JPWO2020017526A1 - 波長変換部材 - Google Patents
波長変換部材 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2020017526A1 JPWO2020017526A1 JP2020531328A JP2020531328A JPWO2020017526A1 JP WO2020017526 A1 JPWO2020017526 A1 JP WO2020017526A1 JP 2020531328 A JP2020531328 A JP 2020531328A JP 2020531328 A JP2020531328 A JP 2020531328A JP WO2020017526 A1 JPWO2020017526 A1 JP WO2020017526A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- wavelength conversion
- inorganic
- phosphor
- conversion member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 164
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 127
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims abstract description 101
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 53
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 34
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 26
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 22
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 33
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 31
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 26
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 22
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 15
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 14
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 12
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 12
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 10
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 10
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000002524 electron diffraction data Methods 0.000 description 6
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 4
- 238000000851 scanning transmission electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102100032047 Alsin Human genes 0.000 description 2
- 101710187109 Alsin Proteins 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016066 BaSi Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004706 CaSi2 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100476480 Mus musculus S100a8 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910003668 SrAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004122 SrSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052699 polonium Inorganic materials 0.000 description 1
- HZEBHPIOVYHPMT-UHFFFAOYSA-N polonium atom Chemical compound [Po] HZEBHPIOVYHPMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052705 radium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N radium atom Chemical compound [Ra] HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
波長変換部材（１，１Ａ）は、複数の蛍光体粒子（２０）と、複数の無機粒子（３１）と、を含み、蛍光体粒子の表面には、非晶質の無機化合物を含むアモルファス部（３２）を有する。無機粒子及びアモルファス部は同じ金属元素を含有し、金属元素はアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つである。
Description
本発明は、波長変換部材に関する。
従来より、蛍光体を含む波長変換部材と、当該蛍光体を励起するレーザー光とを組み合わせてなる発光装置が知られている。当該発光装置は、固体照明の小型化及び高出力化を可能にする装置として期待されている。このような波長変換部材としては、励起光の照射により発光する蛍光体粒子と、当該蛍光体粒子を保持するバインダーから構成される波長変換体を備えるものが知られている。具体的には、シリコーン樹脂に蛍光体を充填させた波長変換体が知られている。
