって２時間の再焼成処理を施す。このようにして、蛍光体膜を含んだ波長変換部材を、基板上に形成した。

なお、基板中には蛍光体粒子が分散しておらず、単独では波長変換機能を有しない。このため、比較例３では、基板は、波長変換部材に含まれないものとして考える。

比較例３の波長変換部材において、断面ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）／ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray spectrometry）によって、シリカガラス中の蛍光体粒子の含有率ｖを測定したところ、ｖ＝６５体積％であった。

なお、比較例３では、波長変換部材を基板から剥離させて、波長変換部材の単独の密度を直接測定することが困難であった。このため、蛍光体粒子の含有率ｖから波長変換部材の密度ｄを算出したところ、ｄ＝２．３５ｇ／ｃｍ^３であった。

（波長変換部材１の効果）
以上のように、波長変換部材１の密度ｄ（ｇ／ｃｍ^３）が上述の式（１）を満たすように、波長変換部材１を製作することにより、波長変換部材１の励起光変換効率を十分に向上させることが可能となる。

さらに、波長変換部材１に複数種類の蛍光体粒子（第１蛍光体粒子１１ａおよび第２蛍光体粒子１１ｂ）を含めることができるため、波長変換部材１から発せられる光の色の設計自由度を高めることが可能となる。

このように、本実施形態の波長変換部材１によれば、（ｉ）波長変換部材１から発せられる光の色の設計自由度を高めることと、（ｉｉ）波長変換部材１の励起光変換効率を十分に向上させることと、を両立することが可能となる。

それゆえ、波長変換部材１から発せられる光の色の設計自由度を高めつつ、波長変換部材１の励起光変換効率を従来よりも向上させることが可能となるという効果を奏する。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図３、図６〜図７、および図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施形態では、実施形態１において得られた波長変換部材の１つを用いて、上述の図３に示された発光装置１００を製作した。そして、当該発光装置の性能について評価を行った。

以下、本実施形態における発光装置１００の製造例としての実施例５について説明する。また、実施例５の比較例としての比較例４についても説明する。なお、図１１には、各実施例および各比較例に係る発光装置における評価結果のデータが、表として示されている。

（実施例５）
実施例５では、上述の実施例３において得られた波長変換部材を波長変換部材１として適用し、発光装置１００を製作した。

具体的には、実施例３の波長変換部材を支持部２５に貼り付けることによって、発光装置１００を製作した。なお、半導体発光素子２３としては、ＬＥＤを用いた。半導体発光素子２３から発せられる励起光２６の発光ピーク波長は、４４５ｎｍであった。

図６は、実施例５における発光装置１００から発せられる照明光の発光スペクトルを示すグラフである。上述したように、照明光は、励起光２６と蛍光２７とが混合された光である。

なお、図６の発光スペクトルは、分光放射輝度計ＭＣＰＤ−７０００（大塚電子株式会社製）を用いて測定されたものである。図６において、グラフの横軸は、照明光の波長（ｎｍ）を表す。また、グラフの縦軸は、照明光の発光強度（任意単位）を表す。なお、グラフの横軸および縦軸については、後述の図７および図８においても同様である。

図６の発光スペクトルは、２つのピークを有している。第１のピークは、波長４５０ｎｍ付近に存在している。第１のピークは、励起光２６に起因するものである。また、第２のピークは、波長６００ｎｍ付近に存在している。第２のピークは、蛍光２７に起因するものである。

図６の発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍ付近未満の領域でのスペクトル形状は、励起光２６の発光スペクトルの形状に対応している。また、図６の発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍ付近以上の領域でのスペクトル形状は、蛍光２７の発光スペクトルの形状に対応している。

従って、図６の発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍ付近以上の領域には、実施例３の波長変換部材の発光スペクトルが開示されていると理解されてもよい。

図６に示された照明光の発光スペクトルを解析した結果、照明光の色温度は、３，５８０Ｋであった。また、照明光の演色性評価指数は、Ｒａ＝６３であった。また、照明光の色度点は、（ＣＩＥｘ，ＣＩＥｙ）＝（０．３９５，０．３７１）であった。

