TWI788436B - 波長轉換構件及其之製造方法、與發光裝置 - Google Patents

波長轉換構件及其之製造方法、與發光裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI788436B
TWI788436B TW107136660A TW107136660A TWI788436B TW I788436 B TWI788436 B TW I788436B TW 107136660 A TW107136660 A TW 107136660A TW 107136660 A TW107136660 A TW 107136660A TW I788436 B TWI788436 B TW I788436B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
wavelength conversion
conversion member
thermally conductive
conductive filler
light
Prior art date
Application number
TW107136660A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201928005A (zh
Inventor
古山忠仁
Original Assignee
日商日本電氣硝子股份有限公司
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日本電氣硝子股份有限公司 filed Critical 日商日本電氣硝子股份有限公司
Publication of TW201928005A publication Critical patent/TW201928005A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI788436B publication Critical patent/TWI788436B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/0883—Arsenides; Nitrides; Phosphides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/64—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing aluminium
    • C09K11/646—Silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7706—Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity
    • F21V9/45—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity by adjustment of photoluminescent elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本發明提供一種於照射高功率之激發光之情形時能夠抑制經時性之發光強度之降低及構成材料之熔解的波長轉換構件及其之製造方法、與使用該波長轉換構件之發光裝置。 本發明係波長轉換構件10，其特徵在於：其係於無機黏合劑1中分散螢光體粉末2及導熱性填料3而成者，且 無機黏合劑1與導熱性填料3之折射率差為0.2以下， 無機黏合劑1與導熱性填料3之各含量之體積比為40：60～5：95。

Description

波長轉換構件及其之製造方法、與發光裝置
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)等發出之光之波長轉換成其他波長之波長轉換構件及其之製造方法、與使用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，就低耗電、小型輕量、光量之容易調節之觀點而言，對使用LED或LD等激發光源之發光裝置之關注正日益增加。作為此種下一代發光裝置之一例，例如於專利文獻1中揭示有一種發光裝置，其於出射藍光之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。該發光裝置發出作為自LED出射之藍光、與自波長轉換構件出射之黃光之合成光的白光。
