TWI782996B - 用於波長轉換材料之玻璃、波長轉換材料、波長轉換構件及發光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種玻璃，其係用於含有螢光體之波長轉換材料者，且可製作波長轉換構件製造時由焙燒導致之螢光體之特性劣化較少且耐候性優異之波長轉換構件。 本發明之玻璃之特徵在於：其係用於波長轉換材料者，且以質量%計含有30～75%之SiO2 、1～30%之B2 O3 、大於4%且20%以下之Al2 O3 、0.1～10%之Li2 O、0～未達9%之Na2 O＋K2 O、及0～10%之MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO。

Description

用於波長轉換材料之玻璃、波長轉換材料、波長轉換構件及發光裝置
本發明係關於一種用以製作將發光二極體(LED：Light Emitting Diode)或雷射二極體(LD：Laser Diode)等所發出之光之波長轉換為另一波長之波長轉換構件的玻璃。
近年來，作為替代螢光燈或白熾燈之下一代光源，使用LED或LD之光源等所受到之關注不斷高漲。作為此種下一代光源之一例，例如於專利文獻1中揭示有如下光源，其係於出射藍色光之LED上配置有吸收來自LED之光之一部分並轉換為黃色光之波長轉換構件。該光源係發出作為自LED所出射之藍色光、與自波長轉換構件所出射之黃色光之合成光之白色光。
作為波長轉換構件，先前使用於樹脂基質中分散螢光體而成者。然而，於使用該波長轉換構件之情形時，有因來自LED之光而樹脂劣化，從而光源之亮度容易降低之問題。尤其是有因LED或螢光體所發出之熱或高能量之短波長(紫外線)光而塑模樹脂劣化，而引起變色或變形之問題。
因此，提出有包含替代樹脂而於玻璃基質中分散固定螢光體而成之完全無機固體之波長轉換構件(例如參照專利文獻2及3)。該波長轉換構件具有以下特徵：成為母材之玻璃不易因LED晶片之熱或照射光而劣化，而不易產生變色或變形之問題。 [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2003-258308號公報 [專利文獻3]日本專利第4895541號公報
[發明所欲解決之問題]
上述波長轉換構件存在因製造時之焙燒而螢光體劣化，而容易亮度劣化之問題。尤其是於一般照明、特殊照明等用途中，由於要求較高之演色性，故而需要使用耐熱性相對較低之紅色螢光體，有螢光體之劣化變得顯著之傾向。
另一方面，若為了解決上述問題而使用能夠低溫燒結之低軟化點玻璃，則有所獲得之波長轉換構件之耐候性較差，因此作為波長轉換構件之用途受到限定之問題。
因此，本發明之目的在於提供一種玻璃，其係用於含有螢光體之波長轉換材料者，可製作波長轉換構件製造時由焙燒導致之螢光體之特性劣化較少且耐候性優異之波長轉換構件。 [解決問題之技術手段]
本發明之玻璃之特徵在於：其係用於波長轉換材料者，且以質量%計含有30～75%之SiO2 、1～30%之B2 O3 、大於4%且20%以下之Al2 O3 、0.1～10%之Li2 O、0～未達9%之Na2 O＋K2 O、及0～10%之MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO。此處，「Na2 O＋K2 O」意指Na2 O及K2 O之各含量之合計，「MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO」意指MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO之各含量之合計。
