WO2020137780A1 - 波長変換部材及び発光装置 - Google Patents

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WO2020137780A1
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wavelength conversion
conversion member
phosphor particles
light
wavelength
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彰太郎 福本
忠仁 古山
俊輔 藤田
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日本電気硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a wavelength conversion member and a light emitting device that convert a wavelength of light emitted from a light emitting diode (LED: Light Emitting Diode), a laser diode (LD: Laser Diode), or the like into another wavelength.
  • LED Light Emitting Diode
  • LD Laser Diode
  • next-generation light emitting device that replaces fluorescent lamps and incandescent lamps
  • light emitting devices using LEDs and LDs have been attracting attention from the viewpoints of low power consumption, small size and light weight, and easy light adjustment.
  • a next-generation light emitting device a light emitting device in which a wavelength conversion member that absorbs part of blue light and converts it into yellow light is arranged on an LED that emits blue light is disclosed (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 and 2 These light emitting devices emit white light which is a combined light of blue light (excitation light) emitted from the LED and yellow light (fluorescence) emitted from the wavelength conversion member.
  • the conventional wavelength conversion member has a problem that the luminous flux value of the combined light of the excitation light and the fluorescence extracted to the outside is insufficient and the emission intensity cannot be sufficiently increased.
  • an object of the present invention is to provide a wavelength conversion member and a light emitting device having high emission intensity.
  • the luminous flux value of the combined excitation light and fluorescent light extracted from the wavelength conversion member can be improved by adjusting the haze value in the specific wavelength region of the wavelength conversion member.
  • the wavelength conversion member of the present invention is a wavelength conversion member containing phosphor particles in a matrix, and the spectral intensity in the excitation spectrum of the phosphor particles is in the visible light wavelength range where the peak intensity is 5% or less of the maximum peak intensity.
  • the haze value is 0.7 to 0.999.
  • the wavelength conversion member of the present invention preferably has a matrix of glass.
  • phosphor particles may absorb a part of fluorescence. When such phosphor particles are used, the effect of the present invention can be easily enjoyed.
  • the phosphor particles are preferably garnet-based ceramic phosphor particles.
  • the wavelength conversion member of the present invention preferably contains a scattering material.
  • the thickness of the wavelength conversion member of the present invention is preferably 1000 ⁇ m or less.
  • the light emitting device of the present invention is characterized by comprising the wavelength conversion member and a light source for irradiating the wavelength conversion member with excitation light.
  • the light source is preferably a light emitting diode or a laser diode.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing a wavelength conversion member according to an embodiment of the present invention.
  • the wavelength conversion member 10 contains phosphor particles 2 in a matrix 1. Further, it has a first main surface 11 and a second main surface 12.
  • the excitation light A emitted from the light source 6 enters the wavelength conversion member 10 from the second main surface 12 side of the wavelength conversion member 10.
  • the fluorescence is emitted by irradiating the phosphor particles 2 with the excitation light A.
  • the excitation light A and the synthetic light B of the fluorescence are emitted from the first principal surface 11 side of the wavelength conversion member 10.
  • the wavelength conversion member 10 has a haze value of 0.7 to 0.999 in the visible light wavelength range in which the spectral intensity in the excitation spectrum of the phosphor particles 2 is 5% or less of the maximum peak intensity.
  • the visible light region is a region of 380 nm to 780 nm.
  • the haze value is calculated by the following formula from the values of the total light transmittance and the diffuse transmittance in the visible light wavelength region.
  • Haze value (diffuse transmittance) / (total light transmittance)
  • the luminous flux value of the combined light B extracted from the first principal surface 11 is the excitation of the phosphor particles 2. It was found that the spectrum intensity in the spectrum can be improved by adjusting the haze value in the visible light wavelength region where the maximum peak intensity is 5% or less. The mechanism is explained as follows.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a decrease in the luminous flux value of combined light in a wavelength conversion member having a high haze value.
  • the wavelength conversion member 20 shown in FIG. 2 includes phosphor particles 2 and a scattering material 3 in a matrix 1. And since the content of the scattering material 3 is large, it has a high haze value. In such a wavelength conversion member 20, the excitation light A and the fluorescence C are excessively scattered by the scattering material 3 and are likely to be the return light D. Therefore, the combined light B is less likely to be emitted from the first main surface 11, and the luminous flux value of the combined light B is likely to decrease.
  • the present invention regulates the upper limit of the haze value.
  • the upper limit of the haze value of the wavelength conversion member 10 is 0.999 or less, preferably 0.995 or less, and particularly preferably 0.99 or less.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a decrease in the luminous flux value of combined light in a wavelength conversion member having a low haze value.
  • the wavelength conversion member 30 shown in FIG. 3 has a low haze value because it contains the phosphor particles 2 in the matrix 1 and does not contain the scattering material 3.
  • the excitation light A is less likely to be scattered in the matrix 1, so that the amount of the excitation light A irradiated per unit area of the phosphor particle 2 is relatively large. There is little, and the intensity of emitted fluorescence is likely to decrease. Therefore, in the wavelength conversion member 30, the content of the phosphor particles 2 is increased in order to obtain a desired chromaticity.
  • fluorescence reabsorption in which the phosphor particles 2 themselves absorb part of the fluorescence, is likely to occur. That is, as shown in FIG. 3, the fluorescence C emitted from the phosphor particles 2a is absorbed by the other phosphor particles 2b existing in the vicinity of the phosphor particles 2a, and the fluorescence E is newly emitted from the phosphor particles 2b. Is emitted as. Then, since energy loss occurs due to wavelength conversion, the fluorescence E has a lower intensity than the fluorescence C. Therefore, when fluorescence reabsorption occurs, the intensity of the fluorescence emitted from the first principal surface 11 decreases, and the luminous flux value of the combined light B decreases.
  • the present invention regulates the lower limit of the haze value.
  • the lower limit of the haze value of the wavelength conversion member 10 is 0.7, preferably 0.75 or more, particularly preferably 0.80 or more. By doing so, it is possible to suppress the fluorescence reabsorption and suppress the decrease in the luminous flux value of the combined light B emitted from the first main surface 11.
  • the haze value is a value measured in the visible light wavelength region where the spectral intensity in the excitation spectrum of the phosphor particles 2 is 5% or less of the maximum peak intensity.
  • the visible light region is 380 nm to 780 nm.
  • the excitation spectrum is a spectrum showing that the fluorescence intensity of the phosphor at a specific wavelength (monitor wavelength) changes when the wavelength of the excitation light is changed. Although any wavelength can be selected as the monitor wavelength, a wavelength that maximizes the fluorescence intensity of the phosphor particles 2 is usually selected.
  • the excitation probability of the phosphor particles 2 is high, and therefore the fluorescence intensity at the monitor wavelength emitted by the phosphor particles 2 becomes maximum.
  • the excitation probability of the phosphor particles 2 becomes low and the fluorescence intensity becomes small. Then, when the phosphor particles 2 are irradiated with light having a wavelength with a smaller spectrum intensity, the phosphor particles 2 are not excited and fluorescence is not emitted.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an excitation spectrum and a fluorescence spectrum of YAG phosphor particles.
  • the broken line shows the excitation spectrum (monitor wavelength: 555 nm), and the solid line shows the fluorescence spectrum.
  • the emission intensities of the excitation spectrum and the fluorescence spectrum are shown as relative values when the maximum spectrum intensity of each spectrum is 1.
