(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層と前記第１層の上に配置される第２層とからなる焼結セラミック基体を含む光学要素であって、前記第１層は波長変換材料を含み、前記第２層の多孔性は前記第１層の多孔性より高く、前記第２層における細孔は光ビームの散乱を提供するように構成され、前記光ビームが前記第１層の側面から発せられる、光学要素。
【請求項２】
請求項１に記載の光学要素であって、前記第２層の反射率は90%より大きい、光学要素。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学要素であって、前記第２層の前記細孔の平均直径は0.1μm乃至1μmの範囲にある、光学要素。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の光学要素であって、前記第１層の多孔性は、約10%より下である、光学要素。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学要素であって、前記第１層の熱膨張係数及び前記第２層の熱膨張係数は相互に一致される、光学要素。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学要素であって、前記第１層の屈折率及び前記第２層の屈折率は相互に一致される、光学要素。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学要素であって、前記第１層は第１材料を含み、前記第２層は第２材料を含み、前記第１及び第２材料は、同一の主構成物を含む、光学要素。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学要素であって、前記第１層のフラックス剤濃度は、前記第２層のフラックス剤濃度より高い、光学要素。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学要素であって、前記第１層及び前記第２層は、ＹＡＧ構造を含むセラミック材料を含む、光学要素。
【請求項１０】
請求項９に記載の光学要素であって、前記第１層は、200ppm乃至2000ppmの範囲の濃度にあるSiO2を含み、前記第２層は、0ppm乃至500ppmの範囲の濃度にあるSiO2を含む、光学要素。
【請求項１１】
少なくとも１つの発光ダイオード及び請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学要素を含む発光装置であって、前記光学要素の前記第１層は、前記発光ダイオードによって発される光の少なくとも一部を受けるために前記発光ダイオードに面して配置される、発光装置。
【請求項１２】
光学要素を製造する方法であって、当該方法は、
−第１材料の第１層及び第２材料の第２層を含むグリーン基体を提供するステップと、
−前記層を焼結セラミック基体へ共焼結させるステップと、
を含み、
−前記第１及び前記第２層の組成は、焼結後に、前記第２層の多孔性は前記第１層の多孔性より高く、前記第２層における細孔は光ビームの散乱を提供するように構成され、前記光ビームが前記第１層の側面から発せられるように、適合される、
方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学要素を製造する方法であって、前記第１層は、焼結において前記第２層よりも高い焼結率を有する材料組成を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の方法であって、前記多孔性は、前記第１層において、前記第２層よりも多い量のフラックス剤を用いることによって制御される、方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの発光ダイオードを含む発光装置を製造する方法であって、当該方法は、
−請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学要素、又は請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の方法によって入手可能な光学要素を設けるステップと、
−前記光学要素を、前記発光ダイオードによって発される光の少なくとも一部を受けるように構成し、前記第１層が少なくとも１つの発光ダイオードに面して配置されるようにさせるステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換層及び散乱層を含む焼結セラミック基体を含む、発光装置に関する光学要素、及び、この光学要素を製造する方法、に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置は、光学要素を一般的に備えられる少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。光学要素は、一般的に、蛍光体を含む波長変換層及び／又は発される光を再方向付けする層を含む。これにより、ＬＥＤから発される一次光は、様々に影響を受け得る。