作為波長轉換構件，先前一直使用在樹脂基質中分散有螢光體粉末者。然而，於使用該波長轉換構件之情形時，存在如下問題，即，因來自激發光源之光導致樹脂劣化，而發光裝置之亮度容易變低。尤其存在如下問題，即，因激發光源發出之熱或高能量之短波長(藍色～紫外)光導致塑模樹脂劣化，而引起變色或變形。
因此，提出一種波長轉換構件，其係代替樹脂基質而於玻璃基質中分散固定螢光體粉末且包含完全無機固體(例如，參照專利文獻2及3)。該波長轉換構件具有如下特徵：成為母材之玻璃不易因LED之熱或照射光而劣化，從而不易產生變色或變形等問題。 [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]
近年來，為了高功率化，用作激發光源之LED或LD之輸出上升。伴隨於此，因來自激發光源之熱、或自被照射了激發光之螢光體發出之熱，導致波長轉換構件之溫度上升，其結果，存在發光強度經時性地降低(溫度消光)之問題。又，視情形有波長轉換構件之溫度上升變得明顯，而構成材料(玻璃基質等)熔解之虞。
鑒於以上內容，本發明之目的在於提供一種於照射高功率之激發光之情形時能夠抑制經時性之發光強度之降低及構成材料之熔解的波長轉換構件及其之製造方法、與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：其係於無機黏合劑中分散螢光體粉末及導熱性填料而成者，且無機黏合劑與導熱性填料之折射率差為0.2以下，無機黏合劑與導熱性填料之各含量之體積比為40：60～5：95。如上述構成般，使波長轉換構件中所含之導熱性填料之含量相對於無機黏合劑較多，藉此激發光本身之熱、或於將激發光照射至波長轉換構件時自螢光體粉末產生之熱經由導熱性填料傳導，並效率良好地釋出至外部。藉此，可抑制波長轉換構件之溫度上升，而抑制經時性之發光強度之降低及構成材料之熔解。又，藉由使導熱性填料與無機黏合劑之折射率差如上所述般較小，可減輕由導熱性填料與無機黏合劑之界面反射引起之光散射，而可提高激發光或自螢光體粉末發出之螢光之光提取效率。
本發明之波長轉換構件較佳為，空隙率為10%以下。若如此，則於波長轉換構件內部導熱性較低之空氣之存在比率降低，而可提高波長轉換構件之熱導率。又，由於可減少因無機黏合劑、導熱性填料或螢光體粉末、與空隙中所含之空氣的折射率差引起之光散射，故而可提高波長轉換構件之透光性。
本發明之波長轉換構件較佳為，近接之複數個導熱性填料彼此之距離、及/或導熱性填料和與其近接之螢光體粉末之距離為0.08 mm以下。尤佳為複數個導熱性填料彼此、及/或導熱性填料與螢光體粉末接觸。若如此，則於導熱性較低之無機黏合劑中傳熱之距離變短，進而於複數個導熱性填料間形成導熱路徑，因此變得容易將波長轉換構件內部所產生之熱傳導至外部。
本發明之波長轉換構件較佳為，導熱性填料之平均粒徑D50 為1～50 μm。若如此，則可使複數個導熱性填料間、或導熱性填料與螢光體粉末之距離變短，因此變得容易將熱效率良好地釋出至外部。
本發明之波長轉換構件較佳為，導熱性填料具有高於螢光體粉末之熱導率。
本發明之波長轉換構件例如可使用包含氧化物陶瓷者作為導熱性填料。具體而言，導熱性填料較佳為選自氧化鋁、氧化鎂、氧化釔、氧化鋅及鎂氧尖晶石(Magnesia spinel)中之至少一種。
本發明之波長轉換構件較佳為，無機黏合劑之軟化點為1000℃以下。
本發明之波長轉換構件較佳為，無機黏合劑為玻璃。
本發明之波長轉換構件較佳為，厚度為1000 μm以下。
本發明之波長轉換構件較佳為，熱擴散率為1 mm2 /s以上。
本發明之波長轉換構件之製造方法之特徵在於，其係上述波長轉換構件之製造方法，且具備如下步驟：將無機黏合劑、螢光體粉末及導熱性填料之混合粉末放入至燒結用模具中；及對混合粉末進行加熱壓製。如若此，則導熱性填料彼此、或導熱性填料與螢光體粉末變得容易接觸。又，不易於波長轉換構件內部殘存空隙，而可獲得緻密之波長轉換構件。
本發明之波長轉換構件之製造方法較佳為，藉由熱壓裝置、放電電漿燒結裝置或熱均壓裝置進行加熱壓製。
本發明之波長轉換構件之製造方法較佳為，進行加熱壓製時之溫度為1000℃以下。若如此，則可抑制加熱壓製時之螢光體粉末之熱劣化。
本發明之發光裝置之特徵在於：其係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而成。
本發明之發光裝置較佳為，光源為雷射二極體。若如此，則可提高發光強度。再者，於使用雷射二極體作為光源之情形時，波長轉換構件之溫度容易上升，因此容易享受本發明之效果。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種於照射高功率之激發光之情形時能夠抑制經時性之發光強度之降低及構成材料之熔解的波長轉換構件及其之製造方法、與使用該波長轉換構件之發光裝置。