また、半導体発光素子２３から発せられる励起光２６のエネルギーを５０ｍＷとする駆動条件において発光装置１００を駆動し、照明光の全光束をＭＣＰＤ−７０００と積分球とを用いた測定系によって測定した。測定の結果、照明光の全光束は、７．２ｌｍであることが確認された。

（比較例４）
比較例４では、上述の比較例３において得られた波長変換部材を波長変換部材１として適用した点以外は、実施例５と同様にして発光装置１００を製作した。そして、実施例５と同様に、発光装置１００から発せられる照明光の発光スペクトルを測定した。

図７は、比較例４における発光装置１００から発せられる照明光の発光スペクトルを示すグラフである。上述の通り、図７の発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍ付近以上の領域には、比較例３の波長変換部材の発光スペクトルが開示されていると理解されてもよい。

図７の発光スペクトルは、図６の発光スペクトルとほぼ同様の形状を有している。これは、比較例４と実施例５との両方において、波長変換部材１に含まれる蛍光体粒子（Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子およびＥｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体粒子）の種類が同一であるためである。

図７に示された照明光の発光スペクトルを解析した結果、照明光の色温度は、３，５４６Ｋであった。また、照明光の演色性評価指数は、Ｒａ＝６０であった。また、照明光の色度点は、（ＣＩＥｘ，ＣＩＥｙ）＝（０．３９９，０．３７９）であった。

また、励起光２６のエネルギーを５０ｍＷとする駆動条件において発光装置１００を駆動した場合において、照明光の全光束は、５．７ｌｍであった。

（本実施形態の発光装置の効果）
以上のように、実施例５の発光装置では、比較例４の発光装置に比べて、特に高い照明光の光束を得ることができた。なお、実施例５の発光装置において、演色性評価指数Ｒａの値は、比較例４の発光装置とほぼ同程度であった。

この点を考慮すると、実施例５の発光装置は、屋外照明等の用途に特に好適であると言える。これらの用途に用いられる照明光には、高い発光効率が要求されるが、高い演色性は要求されないためである。

また、図６および図７の発光スペクトルの形状がほぼ同様であるにも関わらず、実施例５の発光装置における光束が、比較例４の発光装置における光束よりも有意に高くなる理由について、以下の通り説明する。

実施例５の発光装置に適用されている波長変換部材（すなわち、実施例３の波長変換部材）では、上述したように、蛍光体粒子がシリカガラス中にほぼ均一に、かつ適切に調整された体積密度によって分散されている。このため、光の過剰な散乱が抑制され、波長変換部材の励起光変換効率が向上する。それゆえ、発光装置の発光効率が向上する。

他方、比較例４の発光装置に適用されている波長変換部材（すなわち、比較例３の波長変換部材）では、蛍光体膜が基板に密着している。当該構成は、半導体発光素子２３が、高出力の励起光２６を出射する励起光源（例えば、高出力のレーザ光を出射するレーザダイオード等）である場合に好ましいことが知られている。

その理由は、波長変換部材に照射される励起光２６の単位面積あたりの光強度が極めて高い場合は、蛍光体膜の波長変換に伴う発熱が大きくなるためである。すなわち、当該構成によれば、蛍光体膜において発生した熱を基板に効率的に放出することができるためである。

しかしながら、比較例４の発光装置に適用されている波長変換部材には、蛍光体粒子が過剰に含有されているために、蛍光体粒子による光の過剰な散乱が生じる。その結果、波長変換部材の励起光変換効率が低下する。それゆえ、発光装置の発光効率が低下する。

従って、波長変換部材に照射される励起光２６の単位面積辺あたりの光密度が極めて高い場合を除いては、比較例４の発光装置に比べて、さらに優れた発光効率を実現することが可能な実施例５の発光装置が、より好適であると言える。

