1:各構件之説明 (螢光體粉末) 螢光體粉末(以下,亦有時簡稱為「螢光體」)係將來自光源之光之波長轉換為其他波長者,且係含有於玻璃層中。又,為了高效率地轉換來自光源之光之波長,較佳為分散於玻璃層內。又,螢光體粉末之粒徑並無特別限定,可設為一般所使用之1~100 μm左右。 所使用之螢光體粉末之種類並無特別限定,例如可列舉:氧化物、氮氧化物、氮化物、氧硫化物、硫化物、鋁酸氯化物、鹵磷酸氯化物、氟化物及YAG(Yttrium Aluminum Garnet,釔鋁石榴石)系化合物等,尤其是氧化物或氮化物、氮氧化物之螢光體粉末經常被研究。 作為上述氮化物螢光體,例如可列舉:作為紅色螢光體之(Sr,Ca)AlSiN
3
:Eu螢光體、CaAlSiN
3
:Eu螢光體,作為黃色螢光體之La
3
Si
6
N
11
:Ce螢光體。 又,作為氮氧化物螢光體,例如可列舉:作為紅色螢光體之CaAlSi(ON)
3
:Eu螢光體、α-SiAlON:Eu螢光體,作為綠色螢光體之β-SiAlON:Eu螢光體、(Sr,Ba)Si
2
O
2
N
2
:Eu螢光體、Ba
3
Si
6
O
12
N
2
:Eu螢光體。 又,作為氧化物螢光體,例如可列舉:作為黃色螢光體之(Y,Gd)
3
Al
5
O
12
:Ce螢光體、Y
3
Al
5
O
12
:Ce螢光體、Tb
3
Al
5
O
12
:Ce螢光體、Lu
3
Al
5
O
12
:Ce螢光體、(Sr,Ca,Ba)
2
SiO
4
:Eu螢光體,作為綠色螢光體之Y
3
(Al,Ga)
5
O
12
:Ce
3 +
螢光體、(Ba,Sr)
2
SiO
4
:Eu螢光體、CaSc
2
O
4
:Ce螢光體、BaMgAl
10
O
17
:Eu、Mn螢光體、SrAl
2
O
4
:Eu螢光體,作為紅色螢光體之(Sr,Ba)
3
SiO
5
:Eu螢光體等。 螢光體粉末之含量只要以發光強度、演色性成為最佳之方式進行調整即可,但若螢光體粉末過多,則產生變得難以煅燒密封材料,或激發光未高效率地照射至螢光體粉末等問題。又,若含量過少,則變得難以充分發光。因此,螢光體粉末之含量較佳為以相對於螢光體粉末與玻璃材料之合計值成為0.01~95體積%之方式進行混合。亦可更佳為設為0.5~95體積%。 (玻璃層) 玻璃層係於內部含有螢光體粉末者,係煅燒玻璃材料而獲得。又,玻璃層之形狀並無特別限定,只要於所需之位置以所需之形狀形成即可。再者,所謂「玻璃材料」係指煅燒前之玻璃層用之材料,作為形狀可列舉玻璃粉末或玻璃漿、玻璃坯片、塊狀玻璃、板狀玻璃等,並無特別限定。 又,本發明之玻璃層之特徵在於,如上所述實質上不含鹼金屬氧化物。所謂「實質上不含」係指不刻意地向組成內添加,並不包含由於原料成分或製造步驟而不可避免地混入微量之情形。又,亦可設為例如含量未達0.3莫耳%。藉由不含鹼金屬氧化物,能夠抑制螢光體粉末之發光強度經時降低。又,能夠提高耐濕性。 又,本發明之玻璃層較理想為實質上不含Bi
2
O
3
。本發明者等人進行研究,結果得知若含有Bi
2
O
3
,則螢光體粉末之發光強度經時降低。所謂「實質上不含」係指不刻意地向組成內添加,並不包含由於原料成分或製造步驟而不可避免地混入微量之情形。又,亦可設為例如含量未達0.3莫耳%。 (無機填料) 本發明之玻璃層亦可為含有無機填料者。藉由含有無機填料,能夠調整煅燒玻璃材料時之線膨脹係數或軟化點等熱性質。又,根據無機填料之粒徑的不同,能夠提高螢光體粉末之發光強度。作為該無機填料,例如可使用氧化鎂、氮化鋁、氮化硼、鋯英石、莫來石、二氧化矽、氧化鈦、及氧化鋁等。又,只要適當地調整該無機填料之含量即可,例如較佳為相對於螢光體粉末、玻璃層、及無機填料之合計量,含有無機填料0.01~40質量%。又,關於無機填料之粒徑,亦可使用平均粒徑D