近年、発光装置の更なる高出力化が求められていることから、波長変換部材には、レーザー光などのハイパワーな励起光が照射されるようになってきている。しかし、シリコーン樹脂などの有機バインダーは、耐熱性及び放熱性に乏しい。このため、有機バインダーを含む波長変換部材にハイパワーな励起光が照射されると、バインダーを構成する有機物に変色や焦げが発生して光の透過性が低下し、波長変換部材の光出力効率が悪化してしまう。また、有機バインダーを含む波長変換部材にハイパワーな励起光が照射されると、有機物の熱伝導率が通常１Ｗ／ｍ・Ｋ未満と低いことから、波長変換部材は発熱してしまう。これにより、有機バインダーを含む波長変換部材は、蛍光体の温度消光が発生しやすいという問題がある。
そのため、特許文献１では、無機蛍光体粒子及び易焼結性セラミック粒子を含有し、無機蛍光体粒子間に易焼結性セラミック粒子が介在しており、かつ、無機蛍光体粒子が易焼結性セラミック粒子により結着されている波長変換部材が開示されている。また、易焼結性セラミック粒子が、易焼結性アルミナ粒子であることも開示されている。そして、特許文献１では、易焼結性セラミック粒子はガラスなどと比較して熱伝導性に優れているため、無機蛍光体粒子で発生した熱を効率よく外部に放出し、蛍光体の温度消光を生じ難くすることできると記載されている。
しかしながら、特許文献１の波長変換部材では、無機蛍光体粒子が易焼結性セラミック粒子により結着されていることから、無機蛍光体粒子と易焼結性セラミック粒子は互いに点接触の状態になっている。そのため、たとえ易焼結性セラミック粒子を用いたとしても、無機蛍光体粒子と易焼結性セラミック粒子との間の接触面積が小さく、熱伝導パスが十分に形成されないことから、波長変換部材の放熱性が不十分となる場合があった。そして、このような波長変換部材にハイパワーな励起光が照射された際には、蛍光体の温度消光を十分に抑制できないという問題があった。
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、ハイパワーな励起光が照射された場合でも放熱性に優れ、蛍光体の温度消光を抑制することが可能な波長変換部材を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る波長変換部材は、複数の蛍光体粒子と、複数の無機粒子と、を含み、蛍光体粒子の表面には、非晶質の無機化合物を含むアモルファス部を有する。無機粒子及びアモルファス部は同じ金属元素を含有し、金属元素はアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つである。
以下、本実施形態に係る波長変換部材について詳細に説明する。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。
［波長変換部材］
本実施形態の波長変換部材１は、図１に示すように、入射光を波長変換する部材である波長変換体１０を備えている。波長変換体１０は、入射光を波長変換する複数の蛍光体粒子２０と、蛍光体粒子２０同士を連結するバインダー層３０とを有する。波長変換体１０の内部で分散している蛍光体粒子２０は、入射光（励起光）により励起されて、入射光よりも長波長の光を放射する。そのため、波長変換体１０は、蛍光体粒子２０の作用により、入射光を波長変換する作用を発現する。
本実施形態の波長変換部材１は、図１に示すように、入射光を波長変換する部材である波長変換体１０を備えている。波長変換体１０は、入射光を波長変換する複数の蛍光体粒子２０と、蛍光体粒子２０同士を連結するバインダー層３０とを有する。波長変換体１０の内部で分散している蛍光体粒子２０は、入射光（励起光）により励起されて、入射光よりも長波長の光を放射する。そのため、波長変換体１０は、蛍光体粒子２０の作用により、入射光を波長変換する作用を発現する。
図１に示す波長変換体１０では、個々の蛍光体粒子２０の表面全体がバインダー層３０で被覆されている。しかしながら、本実施形態はこのような態様に限定されず、バインダー層３０は、少なくとも隣接する蛍光体粒子２０同士を連結するように形成されていればよい。このため、図１に示す波長変換体１０以外の実施形態として、個々の蛍光体粒子２０における表面の一部がバインダー層３０で被覆されずに露出していてもよい。
（蛍光体粒子）
波長変換部材１に含まれる蛍光体粒子２０は、この蛍光体粒子２０の励起波長域の光（励起光）を吸収して、励起光よりも長波長の光（変換光）を放射する。蛍光体粒子２０は、適宜の蛍光体から形成される粒子であればよい。
波長変換部材１に含まれる蛍光体粒子２０は、この蛍光体粒子２０の励起波長域の光（励起光）を吸収して、励起光よりも長波長の光（変換光）を放射する。蛍光体粒子２０は、適宜の蛍光体から形成される粒子であればよい。
蛍光体が発する光に基づけば、蛍光体の例としては、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ、Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、（Ｃａ、Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋などの赤色蛍光体が挙げられる。また、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などの緑色蛍光体も挙げられる。Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋などの黄色蛍光体、（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋などの黄緑色蛍光体も挙げられる。さらに、Ｓｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ２＋、Ｃａ０．７Ｓｒ０．３ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋などの橙色蛍光体も挙げられる。
また、蛍光体の化合物の系統に基づけば、蛍光体の例としては、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｌｉ２ＳｒＳｉＯ４：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ）３ＳｉＯ５：Ｅｕなどの酸化物蛍光体が挙げられる。また、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、ＢＡＭ：Ｅｕ、ＢＡＭ：Ｍｎ，Ｅｕ、（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕなどの酸化物蛍光体も挙げられる。さらに、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＢａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ）２Ｓ４：Ｅｕ、Ｓｒ（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ）２Ｓ４：Ｅｕ、Ｂａ（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ）２Ｓ４：Ｅｕなどの硫化物蛍光体も挙げられる。Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどの酸硫化物蛍光体も挙げられる。ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｂａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕなどの窒化物系または酸窒化物系の蛍光体も挙げられる。
