JP6990065B2 - Wavelength conversion member, its manufacturing method and light emitting device - Google Patents

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本発明は、特定範囲の波長の光を他の波長の光に変換する波長変換部材、その製造方法および発光装置に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion member that converts light having a specific range of wavelengths into light having another wavelength, a method for manufacturing the same, and a light emitting device.

蛍光体を用いた発光装置として、高出力のレーザダイオード(LD)を励起源として用いたアプリケーションが増えてきている。このようなアプリケーションは、エネルギー効率が高く、装置の小型化やレーザの高エネルギー密度(10~200W/mm)化に対応しやすい。しかし、従来用いられていたエポキシやシリコーンなどに代表される樹脂に蛍光体粒子を分散させた構造の蛍光体層では、レーザ照射箇所の樹脂が焼け焦げてしまい、高出力のレーザダイオード(LD)を励起源として用いたアプリケーションに用いることができなかった。 As a light emitting device using a phosphor, an increasing number of applications use a high-power laser diode (LD) as an excitation source. Such an application has high energy efficiency and is easy to cope with the miniaturization of the device and the high energy density (10 to 200 W / mm 2 ) of the laser. However, in the phosphor layer having a structure in which the phosphor particles are dispersed in a resin typified by an epoxy or silicone that has been conventionally used, the resin at the laser irradiation site is burnt and a high-power laser diode (LD) is used. It could not be used in the application used as an excitation source.

これに対しては、蛍光体層に無機バインダを用いて耐熱性を向上させる方法がある。無機バインダを用いた蛍光体層は、例えば以下のようにして生成できる。まず、蛍光体粉末を分散溶媒と混合させ、無機バインダを添加しペーストを作製する。そして、スクリーン印刷法にてペーストを塗布し基材に膜を形成させたものを焼成して無機バインダを用いた蛍光体層を生成できる。 To this end, there is a method of improving heat resistance by using an inorganic binder for the fluorescent material layer. The fluorescent material layer using the inorganic binder can be produced, for example, as follows. First, the fluorescent powder is mixed with a dispersion solvent, and an inorganic binder is added to prepare a paste. Then, a paste is applied by a screen printing method to form a film on the base material, and the film is fired to form a phosphor layer using an inorganic binder.

このような無機バインダを用いた蛍光体層の応用例として、回路基板上に取り付けられるLED素子内に設けられ青色の光を白色に変換する蛍光体プレートが知られている(特許文献1)。また、無機微粒子を含有するポリシラザンを原料として蛍光体粒子を混合させて無機バインダを用いた蛍光体層を備えた蛍光体プレートを作製する方法が知られている(特許文献2)。 As an application example of a phosphor layer using such an inorganic binder, a phosphor plate provided in an LED element mounted on a circuit board and converting blue light into white is known (Patent Document 1). Further, a method is known in which phosphor particles are mixed with polysilazane containing inorganic fine particles as a raw material to prepare a fluorescent plate having a fluorescent layer using an inorganic binder (Patent Document 2).

特開2004-200531号公報Japanese Unexamined Japanese Patent Publication No. 2004-200531 国際公開第2011/077548号International Publication No. 2011/07548

上記のように無機バインダを用いた蛍光体層を備えた波長変換部材は、その構造自体に耐熱性を有している。しかしながら、このような波長変換部材に高出力かつ高エネルギー密度のレーザを照射した際には、局所的に高温となり、温度消光により蛍光体粒子の発光性能が低下する。 As described above, the wavelength conversion member provided with the phosphor layer using the inorganic binder has heat resistance in its structure itself. However, when such a wavelength conversion member is irradiated with a laser having a high output and a high energy density, the temperature becomes locally high, and the emission performance of the phosphor particles deteriorates due to temperature quenching.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高エネルギー密度のレーザを照射した際の温度消光による発光性能の低下を抑止できる波長変換部材、その製造方法および発光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a wavelength conversion member capable of suppressing deterioration of light emission performance due to temperature quenching when irradiated with a laser having a high energy density, a manufacturing method thereof, and a light emitting device. The purpose is.

(1)上記の目的を達成するため、本発明の波長変換部材は、特定範囲の波長の光を他の波長の光に変換する波長変換部材であって、第1の基材と、前記第1の基材と対向する第2の基材と、前記第1の基材における前記第2の基材と対向する表面上に設けられ、吸収光に対し変換光を発する蛍光体粒子と前記蛍光体粒子同士を結合し可視光を透過する無機材料とからなる蛍光体層と、前記第1の基材と前記第2の基材とで挟まれる領域を封止する封止部と、を備え、前記蛍光体層と前記第2の基材との間には、可視光を透過する流動体が充填されており、前記第1および第2の基材の少なくとも一方は、可視光を透過することを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, the wavelength conversion member of the present invention is a wavelength conversion member that converts light having a specific range of wavelength into light having another wavelength, and has a first base material and the first base material. A second base material facing the base material 1 and a phosphor particle and the fluorescence provided on the surface of the first base material facing the second base material and emitting conversion light with respect to absorbed light. A phosphor layer made of an inorganic material that binds body particles to each other and transmits visible light, and a sealing portion that seals a region sandwiched between the first base material and the second base material are provided. , The phosphor layer and the second base material are filled with a fluid that transmits visible light, and at least one of the first and second base materials transmits visible light. It is characterized by that.

これにより、流動体を介して、蛍光体粒子の発光時に生じる熱を第2の基材に効率的に逃がすとともに、流動体内で光を透過させることができる。その結果、高エネルギー密度のレーザを照射した際の温度消光による発光性能の低下を抑止できる。 As a result, the heat generated at the time of light emission of the phosphor particles can be efficiently released to the second base material through the fluid, and light can be transmitted in the fluid. As a result, it is possible to suppress a decrease in light emission performance due to temperature quenching when irradiating a laser having a high energy density.

(2)また、本発明の波長変換部材は、前記流動体が、前記蛍光体層と前記第2の基材との間に加え、前記第1の基材と前記第2の基材との間において、前記第1の基材と前記第2の基材とに接触して配置されていることを特徴としている。これにより、蛍光体粒子の発光時に生じる熱を蛍光体層の外側にも広く拡散して第2の基材に伝達し、性能低下を抑制できる。 (2) Further, in the wavelength conversion member of the present invention, the fluid is added between the phosphor layer and the second base material, and the first base material and the second base material are used. It is characterized in that the first base material and the second base material are arranged in contact with each other. As a result, the heat generated when the phosphor particles emit light can be widely diffused to the outside of the phosphor layer and transferred to the second substrate, so that performance deterioration can be suppressed.

(3)また、本発明の波長変換部材は、前記流動体の熱伝導率が、25℃のとき0.5W/(m・K)以上であることを特徴としている。これにより、流動体を介して蛍光体層に生じた熱を第2の基材に逃がすことができる。 (3) Further, the wavelength conversion member of the present invention is characterized in that the thermal conductivity of the fluid is 0.5 W / (m · K) or more at 25 ° C. As a result, the heat generated in the phosphor layer via the fluid can be released to the second base material.

(4)また、本発明の波長変換部材は、励起波長と蛍光波長における前記流動体の光の吸収率は、15%以下であることを特徴としている。このように流動体は、熱伝導性を維持し、吸光度が低いため高い効率で光を取り出せる。 (4) Further, the wavelength conversion member of the present invention is characterized in that the light absorption rate of the fluid at the excitation wavelength and the fluorescence wavelength is 15% or less. In this way, the fluid maintains thermal conductivity and has low absorbance, so that light can be extracted with high efficiency.