50
或一次粒徑為1 nm~10 μm者。再者,所謂「一次粒徑」係由於若無機填料之粒徑變小則會凝聚而變得難以測定平均粒徑而使用之值。 再者,本說明書中之平均粒徑D
50
及一次粒徑係使用雷射繞射型粒徑測定裝置(日機裝股份有限公司製造之Microtrac)進行測定。測定係以如下方式求出:將各種粉末分散於水中後,藉由照射雷射光而獲得散射、繞射光,並根據其光強度分佈,依據裝置所設定之程式,算出粒子之大小。 (波長轉換構件) 本發明之波長轉換構件係於玻璃層之內部具有螢光體粉末者。該波長轉換構件設置於來自LED或LD等光源之光能夠入射之位置,且發出將入射之光之波長轉換所得之轉換光。 又,螢光體粉末與玻璃層之折射率之差較小者由於抑制螢光體粉末與玻璃層之界面處之反射,故推測能夠提高初始之發光強度。作為本發明之較佳之形態,較佳為將玻璃層之折射率設為1.54~1.80,且使用α-SiAlON:Eu螢光體、(Y,Gd)
3
Al
5
O
12
:Ce螢光體、Lu
3
Al
5
O
12
:Ce螢光體、Y
3
(Al,Ga)
5
O
12
:Ce
3 +
螢光體等作為螢光體粉末。又,亦可較佳為將折射率設為1.60~1.80,更佳為設為1.65~1.80。 再者,本說明書中之折射率係使用玻璃材料之塊體作為測定樣品,且使用Kalnew Optical Industrial製造之KPR-200測定對波長588 nm之光之折射率n。又,關於螢光體粉末之折射率,採用所使用之市售之螢光體粉末之目錄值。 (發光裝置) 本發明之較佳之實施形態之一為一種發光裝置,其特徵在於具有上述波長轉換構件、及LED或LD。該發光裝置於來自LED或LD之光能夠入射之位置設置有該波長轉換構件。此時之波長轉換構件之形狀並無特別限定,例如可列舉晶片形狀或金屬封裝(Metal Package)形狀等。又,作為該發光裝置,可列舉各種照明裝置或雷射指示器、投影器或車輛用之頭燈等。 2:第1發明 第1發明(以下,記為「本發明1」)為一種波長轉換構件,其係於SiO
2
-B
2
O
3
-RO系玻璃之玻璃層內具有螢光體粉末者,其特徵在於:該玻璃層之組成以莫耳%計,含有:10~70之SiO
2
、6~35之B
2
O
3
、0~48之ZnO、及合計為1~45之RO(RO係選自由BaO、CaO、MgO、及SrO所組成之群中之至少1種),實質上不含Li
2
O、Na
2
O、及K
2
O,且B
2
O
3
/(ZnO+RO)為0.2~0.8。 本發明1之所謂「SiO
2
-B
2
O
3
-RO系玻璃」係以SiO
2
、B
2
O
3
、及鹼土類金屬氧化物作為必需成分之玻璃,亦可設為SiO
2
+B
2
O
3
+BaO+CaO+MgO+SrO達到50莫耳%以上之玻璃。又,較佳為將下限值設為55莫耳%以上。 又,本發明1由於不含鹼金屬氧化物,故而若與含有鹼金屬氧化物之組成相比,則玻璃材料之軟化點變高。通常而言,螢光體粉末之初始之發光強度會由於煅燒時之熱而大幅地劣化,但藉由使ZnO、B
2
O
3
、RO處於特定之組成範圍內,能夠抑制初始之發光強度之劣化。 針對本發明1之玻璃層之成分,以下,分別對各成分進行說明。又,組成比係以莫耳%表示,亦有時記為「%」。 SiO
2
係玻璃形成成分,藉由使其與作為另一玻璃形成成分之B
2
O
3