蛍光体粒子２０は、ガーネット（柘榴石）の結晶構造を持つ酸化物蛍光体からなることが好ましい。ガーネット化合物は、化学的に安定であり、かつ、常圧の大気中での取り扱いが容易である。さらに、ガーネット化合物の蛍光体粒子は、多面体形状を持つ単分散粒子、または多面体に近い形状を持つ単分散粒子とすることが容易である。このため、蛍光体の充填率が大きく、かつ、透光性に優れる波長変換体１０を得ることが可能となる。
蛍光体粒子２０の粒子径は特に制限されないが、蛍光体粒子２０の平均粒子径が大きい方が蛍光体粒子２０中の欠陥密度が小さくなって、発光時のエネルギー損失が少なくなり、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は、蛍光体粒子２０の平均粒子径は１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上３０μｍ以下であれば更に好ましい。なお、本明細書において、「平均粒子径」の値としては、特に言及のない限り、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用する。
（バインダー層）
波長変換部材１に含まれるバインダー層３０は、図２に示すように、隣接する蛍光体粒子２０同士を連結している。バインダー層３０は複数の無機粒子３１を含有し、さらに無機粒子３１は互いに接触していることが好ましい。これにより、無機粒子３１の間の分子間力等により蛍光体粒子２０を連結し、蛍光体粒子２０を固定することが可能となる。
波長変換部材１に含まれるバインダー層３０は、図２に示すように、隣接する蛍光体粒子２０同士を連結している。バインダー層３０は複数の無機粒子３１を含有し、さらに無機粒子３１は互いに接触していることが好ましい。これにより、無機粒子３１の間の分子間力等により蛍光体粒子２０を連結し、蛍光体粒子２０を固定することが可能となる。
無機粒子３１は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有している。本明細書において、アルカリ土類金属は、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びラジウムに加えて、ベリリウム及びマグネシウムを包含する。卑金属は、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、カドミウム、インジウム、すず、水銀、タリウム、鉛、ビスマス及びポロニウムを包含する。半金属は、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン及びテルルを包含する。この中でも、無機粒子３１は、亜鉛及びマグネシウムの少なくとも一方の金属元素を含有していることが好ましい。これらの金属元素を含有する無機粒子３１は、後述するように、加圧加熱法により、無機粒子３１に由来するアモルファス部３２を容易に形成することが可能となる。
無機粒子３１は、上記金属元素の酸化物及び窒化物の少なくとも一方を含有することが好ましく、上記金属元素の酸化物及び窒化物の少なくとも一方を主成分として含有することがより好ましい。つまり、無機粒子３１は、上記金属元素の酸化物及び窒化物の少なくとも一方を５０ｍｏｌ％以上含有することが好ましく、８０ｍｏｌ％以上含有することがより好ましい。上記金属元素の酸化物及び窒化物は熱伝導性が高いことから、これらを含む無機粒子３１を用いることで、バインダー層３０の熱伝導性を高め、波長変換部材１の放熱性を向上させることが可能となる。
無機粒子３１は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有する結晶質の粒子であることが好ましい。また、無機粒子３１は、上記金属元素の酸化物及び窒化物の少なくとも一方を含有する結晶質の粒子であることが好ましく、上記金属元素の酸化物及び窒化物の少なくとも一方を主成分とする結晶質の粒子であることがより好ましい。
無機粒子３１の平均粒子径は特に限定されないが、蛍光体粒子２０の平均粒子径よりも小さいことが好ましい。また、無機粒子３１の平均粒子径は３００ｎｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましく、３００ｎｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましく、３００ｎｍ以上５μｍ以下であることが特に好ましい。無機粒子３１の平均粒子径が３００ｎｍ以上であることにより、無機粒子３１同士が接触し、熱伝導パスが形成され易くなることから、波長変換部材１の放熱性を高めることが可能となる。また、無機粒子３１の平均粒子径がこの範囲内であることにより、蛍光体粒子２０同士を強固に連結し、波長変換部材１の強度を高めることができる。
無機粒子３１の形状は特に限定されないが、例えば球状とすることができる。また、無機粒子３１は、ウィスカー状（針状）の粒子、又は鱗片状の粒子であってもよい。ウィスカー状粒子又は鱗片状粒子は、球状粒子と比べて他の粒子との接触性が高まり、熱伝導性が向上しやすい。そのため、無機粒子３１としてこのような形状の粒子を用いることにより、バインダー層３０の放熱性を高めることが可能となる。なお、ウィスカー状の無機粒子３１としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる群より選ばれる少なくとも一つを含有する粒子を用いることができる。また、鱗片状の無機粒子３１としては、例えば、窒化ホウ素（ＢＮ）を含有する粒子を用いることができる。
ここで、波長変換部材において、特許文献１のようにバインダー層が複数の無機粒子のみからなる場合、無機粒子と蛍光体粒子、及び無機粒子同士は、互いに点接触の状態となることから、熱伝導パスが十分に形成されない。その結果、波長変換部材の放熱性が不十分となり、蛍光体の温度消光を十分に抑制できない場合がある。そのため、本実施形態の波長変換部材１では、蛍光体粒子２０の表面に、非晶質の無機化合物を含むアモルファス部３２を備えている。アモルファス部３２は無機物からなり、熱伝導性に優れる。そのため、蛍光体粒子２０の表面にアモルファス部３２を設けることにより、蛍光体粒子２０から無機粒子３１に至る熱伝導パスが増加することから、バインダー層３０の放熱性が高まり、蛍光体粒子２０の温度消光を抑制することが可能となる。
