JP2008115223A - 蛍光体含有ガラスシート、その製造方法及び発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形工程における硫化物系蛍光体の劣化を抑制し、青・紫外発光ダイオードを用いたＬＥＤ素子等の発光装置から高強度の白色光の発光を可能とし、且つ、硫化物系蛍光体の環境による劣化や硫化物系蛍光体による発光装置の電極等の腐食を抑制し、長寿命化を図る発光装置に好適であって、鉛による環境汚染をもたらすことがない蛍光体含有ガラスシートやその製造方法、これを用いた発光装置を提供することにある。
【解決手段】発光素子からの発光に励起され波長変換光を放出する硫化物系蛍光体粒子の表面を酸化物により被覆した酸化物被覆蛍光体粒子と、鉛を実質的に含有しないガラス粉末とを混合し焼結して得られた酸化物被覆蛍光体含有ガラスシートであって、成形工程における硫化物系蛍光体粒子の波長変換光強度の減衰が抑制されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光体含有ガラスシート及びその製造方法、これを用いた発光装置に関する。

波長４００ｎｍ前後の青・紫外を発光する発光ダイオード(ＬＥＤ)は長寿命であり、これを用いたＬＥＤ素子は、ＬＥＤが発光する光により励起され、波長の異なる、例えば、緑黄色、橙色等の波長変換光を放出する蛍光体を備えることにより、青・紫外光と混色し白色光を放出するものとして照明光源や各種表示に使用されている。ＬＥＤ素子用蛍光体として、硫化物蛍光体は近紫外・青色を励起源として、緑色から赤色までの蛍光を高強度で発光することから、被励起体としては非常に優れている。具体的には、硫化物蛍光体は青・紫外発光ダイオードからの発光を励起源として緑黄色の蛍光を発光する蛍光体として多用されているＹＡＧ系蛍光体と比較して同等以上の強度の蛍光を発光する。しかしながら、硫化物蛍光体は水分、酸素等の環境劣化を受けやすく、発光特性が低下し、短寿命であり、ＬＥＤ素子の長寿命化に支障を来たす。更に、硫化物蛍光体自体の劣化のみならず、硫化物蛍光体のイオウ成分が、ＬＥＤ素子の通電部分の金属を腐食させ、ＬＥＤ素子内での光取り出し効率の低下、通電部分の断裂などを惹起するため、ＬＥＤ素子の寿命が短縮される。硫化物蛍光体を用いたＬＥＤ素子の長寿命化を図るため、硫化物蛍光体の劣化を抑制する方法が試みられている。具体的には、上記硫化物蛍光体の表面を、シリカ膜でコーティングする方法（特許文献１）、有機物被膜によりマイクロカプセル化する方法（特許文献２）等が報告されているが、いずれも蛍光体表面を完全にコートすることが困難であり、劣化を抑制できる満足な方法は得られていない。

このような被膜により硫化物蛍光体の劣化を抑制するに当たり、劣化を満足できる程度に抑制するため被膜を充分に厚く形成した場合、蛍光体への励起源の入射量も低減し、蛍光の発光量自体が減少してしまうという問題が生じることが明らかになっている。

また、蛍光体を樹脂モールドして使用しても、青色発光ダイオードは発光のエネルギーが高く、その照射により樹脂の劣化が生じやすい。蛍光体を樹脂に替えガラスに封入することも行われている。更に、ガラスに封入する際、蛍光体が高温に晒され劣化するのを抑制するため、ガラスに酸化鉛や酸化ビスマスを含有させその軟化点降下を図ることが行われている。しかしながら、鉛等やガラス自体と蛍光体とが反応し黒ずみが生じ発光効率が低下してしまう。これを避けるため軟化点が５００℃以上のガラスに封入する蛍光体を酸化物蛍光体にすることにより、長寿命化を図った発光色変換部材が報告されている（特許文献３）。また、鉛またはビスマスを含まないガラス被膜を設けた蛍光体粒子を鉛またはビスマスを含むガラス体に分散した発光色変換部材が報告されている（特許文献４）。しかしながら、鉛またはビスマスを含むガラスに封入する際、ガラス被膜を厚くしなければ、ガラスシートの成形時の焼結工程において、ガラス材料に含まれる鉛、ビスマス等と硫化物蛍光体との反応を抑制することが困難であり、蛍光体本来の蛍光強度が低減してしまう。
特開２００２−６９４４２ 特開２００３−４６１４１ 特開２００３−２５８３０８ 特開２００６−５２３４５