(5)また、本発明の波長変換部材は、前記流動体の混和ちょう度が、25℃以下の温度範囲で200以上400以下であることを特徴としている。このように流動体は、流動性を有し蛍光体層と第2の基材および蛍光体層を構成する蛍光体粒子同士の一部の隙間に充填されるため、蛍光体層から第2の基材に効率よく熱を逃がすことができる。また、一定以上の粘度を有することで隙間に流動体が保持されるため、製造時にも取扱いが容易である。 (5) Further, the wavelength conversion member of the present invention is characterized in that the mixing consistency of the fluid is 200 or more and 400 or less in a temperature range of 25 ° C. or less. As described above, the fluid has fluidity and is filled in the gaps between the phosphor layer and the second base material and some of the phosphor particles constituting the phosphor layer, so that the second substrate from the phosphor layer is filled. Heat can be efficiently dissipated to the substrate. Further, since the fluid is held in the gap by having a viscosity of a certain level or higher, it is easy to handle even at the time of manufacturing.

(6)また、本発明の波長変換部材は、前記流動体が、前記蛍光体層の表面に密着し、前記表面から内部につながる連通孔内に入り込んでいることを特徴としている。このように流動体が蛍光体層の表面にある連通孔に入り込んでいるため、蛍光体層と流動体との接触面積が多くなり、熱伝導性を向上できる。 (6) Further, the wavelength conversion member of the present invention is characterized in that the fluid is in close contact with the surface of the phosphor layer and has entered the communication hole connected from the surface to the inside. Since the fluid has penetrated into the communication holes on the surface of the phosphor layer in this way, the contact area between the phosphor layer and the fluid is increased, and the thermal conductivity can be improved.

(7)また、本発明の波長変換部材は、前記流動体が、25℃で流動性を有する樹脂と前記樹脂中に分散した無機材料で形成されたフィラーとを含有し、前記フィラーは、前記流動体内に体積比(外割)で30Vol%以上70Vol%以下存在することを特徴としている。このように流動体に一定含有率のフィラーが存在することで熱伝導性を高めつつ可視光の透過を維持している。 (7) Further, in the wavelength conversion member of the present invention, the fluid contains a resin having fluidity at 25 ° C. and a filler formed of an inorganic material dispersed in the resin, and the filler is the filler. It is characterized in that it is present in the fluid body in terms of volume ratio (outer division) of 30 Vol% or more and 70 Vol% or less. As described above, the presence of a filler having a constant content in the fluid enhances the thermal conductivity and maintains the transmission of visible light.

(8)また、本発明の波長変換部材は、前記第1の基材の材料がサファイアであり、第2の基材の材料がアルミニウムであることを特徴としている。これにより、サファイアの基材と蛍光体層との境界で生じた熱を、流動体を介してアルミニウムの基材へと逃がすことができる。 (8) Further, the wavelength conversion member of the present invention is characterized in that the material of the first base material is sapphire and the material of the second base material is aluminum. As a result, the heat generated at the boundary between the sapphire base material and the phosphor layer can be released to the aluminum base material via the fluid.

(9)また、本発明の波長変換部材は、前記第1の基材および第2の基材の材料がサファイアであることを特徴としている。これにより、サファイアの基材と蛍光体層との境界で生じた熱を、流動体を介してもう一方のサファイアの基材へと逃がすことができる。 (9) Further, the wavelength conversion member of the present invention is characterized in that the material of the first base material and the second base material is sapphire. As a result, the heat generated at the boundary between the sapphire base material and the phosphor layer can be released to the other sapphire base material via the fluid.

(10)また、本発明の発光装置は、特定範囲の波長の光源光を発生させる光源を備える発光装置であって、前記光源光を吸収し、他の波長の光に変換し発光する上記(1)~(9)のいずれかに記載の波長変換部材と、を備えることを特徴としている。これにより、強度の大きい光源光を照射しても蛍光性能を維持できる発光装置を実現できる。 (10) Further, the light emitting device of the present invention is a light emitting device including a light source that generates light of a light source having a wavelength in a specific range, and absorbs the light source light, converts it into light of another wavelength, and emits light. It is characterized by including the wavelength conversion member according to any one of 1) to (9). This makes it possible to realize a light emitting device that can maintain fluorescence performance even when irradiated with high-intensity light source light.

(11)また、本発明の波長変換部材の製造方法は、特定範囲の波長の光を他の波長の光に変換する波長変換部材の製造方法であって、無機材料からなる第1の基材に対し、無機バインダ、分散媒および蛍光体粒子を混合したペーストを塗布する工程と、前記第1の基材上に塗布されたペーストを乾燥させて熱処理することで蛍光体層を形成する工程と、前記蛍光体層上に流動体を注入する工程と、第2の基材と前記第1の基材との間を封止する工程と、を含むことを特徴としている。これにより、高エネルギー密度の光の照射に対して、効率よく放熱でき、蛍光体層の温度消光を抑制できる波長変換部材を製造できる。 (11) Further, the method for manufacturing a wavelength conversion member of the present invention is a method for manufacturing a wavelength conversion member that converts light having a specific range of wavelengths into light having another wavelength, and is a first base material made of an inorganic material. On the other hand, a step of applying a paste in which an inorganic binder, a dispersion medium and a phosphor particle are mixed, and a step of forming a phosphor layer by drying and heat-treating the paste applied on the first substrate. It is characterized by including a step of injecting a fluid into the phosphor layer and a step of sealing between the second base material and the first base material. As a result, it is possible to manufacture a wavelength conversion member that can efficiently dissipate heat to the irradiation of light having a high energy density and suppress the temperature quenching of the phosphor layer.

本発明によれば、流動体を介して、蛍光体粒子の発光時に生じる熱を第2の基材に効率的に逃がすとともに、流動体内で光を透過させることができる。その結果、高エネルギー密度のレーザを照射した際の温度消光による発光性能の低下を抑止できる。 According to the present invention, the heat generated at the time of light emission of the fluorescent substance particles can be efficiently dissipated to the second base material through the fluid, and light can be transmitted in the fluid. As a result, it is possible to suppress a decrease in light emission performance due to temperature quenching when irradiating a laser having a high energy density.

第1の実施形態の波長変換部材を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the wavelength conversion member of 1st Embodiment. 第1の実施形態の反射型の発光装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflection type light emitting device of 1st Embodiment. (a)、(b)、(c)、(d)それぞれ第1の実施形態の波長変換部材の作製工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the wavelength conversion member of 1st Embodiment in each of (a), (b), (c), (d). 第2の実施形態の波長変換部材を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the wavelength conversion member of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の透過型の発光装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the transmission type light emitting device of 3rd Embodiment. 波長変換部材に対する反射型の評価システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflection type evaluation system for a wavelength conversion member. 各試料のレーザパワー密度に対する発光強度を示すグラフである。It is a graph which shows the emission intensity with respect to the laser power density of each sample.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference number is assigned to the same component in each drawing, and duplicate description is omitted. In the configuration diagram, the size of each component is conceptually represented, and does not necessarily represent the actual dimensional ratio.