本發明之玻璃由於如上所述般含有0.1質量%以上之Li2 O，故而容易達成低軟化點。因此，可實現低溫燒結，可抑制螢光體粉末之熱劣化。又，由於含有30質量%以上之SiO2 ，故而上述玻璃之耐候性亦優異，而波長轉換構件之經時劣化不易進行。進而，藉由將會提高紫外線區域之透過率之SiO2 之含量限制為30質量%以上，將會降低紫外線區域之透過率之鹼性成分之含量限制為未達19質量%，可於紫外線區域內達成較高之透光率。
本發明之玻璃較佳為實質上不含有鉛成分、砷成分。
鉛成分、砷成分由於為環境負荷物質，故而可藉由設為玻璃粉末實質上不含有該等成分之構成，而製成環境上較佳之波長轉換構件。再者，所謂「實質上不含有」，係非刻意地含於玻璃中之含義，並非意指連同不可避免之雜質在內完全地排除。客觀而言，意指包括雜質在內之該等成分之含量以質量%計分別未達0.05%。
本發明之玻璃較佳為進而以質量%計含有0～10%之ZrO2 、及0～5%之F2 。
本發明之玻璃較佳為軟化點為750℃以下。
本發明之玻璃較佳為著色度λ80 為400 nm以下。
再者，於本發明中，所謂著色度λ80 ，係指於使用厚度10 mm之試樣所測得之透光率曲線中透光率成為80%之最短波長。
本發明之玻璃較佳為粉末狀。
本發明之波長轉換材料之特徵在於含有上述玻璃、及螢光體。
本發明之波長轉換材料較佳為螢光體為選自氮化物螢光體、氮氧化物螢光體、氧化物螢光體、硫化物螢光體、氧硫化物螢光體、鹵化物螢光體、鋁酸鹽螢光體、鋁酸鋇鎂系螢光體、鹵磷酸鈣系螢光體、鹼土類氯硼酸鹽系螢光體、鹼土類鋁酸鹽系螢光體、鹼土類氮氧化矽系螢光體、鹼土類矽酸鎂系螢光體、鹼土類氮化矽系螢光體及稀土類氧硫族元素化物系螢光體中之一種以上。
本發明之波長轉換構件之特徵在於包含上述波長轉換材料之燒結體。
本發明之波長轉換構件之特徵在於：其係於玻璃基質中分散螢光體而成者，且玻璃基質以質量%計含有30～75%之SiO2 、1～30%之B2 O3 、大於4%且20%以下之Al2 O3 、0.1～10%之Li2 O、0～未達9%之Na2 O＋K2 O、及0～10%之MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO。
本發明之發光裝置之特徵在於具備：上述波長轉換構件、及對波長轉換構件照射激發光之光源。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種玻璃，其係用於含有螢光體之波長轉換材料者，可製作波長轉換構件製造時因焙燒導致之螢光體之特性劣化較少且耐候性優異之波長轉換構件。
本發明之玻璃之特徵在於：其係用於波長轉換材料者，且以質量%計含有30～75%之SiO2 、1～30%之B2 O3 、大於4%且20%以下之Al2 O3 、0.1～10%之Li2 O、0～未達9%之Na2 O＋K2 O、及0～10%之MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO。若為含有該組成之玻璃，則可實現低溫焙燒，故而有如下特徵：於與螢光體一併焙燒之情形時，螢光體不易劣化，且不易與螢光體反應。又，使用該玻璃所獲得之波長轉換構件由於耐候性、紫外線區域之透光率優異，故而可擴大使用該波長轉換構件之發光裝置之設計自由度，且可製作高可靠性之發光裝置。
於以下對如上所述般限定玻璃組成範圍之原因進行說明。再者，於關於以下之各成分之含量之說明中，只要無特別說明，則「%」意指「質量%」。
SiO2 係形成玻璃網絡之成分，又，係顯著提高紫外線區域～可見光區域之透光率之成分。尤其是於高折射率之玻璃之情形時，容易獲得提高透光率之效果。又，SiO2 亦為提高耐候性之成分。SiO2 之含量為30～75%，較佳為35～70%、40～65%、45～62.5%，尤佳為45～60%。若SiO2 之含量過少，則變得難以獲得上述效果。另一方面，若SiO2 之含量過多，則燒結溫度成為高溫，於焙燒時螢光體容易劣化。
