JP2007039303A - Luminescent color-converting member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光色変換部材に関し、特に、励起光により蛍光を発し、透過励起光と蛍光の合成により白色光を発する発光色変換部材に関するものである。 The present invention relates to an emission color conversion member, and more particularly to an emission color conversion member that emits fluorescence by excitation light and emits white light by combining transmitted excitation light and fluorescence.
青色の発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)の開発により光の3原色RGB(R:赤色、G:緑色、B:青色)のLEDが揃い、これらのLEDを並べて用いることによって白色光を得ることが提案されている。しかし、三色のLEDの発光出力が異なるため、各色発光ダイオードの特性を合致させて白色光を得ることが難しい。また、三原色の発光ダイオードを集合させて、同一平面上に並べても、例えば、液晶用バックライトとしての用途のように、それらの発光ダイオードを接近した位置で視認する場合には、均一な白色光源にすることはできない。また、各色の発光ダイオードの色劣化速度が異なるため、白色光の長期安定性に問題がある。 Development of blue light emitting diodes (LEDs) brings together the three primary colors RGB (R: red, G: green, B: blue) LEDs, and white LEDs are obtained by using these LEDs side by side. Has been proposed. However, since the light emission outputs of the three color LEDs are different, it is difficult to obtain white light by matching the characteristics of the light emitting diodes of the respective colors. In addition, even if the three primary color light emitting diodes are assembled and arranged on the same plane, for example, when the light emitting diodes are viewed at close positions as in a liquid crystal backlight, a uniform white light source Can not be. Further, since the color deterioration rates of the light emitting diodes of the respective colors are different, there is a problem in long-term stability of white light.
この問題を解決するために、青色LEDチップと、青色LEDチップから発せられた青色光線によって黄色発光するYAG蛍光体を組合わせたLED素子が開発された(例えば、特許文献1参照。)。この方式は、青色LEDからの透過光とYAG系蛍光体が発する黄色光の合成により白色光が得られるというものである。この方式であれば、1種類のLEDですむため、低コストで、白色光の長期安定性にも優れる。また、この白色LEDは、従来の照明装置等の光源に比べ、長寿命、高効率、高安定性、低消費電力、高応答速度、環境負荷物質を含まない等の利点を有しているため、現在、ほとんどの携帯電話やデジタルカメラの液晶バックライトにはこの形態の白色LEDが使用されている。今後はこの白色LEDは、白熱電球や蛍光灯に替わる次世代の光源として照明用途への応用が期待されている。
しかしながら、特許文献1に開示されている白色LEDは、LEDチップの発光面をシールする樹脂に蛍光体粉末を混合してモールドしているため、青色〜紫外線領域の高出力の短波長の光や、蛍光体の発熱、或いはLEDチップの熱によってLED素子を構成する樹脂が劣化し、変色或いは変形を引き起こす。その結果、発光強度の低下や色ずれが起こり、寿命が短くなるという問題がある。 However, since the white LED disclosed in Patent Document 1 is molded by mixing phosphor powder with a resin that seals the light emitting surface of the LED chip, high-power short-wavelength light in the blue to ultraviolet region The resin constituting the LED element deteriorates due to heat generation of the phosphor or heat of the LED chip, causing discoloration or deformation. As a result, there is a problem in that the emission intensity is lowered and the color shift occurs and the life is shortened.
また、得られる白色光は、青色と黄色の合成光であるため、色温度の高い白色光(昼光色)を得ることはできるが、色温度の低い白色光(電球色)を得ることができないという問題もある。さらに、2色による合成光であるため、演色性が低く、照明用途には不向きである。 Moreover, since the obtained white light is blue and yellow combined light, white light having a high color temperature (daylight color) can be obtained, but white light having a low color temperature (bulb color) cannot be obtained. There is also a problem. Furthermore, since the combined light is composed of two colors, the color rendering properties are low and it is not suitable for lighting applications.
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、樹脂の劣化による白色LEDの発光強度の低下や短寿命化を抑制でき、演色性が高く、しかも、色温度の高い白色光(昼光色)から色温度の低い白色光(電球色)までの様々な色温度に対応した白色光を発することが可能な発光色変換部材を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can suppress a decrease in the emission intensity and shortening of the lifetime of the white LED due to the deterioration of the resin, has high color rendering properties, and has a color temperature from white light (daylight color). An object of the present invention is to provide a light emitting color conversion member capable of emitting white light corresponding to various color temperatures up to white light (bulb color) at a low temperature.
本発明の発光色変換部材は、結晶化ガラス基材とガラス焼結層とを有する発光色変換部材であって、結晶化ガラス基材の片面若しくは両面にガラス焼結層が形成されてなり、励起光が照射されたときに、結晶化ガラス及びガラス焼結層が互いに異なる波長の蛍光を発する性質を有することを特徴とする。 The luminescent color conversion member of the present invention is a luminescent color conversion member having a crystallized glass substrate and a glass sintered layer, wherein the glass sintered layer is formed on one or both sides of the crystallized glass substrate, When irradiated with excitation light, the crystallized glass and the sintered glass layer have a property of emitting fluorescence having different wavelengths.
本発明の発光色変換部材は、発光強度の低下や短寿命化を抑制でき、演色性が高く、しかも、色温度の高い白色光(昼光色)から色温度の低い白色光(電球色)までの様々な色温度に対応した白色光を発することができる。それ故、照明、ディスプレイ等の発光装置、自動車等の前照光として用いる部材として好適である。 The light emitting color conversion member of the present invention can suppress a decrease in light emission intensity and a shortened life, has a high color rendering property, and has a high color temperature from white light (daylight color) to low color temperature white light (bulb color). White light corresponding to various color temperatures can be emitted. Therefore, it is suitable as a member used as a light emitting device such as an illumination, a display, or a headlight of an automobile or the like.
蛍光体材料において、高出力の光や、蛍光体の発熱、或いはLEDチップの熱によって引き起こされる発光強度の劣化や短寿命化を抑制するには、蛍光体材料中に有機材料を含まないように設計すればよい。本発明の発光色変換部材は、結晶化ガラスとガラス焼結層の無機材料のみから形成されてなる。そのため、高出力の光や蛍光体の発熱によって引き起こされる発光強度の劣化や短寿命化を抑制できる。 In order to suppress deterioration of the emission intensity and shortening of the lifetime caused by high output light, heat generation of the phosphor, or heat of the LED chip in the phosphor material, an organic material should not be included in the phosphor material. Just design. The luminescent color conversion member of the present invention is formed only from crystallized glass and an inorganic material of a glass sintered layer. For this reason, it is possible to suppress the deterioration of the emission intensity and the shortening of the lifetime caused by the high output light and the heat generation of the phosphor.
また、本発明の発光色変換部材は、励起光が照射されたときに、結晶化ガラス及びガラス焼結層が互いに異なる波長の蛍光を発し、これらの光が発光色変換部材中を透過する励起光と合成するため、演色性が高く、色温度の高い白色光(昼光色)から色温度の低い白色光(電球色)までの様々な色温度に対応した白色光を発することができる。 Moreover, the luminescent color conversion member of the present invention is excited when the excitation light is irradiated, the crystallized glass and the glass sintered layer emit fluorescence having different wavelengths, and these lights are transmitted through the luminescent color conversion member. Since it is combined with light, it can emit white light corresponding to various color temperatures from white light (daylight color) having high color rendering properties and high color temperature to white light (bulb color) having a low color temperature.
尚、励起光は、波長が300〜500nmの光線を用いることが好ましい。その理由は、励起光が300〜500nmの波長域であれば、結晶化ガラス及びガラス焼結層の両方が蛍光を発することができ、また、この波長域の光を照射すると蛍光を発する無機蛍光体粉末の種類が多く存在し、部材の入手が容易であるためである。 The excitation light is preferably a light beam having a wavelength of 300 to 500 nm. The reason is that if the excitation light is in the wavelength range of 300 to 500 nm, both the crystallized glass and the glass sintered layer can emit fluorescence, and the inorganic fluorescence that emits fluorescence when irradiated with light in this wavelength range. This is because there are many types of body powders and it is easy to obtain members.
尚、蛍光体材料から発する白色光の演色性を高めたり、色温度を調整するには、白色光を合成するための光の種類(色)を増やしたり、光の種類及び発光強度を調整すればよく、本発明の蛍光体材料においては、結晶化ガラス中の結晶量や結晶化ガラスの肉厚、ガラス焼結層を構成するガラス粉末中のEu2O3の含有量、ガラス焼結層中の蛍光体の種類や含有量、或いはガラス焼結層の肉厚を調整することで、これらの部材から出てくる光の種類及び発光強度を調整することができる。 In order to improve the color rendering of white light emitted from the phosphor material and adjust the color temperature, increase the type (color) of light used to synthesize white light, or adjust the type and intensity of light. In the phosphor material of the present invention, the amount of crystals in the crystallized glass, the thickness of the crystallized glass, the content of Eu 2 O 3 in the glass powder constituting the glass sintered layer, the glass sintered layer By adjusting the type and content of the phosphor inside, or the thickness of the sintered glass layer, the type and intensity of light emitted from these members can be adjusted.
特に、本発明の発光色変換部材において、励起光を照射したときに、結晶化ガラス及びガラス焼結層が波長300〜500nmの光(好ましくは、青色光)を吸収し、結晶化ガラスからは波長450〜780nmの光(好ましくは、黄色光)の蛍光を発し、ガラス焼結層からは波長500〜780nmの光(好ましくは、赤色及び/または緑色)の蛍光を発するものを用いれば、これらの部材から発する光と発光色変換部材中を透過する励起光との合成によって、色温度の低い白色光(電球色)を発することができる。 In particular, in the luminescent color conversion member of the present invention, when irradiated with excitation light, the crystallized glass and the glass sintered layer absorb light having a wavelength of 300 to 500 nm (preferably blue light), and from the crystallized glass, If those that emit fluorescence of light with a wavelength of 450 to 780 nm (preferably yellow light) and emit fluorescence of light with a wavelength of 500 to 780 nm (preferably red and / or green) from the glass sintered layer, these are used. White light (bulb color) having a low color temperature can be emitted by combining light emitted from the member and excitation light transmitted through the light emitting color conversion member.
尚、本発明において、青色光とは、波長430〜480nmに中心波長を有する光を、緑色光とは、波長500〜535nmに中心波長を有する光を、黄色光とは、波長535〜590nmに中心波長を有する光を、赤色光とは、波長610〜780nmに中心波長を有する光を意味する。 In the present invention, blue light is light having a central wavelength at a wavelength of 430 to 480 nm, green light is light having a central wavelength at a wavelength of 500 to 535 nm, and yellow light is light having a wavelength of 535 to 590 nm. The light having a central wavelength and the red light mean light having a central wavelength at a wavelength of 610 to 780 nm.