共存,而能夠製成穩定之玻璃層,係於10~70%之範圍內含有。又,於本發明1之玻璃層中,提高耐濕性且降低折射率。又,隨著增加含量,玻璃材料之軟化點變高。若含量未達10%,則玻璃層容易變得不穩定,若超過70%,則有軟化點變得過高之情形。亦可較佳為將下限值設為15%以上,更佳為設為17%以上,又,亦可較佳為將上限值設為未達60%,更佳為設為未達50%,進而較佳為設為45%以下。 B
2
O
3
係玻璃形成成分,其使玻璃變得容易熔融,於煅燒時向玻璃材料賦予適度之流動性,於組成中在6~35%之範圍內含有。於未達6%時,有根據與其他成分之關係,玻璃材料之流動性變得不充分之情形。另一方面,若超過35%,則有化學耐久性降低之傾向。又,於本發明1中,藉由與ZnO、RO一併處於特定之含量之範圍內,即便於軟化點因組成中不含鹼金屬成分而變高之情形時,亦能夠抑制初始之發光強度降低。亦可較佳為將下限值設為10%以上,更佳為設為15%以上,又,亦可較佳為將上限值設為30%以下,更佳為設為28%以下。 RO(RO係選自由BaO、CaO、MgO、及SrO所組成之群中之至少1種)係無損耐光性而降低玻璃之軟化點者,於玻璃中含有1~45%。於未達1%時,不發揮上述效果,另一方面,若超過45%,則有玻璃之線膨脹係數變得過高之情形。亦可較佳為將下限值設為5%以上,更佳為設為10%以上,又,亦可較佳為將上限值設為40%以下,更佳為設為35%以下。 ZnO係降低玻璃材料之軟化點者,於組成中在0~48%之範圍內含有。若超過48%,則玻璃材料變得不穩定而容易產生失透。亦可較佳為將下限值設為1%以上、5%以上、10%以上、18%以上、及20%以上,又,亦可較佳為將上限值設為45%以下,更佳為設為40%以下。 又,可知,於本發明1之不含鹼金屬成分之組成中,藉由減少ZnO之含量,進而使B
2
O
3
與RO處於特定之平衡,而有抑制初始之發光強度之劣化之傾向。即,本發明1藉由在不含鹼金屬之特定之組成中將B
2
O
3
/(ZnO+RO)設為0.2~0.8,而抑制初始之發光強度之降低。 又,除上述以外,較佳為其他也含有合計為0.1~15莫耳%之選自由Al
2
O
3
、Nb
2
O
5
、TiO
2
、ZrO
2
、La
2
O
3
、Sb
2
O
3
、SnO
2
、及CeO
2
所組成之群中之至少1種作為任意成分。又,尤其是藉由含有Sb
2
O
3
、SnO
2
、及CeO
2
等多價元素而能夠抑制煅燒時之螢光體粉末之失活或提高耐光性,故而較佳。 本發明1之較佳實施形態之一如下,即,上述玻璃層之組成以莫耳%計,含有:10~45之SiO
2
、6~35之B
2
O
3
、5~48之ZnO、及合計為1~45之RO(RO係選自由BaO、CaO、MgO、及SrO所組成之群中之至少1種),實質上不含Li
2
O、Na
2
O、及K
2
O,且B
2
O
3
/(ZnO+RO)為0.2~0.8。 如上所述,鹼金屬成分通常作為降低軟化點之成分而含有於玻璃中。本發明1之玻璃層由於實質上不含鹼金屬成分,故而軟化點容易變高。因此,較佳為將作為提昇軟化點之成分的SiO
2
之含量設為10~45%。又,亦可更佳為設為20%以上、40%以下、38%以下、及36%以下。 又,若SiO
2
之含量變小,則有化學耐久性降低之情形。因此,於本實施形態中,上述任意成分中尤其是Nb
2
O
5
因提昇折射率且提高化學耐久性之效果較高,故而較佳為含有0.1~15%之Nb
2
O
5
。亦可更佳為將下限設為1%以上、2%以上,將上限設為10%以下、5%以下。又,亦可進而含有0~10%之CeO
2
,更佳為含有0.1~10%。 又,於本實施形態中,亦可較佳為將B
2
O
3
