TW202239940A - 波長轉換構件及發光裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種波長轉換構件，其即使於使用紫外線光作為激發光之情形時，亦能夠效率良好地激發螢光體，並且能夠抑制紫外線光之洩漏所引起之周邊構件之劣化或對人體之影響。
本發明之波長轉換構件1係用以轉換自光源7出射之激發光之波長者，且具備：第1層2，其由第1玻璃基質4、及分散於第1玻璃基質4中之螢光體粒子5構成；以及第2層3，其設置於第1層2上，且由第2玻璃基質6構成；第1層2設置於光源7側，激發波長下之第1玻璃基質4之透過率T
A與第2玻璃基質6之透過率T
B之差｜T
A－T
B｜大於螢光波長下之第1玻璃基質4之透過率L
A與第2玻璃基質6之透過率L
B之差｜L
A－L
B｜，且T
A＞T
B。
Description
本發明係關於一種將發光二極體(LED：Light Emitting Diode)或雷射二極體(LD：Laser Diode)等所發出之光之波長轉換成其他波長之波長轉換構件及使用該波長轉換構件之發光裝置。
近年來，作為代替螢光燈或白熾燈之下一代發光裝置，從低耗電、小型輕量、容易進行光量調節之觀點而言，業界對使用LED或LD之發光裝置之關注度逐漸變高。作為此種發光裝置之一例，例如，下述專利文獻1中揭示有一種發光裝置，其係於出射藍光之LED上配置有將來自LED之光之一部分吸收並轉換成黃光之波長轉換構件。該發光裝置發出白光，該白光係自LED出射之藍光與自波長轉換構件出射之黃光的合成光。
作為使用LED或LD之發光裝置，不僅有用於一般照明用途之發光裝置，亦提出有一種與波長轉換構件或感測器組合而成之感測用發光裝置。例如，下述專利文獻2中揭示有一種甲烷氣體感測器用光源，其具備發出紫外線光及/或可見光之發光元件、以及設置於該發光元件上之螢光體層。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-208815號公報
[專利文獻2]日本專利特開2013-170205號公報
[發明所欲解決之問題]
若激發光與螢光一起洩漏至外部，則存在給作為感測器之功能帶來不良影響之情形。進而，紫外線光於其波長較小之情形時亦容易給人體帶來不良影響。因此，專利文獻2中所記載之發光裝置中，於螢光體層之表面形成有僅使螢光透過而不使激發光透過之濾光器。然而，若於螢光體層之表面形成此種濾光器，則存在製造步驟變得繁雜而導致成本上升之問題。
鑒於以上內容，本發明之目的在於提供一種即使於使用紫外線光作為激發光之情形時，亦能夠效率良好地激發螢光體，並且能夠抑制紫外線光之洩漏所引起之周邊構件之劣化或對人體之影響的波長轉換構件以及使用該波長轉換構件之發光裝置。
[解決問題之技術手段]
本發明之波長轉換構件之特徵在於，其係用以轉換自光源出射之激發光之波長者，且具備：第1層，其由第1玻璃基質、及分散於上述第1玻璃基質中之螢光體粒子構成；以及第2層，其設置於上述第1層上，且由第2玻璃基質構成；上述第1層設置於上述光源側，激發波長下之上述第1玻璃基質之透過率T
A與上述第2玻璃基質之透過率T
B之差｜T
A－T
B｜大於螢光波長下之上述第1玻璃基質之透過率L
A與上述第2玻璃基質之透過率L
B之差｜L
A－L
B｜，且T
A＞T
B。
本發明中，較佳為上述激發波長下之透過率差與上述螢光波長下之透過率差的差｜T
A－T
B｜－｜L
A－L
B｜為20%以上。
本發明中，較佳為上述第1玻璃基質之激發波長下之透過率T
A為20%以上，上述第2玻璃基質之激發波長下之透過率T
B為65%以下。
本發明中，較佳為上述第1玻璃基質之螢光波長下之透過率L
A為50%以上，上述第2玻璃基質之螢光波長下之透過率L
B為50%以上。
本發明中，較佳為上述第2層實質上不含螢光體粒子。
本發明中，較佳為上述第2層之厚度大於上述第1層之厚度。
本發明中，較佳為上述第2層相對於上述第1層之厚度比(第2層/第1層)為1以上30以下。
本發明中，較佳為上述激發光為UV(Ultraviolet，紫外線)光。
本發明中，較佳為上述螢光為可見光。
本發明之發光裝置之特徵在於，具備出射激發光之光源、及根據本發明而構成之波長轉換構件。
[發明之效果]
根據本發明，能夠提供一種波長轉換構件及使用該波長轉換構件之發光裝置，上述波長轉換構件即使於使用UV光作為激發光之情形時，亦能夠效率良好地激發螢光體，並且能夠在不使用外部安裝之濾光器之情況下抑制UV光之洩漏所引起之周邊構件之劣化或對人體之影響。
以下，對較佳之實施方式進行說明。但，以下實施方式僅為示例，本發明並不限定於以下實施方式。又，各圖式中存在以下情況，即，具有實質上相同之功能之構件以相同之符號進行參考。