また、本発明の発光色変換部材において、結晶化ガラス基材とガラス焼結層は、ガラス焼結層を結晶化ガラス基材上に融着一体化させることにより密着してなることが好ましい。結晶化ガラスとガラス焼結層との間に空間を設けない構造にすることで、発光強度の低下を抑えることができ、しかも、機械的強度を向上させることができる。また、変色の原因となる接着剤等の樹脂を用いなくて済む。 In the luminescent color conversion member of the present invention, the crystallized glass substrate and the glass sintered layer are preferably in close contact by fusing and integrating the glass sintered layer onto the crystallized glass substrate. By adopting a structure in which no space is provided between the crystallized glass and the glass sintered layer, it is possible to suppress a decrease in light emission intensity and to improve mechanical strength. Further, it is not necessary to use a resin such as an adhesive that causes discoloration.
結晶化ガラス基材からのガラス焼結層の剥離を防止するには、結晶化ガラスの熱膨張係数をα1、ガラス焼結層の熱膨張係数をα2としたとき、α1−α2≦±1ppm/℃にすることが好ましい。この範囲外になると、剥離しやすくなる。好ましくは、α1−α2≦±0.8ppm/℃である。 In order to prevent the glass sintered layer from peeling from the crystallized glass substrate, α1−α2 ≦ ± 1 ppm / when the thermal expansion coefficient of the crystallized glass is α1 and the thermal expansion coefficient of the glass sintered layer is α2. It is preferable to make it into ° C. When it is out of this range, it becomes easy to peel off. Preferably, α1−α2 ≦ ± 0.8 ppm / ° C.
本発明の発光色変換部材を構成する結晶化ガラスとしては、ガーネット結晶中にCe3+を含む結晶を析出してなるものを用いることが好ましい。その理由は、ガーネット結晶中のCe3+が発光中心となり、青色の励起光を吸収し、黄色の蛍光を発しやすくなるためである。 As the crystallized glass constituting the luminescent color conversion member of the present invention, it is preferable to use a glass obtained by precipitating a crystal containing Ce 3+ in a garnet crystal. The reason for this is that Ce 3+ in the garnet crystal becomes the emission center, absorbs blue excitation light, and easily emits yellow fluorescence.
また、ガラス中からCe3+を含むガーネット結晶を析出させることにより、ガーネット結晶が結晶化ガラスのマトリックスガラス中に泡を巻き込むことなく分散しやすくなる。そのため、蛍光や透過励起光があらゆる方向に散乱して、光が広角度に広がりやすくなる。また、光を遮断する泡が少ないため、蛍光や透過励起光が透過しやすくなり、発光効率が高くなる。 Further, by precipitating a garnet crystal containing Ce 3+ from the glass, the garnet crystal is easily dispersed without entraining bubbles in the matrix glass of the crystallized glass. For this reason, fluorescence and transmitted excitation light are scattered in all directions, and the light easily spreads at a wide angle. Moreover, since there are few bubbles which block light, it becomes easy to permeate | transmit fluorescence and transmitted excitation light, and luminous efficiency becomes high.
尚、ガーネット結晶とは、一般的にはA3B2C3O12で表される結晶(A=Mg、Mn、Fe、Ca、Y、Gd等:B=Al、Cr、Fe、Ga、Sc等:C=Al、Si、Ga、Ge等)であり、上記したガーネット結晶として、特に、YAG結晶(Y3Al5O12結晶)又はYAG結晶固溶体であると、所望の黄色の蛍光を発するため好ましい。YAG結晶固溶体としては、Yの一部をGd、Sc、Ca及びMgからなる群から選択された少なくとも1種の元素で、及び/又はAlの一部をGa、Si、Ge及びScからなる群から選択された少なくとも1種の元素で置換したYAG結晶固溶体であってもよい。 The garnet crystal is generally a crystal represented by A 3 B 2 C 3 O 12 (A = Mg, Mn, Fe, Ca, Y, Gd, etc .: B = Al, Cr, Fe, Ga, Sc, etc .: C = Al, Si, Ga, Ge, etc.) As the above-mentioned garnet crystal, particularly a YAG crystal (Y 3 Al 5 O 12 crystal) or a YAG crystal solid solution, a desired yellow fluorescence can be obtained. It is preferable because it emits light. As the YAG crystal solid solution, a part of Y is at least one element selected from the group consisting of Gd, Sc, Ca and Mg, and / or a part of Al is a group consisting of Ga, Si, Ge and Sc. YAG crystal solid solution substituted with at least one element selected from
また、結晶化ガラスは、板状であることが好ましい。その理由は、結晶化ガラスが板状であると、結晶化ガラス基材上にガラス焼結層を形成しやすくなるためである。尚、結晶化ガラスを板状に成形する方法としては、結晶性ガラスをロール成形、スロットダウン成形、オーバーフロー成形、ダウンドロー成形、リドロー成形等によって板状に成形し、熱処理を行って結晶を析出させることで得ることができる。 The crystallized glass is preferably plate-shaped. The reason is that when the crystallized glass is plate-like, it becomes easy to form a glass sintered layer on the crystallized glass substrate. As a method for forming crystallized glass into a plate shape, the crystalline glass is formed into a plate shape by roll forming, slot down forming, overflow forming, down draw forming, redraw forming, etc., and subjected to heat treatment to precipitate crystals. Can be obtained.
また、結晶化ガラスは、0.1〜2.0mmの肉厚を有することが好ましい。その理由は、肉厚が薄くなりすぎると、結晶化ガラス中の結晶量が少なくなり、結晶化ガラスが黄色の蛍光を発することができなくなる。結果として、白色光を発する発光色変換部材が得難くなる。一方、肉厚が厚くなりすぎると、青色の励起光が透過し難くなり、結果として、白色光を発する発光色変換部材が得難くなる。 The crystallized glass preferably has a thickness of 0.1 to 2.0 mm. The reason is that if the wall thickness is too thin, the amount of crystals in the crystallized glass decreases, and the crystallized glass cannot emit yellow fluorescence. As a result, it is difficult to obtain an emission color conversion member that emits white light. On the other hand, when the wall thickness is too thick, it becomes difficult to transmit blue excitation light, and as a result, it is difficult to obtain an emission color conversion member that emits white light.
また、結晶化ガラスの好適な組成範囲は、モル%で、SiO2+B2O3 10〜60%、Al2O3+GeO2+Ga2O3 15〜50%、Y2O3+Gd2O3 5〜30%、Li2O 0〜25%、TiO2+ZrO2 0〜15%、CaO+MgO 0〜5%、Ce2O3 0.01〜5%である。 Further, the preferred composition range of the crystallized glass, in mol%, SiO 2 + B 2 O 3 10~60%, Al 2 O 3 + GeO 2 + Ga 2 O 3 15~50%, Y 2 O 3 + Gd 2 O 3 5~30%, Li 2 O 0~25% , TiO 2 + ZrO 2 0~15%, CaO + 0~5% MgO, a Ce 2 O 3 0.01~5%.
結晶化ガラスの組成範囲を決定した理由は次の通りである。 The reason for determining the composition range of the crystallized glass is as follows.
SiO2とB2O3は、ガラスの網目形成酸化物で、ともに母ガラス作成時に失透を抑制する成分であり、これら成分は合量で10〜60モル%であることが好ましい。合量で10モル%よりも少ないとガラス化せず、60モル%よりも多いと所望の結晶が析出しにくくなる。これら成分の合量の好ましい範囲は、30〜47モル%である。尚、これら成分の合量が、40.5モル%よりも少ないと、ガラス成形時に少量の失透が生じるが、この失透は結晶化のための熱処理によって消失し、緻密なガーネット結晶が析出するため特に問題はない。また、各成分の含有量は、SiO2 10〜50モル%、B2O3 0〜40モル%であることが好ましい。 SiO 2 and B 2 O 3 are glass network-forming oxides, and are both components that suppress devitrification during the production of the mother glass, and these components are preferably 10 to 60 mol% in total. If the total amount is less than 10 mol%, it will not vitrify, and if it exceeds 60 mol%, the desired crystals will not easily precipitate. A preferable range of the total amount of these components is 30 to 47 mol%. When the total amount of these components is less than 40.5 mol%, a small amount of devitrification occurs during glass molding. This devitrification disappears by heat treatment for crystallization, and a dense garnet crystal is precipitated. There is no particular problem. The content of each component, SiO 2 10 to 50 mol%, preferably B 2 O 3 0 to 40 mol%.
Al2O3とGa2O3とGeO2は、ガーネット結晶の構成成分であるとともに、化学的耐久性を向上させる成分であり、これら成分は合量で15〜50モル%であることが好ましい。合量で15モル%よりも少ないと、ガーネット結晶が析出しにくく、また、化学的耐久性が低下する。また、50モル%よりも多いと、ガラス化しにくくなると共に、ガーネット結晶が析出しにくくなるため好ましくない。これら成分の合量の好ましい範囲は、20〜40モル%である。また、各成分の含有量は、Al2O3 15〜45モル%、Ga2O3 0〜15モル%、GeO2 0〜15モル%であることが好ましい。 Al 2 O 3 , Ga 2 O 3, and GeO 2 are constituents of the garnet crystal and components that improve chemical durability, and these components are preferably 15 to 50 mol% in total. . If the total amount is less than 15 mol%, garnet crystals are difficult to precipitate and the chemical durability is lowered. Moreover, when more than 50 mol%, it becomes difficult to vitrify and garnet crystals are hardly precipitated, which is not preferable. The preferable range of the total amount of these components is 20 to 40 mol%. The content of each component, Al 2 O 3 15 to 45 mol%, Ga 2 O 3 0 to 15 mol%, is preferably GeO 2 0 to 15 mol%.
Y2O3とGd2O3は、ガーネット結晶の構成成分であるとともに、Ceの均一分散能を向上させ、濃度消光を抑制する成分であり、これら成分は合量で5〜30モル%であることが好ましい。合量で5モル%よりも少ないと、ガーネット結晶が析出しにくく、30モル%よりも多いと、ガラス化しにくくなるため好ましくない。これら成分の合量の好ましい範囲は、10〜25モル%である。また、各成分の含有量は、Y2O3 5〜30モル%、Gd2O3 0〜20モル%であることが好ましい。 Y 2 O 3 and Gd 2 O 3 are components of garnet crystals and are components that improve the uniform dispersibility of Ce and suppress concentration quenching. These components are combined in an amount of 5 to 30 mol%. Preferably there is. If the total amount is less than 5 mol%, garnet crystals are difficult to precipitate, and if it exceeds 30 mol%, vitrification is difficult, which is not preferable. A preferable range of the total amount of these components is 10 to 25 mol%. The content of each component, Y 2 O 3 5 to 30 mol%, preferably Gd 2 O 3 0 to 20 mol%.