B2 O3 係形成玻璃網絡之成分，又，係提高紫外線區域～可見光區域之透光率之成分。尤其是於高折射率之玻璃之情形時，容易獲得提高透光率之效果。B2 O3 之含量為1～30%，較佳為1.5～27.5%、2～25%，尤佳為2.5～20%。若B2 O3 之含量過少，則變得難以獲得上述效果。另一方面，若B2 O3 之含量過多，則燒結溫度成為高溫，於焙燒時螢光體容易劣化。
Al2 O3 係形成玻璃網絡之成分，又，係提高紫外線區域～可見光區域之透光率之成分。尤其是於高折射率之玻璃之情形時，容易獲得提高透光率之效果。Al2 O3 之含量為大於4%且20%以下，較佳為5～18%、6～16%，尤佳為7～14%。若Al2 O3 之含量過少，則變得難以獲得上述效果。另一方面，若Al2 O3 之含量過多，則燒結溫度成為高溫，於焙燒時螢光體容易劣化。
Li2 O係顯著降低軟化點之成分。Li2 O之含量為0.1～10%，較佳為0.5～7.5%，尤佳為1～5%。若Li2 O之含量過少，則變得難以獲得上述效果。另一方面，若Li2 O之含量過多，則耐候性或折射率容易降低，或透光率容易降低。
Na2 O及K2 O係降低軟化點之成分。Na2 O＋K2 O之含量較佳為0～未達9%、0.5～8%，尤佳為1～7%。若Na2 O＋K2 O之含量過多，則耐候性或折射率容易降低，或透光率容易降低。
再者，Na2 O及K2 O之含量之範圍係如下所述。
Na2 O之含量較佳為0～未達9%、0.5～7.5%，尤佳為1～5%。
K2 O之含量較佳為0～未達9%、0.5～7.5%，尤佳為1～5%。
MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO係作為熔劑(flux)發揮作用之成分。又，亦有抑制失透，或提高耐候性之效果。MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO之含量為0～10%，較佳為0.1～9%、0.5～8%、1～7%、1.5～6%，尤佳為2～5%。若MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO之含量過多，則於成形時或燒結時容易失透。又，透光率容易降低。
再者，MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO之含量之範圍係如下所述。
MgO之含量較佳為0～10%、0.1～9%、0.5～8%、1～7%、1.5～6%，尤佳為2～5%。
CaO之含量較佳為0～10%、0.1～9%、0.5～8%、1～7%、1.5～6%，尤佳為2～5%。
SrO之含量較佳為0～10%、0.1～9%、0.5～8%、1～7%、1.5～6%，尤佳為2～5%。
BaO之含量較佳為0～10%、0.1～9%、0.5～8%、1～7%、1.5～6%，尤佳為2～5%。
ZnO之含量較佳為0～10%、0.1～9%、0.5～8%、1～7%、1.5～6%，尤佳為2～5%。
於本發明之玻璃中，除上述成分以外，亦可含有下述之成分。
ZrO2 係提高耐候性之成分，又，係提高折射率之成分。ZrO2 之含量較佳為0～10%、0.1～7.5%、0.25～5%，尤佳為0.5～3%。若ZrO2 之含量過多，則軟化點容易上升，又，耐失透性變差而液相黏度容易降低。
F2 係降低軟化點之成分。又，F2 係顯著提高紫外線區域之透光率之成分。F2 之含量較佳為0～5%、0.1～4.5%，尤佳為0.3～4%。若F2 之含量過多，則耐候性、耐失透性容易變差。
Nb2 O5 係提高耐候性之成分，又，係提高折射率之成分。Nb2 O5 之含量較佳為0～20%、0.1～15%、0.5～10%，尤佳為1～5%。若Nb2 O5 之含量過多，則軟化點容易上升，又，透光率容易降低。