【０００３】
トップエミッティングＬＥＤは、ＬＥＤによって発せられる光が光学要素の上部表面において照らされるような、光学要素を有する発光ダイオードを参照する。トップエミッティングＬＥＤにおける光学要素に関して、高い透過性及び最適な波長変換などの特性が望まれる。このことは、波長変換層を含む光学要素を用いることによって好ましくは達成され、この波長変換層において、第１波長を有する光ビームは、蛍光体によって第２波長へ変換され、その後前記層へと透過される。
【０００４】
サイドエミッティングＬＥＤは、ＬＥＤによって発せられる光が光学要素の側部表面において照らされるような、光学要素を有する発光ダイオードを参照する。サイドエミッティングＬＥＤにおける光学要素に関して、高い透過性及び最適な波長変換などの特性が、光学要素の下部において一般的に望まれる一方で、光学要素の上部外側部分の高い反射性一般的に望まれる。このことは、第１波長変換層を含む光学要素を用いることによって好ましくは達成され、この波長変換層において、光は、蛍光体によって変換され、その後第２層によって反射される。
【０００５】
米国特許出願書類第2007/0284600A1号は、波長変換層及び反射器を含むサイドエミッティングＬＥＤを記載する。波長変換層は、焼結された蛍光体粒子、又は有機若しくは無機であり得る透明又は半透明結合剤における蛍光体粒子、であり得る。反射器は、光が多くの角度で且つ究極的には臨界角より小さい角度で反射されるようにさせる鏡面反射型又は拡散型反射器であり得る。鏡面反射型反射器は、例えばアルミニウム又は別の反射型金属などの、有機又は無機層から形成され得ることを説明される。更に、拡散型反射器は、適切な白色塗装などの粗化された表面又は拡散材料に沈着される金属から形成され得ることを記載される。
【０００６】
光学要素が波長変換層及び散乱層の両方を含む場合に考慮される必要があるいくつかの課題が存在する。例えば、良好な物理的及び光学的接触並びに熱的安定性を得ること、及び、化学的劣化を避けること、が望ましい。
【０００７】
波長変換層及び散乱層の間の良好な物理的接触は、光学要素の、はく離などの機械的不良を避けるために、非常に重要である。現在、光学要素における層の十分な接着を達成させるために、追加的な接着層がよく使用される。光学要素は、使用時において温度に晒され、このことは、波長変換層及び散乱層における異なる熱膨張特性を有する材料の使用によって引き起こされる熱誘因応力を生じさせ得る。
【０００８】
波長変換層及び散乱層の間における良好な光学的接触は、２つの層間における非常に微細な間隔でさえも、望ましくない角度での側部における光の漏れを生じさせ得るので、重要である。このことは、清浄な光強度分布からの望ましくない偏位を生じさせ得る。
【０００９】
加えて、波長変換層及び散乱層の間における化学的相互作用は、発光の劣化又は発光色の変化などの光学要素の機能低下を生じさせ得る。
【００１０】
したがって、これらの不利な点が克服されている、発光装置のための波長変換層及び散乱層を含む光学要素、及び、これの製造方法、を提供することに関するニーズが存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的の１つは、従来技術の上述の問題を少なくとも部分的に解決すること、及び、当業分野におけるニーズを充足すること、並びに、したがって、発光装置に関するセラミック光学要素及びこれの製造方法を提供することである。
【００１２】
更なる目的は、光学要素がサイドエミッティングＬＥＤを含む発光装置を製造することにおいて使用するのに適しているような、波長変換層及び散乱層を含むセラミック光学要素を提供することである。特に、いかなる接着剤をも使用することない、波長変換層及び散乱層の間における高い光学接触を可能にする密な接触が、望ましい。
【００１３】
また、本発明の目的の１つは、波長変換層及び散乱層の間における高い物理的接触が提供される、すなわち接着剤を使用することのない、焼結されたセラミック基体を含む光学要素の製造方法を提供することである。更に、目的の１つは、光学要素の２つの層が同一の製造ステップで製造される製造方法を提供することである。更に、高耐久性、高製造性能及び光学要素を製造するための容易且つ費用効果のある手法を有する堅固な材料構造が望まれる。
【００１４】
本発明のより別な目的は、新規な光学要素を含む少なくとも１つの本質的にサイドエミッティングな要素を有する発光装置を提供することである。
【００１５】
