JP2020187205A - 光波長変換部材、および、発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光波長変換部材において、光の吸収率を向上し、所望の変換効率を得ることができる技術を提供する。
【解決手段】 Ａｌ₂Ｏ₃とＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅを主成分とするセラミックス焼結体を含み、セラミックス焼結体内に入射した光の波長を異なる波長に変換する光波長変換部材は、セラミックス焼結体におけるＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合が、２１〜９５ｖｏｌ％であって、セラミックス焼結体におけるＡｌ₂Ｏ₃とＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの合計に対するＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合をＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）とすると、セラミックス焼結体の光が入射する表面から０．５μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、セラミックス焼結体の表面から１０μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光波長変換部材、および、発光装置に関する。

従来から、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザー（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）が発生する光を、蛍光体を含む光波長変換部材によって波長変換する発光装置が知られている。近年、発光装置の高出力化を目的として、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅに代表されるガーネット構造、すなわち、Ａ₃Ｂ₅Ｏ₁₂構造に賦活剤が添加されたセラミック焼結体を含む蛍光体が使用されている。

発光装置の高出力化のためには、吸収した光を効率よく変換し発光する必要がある。例えば、特許文献１、２には、光波長変換部材の表面を所定の粗さとなるように成形することで、光波長変換部材から出射される光の色ムラを抑制しつつ、発光効率を向上する技術が開示されている。また、特許文献３には、蛍光体粉末がガラスマトリクスの表面から突出するように光波長変換部材を成形することで、発光効率を向上する技術が開示されている。

特開２０１６−１３８０３４号公報 特開２０１８−７２６０７号公報 特開２０１３−２１９１２３号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の光波長変換部材は、表面が所定の粗さとなるように成形する必要がある。また、特許文献３に記載の光波長変換部材は、蛍光体粉末がガラスマトリクス表面より突出する状態に成形する必要がある。このように、特許文献１〜３に記載の光波長変換部材では、精密な成形条件の設定や追加の工程が必要となり、光波長変換部材の製造コストが上昇するおそれがある。
また、発光装置の高出力化のためには、光波長変換部材内に光を効率よく取り込む必要もあり、このために、反射防止膜などを光波長変換部材の表面に形成する技術も知られている。しかしながら、この場合も、反射防止膜を形成するための蒸着やスパッタなどの工程が必要となるため、光波長変換部材の製造コストが上昇するおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、Ａｌ₂Ｏ₃とＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅを主成分とするセラミックス焼結体内に入射した光の波長を異なる波長に変換する光波長変換部材において、製造上のコストを抑制しつつ所望の変換効率を得ることができる技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、Ａｌ₂Ｏ₃とＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅを主成分とするセラミックス焼結体を含み、前記セラミックス焼結体内に入射した光の波長を異なる波長に変換する光波長変換部材が提供される。この光波長変換部材は、前記セラミックス焼結体におけるＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合は、２１〜９５ｖｏｌ％であって、前記セラミックス焼結体におけるＡｌ₂Ｏ₃とＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの合計に対するＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合をＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）とすると、前記セラミックス焼結体の前記光が入射する表面から０．５μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、前記セラミックス焼結体の前記表面から１０μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さい。

この構成によれば、光波長変換部材は、セラミックス焼結体の光が入射する表面から０．５μｍの深さのＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）が、表面から１０μｍの深さのＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さい。ここで、「ＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）」における「Ａｌ₂Ｏ₃」は、セラミックス焼結体におけるＡｌ₂Ｏ₃の割合を示し、「ＹＡＧ」は、セラミックス焼結体におけるＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合を示す。これにより、セラミックス焼結体の表面には、屈折率がＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅより低いＡｌ₂Ｏ₃が比較的多く分布することになるため、外部の光に対する反射が抑制され、外部の光は、セラミック焼結体に入射しやすくなる。これにより、光波長変換部材は、効率よく光を吸収することができるため、吸収率を向上するための工程を省略することができる。したがって、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの使用量を少なくしつつ、製造上のコストを抑制し、所望の変換効率を得ることができる。

（２）上記形態の光波長変換部材において、前記セラミックス焼結体の前記表面から０．５μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、前記セラミックス焼結体の前記表面から１０μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の５０％以下であってもよい。この構成によれば、さらに効率よく光を吸収し、所望の変換効率を得ることができる。

（３）上記形態の光波長変換部材において、前記セラミックス焼結体の前記表面から１μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、前記セラミックス焼結体の前記表面から１０μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の７０％以下であってもよい。この構成によれば、さらに効率よく光を吸収し、所望の変換効率を得ることができる。