(第1の実施形態)
[波長変換部材の構成]
図1は、波長変換部材100を示す断面図である。波長変換部材100は、透過材110(第1の基材)、蛍光体層120、反射材130(第2の基材)、流動体140および封止部150を備え、板状に形成されている。なお、第1の基材は蛍光体層が直接接する基材を指し、第2の基材は流動体を介して蛍光体層に接する基材を指すが、便宜上、以下では光を透過するか反射するかに応じて基材を透過材または反射材と呼ぶ。波長変換部材100は、光源光を反射材130で反射させつつ、光源光により特定範囲の波長の光を他の波長の光に変換する。
(First Embodiment)
[Structure of wavelength conversion member]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a wavelength conversion member 100. The wavelength conversion member 100 includes a transmission material 110 (first base material), a phosphor layer 120, a reflector 130 (second base material), a fluid body 140, and a sealing portion 150, and is formed in a plate shape. There is. The first base material refers to a base material that is in direct contact with the phosphor layer, and the second base material refers to a base material that is in contact with the phosphor layer via a fluid. The base material is called a transmissive material or a reflective material depending on whether it reflects. The wavelength conversion member 100 converts light having a wavelength in a specific range into light having another wavelength by the light source while reflecting the light from the light source by the reflector 130.

(透過材)
透過材110は、無機材料からなり、光を透過する。透過材110は、蛍光体層120よりも熱伝導率の高いことが好ましい。高い熱伝導性を有する透過材110を採用することで、蛍光体層120内の熱を放出し、蛍光体粒子の温度上昇を抑制でき、温度消光を防止できる。透過材110は、サファイア、ガラス等の透光性を有する材料を用いることができ、特にサファイアからなることが好ましい。これにより、光を透過させながら高い熱伝導性を維持できる。
(Transparent material)
The transmissive material 110 is made of an inorganic material and transmits light. The transmissive material 110 preferably has a higher thermal conductivity than the phosphor layer 120. By adopting the transmissive material 110 having high thermal conductivity, the heat in the phosphor layer 120 can be released, the temperature rise of the phosphor particles can be suppressed, and the temperature quenching can be prevented. As the transmissive material 110, a translucent material such as sapphire or glass can be used, and it is particularly preferable that the transmissive material 110 is made of sapphire. This makes it possible to maintain high thermal conductivity while transmitting light.

(反射材)
反射材130は、アルミニウム、鉄、銅等の金属等の光を反射させる板状の無機材料で形成でき、特にアルミニウム板であることが好ましい。反射材130(第2の基材)は、透過材110(第1の基材)に対向して設けられている。反射材130には、反射率を上げるために鏡面加工を施したり、高反射膜(例えばAgコート)を付与したりしてもよい。また、ガラスやサファイアの上にミラーコートを施したものを反射材130として用いてもよいし、メッキなどで設けてもよい。反射材130は、透過材110の反対側に配置され、表面(透過材110の対向面)を変換光の反射面とする。反射材130は、例えば、青色光の光源光を反射させつつ、蛍光体層120で変換された緑と赤や黄色の蛍光も反射させて放射できる。
(Reflective material)
The reflective material 130 can be formed of a plate-shaped inorganic material that reflects light such as metal such as aluminum, iron, and copper, and is particularly preferably an aluminum plate. The reflective material 130 (second base material) is provided so as to face the transmissive material 110 (first base material). The reflective material 130 may be mirror-finished in order to increase the reflectance, or may be provided with a highly reflective film (for example, Ag coat). Further, a glass or sapphire coated with a mirror may be used as the reflective material 130, or may be provided by plating or the like. The reflective material 130 is arranged on the opposite side of the transmissive material 110, and the surface (opposing surface of the transmissive material 110) is used as a reflective surface for the converted light. For example, the reflective material 130 can reflect the light source light of blue light and also reflect and radiate the fluorescence of green, red, and yellow converted by the phosphor layer 120.

図1に示す例では、反射材130と蛍光体層120を備える透過材110とは接着剤である封止部150により拘束されている。また、後述のように外部の力で、外周を留めるホルダにより拘束されていてもよい。蛍光体層120と反射材130とは、直接に固着されているわけではないため、熱膨張差による破壊等を防止できる。接着剤は全面ではなく部分的に塗られているため熱膨張差で剥がれることを十分に抑制できる。 In the example shown in FIG. 1, the reflective material 130 and the transmissive material 110 provided with the phosphor layer 120 are restrained by a sealing portion 150 which is an adhesive. Further, as described later, it may be restrained by a holder that fastens the outer circumference by an external force. Since the phosphor layer 120 and the reflective material 130 are not directly fixed to each other, it is possible to prevent destruction due to a difference in thermal expansion. Since the adhesive is applied partially instead of the entire surface, it can be sufficiently suppressed from being peeled off due to the difference in thermal expansion.

(蛍光体層)
蛍光体層120は、透過材110に接合された膜として透過材110(第1の基材)における反射材130(第2の基材)と対向する表面上に設けられている。蛍光体層120は、蛍光体粒子122と透光性の無機材料121とで形成されている。無機材料121は、蛍光体粒子122同士を結合するとともに透過材110と蛍光体粒子122とを結合している。これにより、高エネルギー密度の光の照射に対して、照射側の熱が発生しやすい部分が、放熱材として機能する透過材110に直接接合されているため効率よく放熱でき、蛍光体の温度消光を抑制できる。蛍光体層120は、蛍光体粒子122および無機材料121からなる。蛍光体粒子122は、吸収光に対し変換光を発し、無機材料121は可視光を透過する。
(Fluorescent layer)
The phosphor layer 120 is provided on the surface of the transparent material 110 (first base material) facing the reflective material 130 (second base material) as a film bonded to the transparent material 110. The phosphor layer 120 is formed of phosphor particles 122 and a translucent inorganic material 121. The inorganic material 121 binds the phosphor particles 122 to each other and also bonds the transmissive material 110 and the phosphor particles 122. As a result, the portion where heat is likely to be generated on the irradiation side is directly bonded to the transmitting material 110 that functions as a heat radiating material for irradiation with high energy density light, so that heat can be efficiently radiated and the temperature of the phosphor is extinguished. Can be suppressed. The phosphor layer 120 is composed of phosphor particles 122 and an inorganic material 121. The phosphor particles 122 emit conversion light with respect to the absorbed light, and the inorganic material 121 transmits visible light.

蛍光体層120は、透過材110に化学結合で接合されているため、蛍光体層120から透過材110への熱伝導が高くなる。また、反射材130と蛍光体層120とは、流動体140を介して接触しており流動体140の流動性により蛍光体層120と反射材130との間の熱膨張差は緩和される。また、流動体140により蛍光体層120の熱を効果的に反射材へ放熱することができる。 Since the fluorescent material layer 120 is bonded to the transparent material 110 by a chemical bond, the heat conduction from the fluorescent material layer 120 to the transparent material 110 is high. Further, the reflector 130 and the reflector layer 120 are in contact with each other via the fluid 140, and the difference in thermal expansion between the reflector layer 120 and the reflector 130 is alleviated by the fluidity of the fluid 140. Further, the fluid 140 can effectively dissipate the heat of the phosphor layer 120 to the reflective material.

無機材料121は、蛍光体粒子122を保持するための無機バインダであり、例えばシリカ(SiO)、リン酸アルミニウムで構成される。蛍光体粒子122には、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(YAG系蛍光体)およびルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(LAG系蛍光体)を用いることができる。 The inorganic material 121 is an inorganic binder for holding the phosphor particles 122, and is composed of, for example, silica (SiO 2 ) and aluminum phosphate. For the phosphor particles 122, for example, yttrium aluminum garnet phosphor (YAG phosphor) and lutetium aluminum garnet phosphor (LAG phosphor) can be used.