より具体的には、波長変換部材に照射される励起光の単位面積あたりの光強度（光密度）が０．５Ｗ／ｍｍ^２以下である場合は、実施例５の発光装置が好適である。なお、０．５Ｗ／ｍｍ^２以下という光強度は、半導体発光素子２３が例えばＬＥＤである場合に実現される。

実施例５の発光装置において、励起光の強度を０．５Ｗ／ｍｍ^２以下とすることが好ましい理由は、以下の通りである。

上述の実施例３（および実施例４）の波長変換部材において、励起光の強度が０．５Ｗ／ｍｍ^２を超えた場合には、蛍光体粒子の波長変換に伴うエネルギーロスによる発熱量が過剰となり、波長変換部材の温度が２００℃を超える。

そして、波長変換部材の温度が２００℃を超えた場合には、蛍光体粒子の熱消光（熱劣化ではなく可逆的なもの）により、波長変換部材の変換効率が著しく低下するという問題が生じるためである。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図８および図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施形態においても、実施形態２と同様にして、実施形態１において得られた波長変換部材の１つを用いて、上述の図３に示された発光装置１００を製作した。そして、当該発光装置の性能について評価を行った。以下、本実施形態における発光装置１００の製造例としての実施例６について説明する。

（実施例６）
実施例６では、上述の実施例４において得られた波長変換部材を波長変換部材１として適用した点以外は、実施例５と同様にして発光装置１００を製作した。そして、実施例５と同様に、発光装置１００から発せられる照明光の発光スペクトルを測定した。

図８は、実施例６における発光装置１００から発せられる照明光の発光スペクトルを示すグラフである。上述の通り、図８の発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍ付近以上の領域には、実施例４の波長変換部材の波長変換部材の発光スペクトルが開示されていると理解されてもよい。

図８の発光スペクトルは、３つのピークを有している。上述した通り、第１のピークは、励起光２６に起因するものであり、波長４５０ｎｍ付近に存在している。また、第２のピークおよび第３のピークは、蛍光２７に起因するものである。第２のピークは、波長５４０ｎｍ付近に存在している。第３のピークは、波長６００ｎｍ付近に存在している。

図８に示された照明光の発光スペクトルを解析した結果、照明光の色温度は、５，０００Ｋであった。また、照明光の演色性評価指数は、Ｒａ＝７８であった。また、照明光の色度点は、（ＣＩＥｘ，ＣＩＥｙ）＝（０．３３４，０．３３０）であった。

また、励起光２６のエネルギーを５０ｍＷとする駆動条件において発光装置１００を駆動した場合において、照明光の全光束は、５．９ｌｍであった。

（本実施形態の発光装置の効果）
以上のように、実施例６の発光装置では、比較例４の発光装置に比べて、特に高い演色性評価指数Ｒａの値を得ることができた。なお、実施例６の発光装置において、光束の値は、比較例４の発光装置とほぼ同程度であった。

この点を考慮すると、実施例６の発光装置は、店舗用照明等の用途、または液晶バックライト等の画像表示装置の用途に特に好適であると言える。これらの用途に用いられる照明光には、高い演色性が要求されるが、高い発光効率は要求されないためである。

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

上述の実施形態１では、半導体発光素子２３の発光効率が、他の波長範囲に比べて高くなるため、励起光２６の発光ピーク波長が、３５０ｎｍ以上かつ４８０ｎｍ以下であることが好ましいことを説明した。

さらに、上述の実施形態１において述べたように、励起光２６の発光ピーク波長は、４４０ｎｍ以上かつ４６０ｎｍ以下であることが特に好ましい。以下、図９を参照してその理由について説明する。

図９は、人間の視感度曲線を示すグラフである。図９において、グラフの横軸は、光の波長（ｎｍ）を表す。また、グラフの縦軸は、人間による光の視感度の相対値（任意単位）を表す。図９によれば、４４０ｎｍ以上かつ４６０ｎｍ以下という波長の値は、人間にとって視認可能な光の波長範囲の下限値付近にあることが理解される。

