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JP2024522334A - 波長変換部材および発光装置 - Google Patents

波長変換部材および発光装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、波長変換部材およびその製造方法に関し、波長変換部材は、ガラスマトリックスと、ガラスマトリックス中に分散された蛍光体粉末および球状シリカフィラー粉末とを含んで成り、球状シリカフィラー粉末は特定の範囲内のＤ５０およびＳＰＡＮ値を有する。波長変換部材は、蛍光強度が高く、光透過率、光束、および変換光束のような光学特性に優れており、高出力の励起光照射時の経時的な光度低下を抑制できるため、発光デバイスに有効に利用できる。

Description

技術分野
本発明は、波長変換部材およびそれを備えた発光デバイスに関する。より具体的には、特定範囲の粒度分布を有する球状シリカフィラー粉末を含む波長変換部材およびそれを含む発光デバイスに関する。
背景技術
近年、低電力、軽量、光量制御の容易さなどの観点から、次世代発光デバイスとして、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような励起光源を用いた発光デバイスへの注目が高まっている。
このような発光装置は、一般に、青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤから発せられる青色光を吸収し、黄色光、緑色光、または赤色光を経て白色光を生成する波長変換部材とを備える。波長変換部材は、有機または無機のマトリックス中に蛍光体粉末が分散された構造を有するのが一般的である。
具体的には、樹脂マトリックス中に蛍光体粉末を分散させた波長変換部材が用いられている。しかしながら、上記波長変換部材では、励起光源および照射光からの熱により樹脂が劣化したり、発光デバイスの輝度が低下したりするという問題があった。
一方、特開２００３－２５８３０８号公報および特許第４８９５５４１号公報には、ガラスマトリックス（またはガラス母材）中に蛍光体粉末を分散させた波長変換部材の作製方法が開示されている。しかしながら、ガラスマトリックスを用いた場合、波長変換部材作製時の高い焼結温度により一部の蛍光体が劣化し、光学特性の低下や変色を引き起こす可能性があり、蛍光体の使用制限により演色性の高い波長変換部材の実現が困難であるという問題があった。
また、このような波長変換部材では、ＬＥＤの励起光が波長変換部材の内部で十分に散乱されない場合がある。このような場合、発光デバイスから発せられる光が不均一となり、蛍光強度が低下するという問題があった。
この問題を解決するために、蛍光体粉末の含有量を増やす方法が検討されている。しかしながら、この場合、波長変換部材内部で散乱する光の量は増加できるものの、色ずれが大きくなり、良好な色を得るには限界がある。
特開２００３－２５８３０８号公報 特許第４８９５５４１号
発明の開示
技術的課題
本発明は、従来技術の上記問題を解決するために考え出されたものである。本発明が解決しようとする技術的課題は、蛍光強度が高く、光学特性に優れた波長変換部材を提供することにある。特に、高出力の励起光を照射した場合の経時的な発光強度の低下を抑制することができるものおよびその製造方法である。
また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、上記波長変換部材を備えた発光デバイスを提供することにある。
課題の解決手段
発明の効果
本発明の波長変換部材は、蛍光強度が高く、例えば、光透過率、光束、および変換光束のような光学特性に優れ、高出力の励起光を照射した際の経時的な発光強度の低下を抑制することができる。したがって、発光デバイスに有利に使用することができる。
図面の簡単な説明
以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る波長変換部材の平面図を模式的に示す。 図２は、本発明の一実施形態による球状シリカフィラー粉末の長軸径および短軸径の測定方法を示す図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る波長変換部材の製造方法を示すプロセスフロー図である。
本発明を実施するための最良の形態
本発明は以下に開示される内容に限定されるものではない。その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変形することができる。
本明細書において、部品が要素を「含んで成る（または含む）」という場合、別段の指示がない限り、その部品は他の要素も同様に含み得ることが理解されるべきである。
本明細書では、特に指定がない限り、単数形の表現は文脈に応じて単数形または複数形をカバーするものと解釈される。
さらに、本明細書で使用される成分の量、反応条件などに関連するすべての数値および表現は、別段の指示がない限り、用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。
なお、本明細書において、層または膜のような一部が他の要素「上」に形成されると記載する場合には、ある要素が他の要素「上」に直接形成されることだけでなく、他の要素がそれらの間に介在していることもカバーする。
また、図面における各構成の寸法は説明のために誇張されている場合があり、実際の寸法を意味するものではない。さらに、明細書全体を通じて同じ参照番号は同じ要素を指す。
［波長変換部材］
本発明の第１実施形態に係る波長変換部材は、ガラスマトリックスと、ガラスマトリックス中に分散された蛍光体粉末および球状シリカフィラー粉末とを含んで成り、
レーザー回折により測定される粒度分布における累積体積（％）の１０％、５０％、および９０％を示す粒径（または粒子径）をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、およびＤ９０とする場合、球状シリカフィラー粉末のＤ５０は１．０～１５．０μｍであり、下記式１：

のＳＰＡＮ値は１．０～５．０である。
本発明の実施形態に係る波長変換部材は、ガラスマトリックスと、ガラスマトリックス中に分散されている蛍光体粉末および球状シリカフィラー粉末とを含んで成る。特に、球状シリカフィラー粉末は、Ｄ５０およびＳＰＡＮ値が特定の範囲にあるため、高い蛍光強度および優れた光学特性を有する。特に、高出力の励起光を照射した場合の経時的な発光強度の低下を抑制することができる。
また、球状シリカフィラー粉末は、融点が１４００℃以上と高いため、波長変換部材作製時の焼成温度に対する耐熱性が化学的に安定であり、蛍光体に吸着しやすい。これにより、波長変換部材の作製において、焼成時に生じる波長変換部材の収縮を抑制することができ、波長変換部材内での蛍光体粒子の均一分散を良好に維持することができる。