[波長轉換構件]
圖1係表示本發明之一實施方式之波長轉換構件之模式性正面剖視圖。如圖1所示，本實施方式之波長轉換構件1具有矩形板狀之形狀。但波長轉換構件1亦可具有大致圓板狀之形狀，其形狀並無特別限定。
波長轉換構件1具備第1層2及第2層3。第1層2具有第1主面2a及第2主面2b。第1層2之第1主面2a上設置有第2層3。又，第1層2之第2主面2b係供設置光源7之側之面。因此，第2層3設置於與光源7側相反之側。
第1層2係由第1玻璃基質4、及螢光體粒子5構成之螢光體玻璃。本實施方式中，螢光體粒子5分散於第1玻璃基質4中。又，第2層3由第2玻璃基質6構成。
本實施方式中，如圖1所示，來自光源7之激發光A出射至波長轉換構件1。激發光A從第2主面2b側入射至第1層2。若激發光A照射至配置有螢光體之第1層2，則螢光B出射。螢光B通過第2層3而從波長轉換構件1出射。
圖2係表示構成此種波長轉換構件1之第1玻璃基質4及第2玻璃基質6之透過率光譜之一例之圖。再者，圖2中示出了第1玻璃基質4及第2玻璃基質6各自單獨之透過率光譜。第1玻璃基質4及第2玻璃基質6之透過率光譜係分別對厚度1 mm之玻璃板進行測定。該玻璃板可藉由以下方式製作，即，對於作為第1玻璃基質4或第2玻璃基質6之原料的玻璃粉末(平均粒徑2.5 μm)之加壓粉體，於玻璃粉末之軟化點＋50℃下進行真空焙燒而獲得燒結體後，對所獲得之燒結體以使其成為厚度1 mm之方式進行切削加工或精研研磨、拋光研磨加工，藉此製作玻璃板。本專利所示之透過率係表示進行拋光研磨加工後之厚度1 mm之燒結體的全光線透過率，可藉由依據JIS K7105之方法進行測定。又，第1玻璃基質4及第2玻璃基質6之透過率光譜可利用分光光度計進行測定。
如圖2所示，本實施方式中，激發波長下之第1玻璃基質4之透過率T
A與第2玻璃基質6之透過率T
B之差的絕對值｜T
A－T
B｜大於螢光波長下之第1玻璃基質4之透過率L
A與第2玻璃基質6之透過率L
B之差的絕對值｜L
A－L
B｜。更具體而言，於激發波長下，第1玻璃基質4之透過率T
A大於第2玻璃基質6之透過率T
B。另一方面，於螢光波長下，第1玻璃基質4之透過率L
A及第2玻璃基質6之透過率L
B均較大，其差較小。本發明中，激發波長係指激發光源之發光強度變得最大之波長，螢光波長係指螢光強度變得最大之波長。再者，本實施方式中，激發波長之透過率係指在UV光、具體而言為波長200 nm～380 nm下之透過率。又，螢光波長之透過率係指在可見光、具體而言為波長380 nm～800 nm下之透過率。
當使作為激發光A之UV光入射至使用具有此種光學性質之第1玻璃基質4及第2玻璃基質6的波長轉換構件1時，由於構成第1層2之第1玻璃基質4之激發波長下之透過率較高，故而能夠使玻璃對激發光A之吸收變小，能夠於第1層2中效率良好地向螢光進行波長轉換。另一方面，於第2層3中，構成第2層3之第2玻璃基質6之激發波長下之透過率較低，因此，能夠於第2層3中遮蔽作為激發光A之UV光。因此，能夠抑制UV光之洩漏所引起之周邊構件之劣化或對人體之影響。又，由於構成第1層2及第2層3之第1玻璃基質4及第2玻璃基質6之螢光波長下之透過率較高，故而能夠效率良好地使螢光出射。因此，根據本實施方式之波長轉換構件1，即使於使用UV光作為激發光A之情形時，亦能夠效率良好地激發螢光體，並且能夠抑制UV光之洩漏所引起之周邊構件之劣化或對人體之影響。
本發明中，上述激發波長下之透過率差與上述螢光波長下之透過率差的差｜T
A－T
B｜－｜L
A－L
B｜較佳為20%以上，更佳為40%以上，再佳為60%以上，尤佳為75%以上。於上述差｜T
A－T
B｜－｜L
A－L
B｜為上述下限值以上之情形時，能夠進一步效率良好地激發螢光體，並且能夠進一步抑制UV光之洩漏所引起之周邊構件之劣化或對人體之影響。再者，上述差｜T
A－T
B｜－｜L
A－L
B｜之上限值並無特別限定，例如可設為95%。
本發明中，第2層3之厚度較佳為大於第1層2之厚度。於此情形時，能夠更確實地遮蔽UV光，並且能夠進一步提高螢光之出射效率。
尤其是，第2層3相對於第1層2之厚度比(第2層3/第1層2)較佳為1以上，更佳為1.5以上，再佳為2以上，並且較佳為30以下，更佳為10以下，再佳為7以下。於上述厚度比(第2層3/第1層2)為上述下限值以上之情形時，能夠更確實地遮蔽UV光，並且能夠進一步提高螢光之出射效率。另一方面，於上述厚度比(第2層3/第1層2)為上述上限值以下之情形時，能夠進一步提高波長轉換構件之發光強度。