Li2Oは、結晶サイズを粗大化させず、また析出結晶量を減少させずに網目修飾酸化物としてガラスの粘性を調整する成分であり、その含有量は0〜25モル%であることが好ましい。Li2Oの含有量が25モル%よりも多いとガラス成型時に多量の失透が発生しガラス化しにくく、結晶化のための熱処理を行なっても失透が消失せず好ましくない。特にLi2Oの含有量が2モル%よりも多いと、ガーネット結晶が析出しやすくなるため好ましい。Li2Oの好ましい範囲は、2〜20モル%であり、さらに好ましい範囲は、2.5〜10モル%である。 Li 2 O is a component that adjusts the viscosity of the glass as a network modification oxide without coarsening the crystal size and without reducing the amount of precipitated crystals, and its content is 0 to 25 mol%. preferable. Li content of 2 O is hardly vitrified large amount of devitrification occurs during glass molding and more than 25 mol% is not preferable not devitrification disappears be subjected to heat treatment for crystallization. In particular, when the content of Li 2 O is more than 2 mol%, it is preferable because garnet crystals are likely to precipitate. A preferable range of Li 2 O is 2 to 20 mol%, and a more preferable range is 2.5 to 10 mol%.
ZrO2とTiO2は、合量で15モル%まで含有させることが可能であるが、ZrO2とTiO2を含有しなくてもガーネット結晶は析出する。むしろZrO2とTiO2が少ないほど、発光効率が高くなるため好ましい。それ故、例えば、3モル%未満、より好ましくは本質的に含有しない方が好ましい。また、これらは合量で15モル%よりも多い場合は、所望の結晶が析出しにくくなるため好ましくない。 ZrO 2 and TiO 2 can be contained in a total amount of up to 15 mol%, but garnet crystals are precipitated even if ZrO 2 and TiO 2 are not contained. Rather, the smaller the amount of ZrO 2 and TiO 2 , the higher the luminous efficiency, which is preferable. Thus, for example, it is preferred that it is less than 3 mol%, more preferably essentially free of content. Moreover, when these are more than 15 mol% in total amount, since it becomes difficult to precipitate a desired crystal | crystallization, it is unpreferable.
CaOとMgOは、析出するYAG結晶中に一部固溶し、結晶量や結晶粒子系を調整すると共に、結晶中のCe3+から発せられる蛍光の波長を調整する働きがある。これら成分の合量は、0〜5モル%であることが好ましい。合量で5モル%より多いと、ガラス化し難くなるため好ましくない。これら成分の合量の好ましい範囲は0.1〜4.5モル%である。また、各成分の含有量は、CaO 0〜4モル%、MgO 0〜4モル%であることが好ましい。 CaO and MgO partially dissolve in the precipitated YAG crystal, and adjust the crystal amount and the crystal particle system, and also have a function of adjusting the wavelength of fluorescence emitted from Ce 3+ in the crystal. The total amount of these components is preferably 0 to 5 mol%. When the total amount is more than 5 mol%, it is difficult to vitrify, which is not preferable. The preferable range of the total amount of these components is 0.1 to 4.5 mol%. Moreover, it is preferable that content of each component is CaO 0-4 mol% and MgO 0-4 mol%.
Ce2O3は、発光中心となる成分であり、Ce2O3の含有量は0.01〜5モル%である。Ce2O3の含有量が0.01モル%よりも少ないと、発光中心成分としての役割を果たし難く、蛍光強度が充分でない。また、5モル%よりも多いと、濃度消光により発光効率が低くなるため好ましくない。Ce2O3の好ましい範囲は0.01〜2モル%である。 Ce 2 O 3 is a component that becomes a light emission center, and the content of Ce 2 O 3 is 0.01 to 5 mol%. When the content of Ce 2 O 3 is less than 0.01 mol%, it is difficult to serve as a luminescent center component, and the fluorescence intensity is not sufficient. On the other hand, if it exceeds 5 mol%, the light emission efficiency is lowered by concentration quenching, which is not preferable. The preferred range of ce 2 O 3 is 0.01 to 2 mol%.
上記した成分以外にも、Na2O、K2O、Sc2O3等をそれぞれ10モル%まで添加できる。 In addition to the above-described components, Na 2 O, K 2 O, Sc 2 O 3 and the like can be added up to 10 mol%, respectively.
また、上記のような結晶化ガラスを得るには、上記したガラス組成範囲になるようにガラス原料を調合して溶融し、板状の結晶性ガラスを作製し、次いで、得られた板状の結晶性ガラスを、1150〜1600℃(好ましくは1200〜1500℃)で、0.5〜20時間熱処理した後、所望の肉厚に研磨加工することで得ることができる。 Moreover, in order to obtain the above crystallized glass, a glass raw material is prepared and melted so as to be in the glass composition range described above to produce a plate-like crystalline glass, and then the obtained plate-like glass is obtained. The crystalline glass can be obtained by heat treatment at 1150 to 1600 ° C. (preferably 1200 to 1500 ° C.) for 0.5 to 20 hours and then polishing to a desired thickness.
また、本発明の発光色変換部材を構成するガラス焼結層としては、(1)Eu2O3をガラス成分として含有するガラス粉末を焼成してなるもの、(2)ガラス粉末と無機蛍光体粉末を含む混合物を焼成してなるものの何れかを用いることが好ましい。このようなガラス焼結層は、ガラス中に、Euイオン、或いは無機蛍光体が分散した構造となるため、化学的に安定で、高出力の光に長期間曝されても変色を抑えることができるためである。 As the sintered glass layer constituting the light emitting color conversion member of the present invention, (1) the Eu 2 O 3 made by firing a glass powder containing a glass component, (2) a glass powder and an inorganic phosphor It is preferable to use any one obtained by firing a mixture containing powder. Since such a glass sintered layer has a structure in which Eu ions or inorganic phosphors are dispersed in glass, it is chemically stable and can suppress discoloration even when exposed to high output light for a long period of time. This is because it can.
ガラス焼結層として、Eu2O3をガラス成分として含有するガラス粉末を焼成してなるものを用いる場合、ガラス粉末には、SiO2−B2O3−RO(ROはMgO、CaO、SrO、BaOを表す)系ガラス、SiO2−B2O3系ガラス、SiO2−B2O3−R2O(R2OはLi2O、Na2O、K2Oを表す)系ガラス、SiO2−B2O3−Al2O3系ガラス、SiO2−B2O3−ZnO系ガラスを用いることができる。中でも、発光中心の成分となるEu2O3を添加しても、溶融時に失透し難く、且つ、十分な発光強度を得やすいSiO2−B2O3−RO系ガラスを用いることが好ましい。 In the case of using a sintered glass layer obtained by firing glass powder containing Eu 2 O 3 as a glass component, the glass powder includes SiO 2 —B 2 O 3 —RO (RO is MgO, CaO, SrO). , BaO) glass, SiO 2 —B 2 O 3 glass, SiO 2 —B 2 O 3 —R 2 O (R 2 O represents Li 2 O, Na 2 O, K 2 O) glass. SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 glass and SiO 2 —B 2 O 3 —ZnO glass can be used. Among them, it is preferable to use SiO 2 —B 2 O 3 —RO-based glass that is hard to devitrify even when melted and that can easily obtain sufficient light emission intensity even when Eu 2 O 3 serving as a component of the emission center is added. .
SiO2−B2O3−RO系ガラスの組成範囲は、モル百分率で、SiO2 30〜70%、B2O3 1〜15%、MgO 0〜10%、CaO 0〜25%、SrO 0〜10%、BaO 5〜40%、RO 10〜45%、Al2O3 0〜20%、ZnO 0〜10%、Eu2O3 0.1〜5%であることが好ましい。上記範囲を決定した理由は以下の通りである。 The composition range of the SiO 2 —B 2 O 3 —RO-based glass is SiO 2 30 to 70%, B 2 O 3 1 to 15%, MgO 0 to 10%, CaO 0 to 25%, SrO 0 in terms of mole percentage. ~10%, BaO 5~40%, RO 10~45%, Al 2 O 3 0~20%, 0~10% ZnO, is preferably Eu 2 O 3 0.1~5%. The reason for determining the above range is as follows.
SiO2は、ガラスのネットワークを形成する成分である。その含有量が30モル%よりも少なくなると化学的耐久性が悪化する傾向にある。一方、70モル%よりも多くなると、溶融性が悪化しやすくなる。SiO2のより好ましい範囲は45〜65%である。 SiO 2 is a component that forms a network of glass. When the content is less than 30 mol%, chemical durability tends to deteriorate. On the other hand, if it exceeds 70 mol%, the meltability tends to deteriorate. A more preferred range of SiO 2 is 45 to 65%.
B2O3は、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を著しく改善する成分である。その含有量が1モル%よりも少なくなると、その効果が得にくくなる。一方、15モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。B2O3のより好ましい範囲は2〜10%である。 B 2 O 3 is a component that significantly improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content is less than 1 mol%, it is difficult to obtain the effect. On the other hand, when it exceeds 15 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of B 2 O 3 is 2 to 10%.
MgOは、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。その含有量が10モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。MgOのより好ましい範囲は0〜5%である。 MgO is a component that improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content exceeds 10 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of MgO is 0 to 5%.
CaOは、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。その含有量が25モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。CaOのより好ましい範囲は3〜20%である。 CaO is a component that improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content is more than 25 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of CaO is 3 to 20%.
SrOは、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。その含有量が10モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。SrOのより好ましい範囲は0〜5%である。 SrO is a component that improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content exceeds 10 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of SrO is 0 to 5%.
BaOは、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。その含有量が5モル%よりも少なくなると、溶融性を改善する効果が低下する傾向にある。一方、40モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。BaOのより好ましい範囲は10〜35%である。 BaO is a component that improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content is less than 5 mol%, the effect of improving the meltability tends to decrease. On the other hand, when it exceeds 40 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of BaO is 10 to 35%.