ここで、上述の図６〜図８に示されるように、励起光２６の発光ピーク波長を４４０ｎｍ以上かつ４６０ｎｍ以下とした場合には、発光装置１００から発せられる照明光の発光スペクトルでは、当該波長範囲において励起光２６に起因するピーク（第１のピーク）が形成される。当該波長範囲では、蛍光２７に比べて短い波長を有する励起光２６の影響が支配的となるためである。

このように、励起光２６の発光ピーク波長を４４０ｎｍ以上かつ４６０ｎｍ以下とするこことにより、励起光２６を人間にとって視認可能な照明光の一部として好適に利用することができる。

換言すれば、発光装置１００から発せられる照明光の発光スペクトルを、人間の視感度曲線と好適にマッチングさせることができる。これにより、発光装置１００の発光効率を特に向上させることが可能となる。

〔変形例〕
上述の実施形態１（特に、実施例３および４）では、波長変換部材に、それぞれ異なる色の蛍光を発する２種類の蛍光体粒子が含まれる構成が例示されていた。

しかしながら、波長変換部材から発せられる光の色の設計自由度をさらに高めるために、波長変換部材に、それぞれ異なる色の蛍光を発する３種類以上の蛍光体粒子が含まれていてもよい。

一例として、波長変換部材は、（ｉ）第１ピーク波長の蛍光（例えば、緑色の蛍光）を発する第１蛍光体粒子と、（ｉｉ）第２ピーク波長の蛍光（例えば、橙色から赤色の蛍光）を発する第２蛍光体粒子と、（ｉｉｉ）第３ピーク波長の蛍光（例えば、青色の蛍光）を発する第３蛍光体粒子との、３種類の蛍光体粒子を含んでいてもよい。

ここで、（ｉ）第１ピーク波長は、５００ｎｍ以上かつ５５０ｎｍ以下の範囲である。第１蛍光体粒子の材料としては、Ｅｕ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｃｅ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体、およびＭｎ賦活γ−ＡｌＯＮ蛍光体が好適に用いられる。

また、（ｉｉ）第２ピーク波長は、５８０ｎｍ以上かつ６８０ｎｍ以下の範囲である。第２蛍光体粒子の材料としては、Ｅｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｅｕ賦活ＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体、Ｅｕ賦活（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３蛍光体、Ｃｅ賦活ＣＡＬＳＯＮ蛍光体、およびＥｕ賦活（Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８が好適に用いられる。

また、（ｉｉｉ）第３ピーク波長は、４２０ｎｍ以上かつ４８０ｎｍ以下の範囲である。第３蛍光体粒子の材料としては、Ｃｅ賦活ＪＥＭ蛍光体、Ｃｅ賦活βＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｃｅ賦活Ｌａ_３Ｓｉ_６Ｎ_１１蛍光体が好適に用いられる。

ここで、第１ピーク波長、第２ピーク波長、および第３ピーク波長は、互いに異なるピーク波長である。また、第２ピーク波長および第３ピーク波長のそれぞれが、第２ピーク波長と総称されてもよい。この場合、第２蛍光体粒子および第３蛍光体粒子のそれぞれが、第２蛍光体粒子と総称されてもよい。

なお、ほぼ同一のピーク波長を有する蛍光（すなわち、ほぼ同一の色の蛍光）を発する蛍光体粒子であれば、複数の異なる種類の蛍光体粒子を、１種類の蛍光体粒子と見なしてもよい。例えば、ほぼ同一の第１ピーク波長を有する緑色の蛍光を発する２種類の蛍光体粒子が、第１蛍光体粒子として波長変換部材に含まれていてもよい。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る波長変換部材（１）は、シリカガラス（１０）の内部に、酸窒化物または窒化物の蛍光体を含んだ複数の蛍光体粒子（１１）が分散された波長変換部材であって、上記複数の蛍光体粒子の内には、励起光（２６）を受けて第１ピーク波長を有する蛍光（２７）を発する第１蛍光体粒子（１１ａ）と、上記励起光を受けて上記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長を有する蛍光を発する第２蛍光体粒子（１１ｂ）と、の少なくとも２種類の蛍光体粒子が含まれており、上記波長変換部材の密度（ｄ）は、０．８ｇ／ｃｍ^３以上かつ１．２ｇ／ｃｍ^３以下である。