以下、波長変換部材の各構成要素について詳細に説明する。
ガラスマトリックス
本発明の一実施形態に係る波長変換部材は、ガラスマトリックスを含む。ガラスマトリックスは、ガラス粉末を原料として成形および焼結して得られる波長変換部材の母材（base material）であってもよい。このようなガラスマトリックス中には、蛍光体粉末および球状シリカフィラー粉末が分散して含まれていてもよい。
具体的には、ガラスマトリックスは、ガラス粉末、蛍光体粉末および球状シリカフィラー粉末を含む波長変換部材用組成物を基板上にシート状に塗布し、その組成物を焼成することにより得られる。また、ガラスマトリックスは、蛍光体粉末、球状シリカフィラー粉末、ガラス粉末を型に入れて圧縮成形し、例えば４５０～９５０℃で焼結することにより得ることができる。
ガラスマトリックスは、蛍光体粉末および球状シリカフィラー粉末をガラスマトリックス中に均一に分散した状態に安定に維持するための媒体として機能することができる。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る波長変換部材（１００）では、ガラスマトリックス（１１０）中に蛍光体粉末（１２０）および球状シリカフィラー粉末（１３０）とが均一に分散されている。
また、ガラスマトリックスを形成する原料としてガラス粉末の組成によって、ガラス粉末と蛍光体粉末との間の反応性が異なる場合があるため、使用される蛍光体粉末に適したガラス粉末の組成を選択することが重要である。例えば、波長変換部材の作製において焼結温度を高くすると、ガラスマトリックスと蛍光体とが反応して、波長変換部材の量子変換収率が低下するおそれがある。したがって、これを防ぐにはガラス粉末の組成が重要である。
本発明の一実施形態によれば、ガラスマトリックスは、Ｐ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、およびＢ２Ｏ３を主成分として含むことが好ましい。
具体的には、ガラスマトリックスは、特定の組成を有するガラス粉末から得ることができる。
ガラス粉末は、ガラス粉末の総モル数に基づいて、２～１０モル％のＰ２Ｏ５、３０～５０モル％のＺｎＯ、１０～２５モル％のＳｉＯ２、および１５～２５モル％のＢ２Ｏ３を含んでもよい。
ガラス粉末が上記組成を有するため、蛍光体粉末の含有量が多くてもガラス粉末を十分に焼結させることができ、波長変換部材を長期間使用した場合でも光の輝度の低下を抑制することができる。また、波長変換部材は、湿潤環境下においても優れた耐水性を有するため、優れた光吸収を実現することができる。
具体的には、Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成し、耐水性を高める成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量は、ガラス粉末の総モル数に基づき２～１０モル％、好ましくは２～６モル％であってもよい。
Ｐ２Ｏ５の含有量が上記範囲未満であると、ガラス化が困難となる場合がある。上記範囲を超えると、軟化点（Ｔｓ）が高くなり、耐候性が低下する場合がある。
ＺｎＯは融解温度を下げることで溶解性（または融解性；solubility）を向上させる成分である。ＺｎＯの含有量は、ガラス粉末の総モル数に基づき３０～５０モル％、好ましくは３０～４０モル％であってもよい。
ＺｎＯの含有量が上記範囲未満であると、融解性を向上させる効果が小さくなる場合がある。上記範囲を超えると、耐候性が低下したり、透過率が低下して発光強度が低下したりする場合がある。
ＳｉＯ２はガラス骨格を形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は１０～２５モル％、好ましくは１５～２５モル％であってもよい。
ＳｉＯ２の含有量が上記範囲未満であると、耐候性および機械的強度が低下する場合がある。上記範囲を超えると、波長変換部材作製時の高温での焼成により蛍光体粉末が劣化する場合がある。
Ｂ２Ｏ３はガラス骨格を形成する成分である。融解温度を下げることができるため、溶融性（meltability）が向上し、光の拡散を高めることができる。Ｂ２Ｏ３の含有量は、ガラス粉末の総モル数に基づいて１５～２５モル％、好ましくは１５～２０モル％であってもよい。
Ｂ２Ｏ３の含有量が上記範囲未満であると、上記効果が得られにくい場合がある。上記範囲を超えると、化学的耐久性が低下する場合がある。
また、本発明の一実施形態によれば、ガラス粉末は、１～１０モル％のＡｌ２Ｏ３、０．１～７モル％のＳｎＯ２、１～５モル％のＳｎＯ２、１～５モル％のＢａＯ、０．１～５モル％のＳｒＯ、１～５モル％のＣａＯ、１～５モル％のＬｉ２Ｏ、１～７モル％のＮａ２Ｏ、および１～５モル％のＫ２Ｏからなる群より選択される少なくとも１種をさらに含んでもよい。
Ａｌ２Ｏ３は化学的耐久性を高める成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、ガラス粉末の総モル数に基づいて１～１０モル％、好ましくは２～６モル％であってもよい。
Ａｌ２Ｏ３の含有量が上記範囲未満であると、化学的耐久性を向上させる効果が小さくなる場合がある。Ａｌ２Ｏ３の含有量が上記範囲を超えると、ガラスの溶融性が低下する傾向にある。
ＳｎＯ２は、ガラス転移温度、降伏点、および軟化点（Ｔｓ）のような熱に関する物性温度（熱物性温度）を下げることができる成分である。ＳｎＯ２の含有量は、ガラス粉末の総モル数に基づいて０．１～７モル％、より好ましくは０．２～６モル％であってもよい。
ＳｎＯ２の含有量が上記範囲未満であると、熱物理温度を低下させる効果が小さくなる場合がある。ＳｎＯ２の含有量が上記範囲を超えると、ガラス溶融時にＳｎに起因する失透物質（特に４価の錫物質）がガラス中に析出し、透過率が低下する傾向がある。その結果、発光効率の高い波長変換部材を得ることが困難となり、また、溶融分離によるガラス化が困難となる場合がある。
ＢａＯは、溶融温度を低下させ、溶融性を向上させる成分である。また、ガラスの相分離を促進し、蛍光体粉末との反応を抑制する効果もある。
ＢａＯの含有量は１～５モル％、好ましくは１～４モル％であってもよい。ＢａＯの含有量が上記範囲未満であると、溶解性を向上させる効果が小さくなる場合がある。ＢａＯの含有量が上記範囲を超えると、化学的耐久性が低下するとともに、ガラスの相分離（または分相；phase separation）傾向が大きくなりすぎて、わずかな熱処理温度の変化でも分相状態が大きく変化する場合がある。このため、多数の波長変換部材間で光の拡散に偏り（アンバランス）が生じる場合がある。
ＳｒＯは、融解温度を下げ、溶融性を向上させる成分である。また、ガラスの相分離を促進し、蛍光体粉末との反応を抑制する効果もある。