La2 O3 係為了獲得高折射率特性而尤其有效之成分。La2 O3 之含量較佳為0～20%、0.1～15%、0.5～10%，尤佳為1～5%。若La2 O3 之含量過多，則軟化點容易上升，又，耐失透性變差而液相黏度容易降低。
WO3 係提高折射率之成分。WO3 之含量較佳為0～20%、0.1～15%、0.5～10%，尤佳為1～5%。若WO3 之含量過多，則軟化點容易上升，又，透光率容易降低。
Y2 O3 有提高折射率，又提高耐候性之效果。Y2 O3 之含量較佳為0～5%、0～4%、0～3%，尤佳為0.1～2%。若Y2 O3 之含量過多，則玻璃著色而透光率降低，又，液相黏度容易降低。
TiO2 於在玻璃中大量含有作為雜質之Fe成分之情形時(例如20 ppm以上)有顯著降低透光率之傾向，又，軟化點變得容易上升。因此，TiO2 之含量較佳為1%以下、0.5%以下，尤佳為0.1%以下。
由於環境上之原因，鉛成分(PbO等)、砷成分(As2 O3 等)較佳為避免實質上導入至玻璃中。因此，該等成分較佳為實質上不含有。
本發明之玻璃之軟化點較佳為750℃以下、748℃以下，尤佳為745℃以下。若軟化點過高，則含有本發明之玻璃與螢光體之波長轉換材料之燒結溫度升高，故而於焙燒時螢光體容易劣化。再者，軟化點之下限並無特別限定，若過低，則耐候性容易變差。因此，軟化點較佳為400℃以上，更佳為450℃以上，進而較佳為500℃以上。
本發明之玻璃之著色度λ80 較佳為400 nm以下、380 nm以下，尤佳為360 nm以下。若著色度λ80 過大，則有紫外線區域～可見光區域內之透光率變差之傾向。作為結果，照射至螢光體粉末之激發光量降低，或難以自波長轉換構件獲得所需色調之出射光。
本發明之玻璃之熱膨脹係數(30～300℃)較佳為30×10-7 ～120×10-7 /℃、40×10-7 ～110×10-7 /℃，尤佳為50×10-7 ～100×10-7 /℃。若熱膨脹係數過低、或過高，則用以固定波長轉換構件之基材、或波長轉換構件與用以接著基材之接著材料之熱膨脹係數變得不匹配，而於高溫下之使用時變得容易產生裂痕。
再者，一般螢光體大多折射率高於玻璃。於波長轉換構件中，若螢光體與玻璃基質之折射率差較大，則於螢光體與玻璃基質之界面激發光變得容易散射。其結果為，激發光對於螢光體之照射效率提高，而發光效率容易提高。但是，若螢光體與玻璃基質之折射率差過大，則有激發光之散射變得過量，成為散射損耗，反而降低發光效率之傾向。鑒於以上情況，本發明之玻璃之折射率(nd)為1.4～1.8，更佳為1.42～1.75，進而較佳為1.45～1.7。再者，螢光體與玻璃基質之折射率差較佳為0.001～0.5左右。
繼而，對本發明之玻璃之製造方法之一例進行說明。
首先，以成為所需組成之方式調製玻璃原料後，利用玻璃熔融爐進行熔融。為了獲得均質之玻璃，熔融溫度較佳為1150℃以上、1200℃以上，尤佳為1250℃以上。再者，就防止由來自構成熔融容器之鉑金屬之Pt融入導致之玻璃著色的觀點而言，熔融溫度較佳為1450℃以下、1400℃以下、1350℃以下，尤佳為1300℃以下。
又，若熔融時間過短，則有無法獲得均質之玻璃之可能性，故而熔融時間較佳為30分鐘以上，尤佳為1小時以上。但是，就防止由來自熔融容器之Pt融入導致之玻璃著色之觀點而言，熔融時間較佳為8小時以內，尤佳為5小時以內。
熔融玻璃可流出至模具中而成形為板狀，亦可流出至一對冷卻輥間而成形為膜狀。於獲得玻璃粉末之情形時，利用球磨機等將成形為板狀或膜狀之玻璃進行粉碎。
若為粉末狀之玻璃，則藉由與粉末狀之螢光體混合並焙燒，可容易地製作於玻璃基質中均勻地分散有螢光體之波長轉換構件。
於本發明之玻璃為粉末狀(即，玻璃粉末)之情形時，其粒度並無特別限定，例如較佳為最大粒徑Dmax為200 μm以下(尤其是150 μm以下，進而105 μm以下)且平均粒徑D50為0.1 μm以上(尤其是1 μm以上，進而2 μm以上)。若玻璃粉末之最大粒徑Dmax過大，則於所獲得之波長轉換構件中，激發光不易散射而發光效率容易降低。又，若平均粒徑D50過小，則於所獲得之波長轉換構件中，激發光過量地散射而發光效率容易降低。
