JP2016222743A - 波長変換粒子、波長変換部材及び発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光体粒子への光の入射効率及び蛍光体粒子から放射される光の取り出し効率のより一層の向上を図ると共に、防湿性も向上させた波長変換粒子を提供する。【解決手段】本発明の波長変換粒子は、アルカリ土類金属を含有する蛍光体粒子と、蛍光体粒子の表面を覆い、かつ、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つを主成分とする被膜とを備える。これにより、被膜と蛍光体粒子及び透光性媒体との界面における光の反射を抑制し、蛍光体粒子への光の入射効率及び蛍光体粒子からの光の取り出し効率を向上させることができる。さらに蛍光体と水分との接触を防ぎ、蛍光体の劣化を抑制することが可能となる。【選択図】図1
Description
本発明は、光を吸収して当該光とは異なる波長の光を放出する波長変換粒子、前記波長変換粒子を備える波長変換部材、及び前記波長変換部材を備える発光装置に関する。
従来、発光ダイオードチップ(LEDチップ)を備える発光ダイオードランプ(LEDランプ)は、信号灯や携帯電話機、各種の電飾、車載用表示器、各種の表示装置など、多くの分野で利用されている。また、LEDチップから放射された光により励起して長波長の光を放射する蛍光体とLEDチップとを組み合わせることにより、LEDチップの発光色とは異なる色合いの発光を実現する発光装置の研究開発が行われている。
この種の発光装置としては、例えば、LEDチップと蛍光体とを組み合わせて白色の発光を実現する白色発光装置の商品化がなされている。白色発光装置としては、例えば、蛍光体粒子を含有する波長変換粒子を媒体中に分散させてなる波長変換部材と、半導体発光素子と組み合わせた発光装置が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
特許文献1に記載の波長変換粒子は、蛍光体粒子を酸化アルミニウムや酸化マグネシウムからなる被膜で覆っている。そして、前記被膜の材料は、蛍光体粒子と透光性媒体の略中間の屈折率を有している。これにより、LEDチップから放射される光の蛍光体粒子内部への入射効率及び蛍光体粒子から放射される光の取り出し効率の向上が図られている。
特許文献2に記載の蛍光体は、アルカリ土類金属を含有する蛍光体の表面をフッ化物で表面処理している。このように、蛍光体の表面にアルカリ土類金属のフッ化物を形成することで、当該蛍光体における蛍光特性の低下の抑制と防湿性の改善が図られている。
しかしながら、特許文献1のように、波長変換粒子として酸化アルミニウム等からなる被膜で覆った蛍光体粒子を使用したとしても、蛍光体粒子内部への入射効率及び蛍光体粒子からの取り出し効率がいまだ十分とはいえなかった。
また、特許文献2の表面処理蛍光体において、被膜を構成するアルカリ土類金属のフッ化物は屈折率が低いため、蛍光体から放射される光の取り出し効率が低下する恐れがあった。また、フッ化物は一般的に取扱性が悪いため、表面処理蛍光体の生産性が悪化する恐れがあった。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、蛍光体粒子への光の入射効率及び蛍光体粒子から放射される光の取り出し効率のより一層の向上を図ると共に、防湿性も向上させた波長変換粒子を提供することにある。さらに本発明の目的は、当該波長変換粒子を備える波長変換部材、及び波長変換部材を備える発光装置を提供することにある。
本発明の第1の態様に係る波長変換粒子は、アルカリ土類金属を含有する蛍光体粒子と、蛍光体粒子の表面を覆い、かつ、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つを主成分とする被膜とを備える。
本発明の第2の態様に係る波長変換粒子は、第1の態様に係る波長変換粒子において、被膜の厚みは5nm以上1000nm以下である。
本発明の第3の態様に係る波長変換粒子は、第1又は第2の態様に係る波長変換粒子において、アルカリ土類金属はストロンチウム又はバリウムである。
本発明の第4の態様に係る波長変換部材は、第1乃至第3のいずれかの態様に係る波長変換粒子と、蛍光体粒子よりも屈折率が小さい透光性媒体とを備え、波長変換粒子は透光性媒体の内部に分散している。
本発明の第5の態様に係る発光装置は、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップからの放射光の少なくとも一部を放射光よりも長波長の光に変換する、第4の態様に係る波長変換部材とを備える。
本発明の波長変換粒子は、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つを主成分とする被膜3を備える。このような被膜の屈折率は蛍光体粒子と透光性媒体の中間値であることから、被膜と蛍光体粒子及び透光性媒体との界面における光の反射を抑制し、蛍光体粒子への光の入射効率及び蛍光体粒子からの光の取り出し効率を向上させることができる。さらにアルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩は水に難溶であることから、蛍光体と水分との接触を防ぎ、蛍光体の劣化を抑制することが可能となる。
[波長変換粒子]
以下、本発明の実施形態に係る波長変換粒子、波長変換部材及び発光装置について、図面に基づき詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
以下、本発明の実施形態に係る波長変換粒子、波長変換部材及び発光装置について、図面に基づき詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
本発明の実施形態に係る波長変換粒子は、入射した励起光を吸収して励起光よりも長波長の光を放射する機能を有する。そして、波長変換粒子1は、図1に示すように、アルカリ土類金属を含有する蛍光体粒子2と、蛍光体粒子2の表面を覆い、かつ、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つを主成分とする被膜3とを備える。