再者，波長轉換構件1整體之厚度較佳為0.1 mm以上，更佳為0.125 mm以上，再佳為0.15 mm以上，尤佳為0.175 mm以上，最佳為0.2 mm以上。波長轉換構件1整體之厚度較佳為1.5 mm以下，更佳為1 mm以下，再佳為0.75 mm以下，尤佳為0.5 mm以下，最佳為0.3 mm以下。於波長轉換構件1整體之厚度為上述下限值以上之情形時，能夠進一步提高波長轉換構件1之發光強度或機械強度。又，於波長轉換構件1之厚度為上述上限值以下之情形時，能夠進一步抑制波長轉換構件1中之光之散射或吸收，能夠進一步提高螢光之出射效率。
又，如下所述，第1玻璃基質4及第2玻璃基質6基本而言係藉由將成為各層原料之坯片進行積層並同時進行焙燒而製作，因此，較佳為第1玻璃基質4中所使用之玻璃粉末與第2玻璃基質6中所使用之玻璃粉末之軟化點的差較小。第1玻璃基質4中所使用之玻璃粉末與第2玻璃基質6中所使用之玻璃粉末之軟化點的差較佳為200℃以下，更佳為100℃以下，再佳為50℃以下，尤佳為10℃以下，最佳為兩者之軟化點相同。
(第1層)
第1層2由第1玻璃基質4、及分散於第1玻璃基質4中之螢光體粒子5構成。
第1玻璃基質；
第1玻璃基質4由可作為無機螢光體等螢光體粒子5之分散介質而使用之玻璃構成。又，第1玻璃基質4由使UV光及螢光透過之玻璃(UV光透過玻璃)構成。
第1玻璃基質4之激發波長下之透過率T
A較佳為20%以上，更佳為40%以上，再佳為60%以上，尤佳為80%以上。於第1玻璃基質4之激發波長下之透過率T
A為上述下限值以上之情形時，能夠使玻璃對激發光之吸收進一步變小，能夠就第1層2進一步效率良好地使螢光出射。第1玻璃基質4之激發波長下之透過率T
A之上限值並無特別限定，例如可設為95%。
第1玻璃基質4之螢光波長下之透過率L
A較佳為50%以上，更佳為75%以上，再佳為80%以上。於第1玻璃基質4之螢光波長下之透過率L
A為上述下限值以上之情形時，能夠於第1層2中進一步效率良好地使螢光出射。第1玻璃基質4之螢光波長下之透過率L
A之上限值並無特別限定，例如可設為95%。
作為構成第1玻璃基質4之玻璃，只要具有上述光學性質便無特別限定，例如可使用：硼矽酸鹽系玻璃、磷酸鹽系玻璃、錫磷酸鹽系玻璃、鉍酸鹽系玻璃、亞碲酸鹽系玻璃。
作為構成第1玻璃基質4之玻璃之具體例，例如可使用以莫耳%計含有SiO
240%～60%、B
2O
30.1%～35%、Al
2O
30.1%～10%、Li
2O 0%～10%、Na
2O 0%～10%、K
2O 0%～10%、Li
2O＋Na
2O＋K
2O 0.1%～10%、MgO 0%～45%、CaO 0%～45%、SrO 0%～45%、BaO 0%～45%、MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0.1%～45%、ZnO 0%～15%之玻璃。
構成第1玻璃基質4之玻璃亦可為以質量%計含有SiO
255%～75%、Al
2O
31%～10%、B
2O
310%～30%、CaO 0%～5%、BaO 0%～5%、Li
2O＋Na
2O＋K
2O 1%～15%之玻璃。
又，構成第1玻璃基質4之玻璃亦可為以質量%計含有SiO
2＋B
2O
360%～90%、Li
2O＋Na
2O＋K
2O 0%～20%、MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0%～20%之玻璃。
若構成第1玻璃基質4之玻璃含有Fe
2O
3或TiO
2，則UV光之透過率呈下降趨勢，因此，其等之含量越少越佳，較佳為實質上不含有。此處，所謂「實質上不含有」，意指刻意不含有之原料，客觀而言係指未達1000 ppm。
再者，本說明書中，「x＋y＋…」係指各成分之含量之總量。
第1玻璃基質4之軟化點較佳為250℃～1000℃，更佳為300℃～950℃，再佳為500℃～900℃。若第1玻璃基質4之軟化點過低，則可能導致波長轉換構件1之機械強度或化學耐久性降低。又，第1玻璃基質4本身之耐熱性較低，因此有以下顧慮，即，因螢光體粒子5所產生之熱而發生軟化變形。另一方面，若第1玻璃基質4之軟化點過高，則於製造時包括焙燒步驟之情形時，可能導致螢光體粒子5劣化，而使波長轉換構件1之發光強度降低。再者，從進一步提高波長轉換構件1之化學穩定性及機械強度之觀點而言，第1玻璃基質4之軟化點較佳為500℃以上，更佳為600℃以上，再佳為650℃以上。但，若第1玻璃基質4之軟化點變高，則焙燒溫度亦變高，結果導致製造成本呈變高趨勢。又，於螢光體粒子5之耐熱性較低之情形時，有因焙燒而發生劣化之虞。因此，於進一步價格低廉地製造波長轉換構件1之情形時，或螢光體粒子5之耐熱性更低之情形時，第1玻璃基質4之軟化點較佳為550℃以下，更佳為530℃以下，再佳為500℃以下，尤佳為480℃以下，最佳為460℃以下。