（４）上記形態の光波長変換部材において、前記セラミックス焼結体の前記表面から０．５μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、前記セラミックス焼結体の前記表面から１μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さく、前記セラミックス焼結体の前記表面から１μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、前記セラミックス焼結体の前記表面から１０μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さくてもよい。この構成によれば、光波長変換部材は、セラミックス焼結体の内部から、光が入射する表面に近づくにつれて、ＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）が小さくなるように形成されている。これにより、表面付近のＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）が内部のＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さくなるため、特に効率よく光を吸収することができる。また、表面付近のＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）が内部のＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さいため、セラミックス焼結体の内部全体が同じＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の比率で成形されている場合に比べ、表面での外部の光に対する反射が抑制される。これにより、外部の光は、セラミック焼結体に入射しやすくなり、所望の変換効率を得ることができる。

（５）上記形態の光波長変換部材において、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子の平均粒径は、１．５μｍ以上５μｍ以下であってもよい。この構成によれば、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子の界面を比較的小さくすることができる。これにより、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子内に光を閉じ込めやすくなるため、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅでの変換効率を向上することができる。

（６）本発明の一形態によれば、発光装置が提供される。この発光装置は、光を発生する光源と、前記光源が発生する光が前記表面から前記セラミックス焼結体内に入射するように配置されている上記形態の光波長変換部材と、を備える。この構成によれば、発光装置では、上記形態の光波長変換部材に入射する光を発生する光源を備える。これにより、発光装置は、光源が発生する光の波長を所望の変換効率で変換することができるため、所望の出力の光を外部に放射することができる。

第１実施形態の発光装置の断面図である。 第１実施形態の光波長変換部材の断面図である。 光波長変換部材のサンプルの評価試験結果を示す説明図である。 ＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の算出方法の説明図である。 図３のＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）と深さとの関係を示す説明図である。 第１実施形態の光波長変換部材の作用を説明する概念図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の発光装置１の断面図である。図２は、本実施形態の光波長変換部材５の断面図である。本実施形態の発光装置１は、青色の光を変換し白色の光を発生する装置であり、例えば、ヘッドランプ、照明、プロジェクタなどの各種光学機器において使用される。発光装置１は、ケース２と、発光素子３と、光波長変換部材５を備える。本実施形態では、透過型の発光装置１を用いて説明するが、反射型でも同様の効果が得られる。

ケース２は、例えば、アルミナなどから形成されている箱状の部材であって、内部に発光素子３が配置される。ケース２の開口部４には、光波長変換部材５が配置されている。なお、ケース２を形成する材料や形状はこれに限定されない。発光素子３が発生する光が光波長変換部材５に入射可能なように、発光素子３と光波長変換部材５とが配置されていればよい。

発光素子３は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザー（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）であり、白色以外の特定の色の光を発生する。本実施形態では、発光素子３は、青色光を発生するものである。発光素子３が発生する青色光Ｆ１は、図１、２に示すように、光波長変換部材５の発光素子３側の表面６に向かって放射される。

光波長変換部材５は、ケース２の開口部４を覆うように配置された板状の部材であり、多結晶透明セラミックスと蛍光セラミックスを主成分とする多結晶組織を有するセラミックス焼結体を含んでいる。多結晶透明セラミックスは、光学的異方性を有するＡｌ₂Ｏ₃からなる。蛍光セラミックスは、蛍光性を有するＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅからなる。Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅからなる蛍光セラミックスは、平均粒径が１．５μｍ以上５μｍ以下のＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子から形成されている。光波長変換部材５は、発光素子３が発生する青色光Ｆ１を吸収し、図１、２に示すように、青色とは異なる色の光Ｆ２を発光する。

本実施形態では、セラミックス焼結体におけるＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合は、２１〜９５ｖｏｌ％となっている。また、セラミックス焼結体におけるＡｌ₂Ｏ₃とＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの合計に対するＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合をＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）とすると、セラミックス焼結体内でのＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の値は、セラミックス焼結体の光が入射する表面６からの深さによって異なっている。ここで、「ＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）」における「Ａｌ₂Ｏ₃」は、セラミックス焼結体におけるＡｌ₂Ｏ₃の割合を示し、「ＹＡＧ」は、セラミックス焼結体におけるＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合を示す。