波長変換粒子1がこのような被膜3を備えていると、後述するように、波長変換粒子1が透光性媒体4中に分散した場合、被膜3と透光性媒体4との界面における光の反射を抑制することができる。加えて、被膜3と蛍光体粒子2との界面における光の反射も抑制することができる。すなわち、アルカリ土類金属を含有する蛍光体粒子2の屈折率は例えば1.8であり、透光性媒体4の屈折率は例えば1.4である。そして、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つを主成分とする被膜3の屈折率は、例えば1.4〜1.8である。このように、被膜3の屈折率を蛍光体粒子2の屈折率と透光性媒体4の屈折率の中間値とすることよって、被膜3と蛍光体粒子2及び透光性媒体4との界面における光の反射を抑制することができる。その結果、蛍光体粒子2への光の入射効率及び蛍光体粒子2から放射される光の取り出し効率を向上させることが可能となる。また、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩は、発光装置に使用される発光ダイオードチップから発せられる青色光領域の吸収が少ない材料であるため、被膜3の材料として特に好適である。
ここで、アルカリ土類金属を含有する蛍光体は、空気中の水蒸気や水分によって表面が分解して劣化しやすいため、大気中で長期間使用した場合に、発光強度の低下や色調の変化が起こりやすい。しかし、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩は、水に難溶の化合物である。そのため、蛍光体粒子2の表面を、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つを主成分とする被膜3で覆うことにより、蛍光体と水分との接触を防ぎ、蛍光体の劣化を抑制することが可能となる。
蛍光体粒子2及び被膜3に含有されるアルカリ土類金属としては、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)及びバリウム(Ba)からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。
蛍光体粒子2の材料はアルカリ土類金属を含有する限り特に限定されるものではないが、蛍光体粒子2は、アルカリ土類金属の珪酸塩を含有することが好ましい。アルカリ土類金属の珪酸塩を含有する蛍光体としては、例えば、母体の結晶構造が、M3SiO5又はM2SiO4の結晶構造と実質的に同じ構造を有する蛍光体が挙げられる。なお、MはMg、Ca、Sr及びBaからなる群より選ばれる少なくとも一種を表している。「M3SiO5又はM2SiO4の結晶構造と実質的に同じ構造」とは、X線回折法で測定した場合に、M3SiO5又はM2SiO4と同様なX線回折パターンを有することを意味する。
アルカリ土類金属の珪酸塩を含有する蛍光体は、付活剤としてFe、Mn、Cr、Bi、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及びYbからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含有することが好ましい。また、当該蛍光体は、アルカリ土類金属以外の金属元素、例えば、Zn、Ga、Al、Y、Gd及びTbを含有してもよい。さらに当該蛍光体は、少量のハロゲン元素(例えば、F、Cl、Br)、硫黄(S)又はリン(P)を含有してもよい。アルカリ土類金属以外の金属元素、ハロゲン元素、硫黄及びリンは、一つの元素を単独で用いてもよく、二つ以上の元素を併用してもよい。
アルカリ土類金属の珪酸塩を含有する蛍光体の例としては、例えば、一般式(1)のような組成を有する橙色蛍光体や、一般式(2)のような組成を有する橙色蛍光体等が挙げられる。
(Sr1−xMx)ySiO5:Eu2+ (1)
式(1)中、MはBa、Ca、Mg及びZnからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属である。さらに0≦x<1.0であり、2.6≦y≦3.3である。
式(1)中、MはBa、Ca、Mg及びZnからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属である。さらに0≦x<1.0であり、2.6≦y≦3.3である。
(Sr1−xMx)ySiO5:Eu2+D (2)
式(2)中、MはBa、Ca、Mg及びZnからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属である。DはF、Cl及びBrからなる群より選ばれるハロゲンアニオンである。さらに0≦x<1.0であり、2.6≦y≦3.3である。
式(2)中、MはBa、Ca、Mg及びZnからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属である。DはF、Cl及びBrからなる群より選ばれるハロゲンアニオンである。さらに0≦x<1.0であり、2.6≦y≦3.3である。
また、アルカリ土類金属の珪酸塩を含有する蛍光体の他の例として、一般式(3)のような組成を有する緑色又は黄色蛍光体や、一般式(4)のような組成を有する緑色又は黄色蛍光体等が挙げられる。
(Sr1−xMx)ySiO4:Eu2+ (3)
式(3)中、MはBa、Ca、Mg及びZnからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属であり、0≦x<1.0であり、1.8≦y≦2.2である。
式(3)中、MはBa、Ca、Mg及びZnからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属であり、0≦x<1.0であり、1.8≦y≦2.2である。
(Sr1−xMx)ySiO4:Eu2+D (4)
式(4)中、MはBa、Ca、Mg及びZnからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属である。DはF、Cl及びBrからなる群より選ばれるハロゲンアニオンである。さらに0≦x<1.0であり、1.8≦y≦2.2である。
式(4)中、MはBa、Ca、Mg及びZnからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属である。DはF、Cl及びBrからなる群より選ばれるハロゲンアニオンである。さらに0≦x<1.0であり、1.8≦y≦2.2である。
上記蛍光体の具体例としては、例えば、Sr3SiO5:Eu2+、(Sr0.9Mg0.025Ba0.075)3SiO5:Eu2+、(Sr0.9Mg0.05Ba0.05)2.7SiO5:Eu2+等の橙色蛍光体が挙げられる。また、(Sr0.9Mg0.025Ba0.075)3SiO5:Eu2+、(Sr0.9Ba0.1)3SiO5:Eu2+、Sr0.97SiO5:Eu2+F等の橙色蛍光体が挙げられる。(Sr0.9Mg0.1)2.9SiO5:Eu2+F、(Sr0.9Ca0.1)3.0SiO5:Eu2+Fの等の橙色蛍光体も挙げられる。
