JP2018097351A - 発光素子及び発光素子の製造方法 - Google Patents
発光素子及び発光素子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018097351A JP2018097351A JP2017151918A JP2017151918A JP2018097351A JP 2018097351 A JP2018097351 A JP 2018097351A JP 2017151918 A JP2017151918 A JP 2017151918A JP 2017151918 A JP2017151918 A JP 2017151918A JP 2018097351 A JP2018097351 A JP 2018097351A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light emitting
- emitting element
- emission center
- emitting member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
- F21V9/08—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for producing coloured light, e.g. monochromatic; for reducing intensity of light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7774—Aluminates
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
【課題】光透過部材と発光部材とを備えた発光素子において、蛍光出力の低下を抑制することができる発光素子を提供する。【解決手段】発光素子であって、少なくとも2種類以上の酸化物材料からなる板状形状を有する発光部材と、発光部材から放射される光をコリメートする平凸形状を有する光透過部材と、を備え、光透過部材と発光部材との接触部が連続的である。【選択図】図1
Description
本発明は、主として光学製品に用いられる発光素子及び発光素子の製造方法に関する。
従来、照明やプロジェクターといった光学製品には水銀蒸気中のアーク放電の発光を利用する超高圧水銀ランプ等の放電光源が一般的に使用されていた。放電光源は、紫外域から可視域までの連続的なスペクトル光を放つことができる利点を有する。その一方で、放電光源は、連続点灯時間が短いことや瞬間的に点灯させることができないことなどが問題として挙げられる。この問題を解決するために、現在、放電光源に代わる光源の利用が増加している。
放電光源に代わる新たな光源として、白色発光ダイオード(白色LED)やレーザー(LD)が提案されている。これらは、ある特定波長の光を放つ励起光源と、その光を吸収して蛍光を放つ蛍光体と、を組み合わせたものである。一般的には、青色光源からの光と、黄色蛍光体からの光と、を合成することで白色光を得る構成が知られている。
上記構成から得られる白色発光は、蛍光体表面から出射方向に直進する光だけではなく、出射方向に拡散した光も含まれる。よって、照明やプロジェクターといった商品で出力される発光を制御するためには、光源にレンズを組み合わせることによって光学制御する必要がある。
特許文献1には、LEDから放射される青色光を吸収して黄色光を放射する粉末蛍光体を含む発光層が基板上に形成された構成を有するデバイスが開示されている。図5に前記特許文献1に記載のデバイスの一例を示す。このデバイスは、基板121の上に結合剤119中に粉末蛍光体120が分散した発光層122と、平凸形状を有する光透過部材123とを有し、発光層122には空気層118が含まれている。
ところが、上記特許文献1のデバイスの発光層122において、粉末蛍光体120と接着剤としての性質を示す結合剤119および空気層118とが平凸形状を有する光透過部材123と基板121との間を占有している。
基板121方向から平凸形状を有する光透過部材123方向にLEDやLDからの青色光が発光層122に照射されると、粉末蛍光体120がその光を吸収し、黄色光を放射する。このとき、黄色光は他の粉末蛍光体120や結合剤119を通過することになるが、それぞれの物質で屈折率が異なるため、平凸形状の光透過部材123方向のみならず、発光層122の横方向にも光の拡散が生じる。そのため、十分な光取出し効率を得ることができず、平凸形状を有する光透過部材123方向から検出できる光の蛍光出力は低下することになる。
また、LDのような高い出力を有する励起光を上記デバイスに照射した場合、デバイス自体の温度が急速に高くなる。平凸形状を有する光透過部材123と基板121の発光層122に空気層118が存在すると、この急速な温度上昇により空気層118が膨張し、発光層122にクラックが生じる。そのため、空気層118の割合が増加し光の散乱がより発生するため、さらなる蛍光出力の低下につながる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、光透過部材と発光部材とを備えた発光素子において、蛍光出力の低下を抑制することができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る発光素子は、少なくとも2種類以上の酸化物材料からなる板状形状を有する発光部材と、
前記発光部材から放射される光をコリメートする平凸形状を有する光透過部材と、
を備え、
前記光透過部材と前記発光部材との接触部が連続的である。
前記発光部材から放射される光をコリメートする平凸形状を有する光透過部材と、
を備え、
前記光透過部材と前記発光部材との接触部が連続的である。
本発明に係る発光素子によれば、発光部材と光透過部材との接触部が連続的であるので、発光部材と光透過部材との間で蛍光の屈折が起こらないため蛍光出力の低下を抑制できるとともに、発光部材と光透過部材との接触部でクラックが生じない発光素子が実現できる。
第1の態様に係る発光素子は、少なくとも2種類以上の酸化物材料からなる板状形状を有する発光部材と、