その他、蛍光体粒子は、発光させる色の設計に応じて以下のような材料から選択できる。例えば、BaMgAl1017:Eu、ZnS:Ag,Cl、BaAl:EuあるいはCaMgSi:Euなどの青色系蛍光体、ZnSiO:Mn、(Y,Gd)BO:Tb、ZnS:Cu,Al、(M1)SiO:Eu、(M1)(M2)S:Eu、(M3)Al12:Ce、SiAlON:Eu、CaSiAlON:Eu、(M1)SiN:Euあるいは(Ba,Sr,Mg)SiO:Eu,Mnなどの黄色または緑色系蛍光体、(M1)SiO:Euあるいは(M1)S:Euなどの黄色、橙色または赤色系蛍光体、(Y,Gd)BO:Eu,YS:Eu、(M1)Si:Eu、(M1)AlSiN:EuあるいはYPVO:Euなどの赤色系蛍光体が挙げられる。なお、上記化学式において、M1は、Ba、Ca、SrおよびMgからなる群のうちの少なくとも1つが含まれ、M2は、GaおよびAlのうちの少なくとも1つが含まれ、M3は、Y、Gd、LuおよびTeからなる群のうち少なくとも1つが含まれる。なお、上記の蛍光体粒子は一例であり、波長変換部材に用いられる蛍光体粒子が必ずしも上記に限られるわけではない。このような構成により蛍光体層120はレーザダイオード(LD)を励起源とした青い光を照射させ複数の蛍光体粒子を用いることで指定の色へ自由に変換できる。 In addition, the phosphor particles can be selected from the following materials according to the design of the color to be emitted. For example, a blue phosphor such as BaMgAl 10 O 17 : Eu, ZnS: Ag, Cl, BaAl 2 S 4 : Eu or CaMgSi 2 O 6 : Eu, Zn 2 SiO 4 : Mn, (Y, Gd) BO 3 : Tb, ZnS: Cu, Al, (M1) 2 SiO 4 : Eu, (M1) (M2) 2 S: Eu, (M3) 3 Al 5 O 12 : Ce, SiAlON: Eu, CaSiAlON: Eu, (M1) Si 2 O 2 N: Eu or (Ba, Sr, Mg) 2 SiO 4 : Yellow or green phosphor such as Eu, Mn, (M1) 3 SiO 5 : Eu or yellow such as (M1) S: Eu, Orange or red phosphor, (Y, Gd) BO 3 : Eu, Y 2 O 2 S: Eu, (M1) 2 Si 5 N 8 : Eu, (M1) AlSiN 3 : Eu or YPVO 4 : Eu, etc. Examples include red phosphors. In the above chemical formula, M1 contains at least one of the group consisting of Ba, Ca, Sr and Mg, M2 contains at least one of Ga and Al, and M3 contains Y, Gd and. At least one of the group consisting of Lu and Te is included. The above-mentioned fluorescent particles are an example, and the fluorescent particles used for the wavelength conversion member are not necessarily limited to the above. With such a configuration, the phosphor layer 120 can be freely converted to a designated color by irradiating the phosphor layer 120 with blue light using a laser diode (LD) as an excitation source and using a plurality of phosphor particles.

流動体140は、蛍光体層120と反射材130(第2の基材)との間に充填され、可視光を透過する。これにより、流動体140を介して、蛍光体粒子の発光時に透過材110と蛍光体層120との境界に生じる熱を反射材130(第2の基材)に効率的に逃がすとともに、流動体140内で光を透過させることができる。その結果、高エネルギー密度のレーザを照射しても温度消光による波長変換部材の発光性能の低下を抑止できる。流動体140は、放熱グリス(例えば、放熱性を高めるためにセラミックや金属の粒子(フィラー)を含有するグリス)のような流動性を有する樹脂が好ましい。蛍光体層120と反射材130は、互いの表面の凹凸が接した隙間に流動体140が充填されていてもよい。 The fluid 140 is filled between the phosphor layer 120 and the reflective material 130 (second base material) and transmits visible light. As a result, the heat generated at the boundary between the transmissive material 110 and the phosphor layer 120 when the phosphor particles emit light is efficiently released to the reflective material 130 (second base material) through the fluid 140, and the fluid is fluid. Light can be transmitted within 140. As a result, even if a laser having a high energy density is irradiated, deterioration of the light emitting performance of the wavelength conversion member due to temperature quenching can be suppressed. The fluid 140 is preferably a resin having fluidity such as thermal paste (for example, grease containing ceramic or metal particles (filler) to enhance heat dissipation). The phosphor layer 120 and the reflective material 130 may be filled with the fluid 140 in the gaps where the irregularities on the surfaces of the phosphor layer 120 and the reflective material 130 are in contact with each other.

流動体140は、蛍光体層120の表面に密着し、表面から内部につながる連通孔内に入り込んでいる。このように流動体140が蛍光体層120の表面にある連通孔に入り込んでいるため、蛍光体層120と流動体140との接触面積が多くなり、熱伝導性を向上できる。 The fluid 140 is in close contact with the surface of the phosphor layer 120 and has entered the communication holes connected from the surface to the inside. Since the fluid 140 has entered the communication holes on the surface of the fluorescent layer 120 in this way, the contact area between the fluorescent layer 120 and the fluid 140 is increased, and the thermal conductivity can be improved.

流動体140は、蛍光体層120と反射材130(第2の基材)との間に加え、透過材110(第1の基材)と反射材130(第2の基材)との間で両基材に接触して配置されていることが好ましい。これにより、蛍光体粒子の発光時に生じる熱を蛍光体層120の外側にも広く拡散して反射材130に伝達し、温度消光による性能低下を抑制できる。 The fluid 140 is added between the phosphor layer 120 and the reflective material 130 (second base material), and between the transmissive material 110 (first base material) and the reflective material 130 (second base material). It is preferable that they are arranged in contact with both base materials. As a result, the heat generated when the phosphor particles emit light can be widely diffused to the outside of the phosphor layer 120 and transmitted to the reflector 130, and the performance deterioration due to temperature quenching can be suppressed.

流動体140の熱伝導率は、25℃のとき0.5W/(m・K)以上であることが好ましく、また0.8W/(m・K)以上がより好ましい。これにより、流動体140を介して蛍光体層120に生じた熱を効率的に反射材130(第2の基材)に逃がすことができる。例えば流動体140を備えず、当該部分が乾燥空気で充填されている場合、乾燥空気の熱伝導率は0.0241W/(m・K)であり、熱伝導率が低いため、熱を効率的に反射材130(第2の基材)に逃がすことは困難となる。 The thermal conductivity of the fluid 140 is preferably 0.5 W / (m · K) or more, and more preferably 0.8 W / (m · K) or more at 25 ° C. As a result, the heat generated in the phosphor layer 120 via the fluid 140 can be efficiently dissipated to the reflective material 130 (second base material). For example, when the fluid 140 is not provided and the portion is filled with dry air, the thermal conductivity of the dry air is 0.0241 W / (m · K), and the thermal conductivity is low, so that the heat is efficient. It becomes difficult to escape to the reflective material 130 (second base material).