尚、化学的耐久性を悪化させることなく、ガラスの溶融性を向上させるためには、MgO、CaO、SrO及びBaOの合量であるROを、10〜45モル%にすることが好ましい。ROの含有量が10モル%より少なくなると、溶融性を改善する効果が得にくくなる。一方、45モル%より多くなると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。ROのより好ましい範囲は11〜40%である。 In order to improve the meltability of the glass without deteriorating the chemical durability, it is preferable that the total amount of RO of MgO, CaO, SrO and BaO is 10 to 45 mol%. If the RO content is less than 10 mol%, it is difficult to obtain the effect of improving the meltability. On the other hand, when it exceeds 45 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of RO is 11 to 40%.
Al2O3は、化学的耐久性を向上させる成分である。その含有量が20モル%よりも多くなると、ガラスの溶融性が悪化する傾向にある。Al2O3のより好ましい範囲は2〜15%である。 Al 2 O 3 is a component that improves chemical durability. When the content exceeds 20 mol%, the meltability of the glass tends to deteriorate. A more preferable range of Al 2 O 3 is 2 to 15%.
ZnOは、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。その含有量が10モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。ZnOのより好ましい範囲は1〜7%である。 ZnO is a component that improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content exceeds 10 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of ZnO is 1 to 7%.
Eu2O3は、ガラス焼結層内において、発光中心となる成分である。その含有量が0.1%より少なくなると発光中心成分としての役割を果たし難く、十分な発光強度が得られない。一方、5モル%より多くなると、濃度消光により発光効率が低下するため好ましくない。Eu2O3の好ましい範囲は0.5〜2%である。 Eu 2 O 3 is a component that becomes a light emission center in the glass sintered layer. If the content is less than 0.1%, it will be difficult to fulfill the role as a light emission center component, and sufficient light emission intensity cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 5 mol%, the light emission efficiency decreases due to concentration quenching, which is not preferable. The preferred range of Eu 2 O 3 is 0.5-2%.
また、上記成分以外にも、本発明の主旨を損なわない範囲で種々の成分を添加することができる。例えば、アルカリ金属酸化物、P2O5、La2O3等を添加してもよい。 In addition to the above components, various components can be added as long as the gist of the present invention is not impaired. For example, an alkali metal oxide, P 2 O 5 , La 2 O 3 or the like may be added.
また、ガラス粉末の平均粒度は、1〜100μmのものを使用することが望ましい。ガラス粉末の平均粒度が小さくなると、コストが高騰しやすくなる。一方、平均粒度が大きくなると、ガラス焼結層中のEuイオンに励起光が効率良く照射されにくくなる。 Moreover, it is desirable to use a glass powder having an average particle size of 1 to 100 μm. If the average particle size of the glass powder is reduced, the cost is likely to increase. On the other hand, when the average particle size increases, it becomes difficult to efficiently irradiate the Eu ions in the glass sintered layer with excitation light.
ガラス焼結層として、ガラス粉末と、無機蛍光体粉末を含む混合物を焼成してなるものを用いる場合、ガラス焼結層に含まれる無機蛍光体粉末としては、一般的に市中で入手できるものであれば使用でき、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、ハロゲン化物、ハロリン酸塩化物などからなるものがある。上記の無機蛍光体の中でも、特に、波長300〜500nmに励起帯を有し、波長500〜780nmに発光ピークを有するもの、特に、赤色及び/または緑色に発光するものを用いることが好ましい。具体的には、青色光を照射すると赤色の蛍光を発する蛍光体として、CaS:Eu2+、ZnS:Mn2+,Te2+、Mg2TiO4:Mn4+、K2SiF6:Mn4+、SrS:Eu2+、Na1.23K0.42Eu0.12TiSi4O11、Na1.23K0.42Eu0.12TiSi5O13:Eu3+、CdS:In,Te、CaAlSiN3:Eu2+、CaSiN3:Eu2+、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu2+、Eu2W2O7を用いることができる。また、青色光を照射すると緑色の蛍光を発する蛍光体として、SrAl2O4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、SrBaSiO4:Eu2+、CdS:In、CaS:Ce3+、Y3(Al,Gd)5O12:Ce2+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、SrSiON:Eu2+を用いることができる。これらの蛍光体の中には、焼結時の加熱によりガラスと反応し、発泡や変色などの異常反応を起こす物もあり、その程度は、焼結温度が高温であればあるほど著しくなる。しかし、このような無機蛍光体であっても、焼成温度とガラス組成を最適化することで使用できる。 When using a glass sintered layer obtained by firing a mixture containing glass powder and inorganic phosphor powder, the inorganic phosphor powder contained in the glass sintered layer is generally available in the market. Can be used, and there are oxides, nitrides, oxynitrides, sulfides, oxysulfides, halides, halophosphates, and the like. Among the above inorganic phosphors, it is particularly preferable to use those having an excitation band at a wavelength of 300 to 500 nm and having an emission peak at a wavelength of 500 to 780 nm, particularly those emitting red and / or green. Specifically, as phosphors emitting red fluorescence when irradiated with blue light, CaS: Eu 2+ , ZnS: Mn 2+ , Te 2+ , Mg 2 TiO 4 : Mn 4+ , K 2 SiF 6 : Mn 4+ , SrS: Eu 2+ , Na 1.23 K 0.42 Eu 0.12 TiSi 4 O 11 , Na 1.23 K 0.42 Eu 0.12 TiSi 5 O 13 : Eu 3+ , CdS: In, Te, CaAlSiN 3 : Eu 2+ , CaSiN 3 : Eu 2+, (Ca, Sr ) 2 Si 5 N 8: can be used Eu 2+, Eu 2 W 2 O 7. Further, as phosphors that emit green fluorescence when irradiated with blue light, SrAl 2 O 4 : Eu 2+ , SrGa 2 S 4 : Eu 2+ , SrBaSiO 4 : Eu 2+ , CdS: In, CaS: Ce 3+ Y 3 (Al, Gd) 5 O 12 : Ce 2+ , Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , SrSiO N : Eu 2+ can be used. Some of these phosphors react with glass by heating at the time of sintering and cause abnormal reactions such as foaming and discoloration, and the degree becomes more remarkable as the sintering temperature is higher. However, even such inorganic phosphors can be used by optimizing the firing temperature and glass composition.
ガラス焼結層を作製する際に用いるガラス粉末には、無機蛍光体を安定に保持するための媒体としての役割がある。また、ガラス粉末の組成系によって、焼結体の色調が異なり、無機蛍光体との反応性に差がでるため、種々の条件を考慮してガラス粉末の組成を選択する必要がある。さらにガラス組成に適した無機蛍光体の添加量や、部材の厚みを決定することも重要である。ガラス粉末としては、無機蛍光体と反応しにくいものであれば、特に、組成系に制限はなく、例えば、SiO2−B2O3−RO(ROはMgO、CaO、SrO、BaOを表す)系ガラス、SiO2−B2O3系ガラス、SiO2−B2O3−R2O(R2OはLi2O、Na2O、K2Oを表す)系ガラス、SiO2−B2O3−Al2O3系ガラス、SiO2−B2O3−ZnO系ガラスを用いることができる。中でも、焼成時において、無機蛍光体と反応が起こりにくいSiO2−B2O3−RO系ガラスを用いることが好ましい。 The glass powder used when producing the glass sintered layer has a role as a medium for stably holding the inorganic phosphor. Further, since the color tone of the sintered body varies depending on the composition system of the glass powder and the reactivity with the inorganic phosphor varies, it is necessary to select the composition of the glass powder in consideration of various conditions. It is also important to determine the amount of inorganic phosphor added suitable for the glass composition and the thickness of the member. The glass powder is not particularly limited as long as it does not easily react with the inorganic phosphor. For example, SiO 2 —B 2 O 3 —RO (RO represents MgO, CaO, SrO, BaO). system glass, SiO 2 -B 2 O 3 based glass, SiO 2 -B 2 O 3 -R 2 O (R 2 O represents Li 2 O, Na 2 O, K 2 O) -based glass, SiO 2 -B 2 O 3 —Al 2 O 3 glass and SiO 2 —B 2 O 3 —ZnO glass can be used. Among these, it is preferable to use SiO 2 —B 2 O 3 —RO-based glass that hardly reacts with the inorganic phosphor during firing.
SiO2−B2O3−RO系ガラスの組成範囲は、モル百分率で、SiO2 30〜70%、B2O3 1〜15%、MgO 0〜10%、CaO 0〜25%、SrO 0〜10%、BaO 5〜40%、RO 10〜45%、Al2O3 0〜20%、ZnO 0〜10%であることが好ましい。上記範囲を決定した理由は以下の通りである。 The composition range of the SiO 2 —B 2 O 3 —RO-based glass is SiO 2 30 to 70%, B 2 O 3 1 to 15%, MgO 0 to 10%, CaO 0 to 25%, SrO 0 in terms of mole percentage. ~10%, BaO 5~40%, RO 10~45%, Al 2 O 3 0~20%, is preferably 0% ZnO. The reason for determining the above range is as follows.
SiO2は、ガラスのネットワークを形成する成分である。その含有量が30モル%よりも少なくなると化学的耐久性が悪化する傾向にある。一方、70モル%よりも多くなると、焼結温度が高温になり、蛍光体が劣化しやすくなる。SiO2のより好ましい範囲は45〜65%である。 SiO 2 is a component that forms a network of glass. When the content is less than 30 mol%, chemical durability tends to deteriorate. On the other hand, if it exceeds 70 mol%, the sintering temperature becomes high, and the phosphor tends to deteriorate. A more preferable range of SiO 2 is 45 to 65%.
B2O3は、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を著しく改善する成分である。その含有量が1モル%よりも少なくなると、その効果が得にくくなる。一方、15モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。B2O3のより好ましい範囲は2〜10%である。 B 2 O 3 is a component that significantly improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content is less than 1 mol%, it is difficult to obtain the effect. On the other hand, when it exceeds 15 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of B 2 O 3 is 2 to 10%.
MgOは、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。その含有量が10モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。MgOのより好ましい範囲は0〜5%である。 MgO is a component that improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content exceeds 10 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of MgO is 0 to 5%.
CaOは、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。その含有量が25モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。CaOのより好ましい範囲は3〜20%である。 CaO is a component that improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content is more than 25 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of CaO is 3 to 20%.
SrOは、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。その含有量が10モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。SrOのより好ましい範囲は0〜5%である。 SrO is a component that improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content exceeds 10 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of SrO is 0 to 5%.