螢光體粒子；
螢光體粒子5只要是藉由激發光之入射而出射螢光者，便無特別限定。作為螢光體粒子5，例如可例舉：氧化物螢光體、氮化物螢光體、氮氧化物螢光體、氯化物螢光體、氧氯化物螢光體、硫化物螢光體、氧硫化物螢光體、鹵化物螢光體、硫屬化物螢光體、鋁酸鹽螢光體、鹵磷酸氯化物螢光體、或石榴石系化合物螢光體等。該等螢光體可單獨使用一種，亦可併用複數種。作為吸收UV光並出射可見光之螢光體，例如可例舉：Lu
3Al
5O
12(螢光波長550 nm)、Si
6 － zAl
zO
zN
8 － z：Eu(0＜z＜4.2)(＝β-SiAlON：Eu)(螢光波長545 nm)、La
3Si
6N
11：Ce(螢光波長535 nm)等。
螢光體粒子5之平均粒徑較佳為1 μm以上，更佳為5 μm以上。若螢光體粒子5之平均粒徑過小，則量子效率較差，發光強度呈下降趨勢。另一方面，若螢光體粒子5之平均粒徑過大，則第1玻璃基質4內之分散狀態變差，發光色變得不均勻。因此，螢光體粒子5之平均粒徑較佳為50 μm以下，更佳為25 μm以下。
再者，本說明書中，平均粒徑係指利用雷射繞射式粒度分佈測定裝置所測得之平均粒徑D
50。
第1層2中之螢光體粒子5之含量較佳為1體積%以上，更佳為3體積%以上，再佳為5體積%以上。第1層2中之螢光體粒子5之含量較佳為70體積%以下，更佳為65體積%以下，再佳為50體積%以下。若螢光體粒子5之含量過少，則需要使第1層2之厚度變厚以獲得所需之螢光強度，其結果為，波長轉換構件1之內部散射或由基質進行之吸收增加，因此可能導致光提取效率下降。另一方面，若螢光體粒子5之含量過多，則玻璃之比率相對減少，玻璃支持螢光體之能力變弱，因此可能導致波長轉換構件1之機械強度下降。
本實施方式中，第2玻璃基質6包含僅玻璃粉末之粉末燒結體，但並不限定於此。例如，於第2玻璃基質6中，亦可為了調整熱膨脹係數或獲得光散射效果而含有填料粉末等其他無機粉末。如此一來，能夠容易地整合第1層2與第2層3之熱膨脹係數，能夠進一步抑制熱膨脹係數差所引起之波長轉換構件1之翹曲或裂痕等之產生。又，藉由填料粉末之光散射效果，能夠進一步提昇波長轉換構件1之發光強度。進而，藉由含有高熱導率之填料粉末，能夠進一步提昇波長轉換構件1之散熱效率。作為填料粉末，可例舉MgO、Al
2O
3、BN、AlN等。其中，MgO、Al
2O
3、BN之可見光範圍內之透過率優異，故較佳。
第1層；
第1層2之厚度並無特別限定，較佳為0.01 mm以上，更佳為0.03 mm以上，並且較佳為0.5 mm以下，更佳為0.3 mm以下。於第1層2之厚度為上述下限值以上之情形時，能夠進一步提高波長轉換構件1之發光強度或機械強度。又，於第1層2之厚度為上述上限值以下之情形時，能夠進一步抑制第1層2中之光之散射或吸收，能夠進一步提高螢光之出射效率。
(第2層)
第2層3由第2玻璃基質6構成。第2玻璃基質6由遮蔽激發光(例如UV光)並使螢光透過之玻璃(UV光遮蔽玻璃等)構成。
第2玻璃基質6之激發波長下之透過率T
B較佳為65%以下，更佳為40%以下，再佳為20%以下，尤佳為10%以下。於第2玻璃基質6之激發波長下之透過率T
B為上述上限值以下之情形時，能夠於第2層3中更確實地遮蔽激發光，例如於激發光為UV光之情形時，能夠更確實地抑制其洩漏所引起之周邊構件之劣化或對人體之影響。第2玻璃基質6之激發波長下之透過率T
B之下限值並無特別限定，例如可設為0%。
第2玻璃基質6之螢光波長下之透過率L
B較佳為50%以上，更佳為75%以上，再佳為80%以上。於第2玻璃基質6之螢光波長下之透過率L
B為上述下限值以上之情形時，能夠於波長轉換構件1中進一步效率良好地使螢光出射。第2玻璃基質6之螢光波長下之透過率L
B之上限值並無特別限定，例如可設為95%。
作為構成第2玻璃基質6之玻璃，只要具有上述光學性質便無特別限定，例如可使用：硼矽酸鹽系玻璃、磷酸鹽系玻璃、錫磷酸鹽系玻璃、鉍酸鹽系玻璃、亞碲酸鹽系玻璃。
作為構成第2玻璃基質6之玻璃之具體例，例如可使用以莫耳%計含有SiO
240%～60%、B
2O
30.1%～35%、Al
2O
30.1%～10%、Li
2O 0%～10%、Na
2O 0%～10%、K
2O 0%～10%、Li
2O＋Na
2O＋K
2O 0.1%～10%、MgO 0%～45%、CaO 0%～45%、SrO 0%～45%、BaO 0%～45%、MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0.1%～45%、ZnO 0%～15%、CeO
20.001%～10%之玻璃。