設為23%以下,更佳為設為20%以下。 又,本實施形態之玻璃層可於下述實施例中將折射率設為1.65以上。可明確得知如上所述,螢光體粉末之折射率與玻璃層之折射率之差較小者會提高初始之發光強度。 3:第2發明 第2發明(以下,記為「本發明2」)為一種波長轉換構件,其係於SiO
2
-B
2
O
3
-RO系玻璃之玻璃層內具有螢光體粉末者,其特徵在於:該玻璃層之組成以莫耳%計,含有:45~70之SiO
2
、3~35之B
2
O
3
、及合計為1~45之RO(RO係選自由BaO、CaO、MgO、及SrO所組成之群中之至少1種),實質上不含Li
2
O、Na
2
O、及K
2
O,且B
2
O
3
/(ZnO+RO)為0.2~0.8。 本發明2之所謂「SiO
2
-B
2
O
3
-RO系玻璃」係以SiO
2
、B
2
O
3
、及鹼土類金屬氧化物作為必需成分之玻璃,亦可設為SiO
2
+B
2
O
3
+BaO+CaO+MgO+SrO達到80莫耳%以上之玻璃。又,較佳為將下限值設為90莫耳%以上。 又,本發明2由於不含鹼金屬氧化物,故而若與含有鹼金屬氧化物之組成相比,則玻璃材料之軟化點變高。通常而言,螢光體粉末之初始之發光強度會因煅燒時之熱而大幅地劣化,但藉由使B
2
O
3
、RO、ZnO處於特定之組成範圍內,能夠抑制初始之發光強度之劣化。 針對本發明2之玻璃層之成分,以下,分別對各成分進行說明。又,組成比係以莫耳%表示,亦有時記為「%」。 SiO
2
係玻璃形成成分,藉由使其與作為另一玻璃形成成分之B
2
O
3
共存,而能夠製成穩定之玻璃層,係於45~70%之範圍內含有。又,於本發明2之玻璃層中,提高耐濕性。若含量未達45%,則有玻璃層之耐濕性之提高效果不足之情形,若超過70%,則有軟化點變得過高之情形。亦可較佳為將下限值設為48%以上,更佳為設為51%以上,又,亦可較佳為將上限值設為68%以下,更佳為設為65%以下。 B
2
O
3
係玻璃形成成分,其使玻璃變得容易熔融,於煅燒時向玻璃材料賦予適度之流動性,且於組成中在3~35%之範圍內含有。於未達3%時,有根據與其他成分之關係,玻璃材料之流動性變得不充分之情形。另一方面,若超過35%,則有化學耐久性降低之傾向。又,於本發明2中,藉由與RO或ZnO一併處於特定之含量之範圍內,即便於軟化點因組成中不含鹼金屬成分而變高之情形時,亦能夠抑制初始之發光強度降低。亦可較佳為將下限值設為4%以上,更佳為設為5%以上,又,亦可較佳為將上限值設為20%以下,更佳為設為15%以下。 RO(RO係選自由BaO、CaO、MgO、及SrO所組成之群中之至少1種)係無損耐光性而降低玻璃之軟化點者,於玻璃中含有1~45%。於未達1%時,不發揮上述效果,另一方面,若超過45%,則有玻璃之線膨脹係數變得過高之情形。尤其是於本發明2中,為了降低軟化點,亦可較佳為將下限值設為15%以上,更佳為設為21%以上,又,亦可較佳為將上限值設為40%以下,更佳為設為38%以下。 又,可知,於本發明2之不含鹼金屬成分之組成中,藉由使ZnO、B
2
O
3
、RO處於特定之平衡,而有抑制初始之發光強度之劣化之傾向。即,本發明2藉由在不含鹼金屬之特定之組成中將B
2
O
3
/(ZnO+RO)設為0.2~0.8,而抑制初始之發光強度之降低。 又,除上述以外,較佳為其他也含有合計為0.1~15莫耳%之選自由Al
2
O
3
、Nb
2
O
5
、TiO
2
、ZrO
2
、La
2
O
3
、Sb
2
O
3
、SnO
2
、及CeO
2
所組成之群中之至少1種作為任意成分。又,較佳為含有1~10莫耳%之Al
