JP7480472B2 - 波長変換部材及びその製造方法、並びに発光装置 - Google Patents
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Description
さらに、高熱伝導率のフィラー粉末を含有させることで、波長変換部材の放熱効率を向上させることができる。
基材層1を構成するガラス粉末1aとしては、ホウ珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、スズリン酸塩系ガラス、ビスマス酸塩系ガラス、テルライト系ガラスなどを用いることができる。ホウ珪酸塩系ガラスとしては、質量%で、SiO2 30~85%、Al2O3 0~30%、B2O3 0~50%、Li2O+Na2O+K2O 0~10%、及び、MgO+CaO+SrO+BaO 0~50%を含有するものが挙げられる。スズリン酸塩系ガラスとしては、モル%で、SnO 30~90%、P2O5 1~70%を含有するものが挙げられる。テルライト系ガラスとしては、モル%で、TeO2 50%以上、ZnO 0~45%、RO(RはCa、Sr及びBaから選択される少なくとも1種)0~50%、及び、La2O3+Gd2O3+Y2O3 0~50%を含有するものが挙げられる。
蛍光体層2を構成するガラス粉末2aとしては、上記のガラス粉末1aとして例示したものと同様のものを使用することができる。ここで、基材層1におけるガラス粉末1aと蛍光体層2におけるガラス粉末2aの屈折率差が小さいことが好ましい。例えば、ガラス粉末1aとガラス粉末2aの屈折率(nd)の差が0.2以下、0.1以下、特に0.05以下であることが好ましく、両者の屈折率が同じであることが最も好ましい。このようにすれば、ガラス粉末1aの焼結体部分とガラス粉末2aの焼結体部分の屈折率差を小さくすることができるため、両者の界面における反射ロスを低減することができる。その結果、波長変換部材10の発光強度を向上させることができる。
図2は、本発明の一実施形態に係る波長変換部材の製造方法を示す模式図である。
まず工程(a)で、ガラス粉末1aを含む基材層用グリーンシート1’、及び、ガラス粉末2a及び蛍光体粉末2bを含む蛍光体層用グリーンシート2’を以下のようにして準備する。
図3は、本発明の一実施形態に係る波長変換部材を用いた発光装置を示す模式的断面図である。
(i)ガラス粉末の作製
モル%で、SiO2 61%、Al2O3 4%、B2O3 5%、CaO 16%、BaO 12%、ZnO 2%のガラス組成となるように原料を調合し、白金坩堝を用いて1200~1700℃で1~2時間溶融してガラス化した。溶融ガラスを一対の冷却ローラー間に流し出すことによりフィルム状に成形した。得られたフィルム状ガラス成形体をボールミルで粉砕した後、分級して平均粒子径D50が2.5μmのガラス粉末(軟化点850℃、屈折率(nd)1.58)を得た。なお、軟化点はファイバーエロンゲーション法を用い、粘度が107.6dPa・sとなる温度を採用した。
ガラス粉末に対し、バインダー樹脂(共栄社化学株式会社製、オリコックス)と可塑剤(互応化学工業株式会社製、DOA)、分散剤(共栄社化学株式会社製、フローレンG-700)、有機溶剤(メチルエチルケトン)を添加して混練することによりスラリー状の混合物を得た。得られたスラリー状混合物をドクターブレード法によりシート状に成形し、室温で乾燥させることにより厚み220μmの基材層用グリーンシートを得た。
ガラス粉末に対し、蛍光体粉末(Y3Al5O12:Ce、平均粒子径D50=15μm)を混合して、バインダー樹脂(共栄社化学株式会社製、オリコックス)と可塑剤(互応化学工業株式会社製、DOA)、分散剤(共栄社化学株式会社製、フローレンG-700)、有機溶剤(メチルエチルケトン)を添加して混練することによりスラリー状の混合物を得た。得られたスラリー状混合物をドクターブレード法によりシート状に成形し、室温で乾燥させることにより厚み120μmの蛍光体層用のグリーンシートを得た。なお、蛍光体粉末の添加量は、ガラス粉末と蛍光体粉末の合量に対して60体積%となるよう(下記の特性評価試験にて、励起光源を照射した際に白色光が得られる蛍光体濃度)に調整した。
基材層用グリーンシートと蛍光体層用グリーンシートを所定のサイズに切断した後、2枚の基材層用グリーンシートの間に蛍光体層用グリーンシートを挟持し、プレス機で熱圧着することによりグリーンシート積層体を得た。グリーンシート積層体を電気炉中にて脱脂処理を施した後、真空ガス置換炉にて、ガラス粉末の軟化点付近で真空焼成を実施した。これにより、ガラス粉末の焼結体からなる2つの基材層の間に、ガラス粉末及び蛍光体粉末の焼結体からなる蛍光体層が挟持されてなる焼結積層体を得た。