構成第2玻璃基質6之玻璃亦可為以質量%計含有SiO
230%～85%、Al
2O
30%～30%、B
2O
30%～50%、Li
2O＋Na
2O＋K
2O 0%～10%、MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0%～50%之玻璃。
第2玻璃基質6之軟化點較佳為250℃～1000℃，更佳為300℃～950℃，再佳為500℃～900℃。若第2玻璃基質6之軟化點過低，則可能導致波長轉換構件1之機械強度或化學耐久性下降。另一方面，若第2玻璃基質6之軟化點過高，則於製造時包括焙燒步驟之情形時，可能導致螢光體粒子5劣化，而使波長轉換構件1之發光強度降低。
第2層；
第2層3之厚度並無特別限定，較佳為0.05 mm以上，更佳為0.1 mm以上，並且較佳為1 mm以下，更佳為0.5 mm以下。於第2層3之厚度為上述下限值以上之情形時，能夠於第2層3中更確實地遮蔽激發光，例如於激發光為UV光之情形時，能夠更確實地抑制其洩漏所引起之周邊構件之劣化或對人體之影響。又，於第2層3之厚度為上述上限值以下之情形時，能夠進一步抑制第2層3中之光之散射或吸收，能夠進一步提高螢光之出射效率。
第2層3較理想為實質上不含有螢光體粒子。但第2層3亦可含有螢光體粒子。
(波長轉換構件之製造方法)
以下，對波長轉換構件之製造方法之一例進行說明。
首先，準備第1層形成用坯片。具體而言，準備下述漿料，其包含成為第1玻璃基質4之玻璃粒子及螢光體粒子5。上述漿料中通常包含黏合劑樹脂或溶劑。繼而，將所準備之漿料塗佈於支持基材上，使與基材空出特定間隔而設置之刮刀相對於漿料相對地進行移動，藉此形成第1層形成用坯片。作為上述支持基材，例如可使用聚對苯二甲酸乙二酯等樹脂膜。
繼而，準備第2層形成用坯片。具體而言，準備包含成為第2玻璃基質6之玻璃粒子之漿料，與上述同樣地獲得第2層形成用坯片。
再者，關於成為第1玻璃基質4及第2玻璃基質6之玻璃粒子之材料，可使用與上述第1玻璃基質4及第2玻璃基質6之材料相同者。又，玻璃粒子之平均粒徑較佳為0.1 μm以上，更佳為1 μm以上，再佳為2 μm以上。若玻璃粒子之平均粒徑過小，則存在生產成本變高或操作性下降之趨勢。另一方面，若玻璃粒子之平均粒徑過大，則於所獲得之波長轉換構件1中，焙燒後之玻璃基質中容易殘存氣泡，波長轉換構件1之光提取效率有下降之虞。因此，玻璃粒子之平均粒徑較佳為100 μm以下，更佳為50 μm以下，再佳為20 μm以下，尤佳為10 μm以下。又，螢光體粒子之平均粒徑較理想為設為上述第1層2中所說明之範圍。
繼而，藉由熱壓接合等來積層第1層形成用坯片與第2層形成用坯片，而獲得積層體。繼而，於玻璃粒子之軟化點～玻璃粒子之軟化點＋100℃左右下對積層體進行焙燒，藉此可獲得包含由第1層2與第2層3積層而成之燒結體之波長轉換構件1。上述焙燒較佳為於減壓氛圍下進行，尤其於真空氛圍下進行更佳。於此情形時，可獲得緻密性更優異之波長轉換構件1。又，較佳為於利用一對拘束構件夾持積層體之狀態下對其進行焙燒。於此情形時，波長轉換構件1之平坦度(尤其是第1層2及第2層3之界面之平坦度)得到提昇，於其後之研磨步驟中容易加工成所需厚度。再者，較佳為在焙燒前，於低於玻璃粒子之軟化點之溫度下進行脫黏合劑處理。於此情形時，在所獲得之波長轉換構件1中，可減少成為光之吸收或散射之原因的有機成分殘渣，可進一步提高發光強度。
又，較佳為對所獲得之燒結體中之第1層2以使其成為所需厚度之方式進行研磨。具體而言，較佳為對燒結體中之第1層2以使其成為特定厚度之方式進行研磨而進行波長轉換構件1之色度調整。亦可對所獲得之燒結體中之第2層3以使其成為所需厚度之方式進行研磨。
再者，波長轉換構件1之製造方法並不限定於上述方法。例如，亦可藉由以下方式來獲得波長轉換構件1，即，對第1層形成用坯片及第2層形成用坯片分別進行焙燒後，藉由熱壓接合或接著劑將所獲得之各焙燒體加以接合。
[發光裝置]
圖3係表示本發明之一實施方式之發光裝置之模式性正面剖視圖。如圖3所示，發光裝置11具備：上述一實施方式之波長轉換構件1、以及對波長轉換構件1出射激發光A之光源7。發光裝置11中，光源7配置成使激發光A從第1層2側直接入射至波長轉換構件1。
於發光裝置11之波長轉換構件1中，同樣地，藉由設置第1層2及第2層3，而能夠效率良好地激發螢光體，並且能夠抑制UV光之洩漏所引起之周邊構件之劣化或對人體之影響。
再者，光源7之配置並不限定於上述配置。例如，於圖4中所示之變化例中，光源7與波長轉換構件1之間配置有導光板12。光源7配置成使激發光A直接入射至導光板12。自光源7出射之激發光A通過導光板12而入射至波長轉換構件1。具體而言，激發光A從導光板12之端面入射，從導光板12之主面出射，併入射至波長轉換構件1。此處，導光板12使用儘可能地抑制了對激發光A之吸收的材料。