BaOは、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する共に、蛍光体との反応を抑制する成分である。その含有量が5モル%よりも少なくなると、蛍光体との反応抑制効果が低下する傾向にある。一方、40モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。BaOのより好ましい範囲は10〜35%である。 BaO is a component that improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass and suppresses the reaction with the phosphor. When the content is less than 5 mol%, the reaction suppression effect with the phosphor tends to be reduced. On the other hand, when it exceeds 40 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of BaO is 10 to 35%.
尚、化学的耐久性を悪化させることなく、ガラスの溶融性を向上させるためには、MgO、CaO、SrO及びBaOの合量であるROを、10〜45モル%にすることが好ましい。ROの含有量が10モル%より少なくなると、溶融性を改善する効果が得にくくなる。一方、45モル%より多くなると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。ROのより好ましい範囲は11〜40%である。 In order to improve the meltability of the glass without deteriorating the chemical durability, it is preferable that the total amount of RO of MgO, CaO, SrO and BaO is 10 to 45 mol%. If the RO content is less than 10 mol%, it is difficult to obtain the effect of improving the meltability. On the other hand, when it exceeds 45 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of RO is 11 to 40%.
Al2O3は、化学的耐久性を向上させる成分である。その含有量が20モル%よりも多くなると、ガラスの溶融性が悪化する傾向にある。Al2O3のより好ましい範囲は2〜15%である。 Al 2 O 3 is a component that improves chemical durability. When the content exceeds 20 mol%, the meltability of the glass tends to deteriorate. A more preferable range of Al 2 O 3 is 2 to 15%.
ZnOは、ガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。その含有量が10モル%よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。ZnOのより好ましい範囲は1〜7%である。 ZnO is a component that improves the meltability by lowering the melting temperature of the glass. When the content exceeds 10 mol%, chemical durability tends to deteriorate. A more preferable range of ZnO is 1 to 7%.
また、上記成分以外にも、本発明の主旨を損なわない範囲で種々の成分を添加することができる。例えば、アルカリ金属酸化物、P2O5、La2O3等を添加してもよい。 In addition to the above components, various components can be added as long as the gist of the present invention is not impaired. For example, an alkali metal oxide, P 2 O 5 , La 2 O 3 or the like may be added.
また、ガラス粉末の平均粒度は、1〜100μmのものを使用することが望ましい。ガラス粉末の平均粒度が小さくなると、コストが高騰しやすくなる。一方、平均粒度が大きくなると、ガラス焼結層中の蛍光体に励起光が効率良く照射されにくくなる。 Moreover, it is desirable to use a glass powder having an average particle size of 1 to 100 μm. If the average particle size of the glass powder is reduced, the cost is likely to increase. On the other hand, when the average particle size becomes large, it becomes difficult to efficiently irradiate the phosphor in the glass sintered layer with excitation light.
ガラス焼結層の発光効率は、ガラス中に分散した蛍光体粒子の種類や含有量、及びガラス焼結層の肉厚によって変化する。蛍光体の含有量とガラス焼結層の肉厚は、エネルギー変換効率が最適になるように調整すればよいが、蛍光体が多くなりすぎると、焼結しにくくなり、気孔率が大きくなって、励起光が効率良く蛍光体に照射されにくくなるなどの問題が生じる。一方、少なすぎると十分に発光させることが難しくなる。それ故、ガラス粉末と無機蛍光体粉末の混合割合を、質量比で、ガラス粉末を70〜99.99%(好ましくは80〜99.95%、より好ましくは85〜99.92%)、無機蛍光体粉末0.01〜30%(好ましくは0.5〜20%、より好ましくは0.08〜15%)の範囲に調整することが好ましい。 The luminous efficiency of the sintered glass layer varies depending on the type and content of phosphor particles dispersed in the glass and the thickness of the sintered glass layer. The phosphor content and the thickness of the sintered glass layer may be adjusted to optimize the energy conversion efficiency. However, if the phosphor is too much, it becomes difficult to sinter and the porosity increases. There arises a problem that it becomes difficult to efficiently irradiate the phosphor with the excitation light. On the other hand, if the amount is too small, it becomes difficult to emit light sufficiently. Therefore, the mixing ratio of the glass powder and the inorganic phosphor powder is 70 to 99.99% (preferably 80 to 99.95%, more preferably 85 to 99.92%) of the glass powder in terms of mass ratio, inorganic. It is preferable to adjust the phosphor powder to a range of 0.01 to 30% (preferably 0.5 to 20%, more preferably 0.08 to 15%).
また、上記のガラス焼結層を得るには、上記のガラス粉末、或いはガラス粉末と無機蛍光体粉末に有機系溶剤及びバインダー樹脂を加えた混合物を、例えば、ペーストやグリーンシートなどの形態にして、焼成することで得ることができる。 Moreover, in order to obtain said glass sintered layer, the mixture which added the organic solvent and binder resin to said glass powder or glass powder and inorganic fluorescent substance powder is made into forms, such as a paste and a green sheet, for example It can be obtained by firing.
ペーストを用いてガラス焼結層を得る方法について説明する。 A method for obtaining a glass sintered layer using a paste will be described.
ペーストは、上述したガラス粉末、或いはガラス粉末と無機蛍光体粉末と共に、結合剤、可塑剤、溶剤等を使用する。 A paste uses a binder, a plasticizer, a solvent, etc. with the glass powder mentioned above or glass powder and inorganic fluorescent substance powder.
ペースト全体に占めるガラス粉末、或いはガラス粉末と無機蛍光体粉末の割合としては、30〜90質量%程度が一般的である。 As a ratio of the glass powder which occupies for the whole paste, or a glass powder and an inorganic fluorescent substance powder, about 30-90 mass% is common.
結合剤は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分であり、その含有量は、0.1〜20質量%程度が一般的である。結合剤としては、ポリブチルメタアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、エチルセルロース、ニトロセルロース等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。 A binder is a component which increases the film | membrane intensity | strength after drying and provides a softness | flexibility, and the content is about 0.1-20 mass% in general. As the binder, polybutyl methacrylate, polyvinyl butyral, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, ethyl cellulose, nitrocellulose and the like can be used, and these are used alone or in combination.
可塑剤は、乾燥速度をコントロールすると共に、乾燥膜に柔軟性を与える成分であり、その含有量は0〜10質量%程度が一般的である。可塑剤としては、フタル酸ジブチル、ブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。 The plasticizer is a component that controls the drying speed and imparts flexibility to the dry film, and the content thereof is generally about 0 to 10% by mass. As the plasticizer, dibutyl phthalate, butyl benzyl phthalate, dioctyl phthalate, diisooctyl phthalate, dicapryl phthalate, dibutyl phthalate and the like can be used, and these are used alone or in combination.
溶剤は材料をペースト化するための材料であり、その含有量は10〜50質量%程度が一般的である。溶剤としては、テルピネオール、酢酸イソアミル、トルエン、メチルエチルケトン、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタジオールモノイソブチレート等を単独または混合して使用することができる。 The solvent is a material for pasting the material, and its content is generally about 10 to 50% by mass. As the solvent, terpineol, isoamyl acetate, toluene, methyl ethyl ketone, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentadiol monoisobutyrate and the like can be used alone or in combination.
ペーストの作製は、ガラス粉末、無機蛍光体粉末、結合剤、可塑剤、溶剤等を用意し、これらを所定の割合で混練することにより行うことができる。 The paste can be prepared by preparing glass powder, inorganic phosphor powder, binder, plasticizer, solvent and the like and kneading them at a predetermined ratio.
このようなペーストを用いて、基材上にガラス焼結層を直接形成するには、スクリーン印刷法や一括コート法等を用いて基材上にペーストを塗布し、所定の膜厚の塗布層を形成した後、乾燥させ、700〜1000℃で焼成することで所定のガラス焼結層を得ることができる。 In order to directly form a sintered glass layer on a substrate using such a paste, the paste is applied on the substrate using a screen printing method, a batch coating method, or the like, and a coating layer having a predetermined film thickness is formed. After forming, a predetermined glass sintered layer can be obtained by drying and firing at 700 to 1000 ° C.
次に、グリーンシートを用いてガラス焼結層を得る方法について説明する。 Next, a method for obtaining a sintered glass layer using a green sheet will be described.
グリーンシートは、上記ガラス粉末、或いはガラス粉末及び無機蛍光体粉末と共に、結合剤、可塑剤、溶剤等を使用する。 The green sheet uses a binder, a plasticizer, a solvent and the like together with the glass powder or the glass powder and the inorganic phosphor powder.
グリーンシート中に占めるガラス粉末、或いはガラス粉末と無機蛍光体粉末の割合は、50〜80質量%程度が一般的である。 As for the ratio of the glass powder which occupies in a green sheet, or glass powder and inorganic fluorescent substance powder, about 50-80 mass% is common.
結合剤、可塑剤及び溶剤としては、上記ペーストの調製の際に用いられるのと同様の結合剤、可塑剤、溶剤を用いることができ、結合剤の混合割合としては、0.1〜30質量%程度が一般的であり、可塑剤の混合割合としては、0〜10質量%程度が一般的であり、溶剤の混合割合としては、1〜40質量%程度が一般的である。 As the binder, plasticizer, and solvent, the same binder, plasticizer, and solvent as those used in the preparation of the paste can be used, and the mixing ratio of the binder is 0.1 to 30 mass. The mixing ratio of the plasticizer is generally about 0 to 10% by mass, and the mixing ratio of the solvent is generally about 1 to 40% by mass.
グリーンシートを作製する一般的な方法としては、上記ガラス粉末、無機蛍光体粉末、結合剤、可塑剤等を用意し、これらに溶剤を添加してスラリーとし、このスラリーをドクターブレード法によって、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のフィルムの上にシート成形する。続いて、シート成形後、乾燥させることによって有機系溶剤等を除去することでグリーンシートとすることができる。 As a general method for producing a green sheet, the above glass powder, inorganic phosphor powder, binder, plasticizer, etc. are prepared, and a solvent is added to these to form a slurry. A sheet is formed on a film of terephthalate (PET) or the like. Subsequently, after forming the sheet, it is possible to obtain a green sheet by removing the organic solvent by drying.
以上のようにして得られたグリーンシートを用いて、基材上にガラス焼結層を直接形成するには、基材上にグリーンシートを積層し熱圧着して塗布層を形成した後、上述のペーストの場合と同様に焼成することでガラス焼結層を得ることができる。 In order to directly form a glass sintered layer on a substrate using the green sheet obtained as described above, the green sheet is laminated on the substrate and thermocompression-bonded to form a coating layer. A sintered glass layer can be obtained by firing in the same manner as in the case of the paste.