得られた波長変換部材について、全光束値及び色度の経時変化を以下のようにして測定した。
実施例1と同様の方法で厚み320μmの蛍光体層用のグリーンシートを得た。なお、蛍光体粉末の添加量は、ガラス粉末と蛍光体粉末の合量に対して8.5体積%となるよう(特性評価試験にて、励起光源を照射した際に白色光が得られる蛍光体濃度)に調整した。
1a ガラス粉末
1’ 基材層用グリーンシート
2 蛍光体層
2a ガラス粉末
2b 蛍光体粉末
2’ 蛍光体層用グリーンシート
3 基板
4 光源
5 反射部材
10 波長変換部材
20 焼結積層体
20’ グリーンシート積層体
100 発光装置
Claims (15)
- ガラス粉末の焼結体からなる基材層と、
前記基材層の一方の主面に形成されており、ガラス粉末と蛍光体粉末の焼結体からなる蛍光体層と、を備え、
前記基材層の厚みが、前記蛍光体層の厚みよりも大きく、
前記基材層を構成するガラス粉末と前記蛍光体層を構成するガラス粉末の軟化点の差が50℃以下であることを特徴とする波長変換部材。 - 前記基材層を構成するガラス粉末と前記蛍光体層を構成するガラス粉末の屈折率(nd)の差が0.2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。
- 前記基材層の厚みが、前記蛍光体層の厚みの1.1~10倍であることを特徴とする請求項1又は2に記載の波長変換部材。
- 前記基材層の厚みが45~900μmであることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記蛍光体層の厚みが5~100μmであることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記蛍光体層における前記蛍光体粉末の含有量が1~80体積%であることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記蛍光体粉末がガーネット系蛍光体であることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記蛍光体粉末の平均粒子径が1~50μmであることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記基材層における前記ガラス粉末と、前記蛍光体層における前記ガラス粉末が、実質的に同一の組成を有することを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記基材層及び/または前記蛍光体層がフィラー粉末を含むことを特徴とする請求項1~9のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の波長変換部材を作製するための方法であって、
(a)ガラス粉末を含む基材層用グリーンシート、及び、ガラス粉末及び蛍光体粉末を含む蛍光体層用グリーンシートを準備する工程、
(b)複数の前記基材層用グリーンシートの間に前記蛍光体層用グリーンシートを挟持することによりグリーンシート積層体を得る工程、
(c)前記グリーンシート積層体を焼成することにより、前記ガラス粉末の焼結体からなる2つの基材層の間に、前記ガラス粉末及び蛍光体粉末の焼結体からなる蛍光体層が挟持されてなる焼結積層体を得る工程、を備えることを特徴とする波長変換部材の製造方法。 - 請求項1~10のいずれか一項に記載の波長変換部材を作製するための方法であって、
(a)ガラス粉末を含む基材層用グリーンシート、及び、ガラス粉末及び蛍光体粉末を含む蛍光体層用グリーンシートを準備する工程、
(b)複数の前記基材層用グリーンシートの間に前記蛍光体層用グリーンシートを挟持することによりグリーンシート積層体を得る工程、
(c)前記グリーンシート積層体を焼成することにより、前記ガラス粉末の焼結体からなる2つの基材層の間に、前記ガラス粉末及び蛍光体粉末の焼結体からなる蛍光体層が挟持されてなる焼結積層体を得る工程、及び、
(d)前記焼結積層体における前記基材層のうちの一方を除去する工程、を備えることを特徴とする波長変換部材の製造方法。 - 請求項1~10のいずれか一項に記載の波長変換部材、及び、前記波長変換部材に対し
前記蛍光体粉末の励起光を照射する光源、を備えることを特徴とする発光装置。 - 前記蛍光体層が光源と対向するように、前記波長変換部材が配置されていることを特徴とする請求項13に記載の発光装置。
- 前記蛍光体層が、直接または接着剤層を介して光源と接していることを特徴とする請求項14に記載の発光装置。
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