  • the YAG phosphor particles have an excitation spectrum at a wavelength of 380 nm to 540 nm. Therefore, absorption including fluorescence reabsorption occurs in the wavelength range.
  • the present invention defines the visible light wavelength region (540 nm to 780 nm in FIG. 4) in which the maximum peak intensity in the excitation spectrum is 5% or less as the wavelength region. Then, the present invention has been completed by finding that there is no influence of absorption or the like in the wavelength range and the correlation between the haze value and the luminous flux value can be obtained.
  • the haze value may satisfy 0.7 to 0.999 in a part of the visible light wavelength range in which the maximum peak intensity in the excitation spectrum is 5% or less, but the haze value is It is particularly preferable to satisfy.
  • the shape of the wavelength conversion member 10 is not particularly limited, but is usually a plate shape (rectangular plate shape, disk shape, etc.).
  • the thickness of the wavelength conversion member 10 can be appropriately selected so as to obtain the desired chromaticity, but specifically, it is preferably 1000 ⁇ m or less, more preferably 800 ⁇ m or less, and particularly preferably 500 ⁇ m or less. If the thickness is too large, the luminous flux value of the combined light B may decrease.
  • the lower limit of the thickness of the wavelength conversion member 10 is preferably about 50 ⁇ m. If the thickness is too small, the mechanical strength tends to decrease.
  • the chromaticity of the wavelength conversion member 10 is not particularly limited, but when YAG phosphor particles emitting yellow light are used as the phosphor particles 2 and blue light (center wavelength near 450 nm) is used as the excitation light A, wavelength conversion is performed.
  • the combined light B emitted from the member 10 preferably has the following chromaticity.
  • the synthetic light B when the excitation light A is applied to the wavelength conversion member 10 installed in the opening of the integrating sphere is condensed, and the chromaticity (Cx) measured by the spectroscope is 0.22 to 0. It is preferably 0.44, more preferably 0.23 to 0.37, and particularly preferably 0.24 to 0.33.
  • the chromaticity of the combined light B is too low, the proportion of blue light becomes too high, and it becomes difficult to obtain a desired hue. Further, in this case, the addition amount of the phosphor particles 2 is often small, and it becomes difficult to obtain a predetermined haze value. On the other hand, if the chromaticity of the combined light B is too high, the proportion of yellow light becomes too high, and it becomes difficult to obtain a desired color tone. Further, in this case, the amount of the phosphor particles 2 added is often large, and the light flux value is likely to be low due to the influence of fluorescence reabsorption.
  • the wavelength conversion member 10 preferably has a total light transmittance of 20% or more, more preferably 30% or more, in the visible light wavelength range in which the maximum peak intensity in the excitation spectrum of the phosphor particles 2 is 5% or less. 40% or more is particularly preferable. If the total light transmittance is too low, the luminous flux value of the combined light B emitted from the first principal surface 11 will be too low, and the emission intensity of the wavelength conversion member 10 will be low.
  • the haze value can be adjusted to an arbitrary value by changing the scattering factor that constitutes the wavelength conversion member 10. Specifically, it can be adjusted by changing the refractive index of the matrix 1, the content of the phosphor particles 2 and the scattering material 3, the particle size, the refractive index, and the like.
  • each scattering factor will be described in detail.
  • the matrix 1 of the present invention is not particularly limited as long as it can contain the phosphor particles 2 inside and is a transparent material that transmits the excitation light A and the synthetic light B.
  • resin or glass can be used. From the viewpoint of obtaining the wavelength conversion member 10 having high heat resistance and weather resistance, it is preferable to use glass. From the viewpoint of obtaining the lightweight wavelength conversion member 10, it is preferable to use a resin.
  • the glass examples include SiO 2 —B 2 O 3 based glass, SiO 2 —B 2 O 3 —RO (RO is an alkali metal oxide) based glass, SnO—P 2 O 5 based glass, TeO 2 based glass, Bi 2 O 3 based glass and the like can be mentioned.
  • the SiO 2 —B 2 O 3 based glass has, for example, a composition of mol %, SiO 2 30 to 80%, B 2 O 3 1 to 40%, MgO 0 to 10%, CaO 0 to 30%, SrO 0 to Those containing 20%, BaO 0-40%, MgO+CaO+SrO+BaO 5-45%, Al 2 O 3 0-20%, ZnO 0-20% are preferable.
  • the SiO 2 —B 2 O 3 —RO glass has, for example, a composition of mol% of SiO 2 70 to 90%, B 2 O 3 9 to 25%, Li 2 O 0 to 5%, and Na 2 O. Contains 0-5%, K 2 O 0-5%, Li 2 O+Na 2 O+K 2 O 0.1-5%, Al 2 O 3 0-5%, MgO 0-5%, CaO+SrO+BaO 0-5% It is preferable.
  • the SnO—P 2 O 5 based glass is preferably one containing SnO 35 to 80%, P 2 O 5 5 to 40%, and B 2 O 3 0 to 30% in mol% as a glass composition.
  • a translucent thermoplastic resin for example, a thermosetting resin, or an ultraviolet curing resin can be used.
  • polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyethylene terephthalate, polyvinyl alcohol, polystyrene, polycarbonate, acrylic resin, melamine resin, epoxy resin and the like can be used.
  • polycarbonate or acrylic resin because they have excellent light transmittance.
  • the refractive index (nd) of the matrix 1 is preferably 1.3 to 2.2, more preferably 1.4 to 2.1, and more preferably 1.45 to 2.05. , 1.5 to 2 is more preferable, and 1.55 to 1.95 is particularly preferable. By doing so, it becomes easier to suppress excessive scattering that occurs at the interface between the phosphor particles 2 and the matrix 1, and it becomes easier to adjust the haze value of the wavelength conversion member 10.
  • the form of the matrix 1 is not particularly limited as long as it contains the phosphor particles 2 therein.
  • the matrix 1 is composed of a sintered body of glass powder.
  • the average particle diameter (D 50 ) of the glass powder is preferably 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m, 0.5 ⁇ m to 40 ⁇ m, and particularly preferably 1 ⁇ m to 30 ⁇ m. If the average particle diameter (D 50 ) is too small, the effect of grain boundaries, which is one of the scattering factors, tends to be large, and the haze value may become too high. On the other hand, if the average particle diameter (D 50 ) is too large, it becomes difficult to uniformly disperse the phosphor particles 2 in the matrix 1, and the chromaticity of the synthetic light B tends to be nonuniform.
  • the phosphor particles 2 may absorb a part of fluorescence, and in that case, the effect of the present invention can be easily obtained.
  • "to absorb a part of fluorescence” means that the excitation wavelength region and the emission wavelength region overlap, and specifically, as shown in FIG. 4, the maximum peak intensity of the excitation spectrum is 5% or more. It means that the fluorescence spectrum has an overlap in a certain wavelength range.
  • the phosphor particles 2 preferably have an excitation spectrum wavelength peak value at a wavelength of 300 to 500 nm and an emission peak at a wavelength of 380 to 780 nm, and particularly, garnet such as YAG (yttrium aluminum garnet) phosphor particles. It is preferable that the particles are ceramic phosphor particles.
  • the phosphor particles 2 are not limited to the above, and for example, oxides, nitrides, oxynitrides, sulfides, oxysulfides, rare earth sulfides, aluminate chlorides, halophosphate chlorides and the like may be used. Good.
