(57)【要約】【課題】  硫化物蛍光体の問題点である耐候性を克服し、青色ＬＥＤ素子や近紫外ＬＥＤ素子で発光させた光を白色光に変換する、安価で発光特性の良い硫化物赤色蛍光体とシリケート系緑色蛍光体を組み合わせた耐候性に優れたＬＥＤ光変換部材を提供する。【解決手段】  ＬＥＤ素子を被覆して、そのＬＥＤ素子の発光を光変換する光変換部材であって、シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体を重量比で１／１から５／１の範囲で混合し、残部樹脂とから構成される蛍光ペーストをＬＥＤ素子に被覆後、硬化させたものであることを特徴とするＬＥＤ素子の光変換部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子を被覆して、前記ＬＥＤ素子の発光を光変換する光変換部材であって、
シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体を混合し、残部樹脂とから構成される蛍光ペーストをＬＥＤ素子に被覆後、硬化させたものであることを特徴とするＬＥＤ素子の光変換部材。
【請求項２】
ＬＥＤ素子を被覆して、前記ＬＥＤ素子の発光を光変換する光変換部材であって、
シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体を重量比で１／１から５／１の範囲で混合し、残部樹脂とから構成される蛍光ペーストをＬＥＤ素子に被覆後、硬化させたものであることを特徴とするＬＥＤ素子の光変換部材。
【請求項３】
前記樹脂が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂から選ばれる１種類以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光変換部材。
【請求項４】
シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体を、重量比で１／１から５／１の範囲で混合し、残部樹脂とから構成されるペーストであることを特徴とするＬＥＤ素子の光変換部材用蛍光ペースト。
【請求項５】
前記樹脂が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂から選ばれる１種類以上であることを特徴とする請求項４に記載の光変換部材用蛍光ペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ光源、特に青色発光ＬＥＤ素子や近紫外発光ＬＥＤ素子から発せられる光を白色光に変換するための光変換部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
照明用途での使用の拡大が期待されている白色ＬＥＤは、高輝度型と高演色型に大別される。例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ３＋や（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ２＋などで表される化合物相からなる酸化物蛍光体は、高輝度型に使用される蛍光体であり、青色ＬＥＤからの励起光の一部を吸収することにより黄色発光され、さらに青色励起光と混ざり合うことにより白色光を得ている。
一方、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋、（Ｃａ、Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋、又はＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋で表される化合物相からなる硫化物蛍光体は高演色型に用いられ、赤や緑に発色することで演色性を高めている。
【０００３】
通常蛍光体は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂に分散して熱硬化により蛍光体層を作製する。しかし、この硫化物蛍光体は、空気中の水蒸気又は水によって表面に水和物の生成が発生し、分解劣化することが知られており、大気中で長時間の使用、又は励起光による温度上昇によって、輝度の低下及び色調の変化が起こるという問題を抱えている。そこで、蛍光体層をガス透過性の低い樹脂で封止する必要があるが、これらの樹脂は、高価であり入手しにくいために実用性に問題がある。
そのため、現状では、耐候性の良い赤色蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋（通称ＣＡＳＮ）が用いられている。しかし、ＣＡＳＮは高圧合成する必要があるなど特殊な製造方法を取ることから、コストが高く問題である。
【０００４】
また、このような蛍光体の耐水性改善策として、蛍光体の表面処理が提案されている。
例えば、特許文献１では、水分含有量が０．５％未満である有機溶剤に硫化物系蛍光体粒子粉末を分散させた懸濁液中に、メチルシリケート、エチルシリケート、アルミニウムトリイソプロポキシド、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシランなどの金属アルコキシド溶液を添加・攪拌後、１００〜４００℃にて減圧乾燥して蛍光体の耐湿性の改善を行っている。