發光裝置11例如可適宜地用於感測用發光裝置、高演色性照明。
以下，基於具體之實施例來更詳細地說明本發明。本發明並不受以下實施例任何限定，可在不變更其主旨之範圍內適當地進行變更而實施。
(實施例1)
作為成為第1玻璃基質之玻璃粒子，準備以莫耳%計具有SiO
245%、Al
2O
34%、B
2O
318%、Li
2O 1.5%、Na
2O 1.5%、K
2O 1.5%、BaO 25%、ZnO 3.5%之組成的玻璃粒子A(軟化點：690℃，熱膨脹係數：86.1×10
-7/℃，平均粒徑：2.5 μm)。
繼而，將玻璃粒子A、螢光體粒子(Lu
3Al
5O
12，平均粒徑：15 μm)、黏合劑樹脂(共榮社化學股份有限公司製造，Oricox)、塑化劑(己二酸二辛酯)、分散劑(共榮社化學股份有限公司製造，Flowlen G-700)、及有機溶劑(甲基乙基酮)進行混練，藉此獲得漿料狀混合物。藉由刮刀法使所獲得之漿料狀混合物成形為片狀，於室溫下進行乾燥，藉此獲得第1層形成用坯片。再者，螢光體粒子之添加量係以於第1層中成為30體積%之方式進行調整。
繼而，作為成為第2玻璃基質之玻璃粒子，準備以莫耳%計具有SiO
245%、Al
2O
34%、B
2O
318%、Li
2O 1.5%、Na
2O 1.5%、K
2O 1.5%、BaO 25%、ZnO 3%、CeO
20.5%之組成的玻璃粒子X(軟化點：690℃，熱膨脹係數：86.1×10
-7/℃，平均粒徑：2.5 μm)。
繼而，將玻璃粒子X、黏合劑樹脂(共榮社化學股份有限公司製造，Oricox)、塑化劑(己二酸二辛酯)、分散劑(共榮社化學股份有限公司製造，Flowlen G-700)、及有機溶劑(甲基乙基酮)進行混練，藉此獲得漿料狀混合物。藉由刮刀法使所獲得之漿料狀混合物成形為片狀，於室溫下進行乾燥，藉此獲得第2層形成用坯片。
繼而，將第1層形成用坯片及第2層形成用坯片切割成特定尺寸後，對兩者進行熱壓接合。於電爐中對所獲得之積層體實施脫脂處理後，在真空氣體置換爐中於740℃(成為第1玻璃基質之玻璃粒子及成為第2玻璃基質之玻璃粒子之軟化點＋50℃)下實施真空焙燒。對所獲得之焙燒體逐面實施研磨加工以使其成為所需層厚，藉此獲得由第1層及第2層積層而成之波長轉換構件。再者，第1層之厚度為40 μm，第2層之厚度為160 μm。
(實施例2)
作為成為第1玻璃基質之玻璃粒子，準備以質量%計具有SiO
268%、Al
2O
34%、B
2O
319%、Na
2O 7%、K
2O 1%、F
21%之組成的玻璃粒子B(軟化點700℃，熱膨脹係數：41.9×10
-7/℃，平均粒徑：2.5 μm)。
又，作為成為第2玻璃基質之玻璃粒子，準備以質量%計具有SiO
250%、Al
2O
36%、B
2O
35%、CaO 12%、BaO 25%、ZnO 2%之組成的玻璃粒子Y(軟化點：850℃，熱膨脹係數：68.0×10
-7/℃，平均粒徑：2.5 μm)。
又，於900℃(成為第1玻璃基質之玻璃粒子及成為第2玻璃基質之玻璃粒子中軟化點較高者之軟化點＋50℃)下實施真空焙燒。
其他方面與實施例1同樣地進行，從而獲得波長轉換構件。再者，第1層之厚度為40 μm，第2層之厚度為160 μm。
(實施例3)
作為成為第1玻璃基質之玻璃粒子，準備以質量%計具有SiO
271%、Al
2O
36%、B
2O
313%、Na
2O 7%、K
2O 1%、CaO 1%、BaO 1%之組成的玻璃粒子C(軟化點：737℃，熱膨脹係數：66.0×10
-7/℃，平均粒徑：2.5 μm)。
又，作為成為第2玻璃基質之玻璃粒子，準備與實施例2相同之玻璃粒子Y。
又，於900℃(成為第1玻璃基質之玻璃粒子及成為第2玻璃基質之玻璃粒子中軟化點較高者之軟化點＋50℃)下實施真空焙燒。
其他方面與實施例1同樣地進行，從而獲得波長轉換構件。再者，第1層之厚度為40 μm，第2層之厚度為160 μm。
再者，測定實施例1～3中所使用之第1玻璃基質及第2玻璃基質各者之波長250 nm下之透過率(UV-C透過率)、波長280 nm下之透過率(激發波長下之透過率)、波長300 nm下之透過率(UV-B透過率)、波長350 nm下之透過率(UV-A透過率)、及波長550 nm下之透過率(VIS(Visible，可見)透過率＝螢光波長下之透過率)，並將測定結果示於下述表1。再者，第1玻璃基質及第2玻璃基質之透過率係分別對厚度1 mm之玻璃板進行測定。該玻璃板係藉由上述方法而製作。又，第1玻璃基質及第2玻璃基質之透過率係利用分光光度計(日本分光公司製造，商品號V-670)而測定。