本発明の課題は、成形工程における硫化物系蛍光体の劣化を抑制し、青・紫外発光ダイオードを用いたＬＥＤ素子等の発光装置から高強度の白色光の発光を可能とし、且つ、硫化物系蛍光体の環境による劣化や硫化物系蛍光体による発光装置の電極等の腐食を抑制し、長寿命化を図る発光装置に好適であって、鉛による環境汚染をもたらすことがない蛍光体含有ガラスシートやその製造方法、これを用いた発光装置を提供することにある。

本発明者らは、ＬＥＤ素子において硫化物蛍光体粒子が水分、酸素等による環境から受ける劣化を顕著に抑制するためにはガラスシートに封入した状態であることが好ましいが、ガラスシ−トに封入する際に硫化物蛍光体が受ける劣化を抑制することに着目して研究を行った。ガラスシートに封入する際に硫化物蛍光体粒子が受ける劣化は、高温に晒されることにより水、酸素等環境に起因する劣化と、ガラスの融点を低下させるためにガラスに含有させる鉛、ビスマス等との反応による劣化とがある。これら硫化物蛍光体が受ける劣化に対し、鉛、ビスマスを実質的に含有しないガラス粉末を用い、硫化物蛍光体と反応性のない酸化物で被覆した酸化物被覆蛍光体粒子とすることにより、ガラスシートに封入する際、ガラス粉末に含有される物質との反応による劣化を受けることがなく、また水、酸素等による劣化を抑制することができ、成形工程における硫化物蛍光体の波長変換強度の減衰を抑制することができることの知見を得て、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、発光素子からの発光に励起され波長変換光を放出する硫化物系蛍光体粒子の表面を酸化物により被覆した酸化物被覆蛍光体粒子と、鉛を実質的に含有しないガラス粉末とを混合し焼結して得られた酸化物被覆蛍光体含有ガラスシートであって、成形工程における硫化物系蛍光体粒子の波長変換光強度の減衰が抑制されたことを特徴とする蛍光体含有ガラスシートに関する。

また、本発明は、発光素子からの発光に励起され波長変換光を放出する硫化物系蛍光体粒子の表面を酸化物により被覆して酸化物被覆蛍光体粒子を作成し、該酸化物被覆蛍光体粒子と鉛を実質的に含有しないガラス粉末とを混合し焼結し、成形工程における硫化物系蛍光体粒子の波長変換光強度の減衰が抑制されたことを特徴とする蛍光体含有ガラスシートの製造方法に関する。

本発明は、上記蛍光体含有ガラスシートを用いたことを特徴とする発光装置に関する。

本発明の蛍光体含有ガラスシートは、成形工程における硫化物系蛍光体の劣化を抑制し、青・紫外発光ダイオードを用いたＬＥＤ素子等の発光装置から高強度の白色光の発光を可能とし、且つ、硫化物系蛍光体の環境による劣化や硫化物系蛍光体による発光装置の電極等の腐食を抑制し、長寿命化を図ることができる発光装置に好適であって、鉛による環境汚染をもたらすことがない。

本発明の蛍光体含有ガラスシートの製造方法は、水や酸素等環境や、鉛、ビスマス等の金属に起因する硫化物系蛍光体の劣化を抑制して成形することができ、青・紫外発光ダイオードを用いたＬＥＤ素子等の発光装置から高強度の白色光の発光を可能とし、且つ、発光装置において硫化物系蛍光体の環境による劣化や硫化物系蛍光体による発光装置の電極等の腐食を抑制し、長寿命化を図ることができる発光装置に好適な蛍光体含有ガラスシートを製造することができ、鉛による環境汚染をもたらすことがない。