再者，於本發明中，最大粒徑Dmax及平均粒徑D50係指藉由雷射繞射法所測得之值。
本發明之玻璃係藉由與螢光體組合而用作波長轉換材料。
作為螢光體，只要為一般可於市場上獲取者，則無特別限定。例如可列舉：氮化物螢光體、氮氧化物螢光體、氧化物螢光體(包含YAG(Yttrium Aluminum Garnet，釔-鋁-石榴石)螢光體等石榴石系螢光體)、硫化物螢光體、氧硫化物螢光體、鹵化物螢光體(鹵磷酸氯化物螢光體等)、鋁酸鹽螢光體、鋁酸鋇鎂系螢光體、鹵磷酸鈣系螢光體、鹼土類氯硼酸鹽系螢光體、鹼土類鋁酸鹽系螢光體、鹼土類氮氧化矽系螢光體、鹼土類矽酸鎂系螢光體、鹼土類氮化矽系螢光體及稀土類氧硫族元素化物系螢光體等。該等螢光體通常為粉末狀。該等螢光體中，氮化物螢光體、氮氧化物螢光體及氧化物螢光體由於耐熱性較高，於焙燒時相對難以劣化，故而較佳。再者，氮化物螢光體及氮氧化物螢光體具有如下特徵：將近紫外線～藍色之激發光轉換為綠色～紅色之廣泛之波長區域，並且發光強度亦相對較高。因此，氮化物螢光體及氮氧化物螢光體尤其是作為用於白色LED元件用波長轉換構件之螢光體有效。
作為上述螢光體，可列舉：於波長300～500 nm具有激發帶且於波長380～780 nm具有發光峰者、尤其是發光為藍色(波長440～480 nm)、綠色(波長500～540 nm)、黃色(波長540～595 nm)或紅色(波長600～700 nm)者。
作為若照射波長300～440 nm之紫外線～近紫外線之激發光則發出藍色光之螢光體，可列舉：(Sr、Ba)MgAl10 O17 ：Eu2+ 、(Sr、Ba)3 MgSi2 O8 ：Eu2+ 、BaMgAl10 O17 ：Eu2+ 、(Ca、Sr、Ba)5 (PO4 )3 Cl：Eu2+ 、(Ca、Sr、Ba)2 B5 O9 Cl：Eu2+ 、LaAl(Si6-z Alz )N10-z Oz ：Ce3+ 、(Sr1-x 、Bax )Al2 Si3 O4 N4 ：Eu2+ 等。
作為若照射波長300～440 nm之紫外線～近紫外線之激發光則發出藍綠色光之螢光體，可列舉：(Sr、Ca、Ba)Al2 O4 ：Eu2+ 、(Sr、Ca、Ba)4 Al14 O25 ：Eu2+ 等。
作為若照射波長300～440 nm之紫外線～近紫外線之激發光則發出綠色螢光之螢光體，可列舉：SrAl2 O4 ：Eu2+ 、SrBaSiO4 ：Eu2+ 、Y3 (Al、Gd)5 O12 ：Ce3+ 、SrSiOn ：Eu2+ 、BaMgAl10 O17 ：Eu2+ ，Mn2+ 、Ba2 MgSi2 O7 ：Eu2+ 、Ba2 SiO4 ：Eu2+ 、Ba2 Li2 Si2 O7 ：Eu2+ 、BaAl2 O4 ：Eu2+ 、(Mg、Ca、Sr、Ba)Si2 O2 N2 ：Eu2+ 、(Ba、Ca、Sr)2 SiO4 ：Eu2+ 等。
作為若照射波長300～440 nm之紫外線～近紫外線之激發光則發出紅色螢光之螢光體，可列舉：(Mg、Ca、Sr、Ba)2 Si5 N8 ：Eu2+ 、(Y、La、Gd、Lu)2 O2 S：Eu2+ 等。
作為若照射波長440～480 nm之藍色激發光則發出綠色螢光之螢光體，可列舉：SrAl2 O4 ：Eu2+ 、SrBaSiO4 ：Eu2+ 、Y3 (Al，Gd)5 O12 ：Ce3+ 、SrSiOn：Eu2+ 、β-SiAlON：Eu2+ 等。
作為若照射波長300～440 nm之紫外線～近紫外線之激發光則發出黃色螢光之螢光體，可列舉：La3 Si6 N11 ：Ce3+ 等。