また、(Sr0.4Ba0.6)2SiO4:Eu2+、(Sr0.3Ba0.7)2SiO4:Eu2+、(Sr0.2Ba0.8)2SiO4:Eu2+、(Sr0.57Ba0.4Mg0.03)2SiO4:Eu2+F等の緑色蛍光体が挙げられる。(Sr0.6Ba0.4)2SiO4:Eu2+Cl、(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu2+等の緑色蛍光体も挙げられる。さらに、(Sr0.7Ba0.3)2SiO4:Eu2+F、(Sr0.9Ba0.1)2SiO4:Eu2+等の黄色蛍光体が挙げられる。0.72[(Sr1.025Ba0.925Mg0.05)Si1.03O4Eu0.05F0.12]・0.28[Sr3Si1.02O5Eu0.6F0.13]等の黄色蛍光体も挙げられる。加えて、Ba2MgSi2O7:Eu2+、Ba2ZnSi2O7:Eu2+等の青色蛍光体が挙げられる。
蛍光体粒子2の平均粒子径(メディアン径、D50)は特に限定されない。ただ、蛍光体粒子2の平均粒子径が大きい方が蛍光体粒子中の欠陥密度が小さくなり、発光時のエネルギー損失が少なくなるため、発光効率が高くなる。このため、発光効率を向上させる観点から、蛍光体粒子2の平均粒子径は1μm以上であることが好ましく、5μm以上であれば更に好ましい。特に蛍光体粒子2の平均粒子径は8μm〜50μmの範囲であることが好ましい。なお、蛍光体粒子2の平均粒子径はレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて、レーザー回折・散乱法により求めることができる。
被膜3の主成分となり得るアルカリ土類金属の硫酸塩としては、例えば硫酸バリウム(BaSO4、屈折率:1.64)や硫酸ストロンチウム(SrSO4、屈折率:1.63)などが挙げられる。また、アルカリ土類金属のホウ酸塩としては、メタホウ酸バリウム(BaB2O4)やホウ酸ストロンチウム(SrB2O4)などが挙げられる。これらの材料は透明であり、さらに屈折率も1.6程度であることから、被膜3の主成分として使用した場合、被膜3と蛍光体粒子2及び透光性媒体4との界面における光の反射を抑制することができる。さらに、これらの塩は水に難溶であることから、蛍光体と水分との接触を防ぎ、蛍光体の劣化を抑制することができる。
被膜3の主成分となり得るアルカリ土類金属のチタン酸塩としては、チタン酸バリウム(BaTiO3)やチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸バリウムストロンチウム((BaxSr1−x)TiO3)などが挙げられる。これらの材料は透明であり、さらにこれらの塩は水に難溶であることから、蛍光体と水分との接触を防ぎ、蛍光体の劣化を抑制することができる。なお、アルカリ土類金属のチタン酸塩は、屈折率が2.0を超えるときがある。そして、被膜3が当該チタン酸塩のみからなる場合には、被膜3の屈折率が蛍光体粒子2の屈折率と透光性媒体4の屈折率の中間値とならない可能性がある。その場合には、上述のアルカリ土類金属の硫酸塩若しくはホウ酸塩、又は後述する他の酸化物を混合することにより、被膜3の屈折率を蛍光体粒子2の屈折率と透光性媒体4の屈折率の中間値(例えば1.4〜1.8)とすることが好ましい。これにより、被膜3と蛍光体粒子2及び透光性媒体4との界面における光の反射を抑制することができる。
本実施形態の波長変換粒子1では、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩は被膜3の主成分である必要がある。つまり、被膜3におけるアルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩の合計含有量は50mol%以上である必要がある。ただ、被膜3の屈折率を最適化するために、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩以外にも、他の酸化物を混合してもよい。具体的には、当該硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩のほかに、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)などを用いることができる。また、酸化スズ(SnO2)、酸化ゲルマニウム(GeO2)、酸化チタン(TiO2)なども用いることができる。そして、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩に加え、これらの酸化物を用いることにより、任意の屈折率の被膜3を形成することができる。
上述のように、被膜3において、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩の合計含有量は50mol%以上である必要があるが、80mol%以上が好ましく、95mol%以上がより好ましい。上述のように、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩は水に難溶な化合物であることから、被膜3中の含有量が多い方が蛍光体粒子2の水分による劣化を抑制できるため、好ましい。
本実施形態の波長変換粒子1では、図1に示すように、被膜3が蛍光体粒子2の表面を略均一な厚みで覆っている。被膜3の厚みtとしては、5nm以上1000nm以下が好ましく、10nm以上500nm以下がさらに好ましい。膜厚が5nm以上の場合には、蛍光体粒子2の表面に凹凸が存在しても、ほぼ均一に被覆することが可能となる。また、膜厚が1000nm以下の場合には被膜3に亀裂が入り難く剥離が抑制されるため、光の入射効率及び取り出し効率の低下を抑制することが可能となる。
被膜3の厚みtは、20nm以上500nm以下が更に好ましく、100nm以上250nm以下が特に好ましい。この範囲とすることにより略均一な被膜となるため、光の入射効率及び取り出し効率をさらに向上させることが可能となる。なお、被膜3の厚みは、例えば、X線光電子分光法(XPS)により、硫黄(S)、ホウ素(B)又はチタン(Ti)の深さ分析(デプスプロファイル測定)を行うことにより測定することができる。
被膜3は、蛍光体粒子2の表面の全体を覆っていることが最も好ましい。ただ、光の入射効率及び取り出し効率の向上の観点から、被膜3は蛍光体粒子2の表面の少なくとも60%以上を被覆していることが好ましい。また、被膜3は、蛍光体粒子2の表面の80%以上を被覆していることが好ましく、90%以上を被覆していることがより好ましい。被膜3の被覆率が90%以上の場合には、光の入射効率及び取り出し効率の更なる向上を図ることが可能となる。なお、蛍光体粒子2の表面における被膜3の被覆率は、例えば、X線光電子分光法(XPS)により、被膜3に含有される硫黄(S)、ホウ素(B)又はチタン(Ti)をワイドスキャン分析することにより測定することができる。