本発明のより別な目的は、本発明に従う光学要素を含む、発光装置を提供する方法を提供することである。これら及び他の目的は、本発明に従う方法及び物によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
第１の態様において、本発明は、第１層及び前記第１層に構成される第２層の焼結セラミック基体を含む光学要素であって、前記第１層は波長変換材料を含み、前記第２層の多孔性は前記第１層の多孔性より高く、前記第２層における細孔は、光源によって発される光ビームの散乱を提供するように構成されている、光学要素を提供する。本発明に従う光学要素を用いることによって、本質的にサイドエミッティングな要素は、波長変換層及び散乱層の両方においてセラミック材料を用いることによって提供される。本発明に従う光学要素は、いくつかの有利な点を有する。例えば、光学要素における１つのみのセラミック基体の使用は、堅固な材料構造を生じさせる。加えて、熱的不安定性は、両方の層においてセラミック材料のみを使用することによって本質的に低減又は防止され得る。更に、１つの焼結されたセラミック基体のみが使用されるので、２つの層間における密な接触を達成することが可能であり、このことは、効率的な光学結合を生じさせる。別の有利な点は、本発明が、いかなる接着剤の使用をすることなく２つのコンポーネント間において完全な物理的接触を可能にすることである。
【００１７】
本発明の実施例において、前記光学要素の第２層の反射率は90%より大きくあり得る。この高い反射率は、高いサイドエミッティング能力を生じさせる。
【００１８】
本発明の実施例において、前記光学要素の第２層における前記細孔の平均直径は、約0.1μm乃至約1μmの範囲にあり得る。可視光の効率的な散乱を提供するために、多孔性は、この範囲内にあることが好ましい。
【００１９】
本発明の実施例において、前記光学要素の第１層の多孔性は、好ましくは、約10%より下であり得る。この低多孔性は、少ない散乱核が第１層において利用可能であるようにし、このことは、第１層を通ずる光の効率的な透過を生じさせる。
【００２０】
本発明の実施例において、前記第１層の熱膨張係数及び前記第２層の熱膨張係数は相互に一致され得る、すなわち、これらの層における熱膨張係数は、互いに10%より多くは逸れていない。同様な熱係数を有する材料を用いることによって、熱変動への露出により引き起こされる機械的不良は、防止され得る。これにより、光学要素の延長された寿命が促進され得る。
【００２１】
本発明の実施例において、前記第１層の屈折率及び前記第２層の屈折率は相互に一致され得る、すなわち、これらの層における屈折率は、互いに10%より多くは逸れていない。層において同様な屈折率の材料を用いることによって、光線は、本質的には影響を受けず、したがって、望ましくない効果は避けられ得る。
【００２２】
本発明の実施例において、光学要素は、第１層及び第２層を含み得、前記第１層は第１材料を含み、前記第２層は第１材料を含み、前記第１及び第２材料は、同一の主構成物を含み得る。主構成物は、ここでは、グリーン基体に含まれるベース材料構成物を参照する。本文章で使用されるように、ベース材料は、5%より上の濃度で存在する材料を参照する。同一の主構成物を使用することによって、化学的相互作用及び熱的不安定性は、低減又は除外され得る。加えて、同様な屈折率がこれらの層において提供される。
【００２３】
本発明の実施例において、前記第１層のフラックス剤濃度は、前記第２層のフラックス剤濃度より高くあり得る。フラックス剤は、ここでは、細孔を充填することなどによって焼結工程を向上させる、組成におけるコンポーネントを参照する。フラックス剤は、主構成物よりも低い範囲にある融点を有し得る。フラックス剤の選択は、セラミック材料のどの主構成物が光学要素において使用されることになるか、及び、主構成物の量に依存する。
【００２４】
本発明の実施例において、前記光学要素の第１層及び前記第２層は、ＹＡＧ構造を含むセラミック材料を含み得る。ＹＡＧは、この種類の光学要素に関して使用するのに適した材料であり、光学要素にＹＡＧ構造材料を用いることによって旅行な光学的結果を得ることが可能であることが分かった。ＹＡＧ構造材料は、ここでは、イットリウム・アルミニウム・ガーネット構造を参照し、この場合、構造における格子位置は置換され得る、及び／又は中間位置は充填され得る。
【００２５】
本発明の実施例において、光学要素はＹＡＧ構造材料を含み、前記第１層は、フラックス剤として約200ppm乃至約2000ppmの範囲の濃度にあるSiO2を含み得、前記第２層は、約0ppm乃至約500ppmの範囲の濃度にあるSiO2を含み得る。本発明者は、ほとんど隙間の無い第１層が提供され、効率的な散乱が第２層において得られたことを発見した。
【００２６】