励起波長と蛍光波長における流動体140の光の吸収率は、15%以下であることが好ましい。このように流動体140は、熱伝導性を維持し、吸光度が低いため高い効率で光を取り出せる。なお、ここでいう励起波長とは、励起源(レーザ等)から照射された光の波長であり、蛍光波長とは、励起源の光を受けて蛍光体層から発した光の波長である。吸光度の測定は、サファイア基材に流動体140を塗布して分光光度計にて測定することができる(JIS K 0115:2004 吸光光度分析通則)。 The light absorption rate of the fluid 140 at the excitation wavelength and the fluorescence wavelength is preferably 15% or less. In this way, the fluid 140 maintains thermal conductivity and has low absorbance, so that light can be extracted with high efficiency. The excitation wavelength referred to here is the wavelength of light emitted from an excitation source (laser or the like), and the fluorescence wavelength is the wavelength of light emitted from the phosphor layer in response to the light of the excitation source. Absorbance can be measured by applying a fluid 140 to a sapphire substrate and measuring it with a spectrophotometer (JIS K 0115: 2004 Absorbance Analysis General Rules).

流動体140の混和ちょう度は、25℃以下の温度範囲で200以上400以下であり、好ましくは300以上である。混和ちょう度とは、放熱グリスを規定の混和器で60往復だけ混和した直後のちょう度(JISK 2220)であり、放熱グリスの硬さと流動性を示す指標として用いられる。このように流動体140は、流動性を有し隙間に充填されるため、蛍光体層120から反射材130(第2の基材)に効率よく熱を逃がすことができる。また、一定以上の粘度を有することで隙間に流動体140が保持されるため、製造時にも取扱いが容易である。 The mixing consistency of the fluid 140 is 200 or more and 400 or less, preferably 300 or more, in a temperature range of 25 ° C. or less. The miscibility is the consistency (JISK 2220) immediately after the thermal paste is mixed by a specified mixer for 60 reciprocations, and is used as an index showing the hardness and fluidity of the thermal paste. Since the fluid 140 has fluidity and is filled in the gaps in this way, heat can be efficiently dissipated from the phosphor layer 120 to the reflector 130 (second base material). Further, since the fluid 140 is held in the gap by having a viscosity of a certain level or higher, it is easy to handle even at the time of manufacturing.

流動体140は、25℃で流動性を有する樹脂と樹脂中に分散した無機材料で形成されたフィラーを含有していることが好ましい。フィラーは、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛等、可視光を透過するセラミックで構成されていることが好ましい。また、フィラーは、流動体140内に体積比(外割)で30Vol%以上70Vol%以下存在することが好ましい。このように流動体140に一定含有率のフィラーが存在することで熱伝導性を高めつつ可視光の透過を維持している。 The fluid 140 preferably contains a resin having fluidity at 25 ° C. and a filler formed of an inorganic material dispersed in the resin. The filler is preferably composed of a ceramic that transmits visible light, such as alumina, titania, and zinc oxide. Further, it is preferable that the filler is present in the fluid 140 in a volume ratio (outer division) of 30 Vol% or more and 70 Vol% or less. As described above, the presence of the filler having a constant content in the fluid 140 maintains the transmission of visible light while increasing the thermal conductivity.

封止部150は、透過材110(第1の基材)と反射材130(第2の基材)とで挟まれる領域を封止する。封止部150は、例えば接着剤で構成される。接着剤には、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を用いることができる。 The sealing portion 150 seals a region sandwiched between the transparent material 110 (first base material) and the reflective material 130 (second base material). The sealing portion 150 is composed of, for example, an adhesive. As the adhesive, a thermosetting resin such as an epoxy resin can be used.

[発光装置の構成]
図2は、反射型の発光装置10を示す模式図である。図2に示すように、発光装置10は、光源50および波長変換部材100を備え、例えば波長変換部材100で反射した光源光および波長変換部材100内で光源光による励起で発生した光を合わせて照射光を放射している。照射光は例えば白色光とすることができる。
[Configuration of light emitting device]
FIG. 2 is a schematic view showing a reflection type light emitting device 10. As shown in FIG. 2, the light emitting device 10 includes a light source 50 and a wavelength conversion member 100, and for example, the light source light reflected by the wavelength conversion member 100 and the light generated by excitation by the light source light in the wavelength conversion member 100 are combined. It emits irradiation light. The irradiation light can be, for example, white light.

光源50には、LED(Light Emitting Diode)またはLD(Laser Diode)のチップを用いることができる。LEDは、発光装置10の設計に応じて特定範囲の波長を有する光源光を発生させる。例えば、LEDは、紫外光、紫色光または青色光を発生させる。また、LDを用いた場合には波長や位相のばらつきの少ないコヒーレント光を発生できる。なお、光源50は、これらに限られず、可視光以外を発生させるものであってもよいが、紫外光、紫色光、青色光または緑色光を発生させるものが好ましい。このような発光装置10は、例えば工場、球場や美術館等の高所から広範囲を照らす公共施設の照明、または自動車のヘッドランプ等の長距離を照らす照明に応用すると高い効果が見込める。 As the light source 50, an LED (Light Emitting Diode) or LD (Laser Diode) chip can be used. The LED generates light source light having a wavelength in a specific range according to the design of the light emitting device 10. For example, LEDs generate ultraviolet, purple or blue light. Further, when LD is used, coherent light with little variation in wavelength and phase can be generated. The light source 50 is not limited to these, and may be one that generates light other than visible light, but a light source that generates ultraviolet light, purple light, blue light, or green light is preferable. Such a light emitting device 10 is expected to be highly effective when applied to lighting of public facilities that illuminate a wide range from high places such as factories, stadiums and museums, or lighting that illuminates a long distance such as headlamps of automobiles.

[波長変換部材の作製方法]
図3(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ波長変換部材の作製工程を示す模式図である。まず無機バインダ、分散媒、蛍光体粒子を準備する。好ましい無機バインダとして、例えばエタノールにシリコンの前駆体を溶かして得られたエチルシリケートを用いることができる。
[Method of manufacturing wavelength conversion member]
3 (a), (b), (c), and (d) are schematic views showing a manufacturing process of a wavelength conversion member, respectively. First, prepare an inorganic binder, a dispersion medium, and phosphor particles. As a preferable inorganic binder, for example, ethyl silicate obtained by dissolving a silicon precursor in ethanol can be used.

その他、無機バインダは、加水分解あるいは酸化により酸化ケイ素となる酸化ケイ素前駆体、ケイ酸化合物、シリカ、およびアモルファスシリカからなる群のうちの少なくとも1種を含む原料を、常温で反応させるか、または、500℃以下の温度で熱処理することにより得られたものであってもよい。酸化ケイ素前駆体としては、例えば、ペルヒドロポリシラザン、エチルシリケート、メチルシリケートを主成分としたものが挙げられる。 In addition, the inorganic binder is prepared by reacting a raw material containing at least one of a group consisting of a silicon oxide precursor, a silicic acid compound, silica, and amorphous silica, which becomes silicon oxide by hydrolysis or oxidation, at room temperature. , It may be obtained by heat treatment at a temperature of 500 ° C. or lower. Examples of the silicon oxide precursor include those containing perhydropolysilazane, ethyl silicate, and methyl silicate as main components.

