JP2005340240A - 透光色変換部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光性低下及び化学的環境による透明度低下を回避し、信頼性及び汎用性を高める。また、寸法精度の確保，正確な形状保持及び放熱性の確保を図るとともに、成形性の確保による生産性及び製造容易性の向上を図る。
【解決手段】 所定の有色光（一次有色光）Ｌｆを透過させることにより一次有色光Ｌｆの一部を所定の蛍光物質により他の有色光に変換するとともに、変換した有色光と一次有色光Ｌｆの残部により、所定の二次有色光Ｌｓを得る透光色変換部材であって、所定の粒径を有する所定量の蛍光物質Ｍ１を均一に混合した透光性セラミックスＭ２を、所定の形状Ｆに成形する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、青色発光ダイオードから発光する青色光を透過させて白色光に変換する際などに用いて好適な透光色変換部材及びその製造方法に関する。

従来、青色発光ダイオードから発光する青色光を透過させることにより、この青色光の一部を黄色蛍光物質により黄色光に変換するとともに、変換した黄色光と青色光の残部により白色光を得るようにした透光色変換部材は知られている。

この種の透光色変換部材では、黄色蛍光物質を均一に保持する透明媒体が必要になり、一般に、透明媒体としては、成形性の良好な透明合成樹脂が用いられている。例えば、特開２００２−２２２９９６号公報には、従来技術として、リードフレームの凹部（パラボラ）内にＬＥＤを配置し、その上部及びその周囲を蛍光材の粒子を含む透明なエポキシ樹脂からなる蛍光体層で覆ったＬＥＤランプが開示されるとともに、この種のＬＥＤランプを改良したＬＥＤ装置、即ち、基板電極にボンディングされたＬＥＤの発光層より下部の周囲を透明樹脂または拡散樹脂を用いて封止し、当該ＬＥＤの発光層よりも上部にのみ蛍光材を塗布して蛍光材層を形成したＬＥＤ装置が開示されている。

一方、合成樹脂を用いた透明媒体は、エネルギの強いＬＥＤ光（青色光）を吸収して透明樹脂の変色を招くなどの劣化を生じやすく、耐久性（長寿命化）及び品質に悪影響が出やすいとともに、熱伝導性（熱放散性）が良好とは言えず、温度上昇に伴う色調シフトやＬＥＤ素子の寿命低下を来すなど、光及び熱の双方に弱い欠点がある。

このため、合成樹脂による透明媒体の欠点を解消した発光色変換部材も提案されており、特開２００３−２５８３０８号公報には、青色光源から発せられる青色光の一部を黄色光に変換し、残部の青色光と合成して白色光を得るための発光色変換部材であって、軟化点が５００℃より高いガラス中に無機蛍光体を分散させた発光色変換部材が開示されている。この発光色変換部材は、化学的に安定した熱伝導性の高いガラスを用いたものであり、長時間の使用によっても変色が生ぜず、また、信頼性、長寿命の白色照明光源を得ることができるという利点を有している。
特開２００２−２２２９９６号 特開２００３−２５８３０８号

しかし、上述したガラスを用いた従来の発光色変換部材（透光色変換部材）は、次のような問題点があった。

第一に、ガラスは、通常、添加物としてアルカリ金属酸化物，アルカリ土類金属酸化物，Ｐｂｏ，Ｂｉ₂Ｏ₃，ＣｅＯ₂，Ｆｅ₂Ｏ₃などの金属酸化物を含むため、これらの金属酸化物が蛍光物質と反応して蛍光物質の発光性の低下を招いてしまう。

第二に、ガラスは、化学的耐久性において合成樹脂よりも遥かに優れているが、あらゆる化学的環境に対して十分であるとは言えず、化学的環境によっては透明度の低下を招く虞れがある。

第三に、ガラスは、加工により機械的強度が大きく低下するため、形状に対する十分な寸法精度を確保しにくい。

第四に、ガラスは、成形性に劣ることから複雑な形状や小さい形状を得にくいとともに、ガラスと蛍光物質（無機蛍光物質）は、物理的性質の相違により親和性が低く、生産性及び製造容易性に難がある。