前記発光部材から放射される光をコリメートする平凸形状を有する光透過部材と、
を備え、
前記光透過部材と前記発光部材との接触部が連続的である。
前記発光部材から放射される光をコリメートする平凸形状を有する光透過部材と、
を備え、
前記光透過部材と前記発光部材との接触部が連続的である。
第2の態様に係る発光素子は、上記第1の態様において、前記発光部材は、少なくとも1つは発光中心を有さない材料であり、残りは発光中心を有する材料から構成され、
前記光透過部材は、前記発光部材の前記発光中心を有さない材料と実質的に同じ材料で構成されていることを特徴とする。
前記光透過部材は、前記発光部材の前記発光中心を有さない材料と実質的に同じ材料で構成されていることを特徴とする。
上記構成によって、光透過部材と発光部材との接触部において、共通する材料による連続性を得ることができる。
第3の態様に係る発光素子は、上記第2の態様において、前記接触部において、前記発光中心を有さない材料と前記発光中心を有する材料とが互いに3次元的に絡み合って分布してなる。
上記構成によって、発光部材の発光中心を有する酸化物材料で発生した熱が発光中心を有さない酸化物材料に効率的に伝導し、放熱させることができる。
第4の態様に係る発光素子は、上記第2又は第3の態様において、前記発光中心を有さない材料がAl2O3であり、前記発光中心を有する材料がCeを含有するYAGであってもよい。
上記構成によって、Al2O3とCeが含有したYAGとの共晶点付近で融液を凝固させると上記2つの材料が緻密に絡み合った構造となるため、機械的強度が向上する効果が得られる。
第5の態様に係る発光素子の製造方法は、発光部材の融液となる酸化アルミニウムと酸化イットリウムと酸化セリウムの各粉末をるつぼ内で加熱し、
前記るつぼの底の穴部に平凸形状を有する光透過部材の平面部を接触させ、
前記光透過部材の前記平面部に前記発光部材の融液が濡れた状態を確認後に、
前記るつぼと前記光透過部材との間隔を離間させて前記発光部材の融液を凝固させ、
前記光透過部材と前記発光部材との接触部が連続的である発光素子を製造する、
ことを特徴とする。
前記るつぼの底の穴部に平凸形状を有する光透過部材の平面部を接触させ、
前記光透過部材の前記平面部に前記発光部材の融液が濡れた状態を確認後に、
前記るつぼと前記光透過部材との間隔を離間させて前記発光部材の融液を凝固させ、
前記光透過部材と前記発光部材との接触部が連続的である発光素子を製造する、
ことを特徴とする。
第6の態様に係る発光素子の製造方法は、上記第5の態様において、前記発光部材の融液は、
Alモル分率が75mol%以上85mol%以下、かつCeモル分率が0.02mol%以上0.4mol%以下、残部がYからなり、
製造された前記発光素子における前記発光部材の厚みを0.1mm以上0.35mm以下にすることを特徴とする。
なおここに示す発光部材の厚みは、発光素子全体の厚みから光透過部材の厚みを引いた値と定義する。
Alモル分率が75mol%以上85mol%以下、かつCeモル分率が0.02mol%以上0.4mol%以下、残部がYからなり、
製造された前記発光素子における前記発光部材の厚みを0.1mm以上0.35mm以下にすることを特徴とする。
なおここに示す発光部材の厚みは、発光素子全体の厚みから光透過部材の厚みを引いた値と定義する。
上記構成によって、蛍光出力および蛍光出力維持率に優れた発光素子が得られる。
以下、実施の形態に係る発光素子について添付図面を参照しながら詳述する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る発光素子100の断面構成を示す概略断面図である。
本実施の形態1に係る発光素子100は、少なくとも2種類以上の酸化物材料からなる板状形状を有する発光部材102と、発光部材102から放射される光をコリメートする平凸形状を有する光透過部材101と、を備える。また、この発光素子100は、発光部材102と光透過部材101との接触部が連続的であることを特徴とする。
図1は、実施の形態1に係る発光素子100の断面構成を示す概略断面図である。
本実施の形態1に係る発光素子100は、少なくとも2種類以上の酸化物材料からなる板状形状を有する発光部材102と、発光部材102から放射される光をコリメートする平凸形状を有する光透過部材101と、を備える。また、この発光素子100は、発光部材102と光透過部材101との接触部が連続的であることを特徴とする。
仮に発光部材102と光透過部材101が先行文献に記載された結合剤119を介して接合している場合、発光部材102側から放射された光は結合剤119との界面で屈折が生じる。この屈折により、平凸形状を有する光透過部材101の方向に放射された光の一部は発光部材102の側面方向に拡散するため、光透過部材101を通過して検出できる蛍光出力は低下する。したがって、この発光素子100では、従来とは異なり、光透過部材101と発光部材102との接触部において結合剤119を含まない構成にすることで蛍光出力の低下を抑制することができる。
また、発光部材102と光透過部材101との接触部は連続的である。図2は、発光素子100を構成する前記光透過部材101と発光部材102との接触部の断面である。図2に示すように、接触部において、発光中心を有さない酸化物材料103と、発光中心を有する酸化物材料104と、は互いに3次元的に絡まるように分布しており、連続的となっている。
発光部材102に高出力の励起光が照射されると、発光物質(蛍光体、発光中心を有する酸化物材料104)の基底準位にあった電子が励起され、その電子は励起準位に遷移する。この遷移した電子が基底準位に戻る際に蛍光を放射するが、このプロセスで使用されなかったエネルギーは熱に変換される。すると、発光物質(蛍光体、発光中心を有する酸化物材料104)は発熱するため発光部材102の温度が上昇する。光透過部材101は熱の発生源にはならないが、発光部材102と連続的であるため、温度が上昇し、発光素子100の温度は総じて上昇する。