より詳細に説明すると、波長変換部材１において、バインダー層３０は、複数の無機粒子３１と、非晶質の無機化合物を含むアモルファス部３２とを備えている。そして、図２に示すように、無機粒子３１は、隣接する蛍光体粒子２０の間に介在し、蛍光体粒子２０を連結している。無機粒子３１は互いに接触していることが好ましいが、隣接する無機粒子３１同士が接触せず、それらの間にアモルファス部３２が介在していてもよい。アモルファス部３２は、少なくとも蛍光体粒子２０の表面に接触するように存在することが好ましく、さらに蛍光体粒子２０と無機粒子３１との間、並びに隣接する無機粒子３１の間にも存在することがより好ましい。これにより、バインダー層３０において、無機粒子３１とアモルファス部３２の両方が熱伝導パスとなる。このため、高密度光での励起に伴い生じる蛍光体粒子２０からの熱が、無機粒子３１とアモルファス部３２の両方を通じて波長変換体１０の外部に効率よく放散される。その結果、波長変換体１０全体の温度上昇が生じ難くなることから、蛍光体粒子２０の温度消光が抑制され、高出力の発光を得ることが可能となる。
アモルファス部３２は、非晶質の無機化合物を含むことが好ましい。具体的には、アモルファス部３２は、非晶質の無機化合物のみからなる部位であってもよく、非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とが混在してなる部位であってもよい。また、アモルファス部３２は、非晶質の無機化合物の内部に結晶質の無機化合物が分散した部位であってもよい。非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とが混在している場合、非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とは、同じ化学組成を有していてもよく、互いに異なる化学組成を有していてもよい。
無機粒子３１及びアモルファス部３２は同じ金属元素を含有し、当該金属元素はアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。つまり、無機粒子３１を構成する無機化合物と、アモルファス部３２を構成する非晶質の無機化合物は、少なくとも同じ金属元素を含有している。しかし、無機粒子３１を構成する無機化合物と、アモルファス部３２を構成する非晶質の無機化合物は化学組成が同じであってもよく、または化学組成が異なっていてもよい。具体的には、金属元素が亜鉛である場合、無機粒子３１を構成する無機化合物とアモルファス部３２を構成する非晶質の無機化合物は、両方とも酸化亜鉛（ＺｎＯ）であってもよい。または、無機粒子３１を構成する無機化合物がＺｎＯであるが、アモルファス部３２を構成する非晶質の無機化合物はＺｎＯ以外の亜鉛含有酸化物であってもよい。
なお、アモルファス部３２が非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とが混在してなる部位の場合、非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物は化学組成が同じであってもよく、また化学組成が互いに異なっていてもよい。
波長変換部材１において、無機粒子３１及びアモルファス部３２は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素の酸化物を含有することが好ましい。このような金属元素の酸化物は、熱伝導性が高いことから、バインダー層３０の放熱性を高め、蛍光体粒子２０の温度消光を抑制することが可能となる。
無機粒子３１及びアモルファス部３２の両方に含まれる金属元素の酸化物は、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、並びに酸化亜鉛と酸化マグネシウムとの複合体からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。これらの金属元素の酸化物は、熱伝導性がより高いことから、バインダー層３０の放熱性を向上させることが可能となる。また、後述するように、これらの金属元素の酸化物を用いることにより、簡易な方法でアモルファス部３２を形成することが可能となる。
波長変換部材１において、無機粒子３１及びアモルファス部３２は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素の窒化物を含有していてもよい。これらの金属元素の窒化物も熱伝導性が高いことから、バインダー層３０の放熱性を向上させることが可能となる。無機粒子３１及びアモルファス部３２の両方に含まれる金属元素の窒化物としては、窒化ホウ素（ＢＮ）を挙げることができる。
上述のように、本実施形態において、無機粒子３１及びアモルファス部３２は同じ金属元素を含有している。しかしながら、アモルファス部３２は、無機粒子３１に含まれていない金属元素を含有していてもよい。具体的には、無機粒子３１が酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる場合、アモルファス部３２は少なくとも亜鉛の酸化物が含まれている。しかしながら、アモルファス部３２は亜鉛の酸化物以外に、ケイ素が含まれていてもよい。このケイ素の混入経路は特に限定されないが、例えば製造時に不純物として混入し、アモルファス部３２に偏析したものであってもよい。アモルファス部３２が無機粒子３１に含まれていない金属元素を含有している場合でも、アモルファス部３２は無機化合物からなり、高い熱伝導性を有していることから、バインダー層３０の放熱性を高めることが可能となる。
無機粒子３１が酸化亜鉛からなり、アモルファス部３２が亜鉛の酸化物及びケイ素を含む場合、当該ケイ素は酸化物として含まれていることが好ましい。また、ケイ素の酸化物は結晶質であってもよく、非晶質であってもよい。
上述のように、有機物は熱伝導性が低いため、バインダー層３０に有機物が含まれる場合、蛍光体の温度消光が発生してしまう可能性がある。また、有機物にハイパワーな励起光が照射されると、有機物の変色や焦げが発生し、波長変換部材の光出力効率が低下する可能性がある。そのため、アモルファス部３２は、無機化合物からなることが好ましく、有機物は可能な限り含まれていないことが好ましい。ただ、アモルファス部３２には、熱伝導性に影響を与えない不純物程度の有機物が含まれていてもよい。
図１に示す波長変換部材１は、波長変換体１０のみで入射光を波長変換できることから、波長変換体１０単独で発光装置に用いることができる。ただ、図３に示すように、本実施形態の波長変換部材１Ａは、波長変換体１０と、波長変換体１０を支持する基板４０とを備えることが好ましい。基板４０を用いることにより、波長変換体１０の機械的な耐久性を高めることが可能となる。また、基板４０を用いることにより、高密度光での励起に伴い生じる波長変換体１０の熱を、基板４０を通じて効率よく外部に放散できる。そのため、蛍光体粒子２０の温度消光を抑制し、高出力の発光を得ることが可能となる。
基板４０は、波長変換体１０を構成するバインダー層３０と固着することにより、波長変換体１０と密着することができる。そのため、図３に示すように、波長変換体１０は、基板４０の表面に直接的に設けられていてもよい。また、波長変換体１０は、基板４０の表面に間接的に設けられていてもよい。例えば、基板４０と波長変換体１０との間に、基板４０との密着性に優れるとともに波長変換体１０と固着する部材を備えたものとすることができる。このような部材としては、例えば、金属薄膜、酸化物薄膜、又はこれらの組み合わせからなる部材を用いることができる。