次に、本実施形態の波長変換粒子1の製造方法について説明する。本実施形態の波長変換粒子1における被膜3の形成方法は特に限定されないが、例えば蛍光体粒子2の表面を化学処理することにより形成することができる。具体的には、蛍光体粒子2の表面を硫酸系化合物で処理することにより、アルカリ土類金属の硫酸塩の被膜を形成することができる。また、蛍光体粒子2の表面をホウ酸系化合物で処理することにより、アルカリ土類金属のホウ酸塩の被膜を形成することができる。同様に、蛍光体粒子2の表面をチタン酸系化合物で処理することにより、アルカリ土類金属のチタン酸塩の被膜を形成することができる。
具体的に説明すると、蛍光体粒子2の母体が(Ba,Sr)2SiO4である場合、蛍光体粒子の表面には、アルカリ土類金属であるストロンチウム及びバリウムの水酸化物(Sr(OH)2,Ba(OH)2)が存在する。そして、このストロンチウム及びバリウムの水酸化物を例えば硫酸系化合物である硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)で表面処理することにより、以下の反応式(5)及び(6)に示す反応が進行する。その結果、蛍光体粒子2の表面に硫酸バリウム、硫酸ストロンチウムの被膜3を形成することが可能となる。
Sr(OH)2+(NH4)2SO4→SrSO4+2NH3+2H2O (5)
Ba(OH)2+(NH4)2SO4→BaSO4+2NH3+2H2O (6)
Ba(OH)2+(NH4)2SO4→BaSO4+2NH3+2H2O (6)
蛍光体粒子2の表面を化学処理し被膜3を形成する方法としては特に限定されないが、例えば次のような方法が挙げられる。まず、蛍光体粒子2を分散媒に分散させ、蛍光体粒子の分散液を調製する。次に、当該分散液に硫酸系化合物、ホウ酸系化合物及びチタン酸系化合物からなる群より選ばれる少なくとも一つを添加し、攪拌する。この際、蛍光体粒子2と硫酸系化合物、ホウ酸系化合物及びチタン酸系化合物との反応は室温で行ってもよく、反応性を高めるために加熱してもよい。そして、蛍光体粒子2の表面と硫酸系化合物等が反応し、被膜3が形成された後、分散液を濾過等して単離し乾燥することにより、本実施形態の波長変換粒子1を得ることができる。
硫酸系化合物としては、アルカリ土類金属の硫酸塩の被膜を形成することができれば特に限定されないが、上述の硫酸アンモニウムの他に、例えば硫酸、硫酸アルミニウム、硫酸ナトリウム、及び硫酸水素アンモニウム等を使用することができる。また、ホウ酸系化合物としては、アルカリ土類金属のホウ酸塩の被膜を形成することができれば特に限定されないが、例えばホウ酸、メタホウ酸、及びホウ酸アンモニウムを使用することができる。チタン酸系化合物としては、アルカリ土類金属のチタン酸塩の被膜を形成することができれば特に限定されないが、例えばチタンアルコキシドやチタン錯体を使用することができる。なお、硫酸系化合物、ホウ酸系化合物及びチタン酸系化合物は、一つの化合物を単独で用いてもよく、二つ以上の化合物を併用してもよい。
蛍光体粒子2を分散させる分散媒としては、硫酸系化合物、ホウ酸系化合物及びチタン酸系化合物が溶解し、蛍光体粒子を劣化させないものであれば特に限定されない。このような分散媒としては、例えば、メタノール、エタノール及び2−プロパノール等のアルコール類や、エチレングリコール及びグリセリン等の多価アルコールを使用することができる。具体的には、硫酸系化合物として硫酸アンモニウムを使用する場合、硫酸アンモニウムはアルコールへの溶解度が低いことから、例えばエチレングリコールを使用することが好ましい。また、硫酸系化合物として硫酸アルミニウムを使用する場合、硫酸アルミニウムはアルコール類にも溶解し得ることから、メタノール、エタノール及び2−プロパノール等を使用することができる。
このように、本実施形態の波長変換粒子1は、アルカリ土類金属を含有する蛍光体粒子2と、蛍光体粒子2の表面を覆い、かつ、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つを主成分とする被膜3とを備える。このような被膜3の屈折率は蛍光体粒子2と透光性媒体4の中間値であることから、被膜3と蛍光体粒子2及び透光性媒体4との界面における光の反射を抑制し、蛍光体粒子2への光の入射効率及び蛍光体粒子2からの光の取り出し効率を向上させることができる。さらに、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩は水に難溶であることから、蛍光体と水分との接触を防ぎ、蛍光体の劣化を抑制することが可能となる。
また、アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩は比較的安全性が高い。さらに被膜3は、蛍光体粒子2の表面を化学処理することにより形成することができる。そのため、特殊な生産設備を用いる必要がなく、生産性の向上を図ることが可能となる。
なお、本実施形態の波長変換粒子1は、蛍光体粒子2の周囲に被膜3が形成されているが、この被膜3の周囲にさらに第2の被膜を形成してもよい。なお、第2の被膜は、被膜3の屈折率と透光性媒体4の屈折率との中間の屈折率を有することが好ましく、さらに水に難溶であることが好ましい。このような第2の被膜としては、シリカからなる被膜が好ましい。シリカからなる被膜は屈折率が1.4程度であることから、透光性媒体4との界面における光の反射を抑制し、蛍光体粒子への光の入射効率及び蛍光体粒子からの光の取り出し効率をより向上させることができる。また、シリカは水に難溶であることから、蛍光体の防湿性がさらに向上し、蛍光体の劣化を抑制することが可能となる。
[波長変換部材]
次に、本実施形態の波長変換部材5の一例について説明する。なお、図1に示す波長変換部材の形状は一例であり、特に制限されるものではない。
次に、本実施形態の波長変換部材5の一例について説明する。なお、図1に示す波長変換部材の形状は一例であり、特に制限されるものではない。
波長変換部材5は、図1に示すように、上述の波長変換粒子1と、波長変換粒子1における蛍光体粒子よりも屈折率が小さい透光性媒体4とを備える。さらに波長変換粒子1は、透光性媒体4の内部に分散している。このように波長変換粒子1を透光性媒体4の内部に分散させることにより、蛍光体粒子の化学的安定性及び耐熱性を向上させることが可能となる。
透光性媒体4の屈折率は、蛍光体粒子2の屈折率よりも低いことが好ましい。透光性媒体の材質としては、シロキサン結合を有するケイ素化合物、ガラスを用いることが好ましい。これらの材質は、耐熱性及び耐光性、特に青色〜紫外線等の短波長の光に対する耐久性に優れる。そのため、波長変換粒子1に入射される励起光が一般的な青色光から紫外光に亘る波長域の光であっても、透光性媒体4の劣化が抑制される。
ケイ素化合物の例としては、シリコーン樹脂、オルガノシロキサンの加水分解縮合物、オルガノシロキサンの縮合物などが、公知の重合手法により架橋することで生成する複合樹脂が挙げられる。なお、当該重合手法としては、ヒドロシリル化などの付加重合やラジカル重合などを用いることができる。