具体的には、表面６から０．５μｍの深さ（図２の点線５１の位置）におけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）（以下、「Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5」という）は、表面６から１０μｍの深さ（図２の点線５０の位置）におけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）（以下、「Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀」という）より小さい。本実施形態では、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5は、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀の５０％以下となっている。また、表面６から１μｍの深さ（図２の点線５２の位置）におけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）（以下、「Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_1.0」という）は、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀より小さい。本実施形態では、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_1.0は、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀の７０％以下となっている。なお、図２における深さの位置を示す点線は、模式的に示したものであって、実際の光波長変換部材５の厚みとはスケールが異なっている。

次に、発光装置１の作用について説明する。発光素子３への通電によって発光素子３が青色光Ｆ１を発生すると、光波長変換部材５に向かって放射される青色光Ｆ１の一部は、光波長変換部材５に吸収される。青色光Ｆ１を吸収した光波長変換部材５は、青色とは異なる色の光Ｆ２を発光する。また、光波長変換部材５に向かって放射された青色光Ｆ１のうち光波長変換部材５に吸収されない青色光Ｆ１は、光波長変換部材５を透過し、発光装置１の外部に放射される。これにより、発光装置１は、光波長変換部材５を透過する青色光Ｆ１の色と、光波長変換部材５が発光する青色とは異なる色の光Ｆ２の色との混色によって、白色光を外部に向かって放射する。

次に、本実施形態の光波長変換部材５の効果を説明するための評価試験結果について説明する。この評価試験では、複数の光波長変換部材のサンプルを用いて、光が入射する表面からの複数の深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）およびＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ平均粒径と、光の吸収率および内部量子効率との関係について評価を行った。

図３は、光波長変換部材のサンプルの評価試験結果を示す説明図である。図４は、ＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の算出方法の説明図である。図５は、図３のＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）と深さとの関係を示す説明図である。

最初に、図３に示すサンプル１〜１１の作成方法について説明する。サンプル１は、セラミックス焼結体におけるＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合が、図３の「ＹＡＧ含有率（％）」に示す２１％となるように、平均粒径約０．２μｍのＡｌ₂Ｏ₃と、平均粒径約１．２μｍのＹ₂Ｏ₃と、平均粒径約１．５μｍのＣｅＯ₂とを秤量し、エタノールとともにボールミル中に投入する。次に、ボールミルにおいて、１６時間粉砕混合して得られたスラリーを乾燥したのち造粒して得られた造粒粉をプレス成型する。次に、得られた成形体を、大気雰囲気中で、焼成温度１６００度以上の保持時間を５時間以上とする条件で焼成することで作成した。

サンプル２は、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合が５０％となるように材料を秤量し、サンプル１と同様の方法で作成した。サンプル３は、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合が９５％となるように材料を秤量し、サンプル１と同様の方法で作成した。サンプル４は、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合が５０％となるように材料を秤量し、サンプル１と同様の方法で焼成まで行ったのち、サンドブラスト処理を３分間行うことによって作成した。サンプル５は、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合が６０％となるように材料を秤量し、サンプル１と同様の方法で成形した成形体を１６００度より高い温度で焼成したのち、サンドブラスト処理を３分間行うことによって作成した。サンプル６は、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合が６０％となるように材料を秤量し、サンプル１と同様の方法で成形した成形体を１６００度より高くかつサンプル６の焼成温度より低い温度で焼成したのち、サンドブラスト処理を３分間行うことによって作成した。サンプル７〜１１は、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合が、図３の「ＹＡＧ含有率（％）」のそれぞれに示す割合となるように材料を秤量し、サンプル１と同様の方法で作成した。

サンプル１〜１１の「ＹＡＧ平均粒子径（μｍ）」と「ＹＡＧ含有率（％）」は、切断されたサンプルの断面を鏡面研磨したのち、任意の１０か所から得られた３０００倍の画像を用いて、画像解析ソフトＷｉｎＲＯＯＦを使用して算出した。
また、サンプル１〜１１のそれぞれの深さにおける「ＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）（％）」は、切断されたサンプルの１０か所の断面から取得した５０００倍の画像を用いて、算出した。
また、サンプル１〜１１の光の「吸収率（％）」と「内部量子効率（％）」は、日本分光製蛍光分光光度計ＦＰ−８５００を用いて、１３ｍｍ四方の厚み０．２ｍｍのサンプルに対して４５０ｎｍの波長の光を照射することによって得た。