基板４０は、波長変換体１０を支持することが可能ならば特に限定されないが、例えば、透明基板、金属基板及びセラミック基板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。透明基板としては、ガラス基板を挙げることができる。金属基板としては、銅基板又はステンレス鋼基板を挙げることができる。セラミック基板としては、サファイア基板又は窒化アルミニウム基板を挙げることができる。基板４０が金属基板からなる場合、金属基板は一般的に熱伝導性が高いことから、波長変換体１０で発生した熱を効率よく放散することが可能となる。また、基板４０がセラミック基板からなる場合、基板４０と波長変換体１０との間の熱膨張係数の差が小さくなることから、基板４０から波長変換体１０が剥離し難くなる。なお、セラミック基板のうち、サファイア基板及び窒化アルミニウム基板は耐熱性が高いため、より好ましい。
波長変換部材１，１Ａにおいて、波長変換体１０の厚さは特に限定されないが、例えば４０μｍ〜４００μｍであることが好ましく、８０μｍ〜２００μｍであることが好ましい。波長変換体１０の厚さが上記範囲内であると、放熱性を比較的高く維持することができる。
このように、本実施形態に係る波長変換部材１，１Ａは、複数の蛍光体粒子２０と、複数の無機粒子３１とを含む。蛍光体粒子２０の表面には、非晶質の無機化合物を含むアモルファス部３２を有する。無機粒子３１及びアモルファス部３２は同じ金属元素を含有し、当該金属元素はアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つである。無機粒子３１とアモルファス部３２は共に無機化合物を含有することから、高い熱伝導性を有する。そのため、バインダー層３０において、無機粒子３１とアモルファス部３２の両方が熱伝導パスとなることから、ハイパワーな励起光が照射された場合でも波長変換体１０の熱を効率よく外部に放散することができる。その結果、蛍光体粒子２０の温度消光が抑制され、高出力の発光を得ることが可能となる。
また、図２に示すように、アモルファス部３２は、蛍光体粒子２０の表面だけでなく、蛍光体粒子２０と無機粒子３１と間の空隙、及び隣接する無機粒子３１の間にある空隙を充填するように設けることができる。そのため、バインダー層３０の内部に残存して熱伝導性を低下させる空隙を低減し、バインダー層３０全体の熱伝導性を向上させることが可能となる。
波長変換部材１，１Ａにおいて、蛍光体粒子２０の全体積は、無機粒子３１の全体積よりも大きいことが好ましい。蛍光体粒子２０の全体積を大きくすることにより、蛍光体の充填密度が高くなる。そのため、波長変換部材１，１Ａにおいて、蛍光体粒子２０からの出力光の密度をより高めることが可能となる。
波長変換部材１，１Ａにおいて、無機粒子３１の全体積は、蛍光体粒子２０の全体積よりも大きいことも好ましい。無機粒子３１の全体積を高めることにより、隣接する蛍光体粒子２０同士が離間しやすくなる。蛍光体粒子２０が離間することにより、ハイパワーな励起光が照射されて蛍光体粒子２０が発熱したとしても、無機粒子３１及びアモルファス部３２が熱伝導パスとなり、波長変換体１０の外部に効率よく放熱される。そのため、バインダー層３０の放熱性が高まり、蛍光体粒子２０の温度消光を抑制することが可能となる。
波長変換部材１，１Ａにおいて、蛍光体粒子２０の平均粒子径は、無機粒子３１の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。無機粒子３１の平均粒子径が蛍光体粒子２０よりも小さいことにより、無機粒子３１の間の分子間力等により蛍光体粒子２０を連結し、蛍光体粒子２０を固定することが可能となる。また、蛍光体粒子２０の平均粒子径が大きくなることにより、励起源が放つ励起光を効率的に吸収し、吸収した励起光を色調制御された蛍光に変換しやすくなる。
［波長変換部材の製造方法］
次に、本実施形態に係る波長変換部材１，１Ａの製造方法について説明する。なお、蛍光体粒子及び無機粒子は、上述の波長変換部材で説明したものと同じであるため、それらの説明は省略する。
次に、本実施形態に係る波長変換部材１，１Ａの製造方法について説明する。なお、蛍光体粒子及び無機粒子は、上述の波長変換部材で説明したものと同じであるため、それらの説明は省略する。
波長変換部材１，１Ａにおける波長変換体１０は、水分を含んだ状態で蛍光体粒子及び無機粒子を加圧して加熱することにより製造することができる。このような加圧加熱法を用いることにより、無機粒子３１の一部が溶出して、蛍光体粒子２０の表面にアモルファス部３２を形成することが可能となる。
具体的には、まず、蛍光体粒子２０の粉末と無機粒子３１の粉末とを混合して複合粉末を調製する。蛍光体粒子２０の粉末と無機粒子３１の粉末の混合方法は特に限定されず、乾式又は湿式で行うことができる。また、蛍光体粒子２０の粉末と無機粒子３１の粉末は空気中で混合してもよく、不活性雰囲気下で混合してもよい。
次に、複合粉末に、酸性水溶液又はアルカリ性水溶液を添加する。酸性水溶液又はアルカリ性水溶液を添加することにより、無機粒子３１の溶出を促進することが可能となる。酸性水溶液としては、ｐＨ１〜３の水溶液を用いることができる。アルカリ性水溶液としては、ｐＨ１０〜１４の水溶液を用いることができる。
無機粒子３１は、酸性水溶液及びアルカリ性水溶液の少なくとも一方への溶解性を有することが好ましい。具体的には、無機粒子３１は、ｐＨ１〜３の酸性水溶液及びｐＨ１０〜１４のアルカリ性水溶液の少なくとも一方への溶解性を有することがより好ましい。酸性水溶液及びアルカリ性水溶液の少なくとも一方への溶解性を有することにより、加圧加熱工程で無機粒子３１を構成する無機化合物の一部が溶解する。溶解した無機化合物は、複合粉末における蛍光体粒子２０の表面、蛍光体粒子２０と無機粒子３１との間の空隙、及び無機粒子３１の間の空隙に浸入する。そして、この状態で複合粉末中の水分を除去することにより、蛍光体粒子２０の表面、蛍光体粒子２０と無機粒子３１との間、及び無機粒子３１の間に、無機粒子３１を構成する無機化合物を含むアモルファス部３２を形成することが可能となる。
蛍光体粒子２０は、耐酸性及び耐アルカリ性の少なくとも一方を有することが好ましい。具体的には、蛍光体粒子２０は、ｐＨ１〜３の酸性水溶液及びｐＨ１０〜１４のアルカリ性水溶液の少なくとも一方への溶解性を有しないことがより好ましい。耐酸性及び耐アルカリ性の少なくとも一方を有することにより、加圧加熱工程でも蛍光体粒子２０の粒子形状を維持することができるため、蛍光体粒子２０の発光効率の低下を抑制することが可能となる。
複合粉末に上述の酸性水溶液を添加する場合、無機粒子３１は当該酸性水溶液への溶解性を有することが好ましく、蛍光体粒子２０は耐酸性を有することが好ましい。また、複合粉末に上述のアルカリ性水溶液を添加する場合、無機粒子３１は当該アルカリ性水溶液への溶解性を有することが好ましく、蛍光体粒子２０は耐アルカリ性を有することが好ましい。