尚、ガラス焼結層の製造方法として、ペーストまたはグリーンシートを用いる例を挙げたが、本発明の発光色変換部材に用いられるガラス焼結層はこれに限定されるものではなく、一般にセラミックスの製造に用いられる各種の方法を適用することが可能である。 In addition, although the example which uses a paste or a green sheet was given as a manufacturing method of a glass sintered layer, the glass sintered layer used for the luminescent color conversion member of this invention is not limited to this, Generally ceramics are used. Various methods used for manufacturing can be applied.
また、ガラス焼結層は、0.1〜1.0mmの肉厚を有することが好ましい。肉厚が、薄すぎると、ガラス焼結層が赤色及び/または緑色の蛍光を発することができなくなり、結果として、白色光を発する発光色変換部材が得難くなる。一方、肉厚が厚すぎると、青色の励起光や結晶化ガラスから発する黄色の蛍光が透過し難くなり、結果として、白色光を発する発光色変換部材が得難くなる。 The glass sintered layer preferably has a thickness of 0.1 to 1.0 mm. If the wall thickness is too thin, the glass sintered layer cannot emit red and / or green fluorescence, and as a result, it is difficult to obtain a luminescent color conversion member that emits white light. On the other hand, if the wall thickness is too thick, it is difficult to transmit blue excitation light or yellow fluorescence emitted from crystallized glass, and as a result, it is difficult to obtain an emission color conversion member that emits white light.
次に、本発明の発光色変換部材を製造する好適な方法を説明する。 Next, a preferred method for producing the luminescent color conversion member of the present invention will be described.
まず、上述の方法を用いて作製した結晶化ガラスと、ガラス焼結層を得るためのペーストまたはグリーンシートを用意する。次に、結晶化ガラス表面に、スクリーン印刷法や一括コート法等を用いてペーストを塗布する、若しくは、グリーンシートを積層し、結晶化ガラス表面に、ガラス層を形成する。その後、ガラス層を形成した結晶化ガラスを焼成する。このようにすることで、本発明の発光色変換部材を得ることができる。 First, a crystallized glass produced using the above-described method and a paste or green sheet for obtaining a glass sintered layer are prepared. Next, a paste is applied to the crystallized glass surface using a screen printing method, a batch coating method, or the like, or a green sheet is laminated, and a glass layer is formed on the crystallized glass surface. Thereafter, the crystallized glass on which the glass layer is formed is fired. By doing in this way, the luminescent color conversion member of this invention can be obtained.
尚、本発明の発光色変換部材は、ガラス層を形成した結晶化ガラスを焼成して得た発光色変換部材を、切断、研磨加工して、任意の形状、例えば、円盤状、柱状、棒状等の形状に加工してもよい。 In addition, the luminescent color conversion member of the present invention is obtained by cutting and polishing the luminescent color conversion member obtained by firing the crystallized glass on which the glass layer has been formed, and having any shape, for example, a disc shape, a column shape, or a rod shape. You may process into the shape of these.
尚、ガラス層を形成した結晶化ガラスを焼成する温度としては、700〜1000℃で焼成することが好ましい。その理由は、700℃より低い温度では、結晶化ガラスからガラス焼結層が剥離しやすくなったり、緻密なガラス焼結層が得にくくなるため、ガラス焼結層の発光強度の低下し、所望の光を発する発光色変換部材が得難くなる。一方、1000℃より高い温度では、結晶化ガラス中の結晶構造の変化や、ガラス焼結層中のガラスと無機蛍光体の反応により、所望の光を発する発光色変換部材が得難くなる。 In addition, as a temperature which bakes the crystallized glass in which the glass layer was formed, it is preferable to bake at 700-1000 degreeC. The reason is that at a temperature lower than 700 ° C., the glass sintered layer is easily peeled off from the crystallized glass, or a dense glass sintered layer is difficult to obtain. It becomes difficult to obtain a luminescent color conversion member that emits the light. On the other hand, at a temperature higher than 1000 ° C., it is difficult to obtain a luminescent color conversion member that emits desired light due to a change in crystal structure in the crystallized glass or a reaction between the glass in the glass sintered layer and the inorganic phosphor.
以下、実施例に基づき、本発明の発光色変換部材ついて詳細に説明する。 Hereinafter, based on an Example, the luminescent color conversion member of this invention is demonstrated in detail.
実施例1は、結晶化ガラス表面に、Eu2O3をガラス成分として含有するガラス粉末をペーストの形態で塗布し焼成して作製した発光色変換部材である。 Example 1 is a luminescent color conversion member produced by applying a glass powder containing Eu 2 O 3 as a glass component to a crystallized glass surface in the form of a paste and baking it.
発光色変換部材は以下のようにして作製した。 The luminescent color conversion member was produced as follows.
まず、結晶化ガラスと、ガラス焼結層を得るためのペーストを用意した。次に、結晶化ガラスの表面に、ペーストを一括コート法で塗布しガラス層(肉厚50μm)を形成した。次いで、ガラス層を塗布した結晶化ガラスを300℃で1時間脱脂し、850℃で20分焼成して発光色変換部材を作製した。 First, a crystallized glass and a paste for obtaining a glass sintered layer were prepared. Next, the paste was applied on the surface of the crystallized glass by a batch coating method to form a glass layer (thickness 50 μm). Next, the crystallized glass coated with the glass layer was degreased at 300 ° C. for 1 hour and baked at 850 ° C. for 20 minutes to produce a light emitting color conversion member.
このようにして得られた発光色変換部材について、ガラス焼結層の肉厚を測定したところ、40μmであった。また、結晶化ガラス側から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射しガラス焼結層側から発する光を、色度計を用いて測定したところ、CIE座標でx=0.400、y=0.380であり、演色性の高い電球色の白色光が得られた。 The thickness of the sintered glass layer measured for the luminescent color conversion member thus obtained was 40 μm. Further, when light emitted from a blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm from the crystallized glass side and emitted from the glass sintered layer side was measured using a chromaticity meter, x = 0.400 in CIE coordinates, Since y = 0.380, a light bulb-colored white light with a high color rendering property was obtained.
尚、結晶化ガラスについては、以下のように作製した。 The crystallized glass was prepared as follows.
まず、モル%でSiO2 34%、Al2O3 33%、Y2O3 15%、GeO2 6%、Gd2O3 8%、Li2O 3%、CaO+MgO+Sc2O3 0.5%、Ce2O3 0.5%含有する組成となるように調合したガラス原料を白金坩堝に入れ、1650℃にて3時間溶融した後、ガラス融液をカーボン板状に流しだすことによって結晶性ガラスを得た。次に、得られた結晶性ガラスを1400℃で9時間熱処理を行い、肉厚が0.5mmになるように両面研磨することで結晶化ガラスを得た。 First, in mol%, SiO 2 34%, Al 2 O 3 33%, Y 2 O 3 15%, GeO 2 6%, Gd 2 O 3 8%, Li 2 O 3%, CaO + MgO + Sc 2 O 3 0.5% The glass raw material prepared to have a composition containing 0.5% Ce 2 O 3 is placed in a platinum crucible, melted at 1650 ° C. for 3 hours, and then the glass melt is poured into a carbon plate to obtain crystallinity. Glass was obtained. Next, the obtained crystalline glass was heat-treated at 1400 ° C. for 9 hours, and both surfaces were polished so that the thickness became 0.5 mm, thereby obtaining crystallized glass.
このようにして得られた結晶化ガラスについて、X線粉末回折装置を用いて析出結晶の同定を行ったところYAG結晶が析出していることが確認された。また、結晶化ガラス後方から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射し、前方から出る光を蛍光分光光度計を用いて測定したところ、波長465nm付近に中心を持つ青色のスペクトルと、波長560nm付近に中心を持つ黄色のスペクトルが観測された。 The crystallized glass thus obtained was identified as precipitated crystals using an X-ray powder diffractometer, and it was confirmed that YAG crystals were precipitated. Moreover, when the light emitted from the blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm is irradiated from the rear of the crystallized glass and the light emitted from the front is measured using a fluorescence spectrophotometer, a blue spectrum having a center near the wavelength of 465 nm, A yellow spectrum having a center near a wavelength of 560 nm was observed.
また、ガラス焼結層を得るためのペーストについては、以下のように作製した。 Moreover, about the paste for obtaining a glass sintered layer, it produced as follows.
モル百分率でSiO2 58.75%、B2O3 5%、CaO 10%、BaO 15%、Al2O3 5%、ZnO 5%、Eu2O3 1.25%含有する組成になるように調合したガラス原料を白金坩堝に入れ、1400℃で2時間溶融して均一なガラスを得た。次いで、これをアルミナボールで粉砕し、分級して平均粒径が2.5μmのガラス粉末を得た。次に、作製したガラス粉末100に対して、結合剤としてエチルセルロースを6質量%、溶剤としてテルピネオールを90質量%添加し、混合してペーストを作製した。 A composition containing 58.75% SiO 2 , 5% B 2 O 3 , 10% CaO, 15% BaO, 5% Al 2 O 3, 5% ZnO, and 1.25% Eu 2 O 3 in a mole percentage. The glass raw material prepared in 1 was put in a platinum crucible and melted at 1400 ° C. for 2 hours to obtain a uniform glass. Next, this was pulverized with alumina balls and classified to obtain glass powder having an average particle size of 2.5 μm. Next, 6% by mass of ethyl cellulose as a binder and 90% by mass of terpineol as a solvent were added to the prepared glass powder 100 and mixed to prepare a paste.
上記ペーストを用いて作製したガラス焼結層(肉厚40μm)について、ガラス焼結層後方から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射し、前方から出る光を蛍光分光光度計を用いて測定したところ、波長465nm付近に中心を持つ青色のスペクトルと、波長610nm付近に中心を持つ赤色のスペクトルが観測された。尚、ガラス焼結層は、上記方法で作製したペーストを、多孔質ムライトセラミック基板上に一括コート法で塗布しガラス層(肉厚50μm)を形成し、300℃で1時間脱脂し、850℃で20分焼成した後、冷却して、ムライト基板を除去して得たものである。 For the glass sintered layer (thickness 40 μm) produced using the paste, the light emitted from the blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm is irradiated from the rear of the glass sintered layer, and the light emitted from the front is used with a fluorescence spectrophotometer. As a result, a blue spectrum having a center near a wavelength of 465 nm and a red spectrum having a center near a wavelength of 610 nm were observed. The glass sintered layer was formed by applying the paste prepared by the above method onto the porous mullite ceramic substrate by a batch coating method to form a glass layer (thickness 50 μm), degreased at 300 ° C. for 1 hour, and 850 ° C. After baking for 20 minutes, cooling was performed to remove the mullite substrate.