以下，使用圖式而詳細地說明本發明之實施形態。但，本發明並不受以下實施形態任何限定。
(波長轉換構件) 圖1係表示本發明之一實施形態之波長轉換構件之模式性剖視圖。波長轉換構件10係於無機黏合劑1中分散螢光體粉末2及導熱性填料3而成者。本實施形態之波長轉換構件10係透過型波長轉換構件。若自波長轉換構件10之一主面照射激發光，則入射之激發光之一部分藉由螢光體粉末2被波長轉換而成為螢光，該螢光自另一主面照射至外部。波長轉換構件10之形狀並無特別限定，但通常係平面形狀為矩形或圓形之板狀。
如圖1所示般，於本實施形態中複數個導熱性填料3相互近接或接觸。藉此，複數個導熱性填料3之間所存在之導熱性較低之無機黏合劑1之距離變短。尤其於複數個導熱性填料3彼此接觸之部位形成了導熱路徑。又，於本實施形態中，導熱性填料3與螢光體粉末2近接或接觸，藉此螢光體粉末2與導熱性填料3之間所存在之導熱性較低之無機黏合劑1之距離變短。尤其於導熱性填料3與螢光體粉末2接觸之部位形成了導熱路徑。近接之複數個導熱性填料3彼此之距離、及/或導熱性填料3和與其近接之螢光體粉末2之距離較佳為0.08 mm以下、尤其為0.05 mm以下。若如此，則容易將螢光體粉末2中所產生之熱傳導至外部，而可抑制波長轉換構件10之溫度不合理地上升。
再者，近接之複數個導熱性填料3彼此之距離、及導熱性填料3和與其近接之螢光體粉末2之距離可基於藉由波長轉換構件10之反射電子像所獲得之剖面圖像進行測定。
以下，對各構成要素進行詳細說明。
作為無機黏合劑1，考慮到製造時之焙燒步驟中之螢光體粉末2之熱劣化，而較佳為使用軟化點為1000℃以下者。作為此種無機黏合劑1，可列舉玻璃。玻璃由於與樹脂等有機系基質相比耐熱性優異，並且藉由熱處理而容易軟化流動，故而具有容易使波長轉換構件10之結構緻密化之特徵。玻璃之軟化點較佳為250～1000℃，更佳為300～950℃，進而較佳為400～900℃之範圍內，尤佳為400～850℃之範圍內。若玻璃之軟化點過低，則存在波長轉換構件10之機械強度或化學耐久性降低之情形。又，由於玻璃本身之耐熱性較低，故而有因自螢光體粉末2產生之熱而軟化變形之虞。另一方面，若玻璃之軟化點過高，則存在於製造時之焙燒步驟中螢光體粉末2劣化，而波長轉換構件10之發光強度降低之情形。再者，就提高波長轉換構件10之化學穩定性及機械強度之觀點而言，玻璃之軟化點較佳為500℃以上、600℃以上、700℃以上、800℃以上、尤其為850℃以上。作為此種玻璃，可列舉：硼矽酸鹽系玻璃、矽酸鹽系玻璃、鋁矽酸鹽系玻璃等。但，若玻璃之軟化點變高，則焙燒溫度亦變高，結果有製造成本變高之傾向。又，於螢光體粉末2之耐熱性較低之情形時，有於焙燒時劣化之虞。因此，於廉價地製造波長轉換構件10之情形、或使用耐熱性較低之螢光體粉末2之情形時，玻璃基質之軟化點較佳為550℃以下、530℃以下、500℃以下、480℃以下、尤其為460℃以下。作為此種玻璃，可列舉：錫磷酸鹽系玻璃、鉍酸鹽系玻璃、碲化物系玻璃。
再者，作為用於無機黏合劑1之玻璃，通常使用玻璃粉末。玻璃粉末之平均粒徑較佳為50 μm以下、30 μm以下、10 μm以下、尤其為5 μm以下。若玻璃粉末之平均粒徑過大，則難以獲得緻密之燒結體。玻璃粉末之平均粒徑之下限並無特別限定，但通常為0.5 μm以上，進而為1 μm以上。
再者，於本說明書中，平均粒徑係指藉由雷射繞射法所測得之值，表示在藉由雷射繞射法測定時之體積基準之累積粒度分佈曲線中，其累計量自粒子最小者累積為50%之粒徑(D50 )。
螢光體粉末2只要為藉由激發光之入射而出射螢光者，則並無特別限定。作為螢光體粉末2之具體例，例如可列舉選自氧化物螢光體、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、石榴石系化合物螢光體中之至少一種。又，於使用藍光作為激發光之情形時，例如可使用出射綠光、黃光或紅光作為螢光之螢光體。
螢光體粉末2之平均粒徑較佳為1～50 μm、尤其為5～30 μm。若螢光體粉末2之平均粒徑過小，則發光強度容易降低。另一方面，若螢光體粉末2之平均粒徑過大，則有發光色變得不均勻之傾向。
波長轉換構件10中之螢光體粉末2之含量較佳為1～70體積%、1～50體積%、尤其為1～30體積%。若螢光體粉末2之含量過少，則難以獲得所需之發光強度。另一方面，若螢光體粉末2之含量過多，則波長轉換構件10之熱擴散率變低而散熱性容易降低。
導熱性填料3具有高於無機黏合劑1之熱導率。尤佳為導熱性填料3具有高於無機黏合劑1及螢光體粉末2之熱導率。具體而言，導熱性填料3之熱導率較佳為5 W/m·K以上、20 W/m·K以上、40 W/m·K以上、尤其為50 W/m·K以上。