  • the content of the phosphor particles 2 in the wavelength conversion member 10 is preferably 0.01 to 30% by volume, more preferably 0.1 to 20%, and particularly preferably 1 to 15%. If the content is too large, the above-mentioned fluorescence reabsorption tends to occur, and the emission intensity of the wavelength conversion member 10 tends to decrease. If the content is too small, the tint of the synthetic light B tends to be inhomogeneous, and it becomes difficult to obtain the desired chromaticity.
  • the average particle diameter (D 50 ) of the phosphor particles 2 is preferably 0.001 to 50 ⁇ m, more preferably 0.1 to 30 ⁇ m, and particularly preferably 1 to 30 ⁇ m. If the average particle size of the phosphor particles 2 is too small, the phosphor particles 2 are likely to aggregate with each other, and the chromaticity of the synthetic light B may be nonuniform. Further, the scattering tends to be excessive, and the haze value may be too high. If the average particle diameter is too large, it becomes difficult to uniformly disperse the phosphor particles 2 in the matrix 1, and the chromaticity of the synthetic light B may become non-uniform.
  • the average particle diameter (D 50) of the powder form particles means a value measured by a laser diffraction method, in the cumulative particle size distribution curve of the volume-based when measured by a laser diffraction method, the accumulated amount Indicates a particle diameter that is 50% cumulatively from the smaller particles.
  • the particle diameter of the particles in the wavelength conversion member 10 (for example, the average particle diameter of the phosphor particles 2 dispersed in the matrix 1) can be measured using, for example, an X-ray CT scan. .. In this case, in the cumulative particle size distribution curve based on volume when measured by CT scan, the cumulative amount is 50%, which is cumulative from the smaller particles.
  • the refractive index (nd) of the phosphor particles 2 is not particularly limited, but in general, the powder of the phosphor particles 2 often has a higher refractive index than the resin or glass forming the matrix 1.
  • borosilicate glass has a refractive index of about 1.5 to 1.6
  • YAG phosphor particles have a refractive index of about 1.83. If the refractive index difference between the phosphor particles 2 and the matrix 1 is too large, the ratio of the excitation light A reflected at the interface between the phosphor particles 2 and the matrix 1 increases, and the haze value tends to become too high.
  • the difference in refractive index between the matrix 1 and the phosphor particles 2 is preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, more preferably 0.3 or less, and 0.25.
  • the following is particularly preferable. By doing so, it becomes easier to suppress excessive scattering that occurs at the interface between the phosphor particles 2 and the matrix 1, and it becomes easier to adjust the haze value of the wavelength conversion member 10.
  • the refractive index difference may not be limited to the above.
  • the preferable haze value range for maximizing the luminous flux value is correlated with the difference in refractive index between the matrix 1 and the phosphor particles 2.
  • the difference in refractive index between the matrix 1 and the phosphor particles 2 and the haze value are preferably controlled as follows.
  • the haze value is preferably 0.7 to 0.99, more preferably 0.72 to 0.9, and 0. Particularly preferred is 0.7 to 0.85.
  • the haze value is preferably 0.7 to 0.99, more preferably 0.75 to 0.95, 0.8 to 0.9 is particularly preferable.
  • the haze value is preferably 0.7 to 0.999, more preferably 0.8 to 0.995, and 0.9 to 0.99 is particularly preferred.
  • the wavelength conversion member 10 of the present invention preferably contains the scattering material 3.
  • the scattering material 3 is not particularly limited, and inorganic particles such as ceramic powder or glass powder can be used. It is particularly preferable to use ceramic powder. In general, since ceramic powder has a higher thermal diffusivity than a transparent material such as resin or glass forming the matrix 1, the heat generated when the phosphor particles 2 emit fluorescence is efficiently transferred to the outside of the wavelength conversion member 10. The phosphor particles 2 can be released, and the deterioration of the phosphor particles 2 due to heat can be suppressed. Glass powder is preferable because it is easy to finely adjust the refractive index, and thus it is easy to precisely adjust the haze value of the wavelength conversion member 10.
  • the ceramic powder for example, silicon dioxide, boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, magnesium oxide, titanium oxide, niobium oxide, zinc oxide, etc. can be used.
  • the glass powder for example, multi-component glass or single-component glass such as silica glass can be used.
  • the softening point of the glass powder is preferably higher than the softening point of the matrix 1 by 30° C. or higher, more preferably 50° C. or higher, particularly preferably 100° C. or higher.
  • the content of the scattering material 3 in the wavelength conversion member 10 is preferably 0 to 50%, more preferably 0.01 to 40%, further preferably 0.1 to 10%, particularly preferably 1 to 5% in terms of volume %. preferable. If the content is too large, the haze value of the wavelength conversion member 10 becomes too high, and the emission intensity tends to decrease. Further, the total light transmittance of the wavelength conversion member 10 may be excessively lowered.
  • the average particle diameter (D 50 ) of the scattering material 3 is preferably 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 0.3 ⁇ m to 50 ⁇ m, and particularly preferably 1 ⁇ m to 30 ⁇ m. If the average particle diameter (D 50 ) of the scattering material 3 is too small, the haze value tends to be too high. Further, since the scattering tends to be excessive, the haze value may be too high. On the other hand, if the average particle diameter (D 50 ) is too large, it becomes difficult for the scattering material 3 to be uniformly dispersed in the matrix 1, and the chromaticity of the synthetic light B may be non-uniform.
  • the shape of the light diffusing material 3 is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a crushed shape, a hollow shape, a rod shape, and a fiber shape.
  • the difference in refractive index between the scattering material 3 and the matrix 1 is preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, and particularly preferably 0.3 or less. By doing so, it becomes easy to suppress excessive scattering that occurs at the interface between the scattering material 3 and the matrix 1, and it becomes easy to adjust the haze value of the wavelength conversion member 10.
  • the refractive index difference may not be limited to the above.
  • the density difference between the phosphor particles 2 and the matrix 1 is preferably 4 or less, 3.5 or less, and particularly 3 or less. If the density difference is too large, it becomes difficult to uniformly disperse the phosphor particles 2 in the matrix 1, and the chromaticity of the synthetic light B tends to be non-uniform.
  • the density difference between the scattering material 3 and the matrix 1 is preferably 4 or less, 3.5 or less, and more preferably 3 or less. If the density difference is too large, it becomes difficult for the scattering material 3 to be uniformly dispersed in the matrix 1, and the chromaticity of the combined light B tends to be uneven.
  • voids, grain boundaries, striae, etc. in the wavelength conversion member 10 can also affect the haze value as scattering factors. Further, when glass is used for the matrix 1, crystals may be precipitated in the manufacturing process of the wavelength conversion member 10 described later, and the crystals may also become a scattering factor. The haze value can be adjusted to any value by considering these scattering factors.
  • the porosity of the wavelength conversion member 10 is preferably 5% or less in volume %, more preferably 3% or less, and particularly preferably 1% or less. If the porosity is too large, light is scattered at the boundary between the void and the matrix 1, so that the scattering tends to be excessive.
  • the crystals precipitated inside are preferably 30% or less by volume, more preferably 25% or less, and more preferably 20% or less with respect to the matrix 1. Is particularly preferable. If there are too many crystals, light scattering becomes excessive, and the emission intensity of the wavelength conversion member 10 tends to decrease. Further, the total light transmittance of the wavelength conversion member 10 may be excessively lowered.