本発明の第２の態様において、本発明は、少なくとも１つのＬＥＤ及び本発明の光学要素を含む発光装置であって、前記光学要素の前記第１層は、前記ＬＥＤによって発される光の少なくとも一部を受けるために前記ＬＥＤに面して配置される、発光装置を提供する。当該発光装置は、セラミック材料が両方の層において使用されているので、良好なサイドエミッティング効果及び良好な熱安定性を有する。
【００２７】
本発明の第３の態様において、本発明は、光学要素を製造する方法であって、当該方法は、第１材料の第１層及び第２材料の第２層を含むグリーン基体を提供するステップと、前記層を単一の焼結セラミック基体へ共焼結させるステップと、を含み、前記第１及び前記第２層の組成は、焼結後に、前記第２層の多孔性は前記第１層の多孔性より高く、前記第２層における細孔は、光源によって発される光ビームの散乱を提供するように構成されているように、適合される、方法を提供する。
【００２８】
本発明に従う方法は、層に関して共焼結工程の使用を可能にさせる。当該方法は、いくつかの点から有利である。本発明の方法に従うと、２つの層は、同一の製造ステップで作製される。加えて、本発明の方法は、高製造性能、及び、光学要素を製図するための容易且つ費用効果のある手法を促進する。更に、層の共焼結は、接着剤を必要とすることなく、波長変換層及び散乱層の間の密な接触を生じさせる。非常に良好な接着がこの方法を用いることによって達成され得るので、高耐久性を有する堅固な光学要素が提供される。他の有利な点も提供され、例えば、この方法は、共焼結層が堅固な材料構造を提供するので、通常より脆い第２層の研磨能力を改善させることを可能にする。
【００２９】
本発明の方法の実施例において、前記第１層は、焼結において前記第２層よりも高い緻密化性を有する材料組成を含み得る。層のセラミック組成を修正することによって、緻密化のレベルは、制御され得る。したがって、緻密構造は、第１層において達成され得る一方で、細孔層は、第２層において達成され得る。
【００３０】
本発明の方法の実施例において、前記多孔性は、前記第１層において、前記第２層よりも多い量のフラックス剤を用いることによって制御され得る。フラックス剤の濃度を変化させることによって、光学要素内の、多孔性及びしたがって反射率は、制御され得る。高濃度のフラックス剤は、低温度の焼結を高密度にさせる。したがって、好ましくは、高濃度のフラックス剤が第１層、すなわち波長変換層において使用され、第２層におけるフラックス剤の濃度は、散乱を提供するために第１層よりも低く維持される。このことは、緻密化工程が第２層においてあまり十分でないことになり、これにより、細孔構造を生じさせる。
【００３１】
本発明の方法の実施例において、第１層は第１材料を含み、第２層は第二材料を含み、第１及び第２材料は同一の主構成物を含む。したがって、化学的相互作用及び熱的不安定性は、低減又は除外され得る。加えて、同様な屈折率がこれらの層において提供される。
【００３２】
本発明の第４の態様において、本発明は、少なくとも１つの発光ダイオードを含む発光装置を製造する方法であって、当該方法は、物の請求項のいずれか一項に記載の光学要素、又は方法の請求項のいずれか一項に記載の方法によって入手可能な光学要素を設けるステップと、前記光学要素を、前記発光ダイオードによって発される光の少なくとも一部を受けるように構成し、前記光学要素の前記第１層が少なくとも１つの発光ダイオードに面して配置されるようにさせるステップと、を含む、方法を提供する。発光装置の製造において本発明に従う光学要素を用いることによって、高耐久性を有する発光装置が提供される。
【００３３】
本発明は、以下において、例として本発明の現時点で好ましい実施例を例示する添付の概略図を参照にしてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、ＬＥＤへ装着される本発明に従う光学要素の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
概して、本発明は、発光装置に関する光学要素に関し、この場合、光学要素は、単一の焼結されたセラミック基体によって形成される波長変換層及び散乱層を含み、そして、その製造方法にも関する。
【００３６】
本発明の一つの実施例に関する概略図は、図１に示され、発光ダイオード（ＬＥＤ）２、第１層４及び第１層４に構成される第２層５の焼結セラミック基体を含む光学要素３を含む発光装置１を示し、ここで、第１層４は、波長変換材料を含み、第２層５の多孔性は、第１層４の多孔性より高い。発光装置１は、応用例に応じて異なって構築される。発光装置１は、可視光、紫外線放射又は赤外線光などの光ビームを生成している少なくとも１つのＬＥＤ２を含む。ＬＥＤ２は、従来よく知られる方法に従い獲得され得る。ＬＥＤ２は、望まれる場合、いかなる他の光源へも交換され得る。光学要素３は、焼結されたセラミック基体を含み、ＬＥＤ２に直接又は間接的に面している。光学要素３は、光学要素３の下部部分に位置される第１層４、及び第２層５を含む。