作為導熱性填料3，較佳為氧化物陶瓷。作為氧化物陶瓷之具體例，可列舉：氧化鋁、氧化鎂、氧化釔、氧化鋅、鎂氧尖晶石(MgAl2 O4 )等。該等可單獨使用，亦可混合兩種以上而使用。其中，較佳為使用熱導率相對較高之氧化鋁或氧化鎂，更佳為使用熱導率尤其高且光吸收較少之氧化鎂。再者，就比較容易獲得且廉價之方面而言，較佳為鎂氧尖晶石。
導熱性填料3之平均粒徑較佳為1 μm以上、5 μm以上、10 μm以上、尤其為20 μm以上。若導熱性填料3之平均粒徑過小，則導熱性填料3彼此難以近接、或難以藉由導熱性填料3彼此之接觸而形成導熱路徑，因此難以獲得充分之散熱效果。再者，若導熱性填料3之平均粒徑過大，則形成於複數個導熱性填料3之間之空間變大，波長轉換構件10之緻密性容易降低，因此較佳為50 μm以下、40 μm以下、尤其為30 μm以下。
波長轉換構件10中之無機黏合劑1與導熱性填料3之各含量之體積比為40：60～5：95，較佳為38：62～10：90，更佳為37：63～15：85，進而較佳為35：65～20：80。若導熱性填料3之含量過少(無機黏合劑1之含量過多)，則難以獲得所需之散熱效果。另一方面，若導熱性填料3之含量過多(無機黏合劑1之含量過少)，則波長轉換構件10中之空隙變多，因此難以獲得所需之散熱效果，或者波長轉換構件10內部之光散射過度而導致螢光強度容易降低。
再者，波長轉換構件10中之無機黏合劑1與導熱性填料3之含量基本上根據螢光體粉末2之含量而決定。具體而言，波長轉換構件10中之無機黏合劑1與導熱性填料3之合量較佳為考慮到螢光體粉末2之含量，於30～99體積%、50～99體積%、尤其為70～99體積%之範圍內進行調整。
波長轉換構件10中之空隙率(體積%)較佳為10%以下、5%以下、尤其為3%以下。若空隙率過大，則散熱效果容易降低。又，波長轉換構件10內部之光散射過度，而螢光強度容易降低。
無機黏合劑1與導熱性填料3之折射率差(nd)為0.2以下，較佳為0.15以下，尤其為0.1以下。若該折射率差過大，則無機黏合劑1與導熱性填料3之界面處之反射變大，其結果為光散射過度而螢光強度容易降低。
波長轉換構件10之厚度較佳為1000 μm以下，更佳為500 μm以下，進而較佳為300 μm以下。若波長轉換構件10過厚，則有波長轉換構件10中之光之散射或吸收變得過大，而螢光之出射效率降低之傾向。又，波長轉換構件10之溫度變高，而容易發生經時性之發光強度之降低及構成材料之熔解。再者，波長轉換構件10之厚度之下限值較佳為30 μm左右。若波長轉換構件10過薄，則機械強度容易降低，或者激發光不易被螢光體粉末2吸收，而發光強度容易降低。
為了減少激發光之反射損失或抑制螢光向入射側洩漏，亦可於波長轉換構件10之激發光入射側表面設置抗反射膜或帶通濾波器、進而設置蛾眼構造等微結構構造。
波長轉換構件10藉由具有上述構成，而具有優異之熱擴散性。具體而言，波長轉換構件10之熱擴散率較佳為1 mm2 /s以上、2 mm2 /s以上、3 mm2 /s以上、尤其為4 mm2 /s以上。
又，亦可將波長轉換構件10接合於金屬或陶瓷等其他散熱構件而使用。若如此，則可將波長轉換構件10中所產生之熱進一步效率良好地釋出至外部。
(波長轉換構件之製造方法) 波長轉換構件10可藉由如下步驟進行製造，即，將無機黏合劑1、螢光體粉末2及導熱性填料3之混合粉末放入至燒結用模具中；及對混合粉末進行加熱壓製。
加熱壓製例如可藉由熱壓裝置、放電電漿燒結裝置或熱均壓裝置進行。藉由使用該等裝置，可容易地獲得緻密之燒結體。
進行加熱壓製時之溫度較佳為1000℃以下、950℃以下、尤其為900℃以下。若進行加熱壓製時之溫度過高，則螢光體粉末2容易熱劣化。再者，若進行加熱壓製時之溫度過低，則難以獲得緻密之燒結體，因此較佳為250℃以上、300℃以上、尤其為400℃以上。
進行加熱壓製時之壓力較佳為例如於10～100 MPa、尤其為20～60 MPa之範圍內進行適當調整，以獲得緻密之燒結體。
焙燒時之氛圍較佳為設為真空等之減壓氛圍。若如此，則促進焙燒時之消泡，而容易獲得緻密之燒結體。
燒結用模具之材質並無特別限定，例如可使用碳製模具。
(發光裝置) 圖2係表示使用上述實施形態之波長轉換構件之發光裝置的模式性側視圖。如圖2所示般，發光裝置20具備波長轉換構件10及光源4。自光源4出射之激發光L0 藉由波長轉換構件10被轉換成螢光L1 。又，激發光L0 之一部分直接透過波長轉換構件10。因此，自波長轉換構件10出射激發光L0 與螢光L1 之合成光L2 。例如於激發光L0 為藍光且螢光L1 為黃光之情形時，可獲得白色之合成光L2 。