これにより発光部材102および光透過部材101は熱により膨張する。従来の発光素子のように発光部材102と光透過部材101との接触部が連続的な構造をしていない場合には、熱膨張によって発光部材102と光透過部材101との接触部にクラックが生じる場合がある。一方、実施の形態1に係る発光素子100では、発光部材102と平凸形状を有する光透過部材101との接触部を連続的な構成としている。これによって、発光部材102において熱膨張が生じても光透過部材101との接触部が連続的であるので、光透過部材101への熱伝導が良好であって応力が緩和されるため、接触部におけるクラックの発生を抑制することができる。
光透過部材101は、発光中心を有さない酸化物材料103であることが望ましい。発光中心を有さない酸化物材料103は、発光部材102中にも含まれているので、光透過部材101と発光部材102との接触部において、共通する材料による連続性を得ることができる。仮に、光透過部材101においても発光中心を有する酸化物材料104を含む場合には、発光部材102の蛍光成分のうち一部が自己吸収されてしまうため、蛍光出力が低下する問題が生じる。
また、発光部材102を構成する材料のうち、少なくとも1つは発光中心を有さない酸化物材料103であり、残りは発光中心を有する酸化物材料104からなり、両者の接触部において、それらが3次元的に絡み合っていることが好ましい。
また、発光部材102を構成する材料のうち、少なくとも1つは発光中心を有さない酸化物材料103であり、残りは発光中心を有する酸化物材料104からなり、両者の接触部において、それらが3次元的に絡み合っていることが好ましい。
上述したように高出力の励起光を発光部材102に照射すると発熱する。発光部材102のすべてが、発光中心を有する酸化物材料104からなる場合、発光部材102の全体から熱が発生することになる。ここで、発光中心を有する酸化物材料104等の蛍光体の1つの特性として温度が上昇すると蛍光出力が低下する温度消光と呼ばれる現象がある。よって、蛍光出力の低下を抑制するためには、効率よく放熱できる構造にする必要がある。
そこで、発光部材102においては、発光中心を有さない酸化物材料103と、発光中心を有する酸化物材料104とが3次元的に絡みあった構造にすることにより、それぞれの接触面積を増加させることができる。これによって、発光部材102の発光中心を有する酸化物材料104で発生した熱が発光中心を有さない酸化物材料103に効率的に伝導し、放熱させることが可能となる。
なお、発光中心を有さない酸化物材料103は、例えばAl2O3が好ましい。一方、発光中心を有する酸化物材料104は、例えば、Ceを含有するYAGであることがさらに好ましい。
発光中心を有さない酸化物材料103としては、例えば、Al2O3やZrO2、MgO、Y2O3等が挙げられるが、その中でも熱伝導率の高いAl2O3を用いることが望ましい。
また、発光中心を有する酸化物材料104としては、例えば、ガーネット構造を有するEr3Al5O12や、Y3Al5O12や、Yb3Al5O12等にCeが含有したものが挙げられるが、光学特性に優れたYAG(Y3Al5O12)にCeが含有したものが望ましい。特に、発光中心を有さない酸化物材料103としてのAl2O3と、発光中心を有する酸化物材料104としてのCeが含有したYAGとの組み合わせが好ましい。このAl2O3とCeが含有したYAGとの組み合わせは、その共晶点付近で融液を凝固させると上記2つの材料が緻密に絡み合った構造となるため、機械的強度が向上する効果が得られる。
また、発光中心を有する酸化物材料104としては、例えば、ガーネット構造を有するEr3Al5O12や、Y3Al5O12や、Yb3Al5O12等にCeが含有したものが挙げられるが、光学特性に優れたYAG(Y3Al5O12)にCeが含有したものが望ましい。特に、発光中心を有さない酸化物材料103としてのAl2O3と、発光中心を有する酸化物材料104としてのCeが含有したYAGとの組み合わせが好ましい。このAl2O3とCeが含有したYAGとの組み合わせは、その共晶点付近で融液を凝固させると上記2つの材料が緻密に絡み合った構造となるため、機械的強度が向上する効果が得られる。
以下、実施例に基づき、さらに具体的な説明をする。
(発光素子の製造方法)
本実施の形態1に係る発光素子100を作製するために結晶引下げ装置10を使用した。図3(a)〜(c)は、実施の形態1における引下げプロセスを表す概略図である。この結晶引下げ装置10は、高周波コイル1と、耐火材2と、融液4を内部に有するるつぼ3とを備える。この結晶引下げ装置10では、加熱源として高周波コイル1を有しており、高周波誘導加熱の原理により、結晶引下げ装置10内に設置されているるつぼ3が加熱される(図3(a))。るつぼ3を保温するために周囲は耐火材2で覆われている。したがって、るつぼ3内の融液4は高周波コイル1との物理的な接触なしに加熱される。るつぼ3の底面には小さな穴が開いている。このるつぼ3の底面に光透過部材101の平面を接触させる(図3(b))。融液4が光透過部材101の面に濡れ広がったことを確認したのちに引き下げることで融液4を凝固させる(図3(c))。なお、光透過部材101を引き下げる場合に限られず、るつぼ3を引き上げてもよい。あるいは、るつぼ3と光透過部材101との間隔を離間させるように、少なくとも一方を移動させてもよい。これによって、光透過部材101と連続的につながった発光部材102を有する発光素子100が得られる。
本実施の形態1に係る発光素子100を作製するために結晶引下げ装置10を使用した。図3(a)〜(c)は、実施の形態1における引下げプロセスを表す概略図である。この結晶引下げ装置10は、高周波コイル1と、耐火材2と、融液4を内部に有するるつぼ3とを備える。この結晶引下げ装置10では、加熱源として高周波コイル1を有しており、高周波誘導加熱の原理により、結晶引下げ装置10内に設置されているるつぼ3が加熱される(図3(a))。るつぼ3を保温するために周囲は耐火材2で覆われている。したがって、るつぼ3内の融液4は高周波コイル1との物理的な接触なしに加熱される。るつぼ3の底面には小さな穴が開いている。このるつぼ3の底面に光透過部材101の平面を接触させる(図3(b))。融液4が光透過部材101の面に濡れ広がったことを確認したのちに引き下げることで融液4を凝固させる(図3(c))。なお、光透過部材101を引き下げる場合に限られず、るつぼ3を引き上げてもよい。あるいは、るつぼ3と光透過部材101との間隔を離間させるように、少なくとも一方を移動させてもよい。これによって、光透過部材101と連続的につながった発光部材102を有する発光素子100が得られる。
(実施例)
前記融液4の原料となる純度99.9%の酸化アルミニウム粉末と酸化イットリウム粉末、酸化セリウム粉末を所定の比率で混合し、るつぼ3にいれる。そして、窒素ガス雰囲気にて高周波コイル1の出力を上昇させ、混合した粉末を溶解させる。このとき溶解温度は原料粉末が完全に溶融するように1900℃以上とした。その後、光透過部材101をるつぼ3の底部と接触させる。すると、るつぼ3の底から融液4が光透過部材101の平面部に濡れ始める。平面部全体に融液4が濡れ広がったことを確認した後、徐々に引下げて融液4を凝固させる。これによって、光透過部材101と連続的につながった発光部材102を有する発光素子100を作製した。
前記融液4の原料となる純度99.9%の酸化アルミニウム粉末と酸化イットリウム粉末、酸化セリウム粉末を所定の比率で混合し、るつぼ3にいれる。そして、窒素ガス雰囲気にて高周波コイル1の出力を上昇させ、混合した粉末を溶解させる。このとき溶解温度は原料粉末が完全に溶融するように1900℃以上とした。その後、光透過部材101をるつぼ3の底部と接触させる。すると、るつぼ3の底から融液4が光透過部材101の平面部に濡れ始める。平面部全体に融液4が濡れ広がったことを確認した後、徐々に引下げて融液4を凝固させる。これによって、光透過部材101と連続的につながった発光部材102を有する発光素子100を作製した。
本実施の形態の発光素子の効果を明らかにするために、原料粉末の種類や量を変更することによって、発光部材102の材料の種類や組成の異なる発光素子を作製した。
必要厚み以上に発光部材102の引下げが完了したら、高周波コイル1の出力を停止する。ここですると、るつぼ3内の融液4が冷却されるため、るつぼ3の底部から融液4の流出が止まる。その後、装置内を自然冷却し、光透過部材101と発光部材102とからなる発光素子100を取り出す。最後に、取り出した発光素子100の発光部材102側を研磨することにより、所望の厚みを有する発光素子100を作製した。
そこで得られた発光素子100の蛍光出力および蛍光出力維持率を評価した。
まず、発光素子100に含有されているイットリウムとアルミニウム、セリウムの濃度は、得られた発光素子100に対して発光部材102側の一部を取出し、ICP発光分光分析法により測定した。各元素のモル分率は、ICP発光分光分析で得られた濃度に基づいて、酸素Oを除くアルミニウムAl、セリウムCe、イットリウムYの各元素の濃度の合計を100モル%として算出した。
まず、発光素子100に含有されているイットリウムとアルミニウム、セリウムの濃度は、得られた発光素子100に対して発光部材102側の一部を取出し、ICP発光分光分析法により測定した。各元素のモル分率は、ICP発光分光分析で得られた濃度に基づいて、酸素Oを除くアルミニウムAl、セリウムCe、イットリウムYの各元素の濃度の合計を100モル%として算出した。
<測定装置>
図4は、作製した発光素子の測定試料112の蛍光出力および蛍光出力維持率を測定するために使用した装置を表す概略図である。この測定装置は、青色レーザー105、偏光板106、シャッター107、プリズム108、f200レンズ109、ハーフミラー110、ミラー111、測定試料112、反射板113、加熱装置114、f75レンズ115、青色光カットフィルター116、光検出器117を備える。また、部分図Aは、f200レンズ109からf75レンズ115の間に配置されたハーフミラー110、ミラー111、測定試料112、反射板113、加熱装置114の構成を示す部分図である。
図4は、作製した発光素子の測定試料112の蛍光出力および蛍光出力維持率を測定するために使用した装置を表す概略図である。この測定装置は、青色レーザー105、偏光板106、シャッター107、プリズム108、f200レンズ109、ハーフミラー110、ミラー111、測定試料112、反射板113、加熱装置114、f75レンズ115、青色光カットフィルター116、光検出器117を備える。また、部分図Aは、f200レンズ109からf75レンズ115の間に配置されたハーフミラー110、ミラー111、測定試料112、反射板113、加熱装置114の構成を示す部分図である。
この装置を用いて、作製したそれぞれの発光素子100の室温における蛍光出力を測定した。励起光には445nmの青色レーザー105を用いた。青色レーザー105の光強度は、偏光板106、プリズム108およびハーフミラー110を用いて調整し、測定試料112に照射する光強度が300mWになるよう調整した。青色レーザー105の光の入切はシャッター107にて制御している。また、測定試料112にΦ0.7mm径のレーザー光を照射するため、f200レンズ109を用いて制御している。部分図Aに示すように、下部へ放射する蛍光を反射させ取り出すために、測定試料112の下部には反射板113を設置した。その下には加熱装置114があり、測定試料112の温度を変化させることができる。変換された蛍光はミラー111にて反射し、f75レンズ115にてコリメート光となり、光検出器117にて蛍光出力を検出される。このとき、青色レーザー105からの青色光も含まれているため、青色光カットフィルター116にて青色光を除去し、測定試料112からの蛍光成分の蛍光出力を検出できるようにした。
なお、蛍光出力は光学製品に適用したときに必要となる30.0mW以上を〇(良)、30.0mW未満を×(不可)とした。
また、測定試料112が200℃における蛍光出力を評価し、(200℃における蛍光出力の値)/(室温における蛍光出力の値)×100を蛍光出力維持率として算出した。なお、蛍光出力維持率は光学製品内部が温度上昇しても製品としての特性を保証できる90.0%以上を〇(良)、90.0%以下を×(不可)とした。
表1に本試験に係る、発光部材中のAlモル分率、発光部材中のCeモル分率、発光部材の厚み、発光素子の製造方法等をそれぞれ変化させたときに得られた発光素子の蛍光出力および蛍光出力維持率を評価した結果をそれぞれ示す。
蛍光出力、200℃における蛍光出力維持率について、〇(良)が2つある場合は総合評価を〇(良)とした。また、×(不可)が1つでもある場合は、他の項目がどのような結果であっても総合評価は×(不可)とした。
実施例1から実施例3と比較例1および比較例2とを比較すると、Alモル分率が75mol%以上、85mol%以下の場合、蛍光出力および蛍光出力維持率は良好であることがわかる。Alモル分率が70mol%である比較例1においては、発光中心を有するAl2O3と発光中心を有さないYAGの共晶点よりもYAGが過剰にある範囲に存在するため、YAGの粗大化が発生する。すると、Al2O3とYAGの接触面積が相対的に小さくなり、発光の際に発生する熱の伝導が抑制され、放熱されにくくなる。したがって、蛍光出力維持率が低下する。Alモル分率が90mol%である比較例2においては、発光中心を有さないAl2O3と発光中心を有するYAGの共晶点よりもAl2O3が過剰にある範囲に存在するため、Al2O3の粗大化が発生する。すると、発光中心を有するYAGの割合が相対的に少なくなるとともに、Al2O3とYAGの接触面積が相対的に小さくなる。したがって、蛍光出力および蛍光出力維持率がともに低下する。
実施例4および実施例5と比較例3および比較例4とを比較すると、Ceモル分率が0.02mol%以上、0.4mol%以下の場合、蛍光出力および蛍光出力維持率は良好である。Ceモル分率が0.01mol%である比較例3においては、YAG内で発光中心の役割を果たすCeが少ないために蛍光出力が低下する。一方、Ceモル分率が0.45mol%である比較例4においては、YAG内で発光中心の役割を果たすCeが多くなるが、発光中心の濃度がYAG内で高くなると近接するCeが多くなる。基底状態から励起状態に電子が遷移した場合、電子雲が拡がるが、近接するCeが多くなると、これらの拡がった電子雲が重なりあうこととなる。これにより励起状態にある電子が近接する電子雲に移動する確率が高くなり、基底状態に戻る前に失活する場合がある。したがって、蛍光出力および蛍光出力維持率は低下する。
実施例6および実施例7と比較例5および比較例6を比較すると、発光部材の厚みが0.1mm以上、0.35mm以下の場合、蛍光出力および蛍光出力維持率は良好である。発光部材厚みが0.05mmである比較例5においては、厚みが小さく、励起光が発光中心を有するCeを含有するYAGに照射される確率が小さいため蛍光出力が低下する。発光部材厚みが0.4mmである比較例6においては、厚みが大きく、蛍光が発光部材の横方向に伝番することにより、光透過部材の方向から検出できる蛍光出力が低下する。また、厚みが大きくなることで蓄熱の効果が大きくなり、蛍光出力維持率が低下する。
すなわち、発光部材のAlモル分率が75mol%以上85mol%以下、かつCeモル分率が0.02mol%以上0.4mol%以下、残部がYからなり、さらに発光部材の厚みが0.1mm以上0.35mm以下である場合、蛍光出力および蛍光出力維持率に優れた発光素子が得られる。
本発明に係る発光素子は、蛍光出力、蛍光出力維持率に優れている。また、青色光を照射させたときに黄色蛍光を発し、白色光を得る性能に優れていることから、車載用照明として利用できる可能性が高い。
1 高周波コイル
2 耐火材
3 るつぼ
4 融液
10 結晶引下げ装置
100 発光素子
101 光透過部材
102 発光部材
103 発光中心を有さない酸化物材料
104 発光中心を有する酸化物材料
105 青色レーザー
106 偏光板
107 シャッター
108 プリズム
109 f200レンズ
110 ハーフミラー
111 ミラー
112 測定試料
113 反射板
114 加熱装置
115 f75レンズ
116 青色光カットフィルター
117 光検出器
118 空気層
119 結合剤
120 粉末蛍光体
121 基板
122 発光層
123 光透過部材
130 発光素子
2 耐火材
3 るつぼ
4 融液
10 結晶引下げ装置
100 発光素子
101 光透過部材
102 発光部材
103 発光中心を有さない酸化物材料
104 発光中心を有する酸化物材料
105 青色レーザー
106 偏光板
107 シャッター
108 プリズム
109 f200レンズ
110 ハーフミラー
111 ミラー
112 測定試料
113 反射板
114 加熱装置
115 f75レンズ
116 青色光カットフィルター
117 光検出器
118 空気層
119 結合剤
120 粉末蛍光体
121 基板
122 発光層
123 光透過部材
130 発光素子
Claims (6)
- 少なくとも2種類以上の酸化物材料からなる板状形状を有する発光部材と、
前記発光部材から放射される光をコリメートする平凸形状を有する光透過部材と、
を備え、
前記光透過部材と前記発光部材との接触部が連続的であることを特徴とする発光素子。 - 前記発光部材は、少なくとも1つは発光中心を有さない材料であり、残りは発光中心を有する材料から構成され、
前記光透過部材は、前記発光部材の前記発光中心を有さない材料と実質的に同じ材料で構成されている、請求項1に記載の発光素子。 - 前記接触部において、前記発光中心を有さない材料と前記発光中心を有する材料とが互いに3次元的に絡み合って分布してなる、請求項2に記載の発光素子。
- 前記発光中心を有さない材料がAl2O3であり、前記発光中心を有する材料がCeを含有するYAGである、請求項2又は3に記載の発光素子。
- 発光部材の融液となる酸化アルミニウムと酸化イットリウムと酸化セリウムの各粉末をるつぼ内で加熱し、
前記るつぼの底の穴部に平凸形状を有する光透過部材の平面部を接触させ、
前記光透過部材の前記平面部に前記発光部材の融液が濡れた状態を確認後に、
前記るつぼと前記光透過部材との間隔を離間させて前記発光部材の融液を凝固させ、
前記光透過部材と前記発光部材との接触部が連続的である発光素子を製造する、
発光素子の製造方法。 - 前記発光部材の融液は、
Alモル分率が75mol%以上85mol%以下、かつCeモル分率が0.02mol%以上0.4mol%以下、残部がYからなり、
製造された前記発光素子における前記発光部材の厚みを0.1mm以上0.35mm以下にすることを特徴とする請求項5に記載の発光素子の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15/825,058 US10290779B2 (en) | 2016-12-15 | 2017-11-28 | Light emitting element |
| DE102017128552.0A DE102017128552A1 (de) | 2016-12-15 | 2017-12-01 | Lichtemittierendes Element und Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Elements |
| CN201711312772.9A CN108224366B (zh) | 2016-12-15 | 2017-12-11 | 发光元件以及发光元件的制造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016243649 | 2016-12-15 | ||
| JP2016243649 | 2016-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018097351A true JP2018097351A (ja) | 2018-06-21 |
Family
ID=62632913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017151918A Pending JP2018097351A (ja) | 2016-12-15 | 2017-08-04 | 発光素子及び発光素子の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018097351A (ja) |
| CN (1) | CN108224366B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111580334B (zh) * | 2019-02-19 | 2021-10-22 | 精工爱普生株式会社 | 荧光体、波长转换元件、光源装置以及投影仪 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004343059A (ja) * | 2003-04-24 | 2004-12-02 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| WO2006043719A1 (ja) * | 2004-10-21 | 2006-04-27 | Ube Industries, Ltd. | 発光ダイオード素子、発光ダイオード用基板及び発光ダイオード素子の製造方法 |
| US20080191236A1 (en) * | 2005-04-27 | 2008-08-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Cooling Device for a Light-Emitting Semiconductor Device and a Method of Manufacturing Such a Cooling Device |
| JP2012062459A (ja) * | 2010-08-18 | 2012-03-29 | Covalent Materials Corp | セラミックス複合体 |
| WO2013008361A1 (ja) * | 2011-07-12 | 2013-01-17 | パナソニック株式会社 | 光学素子及びそれを用いた半導体発光装置 |
| JP2013516040A (ja) * | 2009-12-29 | 2013-05-09 | オーシャンズ キング ライティング サイエンスアンドテクノロジー カンパニー リミテッド | 電界放出白色光発光装置 |
| US20150280078A1 (en) * | 2014-03-31 | 2015-10-01 | SemiLEDs Optoelectronics Co., Ltd. | White flip chip light emitting diode (fc led) and fabrication method |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE200273T1 (de) * | 1998-06-18 | 2001-04-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Lichtdurchlässige farbschicht, verfahren zu dessen herstellung und lösung zum auftragen der farbbeschichtung |
| JP4203554B2 (ja) * | 2002-08-30 | 2009-01-07 | 住友大阪セメント株式会社 | 光電変換素子及びその製造方法 |
| CN1549355A (zh) * | 2003-05-08 | 2004-11-24 | 连营科技股份有限公司 | 发光二极管及其制造方法 |
| EP1914810B1 (en) * | 2005-08-10 | 2017-10-04 | Ube Industries, Ltd. | Substrate for light emitting diode and light emitting diode |
| US20090122409A1 (en) * | 2006-03-30 | 2009-05-14 | Ube Industries Ltd | Light-transmitting scatterer and use thereof |
| JP5366079B2 (ja) * | 2009-03-03 | 2013-12-11 | 宇部興産株式会社 | 発光素子形成用複合基板、発光ダイオード素子及びその製造方法 |
| CN103062713A (zh) * | 2009-05-13 | 2013-04-24 | 李欣洋 | 一种使用arton滤光片的led光源 |
| EP2407980B1 (en) * | 2009-07-21 | 2019-01-23 | Nichia Corporation | Method for producing conductive material, conductive material obtained by the same method, electronic device containing the conductive material, and light-emitting device |
| DE102010009456A1 (de) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierendes Bauelement mit einem Halbleiterchip und einem Konversionselement und Verfahren zu dessen Herstellung |
| CN102956781B (zh) * | 2011-08-31 | 2015-03-11 | 新世纪光电股份有限公司 | 发光元件及其制作方法 |
| CN103890982B (zh) * | 2011-10-18 | 2016-08-24 | 株式会社村田制作所 | 发光元件、发光元件的制造方法以及发光装置 |
| KR101357045B1 (ko) * | 2011-11-01 | 2014-02-05 | 한국과학기술연구원 | 그라핀이 결합된 산화물 반도체-그라핀 핵-껍질 양자점과 이를 이용한 튜너블 발광소자 및 그 제조 방법 |
| WO2014007761A1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | National University Of Singapore | Method of preparing an electrically conductive material, and an electrically conductive material |
| WO2014009890A2 (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-16 | Koninklijke Philips N.V. | Silicone product, a lighting unit comprising the silicone product and method of manufacturing a silicone product |
| KR101997243B1 (ko) * | 2012-09-13 | 2019-07-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 및 조명 시스템 |
| WO2014062871A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Osram Sylvania Inc. | Index matched composite materials and light sources incorporating the same |
| WO2014119783A1 (ja) * | 2013-02-04 | 2014-08-07 | ウシオ電機株式会社 | 蛍光光源装置 |
| US9728685B2 (en) * | 2013-02-28 | 2017-08-08 | Nichia Corporation | Light emitting device and lighting device including same |
| JP2015070156A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | サンケン電気株式会社 | 発光装置 |
| CN104659191A (zh) * | 2013-11-20 | 2015-05-27 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 发光二极管封装体的制造方法 |
| TWI533479B (zh) * | 2013-12-30 | 2016-05-11 | 國立交通大學 | 封裝結構及其製作方法 |
| US9647172B2 (en) * | 2014-02-07 | 2017-05-09 | Epistar Corporation | Light emitting device |
| JP2015189233A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-02 | 住友理工株式会社 | 光透過性積層フィルムおよびその製造方法 |
| CN106104821A (zh) * | 2014-04-07 | 2016-11-09 | 晶体公司 | 紫外发光装置及方法 |
| TW201603316A (zh) * | 2014-07-04 | 2016-01-16 | 新世紀光電股份有限公司 | 發光元件 |
| DE102015113692A1 (de) * | 2014-09-11 | 2016-03-24 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Wellenlängen-Umwandlungs-Element, Licht-emittierende Vorrichtung, Projektor und Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängen-Umwandlungs-Elements |
| JP2016089157A (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-23 | 積水化学工業株式会社 | 光半導体装置用硬化性組成物、光半導体装置用成型体及び光半導体装置 |
| CN104409600A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-03-11 | 浙江大学 | 一种近红外发光器件及其制备方法 |
| CN105845812A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-08-10 | 深圳市聚飞光电股份有限公司 | 一种提高发光均匀性的led荧光胶及封装方法与led |
-
2017
- 2017-08-04 JP JP2017151918A patent/JP2018097351A/ja active Pending
- 2017-12-11 CN CN201711312772.9A patent/CN108224366B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004343059A (ja) * | 2003-04-24 | 2004-12-02 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| WO2006043719A1 (ja) * | 2004-10-21 | 2006-04-27 | Ube Industries, Ltd. | 発光ダイオード素子、発光ダイオード用基板及び発光ダイオード素子の製造方法 |
| US20080191236A1 (en) * | 2005-04-27 | 2008-08-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Cooling Device for a Light-Emitting Semiconductor Device and a Method of Manufacturing Such a Cooling Device |
| JP2008539576A (ja) * | 2005-04-27 | 2008-11-13 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 発光半導体デバイス用冷却装置及びそのような冷却装置の製造方法 |
| JP2013516040A (ja) * | 2009-12-29 | 2013-05-09 | オーシャンズ キング ライティング サイエンスアンドテクノロジー カンパニー リミテッド | 電界放出白色光発光装置 |
| JP2012062459A (ja) * | 2010-08-18 | 2012-03-29 | Covalent Materials Corp | セラミックス複合体 |
| WO2013008361A1 (ja) * | 2011-07-12 | 2013-01-17 | パナソニック株式会社 | 光学素子及びそれを用いた半導体発光装置 |
| CN103503178A (zh) * | 2011-07-12 | 2014-01-08 | 松下电器产业株式会社 | 光学元件以及利用了该光学元件的半导体发光装置 |
| US20150280078A1 (en) * | 2014-03-31 | 2015-10-01 | SemiLEDs Optoelectronics Co., Ltd. | White flip chip light emitting diode (fc led) and fabrication method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108224366B (zh) | 2021-01-05 |
| CN108224366A (zh) | 2018-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2017198983A (ja) | 波長変換部材および投光器 | |
| JP7201936B2 (ja) | 発光装置の製造方法 | |
| JP2016072513A (ja) | 光部品及びその製造方法ならびに発光装置及びその製造方法 | |
| JP5254418B2 (ja) | 照明装置および前照灯 | |
| JP6597809B2 (ja) | 光源装置 | |
| JP2013102078A (ja) | 光源装置および照明装置 | |
| JP2012221634A (ja) | 照明装置及び前照灯 | |
| JP2012123940A (ja) | 照明装置、及び車両用前照灯 | |
| JP6631553B2 (ja) | 発光装置の製造方法 | |
| JP2013214426A (ja) | 波長変換部材及び発光デバイス | |
| JP2019045844A (ja) | 蛍光部材、光学部品、及び発光装置 | |
| JP6162537B2 (ja) | 光源装置、照明装置、および、車両用灯具 | |
| JP2013168602A (ja) | 光源装置および照明装置 | |
| JP6631855B2 (ja) | 発光装置 | |
| JP2018049130A (ja) | 蛍光体含有部材及び蛍光体含有部材を備える発光装置 | |
| JP2015122447A (ja) | 発光装置および照明装置 | |
| JP2018097351A (ja) | 発光素子及び発光素子の製造方法 | |
| JP2012221633A (ja) | 照明装置及び前照灯 | |
| JP2012136686A (ja) | 波長変換部材、発光装置、照明装置、車両用前照灯および製造方法 | |
| CN114236955A (zh) | 透射式波长转换装置及其发光装置 | |
| TW201706534A (zh) | 具有溫度非相關色點之高強度光源 | |
| JP2012199078A (ja) | 発光装置、照明装置、車両用前照灯、及び発光部の作製方法 | |
| US10290779B2 (en) | Light emitting element | |
| CN117999437A (zh) | 基于多个光源的均匀性良好的高强度白光源 | |
| JP7053984B2 (ja) | 光部品の製造方法および発光装置の製造方法、ならびに、光部品および発光装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200513 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210219 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210309 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210914 |