ＳｒＯの含有量は０．１～５モル％、好ましくは０．１～４モル％であってもよい。ＳｒＯの含有量が上記範囲未満であると、溶融性の向上効果が小さくなる場合がある。ＳｒＯの含有量が上記範囲を超えると、化学的耐久性が低下し、ガラスの分相傾向が大きくなりすぎて、わずかな熱処理温度の変化でも分相状態が大きく変化する場合がある。このため、多数の波長変換部材間で光の拡散にばらつきが生じやすい。
ＣａＯは、融解温度を低下させ、溶融性を向上させる成分である。また、ガラスの相分離を促進し、蛍光体粉末との反応を抑制する効果もある。
ＣａＯの含有量は１～５モル％、好ましくは１～４モル％であってもよい。ＣａＯの含有量が上記範囲未満であると、溶解性を向上させる効果が小さくなる場合がある。ＣａＯの含有量が上記範囲を超えると、化学的耐久性が低下し、ガラスの相分離傾向が大きくなりすぎて、わずかな熱処理温度の変化でも相分離状態が大きく変化する場合がある。このため、多数の波長変換部材間で光の拡散にばらつきが生じやすい。
Ｌｉ２Ｏは軟化点を下げる成分である。Ｌｉ２Ｏの含有量は、ガラス粉末の総モル数に基づいて１～５モル％であることが好ましく、２～５モル％であることがより好ましい。
Ｌｉ２Ｏの含有量が上記範囲未満であると、上記効果が小さくなる場合がある。Ｌｉ２Ｏの含有量が上記範囲を超えると、化学的耐久性が低下したり、ガラスの分相傾向が大きくなりすぎて光散乱損失が増大したりする場合がある。また、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）からの光照射により、耐候性が低下したり、経時的に発光強度が低下したりするという問題が生じる場合がある。
Ｎａ２Ｏは軟化点を下げる成分である。Ｎａ２Ｏの含有量は、ガラス粉末の総モル数に基づいて１～７モル％であることが好ましく、２～６モル％であることがより好ましい。
Ｎａ２Ｏの含有量が上記範囲未満であると、上記効果が小さくなる場合がある。Ｎａ２Ｏの含有量が上記範囲を超えると、化学的耐久性が低下したり、ガラスの分相傾向が大きくなりすぎて光散乱損失が増大したりする場合がある。また、ＬＥＤまたはＬＤからの光照射により、耐候性が低下したり、経時的に発光強度が低下したりするという問題が生じる場合がある。
Ｋ２Ｏは軟化点を下げる成分である。Ｋ２Ｏの含有量は、ガラス粉末の総モル数に基づいて１～５モル％であることが好ましく、２～５モル％であることがより好ましい。
Ｋ２Ｏの含有量が上記範囲未満であると、上記効果が小さくなる場合がある。Ｋ２Ｏの含有量が上記範囲を超えると、化学的耐久性が低下したり、ガラスの分相傾向が大きくなりすぎて光散乱損失が増大したりする場合がある。また、ＬＥＤまたはＬＤからの光照射により、耐候性が低下したり、経時的に発光強度が低下したりするという問題が生じる場合がある。
具体的には、ガラス粉末は、ガラス粉末の総モル数に基づいて、０．１～７モル％、例えば０．２～６モル％のＳｎＯ２と、１～１０モル％、例えば２～６モル％のＡｌ２Ｏ３とをさらに含んでもよい。
ガラス粉末は、ガラス粉末の総モル数に基づいて、１～５モル％のＢａＯ、０．１～５モル％のＳｒＯ、および１～５モル％のＣａＯをさらに含んでもよい。
ガラス粉末は、ガラス粉末の総モル数に基づいて、１～５モル％のＫ２Ｏ、１～５モル％のＮａ２Ｏ、および１～５モル％のＬｉ２Ｏをさらに含んでもよい。
あるいは、ガラス粉末は、アルカリ金属酸化物として、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＬｉ２Ｏ、またはＬｉ２ＯおよびＫ２Ｏをさらに含んでもよい。ガラス粉末が上記各成分を上記組み合わせで含む場合、これらの成分の合計含有量は２～１５モル％、好ましくは３～１０モル％の範囲で適宜調整することが望ましい。
ガラス粉末の平均粒径（Ｄ５０）は２～１５μｍ、好ましくは５～１５μｍであってもよい。
ガラス粉末の平均粒径（Ｄ５０）が上記範囲未満であると、焼成時に発生する気泡の量が多くなり、波長変換部材中に気泡が残存する場合がある。波長変換部材の気孔率は、５％以下、３％以下、特に１％以下であることが好ましい。気孔率が上記範囲を超えると、光学特性が低下する場合がある。また、波長変換部材中に気泡が多く含まれると、光散乱が過剰となり、散乱損失により蛍光強度が低下する場合がある。
また、波長変換部材の内部に水分が浸入しやすくなり、それにより化学的耐久性が低下するおそれがある。ガラス粉末の平均粒径（Ｄ５０）が上記範囲を超えると、波長変換部材中に蛍光体粉末を均一に分散させることが困難となる場合がある。その結果、波長変換部材の蛍光強度が低下したり、色度ずれが生じたりする場合がある。
ガラスマトリックスの屈折率は１．４４～１．８９であってもよい。具体的には、ガラスマトリックスの屈折率は、１．５７～１．８５であることが好ましく、１．６０～１．８４であることがより好ましい。
一方、ガラスマトリックスの軟化点（Ｔｓ）は５５０～８５０℃であってもよい。
具体的には、ガラスマトリックスの軟化点（Ｔｓ）は、５５０～６３０℃であることが好ましく、５５０～６００℃であることがより好ましい。
ガラスマトリックスの軟化点（Ｔｓ）が低すぎると、波長変換部材の機械的強度および化学的耐久性が低下する場合がある。また、ガラスマトリックス自体の熱抵抗が低いため、蛍光体から発生する熱をガラスマトリックスが吸収して溶融して形状が変化する軟化変形が生じる場合がある。一方、ガラスマトリックスの軟化点（Ｔｓ）が高すぎると、焼結時に蛍光体粉末が劣化して、波長変換部材の発光強度が低下する場合がある。また、ガラスマトリックスの軟化点（Ｔｓ）は、波長変換部材の化学的安定性および機械的強度を高める観点から、５５０℃以上であることが好ましい。このようなガラスの例としては、ホウケイ酸系ガラス、Ｐ２Ｏ５－ＺｎＯ－ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３系ガラスが挙げられる。
蛍光体粉末
本発明の一実施形態によれば、蛍光体粉末はガラスマトリックス中に均一に分散され得る。蛍光体粉末がガラスマトリックス中に均一に分散させる場合、耐熱性に優れた波長変換部材を提供することができる。
蛍光体粉末は、紫外または可視の励起光が入射した場合に励起光の波長よりも長波長の蛍光を発する蛍光体粉末を含んでもよい。例えば、可視の励起光が入射し、励起光の補色の蛍光を発する蛍光体粉末を使用する場合、透過した励起光および蛍光体粉末の蛍光が混合されて白色光が生成される。したがって、白色ＬＥＤを容易に製造することができる。具体的には、可視励起光が４３０～４９０ｎｍの主波長を有し、蛍光体粉末の蛍光が５３０～５９０ｎｍの主波長を有する場合、白色光を提供するのに有利となり得る。
蛍光体粉末の平均粒径（Ｄ５０）は３～３０μｍ、好ましくは３～３０μｍであってもよい。蛍光体粉末の平均粒径（Ｄ５０）が上記範囲未満であると、蛍光体粉末同士が凝集しやすくなり、発光強度が低下する場合がある。蛍光体粉末の平均粒径（Ｄ５０）が上記範囲を超えると、波長変換部材の効率が低下したり、色ずれが大きくなったりするため好ましくない。