由於在發光裝置20中使用上述波長轉換構件10，故而可將因對波長轉換構件10照射激發光L0 而產生之熱效率良好地釋出至外部。因此，可抑制波長轉換構件10之溫度不合理地上升。
作為光源4，可列舉LED或LD。就提高發光裝置20之發光強度之觀點而言，光源4較佳為使用可出射高強度之光之LD。於使用LD作為光源之情形時，波長轉換構件10之溫度容易上升，因此容易享受本發明之效果。 [實施例]
以下，使用實施例詳細地說明本發明之波長轉換構件，但本發明並不限於以下實施例。
表1表示本發明之實施例(No.1～10)及比較例(No.11～13)。
[表1]
Figure 107136660-A0304-0001
將導熱性填料、無機黏合劑及螢光體粉末以成為表1所記載之比率之方式進行混合，藉此獲得混合粉末。再者，於表中，螢光體粉末之含量係於混合粉末中所占之含量，導熱性填料及無機黏合劑占餘量。作為各材料，使用以下者。
(a)導熱性填料 MgO(熱導率：約42 W/m·K，平均粒徑D50 ：43 μm或8 μm) Al2 O3 (熱導率：約20 W/m·K，平均粒徑D50 ：9 μm) MgAl2 O4 (熱導率：約16 W/m·K，平均粒徑D50 ：20 μm)
(b)無機黏合劑 無機黏合劑A(矽酸鋇系玻璃粉末，軟化點：790℃，折射率(nd)：1.71，平均粒徑D50 ：2.5 μm) 無機黏合劑B(硼矽酸鹽系玻璃，軟化點：850℃，折射率(nd)：1.56，平均粒徑D50 ：1.4 μm) 無機黏合劑C(錫磷酸鹽系玻璃，軟化點：380℃，折射率(nd)：1.82，平均粒徑D50 ：3.8 μm) 無機黏合劑D(鉍系玻璃，軟化點：450℃，折射率(nd)：1.91，平均粒徑D50 ：2.7 μm) 無機黏合劑E(硼矽酸系玻璃，軟化點：775℃，折射率(nd)：1.49，平均粒徑D50 ：1.3 μm)
(c)螢光體粉末 YAG螢光體(Y3 Al5 O12 ，平均粒徑：15 μm) CASN螢光體(CaAlSiN3 ，平均粒徑：18 μm)
將所獲得之混合粉末放入至設置於富士電波工業製造之熱壓爐(High Multi 5000)內之f40 mm碳製模具中，並進行加熱壓製。作為加熱壓製之條件，於真空氛圍下升溫至表1中所示之熱處理溫度，並於40 MPa之壓力下加壓20分鐘後，一面導入氮氣(N2 )一面進行緩冷，並冷卻至常溫。藉由對所獲得之燒結體實施切削加工，而獲得5 mm×5 mm×1 mm之板狀之波長轉換構件。
關於所獲得之波長轉換構件，利用以下方法對空隙率、熱擴散率、激發光之透過率及耐熱性進行評價。將結果示於表1。又，將No.1之波長轉換構件之局部剖面照片示於圖3。
空隙率係對於藉由波長轉換構件之反射電子像所獲得之剖面照片，使用圖像解析軟體Winroof進行二值化，並基於所獲得之處理圖像中空隙所占之面積比率而算出。
熱擴散率係藉由ai-Phase公司製造之熱擴散率測定裝置i-phase而測定。
激發光之透過率係藉由如下方式而測定。準備2片中央部形成有f3 mm之開口部之30 mm×30 mm×2 mm之鋁板，於該2片鋁板之間夾持波長轉換構件並固定。波長轉換構件係以位於鋁板之大致中央部之方式固定，且使波長轉換構件自各鋁板之開口部露出。自鋁板之一開口部對露出之波長轉換構件照射LD之激發光(波長445 nm，輸出3 W)。將自鋁板之另一開口部出射之光引入至積分球內部後，導向由標準光源校正後之分光器，而測定光之能量分佈光譜。將所獲得之光譜中之激發光波長之峰高設為P1。另外，將LD之激發光直接引入至積分球內部，並同樣地進行測定，將所測定出之光之能量分佈光譜之激發光波長峰高設為P0。於該情形時，將P1/P0之值設為「激發光之透過率」。
波長轉換構件之耐熱性係藉由以下方式而評價。於上述激發光之透過率之測定試驗中，對波長轉換構件照射60秒鐘LD，並觀察波長轉換構件之玻璃基質之狀態。將玻璃基質無變化之情形評為「○」，將玻璃基質熔解之情形評為「Í」。
自表1可知，作為實施例之No.1～10之波長轉換構件之熱擴散率較高，為2.32 mm2 /s以上，且耐熱性亦良好。另一方面，作為比較例之No.11之波長轉換構件由於導熱性填料與無機黏合劑之折射率差較大，為0.24，故而兩者之界面處之光散射變得過強，而波長轉換構件之激發光之透過率變低，為0.08。No.12之波長轉換構件由於導熱性填料之比率過小，故而熱擴散率較低，為0.44 mm2 /s，且耐熱性較差。No.13之波長轉換構件由於導熱性填料之比率過大，故而空隙率變大。其結果為，光散射變大，而激發光之透過率變低，為0.04。如上所述，可知No.1～10之波長轉換構件可將內部所產生之熱效率良好地釋出至外部，且光提取效率優異，耐熱性亦優異。 [產業上之可利用性]