また、透光性媒体4としては、例えばアクリル樹脂や、有機成分と無機成分とがナノメートルレベル又は分子レベルで混合及び結合されることで形成される有機・無機ハイブリッド材料などが採用されてもよい。
波長変換部材5中の波長変換粒子1の含有量は、波長変換粒子1及び透光性媒体4の種類、波長変換部材5の寸法、波長変換部材5に要求される波長変換能等を考慮して適宜決定される。ただ、波長変換部材5中の波長変換粒子1の含有量は、例えば5質量%〜30質量%の範囲であることが好ましい。
この波長変換部材5に外部から励起光が照射されると、波長変換粒子1が励起光を吸収して励起光よりも長波長の蛍光を発する。これにより、波長変換部材5を光が透過する際に、この光の波長が波長変換粒子1によって変換される。そして、このように構成される波長変換部材5では、本実施形態に係る波長変換粒子1を備えることで、波長変換粒子1への励起光の入射効率及び波長変換粒子1からの光の取り出し効率(波長変換粒子1の発光効率)を向上させることが可能となる。また、波長変換粒子1への入射効率及び波長変換粒子1からの取り出し効率が向上する結果、波長変換部材5の発光効率も向上することが可能となる。
[発光装置]
次に、本実施形態の発光装置の一例について説明する。発光装置100は、図2及び図3に示すように、発光素子であるLEDチップ10、実装基板20、光学部材60、封止部50及び波長変換部材5を備える。そして、上述の通り、波長変換部材5は本実施形態に係る波長変換粒子1を備える。
次に、本実施形態の発光装置の一例について説明する。発光装置100は、図2及び図3に示すように、発光素子であるLEDチップ10、実装基板20、光学部材60、封止部50及び波長変換部材5を備える。そして、上述の通り、波長変換部材5は本実施形態に係る波長変換粒子1を備える。
LEDチップ10は、実装基板20に実装されている。実装基板20の形状は、平面視略矩形状である。実装基板20の厚み方向における表面上には、LEDチップ10への給電用に一対の導体パターン23が形成されている。さらに、この表面上にLEDチップ10が実装されている。LEDチップ10と導体パターン23とは、例えば、金細線やアルミニウム細線などの金属細線からなるボンディングワイヤ14で電気的に接続されている。
光学部材60はドーム状の部材であり、実装基板20の表面上に固着されている。そして、光学部材60と実装基板20との間に、LEDチップ10が収容されている。この光学部材60は、LEDチップ10から放射される光の配向を制御する機能を有する。
封止部50は、透光性の封止材料から形成される。封止部50の封止材料としては、シリコーン樹脂が挙げられる。ただ、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂やガラスなどが用いられてもよい。封止部50は、光学部材60と実装基板20とで囲まれた空間に充填されている。この封止部50により、LEDチップ10及び複数本(本実施形態では2本)のボンディングワイヤ14が封止されている。
波長変換部材5は、光学部材60を包囲するようにドーム状に形成されている。LEDチップ10が発光すると、LEDチップ10から放射された放射光(励起光)によって波長変換部材5中の波長変換粒子1が励起されて、励起光よりも長波長の蛍光を放射する。この長波長の蛍光は、LEDチップ10の発光色とは異なる色の光からなる変換光である。
また、光学部材60と波長変換部材5との間には、空気などの気体が充実する空隙80が介在している。さらに、実装基板20の表面上には、光学部材60の外周を包囲する環状の堰部27が形成されている。堰部27は、実装基板20の表面上から上方に突出するように形成される。このため、光学部材60が実装基板20に固着される際に、光学部材60と実装基板20とで囲まれた空間から封止材料が溢れ出ようとしても、封止材料は堰部27によって堰き止められる。
LEDチップ10としては、例えば青色光を放射するGaN系の青色LEDチップを用いることができる。GaN系の青色LEDチップでは、結晶成長用基板として、サファイア基板よりも格子定数や結晶構造がGaNに近く、かつ導電性を有するn形のSiC基板が用いられる。このSiC基板上に、例えばダブルヘテロ構造を有する発光部が形成される。発光部は、例えばGaN系化合物半導体材料などを原料として、エピタキシャル成長法(例えば、MOVPE法など)などで形成される。
このLEDチップ10は、実装基板20の表面と対向する表面上にカソード電極を備え、カソード電極と反対側の表面上にアノード電極を備える。このカソード電極及びアノード電極は、例えばNi膜とAu膜との積層膜により構成される。なお、カソード電極及びアノード電極の材料は特に制限されず、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えばAlなどであってもよい。
LEDチップ10の構造は、上記構造に限定されない。例えば、まずエピタキシャル成長により、結晶成長用基板上に発光部などを形成する。その後、発光部を支持するSi基板などの支持基板が発光部に固着され、更にその後に結晶成長用基板が除去されることで、LEDチップ10が形成されてもよい。
実装基板20は矩形板状の伝熱板21と配線基板22とで構成される。伝熱板21は熱伝導性材料から形成される。そして、伝熱板21にLEDチップ10が実装される。配線基板22は、例えば矩形板状のフレキシブルプリント配線板である。そして、配線基板22は、伝熱板21上に例えばポリオレフイン系の固着シート29を介して固着される。
配線基板22の中央部には、伝熱板21におけるLEDチップ10の実装位置を露出させる矩形状の窓孔24が形成されている。この窓孔24の内側で、LEDチップ10が後述のサブマウント部材30を介して伝熱板21に実装される。したがって、LEDチップ10で発生した熱は、配線基板22を介さずにサブマウント部材30及び伝熱板21へ伝導する。
配線基板22は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材22aと、この絶縁性基材22a上に形成された一対の導体パターン23とを備える。更に配線基板22は、各導体パターン23を覆うと共に、絶縁性基材22a上の導体パターン23が形成されていない部位を覆う保護層26を備える。保護層26は、例えば光反射性を有する白色系のレジスト(樹脂)から形成される。この場合、LEDチップ10から配線基板22に向けて光が放射されても、保護層26で光が反射されることで、配線基板22における光の吸収が抑制される。これにより、LEDチップ10から外部への光取り出し効率が向上し、発光装置の光出力が向上する。
なお、各導体パターン23は、絶縁性基材22aの外周形状の半分よりもやや小さな形状に形成されている。また、絶縁性基材22aは、FR4基板やFR5基板、紙フェノール樹脂基板などから形成されてもよい。