第五に、ガラスは、合成樹脂よりも熱伝導性が高いものの、十分であるとは言えないため、例えば、ＬＥＤ素子と組み合わせて用いる場合、ＬＥＤ素子に対する放熱が不十分となり、温度上昇によるＬＥＤ素子の寿命低下を来たす虞れがある。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した透光色変換部材及びその製造方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る透光色変換部材１（１ｅ）は、所定の有色光（一次有色光）Ｌｆを透過させることにより一次有色光Ｌｆの一部を所定の蛍光物質により他の有色光に変換するとともに、変換した有色光と一次有色光Ｌｆの残部により、所定の二次有色光Ｌｓを得る透光色変換部材であって、所定の粒径を有する所定量の蛍光物質Ｍ１を均一に混合した透光性セラミックスＭ２を、所定の形状Ｆに成形してなることを特徴とする。したがって、本発明に係る透光色変換部材１の製造方法は、透光性セラミックスＭ２の原料に所定の粒径を有する所定量の蛍光物質Ｍ１の原料を均一に混合し、所定の粒径を有する前駆体を製造するとともに、この前駆体から、少なくとも所定の形状Ｆに成形するプレス成形工程（ステップＳ４，Ｓ１４）及びこのプレス成形工程により得た成形部材を焼成する焼成工程（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ１５，Ｓ１６）を経て透光色変換部材１を製造することを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、蛍光物質Ｍ１には、一次有色光Ｌｆが青色光Ｌｆｂであるときに二次有色光Ｌｓに白色光Ｌｓｗを得るための無機系黄色蛍光物質を用いることができる。一方、透光性セラミックスＭ２には、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ），Ｙ₂Ｏ₃（イットリア），ＭｇＡｌ₂Ｏ₄（スピネル）等の通常の透光性セラミックスも使用可能であるが、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系の透光性セラミックスを用いることが望ましい。特に、透光性セラミックスＭ２として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系の透光性セラミックス（ＹＡＧ系透光性セラミックス）を使用し、かつ蛍光物質Ｍ１として、一次有色光Ｌｆが青色光であるときに二次有色光Ｌｓに白色光を得るための無機系黄色蛍光物質を使用する場合には、原料において、７０〜８０％体積比の透光性セラミックスＭ２と１５〜３０％体積比の蛍光物質Ｍ１を用いて好適である。また、この際、透光性セラミックスＭ２の原料は、平均粒径が０．３〜０．６μｍの粉末原料を用いるとともに、蛍光物質Ｍ１の原料は、平均粒径が３〜５μｍの粉末原料を用いることが望ましい。なお、このような透光色変換部材１は、青色発光ダイオード素子５から発光する青色光Ｌｆｂを透過させて白色光Ｌｓｗに変換する白色変換部材１ｃに適用することができる。

一方、製造方法においては、透光性セラミックスＭ２の原料と蛍光物質Ｍ１の原料を調合し、さらにバインダＢを添加して均一に混合する混合工程（ステップＳ２）と、この混合工程で得た混合物から前駆体となる所定の粒径を有する造粒粉Ｍ３を製造する造粒工程（ステップＳ３）を設けることができる。この際、造粒粉Ｍ３の平均粒径は、３０〜１００μｍに選定することが望ましい。また、他の製造方法としては、透光性セラミックスＭ２の原料にバインダＢを添加して均一に混合する混合工程（ステップＳ１１）と、この混合工程で得た混合物から所定の粒径を有する第一造粒粉Ｍ４ｆを製造する造粒工程（ステップＳ１２）と、この造粒工程で得た第一造粒粉Ｍ４ｆに蛍光物質Ｍ１を配合し、均一に混練することにより前駆体となる所定の粒径を有する第二造粒粉Ｍ４を製造する混練工程（ステップＳ１３）を設けてもよい。なお、いずれの製造方法においても、焼成工程には、６００〜１３００℃の温度に設定した大気圧中において所定時間の脱脂処理を行う第一焼成工程（ステップＳ５，Ｓ１５）と、この第一焼成工程を行った後、１６００〜１８００℃の温度に設定した真空雰囲気中又は水素雰囲気中において所定時間の焼結処理を行う第二焼成工程（ステップＳ６，Ｓ１６）を設けることができる。

このような本発明に係る透光色変換部材１及びその製造方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） ガラスを利用した従来の変換部材とは異なり、ガラス固有の金属酸化物を含まないため、この金属酸化物と蛍光物質Ｍ１の反応により生じる発光性の低下を回避できる。また、ガラスよりも化学的耐久性に優れるセラミックスを用いるため、様々な化学的環境によっても透明度が低下する虞れがなくなり、信頼性及び汎用性に優れる。