蛍光体粉末の種類は特に限定されない。例えば、窒化物蛍光体粉末、酸窒化物蛍光体粉末、（例えば、ＹＡＧ蛍光体粉末のようなガーネット系蛍光体粉末を含む）酸化物蛍光体粉末、硫化物蛍光体粉末、酸硫化物蛍光体粉末、（例えば、フッ化物、塩化物のような）ハロゲン化物蛍光体粉末、アルミ酸塩化物蛍光体が挙げられる。上記蛍光体粉末のうち、窒化物蛍光体粉末、酸窒化物蛍光体粉末および酸化物蛍光体粉末は、耐熱性が高く、焼成時に劣化しにくく、白色ＬＥＤデバイス用の波長変換部材に用いられる蛍光体粉末として特に適している。
また、蛍光体粉末は、量子変換効率を高める観点から、酸化物蛍光体粉末または塩化アルミン酸蛍光体粉末であることが好ましい。
前記酸化物蛍光体またはアルミン酸塩化物蛍光体は、イットリウム－アルミニウム－ガーネット（ＹＡＧ）系、ルテチウム－アルミニウム－ガーネット（ＬｕＡＧ）系、窒化物系、硫化物系およびケイ酸塩系の材料からなる群から選択される少なくとも１種の蛍光体粉末を含んでもよい。
蛍光体粉末は、可視波長範囲、例えば、３８０ｎｍ～７８０ｎｍの発光波長範囲を有する蛍光体粉末であってもよい。
具体的には、蛍光体粉末は、青色、緑色、赤色、および黄色の発光粒子から選択される少なくとも１つを含んでもよい。ここで、青色、緑色、赤色、および黄色の発光粒子とは、それぞれ青色、緑色、赤色、および黄色の蛍光を発する粒子をいう。
青色発光粒子は、４４０ｎｍ～４８０ｎｍの発光波長範囲を有する蛍光体粉末を含んでもよい。緑色発光粒子は、５００ｎｍ～５４０ｎｍの発光波長範囲を有する蛍光体粉末を含んでもよい。黄色発光粒子は、５４０ｎｍより大きく５９５ｎｍまでの発光波長範囲を有する蛍光体粉末を含んでもよい。赤色発光粒子は、６６０ｎｍ～７００ｎｍの発光波長範囲を有する蛍光体粉末を含んでもよい。
具体的には、波長３００ｎｍ～４４０ｎｍの紫外～近紫外線の励起光を照射する場合、青色発光粒子は、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋であってもよい。
波長３００ｎｍ～４４０ｎｍの紫外～近紫外線の励起光を照射する場合、緑色発光粒子はＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋；ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋；（Ｙ，Ｌｕ）３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋；ＳｒＳｉＯＮ：Ｅｕ２＋；ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋；Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７Ｅｕ２＋；Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋；Ｂａ２Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋；ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋であってもよい。波長４４０ｎｍ～４８０ｎｍの青色励起光を照射すると、緑色発光粒子はＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋；ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋；（Ｙ，Ｌｕ）３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋；ＳｒＳｉＯＮ：Ｅｕ２＋；β－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋であってもよい。
波長３００ｎｍ～４４０ｎｍの紫外～近紫外線の励起光を照射する場合、黄色発光粒子はＬａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ３＋であってもよい。波長４４０ｎｍ～４８０ｎｍの青色励起光を照射すると、黄色発光粒子は、（Ｙ，Ｌｕ）３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋；Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋であってもよい。
波長３００ｎｍ～４４０ｎｍの紫外～近紫外線の励起光を照射する場合、赤色発光粒子はＣａＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋、；ＭｇＳｒ３Ｓｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋；Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋であってもよい。波長４４０ｎｍ～４８０ｎｍの青色励起光を照射する場合、赤色発光粒子はＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋；ＣａＳｉＮ３：Ｅｕ２＋；（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋；α－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋であってもよい。
本発明の一実施形態によれば、励起光および発光波長に応じて多様な蛍光体粉末を混合して使用してもよい。例えば、紫外領域の励起光を照射して白色光を生成する場合には、青色、緑色、黄色、または赤色の発光粒子を含む蛍光体粉末を使用してもよい。
蛍光体粉末の屈折率は１．５～２．４であってもよい。
また、本発明の波長変換部材において、ガラスマトリックスと蛍光体粉末との間の屈折率の差は、例えば０．０５未満、好ましくは０．０３未満であってもよい。ガラスマトリックスと蛍光体粉末との間の屈折率の差が小さい場合、適切な散乱および光拡散が達成され、本発明において所望の効果を得るためにより有利であると考えられる。
本発明の一実施形態によれば、波長変換部材中の蛍光体粉末の含有量は、ガラスマトリックス、球状シリカフィラー粉末、および蛍光体粉末の総重量に基づいて蛍光体全体の５～５０重量％、好ましくは１０～４０重量％、より好ましくは１０～３０重量％であってもよい。
蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、発光量が不足し、所望の白色光が得られにくくなる。蛍光体粉末の含有量が多すぎると、焼結が困難となり、また、蛍光体粉末全体に励起光が十分に照射されず、蛍光強度が低下するおそれがある。また、波長変換部材の内部に空孔が形成されやすく、緻密な構造が得られにくい。
球状シリカフィラー粉末
本発明の一実施形態によれば、波長変換部材は球状シリカフィラー粉末を含んで成る。