  • the manufacturing method of the wavelength conversion member 10 is not particularly limited as long as it has a structure in which the matrix 1 contains the phosphor particles 2.
  • the wavelength conversion member 10 can be obtained by mixing the glass powder and the phosphor particles 2 (further, if necessary, the scattering material 3) and firing.
  • the influence of grain boundaries which is one of the scattering factors, tends to be large. Therefore, from the viewpoint of manufacturing the wavelength conversion member 10 in which the influence of grain boundaries is small, the wavelength conversion member 10 is manufactured by allowing the liquid or semi-solid resin to contain the phosphor particles 2 and then curing the resin.
  • the wavelength conversion member 10 is manufactured by allowing the liquid or semi-solid resin to contain the phosphor particles 2 and then curing the resin.
  • the wavelength conversion member 10 is manufactured by allowing the liquid or semi-solid resin to contain the phosphor particles 2 and then curing
  • FIG. 5 is a schematic sectional view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the light emitting device 50 includes the wavelength conversion member 10 and the light source 6.
  • the light source 6 is arranged so that the excitation light A enters the second main surface 12.
  • the excitation light A emitted from the light source 6 is wavelength-converted by the wavelength conversion member 10 into fluorescence having a longer wavelength than the excitation light A. Further, part of the excitation light A passes through the wavelength conversion member 10. Therefore, the wavelength conversion member 10 emits the combined light B of the excitation light A and the fluorescence.
  • the excitation light A is blue light and the fluorescence is yellow light
  • white synthetic light B can be obtained.
  • the light source 6 may be an LED or an LD, but from the viewpoint of increasing the emission intensity of the light emitting device 50, it is preferable to use an LD that can emit high intensity light.
  • the light source 6 is arranged apart from the wavelength conversion member 10, but the configuration is not limited to this.
  • the light source 6 and the wavelength conversion member 10 may be in direct contact with each other or may be joined via an adhesive layer.
  • Tables 1 to 3 show examples (Nos. 1 to 6 and 9 to 23) of the present invention and comparative examples (Nos. 7 and 8).
  • the examples (No. 1 to 6, 9 to 23) and the comparative examples (No. 7 and 8) were produced as follows. First, a matrix, phosphor particles, and if necessary, a scattering material were mixed so as to have the contents shown in Tables 1 to 3 to obtain a mixture. The following were used for each material. In Table 1, the volume concentration (%) indicates the volume concentration in the total volume of the matrix, phosphor particles, and scattering material.
  • Matrix glass A powder-borosilicate glass (SiO 2 -B 2 O 3 type glass), refractive index (nd): 1.58, density: 3.1 g/cm 3 , average particle diameter D 50 : 2. 5 ⁇ m, softening point: 850° C.
  • No. Nos. 1 to 13 and 20 to 23 have a thickness of 200 ⁇ m.
  • Samples Nos. 14 to 19 were rectangular plate-shaped wavelength conversion members having a thickness of 180 ⁇ m.
  • the haze value, luminous flux value, and chromaticity of the obtained wavelength conversion member were evaluated by the following methods.
  • the haze value was measured by measuring the total light transmittance and diffuse transmittance using a spectrophotometer V-670 manufactured by JASCO Corporation, and calculating the haze value at a wavelength of 600 nm by the following formula.