（２） 機械的強度が大きいため、形状に対する十分な寸法精度を確保できるとともに、１０００℃の高温に対しても十分な耐熱性が確保されるため、高温下で軟化する虞れがなくなり、正確な形状が保持される。また、熱伝導性が良好なため、発光側に対する十分な放熱性を確保でき、発光側の温度上昇を抑えて長寿命化に寄与できる。

（３） 成形性に優れるため、複雑な形状や小さい形状を容易に得ることができるとともに、透光性セラミックスＭ２と蛍光物質（無機蛍光物質）Ｍ１は、親和性が高いため、生産性及び製造容易性の向上に寄与できる。

（４） 好適な態様により、蛍光物質Ｍ１に、一次有色光Ｌｆが青色光Ｌｆｂであるときに二次有色光Ｌｓに白色光Ｌｓｗを得るための無機系黄色蛍光物質を用いるとともに、透光性セラミックスＭ２に、ＹＡＧ系透光性セラミックスを用いれば、特に、透過率及び加工性に優れた透光色変換部材１を得ることができる。

（５） 好適な態様により、透光色変換部材１を、青色発光ダイオード素子５から発光する青色光Ｌｆｂを透過させて白色光Ｌｓｗに変換する白色変換部材１ｃに適用すれば、損失が少なく化学的耐久性及び耐熱性に優れた長寿命の白色光源を得ることができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図１〜図６を参照して詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る透光色変換部材１に使用する材料について説明する。透光色変換部材１は、蛍光物質Ｍ１を均一に混合した透光性セラミックスＭ２により構成するため、主たる使用材料は、透光性セラミックスＭ２と蛍光物質Ｍ１になる。

透光性セラミックスＭ２には、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系の透光性セラミックス（ＹＡＧ系透光性セラミックス）を用いることが望ましい。結晶構造に着目した場合、通常の透光性セラミックス（透光性アルミナ等）は、結晶粒径が１０〜１５μｍ程度の六方晶であるのに対して、ＹＡＧ系透光性セラミックスは、結晶粒径が１〜５μｍ程度の立方晶である。したがって、ＹＡＧ系透光性セラミックスは、通常の透光性セラミックスに対して、反射率はほぼ同じになるが、復屈折及び散乱が発生しにくく、透過率（直線透過率）が高いという特長がある。例えば、対向コリメータ間に、ＹＡＧ系透光性セラミックスと通常の透光性セラミックスのサンプル基板（厚さ０．８ｍｍのペレット）を挿入し、広帯域光源と光スペクトルアナライザを用いて透過波長特性測定を行えば、ＹＡＧ系透光性セラミックスは平坦な透過波長特性を得るのに対して、通常の透光性セラミックスの透過波長特性は傾斜特性となる。また、通常の透光性セラミックスの透過率は５〜１０％（損失：１０〜１３ｄＢ）であるのに対して、ＹＡＧ系透光性セラミックスの透過率は５０％（損失：３ｄＢ）程度となる。しかも、ＹＡＧ系透光性セラミックスは、結晶粒径が小さいため、加工性も良好となり、透光色変換部材１にとって望ましい性質（特性）を有している。このような理由により、使用する透光性セラミックスＭ２には、ＹＡＧ系透光性セラミックスが望ましい。しかし、ＹＡＧ系透光性セラミックスに対して透過率及び加工性は劣るが、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ），Ｙ₂Ｏ₃（イットリア），ＭｇＡｌ₂Ｏ₄（スピネル）等の酸化物透光性セラミックスをはじめ通常の透光性セラミックスの使用を排除するものではない。

一方、蛍光物質Ｍ１には、透光性セラミックスＭ２に対して均一に混合できるとともに、透光性セラミックスＭ２に混合した状態において、青色光Ｌｆｂ（一次有色光Ｌｆ）が透過した際に、青色光Ｌｆｂの一部が黄色光に変換され、この黄色光と青色光Ｌｆｂの残部が合成されることにより白色光Ｌｓｗ（二次有色光Ｌｓ）が得られる無機系黄色蛍光物質を用いる。このような無機系黄色蛍光物質としては、例えば、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂系蛍光体等を利用できる。