球状シリカフィラー粉末を含む波長変換部材では、ガラスマトリックスおよび球状シリカフィラー粉末の両方がガラス製であり、したがって、不均一な層またはそれらの間の界面でのボイドの発生を最小限に抑えることができる。
球状シリカフィラー粉末はガラスマトリックス中に均一に分散され得る。球状シリカフィラー粉末をガラスマトリックス中に均一に分散させると、耐熱性が向上し、蛍光強度の低下および色度ずれの発生を最小限に抑えることができる。
本発明の波長変換部材は、球状シリカフィラー粉末を含有し、特定範囲の粒度分布、すなわち１．０～１５．０μｍのＤ５０、１．０～５．０のＳＰＡＮ値を有することを特徴とする。
具体的には、球状シリカフィラー粉末のＤ５０は１．０～１５．０μｍ、好ましくは１．２～１３．２μｍ、より好ましくは２．０～６．０μｍであってもよい。球状シリカフィラー粉末のＤ５０が上記範囲未満であると、球状シリカフィラー粉末が凝集して波長変換部材の光透過率が低下するおそれがある。一方、球状シリカフィラー粉末のＤ５０が上記範囲を超えると、波長変換部材内での球状シリカフィラー粉末の分布が不均一となり、波長変換部材の蛍光強度が低下したり、色度偏差が大きくなったりする場合がある。また、波長変換部材は焼成時に収縮するおそれがある。一方、球状シリカフィラー粉末のＤ５０が上記範囲を満たすと、球状シリカフィラー粒子間、または球状シリカフィラー粉末と蛍光体粉末との距離が短くなり、熱を効果的に外部に放散することができる。
球状シリカフィラー粉末のＳＰＡＮ値は１．０～５．０、好ましくは１．０～４．５、より好ましくは１．０～３．０であってもよい。
ＳＰＡＮ値は、球状シリカフィラー粉末の粒度分布を表す指標である。具体的には、ＳＰＡＮ値は、球状シリカ粉末中の主として微粒子として存在するシリカ粉末と、やや大きな粒子として存在するシリカ粉末との粒径および量の割合を示す指標である。
ＳＰＡＮ値が上記範囲を満たすことにより、波長変換部材の蛍光強度の低下または色度のアンバランスを好適に抑制する。
ＰＡＮ値が上記範囲未満であると、波長変換部材を作製する際に球状シリカフィラー粉末が再凝集して大きな凝集体を形成しやすくなる。このような場合には、有効範囲を超えて光が透過できないレベルの散乱が多く発生する可能性があるため、好ましくない。一方、球状シリカフィラー粉末のＳＰＡＮ値が上記範囲を超えると、粗大なシリカフィラー粉末に対する微粒シリカフィラー粉末の比率が相対的に大きくなり、ペースト化が困難となる。
ＳＰＡＮ値が上記範囲を満たすと、左右対称な粒度分布が獲得され得るか、または粗い側の底辺が短く、細かい側の底辺が長い、左右対称ではない粒度分布が獲得され得る。
本発明において、球状シリカフィラー粉末の粒径は、マイクロトレアック社製Ｓ３５００装置を用いて測定した。分析値のＤ１０、Ｄ５０、およびＤ９０は、レーザー光回折法による粒度分布測定において、累積体積濃度（％）が１０％である場合の粒径（Ｄ１０）、累積体積濃度（％）が５０％である場合の粒径（Ｄ５０）、および累積体積濃度（％）が９０％である場合の粒径（Ｄ９０）をそれぞれ示す。ＳＰＡＮ値は、上記の式１を使用して計算できる。
さらに、球状シリカフィラー粉末のＤ９０／Ｄ１０（ＤＳＰＡＮ）は、１．５～１５、好ましくは１．５～１３、より好ましくは１．５～１０であってもよい。
Ｄ９０／Ｄ１０（ＤＳＰＡＮ）値は、球状シリカフィラー粉末の粒径に対する粒度分布の比を表す指標である。具体的には、Ｄ９０／Ｄ１０（ＤＳＰＡＮ）値は、球状シリカ粉末中の主として微粒子として存在するシリカ粉末と、やや大きな粒子として存在するシリカ粉末との粒径および量の割合を示す指標である。
Ｄ９０／Ｄ１０（ＤＳＰＡＮ）の値が上記範囲の上限を満たすと、球状シリカフィラー粉末の粒度分布曲線がシャープな形状を示すようになる。球状シリカフィラー粉末のＤ９０／Ｄ１０（ＤＳＰＡＮ）値が上記範囲を満たすと、焼結時における波長変換部材の収縮を抑制することができ、波長変換部材における蛍光体粒子の均一分散を好適に維持することができる。
球状シリカフィラー粉末の比表面積（ブルナウアー・エメット・テラー（Brunauer-Emmett-Teller）；ＢＥＴ）は、１．０～６．５ｍ２／ｇ、好ましくは２．０～５．０ｍ２／ｇ、より好ましくは２．０～４．０ｍ２／ｇであってもよい。
球状シリカフィラー粉末の比表面積が上記範囲未満であると、シリカフィラー粉末の凝集体が増加し、波長変換部材の光透過率が低下するおそれがある。一方、球状シリカフィラー粉末の比表面積が上記範囲を超えると、波長変換部材中における球状シリカフィラー粉末の分散性が悪化し、波長変換部材の蛍光強度が低下したり、または色度偏差が大きくなったりする場合がある。
比表面積は、窒素吸着によるＢＥＴ法により測定することができる。例えば、一般に用いられている比表面積測定装置（ＭＯＵＮＴＥＣＨ社製Ｍａｃｓｏｒｂ ＨＭ（モデル１２１０）、またはＭｉｃｒｏｔｒａｃ ＢＥＬ社製Ｂｅｌｓｏｒｐ－ｍｉｎｉ ＩＩ等）を用いることができる。
球状シリカフィラー粉末は、その形状が球状であるため、光散乱（励起光の散乱）が大きくなり、それ故、均一で高い蛍光強度の光を照射できる波長変換部材を得るのに有利である。
一方、球状シリカフィラー粉末の平均真球度は２．０以下、好ましくは１．５以下であることが好ましい。
本発明において「真球度」とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した粒子の「長軸径（Ｌｍａｘ）／短軸径（Ｌｍｉｎ）」をいう。
図２を参照すると、長軸径（Ｌｍａｘ）とは、球状シリカフィラー粉末（１３０）の輪郭上の任意の２点を直線で結んだときの最も長い直線の長さ（Ｌｍａｘ）を指すことができる。短軸径（Ｌｍｉｎ）とは、球状シリカフィラー粉末の輪郭上の任意の２点を直線で結んだときの最も短い直線の長さ（Ｌｍｉｎ）を指すことができる。
本発明の一実施形態によれば、球状シリカフィラー粉末は、比較的小さい粒径を有する粒子を一定数含んでもよい。この場合、球状シリカフィラー粉末が完全な球形でない場合には、粒子間の隙間に比較的粒径の小さなシリカフィラー粉末が入り込んで隙間を埋める可能性がある。以上を考慮すると、球状シリカフィラー粉末の平均真球度は１．１～１．５であることが好ましい。
一方、球状シリカフィラー粉末の屈折率は１．４４～１．４７であってもよい。
また、ガラスマトリックスと球状シリカフィラー粉末との屈折率の差は、０．０１～０．５２、好ましくは０．１２～０．５０、より好ましくは０．３３～０．４０であってもよい。
ガラスマトリックスと球状シリカフィラー粉末との屈折率の差が大きすぎると、ガラスマトリックスと球状シリカフィラー粉末との界面での光反射率が増大し、光散乱が過剰となり光効率が低下する場合がある。波長変換部材内の蛍光体粉末に励起光が照射されにくくなり、蛍光強度が低下する場合がある。ガラスマトリックスと球状シリカフィラー粉末との屈折率の差が小さすぎると、十分な光散乱が得られず、それにより光度が低下し、本発明の所期の効果が得られにくい場合がある。