また、分散媒としては、ブタノール、イソホロン、テルピネオール、グリセリン等の高沸点溶剤を用いることができる。蛍光体粒子には、例えばYAG、LAG等の粒子を用いることができる。光源光に対して得ようとする照射光に応じて蛍光体粒子の種類や量を調整する。例えば、青色光に対して白色光を得ようとする場合には、青色光による励起で緑色光および赤色光または黄色光を放射する蛍光体粒子をそれぞれ適量選択する。 Further, as the dispersion medium, a high boiling point solvent such as butanol, isophorone, terpineol, and glycerin can be used. As the phosphor particles, for example, particles such as YAG and LAG can be used. The type and amount of phosphor particles are adjusted according to the irradiation light to be obtained with respect to the light source light. For example, when trying to obtain white light with respect to blue light, an appropriate amount of phosphor particles that emit green light and red light or yellow light when excited by blue light is selected.

図3(a)に示すように、これらの無機バインダ、分散媒、蛍光体粒子を混合してペースト(インク)410を作製する。混合にはボールミル等を用いることができる。一方で、無機材料の透過材110を準備する。透過材110には、ガラス、サファイアを用いることができる。透過材110は板状であることが好ましい。 As shown in FIG. 3A, these inorganic binders, dispersion mediums, and phosphor particles are mixed to prepare a paste (ink) 410. A ball mill or the like can be used for mixing. On the other hand, a transparent material 110 made of an inorganic material is prepared. Glass or sapphire can be used for the transparent material 110. The transparent material 110 is preferably plate-shaped.

次に、図3(b)に示すように、スクリーン印刷法を用いて、得られたペースト410を透過材110に塗布する。スクリーン印刷は、ペースト410をインキスキージ510で、枠に張られたシルクスクリーン520に押しつけて行なうことができる。スクリーン印刷法以外に、スプレー法、ディスペンサーによる描画法、インクジェット法が挙げられるが、薄い厚みの蛍光体層を安定的に形成するためにはスクリーン印刷法が好ましい。なお、印刷に限らずその他の塗布の方法を行なってもよい。 Next, as shown in FIG. 3B, the obtained paste 410 is applied to the transparent material 110 by using a screen printing method. Screen printing can be performed by pressing the paste 410 with the ink squeegee 510 against the silk screen 520 stretched on the frame. In addition to the screen printing method, a spray method, a drawing method using a dispenser, and an inkjet method can be mentioned, but the screen printing method is preferable in order to stably form a thin phosphor layer. In addition, not limited to printing, other coating methods may be performed.

そして、印刷されたペースト410を乾燥させて、炉600内で熱処理することで溶剤を飛ばすとともに無機バインダの有機分を飛ばして無機バインダ中の主金属を酸化(主金属がSiの場合はSiO化)させ、その際に蛍光体層120と透過材110とを接着する。このようにして透過材110上に印刷されたペーストを乾燥させて熱処理することで蛍光体層を形成する。そして、蛍光体層の表面上に流動体140を注入する。例えば流動体140として放熱グリスを蛍光体層の表面上に塗布する。 Then, the printed paste 410 is dried and heat-treated in the furnace 600 to remove the solvent and the organic component of the inorganic binder to oxidize the main metal in the inorganic binder (SiO 2 when the main metal is Si). At that time, the phosphor layer 120 and the transmissive material 110 are adhered to each other. The paste printed on the transparent material 110 in this way is dried and heat-treated to form a phosphor layer. Then, the fluid 140 is injected onto the surface of the phosphor layer. For example, thermal paste is applied on the surface of the phosphor layer as the fluid 140.

蛍光体層120上に光を反射する無機材料からなる反射材130を配置し、接着する。このようにして透過材110(第1の基材)と反射材130(第2の基材)との間を封止する。これにより、高エネルギー密度の光の照射に対して、効率よく放熱でき、蛍光体の温度消光を抑制できる波長変換部材100を製造できる。なお、発光装置は、波長変換部材をLED等の光源に対して受光できるように配置して作製することができる。 A reflective material 130 made of an inorganic material that reflects light is arranged on the phosphor layer 120 and adhered. In this way, the space between the transparent material 110 (first base material) and the reflective material 130 (second base material) is sealed. As a result, it is possible to manufacture the wavelength conversion member 100 that can efficiently dissipate heat to the irradiation of light having a high energy density and suppress the temperature quenching of the phosphor. The light emitting device can be manufactured by arranging the wavelength conversion member so that it can receive light from a light source such as an LED.

(第2の実施形態)
上記の実施形態では、透過材110(第1の基材)と反射材130(第2の基材)とを接着剤からなる封止部150で結合、封止しているが、例えばOリングのような環状の弾性体をシール材として封止部に用い、外周を留めるホルダにより両方の基材を拘束してもよい。
(Second embodiment)
In the above embodiment, the transmissive material 110 (first base material) and the reflective material 130 (second base material) are bonded and sealed by a sealing portion 150 made of an adhesive. For example, an O-ring is used. An annular elastic body such as the above may be used as a sealing material for the sealing portion, and both base materials may be restrained by a holder that fastens the outer periphery.

図4は、Oリング250およびホルダ260を用いた波長変換部材を示す断面図である。図4に示すように、透過材110と反射材130とで蛍光体層120を挟む構造体を外側からホルダ260で拘束している。ホルダ260と透過材110との間およびホルダ260と反射材130との間にはそれぞれOリング250(封止部)が噛まされており、流動体140を封止している。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a wavelength conversion member using the O-ring 250 and the holder 260. As shown in FIG. 4, the structure in which the phosphor layer 120 is sandwiched between the transparent material 110 and the reflective material 130 is restrained by the holder 260 from the outside. An O-ring 250 (sealing portion) is bitten between the holder 260 and the transmissive material 110 and between the holder 260 and the reflective material 130, respectively, to seal the fluid 140.

(第3の実施形態)
上記の実施形態では、第2の基材が反射材で形成されているが、第1の基材および第2の基材がいずれも透過材であってもよい。その場合には、透過材の材料としてサファイアが好ましい。透過材と蛍光体層との境界で生じた熱を、流動体140を介してもう一方の透過材へと逃がすことができる。
(Third embodiment)
In the above embodiment, the second base material is formed of a reflective material, but both the first base material and the second base material may be a transmissive material. In that case, sapphire is preferable as the material of the transparent material. The heat generated at the boundary between the transmissive material and the phosphor layer can be released to the other transmissive material via the fluid 140.

図5は、透過型の発光装置20を示す模式図である。図5に示すように、発光装置30は、光源50および波長変換部材300を備え、波長変換部材300で透過した光源光および波長変換部材100内で光源光による励起で発生した蛍光を合わせて照射光を放射している。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a transmissive light emitting device 20. As shown in FIG. 5, the light emitting device 30 includes a light source 50 and a wavelength conversion member 300, and irradiates the light source light transmitted by the wavelength conversion member 300 and the fluorescence generated by excitation by the light source light in the wavelength conversion member 100 together. It emits light.