作為若照射波長440～480 nm之藍色激發光則發出黃色螢光之螢光體，可列舉：Y3 (Al、Gd)5 O12 ：Ce3+ 、Sr2 SiO4 ：Eu2+ 。
作為若照射波長300～440 nm之紫外線～近紫外線之激發光則發出紅色之螢光之螢光體，可列舉：CaGa2 S4 ：Mn2+ 、MgSr3 Si2 O8 ：Eu2+ ，Mn2+ 、Ca2 MgSi2 O7 ：Eu2+ ，Mn2+ 等。
作為若照射波長440～480 nm之藍色之激發光則發出紅色之螢光之螢光體，可列舉：CaAlSiN3 ：Eu2+ 、CaSiN3 ：Eu2+ 、(Ca，Sr)2 Si5 N8 ：Eu2+ 、α-SiAlON：Eu2+ 等。
再者，亦可匹配激發光或發光之波長區域而混合複數種螢光體來使用。例如於照射紫外線區域之激發光而獲得白色光之情形時，只要將發出藍色、綠色、黃色、紅色之螢光之螢光體混合使用即可。
若波長轉換構件中之螢光體之含量過多，則產生難以將激發光高效率地照射至螢光體，或機械強度容易降低等問題。另一方面，若螢光體之含量過少，則難以獲得所需之發光強度。就此種觀點而言，波長轉換構件中之螢光體之含量係以質量%計於較佳為0.01～50%、更佳為0.05～40%、進而較佳為0.1～30%之範圍內進行調整。
再者，關於使波長轉換構件中所產生之螢光向激發光入射側反射且主要僅將螢光提取至外部之波長轉換構件，並不限定於上述，可以發光強度成為最大之方式增加螢光體之含量(例如以質量%計為50%～80%，進而為55～75%)。
本發明之波長轉換構件只要為將螢光體密封至玻璃中而成者，則無特別限定。例如可列舉：包含玻璃粉末與螢光體粉末之燒結體者。或者可列舉：於複數片(例如兩片)玻璃板間夾持螢光體而成者。於該情形時，複數片玻璃板較佳為於周緣部相互熔合，或經玻璃料等密封材料密封。
玻璃粉末與螢光體粉末之燒結體可藉由輥壓成形而製作。具體而言，將玻璃粉末與螢光體粉末混合而獲得混合粉末後，將該混合粉末投入至一對加熱輥間隙中。於混合粉末中，亦可為了提高機械強度等而混合無機填料。混合粉末係一面藉由輥進行加熱壓製，一面於輥之旋轉方向上擠出。藉此，將混合粉末成形為片狀。根據該成形方法，加熱時間較短，因此可抑制螢光體之熱劣化。又，藉由使混合粉末通過加熱輥間，而玻璃粉末軟化並被壓碎，故而容易獲得緻密之片狀波長轉換構件。再者，於使用奈米粒子螢光體作為螢光體之情形時，螢光體粒子尺寸較小，故而螢光體粒子對於輥之接觸阻力減小，因此成形性容易提高。又，玻璃粉末與螢光體粒子之間之接觸阻力亦減小，故而玻璃粉末彼此之密接性(燒結性)容易提高。
輥之間隙之大小可視作為目標之片之厚度而適當設定。輥之旋轉速度可視混合粉末之種類、或輥之溫度等而適當設定。
成形步驟例如可於空氣、氮氣或氬氣之氛圍下進行。就抑制玻璃粉末或螢光體之特性劣化之觀點而言，較佳為於氮氣、氬氣等惰性氣體中進行成形。又，成形亦可於減壓氛圍下進行。藉由於減壓氛圍下進行成形，可抑制波長轉換構件中之泡之殘存。
玻璃粉末與紫外線發光螢光體粉末之燒結體之製作方法並不限定於輥壓成形。具體而言，藉由將玻璃粉末與紫外線發光螢光體粉末混合而獲得混合粉末後進行焙燒而獲得波長轉換材料。焙燒溫度較佳為玻璃粉末之軟化點以上。藉此，可形成玻璃粉末熔合而成之玻璃基質。另一方面，若焙燒溫度過高，則有無機紫外線發光螢光體粉末溶出至玻璃中而發光強度降低，或無機紫外線發光螢光體粉末中所含之成分擴散至玻璃中而使玻璃著色，從而發光強度降低之虞。因此，焙燒溫度較佳為玻璃粉末之軟化點＋150℃以下，更佳為玻璃粉末之軟化點＋100℃以下。
焙燒較佳為於減壓氛圍中進行。具體而言，焙燒係於較佳為未達1.013×105 Pa、更佳為1000 Pa以下、進而較佳為400 Pa以下之氛圍下進行。藉此，可減少殘存於波長轉換構件中之氣泡之量。其結果為，可減少波長轉換構件內之散射因子，而可提高發光效率。再者，可於減壓氛圍中進行整個焙燒步驟，亦可於減壓氛圍中僅進行焙燒步驟，於並非減壓氛圍之氛圍(例如大氣壓下)下進行焙燒步驟前後之升溫步驟或降溫步驟。