[表1]
| 成為玻璃基質之玻璃粒子 | UV-C透過率[250 nm] | 激發波長下之透過率[280 nm] | UV-B透過率[300 nm] | UV-A透過率[350 nm] | VIS透過率[550 nm] | |
| 第1玻璃基質 | 玻璃粒子A | 55.0 | 78.0 | 83.0 | 89.0 | 90.0 |
| 玻璃粒子B | 84.0 | 87.0 | 89.0 | 90.0 | 92.0 | |
| 玻璃粒子C | 50.0 | 75.0 | 85.0 | 89.5 | 93.0 | |
| 第2玻璃基質 | 玻璃粒子X | 0.0 | 0.0 | 0.1 | 5.0 | 90.0 |
| 玻璃粒子Y | 2.0 | 15.0 | 35.0 | 63.0 | 65.0 |
(比較例1)
作為成為第1玻璃基質之玻璃粒子，準備與實施例1之第2玻璃基質相同之玻璃粒子X。
繼而，將玻璃粒子X、螢光體粒子(Lu
3Al
5O
12，平均粒徑：15 μm)、黏合劑樹脂(共榮社化學股份有限公司製造，Oricox)、塑化劑(己二酸二辛酯)、分散劑(共榮社化學股份有限公司製造，Flowlen G-700)、及有機溶劑(甲基乙基酮)進行混練，藉此獲得漿料狀混合物。藉由刮刀法使所獲得之漿料狀混合物成形為片狀，於室溫下進行乾燥，藉此獲得坯片。再者，螢光體粒子之添加量係以於所獲得之波長轉換構件中成為6體積%之方式進行調整。
繼而，於電爐中對所獲得之坯片實施脫脂處理後，在真空氣體置換爐中於740℃下實施真空焙燒。對所獲得之焙燒體實施研磨加工以使其成為所需層厚，藉此獲得僅包含第1層之波長轉換構件。再者，波長轉換構件之厚度為200 μm。
(比較例2)
作為成為第1玻璃基質之玻璃粒子，準備與實施例1之第1玻璃基質相同之玻璃粒子A。其他方面與比較例1同樣地進行，從而獲得僅包含第1層之波長轉換構件。再者，波長轉換構件之厚度為200 μm。
(比較例3)
作為成為第1玻璃基質之玻璃粒子，準備與實施例1之第1玻璃基質相同之玻璃粒子A。
又，作為成為第2玻璃基質之玻璃粒子，準備與實施例2之第1玻璃基質相同之玻璃粒子B。
又，於750℃(成為第1玻璃基質之玻璃粒子及成為第2玻璃基質之玻璃粒子中軟化點較高者之軟化點＋50℃)下實施真空焙燒。
其他方面與實施例1同樣地進行，從而獲得波長轉換構件。再者，第1層之厚度為40 μm，第2層之厚度為160 μm。
(比較例4)
作為成為第1玻璃基質之玻璃粒子，準備與實施例1之第2玻璃基質相同之玻璃粒子X。
又，作為成為第2玻璃基質之玻璃粒子，準備與實施例2之第2玻璃基質相同之玻璃粒子Y。
又，於900℃(成為第1玻璃基質之玻璃粒子及成為第2玻璃基質之玻璃粒子中軟化點較高者之軟化點＋50℃)下實施真空焙燒。
其他方面與實施例1同樣地進行，從而獲得波長轉換構件。再者，第1層之厚度為40 μm，第2層之厚度為160 μm。
(評價)
首先，使用發射光譜測定裝置(Ocean Photonics公司製造)對作為激發光源之UVLED(λp＝280 nm)之能量分佈光譜進行測定。將此時之峰值強度設為I1。
繼而，對實施例1～3及比較例1～4中所製作之波長轉換構件分別照射UVLED(λp＝280 nm)，使用相同之發射光譜測定裝置(Ocean Photonics公司製造)對從波長轉換構件之出射面側發出之光之能量分佈光譜進行測定。如圖5中所示之其一例，根據所獲得之能量分佈光譜，將激發光源之透過光之峰值強度設為I2並將螢光峰值強度設為I3而進行測定。將所測得之I2與I1之比(I2/I1)以及I3與I1之比(I3/I1)示於下述表2。
[表2]
| 第1玻璃基質 | 第2玻璃基質 | T A | T B | L A | L B | |T A－T B| | |L A－L B| | |T A－T B|－|L A－L B| | I2/I1 | I3/I1 | |
| 實施例1 | 玻璃粒子A | 玻璃粒子X | 78.0 | 0.0 | 90.0 | 90.0 | 78.0 | 0.0 | 78.0 | 0 | 0.05 |
| 實施例2 | 玻璃粒子B | 玻璃粒子Y | 87.0 | 15.0 | 92.0 | 65.0 | 72.0 | 27.0 | 45.0 | 0.002 | 0.08 |
| 實施例3 | 玻璃粒子C | 玻璃粒子Y | 75.0 | 15.0 | 93.0 | 65.0 | 60.0 | 28.0 | 32.0 | 0.001 | 0.04 |