波長変換部材300は、透過材110(第1の基材)、蛍光体層120、透過材330(第2の基材)、流動体140および封止部150を備え、板状に形成されている。蛍光体層120は、透過材110に接合された膜として透過材110(第1の基材)における透過材330(第2の基材)と対向する表面上に設けられている。透過材330(第2の基材)は、透過材110(第1の基材)に対向して設けられており、透過材110(第1の基材)と同様にサファイア等で形成されることが好ましい。光源光が蛍光体層へ入射する位置が発熱しやすいことから、光源光側に透過材110(第1の基材)と蛍光体層の結合面があり、照射光を放射する側に流動体140が充填されていることが好ましい。ただし、逆の配置であってもよい。 The wavelength conversion member 300 includes a transmission material 110 (first base material), a phosphor layer 120, a transmission material 330 (second base material), a fluid body 140, and a sealing portion 150, and is formed in a plate shape. There is. The phosphor layer 120 is provided on the surface of the transparent material 110 (first base material) facing the transparent material 330 (second base material) as a film bonded to the transparent material 110. The transparent material 330 (second base material) is provided facing the transparent material 110 (first base material), and is formed of sapphire or the like like the transparent material 110 (first base material). Is preferable. Since the position where the light source light is incident on the phosphor layer tends to generate heat, there is a bonding surface between the transmissive material 110 (first base material) and the phosphor layer on the light source light side, and the fluid is on the side that emits the irradiation light. It is preferable that 140 is filled. However, the arrangement may be reversed.

[実施例]
(1)試料の作製方法
実施例および比較例の波長変換部材を作製した。まず、エチルシリケートとテルピネオールをYAG蛍光体粒子(平均粒子径6μm)と混合してペーストを作製した。
[Example]
(1) Sample preparation method Wavelength conversion members of Examples and Comparative Examples were prepared. First, ethyl silicate and terpineol were mixed with YAG phosphor particles (average particle diameter 6 μm) to prepare a paste.

作製されたペーストを、スクリーン印刷法を用いて20μmの厚みになるよう透過材となるサファイア板に塗布し、熱処理して中間部材を得た。このとき同じ条件で2つのサファイア板に対して行ない、2つの中間部材を得た。 The prepared paste was applied to a sapphire plate as a transparent material to a thickness of 20 μm by a screen printing method, and heat-treated to obtain an intermediate member. At this time, two sapphire plates were subjected to the same conditions to obtain two intermediate members.

一つの中間部材上に流動体を注入しアルミニウム板の反射材を載せて透過材に接着することで実施例としての波長変換部材を作製した。中間部材の蛍光体層の表面に放熱グリス(シリコン系)を均一に塗布した。その際に厚みは20μm程度になるように調整した。実施例における流動体としては、サンハヤト(株)の放熱用シリコン(SCH-30)を使用した。300℃以上の熱で剥離しない接着剤を、中間部材の蛍光体層が設けられていない側のサファイア基材外周部分に蛍光体層の層厚以上で蛍光体層に触れないように塗布した。そして、アルミニウム基板を放熱グリスと接着剤を塗布した面に張り合わせ、大気中で300℃にて熱処理して固定させた。このようにして実施例としての波長変換部材を作製した。 A wavelength conversion member as an example was produced by injecting a fluid into one intermediate member, placing a reflective material of an aluminum plate on it, and adhering it to a transmissive material. Thermal paste (silicon-based) was uniformly applied to the surface of the phosphor layer of the intermediate member. At that time, the thickness was adjusted to be about 20 μm. As the fluid in the examples, silicon for heat dissipation (SCH-30) manufactured by Sanhayato Co., Ltd. was used. An adhesive that does not peel off due to heat of 300 ° C. or higher was applied to the outer peripheral portion of the sapphire base material on the side of the intermediate member where the phosphor layer was not provided so as not to touch the phosphor layer with a thickness of the phosphor layer or more. Then, the aluminum substrate was attached to the surface coated with the thermal paste and the adhesive, and heat-treated at 300 ° C. in the air to fix it. In this way, the wavelength conversion member as an example was produced.

また、もう一つの中間部材には流動体を注入せずに、同様に接着剤を介してアルミニウム板の反射材を透過材に接着し、比較例としての波長変換部材を作製した。本比較例では、蛍光体層と反射材とを接触させて配置したが、蛍光体層の表面の凹凸により、蛍光体層と反射材は部分的にしか接触していなかった。 Further, without injecting a fluid into the other intermediate member, the reflective material of the aluminum plate was similarly adhered to the transmissive material via an adhesive to prepare a wavelength conversion member as a comparative example. In this comparative example, the fluorescent material layer and the reflective material were placed in contact with each other, but due to the unevenness of the surface of the fluorescent material layer, the fluorescent material layer and the reflective material were only partially in contact with each other.

(2)評価方法
上記のようにして得られた実施例、比較例に対して発光強度を評価した。具体的には試料にレーザを照射し、レーザ入力値に対する蛍光の発光強度を調べた。波長445nmのレーザを2Wの入力で照射し、発光強度測定を実施した。集光レンズにより照射径は0.03mmに調整した。なお、蛍光の発光強度とは、上記の評価システムを用いた場合に輝度計に示される数字を無次元化した相対強度である。
(2) Evaluation method The emission intensity was evaluated with respect to the Examples and Comparative Examples obtained as described above. Specifically, the sample was irradiated with a laser, and the emission intensity of fluorescence with respect to the laser input value was examined. A laser having a wavelength of 445 nm was irradiated with an input of 2 W, and the emission intensity was measured. The irradiation diameter was adjusted to 0.03 mm 2 with a condenser lens. The emission intensity of fluorescence is a relative intensity obtained by making the numerical value shown on the luminance meter non-dimensional when the above evaluation system is used.

図6は波長変換部材に対する反射型の評価システム700を示す模式図である。図6に示すように、反射型の評価システム700は、光源710、平面凸レンズ720、両凸レンズ730、バンドパスフィルタ735、パワーメータ740で構成されている。波長変換部材100からの反射光を集光して測定できるように各要素が配置されている。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a reflection type evaluation system 700 for a wavelength conversion member. As shown in FIG. 6, the reflection type evaluation system 700 includes a light source 710, a planar convex lens 720, a biconvex lens 730, a bandpass filter 735, and a power meter 740. Each element is arranged so that the reflected light from the wavelength conversion member 100 can be collected and measured.

バンドパスフィルタ735は、波長480nm以下の光をカットするフィルタであり、蛍光の発光強度を測定する際に、透過した光源光(励起光)を蛍光と切り分けるために、両凸レンズとパワーメータの間に設置される。 The bandpass filter 735 is a filter that cuts light having a wavelength of 480 nm or less, and is located between a biconvex lens and a power meter in order to separate the transmitted light source light (excitation light) from fluorescence when measuring the emission intensity of fluorescence. Will be installed in.

平面凸レンズ720に入った光源光は、波長変換部材の試料S上の焦点へ集光される。そして、試料Sから生じた放射光を両凸レンズ730で集光し、その集光された光について波長480nm以下をカットした光の強度をパワーメータ740で測定する。この測定値を蛍光の発光強度とする。レーザ光をレンズで集光し、照射面積を絞ることで、低出力のレーザでも単位面積あたりのエネルギー密度が上げられる。このエネルギー密度をレーザパワー密度とする。 The light source light entering the planar convex lens 720 is focused on the focal point on the sample S of the wavelength conversion member. Then, the synchrotron radiation generated from the sample S is focused by the biconvex lens 730, and the intensity of the focused light having a wavelength of 480 nm or less cut is measured by the power meter 740. This measured value is taken as the emission intensity of fluorescence. By condensing the laser beam with a lens and narrowing the irradiation area, the energy density per unit area can be increased even with a low-power laser. This energy density is referred to as the laser power density.