次いで、酸性水溶液又はアルカリ性水溶液を含んだ複合粉末を、金型の内部に充填する。当該複合粉末を金型に充填した後、必要に応じて金型を加熱してもよい。そして、金型の内部の複合粉末に圧力を加えることにより、金型の内部で高温高圧状態となる。この際、蛍光体粒子２０及び無機粒子３１が緻密化すると同時に、無機粒子３１同士、並びに蛍光体粒子２０と無機粒子３１とが互いに連結する。また、高温高圧状態では、無機粒子３１を構成する無機化合物が水溶液に溶解し、溶解した無機化合物は、蛍光体粒子２０の表面、蛍光体粒子２０と無機粒子３１との間の空隙、及び無機粒子３１の間の空隙に浸入する。そして、この状態で水分が除去されることにより、無機粒子３１を構成する無機化合物を含むアモルファス部３２が形成される。
酸性水溶液又はアルカリ性水溶液を含んだ複合粉末の加熱加圧条件は、無機粒子３１の溶解が進行するような条件であれば特に限定されない。例えば、酸性水溶液又はアルカリ性水溶液を含んだ複合粉末を、５０〜３００℃、好ましくは８０〜２５０℃に加熱した後、１０〜６００ＭＰａ、好ましくは５０〜４００ＭＰａの圧力で加圧することが好ましい。
そして、金型の内部から成形体を取り出すことにより、波長変換体１０を得ることができる。波長変換体１０を基板４０に固定する方法は特に限定されず、例えば接着剤を用いて固定してもよい。また、得られた波長変換体１０と基板４０とを加圧することにより、これらを固着させてもよい。
このように、本実施形態の波長変換部材１，１Ａでは、加圧加熱法を用いることにより、無機粒子３１とアモルファス部３２とを備えたバインダー層３０を形成し、さらに蛍光体粒子２０の表面にアモルファス部３２を設けることができる。なお、波長変換部材１，１Ａの製造方法は、上述の加圧加熱法に限定されず、例えば温間等方圧プレス法（ＷＩＰ）も適用することができる。
なお、上述の製造方法では、酸性水溶液又はアルカリ性水溶液を含んだ複合粉末を、金型の内部に充填しているが、本実施形態はこのような態様に限定されない。つまり、複合粉末を金型の内部に充填した後、酸性水溶液又はアルカリ性水溶液を複合粉末に滴下することにより、複合粉末に水溶液を含ませてもよい。また、上述の製造方法では、金型を用いて加圧及び加熱を行っているが、本実施形態はこのような態様に限定されない。つまり、本実施形態の製造方法では、金型の代わりにオートクレーブを用いて、原料を加圧及び加熱してもよい。また、真空プレス成形機を用いて原料を加圧及び加熱してもよい。
ここで、非晶質の無機化合物を形成する方法としては、従来よりゾル−ゲル法が知られている。しかし、ゾル−ゲル法は原料として有機物を使用することから、得られる無機化合物には多量の有機物が残存する。このような無機化合物を用いた波長変換部材は、残存する有機物により熱伝導性が低下して温度が上昇しやすくなることから、蛍光体の温度消光が発生しやすくなり、光出力効率が悪化してしまう。また、蛍光体の発光時における温度上昇により有機物が焦げて着色することから、光出力効率が悪化してしまう。しかしながら、本実施形態の波長変換部材１，１Ａの製造方法では、無機粒子３１を加熱及び加圧することによりアモルファス部３２を形成することから、バインダー層３０は殆ど有機物を含まない。そのため、得られる波長変換部材１，１Ａは、蛍光体の温度消光を抑制し、高い光出力効率を発揮することが可能となる。
以下、実施例により本実施形態を更に詳しく説明するが、本実施形態は当該実施例に限定されるものではない。
［試験サンプルの調製］
はじめに、蛍光体粒子として、平均粒子径Ｄ５０が約１９μｍのＹＡＧ粒子（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）を用意した。無機粒子として、平均粒子径Ｄ５０が約１μｍの酸化亜鉛粒子（ＺｎＯ）を用意した。そして、ＹＡＧ粒子及び酸化亜鉛粒子をそれぞれ５０体積％の割合で乾式混合し、０．５２ｇの複合粉末を得た。
はじめに、蛍光体粒子として、平均粒子径Ｄ５０が約１９μｍのＹＡＧ粒子（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）を用意した。無機粒子として、平均粒子径Ｄ５０が約１μｍの酸化亜鉛粒子（ＺｎＯ）を用意した。そして、ＹＡＧ粒子及び酸化亜鉛粒子をそれぞれ５０体積％の割合で乾式混合し、０．５２ｇの複合粉末を得た。
次に、得られた複合粉末を、内部空間を有する円筒状の成形用金型（Φ１０）の内部に投入した。さらに、成形用金型の内部に充填した複合粉末に、１Ｍの酢酸を１００μＬ添加した。そして、当該酢酸を含んだ複合粉末に、４００ＭＰａ、８０℃の条件で１時間加圧することにより、本例の試験サンプルを得た。
［試験サンプルの評価］
（透過型電子顕微鏡観察）
得られた試験サンプルを透過型電子顕微鏡で観察した。図４は、試験サンプルを透過型電子顕微鏡で観察した結果を示している。図４に示すように、蛍光体の表面には、蛍光体よりも粒子径が小さい酸化亜鉛粒子（ＺｎＯ粒子）が複数接触していることが分かる。さらに、蛍光体の表面、蛍光体と酸化亜鉛粒子との間、及び隣接する酸化亜鉛粒子の間には、無機化合物が存在することが分かる。
（透過型電子顕微鏡観察）
得られた試験サンプルを透過型電子顕微鏡で観察した。図４は、試験サンプルを透過型電子顕微鏡で観察した結果を示している。図４に示すように、蛍光体の表面には、蛍光体よりも粒子径が小さい酸化亜鉛粒子（ＺｎＯ粒子）が複数接触していることが分かる。さらに、蛍光体の表面、蛍光体と酸化亜鉛粒子との間、及び隣接する酸化亜鉛粒子の間には、無機化合物が存在することが分かる。
さらに図５（ａ）では、図４（ｃ）の写真をさらに拡大した結果を示し、図５（ｂ）では、図５（ａ）における無機化合物の部分の電子線回折パターンを示している。図５（ｂ）に示すように、無機化合物における電子線回折パターンでは、結晶性を示すパターンが見られなかったことから、蛍光体の表面に存在する無機化合物はアモルファスであることが分かる。
図６は、試験サンプルを透過型電子顕微鏡で観察し、図４とは異なる部分を拡大した結果を示している。図４と同様に、蛍光体の表面には、蛍光体よりも粒子径が小さい酸化亜鉛粒子が複数接触していることが分かる。さらに、蛍光体の表面、蛍光体と酸化亜鉛粒子との間、及び隣接する酸化亜鉛粒子の間には、無機化合物が存在することが分かる。
さらに図７（ａ）では、図６（ｃ）の写真をさらに拡大した結果を示し、図７（ｂ）では、図７（ａ）における無機化合物の部分の電子線回折パターンを示している。図７（ｂ）に示すように、無機化合物における電子線回折パターンでは、結晶性を示すパターンが観察された。つまり、図７（ａ）における無機化合物の部分には、結晶性を示す格子が僅かに観察された。
これらのことから、試験サンプルでは、アモルファス部として、非晶質の無機化合物のみからなる部位と、非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とが混在した部位の両方が存在することが分かる。
（エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ））