次に、本実施形態に係る透光色変換部材１の製造方法について、図１〜図３を参照しつつ図４に示す工程図に従って説明する。

まず、透光性セラミックス（ＹＡＧ系透光性セラミックス）Ｍ２の原料と蛍光物質Ｍ１（無機系黄色蛍光物質）の原料を用意する。透光性セラミックスＭ２の原料には、平均粒径が０．３〜１．０μｍ、好ましくは０．３〜０．６μｍの粉末原料を用いるとともに、蛍光物質Ｍ１の原料には、平均粒径が３〜１０μｍ、好ましくは３〜５μｍの粉末原料を用いる。

最初に、原料調合工程において原料の調合を行う（ステップＳ１）。この場合、透光性セラミックスＭ２と蛍光物質Ｍ１の原料全体を１００％とした場合、透光性セラミックスＭ２の原料が７０〜８０％体積比、蛍光物質Ｍ１の原料が１５〜３０％体積比となるように調合する。

次いで、混合工程に移行し、原料調合工程で調合した原料にバインダＢを添加し、全体を均一に混合する（ステップＳ２）。バインダＢは、透光性セラミックスＭ２と蛍光物質Ｍ１の原料全体を１００重量％とした場合、水を３５〜５５重量％（４５重量％）、分散材を０．０１〜１重量％（０．２重量％）、結合材を１〜３重量％（２重量％）、離型剤を０．０１〜１重量％（０．５重量％）、可塑剤を１〜３重量％（１重量％）使用することが望ましい。なお、括弧内の数値は、実施する場合の代表値である。この場合、分散材には、ポリカルボン酸アンモニウム等、結合材には、ポリビニルアルコール，アクリル酸，メチルセルロース，デンプン等、離型剤には、ポリエチレングリコール，ステアリン酸等、可塑剤には、ポリエチレングリコール，グリセリン，ポリエチレンオキサイト等を用いることができる。

混合工程では、ボールミル装置を用いてボールミル混合を行う。即ち、調合した透光性セラミックスＭ２と蛍光物質Ｍ１の原料に上述したバインダＢを添加し、ボールミル装置を用いて機械的に撹拌を行う。これにより、全体を均一に混合させることができる。撹拌時間は、１２〜２４時間（実施する場合の代表値：１６時間）を選定する。なお、図４（ａ−１）は、混合工程において透光性セラミックスＭ２と蛍光物質Ｍ１の原料が混合された状態を模型的に示している。

また、混合工程が終了したなら造粒工程に移行する（ステップＳ３）。造粒工程では、混合工程により得た混合物から前駆体となる所定の粒径を有する造粒粉Ｍ３を製造する。造粒粉Ｍ３の製造は、公知の噴霧乾燥装置（スプレードライヤー装置）を使用することにより、平均粒径が３０〜１００μｍの顆粒を製造する。図４（ａ−２）は、透光性セラミックスＭ２と蛍光物質Ｍ１の原料から造粒した造粒粉Ｍ３（前駆体）を模型的に示している。

一方、造粒工程が終了したなら成形工程に移行する（ステップＳ４）。成形工程では、プレス成形法を用いて造粒粉Ｍ３を目的の形状Ｆ（図１）に成形する。本実施形態における透光色変換部材１は、図２に示すような青色発光ダイオード素子５から発光する青色光Ｌｆｂを透過させて白色光Ｌｓｗに変換する白色変換部材１ｃに用いるため、使用する成形金型は、この白色変換部材１ｃ、即ち、図１に示すように、一定の厚さを有し、かつ半楕円球形の内外面により形成される形状Ｆを有する白色変換部材１ｃを成形するための型形状を有している。プレス成形を用いることにより、透光色変換部材１にとっての最適な成形を行うことができ、高品質の透光色変換部材１（白色変換部材１ｃ）を得ることができる。

成形工程が終了したなら焼成工程に移行する。焼成工程では、成形工程において成形された成形部材に対する焼成処理を行う。焼成処理は、最初に、第一焼成工程において、６００〜１３００℃の温度に設定された大気圧中において、３〜５時間の脱脂処理を行うとともに（ステップＳ５）、この後、第一焼成工程において、１６００〜１８００℃の温度に設定された真空雰囲気中又は水素雰囲気中において、３〜５時間の焼結処理を行う（ステップＳ６）。