各導体パターン23は、平面視略矩形状の端子部23aを二つずつ備える。この端子部23aは配線基板22の窓孔24の近傍に位置し、端子部23aにボンディングワイヤ14が接続される。各導体パターン23は、更に平面視略円形状の外部接続用電極部23bを一つずつ備える。この外部接続用電極部23bは、配線基板22の外周付近に位置している。導体パターン23は、例えばCu膜とNi膜とAu膜との積層膜により構成される。
保護層26は、この保護層26から各導体パターン23が部分的に露出するようにパターニングされている。配線基板22の窓孔24の近傍で、各導体パターン23における端子部23aが保護層26から露出している。さらに、配線基板22の外周付近で、各導体パターン23における外部接続用電極部23bが保護層26から露出している。
LEDチップ10は、上述の通り、サブマウント部材30を介して伝熱板21に搭載されている。サブマウント部材30は、LEDチップ10と伝熱板21との線膨張率の差に起因して、LEDチップ10に働く応力を緩和する。サブマウント部材30は、LEDチップ10のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されている。
サブマウント部材30は、上記応力を緩和する機能だけでなく、LEDチップ10で発生した熱を伝熱板21におけるLEDチップ10のチップサイズよりも広い範囲に伝導させる熱伝導機能も有している。本実施形態における発光装置100では、LEDチップ10がサブマウント部材30を介して伝熱板21に搭載されているので、LEDチップ10で発生した熱がサブマウント部材30及び伝熱板21を介して効率よく放熱される。
サブマウント部材30は、例えば、熱伝導率が比較的高く、かつ、絶縁性を有するAlNから形成されることが好ましい。なお、サブマウント部材30の材料はAlNに限らず、線膨張率が結晶成長用基板の材料である6H−SiCに比較的近く、かつ、熱伝導率が比較的高い材料であればよい。例えば、サブマウント部材30の材料として複合炭化ケイ素(SiC)、Si、Cu、CuWなどが採用されてもよい。なお、サブマウント部材30は、上述の熱伝導機能を有している。そのため、伝熱板21におけるLEDチップ10に対向する面の面積は、LEDチップ10における伝熱板21と対向する面の面積よりも、十分に大きいことが望ましい。
図3に示すように、LEDチップ10のカソード電極がサブマウント部材30上に重ねられる。さらに、カソード電極は、カソード電極と接続される電極パターン(図示せず)及びボンディングワイヤ14を介して、二つの導体パターン23のうちの一方と電気的に接続される。また、LEDチップ10のアノード電極は、ボンディングワイヤ14を介して、カソード電極に接続されていない導体パターン23と電気的に接続されている。
LEDチップ10とサブマウント部材30との接合には、例えば、SnPb、AuSn、SnAgCuなどの半田や、銀ペーストなどが用いられる。特にAuSn、SnAgCuなどの鉛フリー半田が用いられることが好ましい。サブマウント部材30がCuから形成され、LEDチップ10とサブマウント部材30との接合にAuSnが用いられる場合には、サブマウント部材とLEDチップの接合面に、予めAu又はAgからなる金属層を形成する前処理が施されることが好ましい。
また、サブマウント部材30と伝熱板21との接合にも、例えば、AuSn、SnAgCuなどの鉛フリー半田が用いられることが好ましい。サブマウント部材30と伝熱板21との接合にAuSnが用いられる場合には、伝熱板21とサブマウント部材30の接合面に、予めAu又はAgからなる金属層を形成する前処理が施されることが好ましい。
本実施形態における発光装置100では、図3に示すように、サブマウント部材30の厚みは、配線基板22の厚みより大きくなっている。つまり、サブマウント部材30の上面は配線基板22の保護層26の上面よりも上方に突出している。このため、LEDチップ10から放射された光が、配線基板22の窓孔24の内側を通って配線基板22に吸収されることを抑制できる。これによりLEDチップ10から外部への光取り出し効率が更に向上し、発光装置の光出力が向上する。
なお、サブマウント部材30とLEDチップ10の接触面の周囲に、LEDチップ10から放射された光を反射する反射膜が形成されてもよい。この場合、LEDチップ10から放射された光がサブマウント部材30に吸収されることが抑制される。これにより、LEDチップ10から外部への光取り出し効率が更に向上し、発光装置の光出力が向上する。なお、反射膜は、例えば、Ni膜とAg膜との積層膜により構成することができる。
光学部材60は、光透過性を有する材料、例えばシリコーン樹脂やガラスなどから形成される。特に光学部材60がシリコーン樹脂から形成されると、光学部材60と封止部50との屈折率差及び線膨張率差が低減されるため、好ましい。
光学部材60の光出射面60b(LEDチップ10とは反対側の表面)は、光入射面60a(LEDチップ10側の表面)から光学部材内へ入射した光が、光出射面60bと空隙80との境界で全反射しないような凸曲面状に形成されている。そして光学部材60は、LEDチップ10と光軸が一致するように配置されている。したがって、LEDチップ10から放射され光学部材60の光入射面60aに入射された光は、光出射面60bと空隙80との境界で全反射されることなく、波長変換部材5まで到達しやすくなる。そのため、発光装置100からの発光の全光束が増大する。なお、光学部材60は、位置によらず法線方向に沿って厚みがほぼ一様となるように形成されている。
波長変換部材5は、その光入射面5a(LEDチップ10側の表面)が、光学部材60の光出射面60bに沿った形状に形成されている。したがって、光出射面60bの位置によらず、法線方向における光出射面60bと波長変換部材5との間の距離が略一定となっている。また、波長変換部材5は、位置によらず法線方向に沿った厚みが一様となるように成形されている。なお、波長変換部材5は、実装基板20に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)などで固着される。
LEDチップ10から放射される光は、光入射面5aから波長変換部材5内へ入射し、波長変換部材5の光出射面(LEDチップ10とは反対側の表面)5bを通じて波長変換部材5の外へ出射される。波長変換部材5の中を光が通過する際に、この光の一部が波長変換部材5中の蛍光体粒子2によって波長変換される。これにより、LEDチップ10から放射される光と波長変換部材5中の蛍光体粒子2の種類との組み合わせに応じた色の光が発光装置100から発せられる。
波長変換部材5は、上述のように、透光性媒体4と、この透光性媒体4中に分散している本実施形態に係る波長変換粒子1とを備える。しかし、波長変換部材5は、本実施形態に係る波長変換粒子1以外の波長変換粒子を更に含有してもよい。波長変換粒子としては、任意の蛍光体粒子2が挙げられる。