本發明之波長轉換構件作為白色LED等普通照明或特殊照明(例如投影機光源、汽車之頭燈光源、內視鏡之光源)等之構成構件較佳。
1‧‧‧無機黏合劑2‧‧‧螢光體粉末3‧‧‧導熱性填料4‧‧‧光源10‧‧‧波長轉換構件20‧‧‧發光裝置L0‧‧‧激發光L1‧‧‧螢光L2‧‧‧合成光
圖1係表示本發明之一實施形態之波長轉換構件之模式性剖視圖。 圖2係表示使用本發明之一實施形態之波長轉換構件之發光裝置的模式性側視圖。 圖3係實施例之No.1之波長轉換構件之局部剖面照片。

Claims (17)

  1. 一種波長轉換構件，其特徵在於：其係於無機黏合劑中分散螢光體粉末及導熱性填料而成者，且無機黏合劑與導熱性填料之折射率差為0.2以下，無機黏合劑與導熱性填料之各含量之體積比為40：60~5：95。
  2. 如請求項1之波長轉換構件，其空隙率為10%以下。
  3. 如請求項1或2之波長轉換構件，其中近接之複數個導熱性填料彼此之距離、及/或導熱性填料和與其近接之螢光體粉末之距離為0.08mm以下。
  4. 如請求項1或2之波長轉換構件，其中複數個導熱性填料彼此、及/或導熱性填料與螢光體粉末接觸。
  5. 如請求項1或2之波長轉換構件，其中導熱性填料之平均粒徑D50為1~50μm。
  6. 如請求項1或2之波長轉換構件，其中導熱性填料具有高於螢光體粉末之熱導率。
  7. 如請求項1或2之波長轉換構件，其中導熱性填料包含氧化物陶瓷。
  8. 如請求項7之波長轉換構件，其中導熱性填料為選自氧化鋁、氧化鎂、氧化釔、氧化鋅及鎂氧尖晶石中之至少一種。
  9. 如請求項1或2之波長轉換構件，其中無機黏合劑之軟化點為1000℃以下。
  10. 如請求項1或2之波長轉換構件，其中無機黏合劑為玻璃。
  11. 如請求項1或2之波長轉換構件，其厚度為1000μm以下。
  12. 如請求項1或2之波長轉換構件，其熱擴散率為1mm2/s以上。
  13. 一種波長轉換構件之製造方法，其特徵在於：其係如請求項1至12中任一項之波長轉換構件之製造方法，且具備如下步驟：將無機黏合劑、螢光體粉末及導熱性填料之混合粉末放入至燒結用模具中；及對混合粉末進行加熱壓製。
  14. 如請求項13之波長轉換構件之製造方法，其係藉由熱壓裝置、放電電漿燒結裝置或熱均壓裝置進行加熱壓製。
  15. 如請求項13或14之波長轉換構件之製造方法，其中進行加熱壓製時 之溫度為1000℃以下。
  16. 一種發光裝置，其特徵在於：其係具備如請求項1至12中任一項之波長轉換構件、及對波長轉換構件照射激發光之光源而成。
  17. 如請求項16之發光裝置，其中光源為雷射二極體。
TW107136660A 2017-12-12 2018-10-18 波長轉換構件及其之製造方法、與發光裝置 TWI788436B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-237557 2017-12-12
JP2017237557 2017-12-12
JP2018173558A JP7268315B2 (ja) 2017-12-12 2018-09-18 波長変換部材及びその製造方法、並びに発光装置
JP2018-173558 2018-09-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201928005A TW201928005A (zh) 2019-07-16
TWI788436B true TWI788436B (zh) 2023-01-01

Family

ID=67061367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107136660A TWI788436B (zh) 2017-12-12 2018-10-18 波長轉換構件及其之製造方法、與發光裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11041606B1 (zh)
JP (1) JP7268315B2 (zh)
CN (1) CN110006005A (zh)
DE (1) DE112018006320T5 (zh)
TW (1) TWI788436B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113474439A (zh) * 2019-04-18 2021-10-01 日本电气硝子株式会社 波长转换部件及其制造方法、以及发光装置
CN113544236A (zh) * 2019-04-18 2021-10-22 日本电气硝子株式会社 波长转换部件及其制造方法、以及发光装置