しかし処理工程が複雑であるため、コストや生産性の面で問題を抱えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９１８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、硫化物蛍光体の問題点である耐候性を克服して、青色ＬＥＤ素子や近紫外ＬＥＤ素子で発光させた光を、赤色蛍光体に安価で発光特性の良い硫化物蛍光体と緑色蛍光体を組み合わせることで、耐候性の良い白色光が得られるＬＥＤ光変換部材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決すべく検討した結果、ガス透過性の高い樹脂を用いても、硫化物赤色蛍光体とシリケート系緑色蛍光体とを混合分散させることにより、硫化物赤色蛍光体の劣化が抑制され、安価な材料で良好な耐湿性を有する光変換部材を得ることができることを見出し、本発明の完成に至ったものである。
【０００８】
本発明の第１の発明は、ＬＥＤ素子を被覆して、そのＬＥＤ素子の発光を光変換する光変換部材であって、シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体を混合し、残部樹脂とから構成される蛍光ペーストをＬＥＤ素子に被覆後、硬化させたものであることを特徴とするＬＥＤ素子の光変換部材である。
【０００９】
本発明の第２の発明は、ＬＥＤ素子を被覆して、そのＬＥＤ素子の発光を光変換する光変換部材であって、シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体を重量比で１／１から５／１の範囲で混合し、残部樹脂とから構成される蛍光ペーストをＬＥＤ素子に被覆後、硬化させたものであることを特徴とするＬＥＤ素子の光変換部材である。
【００１０】
本発明の第３の発明は、第１及び第２の発明における樹脂が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂から選ばれる１種類以上であることを特徴とする光変換部材である。
【００１１】
本発明の第４の発明は、シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体を、重量比で１／１から５／１の範囲で混合し、残部樹脂とから構成されるペーストであることを特徴とするＬＥＤ素子の光変換部材用蛍光ペーストである。
【００１２】
本発明の第５の発明は、第４の発明における樹脂が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂から選ばれる１種類以上であることを特徴とする光変換部材用蛍光ペーストである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、青色ＬＥＤ素子や近紫外ＬＥＤ素子を光源として、赤色蛍光体に安価で発光特性の良い硫化物蛍光体を用いることで、安価で耐湿性の良好な白色ＬＥＤ用の光変換部材の提供を可能とし、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】緑色蛍光体（ＢＳＳＥ）と赤色蛍光体（ＣａＳ：Ｅｕ２＋）の混合比による反射発光強度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のＬＥＤ光変換部材について説明する。
ＬＥＤ光変換部材は、主に、ＬＥＤ素子、蛍光体、樹脂からなる。
用いるＬＥＤ素子には、通常、青色ＬＥＤ素子を用いる。この青色ＬＥＤ素子を用いた場合、高演色性の白色ＬＥＤとするためには、蛍光体は、緑色蛍光体と赤色蛍光体を組み合わせて使用される。これにより、演色性の高い白色光が得られる。
なお、近紫外ＬＥＤ素子を用いる場合には、さらに青色蛍光体が組み合わされる。
【００１６】
本願発明は、赤色蛍光体に硫化物蛍光体を用い、緑色蛍光体として、シリケート系蛍光体を用いることを特徴としている。
従来、硫化物蛍光体は水分などで容易に劣化するため、それを抑えるためにガス透過性の低い樹脂を用いる必要があった。しかし、硫化物蛍光体とシリケート系蛍光体を混合して用いることで、硫化物蛍光体の劣化が抑制されることを見出した。その理由については不明だが、シリケート系蛍光体に含まれるＳｒなどのアルカリ土類金属による影響と考えられる。
【００１７】
そこで本願発明では、赤色蛍光体に、硫化物を含む蛍光体であるＣａＳ:Ｅｕ２＋を用いるのが好ましい。一方、緑色蛍光体としては、安価なシリケート系蛍光体を用いることができ、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋（以下、ＢＳＳＥと略す場合がある。）が好ましい。
【００１８】
使用する樹脂としては、シリコーン樹脂やエポキシ系の樹脂など、通常ＬＥＤに使用されるもので良く、ガス透過性の低い高価な樹脂を使う必要はない。
【００１９】
緑色蛍光体と赤色蛍光体の混合比は、緑色蛍光体に「ＢＳＳＥ」、赤色蛍光体に「ＣａＳ：Ｅｕ２＋」を用いた時の「ＢＳＳＥ／ＣａＳ：Ｅｕ２＋」の変化に対する「反射発光強度［％］」を示す図１からも判るように、重量比で緑色蛍光体／赤色蛍光体が１／１以上の範囲にあると硫化物蛍光体の劣化が抑制され、３／１以上であると耐候性試験１０００時間後の硫化物蛍光体の発光強度が試験前の８０％以上を維持し、さらに５／１以上では８５％以上を維持する。なお、緑色蛍光体／赤色蛍光体の比率は、ＬＥＤ光変換部材の演色性を考慮する必要もある。
図１は、緑色蛍光体（ＢＳＳＥ）と赤色蛍光体（ＣａＳ：Ｅｕ２＋）の混合比による反射発光強度変化を示す図で、横軸は「ＢＳＳＥ／ＣａＳ：Ｅｕ２＋（混合比）」で、縦軸は、温度８５℃×湿度８５％の環境下で１０００時間暴露試験時の試験前反射発光強度を１００％とした場合の試験後の反射発光強度の相対強度である。
【００２０】