ここで、サンプルの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の算出方法を、図４を用いて具体的に説明する。
図４に示す説明図は、サンプルＳの断面を模式的に示した図であって、実線Ｓ５が、サンプルＳの光が入射する側の表面の断面線を示している。ＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）を算出するとき、サンプルの表面の断面線（図４の実線Ｓ５）において最も高い１０か所の地点（図４では、点Ｐ５０〜Ｐ５９）の隣どうしを直線で結ぶことで作成される折り曲げ線Ｌ５０を仮定する。
次に、折り曲げ線Ｌ５０を、サンプルＳの内部に向かって０．５μｍだけ平行移動（図４の白抜き矢印Ｍ１）したときの折り曲げ線Ｌ５１を仮定する。深さ０．５μｍにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、折り曲げ線Ｌ５１が通過する領域のうちＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅが存在する領域の長さとＡｌ₂Ｏ₃が存在する領域の長さから、深さ０．５μｍでのＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）を算出する。深さ１．０μｍ（図４の折り曲げ線Ｌ５２）と深さ１０μｍでのＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）も、同様の方法で算出する。

図３および図５に示すように、サンプル１〜６は、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5が、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀の５０％以下となっている。一方、サンプル７〜１１は、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5とＹ／（Ｙ＋Ａ）₁₀とが同程度となっている。このＹ／（Ｙ＋Ａ）_0.5とＹ／（Ｙ＋Ａ）₁₀に着目して比較すると、サンプル１〜３のそれぞれは、吸収率が、同じＹＡＧ含有率のサンプル７〜９より高くなることが明らかとなった。また、サンプル１〜３は、吸収率および内部量子効率ともに、ＹＡＧ含有率が最も高いサンプル１０およびＹＡＧ含有率が最も低いサンプル１１より、高くなることが明らかとなった。

サンプル１〜６で比較すると、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_1.0が、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀の７０％以下となっているサンプル４〜６は、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5が、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀の７０％より大きいサンプル１〜３より、吸収率が高くなることが明らかとなった。

サンプル４〜６で比較すると、ＹＡＧ平均粒子径が１．５μｍのサンプル６およびＹＡＧ平均粒子径が５μｍのサンプル５は、ＹＡＧ平均粒子径が１．２μｍのサンプル４より、内部量子効率が高くなることが明らかとなった。したがって、ＹＡＧ平均粒子径は、１．５μｍ〜５μｍが好ましいことがわかる。

図６は、本実施形態の光波長変換部材５の作用を説明する説明図である。図６（ａ）は、本実施形態の光波長変換部材５の、光が入射する表面を拡大した模式図であり、図６（ｂ）は、比較例の光波長変換部材９の、光が入射する表面を拡大した模式図である。比較例の光波長変換部材９とは、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀が本実施形態の光波長変換部材５と同程度であり、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5とＹ／（Ｙ＋Ａ）₁₀とが同程度となっている光波長変換部材である。

図６に示すように、本実施形態の光波長変換部材５と比較例の光波長変換部材９とは、Ａｌ₂Ｏ₃の結晶粒子１１とＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子１２とを含んでいる。光波長変換部材５の表面と比較例の光波長変換部材９の表面とを比較すると、光波長変換部材５は、表面のＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）が、光波長変換部材９のＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さいため、図６に示すように、Ａｌ₂Ｏ₃の結晶粒子１１が表面に露出している割合が光波長変換部材９より多い。

図６（ｂ）に示すように、比較例の光波長変換部材９の表面に向かう光は、Ａｌ₂Ｏ₃の結晶粒子１１またはＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子１２に当たる。このとき、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子１２に当たる光（図６（ｂ）の白抜き矢印Ｃ０）は、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子１２の屈折率が比較的高いため、反射されやすい。このため、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子１２に当たる光の一部は、反射されるため、光波長変換部材９に吸収される光は、白抜き矢印Ｃ１と白抜き矢印Ｃ０の一部になり、光の吸収率は比較的低くなる。
一方、図６（ａ）に示すように、本実施形態の光波長変換部材５では、相対的に屈折率が低いＡｌ₂Ｏ₃の結晶粒子１１が表面に露出している割合が高いため、光波長変換部材５に向かう光（図６（ａ）の白抜き矢印Ｃ１）は、光波長変換部材５に入射しやすい。これにより、光波長変換部材５の吸収率は、比較例の光波長変換部材９より高くなる。

以上、説明した本実施形態の光波長変換部材５によれば、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5が、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀より小さい。これにより、セラミックス焼結体の表面６には、相対的に屈折率が低いＡｌ₂Ｏ₃が比較的多く分布することとなるため、外部の光に対する反射が抑制され、外部の光は、セラミック焼結体内に入射しやすくなる。すなわち、光波長変換部材５の光の吸収率が向上するため、吸収率を向上するための工程を省略することができる。したがって、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの使用量を少なくしつつ、製造上のコストを抑制し、所望の変換効率を得ることができる。