白色光を発光する発光装置100を構成する場合において、LEDチップ10が上記のように青色LEDチップである場合には、波長変換部材5を構成する波長変換粒子1の蛍光体粒子2として、例えば赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子とが併用される。この場合、LEDチップ10から波長変換されずに放射される青色光と、波長変換部材5の赤色蛍光体粒子及び緑色蛍光体粒子で波長変換された光とが、光出射面5b(LEDチップ10とは反対側の表面)を通して放射される。これにより、発光装置100から白色光が出射される。
なお、発光装置100から白色光が出射されるための蛍光体粒子の選定の仕方は、上記の例に限られない。例えば黄色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子と橙色蛍光体粒子とが併用され、或いは黄緑色蛍光体粒子と橙色蛍光体粒子とが併用されることで、発光装置100から白色光が出射されてもよい。
また、LEDチップ10として紫外光を放射する紫外LEDチップが用いられ、蛍光体粒子2として赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子と青色蛍光体粒子とが併用されることで、発光装置100から白色光が出射されてもよい。
以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[試料の調製]
(実施例)
まず、BOSE蛍光体(ユーロピウム付活バリウム・ストロンチウム・オルソシリケート蛍光体)を分散媒としてのエチレングリコール中に分散させた。さらに、この分散液に硫酸アンモニウムを添加し、マグネチックスターラーを用いて室温(25℃)で10分間攪拌を行った。そして被覆蛍光体スラリーを濾紙を用いて吸引濾過し、被覆蛍光体の回収を行った。さらに付着水を除去するために、得られた被覆蛍光体を150℃で1時間乾燥した。このようにして実施例の波長変換粒子を調製した。
(実施例)
まず、BOSE蛍光体(ユーロピウム付活バリウム・ストロンチウム・オルソシリケート蛍光体)を分散媒としてのエチレングリコール中に分散させた。さらに、この分散液に硫酸アンモニウムを添加し、マグネチックスターラーを用いて室温(25℃)で10分間攪拌を行った。そして被覆蛍光体スラリーを濾紙を用いて吸引濾過し、被覆蛍光体の回収を行った。さらに付着水を除去するために、得られた被覆蛍光体を150℃で1時間乾燥した。このようにして実施例の波長変換粒子を調製した。
(比較例1)
実施例1で使用したBOSE蛍光体への硫酸アンモニウム処理を行わず、BOSE蛍光体を比較例1の波長変換粒子とした。
実施例1で使用したBOSE蛍光体への硫酸アンモニウム処理を行わず、BOSE蛍光体を比較例1の波長変換粒子とした。
(比較例2)
以下の方法により、実施例1で使用したBOSE蛍光体の表面に酸化ケイ素粒子(SiO2)からなる被膜を形成し、比較例2の波長変換粒子とした。
以下の方法により、実施例1で使用したBOSE蛍光体の表面に酸化ケイ素粒子(SiO2)からなる被膜を形成し、比較例2の波長変換粒子とした。
<コーティング液の調製>
エチルアルコール溶媒中にSiO2加水分解液(製品名エチルシリケート40、コルコート株式会社製)、イオン交換水および希塩酸(1N)を添加し、マグネチックスターラーにて30分間攪拌した。これにより、SiO2コーティング液を調製した。
エチルアルコール溶媒中にSiO2加水分解液(製品名エチルシリケート40、コルコート株式会社製)、イオン交換水および希塩酸(1N)を添加し、マグネチックスターラーにて30分間攪拌した。これにより、SiO2コーティング液を調製した。
<蛍光体への被覆処理>
実施例1で使用したBOSE蛍光体を上記コーティング液中に分散し、マグネチックスターラーにて3時間攪拌を行った。そして、被覆蛍光体スラリーを濾紙を用いて吸引濾過し、被覆蛍光体の回収を行った。その後、付着水を除去するために、得られた被覆蛍光体を150℃で1時間乾燥した。
実施例1で使用したBOSE蛍光体を上記コーティング液中に分散し、マグネチックスターラーにて3時間攪拌を行った。そして、被覆蛍光体スラリーを濾紙を用いて吸引濾過し、被覆蛍光体の回収を行った。その後、付着水を除去するために、得られた被覆蛍光体を150℃で1時間乾燥した。
<被覆蛍光体の熱処理>
BOSE蛍光体の周囲に形成されたSiO2被膜を緻密にする目的で、電気炉を用いて400℃、1時間加熱した。このようにして比較例2の波長変換粒子を調製した。なお、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した結果、BOSE蛍光体の周囲に形成されたSiO2被膜の膜厚は100nmであった。
BOSE蛍光体の周囲に形成されたSiO2被膜を緻密にする目的で、電気炉を用いて400℃、1時間加熱した。このようにして比較例2の波長変換粒子を調製した。なお、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した結果、BOSE蛍光体の周囲に形成されたSiO2被膜の膜厚は100nmであった。
[発光特性評価]
実施例及び比較例1で得られた波長変換粒子の外部量子効率、試料吸収率(吸収効率)及び内部量子効率を蛍光分光光度計(製品名QE−1000、ハーフムーン型積分球、大塚電子株式会社製)を用いて測定した。測定条件は、励起波長を450nm、測定波長範囲を460〜800nm、積算回数30回とした。実施例及び比較例1の波長変換粒子の外部量子効率、試料吸収率及び内部量子効率を表1に示す。
実施例及び比較例1で得られた波長変換粒子の外部量子効率、試料吸収率(吸収効率)及び内部量子効率を蛍光分光光度計(製品名QE−1000、ハーフムーン型積分球、大塚電子株式会社製)を用いて測定した。測定条件は、励起波長を450nm、測定波長範囲を460〜800nm、積算回数30回とした。実施例及び比較例1の波長変換粒子の外部量子効率、試料吸収率及び内部量子効率を表1に示す。
表1に示すように、実施例の波長変換粒子は、比較例1と比べ試料吸収率は変わらないものの内部量子効率が向上し、それに伴い外部量子効率も向上している。つまり、被膜と蛍光体粒子との界面における光の反射を抑制され、蛍光体粒子から放射される光の取り出し効率を向上したものと推測される。
[顕微鏡評価]
実施例及び比較例1の波長変換粒子を走査型電子顕微鏡で観察した。その結果を図4及び図5に示す。図4(a)は実施例の波長変換粒子を示し、図4(b)は図4(a)の拡大写真であり、図4(c)は実施例の波長変換粒子における表面近傍の断面を示す。図5(a)は比較例1の波長変換粒子を示し、図5(b)は図5(a)の拡大写真であり、図5(c)は比較例1の波長変換粒子における表面近傍の断面を示す。