本発明の発光装置は、高強度の白色光の発光が可能であり、硫化物系蛍光体の環境による劣化や硫化物系蛍光体による発光装置の電極等の腐食を抑制し、長寿命化を図ることができ、鉛による環境汚染をもたらすことがない。

本発明の蛍光体含有ガラスシートは、発光素子からの発光に励起され波長変換光を放出する硫化物系蛍光体粒子の表面を酸化物により被覆した酸化物被覆蛍光体粒子と、鉛を実質的に含有しないガラス粉末とを混合し焼結して得られた酸化物被覆蛍光体含有ガラスシートであって、成形工程における硫化物系蛍光体粒子の波長変換光強度の減衰が抑制されたことを特徴とする。

本発明の蛍光体含有ガラスシートに用いる硫化物系蛍光体粒子は、発光ダイオードからの発光に励起され波長変換光を放出するものであり、Ｅｕで賦活したＳｒＧａ₂Ｓ₄、ＣａＧａ₂Ｓ₄、ＳｒＳ、ＣａＳ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）Ｇａ₂Ｓ₄、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）Ｓ等の粒子を挙げることができる。これらの粒子の粒子径は、いずれであってもよいが、例えば、平均粒子径として１〜３０μｍであってもよい。平均粒子径は乾式粒度分布、湿式粒度分布、電子顕微鏡による直接観察法等の測定方法による測定値を採用することができる。

これらの硫化物系蛍光体粒子の励起源となり得る発光素子は発光ダイオード、レーザーダイオード、その他、無機エレクトロルミネッセンス等の固体発光素子を挙げることができ、例えば、青・紫外光を発光する発光ダイオードを挙げることができる。具体的には、４４０〜４８０ｎｍ波長を発光する、ＩｎＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物、酸化亜鉛等の青色発光ダイオードが好ましい。このような青色発光ダイオードから発光する励起光により上記硫化物系蛍光体粒子が放出する波長変換光は、具体的には、５０５〜７００ｎｍの緑色〜赤色の可視光である。

上記硫化物系蛍光体粒子の表面を被覆して酸化物被覆蛍光体粒子を形成するのに用いる酸化物としては、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、または酸化ランタン等の酸化物を挙げることができる。これらは１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。これらのうち、酸化ケイ素がガラスシートに成形する際のガラス粉末との混合において親和性が高く、特に好ましい。

酸化物による硫化物蛍光体の被覆の厚さは、水、酸素などの環境による劣化やガラスシート成形時の加熱加圧工程における特性劣化を抑制でき、励起光による蛍光体の励起が抑制されない厚さであることが好ましい。具体的には、２０〜８００ｎｍを挙げることができ、好ましくは２０〜５００ｎｍである。被覆の厚さが２０ｎｍ以上であれば、後工程のガラスシート成形時における蛍光体の劣化を抑制することができ、８００ｎｍ以下であれば、励起光の蛍光体への入射を妨げることを抑制することができる。被覆厚が２０〜５００ｎｍであると上記効果を顕著に得ることができる。

また、硫化物蛍光体粒子の酸化物による被覆は、硫化物蛍光体粒子の表面に対する被覆率として、７５％〜１００％が好ましく、８５％〜１００％がさらに好ましく、９０％〜１００％であることがより好ましい。上記被覆の厚さは、被覆率が１００％の前提の下に蛍光体粒子が完全な球状であるとして求めた理論値である。硫化物蛍光体材料の種類によって粒子形状も異なり、また、実際の硫化物蛍光体粒子は完全な粒子形状ではなく歪が生じていることから、被覆率を可能な限り１００％にさせるため、被覆厚を変更する手法を採用しているのが現状である。硫化物蛍光体粒子の表面に酸化物被覆が７５％以上形成されていることにより、成形時の劣化を抑制することができる。