上記の構成によれば、波長変換部材の密度ｄ（ｇ／ｃｍ^３）が、上述の式（１）に示された数値範囲に存在しているため、高い励起光変換効率を得ることができる。

また、波長変換部材には、第１蛍光体粒子（例えば、緑色の蛍光を発する蛍光体粒子）および第２蛍光体粒子（例えば、赤色の蛍光を発する蛍光体粒子）の少なくとも２種類の蛍光体粒子が含まれているため、波長変換部材から発せられる蛍光の色の設計自由度を高めることができる。

このように、本発明の一態様に係る波長変換部材によれば、（ｉ）波長変換部材から発せられる光の色の設計自由度を高めることと、（ｉｉ）波長変換部材の励起光変換効率を十分に向上させることと、を両立することが可能となる。

それゆえ、光の色の設計自由度を高めつつ、励起光変換効率を従来よりも向上させた波長変換部材を実現することが可能となるという効果を奏する。

また、本発明の態様２に係る波長変換部材は、上記態様１において、上記波長変換部材における上記蛍光体粒子の含有率（ｖ）は、０．１体積％以上かつ１０体積％以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、波長変換部材における蛍光体粒子の含有率ｖが、上述の式（２）に示された数値範囲に存在しているため、高い励起光変換効率を得ることが可能となるという効果を奏する。

また、本発明の態様３に係る波長変換部材は、上記態様２において、上記波長変換部材における上記蛍光体粒子の含有率は、０．１体積％以上かつ３体積％以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、波長変換部材における蛍光体粒子の含有率ｖが、上述の式（３）に示された数値範囲に存在しているため、ゾルゲル法を用いた波長変換部材の製作が、より容易になるという効果を奏する。

また、本発明の態様４に係る波長変換部材は、上記態様１から３のいずれか１つにおいて、３５０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ以下の光の波長範囲において、厚さ１ｍｍ以上の上記シリカガラスにおける表面反射損失を含む光透過率が９０％以上であることが好ましい。

上記の構成によれば、シリカガラスが十分な光透過性を有しているために、波長変換部材の励起光変換効率をさらに向上させることが可能となるという効果を奏する。

また、本発明の態様５に係る波長変換部材は、上記態様１から４のいずれか１つにおいて、上記蛍光体粒子は、βＳｉＡｌＯＮ蛍光体、αＳｉＡｌＯＮ蛍光体、またはＣＡＳＮ系蛍光体の少なくともいずれかの蛍光体を含んでいることが好ましい。

上記の構成によれば、特に安定性および発光効率に優れた蛍光体粒子を用いて、波長変換部材を製作することができる。それゆえ、波長変換部材の信頼性および励起光変換効率をさらに向上させることが可能となるという効果を奏する。

また、本発明の態様６に係る波長変換部材は、上記態様１から５のいずれか１つにおいて、上記蛍光体粒子の粒径は、１μｍ以上かつ３０μｍ以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、蛍光体粒子の発光効率が高くなるため、波長変換部材の励起光変換効率をさらに向上させることが可能となる。また、蛍光体粒子のハンドリング性が高くなるため、波長変換部材の製作が、より容易になるという効果を奏する。

また、本発明の態様７に係る波長変換部材は、上記態様６において、上記蛍光体粒子の粒径は、５μｍ以上かつ２０μｍ以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、蛍光体粒子の発光効率が特に高くなるため、波長変換部材の励起光変換効率をより一層向上させることが可能となるという効果を奏する。