実施例2は、結晶化ガラス表面に、ガラス粉末と無機蛍光体粉末(SrS:Eu2+)を含む混合物をペーストの形態で塗布し焼成して作製した発光色変換部材である。 Example 2 is a luminescent color conversion member produced by applying a mixture containing glass powder and inorganic phosphor powder (SrS: Eu 2+ ) in the form of a paste to the crystallized glass surface and baking it.
実施例1と同様にして、結晶化ガラスの表面に、ペーストを塗布し、焼成して発光色変換部材を作製した。 In the same manner as in Example 1, a paste was applied to the surface of crystallized glass and baked to produce a light emitting color conversion member.
このようにして得られた発光色変換部材について、ガラス焼結層の肉厚を測定したところ、40μmであった。また、結晶化ガラス側から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射しガラス焼結層側から発する光を、色度計を用いて測定したところ、CIE座標でx=0.390、y=0.390であり、演色性の高い電球色の白色光が得られた。 The thickness of the sintered glass layer measured for the luminescent color conversion member thus obtained was 40 μm. Further, when the light emitted from the glass sintered layer side by irradiating light of a blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm from the crystallized glass side was measured using a chromaticity meter, x = 0.390 in CIE coordinates, Since y = 0.390, white light of a light bulb color having high color rendering properties was obtained.
尚、結晶化ガラスについては、モル%でSiO2 34%、Al2O3 35%、Y2O3 12%、GeO2 6%、Gd2O3 9%、Li2O 3%、CaO+MgO+Sc2O3 0.5%、Ce2O3 0.5%の組成を有するものを用い、実施例1と同様にして作製し、肉厚が0.5mmのものを用いた。この結晶化ガラスについて、析出結晶の同定を行ったところ、YAG結晶が析出しており、また、結晶化ガラス後方から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射し、前方から出る光を蛍光分光光度計を用いて測定したところ、実施例1と同様のスペクトルが観測された。 As for crystallized glass, SiO 2 34%, Al 2 O 3 35%, Y 2 O 3 12%, GeO 2 6%, Gd 2 O 3 9%, Li 2 O 3%, CaO + MgO + Sc 2 in mol%. O 3 0.5%, with those having a composition of Ce 2 O 3 0.5%, was prepared in the same manner as in example 1, the wall thickness was used as a 0.5 mm. When the crystallized glass was identified as a precipitated crystal, a YAG crystal was precipitated, and the light emitted from the blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm was irradiated from the rear of the crystallized glass. When measured using a fluorescence spectrophotometer, the same spectrum as in Example 1 was observed.
ガラス焼結層を得るためのペーストについては、以下のように作製した。 About the paste for obtaining a glass sintered layer, it produced as follows.
ガラス粉末については、モル%で、SiO2 60%、B2O3 5%、CaO 10%、BaO 15%、Al2O3 5%、ZnO 5%の組成を有するガラスを用い、実施例1と同様にして作製し、平均粒径が2.5μmのものを用いた。次に、作製したガラス粉末に、無機蛍光体粉末として、SrS:Eu2+(平均粒径:8μm)を、質量比で95:5の割合で添加し、混合して混合粉末を作製した。次いで、作製した混合粉末100に対して、結合剤としてエチルセルロースを6質量%、溶剤としてテルピネオールを90質量%添加し、混合してペーストを作製した。尚、上記方法で作製したペーストを用いて、多孔質ムライトセラミック基板上に塗布しガラス層(肉厚50μm)を形成し、焼成してガラス焼結層のみを作製し、得られたガラス焼結層(肉厚40μm)について、ガラス焼結層後方から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射し、前方から出る光を蛍光分光光度計を用いて測定したところ、波長465nm付近に中心を持つ青色のスペクトルと波長620nm付近に中心を持つ赤色のスペクトルが観測された。 As for the glass powder, a glass having a composition of 60% SiO 2 , 5% B 2 O 3 , 10% CaO, 15% BaO, 5% Al 2 O 3, 5% ZnO is used in Example 1. And having an average particle diameter of 2.5 μm was used. Next, SrS: Eu 2+ (average particle size: 8 μm) was added to the prepared glass powder as an inorganic phosphor powder at a mass ratio of 95: 5, and mixed to prepare a mixed powder. Next, 6% by mass of ethyl cellulose as a binder and 90% by mass of terpineol as a solvent were added to the prepared mixed powder 100 and mixed to prepare a paste. The paste prepared by the above method was applied on a porous mullite ceramic substrate to form a glass layer (thickness: 50 μm), fired to produce only a glass sintered layer, and the obtained glass sintered The layer (thickness 40 μm) was irradiated with light from a blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm from the rear of the sintered glass layer, and the light emitted from the front was measured using a fluorescence spectrophotometer. A blue spectrum having a wavelength and a red spectrum having a center near a wavelength of 620 nm were observed.
実施例3は、結晶化ガラス表面に、ガラス粉末と無機蛍光体粉末(CaS:Eu2+)を含む混合物をペーストの形態で塗布し焼成して作製した発光色変換部材である。 Example 3 is a luminescent color conversion member produced by applying a mixture containing glass powder and inorganic phosphor powder (CaS: Eu 2+ ) in the form of a paste to the crystallized glass surface and baking it.
実施例1及び2と同様にして、結晶化ガラスの表面に、ペーストを塗布し、焼成して発光色変換部材を作製した。 In the same manner as in Examples 1 and 2, a paste was applied to the surface of crystallized glass and baked to produce a luminescent color conversion member.
このようにして得られた発光色変換部材について、結晶化ガラス側から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射しガラス焼結層側から発する光を、色度計を用いて測定したところ、CIE座標でx=0.390、y=0.390であり、演色性の高い電球色の白色光が得られた。 With respect to the luminescent color conversion member thus obtained, the light emitted from the glass sintered layer side by irradiating light from a blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm from the crystallized glass side was measured using a chromaticity meter. However, x = 0.390 and y = 0.390 in CIE coordinates, and a light bulb color white light with high color rendering properties was obtained.
尚、結晶化ガラスについては、実施例2で作製したものと同じものを用いた。 In addition, about the crystallized glass, the same thing as what was produced in Example 2 was used.
また、ガラス焼結層を得るためのペーストについては、実施例2で作製したガラス粉末に、無機蛍光体粉末として、CaS:Eu2+(平均粒径:8μm)を、質量比で95:5の割合で添加し、ペースト化したものを用いた。尚、結合剤及び溶剤の種類、分量は、実施例2と同じにして作製した。また、上記方法で作製したペーストを用いて多孔質ムライトセラミック基板上に塗布しガラス層(肉厚50μm)を形成し、焼成してガラス焼結層のみを作製し、得られたガラス焼結層(肉厚40μm)について、ガラス焼結層後方から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射し、前方から出る光を蛍光分光光度計を用いて測定したところ、波長465nm付近に中心を持つ青色のスペクトルと波長650nm付近に中心を持つ赤色のスペクトルが観測された。 Moreover, about the paste for obtaining a glass sintered layer, CaS: Eu <2+> (average particle diameter: 8 micrometers) is used as the inorganic fluorescent substance powder to the glass powder produced in Example 2, and 95: 5 by mass ratio. The paste was used at a ratio of It should be noted that the types and amounts of the binder and the solvent were the same as those in Example 2. In addition, a glass layer (thickness: 50 μm) is formed on a porous mullite ceramic substrate by using the paste prepared by the above method, fired to produce only a glass sintered layer, and the obtained glass sintered layer For (thickness 40 μm), the light emitted from the blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm was irradiated from the rear of the sintered glass layer, and the light emitted from the front was measured using a fluorescence spectrophotometer. A blue spectrum and a red spectrum centered around a wavelength of 650 nm were observed.
実施例4は、結晶化ガラス表面に、Eu2O3をガラス成分として含有するガラス粉末をグリーンシートの形態で積層し焼成して作製した発光色変換部材である。 Example 4 is a luminescent color conversion member produced by laminating and firing a glass powder containing Eu 2 O 3 as a glass component on a crystallized glass surface in the form of a green sheet.
発光色変換部材は以下のようにして作製した。 The luminescent color conversion member was produced as follows.
まず、結晶化ガラスとガラス焼結層を得るためのグリーンシートを用意した。次に、結晶化ガラスの表面に、グリーンシート(肉厚50μm)を積層し、熱圧着によって一体化して積層体を作製した後、400℃で1時間脱脂し、900℃で20分焼成した後、冷却して発光色変換部材を作製した。 First, a green sheet for obtaining crystallized glass and a sintered glass layer was prepared. Next, after a green sheet (thickness 50 μm) is laminated on the surface of the crystallized glass and integrated by thermocompression bonding to produce a laminate, degreased at 400 ° C. for 1 hour and fired at 900 ° C. for 20 minutes The luminescent color conversion member was produced by cooling.
このようにして得られた発光色変換部材について、ガラス焼結層の肉厚を測定したところ、40μmであった。また、結晶化ガラス側から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射しガラス焼結層側から発する光を、色度計を用いて測定したところ、CIE座標でx=0.390、y=0.400であり、演色性の高い電球色の白色光が得られた。 The thickness of the sintered glass layer measured for the luminescent color conversion member thus obtained was 40 μm. Further, when the light emitted from the glass sintered layer side by irradiating light of a blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm from the crystallized glass side was measured using a chromaticity meter, x = 0.390 in CIE coordinates, Since y = 0.400, white light of a light bulb color having high color rendering properties was obtained.
結晶化ガラスについては、実施例2で作製したものと同じものを用いた。 About the crystallized glass, the same one as produced in Example 2 was used.
ガラス焼結層を得るためのグリーンシートについては、以下のように作製した。 About the green sheet for obtaining a glass sintered layer, it produced as follows.
実施例1で作製したガラス粉末100に対して、結合剤としてポリビニルブチラール樹脂を12質量%、可塑剤としてフタル酸ジブチルを3質量%、溶剤としてトルエンを40質量%添加し、混合してスラリーを作製した。続けて、上記スラリーをドクターブレード法によって、PETフィルム上にシート成形し、乾燥して、肉厚50μmのグリーンシートを得た。 To the glass powder 100 produced in Example 1, 12% by mass of polyvinyl butyral resin as a binder, 3% by mass of dibutyl phthalate as a plasticizer, and 40% by mass of toluene as a solvent are added and mixed to obtain a slurry. Produced. Subsequently, the slurry was formed into a sheet on a PET film by the doctor blade method and dried to obtain a green sheet having a thickness of 50 μm.