このような酸化物被覆蛍光体粒子を形成するには、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、溶液法等を用いることができる。ＣＶＤ法としては原料ガスをプラズマ化し硫化物系蛍光体粒子の表面に酸化物被膜を形成するプラズマＣＶＤ方法を挙げることができる。例えば、０．０５〜５Ｔｏｒｒ程度の真空度にした反応管に酸素ガス等の反応ガスを供給し、これを高周波コイル等を配置したプラズマ領域においてプラズマとする。一方、テトラメチルシランガス等の反応ガスを反応管へ供給し、プラズマ化した酸素と反応して形成したシリカを、プラズマ領域外の反応管内に配置された硫化物系蛍光体粒子表面に堆積させて、酸化物被覆蛍光体粒子を形成する。

また、溶液法は、イットリウム、アルミニウムの低級脂肪酸塩、例えばプロピオン酸塩とエタノールからこれらの金属アルコキシド溶液を調製する。金属アルコキシド溶液に硫化物系蛍光体を分散させ塗布し、必要に応じて加熱することを反復し、所望の厚さの被覆を形成して酸化物被覆蛍光体粒子を形成する方法を挙げることができる。また、テトラエトキシシランに、エタノール、水、アンモニアを混合して得られる溶液に硫化物系蛍光体を分散させ塗布し、必要に応じて加熱することを反復し、酸化物被覆蛍光体粒子を形成することができる。また、金属アルコキシド溶液に硫化物系蛍光体を分散させた分散液を、噴霧乾燥機により粒子状とし、酸化物被覆蛍光粒子を得ることができる。

上記酸化物被覆蛍光体粒子と混合するガラス粉末は、実質的に鉛、ビスマス等を含有しないものである。このため、これらの重金属による環境汚染を抑制することができ、成形温度が高温であっても酸化物被覆に加え鉛等の重金属による蛍光体の劣化を抑制することができる。鉛を実質的に含有しないとは、ガラス粉末の軟化点を実質的に低下させ得る鉛の含有量に達しない程度のことをいう。具体的には、例えば、１０００ｐｐｍ以下等を挙げることができる。鉛に限らず、ビスマス等についても実質的に含有しない量としては同様である。

ガラス粉末としては、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、亜鉛ホウケイ酸ガラス等の粉末を挙げることができる。ガラス粉末は酸化物被覆蛍光体粒子の封入効果が高い、高密度のものが、硫化物蛍光体の劣化を抑制することができるため好ましく、また、その成形温度が低いものが、成形時の硫化物蛍光体の劣化を抑制することができるため好ましく、ケイ酸、無水ホウ酸、ホウ酸、無水ホウ砂を主成分として含有するものが好ましい。

ガラス粉末の粒子径は、特に限定されるものではなく、酸化物被覆蛍光体粒子径との関連において酸化物被覆蛍光体粒子を均一に分散させることができる範囲で選択することができ、例えば、最大粒子径が１５０μｍ以下、平均粒子径としては１０〜２０μｍ等を挙げることができる。

上記酸化物被覆蛍光体粒子とガラス粉末との混合割合は、例えば、酸化物被覆蛍光体粒子がガラス粉末に対して１〜１０質量％であることが好ましい。酸化物被覆蛍光体粒子がガラス粉末に対して１質量％以上であれば、ＬＥＤからの青色との混色により白色光とすることができ、１０質量％以下であれば、蛍光体からの発光色が強くなるのを抑制し白色光とすることができる。ガラスシートが厚い場合、酸化物被覆蛍光体粒子の混合割合を低減させ、薄い場合、酸化物被覆蛍光体粒子の混合割合を上昇させて調整することにより、ガラスシート内での光の散乱の調整を図り、白色光の発光を促進させることが好ましい。

この混合物はガラスシートの成形方法に応じて必要なバインダー等を混合させることができる。バインダーとしては、ガラス粉末と酸化物被覆蛍光体粒子を分散させ焼成時に分解、除去されるものであれば、いずれのものであってもよいが、適度な粘度を有する樹脂を用いることができる。その他、混合物には、酸化物被覆蛍光体粒子、ガラス粉末の機能を阻害しない範囲で、ガラスシートの成形温度を低下させる物質等を含有させることができる。