US20230159367A1 (en) * 2020-04-28 2023-05-25 Kyocera Corporation Wavelength conversion element and method for manufacturing wavelength conversion element
TWI802899B (zh) * 2020-06-08 2023-05-21 日商日本特殊陶業股份有限公司 螢光板、波長轉換構件及光源裝置
JP7478362B2 (ja) 2021-01-08 2024-05-07 ウシオ電機株式会社 波長変換部材、プロジェクタ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102714261A (zh) * 2009-11-23 2012-10-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 波长转换半导体发光二极管
JP2014022412A (ja) * 2012-07-12 2014-02-03 Nemoto Lumi-Materials Co Ltd 蛍光体分散無機ガラスプレート
JP2016225581A (ja) * 2015-06-04 2016-12-28 日本電気硝子株式会社 波長変換部材及びそれを用いた発光装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW383508B (en) 1996-07-29 2000-03-01 Nichia Kagaku Kogyo Kk Light emitting device and display
JP2003243727A (ja) 2001-12-14 2003-08-29 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置
JP4158012B2 (ja) 2002-03-06 2008-10-01 日本電気硝子株式会社 発光色変換部材
JP2005310756A (ja) * 2004-03-26 2005-11-04 Koito Mfg Co Ltd 光源モジュールおよび車両用前照灯
US7344902B2 (en) 2004-11-15 2008-03-18 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Overmolded lens over LED die
JP4895541B2 (ja) 2005-07-08 2012-03-14 シャープ株式会社 波長変換部材、発光装置及び波長変換部材の製造方法
JP2007157798A (ja) 2005-11-30 2007-06-21 Kyocera Corp 発光装置
JP5672705B2 (ja) * 2010-01-26 2015-02-18 住友化学株式会社 発光装置およびその製造方法
JP5614675B2 (ja) * 2010-02-16 2014-10-29 独立行政法人物質・材料研究機構 波長変換部材の製造方法
JP5701523B2 (ja) * 2010-06-22 2015-04-15 日東電工株式会社 半導体発光装置
US20130258637A1 (en) * 2012-03-31 2013-10-03 Michael Dongxue Wang Wavelength-converting structure for a light source
JP2015038960A (ja) * 2013-05-16 2015-02-26 株式会社日本セラテック 発光装置
CN104595852B (zh) * 2013-10-30 2016-08-24 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 一种波长转换装置、漫反射层、光源系统及投影系统
JP2015089898A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 信越化学工業株式会社 無機蛍光体粉末、無機蛍光体粉末を用いた硬化性樹脂組成物、波長変換部材および光半導体装置
CN105278225B (zh) * 2014-07-21 2018-05-15 深圳市光峰光电技术有限公司 波长转换装置及其制备方法、相关发光装置和投影装置
JP2016115879A (ja) * 2014-12-17 2016-06-23 日本電気硝子株式会社 波長変換部材及び発光デバイス