2
O
3
。又,尤其是藉由含有Sb
2
O
3
、SnO
2
、及CeO
2
等多價元素而能夠抑制煅燒時之螢光體粉末之失活或提高耐光性,故而較佳。 又,為了降低軟化點,亦可含有0~48%之範圍之ZnO作為任意成分。若超過48%,則有玻璃材料變得不穩定而容易產生失透之情形。 可知,本發明2於下述實施例中,能夠大幅地抑制發光強度之經時劣化。又,於實施例中,玻璃之軟化點為700℃以上,有初始之發光強度降低之擔憂,但未見到初始發光強度之明顯之降低。因此可知,本發明2能夠抑制初始發光強度之明顯之降低。 實施例 以下,對本發明之實施例及比較例進行記述。 1:玻璃粉末之製造 首先,以成為表1、2所記載之A~S之組成之方式,稱量各種無機原料並進行混合,而製作原料批料。將該原料批料投入至鉑坩堝,於電加熱爐內以1000~1400℃加熱熔融1~2小時,獲得表1、2之玻璃。將所獲得之玻璃之一部分注入至模具,製成塊狀,供於軟化點測定用。利用急冷雙輥成形機將殘餘之玻璃製成薄片狀,使用粉碎裝置整粒成平均粒徑D
50
為1~30 μm之玻璃粉末。再者,於表1、2中將各成分之含量記為四捨五入至小數點以下第1位之值,故亦有表觀上之合計值不為100之情形。 上述軟化點係使用熱分析裝置TG-DTA(Rigaku(股)製造)而測定。又,玻璃之折射率係製作玻璃之塊體作為測定樣品,並使用Kalnew Optical Industrial製造之KPR-200,測定對波長588 nm之光之折射率n。再者,折射率之測定係對組成A~O、R之玻璃進行,又,由於組成S並未玻璃化,故而未進行折射率之測定。 [表1]
[表2]
2:波長轉換構件之製作 首先,以成為玻璃粉末:螢光體粉末=74體積%:26體積%之方式,將所獲得之A~R之玻璃粉末與螢光體粉末(α-SiAlON螢光體;折射率=2.00)混合。其次,藉由向所獲得之混合粉末中混練結合劑、塑化劑、溶劑而獲得漿料。利用刮刀法將該漿料塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯(PET,polyethylene terephthalate)膜上並使其乾燥,藉此,製作波長轉換構件用坯片。將刮刀之間隙設為150 μm,所獲得之波長轉換構件用坯片之厚度成為75 μm。 其次,使用平均粒徑為1 μm之氧化鋁粉末,同樣地塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜上並進行乾燥,藉此,製作拘束層用坯片。所獲得之拘束層用坯片之厚度為75 μm。 其次,將所製作之波長轉換構件用坯片及拘束層用坯片按照拘束層用坯片、波長轉換構件用坯片、拘束層用坯片之順序重疊,以120℃熱壓接合10分鐘,藉此,獲得積層體。 其次,於大氣中,將所製作之積層體以430℃煅燒2小時,進行脫脂處理。其次,於將經脫脂處理之積層體以各玻璃粉末之軟化點+15℃煅燒30分鐘後,利用超音波洗淨機將拘束層分離,而獲得波長轉換構件。所獲得之波長轉換構件之厚度為270 μm。其後,對上下表面進行研磨加工,獲得厚度為200 μm之波長轉換構件。 3:各種特性之測定 分別測定所獲得之波長轉換構件之初始發光強度(以下,亦有時記為「發光效率」)及耐光性,並將所製作之波長轉換構件及所獲得之結果記載於表3。又,亦對耐濕性進行評價。 <初始發光強度(發光效率)測定> 首先,使作為激發光之藍色LED之光(發光之峰值波長為445 nm)入射至經校正之積分球內,通過光纖而收至小型分光器(Ocean Optics製作之HR-4000)中,獲得發射光譜(能量分佈曲線)。