上記混合物の成形は、型成形法、塗工法等いずれの方法であってもよいが、例えば、成形型を用いて予備成型体を作製し、その後焼成する方法、塗布液として基板上、あるいは、直接ＬＥＤ素子の部材上に塗膜を形成し、その後焼成する方法等を挙げることができる。焼成温度は、材質により適宜選択することができ、ガラス粉末の粒子が十分に溶融して酸化物被覆蛍光体粒子を封入させ得る温度であることが必要である。例えば、３７０〜６５０℃等を挙げることができ、４００〜５００℃が好ましい。焼成温度が高い場合であっても硫化物蛍光体においては酸化被覆により水、酸素などによる劣化を抑制することができる。

ガラスシートの形状としては、フィルム状、板状、湾曲状等、所望の形状を挙げることができる。ガラスシートの厚さは使用するＬＥＤ素子のＬＥＤの発光強度、蛍光体の波長変換光強度等により、必要な拡散を達成し白色光を放出できる範囲を適宜選択することができる。例えば、０．２ｍｍ以上とすることができる。

また、ガラスシートは、リフレクター等の支持部材を介してＬＥＤ素子に設置される場合、例えば、ＬＥＤに設置する状態と同様の状態となるようにして成形型内に支持部材を設置し、成形キャビティに混合物を注入し支持部材と一体的に設けることもできる。支持部材としては、例えば、セラミック、金属、樹脂等いずれであってもよい。

このようにして得られた酸化物被覆蛍光体粒子含有ガラスシートにおいて、蛍光体は成形工程においてその波長変換光強度の減衰が抑制され、具体的には、２０〜５％、好ましくは１７〜５％、より好ましくは１５〜５％、更に好ましくは１２〜５％である。酸化物被覆蛍光粒子とすることによりガラスシート形成時の酸素、水等による蛍光体の劣化を抑制することができる。これらの波長変換光強度の減衰は、硫化物系蛍光体粒子の酸化被覆率や、成形時の加熱温度等により変化する。また、成形後、ガラスシートを高温高湿環境下において少なくとも５００時間経過後、酸化物被覆蛍光体から発光される波長変換光強度の減衰は、成形直後と比較して、５％以内である。

ここで、蛍光体の波長変換光強度の減衰は、環境又は熱による劣化を受けないと認識されているＹＡＧ系蛍光体との比較において、以下の測定方法により得られる値を採用することができる。白色発光ＬＥＤ素子に使用されているＹＡＧ系蛍光体として、具体的には、黄色発光のＣｅ賦活（Ｙ，Ｇｄ）₃（Ａｌ，Ｇａ）₅₀₁₂蛍光体（以下、ＹＡＧ蛍光体）を用いることができる。このＹＡＧ蛍光体は５００℃以上の加熱によるデバイス作製時の劣化も少なく、環境から受ける劣化も極めて少ない。

蛍光体粉末を箱状の容器に入れ、その表面を平坦になるように所定の治具で押し付けて形成した蛍光体面に、青色ＬＥＤからの青色光を、例えば、４５°方向から照射し、蛍光体面での発光を、垂直方向に配置した分光器（浜松フォトニクス製：マルチチャンネル分光器ＰＭＡ−１１）に入射させ、発光スペクトル特性を測定する。このとき、蛍光体の発光スペクトル特性でもっとも発光強度の高い波長の発光強度（以下、発光ピーク強度という。）を比較する。ＹＡＧ蛍光体の発光ピーク強度測定値を１００とし、酸化物被覆前の硫化物系蛍光体粒子の発光ピーク強度の測定値を換算し、換算値（１００Ｓ）を得る。例えば、ＳｒＧａ₂Ｓ₄の場合、２４６となる。硫化物蛍光体を膜厚５００μｍの酸化物で被覆後、同様に発光強度を測定し、酸化物被覆蛍光体粒子の発光ピーク強度を得る（１００Ｓ・（１−Ｓ₁）：Ｓ₁は酸化被覆形成による減衰率を表す。）。例えば、ＳｒＧａ₂Ｓ₄の場合２３０を得る。これらの測定値から、減衰率Ｓ₁は、０．０６５となり、酸化被覆形成による硫化物蛍光体粒子の減衰は約６．５％となる。