得られた試験サンプルに対して、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）を行った。図８には、走査透過電子顕微鏡写真（ＳＴＥＭ）に加え、酸素（Ｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、イットリウム（Ｙ）及びアルミニウム（Ａｌ）のマッピングデータを示している。
得られた試験サンプルに対して、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）を行った。図８には、走査透過電子顕微鏡写真（ＳＴＥＭ）に加え、酸素（Ｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、イットリウム（Ｙ）及びアルミニウム（Ａｌ）のマッピングデータを示している。
図８より、イットリウム及びアルミニウムは、蛍光体粒子でのみ観察されており、酸化亜鉛粒子及びアモルファス部では観察されていないことから、蛍光体粒子からイットリウム及びアルミニウムは溶出していないと推測される。また、酸化亜鉛粒子及びアモルファス部では、亜鉛と酸素の両方が観察されることから、酸化亜鉛粒子及びアモルファス部は、同じ金属元素である亜鉛が含まれることが分かる。
なお、図８に示すＥＤＸ分析の結果、試験サンプルには不純物としてのケイ素が含まれており、さらにケイ素はアモルファス部に偏析していることが確認された。そのため、アモルファス部は、酸化亜鉛粒子から溶け出して生成した亜鉛の酸化物に加えて、ケイ素化合物が存在していてもよいことが分かる。
図９では、試験サンプルに対してエネルギー分散型Ｘ線分析を行った結果を示す。図９（ａ）では、明視野像（ＢＦ）に加え、酸素（Ｏ）、ケイ素（Ｓｉ）、亜鉛（Ｚｎ）のマッピングデータを示す。図９（ｂ）では、図９（ａ）において「○」で示すアモルファス部に関し、マッピングデータからスペクトルを抽出した後、簡易定量を行った結果を示す。図１０では、試験サンプルに対してエネルギー分散型Ｘ線分析を行った結果を示しており、図９とは異なる部位を観察した結果を示している。図１０（ａ）では、明視野像（ＢＦ）に加え、酸素（Ｏ）、ケイ素（Ｓｉ）、亜鉛（Ｚｎ）のマッピングデータを示す。図１０（ｂ）では、図１０（ａ）において「○」で示すアモルファス部に関し、マッピングデータからスペクトルを抽出した後、簡易定量を行った結果を示す。
図９（ｂ）より、図９（ａ）に示すアモルファス部におけるケイ素原子の数は、亜鉛原子よりも多いことが分かる。これに対して、図１０（ｂ）より、図１０（ａ）に示すアモルファス部におけるケイ素原子の数は、亜鉛原子よりも少ないことが分かる。そのため、アモルファス部において、亜鉛原子及びケイ素原子のいずれが多い場合でも、非晶質の無機化合物を形成できることが分かる。
以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
特願２０１８−１３５８２８号（出願日：２０１８年７月１９日）の全内容は、ここに援用される。
本開示によれば、ハイパワーな励起光が照射された場合でも放熱性に優れ、蛍光体の温度消光を抑制することが可能な波長変換部材を提供することができる。
１，１Ａ 波長変換部材
２０ 蛍光体粒子
３１ 無機粒子
３２ アモルファス部
２０ 蛍光体粒子
３１ 無機粒子
３２ アモルファス部
Claims (9)
- 複数の蛍光体粒子と、複数の無機粒子と、を含み、
前記蛍光体粒子の表面には、非晶質の無機化合物を含むアモルファス部を有し、
前記無機粒子及び前記アモルファス部は同じ金属元素を含有し、前記金属元素はアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つである、波長変換部材。 - 前記アモルファス部は、前記蛍光体粒子の表面、及び隣接する無機粒子の間に存在する、請求項１に記載の波長変換部材。
- 前記無機粒子は、隣接する前記蛍光体粒子を連結する、請求項１又は２に記載の波長変換部材。
- 前記無機粒子の平均粒子径は３００ｎｍ以上３０μｍ以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記無機粒子は、酸性水溶液及びアルカリ性水溶液の少なくとも一方への溶解性を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記無機粒子及び前記アモルファス部は前記金属元素の酸化物を含有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記金属元素の酸化物は、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、並びに酸化亜鉛と酸化マグネシウムとの複合体からなる群より選ばれる少なくとも一つである、請求項６に記載の波長変換部材。
- 前記蛍光体粒子は、耐酸性及び耐アルカリ性の少なくとも一方を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記蛍光体粒子の平均粒子径は、前記無機粒子の平均粒子径よりも大きい、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の波長変換部材。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018135828 | 2018-07-19 | ||
| JP2018135828 | 2018-07-19 | ||
| PCT/JP2019/028015 WO2020017526A1 (ja) | 2018-07-19 | 2019-07-17 | 波長変換部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2020017526A1 true JPWO2020017526A1 (ja) | 2021-08-02 |
| JP7170235B2 JP7170235B2 (ja) | 2022-11-14 |
Family
ID=69164894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020531328A Active JP7170235B2 (ja) | 2018-07-19 | 2019-07-17 | 波長変換部材 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7170235B2 (ja) |
| WO (1) | WO2020017526A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4159393A4 (en) * | 2020-05-27 | 2023-11-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | INORGANIC STRUCTURE AND ASSOCIATED PRODUCTION PROCESS |