以上の工程を経て、図１に示す目的の透光色変換部材１が得られる。この透光色変換部材１は、図２に示すように、青色発光ダイオード５を用いた白色発光素子１０における白色変換部材１ｃとして利用することができる。白色発光素子１０は、マウントリード１１とこのマウントリード１１に対して絶縁されたインナリード１２を備える。マウントリード１１の上端面には、青色発光ダイオード素子（チップ素子）５を配置し、青色発光ダイオード素子５とマウントリード１１及びインナリード１２は、それぞれボンディングワイヤ１１ｗ及び１２ｗにより接続する。そして、白色変換部材１ｃ（透光色変換部材１）は、青色発光ダイオード素子５を覆うように、マウントリード１１の上端面に固着する。これにより、白色変換部材１ｃとマウントリード１１により密閉された空間に青色発光ダイオード素子５が収容される。

これにより、マウントリード１１とインナリード１２間にドライブ電圧を印加して青色発光ダイオード素子５をドライブすれば、青色発光ダイオード素子５から青色光Ｌｆｂ（一次有色光Ｌｆ）が発光する。発光した青色光Ｌｆｂは、図１に示すように、白色変換部材１ｃを透過し、外部に二次有色光Ｌｓとして照射される。この際、白色変換部材１ｃを透過する青色光Ｌｆｂの一部は、透光性セラミックスＭ２内に均一に分散された蛍光物質Ｍ１により黄色光に変換され、この黄色光と青色光Ｌｆｂの残部がいわば合成されることにより白色光Ｌｓｗ（二次有色光Ｌｓ）に変換される。透光色変換部材１を、青色発光ダイオード素子５から発光する青色光Ｌｆｂを透過させて白色光Ｌｓｗに変換する白色変換部材１ｃに適用することにより、損失が少なく化学的耐久性及び耐熱性に優れた長寿命の白色光源を得ることができる。

よって、このような本実施形態に係る透光色変換部材１は、所定の粒径を有する所定量の蛍光物質Ｍ１を均一に混合した透光性セラミックスＭ２を所定の形状Ｆに成形してなるという基本構造を有するため、ガラスを利用した従来の変換部材とは異なり、ガラス固有の金属酸化物と蛍光物質Ｍ１の反応により生じる発光性の低下を回避できる。また、ガラスよりも化学的耐久性に優れるセラミックスを用いるため、様々な化学的環境によっても透明度が低下する虞れがなくなり、信頼性及び汎用性に優れる。しかも、機械的強度が大きいため、形状に対する十分な寸法精度を確保できる。さらに、熱伝導性が良好なため、発光側に対する十分な放熱性を確保でき、発光側の温度上昇を抑えて長寿命化に寄与できる。加えて、成形性に優れるため、複雑な形状や小さい形状を容易に得ることができるとともに、透光性セラミックスＭ２と蛍光物質（無機蛍光物質）Ｍ１は、親和性が高いため、生産性及び製造容易性の向上に寄与できる。特に、蛍光物質Ｍ１に、一次有色光Ｌｆが青色光Ｌｆｂであるときに二次有色光Ｌｓに白色光Ｌｓｗを得る無機系黄色蛍光物質を用いるとともに、透光性セラミックスＭ２に、ＹＡＧ系透光性セラミックスを用いたため、透過率及び加工性に優れた透光色変換部材１を得ることができる。

次に、本発明の変更実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。まず、図５は、形態を変更した透光色変換部材１ｅを示す。この透光色変換部材１ｅは、図１に示した基本形態に係る透光色変換部材１と同様の変換部材本体１ａとこの変換部材本体１ａを支持する筒形の支持部材１ｂを一体化したものであり、この支持部材１ｂは、透明性を有しない通常の非透光性セラミッククスをはじめ、金属素材等を利用することができる。なお、変換部材本体１ａの形状は、図１の透光色変換部材１とは異なるが、その他の構成及び製造方法等は、同透光色変換部材１の場合と同じである。なお、図５において、図２と同一部分については同一符号を付してその構成を明確にした。