次に、ＹＡＧ蛍光体と酸化物被覆蛍光体粒子とを用い、それぞれ同じ厚さのガラスシートを形成し、このガラスシートを青色ＬＥＤの発光面上に設置し、ガラスシート上方に配置した分光器（ステラネット製：マルチチャンネル分光器ＥＰＰ２０００Ｃ）で、ガラスシートからの発光を測定する。ＹＡＧ蛍光体を用いたガラスシートからの発光ピーク強度の測定値を１００ａとし、酸化物被覆蛍光体を用いたガラスシートからの発光ピーク強度の測定値から、換算値を得る（１００ａＳ・（１−Ｓ₁）・（１−Ｓ₂）：Ｓ₂はガラスシート成形による減衰率を表す）。例えば、ＳｒＧａ₂Ｓ₄の酸化ケイ素の場合、２１７を得る。これらの測定値から、減衰率Ｓ₂は、０．０５７となり、ガラスシート成形による硫化物蛍光体粒子の減衰は約５．７％となる。ガラスシート成形工程における硫化物蛍光体粒子の減衰率（（１−Ｓ₁）・（１−Ｓ₂））として、（１−０．０６５）・（１−０．０５７）＝０．１１８となり、成形工程における硫化物系蛍光体粒子の波長変換光強度の減衰は約１１．２％となる。

本発明の蛍光体含有ガラスシートの具体的な一例として、図１の概略側面図に示すものを挙げることができる。図１に示す蛍光体含有ガラスシート１は、硫化物系蛍光体粒子の表面に酸化物を被覆した酸化物被覆蛍光体粒子２が、ガラス３中に分散されたものである。

本発明の蛍光体含有ガラスシートの製造方法は、発光素子からの発光に励起され波長変換光を放出する硫化物系蛍光体粒子の表面を酸化物により被覆して酸化物被覆蛍光体粒子を作成し、該酸化物被覆蛍光体粒子と鉛を実質的に含有しないガラス粉末とを混合、焼結し、成形工程における硫化物系蛍光体粒子の波長変換光強度の減衰が抑制されたことを特徴とする。

本発明の発光装置は、上記蛍光体含有ガラスシートを用いたことを特徴とする。

本発明の発光装置の一例として、図２の概略構成図に示すものを挙げることができる。図２に示す発光装置には、主として、リフレクタの機能を有する筐体１２と、該筐体に固定されたサブマウント（図示せず）上に固定された発光体（ＬＥＤ）チップ１３と、該ＬＥＤチップ１３を包囲する透明樹脂１４と、透明樹脂を覆うように上記蛍光体含有ガラスシート１１とが設けられる。ＬＥＤチップ１３は、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳＩＯの基板上にＩｎＧａＮ発光層が積層された青色光を発する窒化ガリウム系化合物半導体等、上記ＬＥＤを有するものが好ましい。ＬＥＤチップのＬＥＤは配線１５によりその電極がワイヤボンドされて図示しない電源に電気的に接続され、青・紫外線を発光する。

上記透明樹脂はＬＥＤチップの保護のため設けられ、ＬＥＤからの発光の透過性に優れ、そのエネルギーに対して耐性を有する、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等が好適に用いられる。透明樹脂の上面に設けられる蛍光体含有ガラスシート１１に含有される酸化物被覆蛍光体粒子はＬＥＤからの光により励起されて、波長変換光を発光し、この波長変換光とＬＥＤからの発光とがガラスシート内で拡散され混色され、ＬＥＤ素子表面から白色光が放出されるようになっている。