| 比較例1 | 玻璃粒子X | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.01 |
| 比較例2 | 玻璃粒子A | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.1 | - |
| 比較例3 | 玻璃粒子A | 玻璃粒子B | 78.0 | 87.0 | 90.0 | 92.0 | 9.0 | 2.0 | 7.0 | 0.09 | - |
| 比較例4 | 玻璃粒子X | 玻璃粒子Y | 0.0 | 15.0 | 90.0 | 65.0 | 15.0 | 25.0 | -10.0 | - | 0 |
自表2可知，實施例1～3之波長轉換構件中，比(I2/I1)較小，已能夠充分地遮蔽UV光。又，可知實施例1～3之波長轉換構件中，比(I3/I1)較大，已能夠效率良好地激發螢光體。
另一方面，比較例1、4之波長轉換構件中，比(I3/I1)較小，未能效率良好地激發螢光體。又，比較例2、3之波長轉換構件中，比(I2/I1)較大，未能充分地遮蔽UV光。
據上可確認，激發波長下之第1玻璃基質及第2玻璃基質之透過率差｜T
A－T
B｜大於螢光波長下之第1玻璃基質及第2玻璃基質之透過率差｜L
A－L
B｜且T
A＞T
B之實施例1～3之波長轉換構件，其即使於使用UV光作為激發光之情形時，亦能夠效率良好地激發螢光體，並且能夠在不使用外部安裝之濾光器之情況下抑制UV光之洩漏所引起之周邊構件之劣化或對人體之影響。
1:波長轉換構件
2:第1層
2a:第1主面
2b:第2主面
3:第2層
4:第1玻璃基質
5:螢光體粒子
6:第2玻璃基質
7:光源
11:發光裝置
12:導光板
A:激發光
B:螢光
圖1係表示本發明之一實施方式之波長轉換構件之模式性正面剖視圖。
圖2係表示第1玻璃基質及第2玻璃基質之透過率光譜之一例之圖。
圖3係表示本發明之一實施方式之發光裝置之模式性正面剖視圖。
圖4係表示本發明之一實施方式之發光裝置之變化例之模式性正面剖視圖。
圖5係表示於照射UVLED時從波長轉換構件之出射面側發出之光之能量分佈光譜之一例的圖。
Claims (10)
- 一種波長轉換構件，其係用以轉換自光源出射之激發光之波長者，且具備： 第1層，其由第1玻璃基質、及分散於上述第1玻璃基質中之螢光體粒子構成；以及 第2層，其設置於上述第1層上，且由第2玻璃基質構成； 上述第1層設置於上述光源側， 激發波長下之上述第1玻璃基質之透過率T A與上述第2玻璃基質之透過率T B之差｜T A－T B｜大於螢光波長下之上述第1玻璃基質之透過率L A與上述第2玻璃基質之透過率L B之差｜L A－L B｜，且T A＞T B。
- 如請求項1之波長轉換構件，其中上述激發波長下之透過率差與上述螢光波長下之透過率差的差｜T A－T B｜－｜L A－L B｜為20%以上。
- 如請求項1或2之波長轉換構件，其中上述第1玻璃基質之激發波長下之透過率T A為20%以上，上述第2玻璃基質之激發波長下之透過率T B為65%以下。
- 如請求項1至3中任一項之波長轉換構件，其中上述第1玻璃基質之螢光波長下之透過率L A為50%以上，上述第2玻璃基質之螢光波長下之透過率L B為50%以上。
- 如請求項1至4中任一項之波長轉換構件，其中上述第2層實質上不含螢光體粒子。
- 如請求項1至5中任一項之波長轉換構件，其中上述第2層之厚度大於上述第1層之厚度。
- 如請求項1至6中任一項之波長轉換構件，其中上述第2層相對於上述第1層之厚度比(第2層/第1層)為1以上30以下。
- 如請求項1至7中任一項之波長轉換構件，其中上述激發光為UV光。
- 如請求項1至8中任一項之波長轉換構件，其中上述螢光為可見光。
- 一種發光裝置，其具備： 出射激發光之光源、及 如請求項1至9中任一項之波長轉換構件。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202239940A true TW202239940A (zh) | 2022-10-16 |
| TWI855310B TWI855310B (zh) | 2024-09-11 |
Family
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Also Published As
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| KR20230161940A (ko) | 2023-11-28 |
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