一方、図６は製造方法を変更した工程図を示す。前述した図３に示す工程図に基づく製造方法では、最初に、原料調合工程により透光性セラミッククスＭ２と蛍光物質Ｍ１の原料を調合したが、変更した製造方法では、透光性セラミッククスＭ２の原料のみで造粒を行い、この後、蛍光物質Ｍ１の原料を配合するようにしたものである。なお、使用する透光性セラミッククスＭ２の原料，蛍光物質Ｍ１の原料及びバインダＢに係る条件は、図３に示す工程図により説明した製造方法と同じである。変更した製造方法では、まず、混合工程において、透光性セラミッククスＭ２の原料にバインダＢを添加し、前述したボールミル混合を行うことにより、透光性セラミッククスＭ２の原料とバインダＢを均一に混合する（ステップＳ１１）。また、造粒工程においては、混合工程で得られた混合物から所定の粒径を有する第一造粒粉Ｍ４ｆ（図４（ｂ）参照）を製造する（ステップＳ１２）。この場合、第一造粒粉Ｍ４ｆの造粒は、図３に示す工程図における造粒粉Ｍ３を造粒する場合と同様の製法となる。

そして、得られた第一造粒粉Ｍ４ｆは、混練工程に送られる。混練工程では、第一造粒粉Ｍ４ｆに対して蛍光物質Ｍ１の原料を配合し、第一造粒粉Ｍ４ｆと蛍光物質Ｍ１の原料を混練機により均一に混練するとともに、前駆体となる所定の粒径を有する第二造粒粉Ｍ４を製造する（ステップＳ１３）。この場合、第二造粒粉Ｍ４は、平均粒径が３０〜１００μｍの顆粒となるように設定する。図４（ｂ）は、第二造粒粉Ｍ４（前駆体）を模型的に示している。以下、前述した図３に示す工程図に基づく製造方法と同様の成形工程（ステップＳ１４）、更には焼成工程、即ち、第一焼成工程（ステップＳ１５）及び第二焼成工程（ステップＳ１６）を経て目的の透光色変換部材１を製造することができる。

以上、各実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値（配合量，平均粒径，温度，時間等）などにおいて、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、例示の実施形態では、蛍光物質Ｍ１として、一次有色光が青色光であるときに二次有色光に白色光を得るための無機系黄色蛍光物質を用いたが、他の色を発光する蛍光物質を用いることにより任意の色の二次有色光に変換することもできる。したがって、例示した青色発光ダイオード素子５から発光する青色光Ｌｆｂを透過させて白色光Ｌｓｗに変換する白色変換部材１ｃの場合には、例えば、赤色発光ダイオード素子等を他の任意の色に変換したり、発光ダイオード素子以外の光源からの一次有色光を変換することができるなど、任意の用途に利用することができる。また、製造工程における各工程の方法、即ち、混合方法，造粒方法，成形方法，焼成方法等は、必要により他の方法を利用することができる。

本発明の最良の実施形態に係る透光色変換部材の一部断面正面図、 同透光色変換部材を青色発光ダイオード素子の青色光を変換する変換部材として用いた白色発光素子の断面正面図、 同透光色変換部材の製造方法を説明するための工程図、 同透光色変換部材の製造工程における透光性セラミッククスと蛍光物質を模型的に示した説明図、 本発明の変更実施形態に係る透光色変換部材を用いた白色発光素子の断面正面図、 本発明の変更実施形態に係る製造方法を説明するための工程図、

符号の説明

１ 透光色変換部材
１ｅ 透光色変換部材
１ｃ 白色変換部材
５ 青色発光ダイオード素子
Ｍ１ 蛍光物質
Ｍ２ 透光性セラミックス
Ｍ３ 造粒粉
Ｍ４ 第二造粒粉
Ｍ４ｆ 第一造粒粉
Ｌｆ 一次有色光
Ｌｆｂ 青色光
Ｌｓ 二次有色光
Ｌｓｗ 白色光
Ｆ 所定の形状
Ｂ バインダ

Claims (18)