また、本発明の発光装置の他の例として、図３の概略構成図に示すものを挙げることができる。図３に示す発光装置には、主として、メタルステム２２上の凹部に固定される発光体（ＬＥＤ）チップ２３と、該ＬＥＤチップ２３を包囲するように凹部に設けられる透明樹脂２４と、透明樹脂を覆うように上記蛍光体含有ガラスシート２１とが設けられる。ＬＥＤチップ２３は、窒化ガリウム系化合物半導体等のＬＥＤを有するものであってもよい。ＬＥＤチップのＬＥＤは配線により接続されるメタルポスト２５を介して図示しない電源に電気的に接続され、青・紫外発光する。更に、ＬＥＤチップを載置するメタルステムやメタスポストをモールドするモールド樹脂２６が設けられる。

透明樹脂はＬＥＤチップの保護のため設けられ、また、モールド樹脂はＬＥＤ素子から放出される光を拡散するレンズの機能を有し、これらの樹脂としてはＬＥＤからの発光の透過性に優れ、そのエネルギーに対して耐性を有する、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等が好適に用いられる。透明樹脂の上面に設けられる蛍光体含有ガラスシート２１に含有される酸化物被覆蛍光体粒子はＬＥＤからの光により励起されて、波長変換光を発光し、この波長変換光とＬＥＤからの発光とがガラスシート内で拡散され混色し、ＬＥＤ素子表面から白色光を放出するようになっている。

また、本発明の発光装置の他の例として、図４の概略構成図に示すものを挙げることができる。図４に示す発光装置には、主として、リフレクタの機能を有する凹部を有する基板３２と、該基板の凹部の底面に固定されたサブマウント（図示せず）上に固定された発光体（ＬＥＤ）チップ３３と、該ＬＥＤチップ３３が設けられた基板の凹部上にレンズの機能を有する光学部材３４と、該光学部材３４の下面にＬＥＤチップに対向するように上記蛍光体含有ガラスシート３１とが設けられる。ＬＥＤチップ３３は、上記青色光を発するＬＥＤを有するものであってもよい。ＬＥＤチップのＬＥＤは図示しない配線によりその電極がワイヤボンドされ、図示しない電源に接続され電気的に接続され、青・紫外発光する。

上記ＬＥＤチップ３３が設けられる基板３２の凹部にはＬＥＤチップの保護のため、ＬＥＤからの発光の透過性に優れ、そのエネルギーに対して耐性を有する、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等の透明樹脂を設けてもよい。蛍光体含有ガラスシート３１に含有される酸化物被覆蛍光体粒子はＬＥＤからの光により励起されて、波長変換光を発光し、この波長変換光とＬＥＤからの発光とがガラスシート内で拡散され混色され、更に光学部材３４によりさらに放出方向が拡散されその表面から白色光を放出するようになっている。

本発明の発光装置の他の例として、図５の概略構成図に示すものを挙げることができる。図５に示す発光装置には、主として、基板４２と、該基板に固定された１対のリード４３、その一方のリード上に固定された発光体（ＬＥＤ）チップ４４と、該ＬＥＤチップ４４を包囲する透明樹脂４５と、透明樹脂を覆うように上記蛍光体含有ガラスシート４１とが設けられる。ＬＥＤチップ４４は、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳＩＯの基体上にＩｎＧａＮ発光層が積層された青色光を発する窒化ガリウム系化合物半導体等ＬＥＤを有するものであってもよい。ＬＥＤチップのＬＥＤは配線４６により他方のリードに接続されて図示しない電源に電気的に接続され、青・紫外発光する。

上記透明樹脂はＬＥＤチップの保護のため設けられ、ＬＥＤからの発光の透過性に優れ、そのエネルギーに対して耐性を有する、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等が好適に用いられる。透明樹脂の上面に設けられる蛍光体含有ガラスシート４１に含有される酸化物被覆蛍光体粒子はＬＥＤからの光により励起されて、波長変換光を発光し、この波長変換光とＬＥＤからの発光とがガラスシート内で拡散され混色し、ＬＥＤ素子表面から白色光を放出するようになっている。