【００３７】
第１層４は、本質的に密なセラミック層であり、蛍光体などの波長変換材料を含む。セラミック材料は、セラミックとして考慮され得るいかなる材料をも含み得る。セラミック波長変換層へ形成され得る蛍光体の例は、黄−緑範囲で光を発するLu3Al5O12:Ce3+及びY3Al5O12:Ce3+などの一般式(Lu1-x-y-a-bYxGdy)3(Al1-zGaz)5O12:CeaPrb、ここで0<x<1,0<y<1,0<z≦0.1,0<a≦0.2及び0<b≦0.1、並びに、赤領域で光を発するSr2Si5N8:Eu2+などの一般式(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz2+、ここで0≦a<5,0<x≦1,0≦y≦1,及び0<z≦1などの一般式を有するアルミニウム・ガーネット蛍光体を含む。適切なY3Al5O12:Ce3+セラミックスラブは、Baikowski  International  Corporation  of  Charlotte,  N.Cから購入され得る。他の緑色、黄色、及び赤色発光蛍光体も適切であり得、例えばSrSi2N2O2:Eu2+等を含む(Sr1-a-bCabBac)SixNyOz:Eua2+(a=0.002-0.2,b=0.0-0.25,c=0.0-0.25,x=1.5-2.5,y=1.5-2.5,z=1.5-2.5)、例えばSrGa2S4:Eu2+を含む(Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlyInzS4):Eu2+、Sr1-xBaxSiO4:Eu2+、Sr1-xBaxSiO4:Eu2+、並びに、例えばCaS:Eu2+及びSrS:Eu2+を含む(Ca1-xSrx)S:Eu2+、ここで0<x≦1、などを含む。第１層の多孔性は、約10%より下が好ましく、より好ましくは約5％より以下である。
【００３８】
第２層５は、本質的には多孔質セラミック層であり、光ビームの散乱を提供するように構成される細孔を含む。第２層は、可視光、紫外線放射、又は赤外線放射などのいかなる特定の波長区間をも反射するように設計され得る。多孔性という用語は、ここでは、焼結後においてセラミック材料に存在する約0.2μmから約20μmのサイズの空洞を参照する。
【００３９】
細孔は、好ましくは、光学要素の第２層にわたり均一に分布される。細孔のサイズ分布は、開始材料及び焼結条件に依存して変化する。例えば、焼結化において生じる多孔性は、グリーン基体に関して使用される粉末の粒子サイズに依存する。グリーン基体の圧縮における条件は、望ましくない大きな細孔を防止するために、重要であることもよく知られている。当業者は、グリーン基体におけるこのような狂いに関するリスクを低減するために、圧縮条件を最適化する手法を承知している。光ビームの効率的な散乱を提供するために、焼結後の第2層における細孔のサイズは、散乱されるべき光ビームの対応する波長の範囲にあるべきである。したがって、可視光の散乱に関して、第２層における平均細孔直径は、好ましくは0.1〜1μmである。
【００４０】
同一の主構成物が両方の層において使用され得るものの、第1層において様々なベース材料の濃度は、第2層とは異なり得ることを特記されるべきである。第1層の機能的特性は、第１層の材料組成への、例えばドーパントなどの添加物によって提供され得る。第2層の機能は、フラックス剤の濃度を変化させることなどによって多孔性を変化させることにより制御され、このことにより、２つの層の焼結速度が互いに相違し得るようになる。
【００４１】
有利には、第１層及び第２層において同一の主セラミック構成物を用いることによって、層の熱膨張係数は、相互に一致される。加えて、第１層の屈折率と第２層の屈折率は相互に一致される。
【００４２】
ＬＥＤ２によって生成される光ビーム６を示す、本発明の実施例の概略図を示す図１に戻る。生成された光ビーム６は、光学要素３の第１層を通過し、様々な波長変換材料の存在に依存して変換される。光ビーム６は、その後、第２層５において反射され、最終的に光ビームは、光学要素３の第１層４の側部表面７のうちの一つにおいて本質的に放射される。
【００４３】
本発明は、光学要素を製造する方法であって、当該方法は、第１材料の第１層及び第２材料の第２層を含むグリーン基体を提供するステップと、前記層を焼結セラミック基体へ共焼結させるステップと、を含み、前記第１及び前記第２層の組成は、焼結後に、前記第２層の多孔性は前記第１層の多孔性より高いように適合される。グリーン基体は、粉末を圧縮することによって、ホットプレスによって、又は、いずれかの他に従来知られる方法によって、入手され得る。本文書で用いられるように、「グリーン基体」という用語は、焼結されていない圧縮又は凝縮された基体を参照する。共焼結は、単一の焼結基体を生じさせる。焼結された界面は、層の焼結過程において形成される要素濃度勾配を含み得る。共焼結は、制御されたガス雰囲気における圧縮及び／又は露出などを含む、高温度でのよく知られる技術によって実行される。