一方、球状シリカフィラー粉末の軟化点（Ｔｓ）は、ガラスマトリックスの軟化点（Ｔｓ）より５００℃以上高いことが好ましい。この場合、波長変換部材の作製時にシリカ粉末が軟化して流動し、光拡散性が低下することを防ぐことができる。具体的には、球状シリカフィラー粉末の軟化点（Ｔｓ）は１４００～１７００℃、好ましくは１４００～１６００℃である。
球状シリカフィラー粉末の含有量は、ガラスマトリックス、球状シリカフィラー粉末、および蛍光体粉末の合計重量に基づいて０．５～５０重量％であってもよい。具体的には、球状シリカフィラー粉末の含有量は、ガラスマトリックス、球状シリカフィラー粉末、蛍光体粉末の合計重量に基づいて０．５～３０重量％が好ましく、１～２０重量％がより好ましい。球状シリカフィラー粉末の含有量が上記範囲未満であると、フィラーの効果が十分に発揮されない。球状シリカフィラー粉末の含有量が上記範囲を超えると、光散乱が過剰となり、損失が増大し、光効率が低下する場合がある。
さらに、蛍光体粉末とガラスマトリックスとの間の屈折率の差が比較的大きい場合、光散乱が発生しやすくなり、そのため、球状シリカフィラー粉末を添加してもフィラーの効果が得られにくい場合がある。
したがって、シリカ粉末の含有量は、蛍光体粉末とガラスマトリックスとの間の屈折率の差を考慮して適切に決定することが望ましい。
本発明の一実施形態によれば、ガラスマトリックスを形成するガラス粉末および球状シリカフィラー粉末の含有量は、蛍光体粉末の含有量に応じて変化し得る。
具体的には、ガラス粉末および球状シリカフィラー粉末の混合物の含有量（Ｘ）と蛍光体粉末（Ｙ）との重量比（Ｘ：Ｙ）が６０～９５：５～４０、好ましくは７０～９５：５～３０であればよい。ガラス粉末および球状シリカフィラー粉末の混合物（Ｘ）が上記範囲未満であると、焼成性が悪くなり、波長変換部材の透過率が低下し、所望の白色光が得られない。
ガラス粉末と球状シリカフィラー粉末との混合物の含有量（Ｘ）と蛍光体粉末（Ｙ）との重量比（Ｘ：Ｙ）が上記範囲を満たしていれば、光源からの光透過率と蛍光体粉末の変換量とをバランスよく制御することができ、波長変換部材の作製時に波長変換部材の寸法収縮を抑えることができるため、光変換色度の斑点の発生を最小限に抑えることができる。
本発明の一実施形態によれば、蛍光体粉末と球状シリカフィラー粉末との重量比は１：０．１～５であってもよい。
波長変換部材の特徴
本発明の一実施形態に係る波長変換部材の厚さは１００～８００μｍ、好ましくは１５０～５００μｍであってもよい。波長変換部材の厚みが上記範囲の下限値以上であると、取り扱いが便利であり、波長変換部材を所望の大きさに切断する際に割れが発生することを防止できる。また、波長変換部材の厚みが上記範囲の上限値以下であれば、波長変換部材を通過する光束量を高く保つことができる。波長変換部材の厚みが上記範囲を超えて厚すぎると、蛍光体の発光効率が低下する場合がある。
波長変換部材の光透過率は７０～９５％であってもよい。具体的には、波長変換部材の光透過率は７２～９２％、または７２．２～８５％であってもよい。
波長変換部材の光束（Φｖ）は６６～８０ ｌｍであってもよい。具体的には、波長変換部材の光束（Φｖ）は、７３～８０ ｌｍまたは７４～８０ ｌｍであってもよい。
波長変換部材の変換光束は、９８％～１０５％であってもよい。具体的には、波長変換部材の変換光束が９８％～１０３％、または１００％～１０３％であってもよい。
光束および換算光束は、積分球測定装置（Ｊ＆Ｃ Ｔｅｃｈ．製、ＬＭＳ－２００）を用い、４４５ｎｍの励起光源を用いて色度分布により測定することができる。
また、波長変換部材は、ＪＩＳ Ｋ７１０５に準拠して測定した平行光（直線）透過率が２０％以下、好ましくは１０％以下であることが好ましい。平行光線透過率が大きすぎると、光の伝播が大きくなりすぎ、蛍光強度の低下および色ずれが生じる場合がある。
また、波長変換部材は、ＪＩＳ Ｋ７１０５に準拠して測定したヘイズが７０％以上、好ましくは７５％以上であってもよい。
［波長変換部材の調製プロセス］
本発明は、波長変換部材の製造方法を提供する。
図３を参照すると、本発明の一実施形態に係る波長変換部材の製造方法は、ガラス粉末、蛍光体粉末、および球状シリカフィラー粉末を含む波長変換部材用組成物を得る第１ステップ（Ｓ１１０）と、波長変換部材用組成物を基板上に塗布して波長変換部材用グリーンシートを得る第２ステップ（Ｓ１２０）と、波長変換部材用グリーンシートを焼成する第３ステップ（Ｓ１３０）とを含んで成り得る。
具体的には、第１ステップ（Ｓ１１０）は、ガラス粉末、蛍光体粉末、および球状シリカフィラー粉末を含む波長変換部材用組成物を得ることを含んで成る。
具体的には、ガラスマトリックスを形成することができるガラス粉末と、蛍光体粉末と、球状シリカフィラー粉末とを含む組成物を調製され得る。ガラス粉末、蛍光体粉末、球状シリカフィラー粉末の種類および含有量は、前述したとおりである。
本発明の一実施形態によれば、波長変換部材用組成物における各成分の含有量は、焼成後の波長変換部材に含まれる各成分の含有量と同一とみなすことができる。
また、波長変換部材用組成物は、バインダー樹脂および溶剤をさらに含んでもよい。
バインダー樹脂は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、およびポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んで成ってもよい。具体的には、バインダー樹脂は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含んで成ってもよい。
バインダー樹脂の重量平均分子量は、１，０００～７０，０００ｇ／モルであってもよい。具体的には、バインダー樹脂の重量平均分子量は、２０，０００～６０，０００ｇ／モルであってもよい。
溶媒は、グリーンシートを迅速に製造するために低沸点を有していてもよい。具体的には、溶媒の沸点は、３０～１５０℃であってもよい。より具体的には、溶媒の沸点は６０～１３０℃であってもよい。
また、溶媒は、トルエン、エタノール、ブタノール、アセトン、およびメタノールからなる群より選択される少なくとも１種を含んで成ってもよい。具体的には、溶媒は、トルエン、エタノール、およびブタノールからなる群より選択される少なくとも１種を含んで成ってもよい。例えば、溶媒は、トルエン、エタノール、およびブタノールを含んで成ってもよい。
溶剤の含有量は、組成物の特性および乾燥条件に応じて適宜選択すればよい。具体的には、溶媒は、波長変換部材用組成物の総重量に基づいて３０～５０重量％含まれていてもよい。