本發明之波長轉換構件之形狀並無特別限制，例如不僅為板狀、柱狀、球狀、半球狀、半球圓頂狀等其本身具有特定形狀之構件，亦可為形成於玻璃基板或陶瓷基板等之基材表面之覆膜狀者。
以上述方式獲得之波長轉換構件係於玻璃基質中分散螢光體而成者，且玻璃基質以質量%計含有30～75%之SiO2 、1～30%之B2 O3 、大於4%且20%以下之Al2 O3 、0.1～10%之Li2 O、0～未達9%之Na2 O＋K2 O、及0～10%之MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO。
於圖1中表示本發明之發光裝置之實施形態。如圖1所示，發光裝置1係具備波長轉換構件2及光源3而成。光源3係對波長轉換構件2照射螢光體粉末之激發光Lin 。入射至波長轉換構件2之激發光Lin 係轉換為另一波長之光，並自與光源3相反之側以Lout 之形式出射。此時，亦可設為出射波長轉換後之光、與不進行波長轉換而透過之激發光之合成光。 [實施例]
以下，基於實施例詳細地說明本發明，但本發明並不限定於該等實施例。
(1)玻璃之製作 表1～3係顯示實施例(試樣a～m)及比較例(試樣x、y)之玻璃。
[表1]
Figure 107121820-A0304-0001
[表2]
Figure 107121820-A0304-0002
[表3]
Figure 107121820-A0304-0003
首先，以成為表1～3所示之組成之方式調製原料。於鉑坩堝內於1300℃下使原料熔融2小時而玻璃化，使熔融玻璃流出至一對冷卻輥間，藉此成形為膜狀。利用球磨機將膜狀之玻璃進行粉碎後，進行分級而獲得平均粒徑D50為2.5 μm之玻璃粉末。又，藉由將熔融玻璃之一部分澆鑄至碳模框中，而製作適合各測定之板狀試樣。
針對所獲得之試樣，評價折射率(nd)、軟化點、著色度、熱膨脹係數(30～300℃)及耐候性。將結果示於表中。
折射率係以關於氦燈之d射線(587.6 nm)之測定值表示。
軟化點係採用使用纖維伸長法，黏度成為107.6 dPa・s之溫度。
著色度係以如下方式測得。針對厚度10 mm±0.1 mm之經光學研磨之試樣，使用分光光度計以0.5 nm間隔測定200～800 nm之波長區域內之透光率，並製作透光率曲線。於透光率曲線中，將顯示透光率80%之最短波長設為著色度λ80 。
熱膨脹係數(30～300℃)係使用熱膨脹測定裝置(dilato meter)所測得。
耐候性係藉由如下方式進行評價：使用平山製作所製造之HAST試驗機PC-242HSR2，將直徑8 mm、厚度1 mm之圓盤狀評價用試樣於121℃、95%RH、2氣壓之條件下保持300小時，對試樣表面進行觀察。具體而言，於試驗前後根據顯微鏡觀察，將試樣表面無變化者評價為「○」，將於試樣表面析出玻璃成分、或失去光澤者評價為「×」。再者，評價用試樣係藉由將玻璃粉末利用模具進行加壓成型，於低於表1～3所示之軟化點20℃之溫度下焙燒後，實施切斷、研磨等加工而製作。
如表1～3所示般，作為實施例之試樣a～m之各特性優異。另一方面，作為比較例之試樣x之軟化點較高，為785℃。又，試樣y之耐候性較差，著色度λ80 較大，為420 nm。 (2)波長轉換構件之製作 表4～6係顯示實施例(No.1～13)及比較例(No.14)之波長轉換構件。
[表4]
Figure 107121820-A0304-0004
[表5]
Figure 107121820-A0304-0005
[表6]
Figure 107121820-A0304-0006