根據所獲得之光譜,計算輸入之藍色LED之能量輸出。 其次,使激發光入射至波長轉換構件之單面,並使自該波長轉換構件之相反側之面射出之光入射至經校正之積分球內,通過光纖而收至小型分光器中,獲得發射光譜。將所獲得之光譜乘以標準比視感度而計算總光通量,並將所獲得之總光通量除以上述藍色LED之能量輸出而算出發光效率(lm/W)。 <耐光性試驗> 於測定上述發光效率後,進行以下之耐光性試驗。首先,於常溫、1500 mA之條件下點亮藍色LED(中心之波長為450 nm),且於該藍色LED上分別設置波長轉換構件。其次,以與上述方法相同之方法測定自設置開始起經過100小時之時間點、經過200小時之時間點、及經過500小時之時間點時之發光效率,並求出發光效率之下降率。 與發光效率之試驗開始前相比之下降率係藉由下式算出。再者,於本說明書中,於經過500小時之時間點之下降率為6%以下之情形時,設為耐光性良好。 下降率(%)={1-(試驗後之發光效率/試驗前之發光效率)}×100 <耐濕性試驗> 於測定上述發光效率後,進行以下之耐濕性試驗。首先,藉由HAST(Highly Accelerated temperature and humidity Stress Test,不飽和加壓蒸氣試驗),於溫度130℃、濕度85%之條件下,將各波長轉換構件放置300小時。其次,以與上述方法相同之方法測定試驗後之發光效率,求出藉由耐濕性試驗所得之發光效率之下降率。 自發光效率之試驗開始前起之下降率係藉由下式算出。再者,於本說明書中,於發光效率之下降率為10%以下之情形時,設為耐濕性良好。 下降率(%)={1-(試驗後之發光效率/試驗前之發光效率)}×100 [表3]
根據以上可知,實施例1~12具有良好之耐光性及耐濕性。又,根據耐光性試驗可知,試驗開始後經過100 h時之下降率於實施例中達到0~2%,於比較例中達到2~5%,但隨著經過200 h、500 h,比較例之下降率變得較實施例之下降率更明顯。 又,實施例1~6中,玻璃之折射率為1.69~1.72,且初始發光強度達到97~100 lm/W之非常高之值。又,實施例7~12中,初始發光強度低於其他實施例,認為其原因在於玻璃之軟化點為760~800℃之高溫。然而,儘管與其他實施例具有約100℃以上之軟化點差,初始發光強度亦為87~92 lm/W左右,即便與玻璃之軟化點為700℃以上之比較例6(折射率與實施例7~12為相同程度)相比亦達到充分之值,故而可謂初始發光強度之降低得以抑制。 比較例1、2使用軟化點為580~585℃、折射率為1.71之玻璃,雖然初始發光強度相當於實施例1~6而較高,但由於組成中含有鹼金屬成分,故耐光性不充分。又,比較例3使用組成中大量含有鹼金屬成分之玻璃,雖然軟化點低至580℃左右,但初始發光強度及耐光性不充分,且耐濕性較實施例略微變差。又,比較例4之玻璃之軟化點為實施例程度,B
2
O
3
之含量較多,且ZnO或RO之平衡達到本發明之範圍外,初始發光強度、耐光性及耐濕性不充分。又,比較例5雖然使用軟化點為600℃左右且含有鹼金屬成分之玻璃,但初始發光強度較軟化點高於比較例5之實施例1~6低且耐濕性變差。又,比較例6之玻璃之軟化點為710℃,軟化點低於實施例7~12。比較例6雖然具有實施例程度之耐光性及耐濕性,但初始發光強度為50%,初始發光強度不充分。又,若與軟化點為相同程度之實施例7~12相比,則耐光性略微變差。 根據以上可知,本發明之波長轉換構件具有耐光性及耐濕性,進而,即便因玻璃組成中不含鹼金屬成分而軟化點變高,亦能夠抑制初始發光強度之降低。