また、波長変換部材用組成物は、可塑剤をさらに含んでいてもよい。可塑剤は、ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）、ＤＯＡ（アジピン酸ジオクチル）、およびＴＣＰ（リン酸トリクレシル）からなる群より選択される少なくとも１種を含んで成ってもよい。具体的には、可塑剤は、ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）またはＤＯＡ（アジピン酸ジオクチル）を含んで成ってもよい。
また、可塑剤は、バインダー樹脂１００重量部に基づいて１０～２００重量部の量で含まれてもよい。具体的には、可塑剤は、結着樹脂１００重量部に基づいて３０～９０重量部の量で含まれてもよい。
波長変換部材用組成物は、溶媒とバインダー樹脂とを混合し、気泡を除去してバインダー溶液を得た後、このバインダー溶液、ガラス粉末、蛍光体粉末、球状シリカフィラー粉末、および可塑剤を混合することによって調製され得る。本発明においては、低沸点を有する溶剤を使用することにより、波長変換部材用組成物を調製する際に、バインダー樹脂と溶剤とを室温で混合することができる。
第２ステップ（Ｓ１２０）は、波長変換部材用組成物を基板上に塗布して波長変換部材用グリーンシートを得ることを含んで成る。
具体的には、第１ステップで得られた波長変換部材用組成物を基板上に塗布する。ここで、塗布は、テープキャスティング法またはドクターブレードなどを用いて行ってもよい。
基材としては、ポリエステル系基材、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のような樹脂フィルムであってもよい。
本発明の一実施形態によれば、波長変換部材用グリーンシートは、１枚であってもよいし、キャスティングしてそれらを圧縮して作製した波長変換部材用グリーンシートを複数枚積層したものであってもよい。この場合、波長変換部材用グリーンシートの積層数は特に限定されない。例えば、圧縮時の波長変換部材用グリーンシートの厚みが５０～１５００μｍとなるように積層してもよい。
圧縮は１～１００ＭＰａの圧力で行ってもよい。具体的には、圧縮は２～５０ＭＰａの圧力で行ってもよい。
第３ステップ（Ｓ１３０）は、波長変換部材用グリーンシートを焼成することを含んで成る。
焼成温度は、ガラスマトリックスの軟化点±１００℃の範囲内、特にガラスマトリックスの軟化点±５０℃の範囲内であることが好ましい。焼成温度が低すぎると、各層の融着が困難になったり、ガラス粉末の焼成が不十分になったり、または波長変換部材の機械的強度が低下したりする場合がある。一方、焼成温度が高すぎると、波長変換部材の発光強度が低下する場合がある。
焼成は４５０～９５０℃で１０分～７２時間行ってもよい。具体的には、焼成は６００～８００℃で１０分～５２時間行ってもよい。
なお、上記の各製造プロセスにおいて、焼成前、すなわち、波長変換部材用グリーンシートを圧縮した後、焼成する前に、有機物を除去するための脱脂することを行ってもよい。また、波長変換部材用グリーンシートが複数枚含まれる場合には、積層する際に各層の密着性を高めるために、各層を適宜加熱、加圧してもよい。
また、作製プロセスは、必要に応じて、焼結後に、研削、研磨、および再プレスのような加工ステップをさらに含んで成ってもよい。
発光デバイス
本発明の一態様は、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とを備える発光デバイスを提供する。
具体的には、波長変換部材は、蛍光体粉末に励起光を照射する光源とともに、発光デバイスとして使用されてもよい。光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザーダイオード（ＬＤ）のような半導体発光デバイスを用いることができる。複数の半導体発光素子が使用されてもよい。
発光デバイスは、波長変換部材が半導体発光デバイスに直接接触するように配置されてもよい。例えば、半導体発光デバイスと波長変換部材とが順次に積層された構造を有していてもよい。あるいは、半導体発光デバイスが波長変換部材に囲まれるように配置されてもよいし、または波長変換部材が半導体発光デバイスに囲まれるように配置されてもよい。
また、半導体発光デバイスと波長変換部材とは互いに離間していてもよい。
本発明の形態
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。しかしながら、これらの実施例は本発明を説明するために提供されるものであり、本発明の範囲はこれらのみに限定されるものではない。
調製例１：ガラス粉末の調製
下記表１に示す組成となるように各成分を混合し、１２００℃で溶融してガラスを作製した。作製したガラスを粉砕して、平均粒径５．９μｍのガラス粉末を作製した。
実施例１：波長変換部材の調製
１－１．波長変換部材の組成物の調製
下記表２に示すように、調製例１のガラス粉末８０重量％、ＹＡＧ系蛍光体粉末（平均粒径（Ｄ５０）：２５μｍ、メーカー：大州電子マテリアルズ、製品名： ＤＬＰ－Ｙ６２－２５）１０重量％、球状シリカフィラー粉末（ＤＥＮＫＡ／ＦＢ－７ＳＤＸ）１０重量％が、割合８５：１５のバインダー溶液および可塑剤とともに混合し、波長変換部材用組成物を調製した。
ここで、バインダー溶液は、２７ｇのポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重量平均分子量：５０，０００ｇ／モル）を８１ｇの溶媒（トルエンとブタノールの体積比３：２の混合物）に加えて調製し、室温で１時間溶解させ、可塑剤はフタル酸エステル系可塑剤であった。
１－２．波長変換部材を形成するためのグリーンシートの調製
上記ステップ１－１で調製した波長変換部材用組成物をテープキャスティング法によりＰＥＴフィルム上に塗布し、シート成型して厚さ５０μｍの波長変換部材用グリーンシートを得た。上記グリーンシートを２１枚積層し、１４ＭＰａの圧力でプレスして波長変換部材用グリーンシートを得た。
１－３．波長変換部材用グリーンシートの焼成
上記ステップ１－２で作製した波長変換部材用グリーンシートを６００℃で１２時間焼成して波長変換部材を得た。
実施例２～７
実施例１のステップ１－１において、粒度分布の異なる球状シリカフィラー粉末を使用し、ガラス粉末、球状シリカフィラー粉末、および蛍光体粉末の含有量を以下の表２に示すように調整した以外は、実施例１と同様にして波長変換部材を作製した。
比較例１
実施例１のステップ１－１において、球状シリカフィラー粉末を使用せず、以下の表2に示すように、ガラス粉末の含有量を９０重量％に変更した以外は、実施例１と同様にして波長変換部材を作製した。
比較例２
以下の表２に示すように、実施例１のステップ１－１において、球状シリカフィラー粉末の代わりに角柱状シリカフィラー粉末（アモテック、ａｂｐ－０５）を用いた以外は、実施例１と同様にして波長変換部材を作製した。
比較例３
以下の表２に示すように、実施例１のステップ１－１において、球状シリカフィラー粉末の代わりに粒度分布の異なる球状ヒュームドシリカフィラー粉末（エボニック社製、アエロジルＲ－２０２）を用いた以外は実施例１と同様にして波長変換部材を作製した。