また、本発明の態様８に係る発光装置（１００）は、上記態様１から７のいずれか１つに係る波長変換部材と、上記励起光を上記波長変換部材に照射する励起光源（半導体発光素子２３）と、を備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、光の色の設計自由度が高く、かつ、励起光変換効率を従来よりも向上させた波長変換部材を用いて、発光装置を実現することができる。それゆえ、演色性および発光効率に優れた発光装置を実現することができるという効果を奏する。

なお、発光装置を屋外照明等の用途に利用する場合には、発光効率に特に優れた発光装置を実現することが好ましい（上述の実施例５を参照）。また、発光装置を画像表示装置等の用途に利用する場合には、演色性に特に優れた発光装置を実現することが好ましい（上述の実施例６を参照）。

また、本発明の態様９に係る発光装置は、上記態様８において、上記励起光のピーク波長は、３５０ｎｍ以上かつ４８０ｎｍ以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、励起光源の発光効率が高いため、発光装置の発光効率をさらに向上させることが可能となるという効果を奏する。

また、本発明の態様１０に係る波長変換部材は、上記態様９において、上記励起光のピーク波長は、４４０ｎｍ以上かつ４６０ｎｍ以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、発光装置から発せられる照明光の発光スペクトルを、人間の視感度曲線と好適にマッチングさせることができる。それゆえ、発光装置の発光効率をより一層向上させることが可能となるという効果を奏する。

また、本発明の態様１１に係る波長変換部材は、上記態様８から１０のいずれか１つにおいて、上記波長変換部材に照射される上記励起光の単位面積あたりの光強度は、０．５Ｗ／ｍｍ^２以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、蛍光体粒子の過剰な発熱に起因して、蛍光体粒子の熱消光が生じることを防止することができる。それゆえ、波長変換部材の励起光変換効率の低下を防ぐことができ、発光装置の発光効率の低下を防ぐことが可能となるという効果を奏する。

また、本発明の態様１２に係る波長変換部材の製造方法は、シリカガラスの内部に、酸窒化物蛍光体または窒化物蛍光体から成る複数の蛍光体粒子が分散された波長変換部材の製造方法であって、励起光を受けて第１ピーク波長を有する蛍光を発する第１蛍光体粒子と、上記励起光を受けて上記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長を有する蛍光を発する第２蛍光体粒子と、の少なくとも２種類の蛍光体粒子を、上記シリカガラスの内部に分散させる工程を含んでおり、上記波長変換部材は、０．８ｇ／ｃｍ^３以上かつ１．２ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有するように形成される。

上記の構成によれば、光の色の設計自由度を高めつつ、励起光変換効率を従来よりも向上させた波長変換部材を製造することが可能となるという効果を奏する。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

なお、本発明は、以下のようにも表現できる。

すなわち、本発明の一態様に係る波長変換部材は、シリカガラス中に窒化物ないし酸窒化物蛍光体が均一に分散された波長変換部材であって、上記波長変換部材は密度が０．８ｇ／ｃｍ^３以上かつ１．２ｇ／ｃｍ^３以下である。

上記の構成によれば、色設計の自由度を高く、光取出し効率の高い波長変換部材が実現可能となる。

また、本発明の一態様に係る波長変換部材において、上記蛍光体は０．１体積％以上かつ１０体積％以下の含有量で波長変換部材中に均一に分散されている。

上記の構成によれば、蛍光体による光の過剰な散乱が抑制されるため、光取出し効率の高い波長変換部材が実現可能となる。

また、本発明の一態様に係る波長変換部材において、上記シリカガラスは、３５０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ以下の波長領域において、厚さ１ｍｍ以上での表面反射損失を含む光透過率が９０％以上である。

上記の構成によれば、シリカガラスの透明度が高い為、より光取り出し効率の高い波長変換部材が実現可能となる。

また、本発明の一態様に係る波長変換部材において、上記窒化物ないし酸窒化物蛍光体は、βサイアロン蛍光体、αサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体のうち少なくともいずれかを含む。