以下に、本発明の熱伝導性樹脂材料および成形体を具体的に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。
［実施例］
粒子径１〜３０μｍのＥｕ賦活の硫化物系蛍光体ＳｒＧａ₂Ｓ₄の粒子に、溶液法により、厚さ５００ｎｍ程度の二酸化ケイ素被覆を形成した。得られた二酸化ケイ素被覆ＳｒＧａ₂Ｓ₄粒子をＳｒＧａ₂Ｓ₄が１．０質量％となるように、ホウケイ酸ガラスを主成分としたガラス粉末に混合し、成形型に注入し、４００℃で０．５時間加熱し、型から取り出し、５００℃、２時間加熱し、０．５ｍｍ厚さのガラスシートを得た。

ガラスシートの成形工程における硫化物系蛍光体の減衰を、上述のようにＹＡＧ蛍光体との比較により求めた値は、約１１．８％であった。

得られたガラスシートを高温高湿環境下において少なくとも５００時間経過後、酸化物被覆蛍光体から発光される波長変換光強度の減衰は、成形直後と比較して、５％以内であった。

［比較例］
二酸化ケイ素被覆を行わない他は、実施例と同様にして、ガラスシートを作製した。ガラスシートの成形工程における硫化物系蛍光体の減衰を、実施例と同様に求めた値は、約４０％であった。

得られたガラスシートを高温高湿環境下において少なくとも５００時間経過後、酸化物被覆蛍光体から発光される波長変換光強度の減衰は、成形直後と比較して、５％以内であった。

本発明の蛍光体含有ガラスシートの一例を示す概略構成図である。 本発明の発光装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の発光装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の発光装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の発光装置の他の例を示す概略構成図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１、４１ 蛍光体含有ガラスシ−ト
２ 酸化物被覆蛍光体粒子
３ ガラス
１２ 筐体
１３、２３、３３、４４ ＬＥＤチップ
１４、２４、４５ 透明樹脂
１５、４６ 配線
２２ メタルステム
２５ メタルポスト
３２、４２ 基板
３４ 光学部材
４３ リード

Claims (7)

1. 発光素子からの発光に励起され波長変換光を放出する硫化物系蛍光体粒子の表面を酸化物により被覆した酸化物被覆蛍光体粒子と、鉛を実質的に含有しないガラス粉末とを混合し焼結して得られた酸化物被覆蛍光体含有ガラスシートであって、成形工程における硫化物系蛍光体粒子の波長変換光強度の減衰が抑制されたことを特徴とする蛍光体含有ガラスシート。
2. 酸化物が、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、または酸化ランタンのいずれか１種または２種以上であることを特徴とする請求項１記載の蛍光体含有ガラスシート。
3. 硫化物系蛍光体粒子が、Ｅｕで賦活されたＳｒＧａ₂Ｓ₄、ＣａＧａ₂Ｓ₄、ＳｒＳ、ＣａＳ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）Ｇａ₂Ｓ₄、または（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）Ｓのいずれか１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２記載の蛍光体含有ガラスシート。
4. 発光素子からの発光に励起され波長変換光を放出する硫化物系蛍光体粒子の表面を酸化物により被覆して酸化物被覆蛍光体粒子を作成し、該酸化物被覆蛍光体粒子と鉛を実質的に含有しないガラス粉末とを混合、焼結し、成形工程における硫化物系蛍光体粒子の波長変換光強度の減衰が抑制されたことを特徴とする蛍光体含有ガラスシートの製造方法。
5. 酸化物が、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、または酸化ランタンのいずれか１種または２種以上であることを特徴とする請求項４記載の蛍光体含有ガラスシートの製造方法。
6. 硫化物系蛍光体粒子が、Ｅｕで賦活されたＳｒＧａ₂Ｓ₄、ＣａＧａ₂Ｓ₄、ＳｒＳ、ＣａＳ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）Ｇａ₂Ｓ₄、または（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）Ｓのいずれか１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項４または５記載の蛍光体含有ガラスシートの製造方法。
7. 請求項１〜３のいずれか記載の蛍光体含有ガラスシートを用いたことを特徴とする発光装置。

Images