比較例４～５
以下の表２に示すように、実施例１のステップ１－１において、ＳＰＡＮ値が１．４、および５．４の球状シリカフィラー粉末をそれぞれ使用し、粒度分布が異なるものを使用した以外は、実施例１と同様にして波長変換部材を作製した。
試験例
実施例および比較例で用いた各成分、または実施例および比較例で作製した各波長変換部材の物性を以下の手段で評価した。結果を表２および表３に示す。
（１）軟化点（Ｔｓ）
軟化点（軟化温度）は、熱分析装置（ＳＤＴ：Ｑ６００、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社、米国）を用い、室温から１０００℃まで１０℃／分の昇温速度で測定した。
（２）屈折率
屈折率は、Professional Gemstone Refractometers（ＫｒｕｅｓｓモデルＥＲ６０１ ＬＥＤ、ドイツ）を使用して測定された。測定にあたっては、試料を厚さ１ｍｍ（１Ｔ）に加工し、試料の測定位置に屈折溶液を測定部位に密着するように一定量塗布した。
（３）粒径
粒径はマイクロトレアック社製Ｓ３５００装置を用いて測定した。分析値のＤ１０、Ｄ５０、およびＤ９０は、レーザー光回折法による粒度分布測定において、累積体積濃度（％）が１０％である場合の粒径（Ｄ１０）、累積体積濃度（％）が５０％である場合の粒径（Ｄ５０）、および累積体積濃度（％）が９０％である場合の粒径（Ｄ９０）をそれぞれ示す。
（４）ＢＥＴ
実施例および比較例で使用したシリカフィラー粉末の比表面積は、マウンテック社製マックソーブＨＭ（モデル１２１０）を用い、窒素およびヘリウムの混合ガス（Ｎ２：３０体積％およびＨｅ：７０体積％）流下、ＢＥＴ一点法により測定した。
（５）光透過率（％）
基準波長５５０ｎｍの光の透過率は、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製紫外／可視分光光度計（Ｌａｍｂｄａ３５、米国）を用いて測定した。サンプルが存在しない場合の光透過率は１００％である。
（６）色度分布（Ｃｘ、Ｃｙ、光束（Φｖ、ルーメン（ｌｍ））、および換算光束（％）
色度分布は、積分球測定装置（Ｊ＆Ｃ Ｔｅｃｈ．製、ＬＭＳ－２００）において、４４５ｎｍの励起光源上に波長変換部材を配置して測定した。
上記表３から分かるように、ガラスマトリックス中に分散された蛍光体粉末と球状シリカフィラー粉末とを含む実施例１～７の波長変換部材では、球状シリカフィラー粉末のＤ５０は１．２３～１３．２であり、ＳＰＡＮ値が１．１～４．５であり、光透過率、光束、および換算光束のような光学特性が総合的に優れていた。
具体的には、実施例１～７の波長変換部材は、光透過率が７２．３～７２．７％であり、光束が７３．６～７８．６ ｌｍであり、変換光束が１００．３～１０２．２％といずれも優れていた。
これに対し、シリカフィラー粉末を含まない比較例１の波長変換部材、角柱状シリカフィラー粉末を含む比較例２の波長変換部材、ならびに球状シリカフィラー粉末のＤ５０値およびＳＰＡＮ値のいずれかが本発明の範囲外である比較例３～５の波長変換部材は、実施例１～７の波長変換部材と比較して、光透過率、光束、および変換光束のような光学特性が全て劣っていた。
［図面の符号］
１００ ：波長変換部材
１１０ ：ガラスマトリックス
１２０ ：蛍光体粉末
１３０ ：球状シリカフィラー粉末
Ｌｍａｘ ：長軸径
Ｌｍｉｎ ：短軸径

Claims (12)

  1. ガラスマトリックスと、前記ガラスマトリックス中に分散された蛍光体粉末および球状シリカフィラー粉末とを含んで成り、
    レーザー回折により測定される粒度分布における累積体積（％）の１０％、５０％、および９０％を示す粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、およびＤ９０とする場合、前記球状シリカフィラー粉末のＤ５０は１．０～１５．０μｍであり、下記式１：
    のＳＰＡＮ値は１．０～５．０である、波長変換部材。
  2. 前記球状シリカフィラー粉末は１．５～１５のＤ９０／Ｄ１０を有する、請求項１に記載の波長変換部材。
  3. 前記球状シリカフィラー粉末が１．０～６．５ｍ２／ｇの比表面積（Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ；ＢＥＴ）を有する、請求項１に記載の波長変換部材。
  4. 前記ガラスマトリックスと前記球状シリカフィラー粉末との間の屈折率の差は０．０１～０．５２である、請求項１に記載の波長変換部材。
  5. 前記ガラスマトリックスが１．４４～１.８９の屈折率および５５０～８５０℃の軟化温度（Ｔｓ）を有する、請求項１に記載の波長変換部材。
  6. 前記蛍光体粉末が３～３０μｍの平均粒径（Ｄ５０）を有する、請求項１に記載の波長変換部材。
  7. 前記球状シリカフィラー粉末の含有率が、前記ガラスマトリックス、前記球状シリカフィラー粉末および前記蛍光体粉末の総重量に基づいて０．５～５０重量％である、請求項１に記載の波長変換部材。
  8. 前記蛍光体粉末および前記球状シリカフィラー粉末の重量比が１：０．１～１：５である、請求項１に記載の波長変換部材。
  9. 前記ガラスマトリックスが２～１５μｍの平均粒径（Ｄ５０）を有するガラス粉末に由来し、
    前記ガラス粉末が前記ガラス粉末の総モルに基づき、以下の組成：
    ２～１０モル％のＰ２Ｏ５、
    ３０～５０モル％のＺｎＯ、
    １０～２５モル％のＳｉＯ２、および
    １５～２５モル％のＢ２Ｏ３
    を有する、請求項１に記載の波長変換部材。
  10. 前記ガラス粉末が以下の成分：
    １～１０モル％のＡｌ２Ｏ３、
    ０．１～７モル％のＳｎＯ２、
    １～５モル％のＢａＯ、
    ０．１～５モル％のＳｒＯ、
    １～５モル％のＣａＯ、
    １～５モル％のＬｉ２Ｏ、
    １～７モル％のＮａ２Ｏおよび
    １～５モル％のＫ２Ｏ
    から選択される少なくとも１種をさらに含んで成る、請求項９に記載の波長変換部材。
  11. 請求項１に記載の波長変換部材を製造する方法であって、
    ガラス粉末と、蛍光体粉末と、球状シリカフィラー粉末とを含んで成る、波長変換部材用組成物を得る第１ステップと、
    前記波長変換部材用組成物を基材に塗布して波長変換部材用グリーンシートを得る第２ステップと、
    前記波長変換部材用グリーンシートを焼成する第３ステップと
    を含んで成る、波長変換部材の製造方法。
  12. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の波長変換部材と、前記波長変換部材に励起光を照射する光源とを備える、発光デバイス。
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