【００４４】
２つの層４・５の多孔性は、第１層における、第２層よりも多い量のフラックス剤によって制御され得る。一般的に、より多くのフラックス剤が使用されると、焼結化における緻密化工程は早くなり、このことは、細孔のサイズの低減及び多孔性の低減を生じさせる。したがって、第１層のほとんど密な構造を得る一方で、第２層は、光ビームの散乱に関して使用され得るのに十分な量の細孔を含み得ることが可能である。
【００４５】
多孔性は、焼結において、第２層５より高い焼結化率を有する第１層４における材料組成を使用することによっても適合され得る。このことは、２つの層における特定のセラミック主構成物又は微量セラミック構成物の濃度を変化させることによって実行され得る。したがって、当該方法は、第１及び第２層の材料が、同一の主又は微量セラミック構成物を含み得るが、２つの層における構成物の濃度は変えられる。
【００４６】
任意選択的に、多孔性は、粉末の粒子サイズ、及び／又は２つの層の異なる圧縮条件を使用することなど、焼結後に得られる多孔性に関して関連するいかなる条件を変更することによって制御され得る。
【００４７】
本発明の光学要素は、少なくとも１つのＬＥＤを含む発光装置の製造において使用され得、この場合、光学要素は、発光装置によって発される光の少なくとも一部を受けるように構成され得、これにより、第１層が少なくとも１つのＬＥＤに面するようにされる。これにより、本質的なサイドエミッティングＬＥＤを含む発光装置が提供され得る。
【００４８】
本発明は、特定の実施例に関して説明されてきたが、様々な修正態様、交換態様、適合が、請求の範囲から逸脱することなく当業者によってなされ得ることを理解されるべきである。
【００４９】
例えば、本発明に従う光学要素は、例えばいくつかの波長変換層などの追加層を含み得る。光学要素における層は、連続的又は非連続的であり得る。加えて、層の厚さは、光学要素の目的が得られる限りは変化させられ得る。例えば、光学要素の第２層の厚さは、80〜150nm、又は120nmなど、10〜300nmであり得る。本発明の更なる実施例において、光学要素における層は、一定の厚さを有しない。更に、他の追加的な層が、光学要素に含まれ得る。
【００５０】
本発明の実施例において、2つの層の少なくとも１つの層は、層の望ましい材料特性又は機能を提供するために、１つ又は複数の添加物を含み得る。同一又は異なる添加物は、両方の層において使用され得、濃度は、光学要素の応用例に応じて変化し得る。
【００５１】
本発明に従う方法は、本発明の範囲から逸脱することなく修正され得ることを理解されるべきである。例えば、グリーン基体は、個別加熱などにより事前処理され、その後、１つに装着され、最終的に焼結され得る。
【００５２】
本発明は、更に、以下の例によって例示されるが、これは、制限するようには解釈されるべきでなく、単に本発明の特定の好ましい特徴の例示として考慮されるべきである。
【００５３】
例１
第１層、波長変換層、及び散乱特性を有する第２層を含む、本発明に従う光学要素の準備。ここで、光学要素はY3Al5O12に基づく。
【００５４】
以下の酸化構成物：
Y2O3、特定領域15m2/g、Rodiaから入手可能;
Al2O3、特定領域8m2/g、Reynolds/Malakoffから入手可能;
CeO2、特定領域4m2/g、Rodiaから入手可能;及び
Gd2O3(赤色シフト波長変換層の場合)、特定領域17m2/g、
がグリーン基体に関して使用された。
【００５５】
加えて、Y3Al5O12に基づくセラミック材料の焼結に関する適切なフラックス剤であるSiO2は、200〜2000ppmの濃度で第１層へ追加され、0〜500ppmの濃度で第２層へ追加された。第1層は、0.01〜2%Ceでドープされた。
【００５６】
グリーン基体は、１つの実行において２つの粉末層（図１における層４及び５）の一軸圧縮によって準備され、その後、最大緻密化に関して冷間等方圧加圧が続いた。その後、焼結は、空気中において1650°で、125°C/hrの加熱温度傾斜、4時間の最高温度での露出、及び125°C/hrでの温度下降傾斜を用いて、実行された。
これにより、２つの層は、反応的に焼結され、２つの層を含むY3Al5O12型の１つのセラミック基体を生じさせた。このことは、上述の焼結パラメータ、及び第１粉末層及び第２粉末層における上述のSiO2濃度を用いることにより、第１層がほとんど密である一方で、第２層が多孔質になり、第２層における細孔が可視光に関して効率的な散乱を提供するようになることが理由だからである。
【図１】
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