  • the spectral intensity of the excitation spectrum of the phosphor used in this example at a wavelength of 600 nm is 5% or less of the maximum peak intensity.
  • Haze value (diffuse transmittance) / (total light transmittance)
  • the luminous flux value and chromaticity were measured by irradiating excitation light from a light source and concentrating the light emitted from the wavelength conversion member with an integrating sphere.
  • a blue LED maximum peak of excitation spectrum: 450 nm
  • the output was kept constant.
  • a spectroscope PMA-12 manufactured by Hamamatsu Photonics was used as the measuring device. It should be noted that the luminous flux value was the highest among the examples (Nos. 1 to 6 and 9 to 23) and the comparative examples (Nos. 7 and 8). The value of 6 was 1 and the rest was shown as a relative value.
  • Figure 6 shows a graph plotting the values of haze and relative luminous flux for each sample.
  • wavelength conversion members having high luminous flux values and high emission intensity were obtained. Specifically, the relative luminous flux value was 0.95 or more.

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Abstract

高い発光強度を有する波長変換部材及び発光装置を提供することを目的とする。 マトリクス１中に蛍光体粒子２を含有する波長変換部材１０であって、蛍光体粒子２の励起スペクトルにおけるスペクトル強度が、最大ピーク強度の５％以下となる可視光波長域において、ヘイズ値が０．７～０．９９９であることを特徴とする波長変換部材１０。

Description

波長変換部材及び発光装置
　本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）等の発する光の波長を別の波長に変換する波長変換部材及び発光装置に関する。
　近年、蛍光ランプや白熱灯に変わる次世代の発光装置として、低消費電力、小型軽量、容易な光量調節という観点から、ＬＥＤやＬＤを用いた発光装置に対する注目が高まってきている。そのような次世代発光装置の一例として、青色光を出射するＬＥＤ上に、青色光の一部を吸収して黄色光に変換する波長変換部材が配置された発光装置が開示されている（特許文献１、２）。これらの発光装置は、ＬＥＤから出射された青色光（励起光）と、波長変換部材から出射された黄色光（蛍光）との合成光である白色光を発する。
特開２０００－２０８８１５号公報 特開２００３－２５８３０８号公報
　近年は発光デバイスの高性能化に伴い、より高強度の白色光を取り出すことができる波長変換部材が求められている。しかしながら、従来の波長変換部材では外部に取り出される励起光と蛍光の合成光の光束値が不十分であり、発光強度を十分に高めることができないという問題がある。
　以上に鑑み、本発明は高い発光強度を有する波長変換部材及び発光装置を提供することを目的とする。
　本発明者らが鋭意検討した結果、波長変換部材から取り出される励起光と蛍光の合成光の光束値は、波長変換部材の特定波長域におけるヘイズ値を調節することにより、改善できることが判明した。
　すなわち、本発明の波長変換部材は、マトリクス中に蛍光体粒子を含有する波長変換部材であって、蛍光体粒子の励起スペクトルにおけるスペクトル強度が、最大ピーク強度の５％以下となる可視光波長域において、ヘイズ値が０．７～０．９９９であることを特徴とする。
　本発明の波長変換部材は、マトリクスがガラスであることが好ましい。
　本発明の波長変換部材は、蛍光体粒子が蛍光の一部を吸収するものであってもよい。このような蛍光体粒子を用いた場合、本発明の効果を享受しやすくなる。
　本発明の波長変換部材は、蛍光体粒子が、ガーネット系セラミック蛍光体粒子であることが好ましい。
　本発明の波長変換部材は、散乱材を含有することが好ましい。
　本発明の波長変換部材は、厚みが１０００μｍ以下であることが好ましい。
　本発明の発光装置は、上記波長変換部材と、波長変換部材に励起光を照射する光源を備えてなることを特徴とする。
　本発明の発光装置は、光源が発光ダイオード又はレーザーダイオードであることが好ましい。
　本発明によれば、高い発光強度を有する波長変換部材及び発光装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る波長変換部材を示す模式的断面図である。 ヘイズ値が高い波長変換部材における合成光の光束値低下を説明する図である。 ヘイズ値が低い波長変換部材における合成光の光束値低下を説明する図である。 ＹＡＧ蛍光体粒子の励起スペクトル及び蛍光スペクトルを表す模式図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置を示す模式的断面図である。 本発明の実施例における相対光束値とヘイズの関係を表す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではない。
　（波長変換部材１０）
　図１は、本発明の一実施形態に係る波長変換部材を示す模式的断面図である。図１に示すように、波長変換部材１０は、マトリクス１中に蛍光体粒子２を含有する。また、第１の主面１１と、第２の主面１２を有する。
　図１に示すように、光源６から出射された励起光Ａは、波長変換部材１０の第２の主面１２側から波長変換部材１０に入射する。励起光Ａが蛍光体粒子２に照射されることで、蛍光が出射される。そして、励起光Ａ及び蛍光の合成光Ｂが、波長変換部材１０の第１の主面１１側から出射される。
　波長変換部材１０は、蛍光体粒子２の励起スペクトルにおけるスペクトル強度が、最大ピーク強度の５％以下となる可視光波長域において、ヘイズ値が０．７～０．９９９である。なお、本発明において、可視光領域は３８０ｎｍ～７８０ｎｍの領域を示す。また、ヘイズ値は前記可視光波長域の全光線透過率及び拡散透過率の値から下記の式により算出される。
　ヘイズ値＝（拡散透過率）／（全光線透過率）
　本発明者らが鋭意検討した結果、マトリクス１中に蛍光体粒子２を含有する波長変換部材１０において、第１の主面１１から取り出される合成光Ｂの光束値は、蛍光体粒子２の励起スペクトルにおけるスペクトル強度が、最大ピーク強度の５％以下となる可視光波長域におけるヘイズ値を調節することにより、改善することができることが判明した。そのメカニズムは下記のように説明される。
　図２は、ヘイズ値が高い波長変換部材における合成光の光束値低下を説明する図である。図２に示す波長変換部材２０は、マトリクス１中に蛍光体粒子２と散乱材３を含む。そして、散乱材３の含有量が多いため、高いヘイズ値を有する。このような波長変換部材２０では、励起光Ａや蛍光Ｃが散乱材３によって過剰に散乱され、戻り光Ｄとなりやすい。そのため、合成光Ｂが第１の主面１１から出射されにくくなり、合成光Ｂの光束値が低下しやすい。
　上記課題を鑑みて、本発明はヘイズ値の上限値を規制している。具体的には、波長変換部材１０のヘイズ値の上限が０．９９９以下であり、０．９９５以下であることが好ましく、０．９９以下であることが特に好ましい。このようにすれば、励起光Ａや蛍光Ｃの過剰な散乱を抑制し、第１の主面１１から出射される合成光Ｂの光束値の低下を抑制することができる。