上記グリーンシートを用いて作製したガラス焼結層(肉厚40μm)について、ガラス焼結層後方から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射し、前方から出る光を蛍光分光光度計を用いて測定したところ、実施例1と同様のスペクトルが観測された。尚、ガラス焼結層は、上記方法で作製したグリーンシートを、多孔質ムライトセラミック基板上に積層し熱圧着によって一体化して積層体を作製した後、400℃で1時間脱脂し、900℃で20分焼成した後、冷却して、ムライト基板を除去して得たものである。 The glass sintered layer (thickness 40 μm) produced using the green sheet is irradiated with blue light emitting diode light having a peak at a wavelength of 465 nm from the rear of the glass sintered layer, and the light emitted from the front is measured with a fluorescence spectrophotometer As a result, the same spectrum as in Example 1 was observed. The glass sintered layer was prepared by laminating the green sheet produced by the above method on a porous mullite ceramic substrate and integrating it by thermocompression bonding, then degreased at 400 ° C. for 1 hour, and at 900 ° C. After baking for 20 minutes, it was cooled and the mullite substrate was removed.
実施例5は、結晶化ガラス表面に、ガラス粉末と無機蛍光体粉末(SrS:Eu2+及びSrBaSiO4:Eu2+)を含む混合物をグリーンシートの形態で積層し焼成して作製した発光色変換部材である。 Example 5 is a luminescent color produced by laminating and firing a mixture containing glass powder and inorganic phosphor powder (SrS: Eu 2+ and SrBaSiO 4 : Eu 2+ ) in the form of a green sheet on the surface of crystallized glass. It is a conversion member.
実施例4と同様にして、結晶化ガラスの表面に、グリーンシート(肉厚50μm)積層し、熱圧着によって一体化して積層体を作製した後、400℃で1時間脱脂し、900℃で20分焼成した後、冷却して発光色変換部材を作製した。 In the same manner as in Example 4, a green sheet (thickness 50 μm) was laminated on the surface of crystallized glass, integrated by thermocompression bonding to produce a laminate, degreased for 1 hour at 400 ° C., and 20 at 900 ° C. After the partial firing, it was cooled to produce a light emitting color conversion member.
このようにして得られた発光色変換部材について、ガラス焼結層の肉厚を測定したところ、40μmであった。結晶化ガラス側から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射しガラス焼結層側から発する光を、色度計を用いて測定したところ、CIE座標でCIE座標でx=0.430、y=0.380でありであり、演色性の高い電球色の白色光が得られた。 The thickness of the sintered glass layer measured for the luminescent color conversion member thus obtained was 40 μm. When light emitted from a blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm from the crystallized glass side and emitted from the glass sintered layer side was measured using a chromaticity meter, x = 0.430 in CIE coordinates and CIE coordinates. Y = 0.380, and light bulb-colored white light having high color rendering properties was obtained.
尚、結晶化ガラスについては、実施例2で作製したものと同じものを用いた。 In addition, about the crystallized glass, the same thing as what was produced in Example 2 was used.
ガラス焼結層を得るためのグリーンシートについては、以下のように作製した。 About the green sheet for obtaining a glass sintered layer, it produced as follows.
実施例2で作製したガラス粉末に、無機蛍光体粉末として、SrS:Eu2+(平均粒径:8μm)及びSrBaSiO4:Eu2+(平均粒径:8μm)を、質量比で94:3:3の割合で添加したものを用いた。尚、結合剤、可塑剤及び溶剤の種類、分量については、実施例4と同じにして作製した。続けて、上記スラリーをドクターブレード法によって、PETフィルム上にシート成形し、乾燥して、肉厚50μmのグリーンシートを得た。また、上記グリーンシートを用いて多孔質ムライトセラミック基板上に積層し熱圧着し、焼成してガラス焼結層のみを作製し、得られたガラス焼結層(肉厚40μm)について、ガラス焼結層後方から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射し、前方から出る光を蛍光分光光度計を用いて測定したところ、波長465nm付近に中心を持つ青色のスペクトルと波長525nm付近に中心を持つ緑色のスペクトル及び波長620nm付近に中心を持つ赤色のスペクトルが観測された。尚、ガラス焼結層は、400℃で1時間脱脂し、900℃で20分焼成した後、冷却して、ムライト基板を除去して得たものである。 SrS: Eu 2+ (average particle size: 8 μm) and SrBaSiO 4 : Eu 2+ (average particle size: 8 μm) were added as inorganic phosphor powder to the glass powder prepared in Example 2 at a mass ratio of 94: 3. : The one added at a ratio of 3 was used. In addition, about the kind of binder, a plasticizer, and a solvent, and quantity, it carried out similarly to Example 4, and produced it. Subsequently, the slurry was formed into a sheet on a PET film by the doctor blade method and dried to obtain a green sheet having a thickness of 50 μm. Moreover, it laminates | stacks on a porous mullite ceramic board | substrate using the said green sheet, thermocompression-bonded, it bakes and produces only a glass sintered layer, About glass sintering layer (thickness 40 micrometers) obtained, glass sintering A blue light emitting diode light having a peak at a wavelength of 465 nm was irradiated from the back of the layer, and the light emitted from the front was measured using a fluorescence spectrophotometer. As a result, a blue spectrum having a center near a wavelength of 465 nm and a center near a wavelength of 525 nm A green spectrum having a red color and a red spectrum having a center near a wavelength of 620 nm were observed. The sintered glass layer was obtained by degreasing at 400 ° C. for 1 hour, firing at 900 ° C. for 20 minutes, cooling, and removing the mullite substrate.
実施例6は、結晶化ガラス表面に、ガラス粉末と無機蛍光体粉末(CaS:Eu2+及びSrBaSiO4:Eu2+)を含む混合物をグリーンシートの形態で積層し焼成して作製した発光色変換部材である。 Example 6 is a luminescent color produced by laminating and firing a mixture containing glass powder and inorganic phosphor powder (CaS: Eu 2+ and SrBaSiO 4 : Eu 2+ ) in the form of a green sheet on the surface of crystallized glass. It is a conversion member.
実施例4と同様にして、結晶化ガラスの表面に、グリーンシート(肉厚50μm)を積層し、熱圧着によって一体化して積層体を作製した後、400℃で1時間脱脂し、900℃で20分焼成した後、冷却して発光色変換部材を作製した。 In the same manner as in Example 4, a green sheet (thickness: 50 μm) was laminated on the surface of crystallized glass and integrated by thermocompression bonding to prepare a laminate, and then degreased at 400 ° C. for 1 hour, at 900 ° C. After baking for 20 minutes, it cooled and produced the luminescent color conversion member.
このようにして得られた発光色変換部材について、ガラス焼結層の肉厚を測定したところ、40μmであった。結晶化ガラス側から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射しガラス焼結層側から発する光を、色度計を用いて測定したところ、CIE座標でCIE座標でx=0.430、y=0.380でありであり、演色性の高い電球色の白色光が得られた。 The thickness of the sintered glass layer measured for the luminescent color conversion member thus obtained was 40 μm. When light emitted from a blue light emitting diode having a peak at a wavelength of 465 nm from the crystallized glass side and emitted from the glass sintered layer side was measured using a chromaticity meter, x = 0.430 in CIE coordinates and CIE coordinates. Y = 0.380, and light bulb-colored white light having high color rendering properties was obtained.
尚、結晶化ガラスについては、実施例2で作製したものと同じものを用いた。 In addition, about the crystallized glass, the same thing as what was produced in Example 2 was used.
ガラス焼結層を得るためのグリーンシートについては、以下のように作製した。 About the green sheet for obtaining a glass sintered layer, it produced as follows.
実施例2で作製したガラス粉末に、無機蛍光体粉末として、CaS:Eu2+(平均粒径:8μm)及びSrBaSiO4:Eu2+(平均粒径:8μm)を、質量比で94:3:3の割合で添加したものを用いた。尚、結合剤、可塑剤及び溶剤の種類、分量については、実施例4と同じにして作製した。続けて、上記スラリーをドクターブレード法によって、PETフィルム上にシート成形し、乾燥して、肉厚50μmのグリーンシートを得た。また、上記グリーンシートを用いて多孔質ムライトセラミック基板上に積層し熱圧着し、焼成してガラス焼結層のみを作製し、得られたガラス焼結層(肉厚40μm)について、ガラス焼結層後方から波長465nmにピークを有する青色発光ダイオードの光を照射し、前方から出る光を蛍光分光光度計を用いて測定したところ、波長465nm付近に中心を持つ青色のスペクトルと波長525nm付近に中心を持つ緑色のスペクトル及び波長620nm付近に中心を持つ赤色のスペクトルが観測された。尚、ガラス焼結層は、400℃で1時間脱脂し、900℃で20分焼成した後、冷却して、ムライト基板を除去して得たものである。 To the glass powder produced in Example 2, CaS: Eu 2+ (average particle size: 8 μm) and SrBaSiO 4 : Eu 2+ (average particle size: 8 μm) were used as the inorganic phosphor powder in a mass ratio of 94: 3. : The one added at a ratio of 3 was used. In addition, about the kind of binder, a plasticizer, and a solvent, and quantity, it carried out similarly to Example 4, and produced it. Subsequently, the slurry was formed into a sheet on a PET film by the doctor blade method and dried to obtain a green sheet having a thickness of 50 μm. Moreover, it laminates | stacks on a porous mullite ceramic board | substrate using the said green sheet, thermocompression-bonded, it bakes and produces only a glass sintered layer, About glass sintering layer (thickness 40 micrometers) obtained, glass sintering A blue light emitting diode light having a peak at a wavelength of 465 nm was irradiated from the back of the layer, and the light emitted from the front was measured using a fluorescence spectrophotometer. As a result, a blue spectrum having a center near a wavelength of 465 nm and a center near a wavelength of 525 nm A green spectrum having a red color and a red spectrum having a center near a wavelength of 620 nm were observed. The sintered glass layer was obtained by degreasing at 400 ° C. for 1 hour, firing at 900 ° C. for 20 minutes, cooling, and removing the mullite substrate.
本発明の発光色変換部材は、LED用途に限られるものではなく、レーザーダイオード等のように、ハイパワーの励起光を発するものに用いることも可能である。 The luminescent color conversion member of the present invention is not limited to LED applications, and can also be used for a device that emits high-power excitation light such as a laser diode.
1 ガラス焼結層
2 結晶化ガラス
1 Glass sintered layer 2 Crystallized glass
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