このように、硫化物蛍光体とシリケート系蛍光体を混合して用いると硫化物蛍光体の劣化が抑制されるため、用いる樹脂は、従来ＬＥＤ光変換部材を構成するのに用いられていたものを使用でき、コスト低減を可能とする。
【００２１】
次に、ＬＥＤ光変換部材の製造方法の一例を説明する。
シリケート系蛍光体と硫化物蛍光体を所定の濃度で樹脂と混合して、蛍光体ペーストとする。また、シリケート系蛍光体と硫化物蛍光体を同時に添加して蛍光体ペーストにしてもよいし、各々の蛍光体ペーストを作製し、それを混合しても良い。
また、蛍光体ペーストには、蛍光体の分散性を改善するため分散剤を添加しても良く、さらに、塗布性などを改善するため、界面活性剤などの添加剤を添加しても良い。
【００２２】
得られた蛍光体ペーストを、ＬＥＤ素子に被覆して硬化させることにより、ＬＥＤ光変換部材を製造する。本願発明において重要点は、シリケート系蛍光体と硫化物蛍光体が混合されている点にある。例えば、シリケート系蛍光体と硫化物蛍光体を２層にした場合は、硫化物蛍光体の劣化を抑えることはできない。
このようにして得られた光変換部材は緑色蛍光体と赤色蛍光体から構成されているため、例えば青色ＬＥＤを光源とした演色性の高い照明に適用することが可能である。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【実施例１】
【００２４】
シリケート系緑色蛍光体「(Ｂａ，Ｓｒ)２ＳｉＯ４:Ｅｕ２＋粒子」が１０ｗｔ％になるようにシリコーン樹脂（信越化学株式会社製）に分散させた蛍光体分散樹脂Ａ、および硫化物赤色蛍光体「ＣａＳ：Ｅｕ２＋粒子」が１０ｗｔ％になるようにシリコーン樹脂に分散させた蛍光体分散樹脂Ｂを作製した。
つぎに、スライドガラスに蛍光体分散樹脂Ａと蛍光体分散樹脂Ｂを、シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体の重量比が５／１になるように混合し、１５０℃、１時間の条件で加熱硬化して、光変換部材ａを作製した。
【００２５】
この得られた光変換部材ａを、温度８５℃×湿度８５％の環境下で１０００時間暴露し、波長４５０ｎｍの光で光変換部材ａの暴露前後での反射発光強度（ＣａＳ：Ｅｕ２＋のピーク波長：６５０ｎｍ）を比較した結果、１００時間経過後に９９％、１０００時間経過後に８８％と、硫化物赤色蛍光体のみに比べて反射発光強度の変化が小さかった。
その評価結果を表１に示す。
【実施例２】
【００２６】
シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体の重量比を３／１に変えた以外は、実施例１と同様にして光変換部材ｂを作製した。
この得られた光変換部材ｂを、実施例１と同様に温度８５℃×湿度８５％の環境下で１０００時間暴露し、暴露前後での反射発光強度を比較した結果、１００時間経過後に８３％、１０００時間経過後に８３％と、硫化物赤色蛍光体のみに比べて反射発光強度の変化が小さかった。その評価結果を表１に示す。
【実施例３】
【００２７】
シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体の重量比を２／１に変えた以外は、実施例１と同様にして光変換部材ｃを作製した。
この得られた光変換部材ｃを、実施例１と同様に温度８５℃×湿度８５％の環境下で１０００時間暴露し、暴露前後での反射発光強度を比較した。その結果、１００時間経過後に８５％、１０００時間経過後に７４％と硫化物赤色蛍光体のみに比べて反射発光強度の変化が小さかった。その評価結果を表１に示す。
【実施例４】
【００２８】
シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体の重量比を１／１に変えた以外は、実施例１と同様にして光変換部材ｄを作製した。
この得られた光変換部材ｄを、実施例１と同様に温度８５℃×湿度８５％の環境下で１０００時間暴露し、暴露前後での反射発光強度を比較した結果、１００時間経過後に８６％、１０００時間経過後に７５％と、硫化物赤色蛍光体のみの場合に比べて反射発光強度の変化が小さかった。その評価結果を表１に示す。
【００２９】
（比較例１）
実施例１の蛍光体分散樹脂Ｂのみをスライドガラスに塗布し、１５０℃１時間の条件で加熱硬化して、光変換部材ｅを作製した。
この得られた光変換部材ｅを、温度８５℃×湿度８５％の環境下で１０００時間暴露し、波長４５０ｎｍの光で光変換部材ｅの暴露前後での反射発光強度を比較した。その結果、１００時間経過後に６６％、１０００時間経過後に４７％まで低下した。その評価結果を表１に示す。
【００３０】
（比較例２）
実施例１の蛍光体分散樹脂Ａをスライドガラスに塗布し、その後、蛍光体分散樹脂Ｂをスライドガラスに塗布し（シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体の重量比は５／１）、１５０℃１時間の条件で加熱硬化して、シリケート系緑色蛍光体と硫化物赤色蛍光体が積層された光変換部材ｆを作製した。
この得られた光変換部材ｆを、温度８５℃×湿度８５％の環境下で１０００時間暴露し、波長４５０ｎｍの光で光変換部材ｆの暴露前後での反射発光強度を比較した。その結果、１００時間経過後に６８％、１０００時間経過後に５１％まで低下した。評価結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
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【図１】
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