実施例及び比較例1の波長変換粒子を走査型電子顕微鏡で観察した。その結果を図4及び図5に示す。図4(a)は実施例の波長変換粒子を示し、図4(b)は図4(a)の拡大写真であり、図4(c)は実施例の波長変換粒子における表面近傍の断面を示す。図5(a)は比較例1の波長変換粒子を示し、図5(b)は図5(a)の拡大写真であり、図5(c)は比較例1の波長変換粒子における表面近傍の断面を示す。
図4より、実施例の蛍光体粒子2の表面には、厚さが略均一な被膜3が形成されていることが確認できる。これに対し、図5より、比較例1の波長変換粒子は蛍光体粒子2のみからなり、被膜3が形成されていないことが分かる。
[EDX評価]
実施例及び比較例1の波長変換粒子の表面を、エネルギー分散型X線分光法(EDX)により評価した。具体的には、エネルギー分散型X線分析装置(製品名Inca x−act、オックスフォードインストゥルメンツ株式会社製)を用い、実施例及び比較例1の波長変換粒子における表面の組成分析を行った。図6(a)は実施例に係る波長変換粒子の測定結果を示し、図6(b)は比較例1に係る波長変換粒子の測定結果を示す。図6(a)に示すように実施例の波長変換粒子では硫黄(S)に由来するピークが観測されたが、図6(b)に示すように比較例1の波長変換粒子では硫黄に由来するピークが観測されなかった。つまり、実施例の波長変換粒子では、蛍光体粒子の表面に硫酸塩が形成されていることが示唆される。
実施例及び比較例1の波長変換粒子の表面を、エネルギー分散型X線分光法(EDX)により評価した。具体的には、エネルギー分散型X線分析装置(製品名Inca x−act、オックスフォードインストゥルメンツ株式会社製)を用い、実施例及び比較例1の波長変換粒子における表面の組成分析を行った。図6(a)は実施例に係る波長変換粒子の測定結果を示し、図6(b)は比較例1に係る波長変換粒子の測定結果を示す。図6(a)に示すように実施例の波長変換粒子では硫黄(S)に由来するピークが観測されたが、図6(b)に示すように比較例1の波長変換粒子では硫黄に由来するピークが観測されなかった。つまり、実施例の波長変換粒子では、蛍光体粒子の表面に硫酸塩が形成されていることが示唆される。
[XPS評価]
実施例の波長変換粒子の表面を、X線光電子分光法(XPS)により評価した。具体的には、光電子分光装置(製品名JPS−9010、日本電子株式会社製)を用い、実施例の波長変換粒子における被膜の深さと被覆率との関係を測定した。表2では、波長変換粒子の表面からの深さが5nm,10nm,20nm,50nm,100nm,250nm及び500nmにおける、被膜3の被覆率の測定結果を示す。
実施例の波長変換粒子の表面を、X線光電子分光法(XPS)により評価した。具体的には、光電子分光装置(製品名JPS−9010、日本電子株式会社製)を用い、実施例の波長変換粒子における被膜の深さと被覆率との関係を測定した。表2では、波長変換粒子の表面からの深さが5nm,10nm,20nm,50nm,100nm,250nm及び500nmにおける、被膜3の被覆率の測定結果を示す。
表2に示すように、実施例の波長変換粒子は、表面から深くなるにつれて被膜の被覆率が低下する。しかし、少なくとも表面から20nmの深さでは、被覆率が95%以上であることが分かる。
[防湿試験]
実施例並びに比較例1及び2の波長変換粒子に対し、防湿試験を行った。防湿試験は、波長変換粒子の粉末をガラス容器に投入し、85℃、相対湿度85%の環境下で500時間放置することにより行った。そして、実施例並びに比較例1及び2における、防湿試験前後の波長変換粒子に対し、上述と同様の方法で外部量子効率を測定した。外部量子効率の測定結果を表3に示す。なお表3では、防湿試験前における比較例1の波長変換粒子の外部量子効率を100%とした相対値を示す。
実施例並びに比較例1及び2の波長変換粒子に対し、防湿試験を行った。防湿試験は、波長変換粒子の粉末をガラス容器に投入し、85℃、相対湿度85%の環境下で500時間放置することにより行った。そして、実施例並びに比較例1及び2における、防湿試験前後の波長変換粒子に対し、上述と同様の方法で外部量子効率を測定した。外部量子効率の測定結果を表3に示す。なお表3では、防湿試験前における比較例1の波長変換粒子の外部量子効率を100%とした相対値を示す。
表3に示すように、実施例の波長変換粒子は、比較例1と比べ防湿試験前の外部量子効率が向上し、特に防湿試験後の外部量子効率が大幅に向上していることが分かる。このことから、蛍光体粒子の表面にアルカリ土類金属の硫酸塩からなる被膜を形成することにより、被膜と蛍光体粒子の界面における光の反射を抑制し、さらに防湿性も向上させることが可能となる。
なお、比較例2の波長変換粒子は、酸化ケイ素からなる被膜を形成しているため防湿性は向上する。しかし、被膜が酸化ケイ素からなるため、被膜と蛍光体粒子との界面における光の反射を抑制できず、実施例に比べ防湿試験前の外部量子効率が低下してしまった。
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
1 波長変換粒子
2 蛍光体粒子
3 被膜
4 透光性媒体
5 波長変換部材
10 発光ダイオードチップ
100 発光装置
2 蛍光体粒子
3 被膜
4 透光性媒体
5 波長変換部材
10 発光ダイオードチップ
100 発光装置
Claims (5)
- アルカリ土類金属を含有する蛍光体粒子と、
前記蛍光体粒子の表面を覆い、かつ、前記アルカリ土類金属の硫酸塩、ホウ酸塩及びチタン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つを主成分とする被膜と、
を備えることを特徴とする波長変換粒子。 - 前記被膜の厚みは、5nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の波長変換粒子。
- 前記アルカリ土類金属は、ストロンチウム又はバリウムであることを特徴とする請求項1又は2に記載の波長変換粒子。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の波長変換粒子と、
前記蛍光体粒子よりも屈折率が小さい透光性媒体と、
を備え、
前記波長変換粒子は、前記透光性媒体の内部に分散していることを特徴とする波長変換部材。 - 発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップからの放射光の少なくとも一部を前記放射光よりも長波長の光に変換する、請求項4に記載の波長変換部材と、
を備えることを特徴とする発光装置。
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