| US20240116823A1 (en) * | 2021-02-15 | 2024-04-11 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Inorganic structure and method for producing same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017107072A (ja) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | 日本電気硝子株式会社 | 波長変換部材及び波長変換素子、並びにそれを用いた発光装置 |
| WO2017098730A1 (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 波長変換体、波長変換部材及び発光装置 |
| JP2017181685A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 日本特殊陶業株式会社 | 波長変換部材、その製造方法および発光装置 |
| WO2017179521A1 (ja) * | 2016-04-12 | 2017-10-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 波長変換部材 |
-
2019
- 2019-07-17 JP JP2020531328A patent/JP7170235B2/ja active Active
- 2019-07-17 WO PCT/JP2019/028015 patent/WO2020017526A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017107072A (ja) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | 日本電気硝子株式会社 | 波長変換部材及び波長変換素子、並びにそれを用いた発光装置 |
| WO2017098730A1 (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 波長変換体、波長変換部材及び発光装置 |
| JP2017181685A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 日本特殊陶業株式会社 | 波長変換部材、その製造方法および発光装置 |
| WO2017179521A1 (ja) * | 2016-04-12 | 2017-10-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 波長変換部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7170235B2 (ja) | 2022-11-14 |
| WO2020017526A1 (ja) | 2020-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102333844B (zh) | 共掺杂锆和铪的次氮基硅酸盐 | |
| US8044572B2 (en) | Light conversion structure and light-emitting device using the same | |
| TWI384053B (zh) | 螢光體、其製造方法及照明器具 | |
| US8674388B2 (en) | Phosphor, method of manufacturing the same, and light-emitting device | |
| US8608980B2 (en) | Phosphor, method for producing the same and light-emitting device using the same | |
| CN1200992C (zh) | 使用发射黄－红光的磷光体的光源 | |
| TWI411660B (zh) | A phosphor and a method for manufacturing the same, and a light-emitting element using the same | |
| JP5326182B2 (ja) | 発光装置、発光素子用蛍光体及びその製造方法 | |
| US8858834B2 (en) | Co-doped 1-1-2 nitrides | |
| JP2003243727A (ja) | 発光装置 | |
| JP2005294185A (ja) | 発光装置 | |
| JP6057213B2 (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置および画像表示装置 | |
| CN108603956B (zh) | 发光装置 | |
| JP7170235B2 (ja) | 波長変換部材 | |
| JP2005298721A (ja) | 酸窒化物蛍光体及びそれを用いた発光装置 | |
| EP3640206A1 (en) | Garnet silicate, garnet silicate phosphor, wavelength transformer using garnet silicate phosphor and light-emitting device | |
| JP7019496B2 (ja) | 波長変換部材およびその製造方法 | |
| US9102873B2 (en) | SM-activated aluminate and borate phosphors | |
| JP5402008B2 (ja) | 蛍光体の製造方法及び蛍光体並びにこれを用いた発光装置 | |
| JP5920773B2 (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置および画像表示装置 | |
| JP2010196049A (ja) | 蛍光体及びその製造方法、蛍光体含有組成物、並びに、該蛍光体を用いた発光装置、画像表示装置及び照明装置 | |
| JP5360370B2 (ja) | 発光装置 | |
| JP6945133B2 (ja) | 波長変換部材 | |
| JP2006165266A (ja) | 発光装置 | |
| JP2006013157A (ja) | 発光装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210121 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220705 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220801 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221011 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221020 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7170235 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |