TW202523177A - 波長轉換構件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種於照射LED或LD之光之情形時能夠簡便地調整色度之波長轉換構件。
本發明之波長轉換構件1之特徵在於,其形成有無機螢光體12分散於無機基質11中而成之波長轉換構件本體10、及形成於上述波長轉換構件本體10之一表面之濾光層20;且上述濾光層20抑制上述無機螢光體12之激勵帶處之光之透過,並使上述無機螢光體12之發光峰波長之光透過。
Description
本發明係關於一種用以將發光二極體(LED:Light Emitting Diode)或雷射二極體(LD:Laser Diode)等發光元件所發出之光之波長轉換為其他波長之波長轉換構件。
近年來,作為代替螢光燈或白熾燈之下一代光源,就低耗電、小型輕量、容易調節光量之觀點而言,使用LED或LD之光源備受矚目。作為此種下一代光源之一例,例如於專利文獻1中揭示有如下光源,其於出射藍色光之LED上配置有波長轉換構件,該波長轉換構件將來自LED之光之一部分吸收並轉換為黃色光。該光源發出從LED出射之藍色光與從波長轉換構件出射之黃色光之合成光即白色光。
作為波長轉換構件,先前使用樹脂基質中分散有無機螢光體者。然而,於使用該波長轉換構件之情形時,存在如下問題:來自LED之光容易導致樹脂劣化,光源之亮度變低。尤其存在如下問題:LED所發出之熱或高能量之短波長(藍色~紫外)光會導致樹脂基質劣化,引起變色或變形。
因此,提出了如下波長轉換構件,其包含在玻璃基質中而非在樹脂基質中分散固定有無機螢光體之完全無機固體(例如,參照專利文獻2及3)。該波長轉換構件具有如下特徵:作為母材之玻璃不容易因LED晶片之熱或照射光而劣化,不容易產生變色或變形等問題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-208815號公報
[專利文獻2]日本專利特開2003-258308號公報
[專利文獻3]日本專利第4895541號公報
[發明所欲解決之問題]
然而,藉由使用波長轉換構件之發光裝置所獲得之光如上所述成為從LED出射並通過波長轉換構件之激勵光與從螢光體發出之螢光合成的合成光,因此存在難以有效地利用螢光之顏色,難以獲得所需色度之光之情形。
鑒於以上情況,本發明之目的在於提供一種於照射LED或LD之光之情形時,能夠發出所需色度之光之波長轉換構件。
[解決問題之技術手段]
對解決上述問題之波長轉換構件進行說明。
本發明之形態1之波長轉換構件之特徵在於,其具備:波長轉換構件本體,其係無機螢光體分散於無機基質中而成;以及濾光層,其設置於上述波長轉換構件本體之一表面;且上述濾光層抑制上述無機螢光體之激勵帶處之光之透過,使上述無機螢光體之發光峰波長之光透過。
本發明之形態2之波長轉換構件較佳為於形態1中,上述無機螢光體之上述激勵帶處於波長300 nm~480 nm之間,上述無機螢光體之上述發光峰波長為500 nm以上700 nm以下。
本發明之形態3之波長轉換構件較佳為於形態1或2中,上述濾光層為介電多層膜。
本發明之形態4之波長轉換構件較佳為於形態3中,上述介電多層膜之合計積層數為10層以上。
本發明之形態5之波長轉換構件較佳為於形態1至4中任一形態中,上述無機螢光體包含選自氮化物螢光體、氮氧化物螢光體中之至少1種。
本發明之形態6之波長轉換構件較佳為於形態1至5中任一形態中,上述無機基質包含玻璃或陶瓷。
本發明之形態7之波長轉換構件較佳為於形態1至6中任一形態中,於激勵峰波長450 nm之光源下設置上述波長轉換構件並將從上述波長轉換構件之下表面發出之光擷取至積分球內部,根據由此所測得之光之能量分佈光譜所算出之色度為:色度Cx 0.45~0.65且色度Cy 0.35~0.50。
本發明之形態8之波長轉換構件較佳為於形態1至7中任一形態中,上述濾光層之起透(cut-on)波長為480 nm以上680 nm以下。
本發明之形態9之波長轉換構件較佳為於形態1至8中任一形態中,上述濾光層配置於上述波長轉換構件之出射面側。
本發明之形態10之波長轉換構件較佳為於形態9中,上述濾光層兼作將上述無機螢光體之發光光譜中之短波長側之一部分截止之濾光器。
本發明之形態11之波長轉換構件之特徵在於,其係無機螢光體分散於無機基質中而成者,且上述無機螢光體包含選自由氧化物螢光體、氮化物螢光體、氮氧化物螢光體、氯化物螢光體、醯氯化物螢光體、鹵化物螢光體、鋁酸鹽螢光體及鹵磷酸氯化物螢光體所組成之群中之至少1種,上述無機螢光體之含量為25質量%以上。
[發明之效果]
根據本發明,可提供一種於照射LED或LD之光之情形時,能夠發出所需色度之光之波長轉換構件。
(第1實施方式)
圖1係表示本發明之第1實施方式之波長轉換構件1之模式性剖視圖。如圖1所示,波長轉換構件1係藉由在波長轉換構件本體10之一表面設置濾光層20而構成。於本實施方式中,波長轉換構件本體10係藉由使無機螢光體12分散地包含於無機基質11中而形成。於本實施方式中,於波長轉換構件本體10之一表面上形成有濾光層20。
(濾光層20)
本發明之第1實施方式之波長轉換構件1於波長轉換構件本體10之一表面上具備濾光層20。濾光層20係抑制無機螢光體12之激勵帶之波長下之光之透過,並使無機螢光體12之發光峰之波長之光透過的濾光層。
於圖2示出本發明之發光裝置之實施方式之一例。如圖2所示,發光裝置3具備波長轉換構件1及光源30。光源30照射波長轉換構件1中所包含之無機螢光體12之激勵帶之波長之激勵光L0。入射至波長轉換構件1之激勵光L0入射至波長轉換構件1中所包含之無機螢光體12,藉此轉換為其他波長之光,以具有無機螢光體12之發光峰波長之螢光L1之形式從波長轉換構件1之與光源30相反之側出射。又,濾光層20於圖2所示之發光裝置3中通常形成於相對於波長轉換構件1與光源30相反之側即波長轉換構件1之出射面側(於圖2中係右側)。波長轉換構件1及發光裝置3係藉由在波長轉換構件本體10之出射面側之表面形成濾光層20而製造。藉此,於本發明之第1實施方式中,濾光層20抑制未經波長轉換而透過之激勵光L0之透過,並使螢光L1透過。其結果為,於發光裝置3中,能夠有效地活用無機螢光體12之螢光,容易地獲得所需色度之光。再者,亦可藉由視需要變更濾光層20之構成而使激勵光L0之一部分透過,以與螢光L1之合成光之形式出射。
此處,無機螢光體12之激勵帶較佳為處於波長300 nm~480 nm之間,更佳為處於波長380 nm~470 nm之間,進而較佳為處於波長430 nm~460 nm之間。又,無機螢光體12之發光峰之波長較佳為波長500 nm以上700 nm以下,更佳為波長550 nm~670 nm,進而較佳為波長580 nm~650 nm。如此一來,能夠進一步抑制作為激勵光之藍色光之透過,更容易透過作為無機螢光體12之螢光之黃色~紅色光,因此於發光裝置3中,更容易獲得所需色度之光。
作為濾光層20,可例舉包含氧化物、氮化物、氟化物等之單層膜或多層膜(介電多層膜)。再者,濾光層20無需形成於波長轉換構件本體10之整個一表面上,只要形成於波長轉換構件本體10之表面中之至少一部分即可。
此種濾光層20例如可包含圖3所示之介電多層膜40,該介電多層膜40係折射率相對較低之低折射率層41L與折射率相對較高之高折射率層41H交替地積層而成且具有入射角依存性。低折射率層41L例如可包含氧化矽、氧化鋁、氟化鎂等。高折射率層41H例如可包含氧化鈮、氧化鈦、氧化鋯、氧化鑭、氧化鉭、氧化釔、氧化釓、氧化鎢、氧化鉿、氮氧化矽、氮化矽或氮化鋁等。
介電多層膜40之低折射率層41L之厚度例如可設為大致1.5 nm~150 nm。又,高折射率層41H之厚度例如可設為大致1.5 nm~150 nm。再者,介電多層膜40中之各層之厚度並不限定於上述。
介電多層膜40中之高折射率層41H與低折射率層41L之合計積層數較佳為10層以上,更佳為14層以上,進而較佳為16層以上,進而更佳為18層以上,進而更佳為20層以上,進而更佳為22層以上,進而更佳為24層以上,進而更佳為25層以上,且較佳為200層以下,更佳為150層以下,進而較佳為100層以下,進而更佳為80層以下,進而更佳為60層以下。若上述合計積層數過少,則存在如下情形:於介電多層膜40中,難以縮窄從透過波長區域向非透過波長區域之變化部分之波長帶並使斜率變陡。另一方面,若上述合計積層數過多,則介電多層膜40會產生應變,容易從基板剝離或發生龜裂。
介電多層膜40之總膜厚較佳為15 nm以上,更佳為50 nm以上,進而較佳為100 nm以上,進而更佳為300 nm以上,進而更佳為500 nm以上,進而更佳為700 nm以上,進而更佳為1000 nm以上,且較佳為3000 nm以下,更佳為2500 nm以下。若總膜厚過小,則存在如下情形:於介電多層膜40中,難以縮窄從透過波長區域向非透過波長區域之變化部分之波長帶並使斜率變陡。另一方面,若總膜厚過大,則介電多層膜40會產生應變,容易從基板剝離或發生龜裂。
介電多層膜40例如可使用濺鍍法、真空蒸鍍法、離子束法、離子鍍覆法、CVD法等公知之成膜方法而形成於波長轉換構件本體10之表面。於該等成膜方法中,就能夠以高精度控制各層之厚度並且獲得穩定之膜質之介電多層膜40之方面而言,較佳為濺鍍法。
濾光層20之起透波長較佳為480 nm以上,更佳為510 nm以上,進而較佳為530 nm以上,進而更佳為550 nm以上,進而更佳為560 nm以上,進而更佳為570 nm以上,進而更佳為575 nm以上,且較佳為680 nm以下,更佳為660 nm以下,進而較佳為640 nm以下,進而更佳為620 nm以下,進而更佳為600 nm以下。於濾光層20之起透波長為上述下限值以上之情形時,能夠進一步抑制無機螢光體12之激勵帶中之波長之光之透過,尤其能夠進一步切實地抑制以廣角度入射之激勵帶之波長之光之透過。濾光層20之起透波長可根據用於波長轉換構件本體10之無機螢光體12之種類而適當選擇,較佳為無機螢光體12之發光峰之波長以下,更佳為小於無機螢光體12之發光峰之波長。但是,於濾光層20之起透波長為上述上限值以下之情形時,能夠更容易地透過作為無機螢光體12之螢光之黃色~紅色光,因此於發光裝置3中,更容易獲得所需色度之光。
再者,濾光層20之起透波長例如可藉由針對在厚度0.5 mm之玻璃基板上成膜有濾光層20之樣品,測定入射角0°時之分光透過率曲線而求出。於分光透過率曲線中,可將從長波長側朝向短波長側之方向上透過率降至50%之波長設為起透波長。
關於濾光層20之起透波長,於濾光層20為上述介電多層膜40之情形時,例如可藉由不改變低折射率層41L之厚度與高折射率層41H之厚度之比而是整體上加厚各自之厚度來位移至長波長側。再者,除上述外,還可藉由調整濾光層20中之低折射率層41L之厚度與高折射率層41H之厚度之平衡來調整特定波長區域之光之透過。
再者,濾光層20可兼作將無機螢光體12之發光光譜中之短波長側之一部分截止之濾光器。於如本實施方式設置濾光層20之情形時,在發光裝置3中色度容易黃移,而於如上所述濾光層20兼作將無機螢光體12之發光光譜中之短波長側之一部分截止之濾光器之情形時,在發光裝置3中能夠抑制黃移而成為更偏紅之色度。
就在發光裝置3中抑制黃移,使其為更偏紅之色度之觀點而言,濾光層20之起透波長較佳為550 nm以上,進而更佳為560 nm以上,進而更佳為570 nm以上,進而更佳為575 nm以上,且較佳為680 nm以下,更佳為660 nm以下,進而較佳為640 nm以下,進而更佳為620 nm以下。
再者,於發光裝置3中,亦可藉由使波長轉換構件本體10所包含之無機螢光體12之濃度變高,來抑制黃移,使其為更偏紅之色度。然而,若使波長轉換構件本體10所包含之無機螢光體12之濃度變高,則存在發光裝置3之光通量值變小之情形。對此,若如上所述將濾光層20之起透波長設計於長波長側,則在發光裝置3中能夠抑制黃移而成為更偏紅之色度,因此能夠將波長轉換構件本體10所包含之無機螢光體12之濃度設計得較低,藉此能夠進一步提高發光裝置3之光通量值。
(波長轉換構件本體10)
波長轉換構件本體10例如為包含玻璃基質及螢光體粉末之螢光體玻璃。螢光體粉末分散於玻璃基質中。波長轉換構件本體10之形狀只要根據發光元件之形狀而適當選擇即可,於本實施方式中,為矩形板狀。
(無機基質11)
無機基質11並無特別限定,只要可用作無機螢光體12等之螢光體粒子之分散介質即可。例如,於無機基質11為玻璃基質之情形時,可使用硼矽酸鹽系玻璃、磷酸鹽系玻璃、錫磷酸鹽系玻璃、鉍酸鹽系玻璃、亞碲酸鹽系玻璃等。又,無機基質11亦可為陶瓷基質來代替玻璃基質,於此情形時,能夠進而提高波長轉換構件1之導熱性。作為構成陶瓷基質之陶瓷,例如可例舉:Al
2O
3、MgO、AlN等。又,作為無機基質11,可使用玻璃陶瓷,亦可設為除了玻璃或陶瓷以外之無機基質。
作為玻璃基質,較佳為玻璃基質中之鹼金屬成分之含量較少之玻璃。如此一來,能夠抑制作為激勵光或螢光之吸收源之玻璃基質中形成之著色中心之形成,並抑制波長轉換構件1之發光強度之降低。又,亦能夠抑制高溫高濕下之玻璃基質之經時性劣化。作為玻璃基質之玻璃組成,以莫耳%計,較佳為Li
2O+Na
2O+K
2O為0%~10%,更佳為Li
2O+Na
2O+K
2O為0%~5%,進而較佳為Li
2O+Na
2O+K
2O為0%~3%。
例如,作為硼矽酸鹽系玻璃,可例舉以莫耳%計含有10%~85%之SiO
2、0.1%~50%之B
2O
3、0%~25%之Al
2O
3、0%~10%之Li
2O+Na
2O+K
2O、0%~50%之MgO+CaO+SrO+BaO者。又,作為錫磷酸鹽系玻璃,可例舉以莫耳%計含有30%~90%之SnO、1%~70%之P
2O
5者。作為亞碲酸鹽系玻璃,可例舉以莫耳%計含有50%以上之TeO
2、0%~45%之ZnO、0%~50%之RO(R為選自Ca、Sr及Ba中之至少1種)、及0%~50%之La
2O
3+Gd
2O
3+Y
2O
3者。
作為硼矽酸鹽系玻璃,特佳為以莫耳%計含有30%~85%之SiO
2、4.3%~20%之B
2O
3、0%~25%之Al
2O
3、0%~3%之Li
2O、0%~3%之Na
2O、0%~3%之K
2O、0%~3%之Li
2O+Na
2O+K
2O、0%~35%之MgO、0%~35%之CaO、0%~35%之SrO、0%~35%之BaO、0.1%~45%之MgO+CaO+SrO+BaO、及0%~5%之ZnO者。
又,就進一步降低玻璃基質之軟化點之觀點而言,作為硼矽酸鹽系玻璃,亦可例舉:以莫耳%計含有30%~80%之SiO
2、1%~40%之B
2O
3、0.1%~35%之Li
2O+Na
2O+K
2O、0.1%~45%之MgO+CaO+SrO+BaO、及0.001%~10%之CeO
2+As
2O
3+MoO
2+WO
3之玻璃、或30%~80%之SiO
2、1%~55%之B
2O
3、0%~20%之Li
2O、0%~25%之Na
2O、0%~25%之K
2O、0.1%~35%之Li
2O+Na
2O+K
2O、及0.001%~10%之CeO
2+As
2O
3+MoO
2+WO
3。
以下,說明以此方式限定玻璃組成範圍之理由。再者,於以下之說明中,只要不特別說明,則「%」意指「莫耳%」。
SiO
2係形成玻璃網絡之成分。SiO
2之含量較佳為30%~85%,更佳為35%~80%。若SiO
2之含量過少,則存在耐候性或機械強度降低之傾向。另一方面,若SiO
2之含量過多,則燒結溫度變高,因此於製造波長轉換構件1時,無機螢光體容易劣化。
B
2O
3係降低熔融溫度而顯著改善熔融性之成分。B
2O
3之含量較佳為4.3%~20%,更佳為4.3%~18%。若B
2O
3之含量過少,則製造波長轉換構件1時之燒成步驟中之玻璃之流動性較差,玻璃基質中容易殘存氣泡。另一方面,若B
2O
3之含量過多,則耐候性容易降低。
Al
2O
3係提高耐候性或機械強度之成分。Al
2O
3之含量較佳為0%~25%,更佳為0.1%~20%。若Al
2O
3之含量過多,則存在熔融性降低之傾向。
Li
2O、Na
2O及K
2O係降低熔融溫度而改善熔融性並且降低軟化點之成分。然而,若該等成分之含量過多,則耐候性容易降低,且發光強度容易因LED或LD之光照射而經時降低。因此,Li
2O+Na
2O+K
2O之含量較佳為0%~3%,更佳為0%~2%。又,Li
2O、Na
2O及K
2O之各成分之含量較佳為各自為0%~3%,更佳為各自為0%~2%。於含有Li
2O、Na
2O、K
2O之情形時,較佳為混合2種以上、尤其是3種而使用。如此一來,藉由混合鹼效應,能夠抑制由LED或LD之光照射所致之發光強度之經時性降低。再者,就進一步降低玻璃基質之軟化點之觀點而言,Li
2O、Na
2O及K
2O之含量(合計量)較佳為0.1%~35%,更佳為1%~25%,進而較佳為2%~20%。若該等成分之含量過少,則玻璃基質之軟化點難以降低,另一方面,若該等成分過多,則玻璃基質之化學耐久性或耐候性容易降低。
MgO、CaO、SrO及BaO係降低熔融溫度而改善熔融性並降低軟化點之成分。再者,如上所述,該等成分與鹼金屬成分不同,不對波長轉換構件1之發光強度之經時降低造成影響。MgO+CaO+SrO+BaO之含量較佳為0.1%~45%,較佳為0.1%~40%、0.1%~35%、1%~30%,特佳為5%~25%。若MgO+CaO+SrO+BaO之含量過少,則軟化點難以降低。另一方面,若MgO+CaO+SrO+BaO之含量過多,則耐候性容易降低。再者,MgO、CaO、SrO及BaO之各成分之含量各自較佳為0%~35%,更佳為0.1%~33%,進而較佳為1%~30%。若該等成分之含量過多,則存在耐候性降低之傾向。
ZnO係降低熔融溫度而改善熔融性之成分。ZnO之含量較佳為0%~5%,更佳為1%~4.5%,進而較佳為1.8%~4%。若ZnO之含量過多,則存在耐候性降低之傾向。又,存在相分離而透過率降低,結果導致發光強度降低之傾向。
又,可於不損害本發明之效果之範圍內含有各種成分。例如可於各自為15%以下、進而為10%以下、尤其是5%以下且合計量為30%以下之範圍內含有P
2O
5、La
2O
3、Ta
2O
5、TeO
2、TiO
2、Nb
2O
5、Gd
2O
3、Y
2O
3、CeO
2、Sb
2O
3、SnO
2、Bi
2O
3、As
2O
3、MoO
2、WO
3及ZrO
2等。尤其是,藉由於玻璃組成中含有0.001%~10%之CeO
2+As
2O
3+MoO
2+WO
3,能夠抑制波長轉換構件之發光強度之經時性降低。其中,尤其是Ce能夠顯著抑制發光強度之經時性降低,進而,玻璃粉末本身亦不容易著色,因此較佳。又,亦可含有F。F有降低軟化點之效果,因此藉由含有F來代替作為著色中心形成原因之一的鹼金屬成分,能夠於維持低軟化點之情況下抑制發光強度之經時降低。F之含量以陰離子%計較佳為0%~10%,更佳為0%~8%,尤其是進而較佳為0.1%~5%。
Fe及Cr係降低可見光透過率而成為發光強度降低之原因之成分。因此,Fe之含量較佳為1000 ppm以下,更佳為500 ppm以下。又,Cr之含量較佳為500 ppm以下,更佳為100 ppm以下。但是,為了使玻璃中不含有Fe及Cr,需要使用昂貴之高純度原料,因此製造成本容易高漲。因此,就降低製造成本之觀點而言,Fe及Cr之含量各自較佳為5 ppm以上,更佳為10 ppm以上。
玻璃基質之軟化點較佳為250℃~1000℃,更佳為300℃~950℃,進而較佳為500℃~900℃。若玻璃基質之軟化點過低,則存在波長轉換構件1之機械強度或化學耐久性降低之情形。又,玻璃基質本身之耐熱性較低,因此存在因由無機螢光體12產生之熱而軟化變形之虞。另一方面,若玻璃基質之軟化點過高,則存在於製造時之燒成步驟中,無機螢光體12劣化,波長轉換構件1之發光強度降低之情形。再者,就進一步提高波長轉換構件1之化學穩定性及機械強度之觀點而言,玻璃基質之軟化點較佳為500℃以上,更佳為550℃以上,進而較佳為600℃以上,進而更佳為650℃以上,進而更佳為700℃以上,進而更佳為750℃以上,特佳為800℃以上,最佳為820℃以上。作為構成此種玻璃基質之玻璃,可例舉硼矽酸鹽系玻璃。但是,若玻璃基質之軟化點變高,則燒成溫度亦變高,結果存在製造成本變高之傾向。又,於無機螢光體12之耐熱性較低之情形時,存在無機螢光體12因燒成而劣化之虞。尤其於使用耐熱性相對較低之氮化物螢光體及氮氧化物螢光體作為無機螢光體12時,存在無機螢光體12熱劣化或無機螢光體12與玻璃基質進行反應而引起發泡,發光強度或機械強度之降低變得顯著之虞。因此,於更低價地製造波長轉換構件1之情形、或無機螢光體12之耐熱性更低之情形時,玻璃基質之軟化點較佳為900℃以下,更佳為850℃以下,進而更佳為840℃以下,進而更佳為830℃以下,進而更佳為820℃以下,進而更佳為810℃以下,進而更佳為800℃以下,進而更佳為790℃以下,進而更佳為780℃以下,進而更佳為760℃以下,進而更佳為750℃以下,進而更佳為700℃以下,進而更佳為650℃以下,進而更佳為600℃以下,進而更佳為550℃以下,進而更佳為530℃以下,進而更佳為500℃以下,特佳為480℃以下,最佳為460℃以下。作為構成此種玻璃基質之玻璃,可例舉:硼矽酸鹽系玻璃、錫磷酸鹽系玻璃、鉍酸鹽系玻璃、亞碲酸鹽系玻璃。
(無機螢光體12)
無機螢光體12例如為選自由氧化物螢光體(包括YAG螢光體等石榴石系螢光體)、氮化物螢光體、氮氧化物螢光體、氯化物螢光體、醯氯化物螢光體、鹵化物螢光體、鋁酸鹽螢光體及鹵磷酸氯化物螢光體所組成之群中之至少1種。該等無機螢光體12中之氧化物螢光體、氮化物螢光體及氮氧化物螢光體之耐熱性較高,於燒成時相對不容易劣化,因此較佳。
又,氮化物螢光體及氮氧化物螢光體具有如下特徵:將近紫外~藍色激勵光轉換為綠色~紅色之大範圍之波長區域,且發光強度亦相對較高。為了抑制由無機螢光體12產生之熱傳導至無機基質11,可使用經被覆處理之無機螢光體12。藉此,能夠抑制無機基質11中之電子、電洞、鹼離子之遷移之活躍化,結果能夠抑制著色中心之形成。作為被覆材,較佳為氧化物。再者,作為除了上述以外之螢光體,可例舉硫化物螢光體,但硫化物螢光體會經時劣化或與無機基質11進行反應而導致發光強度容易降低,因此於本發明中不使用為佳。
作為上述無機螢光體12,可例舉於波長300 nm~500 nm之間具有激勵帶且於波長500 nm~780 nm之間具有發光峰者,尤其是發出綠色光(波長500 nm~540 nm)、黃色光(波長540 nm~595 nm)、紅色光(波長600 nm~700 nm)者。
作為於紫外~近紫外之波長區域即波長300 nm~440 nm之間具有激勵帶且具有綠色發光峰之無機螢光體,可例舉:SrAl
2O
4: Eu
2+、SrBaSiO
4: Eu
2+、Y
3(Al, Gd)
5O
12: Ce
3+、SrSiON: Eu
2+、BaMgAl
10O
17: Eu
2+, Mn
2+、Ba
2MgSi
2O
7: Eu
2+、Ba
2SiO
4: Eu
2+、Ba
2Li
2Si
2O
7: Eu
2+、BaAl
2O
4: Eu
2+等。
作為於藍色波長區域即波長440 nm~480 nm之間具有激勵帶且具有綠色發光峰之無機螢光體,可例舉:SrAl
2O
4: Eu
2+、Lu
3Al
5O
12: Ce、SrBaSiO
4: Eu
2+、Y
3(Al, Gd)
5O
12: Ce
3+、SrSiON: Eu
2+、β-SiAlON: Eu
2+等。
作為於紫外~近紫外波長區域即波長300 nm~440 nm之間具有激勵帶且具有黃色發光峰之無機螢光體,可例舉La
3Si
6N
11: Ce
3+等。
作為於藍色波長區域即波長440 nm~480 nm之間具有激勵帶且具有黃色發光峰之無機螢光體,可例舉:Y
3(Al, Gd)
5O
12: Ce
3+、Lu
3Al
5O
12: Ce、Sr
2SiO
4: Eu
2+。
作為於紫外~近紫外波長區域即波長300 nm~440 nm之間具有激勵帶且具有紅色發光峰之無機螢光體,可例舉:MgSr
3Si
2O
8: Eu
2+, Mn
2+、Ca
2MgSi
2O
7: Eu
2+, Mn
2+等。
作為於藍色波長區域即波長440 nm~480 nm之間具有激勵帶且具有黃色~紅色發光峰之無機螢光體,可例舉:CaAlSiN
3: Eu
2+(CASN)、(Ca, Sr)AlSiN
3: Eu
2+(SCASN)、CaSiN
3: Eu
2+、(Ca, Sr)
2Si
5N
8: Eu
2+、α-SiAlON: Eu
2+、Ba
2Si
5N
8: Eu
2+、Ce賦活CALSON螢光體等。
再者,亦可配合激勵光或發光之波長區域而混合複數個無機螢光體來使用。例如,於照射紫外區域之激勵光而獲得白色光之情形時,只要混合具有藍色、綠色、黃色、紅色發光峰之無機螢光體來使用即可。又,於照射藍色光之激勵光而獲得黃色~紅色光之情形時,只要混合具有黃色、紅色發光峰之無機螢光體來使用即可。
例如,於發光裝置3中,在抑制黃移並設計更偏紅之色度之情形時,可選擇CASN螢光體、或SCASN螢光體(CASN螢光體中之Ca之一部分經Sr取代而成之螢光體)。
又,於選擇CASN螢光體、或SCASN螢光體之情形時,例如較理想為與α-SiAlON等具有黃色~紅色即所謂琥珀色發光峰之其他螢光體混合而使用。於此情形時,CASN螢光體及/或SCASN螢光體之含量相對於全部螢光體之含量之比率以質量%計較佳為0.1%~30%,更佳為1%~25%,進而較佳為3~20%。藉由如此操作,於發光裝置3中,能夠容易地成為更偏紅之色度,因此於照射LED或LD之光之情形時,容易發出所需色度之光。
又,於使用α-SiAlON、CASN螢光體及/或SCASN螢光體之混合物作為螢光體粉末之情形時,(CASN螢光體+SCASN螢光體)/α-SiAlON之值以質量比計較佳為0以上,更佳為0.01以上,進而較佳為0.02以上,進而更佳為0.03以上,進而更佳為0.05以上。又,(CASN螢光體+SCASN螢光體)/α-SiAlON之值以質量比計較佳為1以下,更佳為0.5以下,更佳為0.3以下。再者,所謂(CASN螢光體+SCASN螢光體)係指CASN螢光體與SCASN螢光體之含量之合計量。
CASN螢光體、或SCASN螢光體例如存在難以高效率地(不劣化地)進行密封之問題。因此,若(CASN螢光體+SCASN螢光體)/α-SiAlON過大,則於使用軟化點較高者作為用於波長轉換構件1之無機基質11之情形時,存在於製造時之燒成步驟中螢光體劣化而導致波長轉換構件1之發光強度降低之情形。因此,於選擇CASN螢光體、或SCASN螢光體之情形時,例如較理想為使用低軟化點玻璃作為無機基質11。
作為低軟化點玻璃,例如可使用磷酸鹽系玻璃、錫磷酸鹽系玻璃、鉍酸鹽系玻璃、亞碲酸鹽系玻璃等。又,作為硼矽酸鹽系玻璃,亦可使用以莫耳%計含有30%~80%之SiO
2、1%~40%之B
2O
3、0.1%~35%之Li
2O+Na
2O+K
2O、0.1%~45%之MgO+CaO+SrO+BaO、及0.001%~10%之CeO
2+As
2O
3+MoO
2+WO
3之玻璃、或含有30%~80%之SiO
2、1%~55%之B
2O
3、0%~20%之Li
2O、0%~25%之Na
2O、0%~25%之K
2O、0.1%~35%之Li
2O+Na
2O+K
2O、及0.001%~10%之CeO
2+As
2O
3+MoO
2+WO
3之玻璃。
再者,於發光裝置3中,亦可藉由使波長轉換構件本體10所包含之無機螢光體12之濃度變高,而抑制黃移並成為更偏紅之色度。然而,若使波長轉換構件本體10所包含之無機螢光體12之濃度變高,則存在發光裝置3之光通量值變小之情形。對此,例如,若如上所述設計成含有CASN螢光體、或SCASN螢光體作為無機螢光體12,則在發光裝置3中能夠抑制黃移並成為更偏紅之色度,因此可將波長轉換構件本體10所包含之無機螢光體12之濃度設計得較低。
於使用玻璃基質作為無機基質11之情形時,一般而言,無機螢光體12多數情況下折射率高於玻璃。於波長轉換構件1中,若無機螢光體12與玻璃基質之折射率差較大,則激勵光容易於無機螢光體12與玻璃基質之界面處散射。其結果為,激勵光對無機螢光體12之照射效率變高,發光效率容易提昇。但是,若無機螢光體12與玻璃基質之折射率差過大,則存在激勵光過度散射而成為散射損耗反而導致發光效率降低之傾向。鑒於以上情況,無機螢光體12與玻璃基質之折射率差較佳為大致0.001~0.6。又,玻璃基質之折射率(nd)較佳為1.45~1.8,更佳為1.47~1.75,進而較佳為1.48~1.7。
波長轉換構件1之發光效率(lm/W)根據無機螢光體12之種類或含量、進而波長轉換構件1之厚度等而變化。無機螢光體12之含量及波長轉換構件1之厚度只要適當調整使得發光效率最佳即可。於獲得相同發光強度之情形時,藉由使無機螢光體12之含量變多,能夠使波長轉換構件本體10之厚度變薄,因此有利於發光裝置3之輕量化或削減成本。若無機螢光體12之含量過少,則難以獲得所需之發光強度。另一方面,若無機螢光體12之含量變得過多,則存在難以燒結、或孔隙率變大而導致激勵光難以高效率地照射至無機螢光體12、或波長轉換構件1之機械強度降低等問題發生之虞。就此種觀點而言,本發明之波長轉換構件1中之無機螢光體12之含量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為15質量%以上,進而更佳為20質量%以上,進而更佳為25質量%以上,進而更佳為30質量%以上,且較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,進而較佳為60質量%以下,進而更佳為50質量%以下,特佳為40質量%以下。
無機螢光體12之平均粒徑D
50較佳為1 μm以上、5 μm以上,特佳為10 μm以上,且較佳為70 μm以下、50 μm以下、30 μm以下、20 μm以下。若無機螢光體12之平均粒徑D
50過大,則於無機螢光體12之含量較多之情形時空隙容易變多。又,於無機螢光體12之含量較少之情形時,在波長轉換構件1中,無機螢光體12容易變得不均,難以獲得均勻之色度。又,若無機螢光體12之平均粒徑D
50過小,則於燒成時會與無機基質11進行反應或發泡,而導致波長轉換構件1中之孔隙率(殘存氣泡之比率)變大,發光效率容易降低。
本發明之波長轉換構件1除了含有無機螢光體12以外亦可含有以合計量計為30質量%以內之氧化鋁、二氧化矽、氧化鎂等光擴散材。
本發明之波長轉換構件1較佳為包含粉末燒結體。具體而言,較佳為包含含有無機基質11及無機螢光體粉末之混合粉末之燒結體。如此一來,能夠容易地製作無機基質11中均勻分散有無機螢光體12之波長轉換構件1。
本發明之波長轉換構件1可使用包含成為無機基質11之無機粒子、無機螢光體粒子、及黏合劑樹脂或溶劑等有機成分之漿料來製作。例如,可藉由如下方式形成:利用刮刀法等將上述漿料塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯等樹脂膜上,進行加熱乾燥,藉此製作坯片,並對該坯片進行燒成。或者,亦可藉由如下方式形成:將上述漿料塗佈於基材上而形成膜,並對所獲得之膜進行乾燥、燒成。又,波長轉換構件1亦可藉由如下方式製作:對含有無機粒子、及無機螢光體粒子之混合粉末之加壓粉體進行燒成。
於使用玻璃粉末作為無機粒子之情形時,玻璃粉末之最大粒徑D
max較佳為200 μm以下、150 μm以下,特佳為105 μm以下。玻璃粉末之平均粒徑D
50較佳為0.1 μm以上、1 μm以上,特佳為2 μm以上,且較佳為10 μm以下、8 μm以下、5 μm以下。若玻璃粉末之最大粒徑D
max過大,則於所獲得之波長轉換構件1中,激勵光難以散射,發光效率容易降低。又,若玻璃粉末之平均粒徑D
50過小,則於所獲得之波長轉換構件1中,激勵光過度散射而導致發光效率容易降低。
再者,於本發明中,最大粒徑D
max及平均粒徑D
50係指藉由雷射繞射法所測得之值。
包含玻璃粉末及無機螢光體之混合粉末之燒成溫度較佳為玻璃粉末之軟化點以上,較佳為高於玻璃粉末之軟化點,進而較佳為玻璃粉末之軟化點+30℃以上。又,較佳為玻璃粉末之軟化點+150℃以下,更佳為玻璃粉末之軟化點+100℃以下,進而較佳為玻璃粉末之軟化點+90℃以下、玻璃粉末之軟化點+80℃以下、玻璃粉末之軟化點+70℃以下、玻璃粉末之軟化點+60℃以下、玻璃粉末之軟化點+50℃以下、玻璃粉末之軟化點+40℃以下、玻璃粉末之軟化點+30℃以下、玻璃粉末之軟化點+20℃以下,進而較佳為玻璃粉末之軟化點+10℃以下,進而較佳為玻璃粉末之軟化點+5℃以下。若燒成溫度過低,則玻璃粉末不充分流動,難以獲得緻密之燒結體。另一方面,若燒成溫度過高,則存在氮化物螢光體、氮氧化物螢光體熱劣化或無機螢光體與玻璃進行反應而引起發泡,從而發光強度或機械強度降低之虞。又,存在無機螢光體成分於玻璃中溶出而導致發光強度降低、或無機螢光體成分擴散至玻璃中導致玻璃著色而發光強度降低之虞。
燒成較佳為於減壓環境中進行。具體而言,燒成中之環境較佳為未達1.013×10
5Pa、1000 Pa以下,特佳為400 Pa以下。藉此,能夠使殘存於波長轉換構件1中之氣泡之量變少。其結果為,能夠減少波長轉換構件1內之散射因子,能夠提高發光效率。再者,燒成亦可於真空環境、大氣環境、氮氣環境下進行。又,可於減壓環境中進行整個燒成步驟,亦可於減壓環境中例如僅進行燒成步驟,於並非減壓環境之環境中(例如大氣壓下)進行其前後之升溫步驟或降溫步驟。
波長轉換構件本體10之厚度較佳為1000 μm以下,更佳為800 μm以下,進而較佳為500 μm以下,特佳為200 μm以下。若厚度過大,則難以獲得所需色調之光。又,發光效率容易降低。再者,波長轉換構件本體10之厚度較佳為10 μm以上,更佳為20 μm以上,特佳為50 μm以上。若厚度過小,則波長轉換構件本體10之機械強度容易降低。
波長轉換構件本體10之至少一表面之表面粗糙度Ra較佳為100 nm以下,更佳為80 nm以下,進而較佳為50 nm以下。又,上述表面粗糙度Ra較佳為1 nm以上,更佳為5 nm以上,進而較佳為10 nm以上。若表面粗糙度Ra過小,則製造成本變高。另一方面,若表面粗糙度Ra過大,則難以均勻地成膜濾光層20。再者,為了調整表面粗糙度,只要藉由在燒成後就波長轉換構件本體10適當選擇研磨墊或研磨粒進行研磨即可,亦可藉由噴砂、蝕刻等進行表面粗糙化。
又,就生產成本之觀點而言,只要規制波長轉換構件本體10之出射面側之表面之表面粗糙度Ra,則波長轉換構件1之與出射面相反之側(入射面側)之表面之表面粗糙度Ra就可採用各種各樣者。於此情形時,波長轉換構件1之與出射面相反之側(入射面側)之表面之表面粗糙度Ra可為2000 nm以下、1000 nm以下、500 nm以下、300 nm以下,且可為1 nm以上、5 nm以上、10 nm以上、30 nm以上。如此一來,容易降低生產成本。
本發明之波長轉換構件1之形狀並無特別限制,例如為板狀、柱狀、半球狀、半球圓頂狀等,不僅包括其本身具有特定形狀之構件,亦包括形成於玻璃基板或陶瓷基板等基材表面之覆膜狀燒結體等。
其次,對本發明之第2實施方式進行說明。於第2實施方式中,不設置第1實施方式中之濾光層20,取而代之的是嚴密地規定波長轉換構件100中之無機螢光體之含量,藉此抑制無機螢光體之激勵帶處之光之透過,並使無機螢光體之發光波長之光透過,因此可獲得所需色度之光。
(第2實施方式)
圖4係表示本發明之第2實施方式之波長轉換構件100之模式性剖視圖。於本實施方式中,波長轉換構件100係藉由使無機螢光體120分散地包含於無機基質110中而形成。又,使用玻璃基質作為無機基質110。再者,於波長轉換構件100未設置濾光層。
於本發明之第2實施方式中,波長轉換構件100中之無機螢光體120之含量為25質量%以上。
波長轉換構件100之發光效率(lm/W)根據無機螢光體120之種類或含量、進而波長轉換構件100之厚度等而變化。無機螢光體120之含量及波長轉換構件100之厚度只要適當調整使得發光效率最佳即可。於獲得相同發光強度之情形時,藉由使無機螢光體120之含量變多,能夠使波長轉換構件100之厚度變薄,因此有利於發光裝置之輕量化或削減成本。若無機螢光體120之含量過少,則難以抑制無機螢光體120之激勵波長下之光之透過,難以獲得所需色度之光。又,難以獲得所需之發光強度。因此,本發明之波長轉換構件100中之無機螢光體120之含量較佳為25質量%以上,更佳為30質量%以上,進而較佳為35質量%以上,進而更佳為40質量%以上,進而更佳為45質量%以上,進而更佳為50質量%以上。又,無機螢光體120之含量之上限不受限制,但由於會難以燒結、或孔隙率變大而導致激勵光難以高效率地照射至無機螢光體120,因此現實中較佳為80質量%以下,更佳為75質量%以下,進而較佳為70質量%以下,進而更佳為65質量%以下,進而更佳為60質量%以下。
於本發明之第2實施方式中,除了於波長轉換構件100未設置濾光層、無機螢光體120之含量較第1實施方式多以外,可採用與第1實施方式相同之構成。
於本發明之第1實施方式、第2實施方式中,於激勵峰波長450 nm之光源下設置波長轉換構件並將從波長轉換構件之下表面發出之光擷取至積分球內部,根據由此所測得之光之能量分佈光譜所算出之色度較佳為色度Cx為0.45~0.65且色度Cy為0.35~0.50,更佳為色度Cx為0.49~0.65且色度Cy為0.38~0.50,進而較佳為色度Cx為0.50~0.60且色度Cy為0.40~0.45。如此一來,能夠容易地獲得黃色~紅色即琥珀色之波長轉換構件。又,色度Cz較佳為0~0.15,更佳為0~0.10,進而較佳為0~0.05。於此情形時,能夠更有效地抑制無機螢光體之激勵帶處之光之透過,可更容易地用作轉向燈等車載用照明之構成構件。
本發明之發光裝置之出射光之色度較佳為色度Cx為0.45~0.65且色度Cy為0.35~0.50,更佳為色度Cx為0.49~0.65且色度Cy為0.38~0.50,進而較佳為色度Cx為0.50~0.60且色度Cy為0.40~0.45。如此一來,能夠容易地獲得黃色~紅色即琥珀色之發光裝置。又,色度Cz較佳為0~0.15,更佳為0~0.1,進而較佳為0~0.05。於此情形時,能夠更有效地抑制無機螢光體之激勵帶處之光之透過。再者,關於發光裝置之出射光之色度,於第1實施方式、第2實施方式中,可以於激勵峰波長450 nm之光源之正上方設置有波長轉換構件之狀態載置於積分球內部,擷取點亮時之總光通量,根據由此所測得之光之能量分佈光譜來算出。
[實施例]
以下,基於實施例對本發明詳細地進行說明,但本發明並不限定於該等實施例。
(實施例1~6)
相對於以質量%計具有50%之SiO
2、6%之Al
2O
3、5%之B
2O
3、12%之CaO、25%之BaO、2%之ZnO之組成之玻璃粉末(軟化點:850℃;熱膨脹係數:68.0×10
-7/℃;平均粒徑:2.5 μm),以表1中記載之比率添加α-SiAlON,獲得混合粉末。α-SiAlON係發出黃色~紅色即所謂琥珀色螢光之螢光體,激勵帶之波長為250 nm~500 nm,發光峰之波長為600 nm。
[表1]
| 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | |
| 無機螢光體之種類 | α-SiAlON | α-SiAlON | α-SiAlON | α-SiAlON | α-SiAlON | α-SiAlON | α-SiAlON | α-SiAlON |
| 無機螢光體之含量(質量%) | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 30 | 40 |
| 有無濾光層 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 無 | 無 |
| 濾光層起透波長(nm) | 490 | 490 | 490 | 490 | 490 | 490 | - | - |
| 色度Cx | 0.49759 | 0.515001 | 0.523109 | 0.534366 | 0.537416 | 0.545653 | 0.553591 | 0.574091 |
| 色度Cy | 0.390763 | 0.403537 | 0.408862 | 0.415658 | 0.417160 | 0.422273 | 0.414082 | 0.414733 |
| 色度Cz | 0.111647 | 0.081462 | 0.068029 | 0.049976 | 0.045424 | 0.032074 | 0.032327 | 0.011176 |
| 相對光通量值 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.98 | 0.96 | 0.92 | 0.74 | 0.64 |
利用模具將所獲得之混合粉末加壓成型而製作直徑20 mm厚度3 mm之預成型體。將預成型體於850℃下進行燒成,藉此製作母材。從母材切削出12 mm×12 mm×0.3 mm之板狀母材,使用雙面研磨機將板狀母材精研、拋光研磨而獲得厚度150 μm之波長轉換構件本體。
於所獲得之波長轉換構件本體之一主面之上,藉由濺鍍法形成TiO
2層與SiO
2層交替地積層合計20層而成之介電多層膜(濾光層),從而獲得波長轉換構件。於圖5中示出表示使與實施例1~6中所積層之介電多層膜(濾光層)相同者成膜於厚度0.5 mm之玻璃基板時之入射角0°時之分光透過率曲線的曲線圖。又,於表2中示出介電多層膜之構成。由此可知,抑制了無機螢光體之激勵波長下之光之透過。又,可知使無機螢光體之發光波長之光進一步透過。
[表2]
| 材料 | 膜厚[nm] | |
| 1 | TiO 2 | 27.322 |
| 2 | SiO 2 | 45.642 |
| 3 | TiO 2 | 59.946 |
| 4 | SiO 2 | 35.341 |
| 5 | TiO 2 | 60.77 |
| 6 | SiO 2 | 40.191 |
| 7 | TiO 2 | 61.011 |
| 8 | SiO 2 | 37.021 |
| 9 | TiO 2 | 64.695 |
| 10 | SiO 2 | 39.457 |
| 11 | TiO 2 | 58.613 |
| 12 | SiO 2 | 40.338 |
| 13 | TiO 2 | 65.799 |
| 14 | SiO 2 | 36.495 |
| 15 | TiO 2 | 57.082 |
| 16 | SiO 2 | 46.292 |
| 17 | TiO 2 | 60.561 |
| 18 | SiO 2 | 31.726 |
| 19 | TiO 2 | 50.165 |
| 20 | SiO 2 | 132.053 |
(實施例7、8及比較例1~3)
除了以表1及表3中記載之比率獲得混合粉末、及不形成介電多層膜而將波長轉換構件本體單獨用作波長轉換構件以外,以與實施例1~6相同之方式獲得波長轉換構件。
[表3]
| 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | |
| 無機螢光體之種類 | α-SiAlON | α-SiAlON | α-SiAlON |
| 無機螢光體之含量(質量%) | 10 | 12 | 14 |
| 有無濾光層 | 無 | 無 | 無 |
| 色度Cx | 0.401811 | 0.434552 | 0.463048 |
| 色度Cy | 0.285287 | 0.315976 | 0.343731 |
| 色度Cz | 0.312902 | 0.249472 | 0.193221 |
| 相對光通量值 | 0.94 | 0.96 | 0.96 |
其次,將各個波長轉換構件設置於激勵峰波長450 nm之光源下,並將從波長轉換構件之下表面發出之光擷取至積分球內部後,向經標準光源波長校正之分光器(Ocean Photonics製造,USB2000)導光,測定光之能量分佈光譜。此處,LED與波長轉換構件隔開5 mm,以堵塞積分球之上部之ϕ2 mm之孔之形式設置波長轉換構件。又,波長轉換構件設置成介電多層膜成為與激勵峰波長450 nm之光源相反側之面(出射面)。將結果示於圖6~圖8。
如圖6~圖8所示,可知於形成了介電多層膜之實施例1~6中,有效地抑制了無機螢光體之激勵波長下之光之透過,使無機螢光體之發光波長之光進一步透過。另一方面,可知於比較例1~3中,未能充分抑制藍色光即無機螢光體之激勵波長下之光之透過。又,於圖6中,可知由介電多層膜反射之激勵光再次返回至波長轉換構件內部,藉此,螢光體粒子更容易被激勵,結果螢光強度變大。又,可知實施例7及8藉由在波長轉換構件中含有多達30質量%以上之無機螢光體,而有效地抑制了無機螢光體之激勵波長下之光之透過。
(色度Cx、Cy、Cz之算出)
其次,根據方才所獲得之光之能量分佈光譜來算出所獲得之波長轉換構件之色度Cx、Cy、Cz。關於色度Cx、Cy、Cz,根據CIE 1931 2-deg, x(_)、y(_)、z(_)配色函數對上述光譜進行積分,求出三刺激值XYZ。根據該三刺激值XYZ算出色度Cx=X/(X+Y+Z)、色度Cy=Y/(X+Y+Z)、色度Cz=Z/(X+Y+Z)。將結果示於圖9、表1、及表3。
如圖9所示,可知實施例1~8之色度Cx、Cy處於琥珀色之指標即色度Cx為0.45~0.65且色度Cy為0.35~0.50之範圍內。另一方面,可知由於在比較例1~3中未能充分抑制激勵波長之光之透過,因此激勵波長之光與發光波長之光合成,成為了有些發白之顏色。
(光通量值)
關於所獲得之波長轉換構件之光通量值,藉由將上述光之能量分佈光譜乘以標準比視感度所得者在380~780 nm範圍內進行波長積分並乘以換算係數683而算出後,求出將實施例1之光通量值設為1.00時之各試樣之相對光通量值。將結果示於上述表1及表3。
(實施例9)
除了將波長轉換構件本體之厚度設為120 μm並將無機螢光體之含量設為25質量%、及如下表4所示構成介電多層膜(介電多層膜之合計積層數:26層)以外,以與實施例1相同之方式獲得波長轉換構件。
[表4]
| 材料 | 膜厚[nm] | |
| 1 | TiO 2 | 30.36 |
| 2 | SiO 2 | 47.89 |
| 3 | TiO 2 | 50.53 |
| 4 | SiO 2 | 63.52 |
| 5 | TiO 2 | 42.97 |
| 6 | SiO 2 | 60.72 |
| 7 | TiO 2 | 51.96 |
| 8 | SiO 2 | 59.02 |
| 9 | TiO 2 | 49.95 |
| 10 | SiO 2 | 56.96 |
| 11 | TiO 2 | 53.23 |
| 12 | SiO 2 | 57.58 |
| 13 | TiO 2 | 52.13 |
| 14 | SiO 2 | 56.16 |
| 15 | TiO 2 | 52.99 |
| 16 | SiO 2 | 57.14 |
| 17 | TiO 2 | 52.07 |
| 18 | SiO 2 | 58.3 |
| 19 | TiO 2 | 50.88 |
| 20 | SiO 2 | 57.6 |
| 21 | TiO 2 | 49.63 |
| 22 | SiO 2 | 64.15 |
| 23 | TiO 2 | 45.27 |
| 24 | SiO 2 | 55.48 |
| 25 | TiO 2 | 41.96 |
| 26 | SiO 2 | 138.68 |
(實施例10)
除了將波長轉換構件本體之厚度設為120 μm並將無機螢光體之含量設為25質量%、及如下表5所示構成介電多層膜(介電多層膜之合計積層數:26層)以外,以與實施例1相同之方式獲得波長轉換構件。
[表5]
| 材料 | 膜厚[nm] | |
| 1 | TiO 2 | 34.05 |
| 2 | SiO 2 | 51.97 |
| 3 | TiO 2 | 56.66 |
| 4 | SiO 2 | 68.94 |
| 5 | TiO 2 | 48.18 |
| 6 | SiO 2 | 65.9 |
| 7 | TiO 2 | 58.27 |
| 8 | SiO 2 | 64.05 |
| 9 | TiO 2 | 56.01 |
| 10 | SiO 2 | 61.82 |
| 11 | TiO 2 | 59.68 |
| 12 | SiO 2 | 62.49 |
| 13 | TiO 2 | 58.45 |
| 14 | SiO 2 | 60.94 |
| 15 | TiO 2 | 59.42 |
| 16 | SiO 2 | 62.02 |
| 17 | TiO 2 | 58.38 |
| 18 | SiO 2 | 63.27 |
| 19 | TiO 2 | 57.06 |
| 20 | SiO 2 | 62.51 |
| 21 | TiO 2 | 55.65 |
| 22 | SiO 2 | 69.62 |
| 23 | TiO 2 | 50.76 |
| 24 | SiO 2 | 60.21 |
| 25 | TiO 2 | 47.05 |
| 26 | SiO 2 | 150.5 |
(實施例11)
除了將波長轉換構件本體之厚度設為120 μm並將無機螢光體之含量設為25質量%、及如下表6所示構成介電多層膜(介電多層膜之合計積層數:26層)以外,以與實施例1相同之方式獲得波長轉換構件。
[表6]
| 材料 | 膜厚[nm] | |
| 1 | TiO 2 | 28.17 |
| 2 | SiO 2 | 28.42 |
| 3 | TiO 2 | 119.54 |
| 4 | SiO 2 | 39.95 |
| 5 | TiO 2 | 42.88 |
| 6 | SiO 2 | 85.99 |
| 7 | TiO 2 | 46.26 |
| 8 | SiO 2 | 76.18 |
| 9 | TiO 2 | 48.44 |
| 10 | SiO 2 | 82.34 |
| 11 | TiO 2 | 48.44 |
| 12 | SiO 2 | 82.34 |
| 13 | TiO 2 | 48.44 |
| 14 | SiO 2 | 82.34 |
| 15 | TiO 2 | 48.44 |
| 16 | SiO 2 | 82.34 |
| 17 | TiO 2 | 48.44 |
| 18 | SiO 2 | 82.34 |
| 19 | TiO 2 | 48.44 |
| 20 | SiO 2 | 82.34 |
| 21 | TiO 2 | 48.44 |
| 22 | SiO 2 | 72.06 |
| 23 | TiO 2 | 59.28 |
| 24 | SiO 2 | 49.46 |
| 25 | TiO 2 | 54.16 |
| 26 | SiO 2 | 149.45 |
圖10係表示使與實施例9~11中所使用之介電多層膜(濾光層)相同者成膜於厚度0.5 mm之玻璃基板時之入射角0°時之分光透過率曲線的曲線圖。再者,將藍色LED光譜一併示於圖10以供參考。
如圖10所示,實施例9之濾光層之起透波長為510 nm,實施例10之濾光層之起透波長為547 nm,實施例11之濾光層之起透波長為567 nm。
其次,關於實施例9~11中所獲得之波長轉換構件,亦以與實施例1~8及比較例1~3相同之方式測定光之能量分佈光譜(發光光譜)。將結果示於圖11。
如圖11所示,可知於實施例9~11之濾光層中,有效地抑制了無機螢光體之激勵帶處之光之透過,使無機螢光體之發光波長之光透過。又,可知濾光層之起透波長越大,越是更加有效地抑制了無機螢光體之激勵帶處之光之透過。
(實施例12)
除了以無機螢光體之總含量成為25質量%之方式添加α-SiAlON及SCASN之混合物(以質量比計,α-SiAlON:SCASN=90:10)作為螢光體粉末以外,以與實施例10相同之方式獲得波長轉換構件。SCASN係發出紅色螢光之螢光體,激勵帶之波長為300 nm~500 nm,發光峰之波長為630 nm。
(實施例13)
除了將玻璃粉末設為以質量%計具有63%之SiO
2、6%之Al
2O
3、8%之B
2O
3、2%之Li
2O、5%之Na
2O、4%之K
2O、7%之BaO、4%之ZnO、1%之CeO
2之組成之玻璃粉末(軟化點:695℃;平均粒徑:2.5 μm)、以無機螢光體之總含量成為17質量%之方式添加α-SiAlON及SCASN之混合物(以質量比計,α-SiAlON:SCASN=90:10)作為螢光體粉末以外,以與實施例11相同之方式獲得波長轉換構件。
其次,關於實施例9~13中所獲得之波長轉換構件,以與實施例1~8及比較例1~3相同之方式測定色度Cx、Cy、Cz及光通量值。將結果示於下述表7。再者,關於所獲得之波長轉換構件之光通量值,藉由將上述光之能量分佈光譜乘以標準比視感度而算出後,求出將實施例10之光通量值設為1.00時之各試樣之相對光通量值。
[表7]
[產業上之可利用性]
| 實施例9 | 實施例10 | 實施例11 | 實施例12 | 實施例13 | |
| 無機螢光體之種類 | α-SiAlON | α-SiAlON | α-SiAlON | α-SiAlON SCASN | α-SiAlON SCASN |
| 無機螢光體之含量(質量%) | 25 | 25 | 25 | 25(90:10) | 17(90:10) |
| 有無濾光層 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 |
| 濾光層起透波長(nm) | 510 | 547 | 567 | 547 | 567 |
| 色度Cx | 0.549568 | 0.554793 | 0.560045 | 0.558777 | 0.559278 |
| 色度Cy | 0.42294 | 0.425367 | 0.423891 | 0.421764 | 0.416544 |
| 色度Cz | 0.027492 | 0.01984 | 0.016064 | 0.019459 | 0.024178 |
| 相對光通量值 | 0.98 | 1.00 | 0.97 | 0.93 | 0.92 |
本發明之波長轉換構件適宜作為白色LED等一般照明或特殊照明(例如,投影機光源、車載用前照燈、轉向燈等車載用照明)等之構成構件。
1,100:波長轉換構件
3:發光裝置
10:波長轉換構件本體
11, 110:無機基質
12, 120:無機螢光體
20:濾光層
30:光源
40:介電多層膜
41L:低折射率層
41H:高折射率層
Cx:色度
Cy:色度
L0:激勵波長之光(激勵光)
L1:發光波長之光(螢光)
圖1係表示本發明之第1實施方式之波長轉換構件之模式性剖視圖。
圖2係本發明之一實施方式之發光裝置之模式性側視圖。
圖3係本發明之第1實施方式之濾光層之模式性剖視圖。
圖4係本發明之第2實施方式之波長轉換構件之模式性剖視圖。
圖5係表示本發明之第1實施方式之濾光層之入射角0°時之分光透過率曲線之曲線圖。
圖6係表示實施例1及比較例1之發光光譜之曲線圖。
圖7中之(a)係表示實施例2~6之發光光譜之曲線圖,圖7中之(b)係表示比較例2、3之發光光譜之曲線圖。
圖8係表示實施例7及8之發光光譜之曲線圖。
圖9係表示實施例1~8、比較例1~3之色度Cx及色度Cy之圖。
圖10係表示實施例9~11中所獲得之濾光層之入射角0°時之分光透過率曲線之曲線圖。
圖11係表示實施例9~11之發光光譜之曲線圖。
1:波長轉換構件
10:波長轉換構件本體
11:無機基質
12:無機螢光體
20:濾光層
Claims (11)
- 一種波長轉換構件,其特徵在於,其具備:波長轉換構件本體,其係無機螢光體分散於無機基質中而成;以及濾光層,其設置於上述波長轉換構件本體之一表面;且 上述濾光層抑制上述無機螢光體之激勵帶處之光之透過,而且使上述無機螢光體之發光峰波長之光透過。
- 如請求項1之波長轉換構件,其中上述無機螢光體之上述激勵帶處於波長300 nm~480 nm之間,上述無機螢光體之上述發光峰波長為500 nm以上700 nm以下。
- 如請求項1或2之波長轉換構件,其中上述濾光層為介電多層膜。
- 如請求項3之波長轉換構件,其中上述介電多層膜之合計積層數為10層以上。
- 如請求項1或2之波長轉換構件,其中上述無機螢光體包含選自氮化物螢光體、氮氧化物螢光體中之至少1種。
- 如請求項1或2之波長轉換構件,其中上述無機基質包含玻璃或陶瓷。
- 如請求項1或2之波長轉換構件,其中於激勵峰波長450 nm之光源下設置上述波長轉換構件並將從上述波長轉換構件之下表面發出之光擷取至積分球內部,根據由此所測得之光之能量分佈光譜所算出之色度為:色度Cx 0.45~0.65且色度Cy 0.35~0.50。
- 如請求項1或2之波長轉換構件,其中上述濾光層之起透波長為480 nm以上680 nm以下。
- 如請求項1或2之波長轉換構件,其中上述濾光層配置於上述波長轉換構件之出射面側。
- 如請求項9之波長轉換構件,其中上述濾光層兼作將上述無機螢光體之發光光譜中之短波長側之一部分截止之濾光器。
- 一種波長轉換構件,其特徵在於,其係無機螢光體分散於無機基質中而成者,且 上述無機螢光體包含選自由氧化物螢光體、氮化物螢光體、氮氧化物螢光體、氯化物螢光體、醯氯化物螢光體、鹵化物螢光體、鋁酸鹽螢光體及鹵磷酸氯化物螢光體所組成之群中之至少1種, 上述無機螢光體之含量為25質量%以上。
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