上記の構成によれば、発光効率が高く、熱的、化学的に安定な波長変換部材が実現可能となる。

また、本発明の一態様に係る発光装置は、上記波長変換部材と、励起光を波長変換部材に照射する半導体発光素子と、を備えている。

上記の構成によれば、発光効率が高く、熱的、化学的に安定で信頼性に優れる発光装置が実現可能となる。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記励起光は、発光スペクトルのピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下である。

上記の構成によれば、発光装置の発光スペクトルと視感度曲線とのマッチングが良いため、発光効率の高い発光装置が実現可能となる。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、上記波長変換部材に照射される上記励起光は、単位面積あたりの光密度が０．５Ｗ／ｍｍ^２以下であることを特徴とする。

上記構成によれば、波長変換部材からの発熱が抑制され、発光効率の高い発光装置が実現可能となる。

本発明は、励起光を蛍光に変換する蛍光体を含む波長変換部材、および当該波長変換部材を備えた発光装置に利用することができる。

１ 波長変換部材
１０ シリカガラス
１１ 蛍光体粒子
１１ａ 第１蛍光体粒子
１１ｂ 第２蛍光体粒子
２３ 半導体発光素子（励起光源）
２６ 励起光
２７ 蛍光
１００ 発光装置
ｄ 波長変換部材の密度
ｖ 波長変換部材における蛍光体粒子の含有率

Claims (12)

1. シリカガラスの内部に、酸窒化物または窒化物の蛍光体を含んだ複数の蛍光体粒子が分散された波長変換部材であって、
   上記複数の蛍光体粒子の内には、
   励起光を受けて第１ピーク波長を有する蛍光を発する第１蛍光体粒子と、
   上記励起光を受けて上記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長を有する蛍光を発する第２蛍光体粒子と、の少なくとも２種類の蛍光体粒子が含まれており、
   上記波長変換部材の密度は、０．８ｇ／ｃｍ^３以上かつ１．２ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする波長変換部材。
2. 上記波長変換部材における上記蛍光体粒子の含有率は、０．１体積％以上かつ１０体積％以下であることを特徴とする請求項１に記載の波長変換部材。
3. 上記波長変換部材における上記蛍光体粒子の含有率は、０．１体積％以上かつ３体積％以下であることを特徴とする請求項２に記載の波長変換部材。
4. ３５０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ以下の光の波長範囲において、厚さ１ｍｍ以上の上記シリカガラスにおける表面反射損失を含む光透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の波長変換部材。
5. 上記蛍光体粒子は、βＳｉＡｌＯＮ蛍光体、αＳｉＡｌＯＮ蛍光体、またはＣＡＳＮ系蛍光体の少なくともいずれかの蛍光体を含んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の波長変換部材。
6. 上記蛍光体粒子の粒径は、１μｍ以上かつ３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の波長変換部材。
7. 上記蛍光体粒子の粒径は、５μｍ以上かつ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の波長変換部材。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の波長変換部材と、
   上記励起光を上記波長変換部材に照射する励起光源と、を備えていることを特徴とする発光装置。
9. 上記励起光のピーク波長は、３５０ｎｍ以上かつ４８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
10. 上記励起光のピーク波長は、４４０ｎｍ以上かつ４６０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
11. 上記波長変換部材に照射される上記励起光の単位面積あたりの光強度は、０．５Ｗ／ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の発光装置。
12. シリカガラスの内部に、酸窒化物蛍光体または窒化物蛍光体から成る複数の蛍光体粒子が分散された波長変換部材の製造方法であって、
    励起光を受けて第１ピーク波長を有する蛍光を発する第１蛍光体粒子と、
    上記励起光を受けて上記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長を有する蛍光を発する第２蛍光体粒子と、の少なくとも２種類の蛍光体粒子を、上記シリカガラスの内部に分散させる工程を含んでおり、
    上記波長変換部材は、０．８ｇ／ｃｍ^３以上かつ１．２ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有するように形成されることを特徴とする波長変換部材の製造方法。

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