また、本実施形態の光波長変換部材５によれば、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5が、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀の５０％以下となっている。これにより、光の吸収率をさらに向上させ、所望の変換効率を得ることができる。

また、本実施形態の光波長変換部材５によれば、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_1.0が、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀の７０％以下となっている。これにより、光の吸収率をさらに向上させ、所望の変換効率を得ることができる。

また、本実施形態の光波長変換部材５によれば、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5が、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_1.0より小さい。また、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_1.0は、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）₁₀より小さい。これにより、光波長変換部材は、セラミックス焼結体の内部から、光が入射する表面に近づくにつれて、ＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）が小さくなるように形成されている。また、表面のＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）が内部のＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さいため、セラミックス焼結体の内部全体が同じＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の比率で成形されている場合に比べ、表面での外部の光に対する反射が抑制される。これにより、外部の光は、セラミック焼結体に入射しやすくなる。したがって、所望の変換効率を得ることができる。

また、本実施形態の光波長変換部材５によれば、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子の平均粒径が、１．５μｍ以上５μｍ以下となっている。これにより、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子の界面を比較的小さくすることができる。したがって、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子内に光を閉じ込めやすくなるため、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅでの変換効率を向上することができる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
上述の実施形態では、光波長変換部材５は、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5がＹ／（Ｙ＋Ａ）_0.10の５０％以下であって、Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_1.0がＹ／（Ｙ＋Ａ）₁₀の７０％以下となっているとした。しかしながら、表面６からの深さに対するＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の関係は、これに限定されない。Ｙ／（Ｙ＋Ａ）_0.5がＹ／（Ｙ＋Ａ）₁₀より小さければよい。この場合であっても、外部の光に対する反射が抑制されるため、外部の光は、セラミック焼結体に入射しやすくなる。

［変形例２］
上述の実施形態では、光波長変換部材５は、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅからなるセラミックス焼結体が、平均粒径１．５μｍ以上５μｍ以下のＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子から形成されているとした。しかしながら、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子の大きさはこれに限定されない。１．５μｍより小さくてもよい。

［変形例３］
上述の実施形態では、発光装置１は、光波長変換部材５を透過する光の青色と、光波長変換部材５が発光する青色とは異なる色の光の色との混色によって、白色光を外部に向かって放射するとした。しかしながら、発光装置１が発光する光の色はこれに限定されない。光波長変換部材５が発光する光のみを放射してもよい。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１…発光装置
２…ケース
３…発光素子
４…開口部
５…光波長変換部材
６…表面
９…光波長変換部材
１１…結晶粒子
１２…結晶粒子
Ｆ１…青色光
Ｆ２…青色とは異なる色の光

Claims (6)

1. Ａｌ₂Ｏ₃とＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅを主成分とするセラミックス焼結体を含み、前記セラミックス焼結体内に入射した光の波長を異なる波長に変換する光波長変換部材であって、
   前記セラミックス焼結体におけるＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合は、２１〜９５ｖｏｌ％であって、
   前記セラミックス焼結体におけるＡｌ₂Ｏ₃とＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの合計に対するＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの割合をＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）とすると、
   前記セラミックス焼結体の前記光が入射する表面から０．５μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、前記セラミックス焼結体の前記表面から１０μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さい、
   光波長変換部材。
2. 請求項１に記載の光波長変換部材であって、
   前記セラミックス焼結体の前記表面から０．５μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、前記セラミックス焼結体の前記表面から１０μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の５０％以下である、
   光波長変換部材。
3. 請求項１または請求項２に記載の光波長変換部材であって、
   前記セラミックス焼結体の前記表面から１μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、前記セラミックス焼結体の前記表面から１０μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）の７０％以下である、
   光波長変換部材。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光波長変換部材であって、
   前記セラミックス焼結体の前記表面から０．５μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、前記セラミックス焼結体の前記表面から１μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さく、
   前記セラミックス焼結体の前記表面から１μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）は、前記セラミックス焼結体の前記表面から１０μｍの深さにおけるＹＡＧ／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＹＡＧ）より小さい、
   光波長変換部材。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光波長変換部材であって、
   Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの結晶粒子の平均粒径は、１．５μｍ以上５μｍ以下である、
   光波長変換部材。
6. 光を発生する光源と、
   前記光源が発生する光が前記表面から前記セラミックス焼結体内に入射するように配置されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光波長変換部材と、を備える、
   発光装置。

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