　図３は、ヘイズ値が低い波長変換部材における合成光の光束値低下を説明する図である。図３に示す波長変換部材３０は、マトリクス１中に蛍光体粒子２を含み、散乱材３を含まないことから、低いヘイズ値を有する。一般的に、散乱材３を含まない波長変換部材３０では、マトリクス１中で励起光Ａが散乱されにくいので、蛍光体粒子２の単位面積あたりに照射される励起光Ａの量が相対的に少なく、出射される蛍光の強度が低下しやすい。そのため、波長変換部材３０では、所望の色度を得るために蛍光体粒子２の含有量を増加させている。ところが、蛍光体粒子２の含有量が多くなると、蛍光体粒子２自身が蛍光の一部を吸収する、いわゆる蛍光再吸収が発生しやすくなる。すなわち、図３に示すように、蛍光体粒子２ａから出射された蛍光Ｃが、蛍光体粒子２ａの近傍に存在する他の蛍光体粒子２ｂによって吸収され、蛍光体粒子２ｂから、新たに蛍光Ｅとして出射される。そして、波長変換に伴うエネルギーロスが生じるため、蛍光Ｅは蛍光Ｃよりも強度が低い。そのため、蛍光再吸収が生じると、第１の主面１１から出射される蛍光の強度が低下してしまい、合成光Ｂの光束値が低下する。
　上記課題を鑑みて、本発明はヘイズ値の下限値を規制している。具体的には、波長変換部材１０のヘイズ値の下限が０．７であり、０．７５以上が好ましく、０．８０以上が特に好ましい。このようにすれば、蛍光再吸収を抑制し、第１の主面１１から出射される合成光Ｂの光束値の低下を抑制することができる。
　さらに本発明において、上記ヘイズ値は、蛍光体粒子２の励起スペクトルにおけるスペクトル強度が最大ピーク強度の５％以下となる可視光波長域において測定される値を採用している。可視光領域は３８０ｎｍ～７８０ｎｍとする。励起スペクトルは、励起光の波長を変えたときに、特定波長（モニター波長）における蛍光体の蛍光強度が変化する模様を示すスペクトルである。なお、モニター波長は任意の波長を選択することができるが、通常、蛍光体粒子２の蛍光強度が最大となる波長が選択される。
　例えば、励起スペクトルのスペクトル強度が最大となる波長の光を蛍光体粒子２に照射すると、蛍光体粒子２の励起確率が高いため、蛍光体粒子２が発するモニター波長における蛍光強度は最大となる。一方、スペクトル強度が小さい波長の光を蛍光体粒子２に照射すると、蛍光体粒子２の励起確率が低くなり、蛍光強度は小さくなる。そして、スペクトル強度がさらに小さい波長の光を蛍光体粒子２に照射すると、蛍光体粒子２は励起されなくなり、蛍光が出射されなくなる。
　図４は、ＹＡＧ蛍光体粒子の励起スペクトル及び蛍光スペクトルを表す模式図である。破線は励起スペクトル（モニター波長：５５５ｎｍ）、実線は蛍光スペクトルを示す。また、励起スペクトル及び蛍光スペクトルの発光強度は、各スペクトルの最大スペクトル強度を１とした場合の相対値で示してある。図４に示すように、ＹＡＧ蛍光体粒子は、波長３８０ｎｍ～５４０ｎｍにおいて励起スペクトルを有する。そのため、当該波長域では蛍光再吸収をはじめとする吸収が生じる。吸収が生じる波長域では、後述する散乱因子の影響により、全光線透過率と拡散透過率のスペクトル形状が変動しやすいという問題があり、ヘイズ値と発光強度との相関が取りにくい。
　一方、上述したように、励起スペクトルのスペクトル強度が十分に小さい波長域の光を蛍光体粒子２に照射しても、蛍光体粒子２が励起されにくく、蛍光は出射されにくい。そこで本発明は、当該波長域として、励起スペクトルにおける最大ピーク強度が５％以下である可視光波長域（図４においては、５４０ｎｍ～７８０ｎｍ）を定義している。そして、本発明は、当該波長域では吸収などの影響がなく、ヘイズ値と光束値の相関が取れることを見出し、完成したものである。
　なお、ヘイズ値は励起スペクトルにおける最大ピーク強度が５％以下である可視光波長域の一部で０．７～０．９９９を満たしていればよいが、当該波長域の全域で上記ヘイズ値を満たしていることが特に好ましい。
　波長変換部材１０の形状は特に限定されないが、通常は板状（矩形板状、円盤状等）である。波長変換部材１０の厚みは、目的とする色度が得られるよう適宜選択することができるが、具体的には、１０００μｍ以下が好ましく、８００μｍ以下がより好ましく、５００μｍ以下であることが特に好ましい。厚みが大きすぎると、合成光Ｂの光束値が低下するおそれがある。なお、波長変換部材１０の厚みの下限は、５０μｍ程度であることが好ましい。厚みが小さすぎると、機械的強度が低下しやすくなる。
　波長変換部材１０の色度は特に限定されないが、蛍光体粒子２として黄色光を発するＹＡＧ蛍光体粒子を用い、かつ励起光Ａに青色光（中心波長４５０ｎｍ付近）を用いる際には、波長変換部材１０から出射される合成光Ｂが以下の色度を有することが好ましい。具体的には、積分球の開口部に設置した波長変換部材１０に励起光Ａを照射した際の合成光Ｂを集光し、分光器で測定した色度（Ｃｘ）が０．２２～０．４４であることが好ましく、０．２３～０．３７であることがより好ましく、０．２４～０．３３であることが特に好ましい。合成光Ｂの色度が低すぎると、青色光の割合が高くなりすぎて、所望の色合いが得づらくなる。また、この場合は蛍光体粒子２の添加量が少ない場合が多く、所定のヘイズ値も得づらくなる。一方、合成光Ｂの色度が高すぎると、黄色光の割合が高くなりすぎて、所望の色合いが得づらくなる。また、この場合は蛍光体粒子２の添加量が多い場合が多く、蛍光再吸収の影響により光束値が低くなりやすくなる。
　波長変換部材１０は、蛍光体粒子２の励起スペクトルにおける最大ピーク強度が５％以下である可視光波長域において、全光線透過率が２０％以上であることが好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上が特に好ましい。全光線透過率が低すぎると、第１の主面１１から出射される合成光Ｂの光束値が低下しすぎてしまい、波長変換部材１０の発光強度が低下する。
　本発明において、ヘイズ値は波長変換部材１０を構成する散乱因子を変化させることにより、任意の値に調節することができる。具体的には、マトリクス１の屈折率、蛍光体粒子２及び散乱材３の含有量、粒径、屈折率などを変化させることにより調節することができる。以下、各散乱因子について詳細に説明する。
　（マトリクス１）
　本発明のマトリクス１は、内部に蛍光体粒子２を含有することができ、励起光Ａ及び合成光Ｂを透過する透明材料であれば特に限定されない。例えば、樹脂やガラスを用いることができる。耐熱性及び耐候性の高い波長変換部材１０を得るという観点からは、ガラスを用いることが好ましい。また、軽量な波長変換部材１０を得るという観点からは、樹脂を用いることが好ましい。
　ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３－ＲＯ（ＲＯはアルカリ金属酸化物）系ガラス、ＳｎＯ－Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＴｅＯ２系ガラス、Ｂｉ２Ｏ３系ガラス等が挙げられる。
　ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３系ガラスは、例えば、組成としてモル％で、ＳｉＯ２　３０～８０％、Ｂ２Ｏ３　１～４０％、ＭｇＯ　０～１０％、ＣａＯ　０～３０％、ＳｒＯ　０～２０％、ＢａＯ　０～４０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　５～４５％、Ａｌ２Ｏ３　０～２０％、ＺｎＯ　０～２０％を含有するものが好ましい。
　また、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３－ＲＯ系ガラスは、例えば、組成としてモル％で、ＳｉＯ２　７０～９０％、Ｂ２Ｏ３　９～２５％、Ｌｉ２Ｏ　０～５％、Ｎａ２Ｏ　０～５％、Ｋ２Ｏ　０～５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　０．１～５％、Ａｌ２Ｏ３　０～５％、ＭｇＯ　０～５％、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　０～５％を含有することが好ましい。
　ＳｎＯ－Ｐ２Ｏ５系ガラスとしては、ガラス組成としてモル％で、ＳｎＯ　３５～８０％、Ｐ２Ｏ５　５～４０％、Ｂ２Ｏ３０～３０％を含有するものが好ましい。
　樹脂としては、例えば、透光性を有する熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、紫外硬化樹脂を用いることができる。具体的には、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等を使用することができる。特に光透過性に優れることから、ポリカーボネート、アクリル樹脂を使用することが好ましい。