1. 所定の有色光（一次有色光）を透過させることにより前記一次有色光の一部を所定の蛍光物質により他の有色光に変換するとともに、変換した有色光と前記一次有色光の残部により、所定の二次有色光を得る透光色変換部材において、所定の粒径を有する所定量の蛍光物質を均一に混合した透光性セラミックスを、所定の形状に成形してなることを特徴とする透光色変換部材。
2. 前記蛍光物質は、前記一次有色光が青色光であるときに前記二次有色光に白色光を得るための無機系黄色蛍光物質を用いることを特徴とする請求項１記載の透光色変換部材。
3. 前記透光性セラミックスは、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系の透光性セラミックスを用いることを特徴とする請求項１記載の透光色変換部材。
4. 前記透光性セラミックスとして、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系の透光性セラミックス（ＹＡＧ系透光性セラミックス）を使用し、かつ前記蛍光物質として、前記一次有色光が青色光であるときに前記二次有色光に白色光を得るための無機系黄色蛍光物質を使用するとともに、原料において、７０〜８０％体積比の透光性セラミックスと１５〜３０％体積比の蛍光物質を用いることを特徴とする請求項１記載の透光色変換部材。
5. 前記透光性セラミックスは、平均粒径が０．３〜０．６μｍの粉末原料を用いることを特徴とする請求項４記載の透光色変換部材。
6. 前記蛍光物質は、平均粒径が３〜５μｍの粉末原料を用いることを特徴とする請求項４記載の透光色変換部材。
7. 青色発光ダイオード素子から発光する青色光を透過させて白色光に変換する変換部材に適用することを特徴とする請求項１記載の透光色変換部材。
8. 所定の有色光（一次有色光）を透過させることにより前記一次有色光の一部を所定の蛍光物質により他の有色光に変換するとともに、変換した有色光と前記一次有色光の残部により、所定の二次有色光を得る透光色変換部材を製造するための透光色変換部材の製造方法において、透光性セラミックスの原料に所定の粒径を有する所定量の蛍光物質の原料を均一に混合し、所定の粒径を有する前駆体を製造するとともに、この前駆体から、少なくとも所定の形状にプレス成形するプレス成形工程及びこのプレス成形工程により得た成形部材を焼成する焼成工程を経て透光色変換部材を製造することを特徴とする透光色変換部材の製造方法。
9. 前記蛍光物質は、前記一次有色光が青色光であるときに前記二次有色光に白色光を得るための無機系黄色蛍光物質を用いることを特徴とする請求項８記載の透光色変換部材の製造方法。
10. 前記透光性セラミックスは、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系の透光性セラミックスを用いることを特徴とする請求項８記載の透光色変換部材の製造方法。
11. 前記透光性セラミックスとして、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系の透光性セラミックス（ＹＡＧ系透光性セラミックス）を使用し、かつ前記蛍光物質として、前記一次有色光が青色光であるときに前記二次有色光に白色光を得るための無機系黄色蛍光物質を使用するとともに、原料において、７０〜８０％体積比の透光性セラミックスと１５〜３０％体積比の蛍光物質を用いることを特徴とする請求項８記載の透光色変換部材の製造方法。
12. 前記透光性セラミックスは、平均粒径が０．３〜０．６μｍの粉末原料を用いることを特徴とする請求項１１記載の透光色変換部材の製造方法。
13. 前記蛍光物質は、平均粒径が３〜５μｍの粉末原料を用いることを特徴とする請求項１１記載の透光色変換部材の製造方法。
14. 前記透光性セラミックスの原料と前記蛍光物質の原料を調合し、さらにバインダを添加して均一に混合する混合工程と、この混合工程で得た混合物から前記前駆体となる所定の粒径を有する造粒粉を製造する造粒工程とを有することを特徴とする請求項１１記載の透光色変換部材の製造方法。
15. 前記造粒粉の平均粒径は、３０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１４記載の透光色変換部材の製造方法。
16. 前記透光性セラミックスの原料にバインダを添加して均一に混合する混合工程と、この混合工程で得た混合物から所定の粒径を有する第一造粒粉を製造する造粒工程と、この造粒工程で得た第一造粒粉に前記蛍光物質の原料を配合し、均一に混練することにより前記前駆体となる所定の粒径を有する第二造粒粉を製造する混練工程とを有することを特徴とする請求項１１記載の透光色変換部材の製造方法。
17. 前記第二造粒粉の平均粒径は、３０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１６記載の透光色変換部材の製造方法。
18. 前記焼成工程は、６００〜１３００℃の温度に設定した大気圧中において所定時間の脱脂処理を行う第一焼成工程と、この第一焼成工程を行った後、１６００〜１８００℃の温度に設定した真空雰囲気中又は水素雰囲気中において所定時間の焼結処理を行う第二焼成工程を有することを特徴とする請求項８記載の透光色変換部材の製造方法。

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