於表1～3中所記載之各玻璃粉末試樣中，將作為螢光體粉末之BaMgAl10 O17 ：Eu2+ 或α-SiAlON以成為玻璃粉末：螢光體粉末＝80：20(質量比)之方式混合而獲得波長轉換構件用原料粉末。將原料粉末利用模具進行加壓成型而製作直徑1 cm之圓柱狀預備成型體。藉由將該預備成型體於玻璃粉末之軟化點＋30℃之溫度下進行焙燒後，對所獲得之燒結體實施加工，而獲得直徑8 mm、厚度0.2 mm之圓盤狀波長轉換構件。針對所獲得之波長轉換構件，測定發光光譜，算出發光效率。將結果示於表4～6中。
發光效率係以如下方式求出。於激發波長405 nm或460 nm之光源上設置波長轉換構件，於積分球內，測定自試樣上表面發出之光之能量分佈光譜。其次，用所獲得之光譜乘以標準比可見度而計算總光通量，並用總光通量除以光源之功率而算出發光效率。
自表4～6可明確，於使用BaMgAl10 O17 ：Eu2+ 作為螢光體粉末並於405 nm之光源上進行測定之情形時，作為實施例之No.1～13之波長轉換構件係發光效率為5.5 lm/W以上，相對於此，作為比較例之No.14之波長轉換構件係發光效率較低，為2.9 lm/W。
又，於使用α-SiAlON作為螢光體粉末並於460 nm之光源上測定之情形時，作為實施例之No.1～13之波長轉換構件係發光效率為7.2 lm/W以上，相對於此，作為比較例之No.14之波長轉換構件係發光效率較低為4.2 lm/W。
又，認為No.1～13之波長轉換構件係使用耐候性優異之玻璃粉末試樣所製作者，因此即便長時間使用，表面亦不易變質，本身發光效率不易大幅降低。 [產業上之可利用性]
本發明之玻璃係適於作為用於單色或白色LED等一般照明、特殊照明(例如，投影機光源、車載用前照燈光源)等之波長轉換構件用玻璃。
1‧‧‧發光裝置2‧‧‧波長轉換構件3‧‧‧光源
圖1係本發明之一實施形態之發光裝置之模式性側視圖。
1‧‧‧發光裝置
2‧‧‧波長轉換構件
3‧‧‧光源

Claims (11)

  1. 一種用於波長轉換材料之玻璃，其特徵在於：其係用於波長轉換材料者，且以質量%計含有30~75%之SiO2、1~30%之B2O3、大於4%且20%以下之Al2O3、0.1~10%之Li2O、0~未達9%之Na2O+K2O、0~10%之MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO、及0.3~5%之F2。
  2. 如請求項1之用於波長轉換材料之玻璃，其實質上不含有鉛成分、砷成分。
  3. 如請求項1或2之用於波長轉換材料之玻璃，其進而以質量%計含有0~10%之ZrO2。
  4. 如請求項1或2之用於波長轉換材料之玻璃，其軟化點為750℃以下。
  5. 如請求項1或2之用於波長轉換材料之玻璃，其著色度λ80為400nm以下。
  6. 如請求項1或2之用於波長轉換材料之玻璃，其係粉末狀。
  7. 一種波長轉換材料，其含有如請求項6之用於波長轉換材料之玻璃、及螢光體。
  8. 如請求項7之波長轉換材料，其中螢光體為選自氮化物螢光體、氮氧化物螢光體、氧化物螢光體、硫化物螢光體、氧硫化物螢光體、鹵化物螢光體及鋁酸鹽螢光體中之一種以上。
  9. 一種波長轉換構件，其特徵在於包含如請求項7或8之波長轉換材料之燒結體。
  10. 一種波長轉換構件，其特徵在於：其係於玻璃基質中分散螢光體而成者，且玻璃基質以質量%計含有30~75%之SiO2、1~30%之B2O3、大於4%且20%以下之Al2O3、0.1~10%之Li2O、0~未達9%之Na2O+K2O、0~10%之MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO、及0.3~5%之F2。
  11. 一種發光裝置，其特徵在於具備：如請求項9或10之波長轉換構件、及對波長轉換構件照射激發光之光源。
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