図7は、各試料のレーザパワー密度に対する発光強度を示すグラフである。放熱グリスを充填していない比較例は40W/mmで蛍光が消光してしまうのに対し、アルミニウム板と蛍光体層との間に放熱グリスを充填した実施例では、63W/mmで蛍光の消光が確認された。このように実施例および比較例を評価したところ、消光を示すピークを迎えるまでに投入するエネルギーは比較例より実施例の方が高くなった。 FIG. 7 is a graph showing the emission intensity with respect to the laser power density of each sample. In the comparative example not filled with thermal paste, the fluorescence is quenched at 40 W / mm 2 , whereas in the example in which the thermal paste is filled between the aluminum plate and the phosphor layer, the fluorescence is quenched at 63 W / mm 2 . Quenching was confirmed. When the examples and comparative examples were evaluated in this way, the energy input before reaching the peak indicating quenching was higher in the examples than in the comparative examples.

10、30 発光装置
50 光源
100 波長変換部材
110 透過材(第1の基材)
120 蛍光体層
121 無機材料
122 蛍光体粒子
130 反射材(第2の基材)
140 流動体
150 封止部
250 Oリング(封止部)
260 ホルダ
300 波長変換部材
330 透過材(第2の基材)
410 ペースト
510 インキスキージ
520 シルクスクリーン
600 炉
700 評価システム
710 光源
720 平面凸レンズ
730 両凸レンズ
735 バンドパスフィルタ
740 パワーメータ
S 試料
10, 30 Light emitting device 50 Light source 100 Wavelength conversion member 110 Transmissive material (first base material)
120 Fluorescent layer 121 Inorganic material 122 Fluorescent particles 130 Reflective material (second base material)
140 Fluid 150 Sealing part 250 O-ring (sealing part)
260 Holder 300 Wavelength conversion member 330 Transmissive material (second base material)
410 Paste 510 Ink Squeegee 520 Silkscreen 600 Furnace 700 Evaluation System 710 Light Source 720 Planar Convex Lens 730 Biconvex Lens 735 Bandpass Filter 740 Power Meter S Sample

Claims (9)

特定範囲の波長の光を他の波長の光に変換する波長変換部材であって、
第1の基材と、
前記第1の基材と対向する第2の基材と、
前記第1の基材における前記第2の基材と対向する表面上に設けられ、吸収光に対し変換光を発する蛍光体粒子と前記蛍光体粒子同士を結合し可視光を透過する無機材料とからなる蛍光体層と、
前記第1の基材と前記第2の基材とで挟まれる領域を封止する封止部と、を備え、
前記蛍光体層と前記第2の基材との間には、可視光を透過する流動体が充填されており、
前記第1および第2の基材のうち、前記第1の基材は、可視光を透過する透過材であり、
前記第2の基材は、前記吸収光および前記変換光を反射する反射材であり、
前記流動体の混和ちょう度は、25℃以下の温度範囲で200以上400以下であることを特徴とする波長変換部材。
A wavelength conversion member that converts light of a specific wavelength into light of another wavelength.
With the first base material,
A second base material facing the first base material and
An inorganic material provided on the surface of the first substrate facing the second substrate and emitting conversion light with respect to absorbed light and an inorganic material that binds the fluorescent particles to each other and transmits visible light. A fluorescent layer consisting of
A sealing portion for sealing a region sandwiched between the first base material and the second base material is provided.
A fluid that transmits visible light is filled between the phosphor layer and the second base material.
Of the first and second substrates, the first substrate is a transmissive material that transmits visible light.
The second base material is a reflective material that reflects the absorbed light and the converted light.
A wavelength conversion member characterized in that the mixing consistency of the fluid is 200 or more and 400 or less in a temperature range of 25 ° C. or less .
前記流動体は、前記蛍光体層と前記第2の基材との間に加え、前記第1の基材と前記第2の基材との間において、前記第1の基材と前記第2の基材とに接触して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の波長変換部材。 The fluid is added between the fluorescent layer and the second substrate, and between the first substrate and the second substrate, the first substrate and the second substrate. The wavelength conversion member according to claim 1, wherein the wavelength conversion member is arranged in contact with the base material of the above. 前記流動体の熱伝導率は、25℃のとき0.5W/(m・K)以上であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の波長変換部材。 The wavelength conversion member according to claim 1 or 2, wherein the thermal conductivity of the fluid is 0.5 W / (m · K) or more at 25 ° C. 励起波長と蛍光波長における前記流動体の光の吸収率は、15%以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の波長変換部材。 The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 3, wherein the light absorption rate of the fluid at the excitation wavelength and the fluorescence wavelength is 15% or less. 前記流動体は、前記蛍光体層の表面に密着し、前記表面から内部につながる連通孔内に入り込んでいることを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の波長変換部材。 The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 4 , wherein the fluid is in close contact with the surface of the phosphor layer and has entered the communication hole connected from the surface to the inside. 前記流動体は、25℃で流動性を有する樹脂と前記樹脂中に分散した無機材料で形成されたフィラーとを含有し、
前記フィラーは、前記流動体内に体積比(外割)で30Vol%以上70Vol%以下存在することを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の波長変換部材。
The fluid contains a resin having fluidity at 25 ° C. and a filler formed of an inorganic material dispersed in the resin.
The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 5 , wherein the filler is present in the fluid body in a volume ratio (outer division) of 30 Vol% or more and 70 Vol% or less.
前記第1の基材の材料はサファイアであり、第2の基材の材料はアルミニウムであることを特徴とする請求項に記載の波長変換部材。 The wavelength conversion member according to claim 6 , wherein the material of the first base material is sapphire, and the material of the second base material is aluminum. 特定範囲の波長の光源光を発生させる光源を備える発光装置であって、
前記光源光を吸収し、他の波長の光に変換し発光する請求項1から請求項のいずれか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。
A light emitting device equipped with a light source that generates light from a light source having a specific wavelength range.
The light emitting device comprising the wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 7 , which absorbs the light source light, converts it into light of another wavelength, and emits light.
特定範囲の波長の光を他の波長の光に変換する波長変換部材の製造方法であって、
無機材料からなる第1の基材に対し、無機バインダ、分散媒および蛍光体粒子を混合したペーストを塗布する工程と、
前記第1の基材上に塗布されたペーストを乾燥させて熱処理することで蛍光体層を形成する工程と、
前記蛍光体層上に流動体を注入する工程と、
第2の基材と前記第1の基材との間を封止する工程と、を含み、
前記第1および第2の基材のうち、前記第1の基材は、可視光を透過する透過材であり、
前記第2の基材は、前記吸収光および前記変換光を反射する反射材であり、
前記流動体の混和ちょう度は、25℃以下の温度範囲で200以上400以下であることを特徴とする製造方法。
A method for manufacturing a wavelength conversion member that converts light having a specific wavelength into light having another wavelength.
A step of applying a paste mixed with an inorganic binder, a dispersion medium, and phosphor particles to a first base material made of an inorganic material, and a step of applying the paste.
A step of forming a phosphor layer by drying and heat-treating the paste applied on the first substrate, and
The step of injecting a fluid onto the phosphor layer and
Including a step of sealing between the second base material and the first base material.
Of the first and second substrates, the first substrate is a transmissive material that transmits visible light.
The second base material is a reflective material that reflects the absorbed light and the converted light.
The production method , wherein the mixing consistency of the fluid is 200 or more and 400 or less in a temperature range of 25 ° C. or less .
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