CN107207957B (zh) * 2015-01-21 2020-11-17 三菱化学株式会社 烧结荧光体、发光装置、照明装置、车辆前照灯及烧结荧光体的制造方法
JP6646934B2 (ja) 2015-02-10 2020-02-14 アルパッド株式会社 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法
JP2017107071A (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、並びにそれらを用いた発光装置
CN107450261B (zh) * 2016-05-31 2021-02-05 佳能株式会社 波长转换元件、光源装置和图像投影装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102714261A (zh) * 2009-11-23 2012-10-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 波长转换半导体发光二极管
JP2014022412A (ja) * 2012-07-12 2014-02-03 Nemoto Lumi-Materials Co Ltd 蛍光体分散無機ガラスプレート
JP2016225581A (ja) * 2015-06-04 2016-12-28 日本電気硝子株式会社 波長変換部材及びそれを用いた発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE112018006320T5 (de) 2020-08-27
TW201928005A (zh) 2019-07-16
JP7268315B2 (ja) 2023-05-08
JP2019105826A (ja) 2019-06-27
US11041606B1 (en) 2021-06-22
US20210172583A1 (en) 2021-06-10
CN110006005A (zh) 2019-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI788436B (zh) 波長轉換構件及其之製造方法、與發光裝置
CN108291987B (zh) 波长转换部件和波长转换元件以及使用它们的发光装置
TWI711189B (zh) 波長轉換構件及使用其而成之發光裝置
TWI654078B (zh) 陶瓷磷光板及包括其之照明裝置
JP6273799B2 (ja) 波長変換材料に用いられるガラス、波長変換材料、波長変換部材及び発光デバイス
WO2018225424A1 (ja) 波長変換体及びその製造方法、並びに波長変換体を用いた発光装置
JP2016225581A (ja) 波長変換部材及びそれを用いた発光装置
JP6365828B2 (ja) 波長変換材料に用いられるガラス、波長変換材料、波長変換部材及び発光デバイス
US20240014357A1 (en) Glass for use in wavelength conversion material, wavelength conversion material, wavelength conversion member, and light-emitting device
WO2019116916A1 (ja) 波長変換部材及びその製造方法、並びに発光装置
JP7469847B2 (ja) 波長変換部材及びそれを用いた発光装置
JP2023083288A (ja) 波長変換部材及びそれを用いた発光装置
JP2019019011A (ja) 波長変換材料に用いられるガラス、波長変換材料、波長変換部材及び発光デバイス
WO2020213456A1 (ja) 波長変換部材及びその製造方法、並びに発光装置
JP2014003070A (ja) 発光装置および照明装置
WO2021132212A1 (ja) 波長変換部材、発光素子及び発光装置
WO2020213455A1 (ja) 波長変換部材及びその製造方法、並びに発光装置
JP7480472B2 (ja) 波長変換部材及びその製造方法、並びに発光装置
JP2019008067A (ja) 波長変換部材及びその製造方法
JP7004235B2 (ja) 波長変換材料に用いられるガラス、波長変換材料、波長変換部材及び発光デバイス
JP2022063277A (ja) 波長変換材料に用いられるガラス、波長変換材料、波長変換部材及び発光デバイス
WO2018163691A1 (ja) 波長変換部材及び発光デバイス