　マトリクス１の屈折率（ｎｄ）は、１．３～２．２であることが好ましく、１．４～２.１であることがより好ましく、１．４５～２．０５であることがより好ましく、１．５～２であることがより好ましく、１．５５～１．９５であることが特に好ましい。このようにすれば、蛍光体粒子２とマトリクス１の界面で生じる過剰な散乱を抑制しやすくなり、波長変換部材１０のヘイズ値を調節しやすくなる。
　後述するように、マトリクス１は内部に蛍光体粒子２を含有する限り、その形態は特に限定されない。例えば、波長変換部材１０がガラス粉末と蛍光体粒子２の焼結体からなるとき、マトリクス１はガラス粉末焼結体からなる。ガラス粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、０．１μｍ～５０μｍ、０．５μｍ～４０μｍ、特に１μｍ～３０μｍであることが好ましい。平均粒子径（Ｄ５０）が小さすぎると、散乱因子のひとつである粒界の影響が大きくなりやすく、ヘイズ値が高くなりすぎることがある。一方、平均粒子径（Ｄ５０）が大きすぎると、マトリクス１中に蛍光体粒子２が均一に分散されにくくなり、合成光Ｂの色度が不均一になりやすくなる。
　（蛍光体粒子２）
　蛍光体粒子２は、蛍光の一部を吸収するものであってもよく、その場合、本発明の効果を享受しやすくなる。ここで「蛍光の一部を吸収する」とは、励起波長域と発光波長域が重なることを意味し、具体的には、図４に示すように、励起スペクトルの最大ピーク強度が５％以上である波長域において、蛍光スペクトルと重なりを有することを意味する。
　蛍光体粒子２は、波長３００～５００ｎｍに励起スペクトル波長のピーク値を有し、波長３８０～７８０ｎｍに発光ピークを有することが好ましく、特に、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体粒子等のガーネット系セラミック蛍光体粒子であることが好ましい。もっとも、蛍光体粒子２は上記に限定されず、例えば、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、希土類硫化物、アルミン酸塩化物、ハロリン酸塩化物等を用いてもよい。
　波長変換部材１０における蛍光体粒子２の含有量は、体積％で、０．０１～３０％が好ましく、０．１～２０％がより好ましく、１～１５％が特に好ましい。含有量が多すぎると、上述した蛍光再吸収が生じやすくなり、波長変換部材１０の発光強度が低下しやすくなる。含有量が少なすぎると、合成光Ｂの色味が不均質になりやすく、また所望の色度が得にくくなる。
　蛍光体粒子２の平均粒子径（Ｄ５０）は０．００１～５０μｍが好ましく、０．１～３０μｍがより好ましく、１～３０μｍが特に好ましい。蛍光体粒子２の平均粒子径が小さすぎると、蛍光体粒子２同士が凝集しやすくなり、合成光Ｂの色度が不均一になる可能性がある。また、散乱が過剰になりやすくなり、ヘイズ値が高くなりすぎるおそれがある。平均粒子径が大きすぎても、マトリクス１中に蛍光体粒子２を均一に分散させることが困難になり、合成光Ｂの色度が不均一になる可能性がある。
　なお、本発明において、粉末状態の粒子の平均粒子径（Ｄ５０）はレーザー回折法で測定した値を意味し、レーザー回折法により測定した際の体積基準の累積粒度分布曲線において、その積算量が粒子の小さい方から累積して５０％である粒子径を示している。一方で、波長変換部材１０中の粒子の粒子径（例えば、マトリクス１中に分散した状態の蛍光体粒子２の平均粒子径）は、例えば、Ｘ線ＣＴスキャン等を用いて測定することができる。この場合は、ＣＴスキャンにより測定した際の体積基準の累積粒度分布曲線において、その積算量が粒子の小さい方から累積して５０％である粒子径とする。
　蛍光体粒子２の屈折率（ｎｄ）は特に限定されないが、一般に、蛍光体粒子２粉末はマトリクス１となる樹脂やガラスよりも屈折率が高い場合が多い。例えば、ホウ珪酸ガラスの屈折率は１．５～１．６程度であるのに対し、ＹＡＧ蛍光体粒子は１．８３程度である。蛍光体粒子２とマトリクス１の屈折率差が大きすぎると、励起光Ａが蛍光体粒子２とマトリクス１の界面で反射される割合が多くなり、ヘイズ値が高くなりすぎやすい。よって、マトリクス１と蛍光体粒子２の屈折率差は、０．５以下であることが好ましく、０．４以下であることがより好ましく、０．３以下であることがより好ましく、０．２５以下であることが特に好ましい。このようにすれば、蛍光体粒子２とマトリクス１の界面で生じる過剰な散乱を抑制しやすくなり、波長変換部材１０のヘイズ値を調節しやすくなる。もっとも、屈折率差は上記に限定されなくともよい。
　なお、光束値を最大化するための好適なヘイズ値の範囲は、マトリクス１と蛍光体粒子２の屈折率差と相関がある。具体的には、マトリクス１と蛍光体粒子２の屈折率差及びヘイズ値は、下記の通り制御されることが好ましい。
　（１）マトリクス１と蛍光体粒子２の屈折率差が０．５～０．３５のとき、ヘイズ値は０．７～０．９９が好ましく、０．７２～０．９がより好ましく、０．７～０．８５が特に好ましい。
　（２）マトリクス１と蛍光体粒子２の屈折率差が０．３５未満～０．２５のとき、ヘイズ値は０．７～０．９９が好ましく、０．７５～０．９５がより好ましく、０．８～０．９が特に好ましい。
　（３）マトリクス１と蛍光体粒子２の屈折率差が０．２５未満のとき、ヘイズ値は０．７～０．９９９が好ましく、０．８～０．９９５がより好ましく、０．９～０．９９が特に好ましい。
　（散乱材３）
　本発明の波長変換部材１０は、散乱材３を含有することが好ましい。散乱材３は特に限定されず、セラミック粉末やガラス粉末等の無機粒子を用いることができる。特にセラミック粉末を用いることが好ましい。一般的に、セラミック粉末はマトリクス１を構成する樹脂やガラスなどの透明材料より熱拡散性が大きいため、蛍光体粒子２が蛍光を発する際に生じる熱を波長変換部材１０の外部へ効率的に逃がすことができ、蛍光体粒子２の熱による劣化を抑制することができる。なお、ガラス粉末は、屈折率の微調節が容易であることから、波長変換部材１０のヘイズ値を精密に調節しやすいという点で好ましい。
　セラミック粉末としては、例えば、二酸化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化ニオビウム、酸化亜鉛等を用いることができる。
　ガラス粉末としては、例えば、多成分系ガラスや、シリカガラス等の単一成分系ガラスを用いることができる。なお、後述する波長変換部材１０の製造工程において、マトリクス１と散乱材３の混合物を加熱する場合は、散乱材３であるガラス粉末が軟化流動してしまうと、その粒径が変化してしまい、所望のヘイズ値が得にくくなるおそれがある。よって、ガラス粉末の軟化点は、マトリクス１の軟化点より３０℃以上高いことが好ましく、５０℃以上高いことがより好ましく、１００℃以上高いことが特に好ましい。
　波長変換部材１０における散乱材３の含有量は、体積％で、０～５０％が好ましく、０．０１～４０％がより好ましく、０．１～１０％がさらに好ましく、１～５％が特に好ましい。含有量が多すぎると、波長変換部材１０のヘイズ値が高くなりすぎて、発光強度が低下しやすくなる。また、波長変換部材１０の全光線透過率が低下しすぎるおそれがある。
　散乱材３の平均粒子径（Ｄ５０）は０．１μｍ～１００μｍであることが好ましく、０．３μｍ～５０μｍであることがより好ましく、１μｍ～３０μｍであることが特に好ましい。散乱材３の平均粒子径（Ｄ５０）が小さすぎると、ヘイズ値が高くなりすぎやすくなる。また、散乱が過剰になりやすいため、ヘイズ値が高くなりすぎるおそれがある。一方、平均粒子径（Ｄ５０）が大きすぎると、マトリクス１中に散乱材３が均一に分散されにくくなり、合成光Ｂの色度が不均一になる可能性がある。
　光拡散材３の形状は特に限定されず、球状、破砕状、中空状、ロッド状、ファイバー状等が挙げられる。
　散乱材３とマトリクス１の屈折率差は、０．５以下であることが好ましく、０．４以下であることがより好ましく、０．３以下であることが特に好ましい。このようにすれば、散乱材３とマトリクス１の界面で生じる過剰な散乱を抑制しやすくなり、波長変換部材１０のヘイズ値を調節しやすくなる。もっとも、屈折率差は上記に限定されなくともよい。
　蛍光体粒子２とマトリクス１の密度差は、４以下、３．５以下、特に３以下であることが好ましい。密度差が大きすぎると、マトリクス１中に蛍光体粒子２が均一に分散されにくくなり、合成光Ｂの色度が不均一になりやすくなる。また、散乱材３とマトリクス１の密度差は、４以下、３．５以下、特に３以下であることが好ましい。密度差が大きすぎると、マトリクス１中に散乱材３が均一に分散されにくくなり、合成光Ｂの色度が不均一になりやすくなる。
　なお、上述した散乱因子以外に、波長変換部材１０中の空隙、粒界、脈理なども、散乱因子としてヘイズ値に影響を与え得る。また、マトリクス１にガラスを用いた場合には、後述する波長変換部材１０の製造工程において結晶が析出する場合があり、その結晶も散乱因子となり得る。これらの散乱因子を考慮することによっても、任意のヘイズ値に調節することができる。
　波長変換部材１０の空隙率は、体積％で、５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましく、１％以下が特に好ましい。空隙率が大きすぎると空隙とマトリクス１の境界で光が散乱するため、散乱が過剰になりやすくなる。
　マトリクス１がガラスである場合に内部に析出する結晶は、マトリクス１に対して、体積％で、３０％以下であることが好ましく、２５％以下であることがより好ましく、２０％以下であることが特に好ましい。結晶が多すぎると、光散乱が過剰になり、波長変換部材１０の発光強度が低下しやすくなる。また、波長変換部材１０の全光線透過率が低下しすぎるおそれがある。
　なお、上記空隙率および結晶の体積％はＣＴスキャンを用いて測定することができる。
　波長変換部材１０は、マトリクス１中に蛍光体粒子２を含有する構成を有する限り、製造方法は特に限定されない。例えば、ガラス粉末と蛍光体粒子２（さらに必要に応じて散乱材３）を混合し、焼成することにより波長変換部材１０を得ることができる。特に、ガラス粉末と蛍光体粒子２の混合物をプレスして予備成形体を作製した後、焼成することにより波長変換部材１０を得ることが好ましい。一方、ガラス粉末と蛍光体粒子２の焼結体では、散乱因子のひとつである粒界の影響が大きくなりやすい。そのため、粒界の影響の小さな波長変換部材１０を製造するという観点では、液状又は半固体状の樹脂に蛍光体粒子２を含有させた後、樹脂を硬化させることにより、波長変換部材１０を製造することが好ましい。
　（発光装置）
　図５は、本発明の一実施形態に係る発光装置を示す模式的断面図である。図５に示すように、発光装置５０は、波長変換部材１０と光源６を備えている。本実施形態では、光源６は、励起光Ａが第２の主面１２に入射するように配置されている。光源６から出射された励起光Ａは、波長変換部材１０により、励起光Ａよりも波長の長い蛍光に波長変換される。また、励起光Ａの一部は波長変換部材１０を透過する。このため、波長変換部材１０からは、励起光Ａと蛍光との合成光Ｂが出射する。例えば、励起光Ａが青色光であり、蛍光が黄色光である場合、白色の合成光Ｂを得ることができる。
　光源６としては、ＬＥＤやＬＤが挙げられるが、発光装置５０の発光強度を高める観点からは、高強度の光を出射できるＬＤを用いることが好ましい。なお、本実施形態において、光源６は波長変換部材１０と離れた状態で配置されているが、この構成に限定されない。例えば、光源６と波長変換部材１０とが直接接触又は接着層を介して接合された形態でもよい。
　以下、本発明の波長変換部材について、実施例を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　表１～３は本発明の実施例（Ｎｏ．１～６、９～２３）及び比較例（Ｎｏ．７、８）を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　実施例（Ｎｏ．１～６、９～２３）及び比較例（Ｎｏ．７、８）は以下のようにして作製した。はじめに、表１～３に示す含有量となるようにマトリクス、蛍光体粒子、必要に応じて散乱材を混合し、混合物を得た。各材料には以下のものを使用した。なお、表１において、体積濃度（％）はマトリクスと蛍光体粒子と散乱材の合計体積に占める体積濃度を示す。
　（ａ）マトリクス
　ガラスＡ粉末　－　ホウケイ酸ガラス（ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３系ガラス）、屈折率（ｎｄ）：１．５８、密度：３．１ｇ／ｃｍ３、平均粒子径Ｄ５０：２．５μｍ、軟化点：８５０℃
　ガラスＢ粉末　－　アルカリホウケイ酸ガラス（ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３－ＲＯ系ガラス）、屈折率（ｎｄ）：１．４６、密度：２．１ｇ／ｃｍ３、平均粒子径Ｄ５０：２．５μｍ、軟化点：８２５℃
　樹脂Ｃ　－　光硬化性樹脂、屈折率（ｎｄ）：１．５８、密度：２．４ｇ／ｃｍ３
　樹脂Ｄ　－　シリコーン樹脂、屈折率（ｎｄ）：１．４６、密度：２．０ｇ／ｃｍ３
　樹脂Ｅ　－　光硬化性樹脂、屈折率（ｎｄ）：１．５１、密度：２．４ｇ／ｃｍ３
　（ｂ）蛍光体粒子　ＹＡＧ　－　Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、屈折率（ｎｄ）：１．８２、平均粒子径Ｄ５０：２５μｍ、密度：４．８ｇ／ｃｍ３
　（ｃ）散乱材　アルミナ　－　Ａｌ２Ｏ３、平均粒子径Ｄ５０：１μｍ、密度：４．０ｇ／ｃｍ３
　Ｎｏ．１～７、９～１８は混合物を型に入れ、０．２０ＭＰａの圧力でプレスすることで予備成形体を得た後、ガラスの軟化点付近で焼成することによりガラス焼結体を作製した。
　Ｎｏ．８、２０～２３は混合物を型に入れた後、紫外光（中心波長４０５ｎｍ）を照射して硬化させることで、硬化樹脂体を作製した。
　Ｎｏ．１９は混合物を型に入れた後、４０℃に加熱して硬化させることで、硬化樹脂体を作製した。
　上記ガラス焼結体及び硬化樹脂体を研削・研磨加工を施すことにより、Ｎｏ．１～１３、２０～２３は厚み２００μｍ、Ｎｏ．１４～１９は厚み１８０μｍの矩形板状の波長変換部材を得た。
　得られた波長変換部材に対して、以下の方法でヘイズ値、光束値、色度を評価した。
　ヘイズ値は日本分光製　分光光度計Ｖ－６７０を用いて、全光線透過率及び拡散透過率を測定し、下記の式により、波長６００ｎｍにおけるヘイズ値を算出した。なお、本実施例で用いた蛍光体の波長６００ｎｍにおける励起スペクトルのスペクトル強度は、最大ピーク強度の５％以下である。
　ヘイズ値＝（拡散透過率）／（全光線透過率）
　光束値及び色度は光源から励起光を照射し、波長変換部材からの出射光を積分球により集光することにより測定した。光源としては青色ＬＥＤ（励起スペクトルの最大ピーク：４５０ｎｍ）を用い、出力を一定とした。測定装置は浜松ホトニクス製　分光器ＰＭＡ－１２を用いた。なお、光束値は実施例（Ｎｏ．１～６、９～２３）及び比較例（Ｎｏ．７、８）の中で最も高い値を示した実施例Ｎｏ．６の値を１とし、残りを相対値で示した。
　各試料についてヘイズ値と相対光束値の値をプロットしたグラフを図６に示す。
　表１～３及び図６に示すように、実施例（Ｎｏ．１～６、９～２３）では、光束値が高く、高い発光強度を有する波長変換部材が得られた。具体的には、相対光束値が０．９５以上となった。
１　　マトリクス
２　　蛍光体粒子
２ａ　蛍光体粒子
２ｂ　蛍光体粒子
３　　散乱材
６　　光源
１０　波長変換部材
１１　第１の主面
１２　第２の主面
２０　波長変換部材
３０　波長変換部材
５０　発光装置
Ａ　　励起光
Ｂ　　合成光
Ｃ　　蛍光
Ｄ　　戻り光
Ｅ　　蛍光

Claims (8)

  1. 　マトリクス中に蛍光体粒子を含有する波長変換部材であって、
    　前記蛍光体粒子の励起スペクトルにおけるスペクトル強度が、最大ピーク強度の５％以下となる可視光波長域において、ヘイズ値が０．７～０．９９９であることを特徴とする波長変換部材。
  2. 　前記マトリクスがガラスであることを特徴とする、請求項１に記載の波長変換部材。
  3. 　前記蛍光体粒子が蛍光の一部を吸収することを特徴とする、請求項１又は２に記載の波長変換部材。
  4. 　前記蛍光体粒子が、ガーネット系セラミック蛍光体粒子であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の波長変換部材。
  5. 　散乱材を含有することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の波長変換部材。
  6. 　前記波長変換部材の厚みが１０００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の波長変換部材。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の波長変換部材と、波長変換部材に励起光を照射する光源を備えてなることを特徴とする、発光装置。
  8. 　光源が発光ダイオード又はレーザーダイオードであることを特徴とする、請求項７に記載の発光装置。
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