(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスマトリックス中に蛍光体粉末が分散してなる波長変換部材であって、ガラスマトリックスと異なる屈折率を有し、かつ、軟化点がガラスマトリックスの軟化点より３０℃以上高い多成分系ガラスからなるガラスフィラー粉末を含有することを特徴とする波長変換部材。
【請求項２】
ガラスマトリックスとガラスフィラー粉末の屈折率差が０．００１〜１であることを特徴とする請求項１に記載の波長変換部材。
【請求項３】
ガラスマトリックスがＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａ）系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｒ’２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫａ）系ガラスまたはＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ−Ｒ’２Ｏ系ガラスからなることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換部材。
【請求項４】
ガラスマトリックスの原料となるガラス粉末、ガラスフィラー粉末および蛍光体粉末を含む混合粉末の焼結体からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長変換部材。
【請求項５】
ＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠して測定した平行光線透過率が２０％以下、ヘイズが７０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の波長変換部材。
【請求項６】
蛍光体粉末が、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、希土類硫化物、アルミン酸塩化物およびハロリン酸塩化物から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長変換部材。
【請求項７】
蛍光体粉末  １〜３０体積％およびガラスフィラー粉末  ０．０５〜５０体積％を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長変換部材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の波長変換部材と、波長変換部材に対して、蛍光体粉末の励起光を照射する光源と、を備えることを特徴とする発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光デバイスの構成部材として用いられる波長変換部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、白色ＬＥＤの開発が盛んになっている。白色ＬＥＤは白熱灯や蛍光灯に比べ、消費電力が低く寿命が長いことを特徴としており、携帯電話やデジタルカメラ等のバックライトとして使用されている。また、白熱灯や蛍光灯に替わる次世代の光源として、照明用途への応用も進んでいる。
【０００３】
白色ＬＥＤは、例えば青色や紫外の励起光を発するＬＥＤと、蛍光体粉末が樹脂等のマトリックス中に分散されてなる波長変換部材から構成されている。蛍光体粉末は、ＬＥＤからの励起光を受けて、励起光とは異なる波長の光（蛍光）を発する。一方、ＬＥＤからの励起光のうち、一部は波長変換に寄与せずに波長変換部材を透過する。これらの光が混ざり合って白色光が得られる。
【０００４】
ところで、白色ＬＥＤは用途によってはますます高い輝度（ハイパワー化）が要求されている。従来のように樹脂マトリックス中に蛍光体粉末を分散させる方法では、ＬＥＤからの熱によって樹脂マトリックスが変色し、長期間使用すると輝度が低下するという問題があった。また、蛍光体粉末を含有する樹脂をＬＥＤ上に塗布する際、厚みを均一に調整することが困難であり、色度ばらつきが生じやすいといった問題があった。
【０００５】
これらの問題を解決するために、蛍光体粉末をガラスマトリックス中に分散させる方法が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。当該方法によれば、波長変換部材の耐熱性および耐候性を向上させることが可能となる。具体的には、長時間の高温環境下（例えば、１５０℃で６００時間）や長時間の高温高湿環境下（例えば、温度８５℃、湿度８５％で２０００時間）に晒しても、白色ＬＥＤの発光特性がほとんど変化せず、また太陽光の紫外線に長時間晒されても着色や劣化がほとんどない。さらには、加工性に優れることから、厚みの不均一性に起因する色度ばらつきも抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１９３３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蛍光体粉末をガラスマトリックスに分散させてなる波長変換部材は、ＬＥＤの励起光が波長変換部材内部で十分に散乱せずに直進してしまうという問題がある。特にガラスマトリックスと蛍光体粉末の屈折率差が小さい場合は、両者の界面における光の散乱が少なくなるためその傾向が顕著である。励起光が十分に拡散されず直進成分が多くなると、発光デバイスから出射される光が均質でなくなり、励起光源の光軸に近い範囲と光軸から離れた範囲では色度に差が出てくる傾向がある。また、励起光が蛍光体粉末に当たる頻度が少なくなるため、蛍光強度が低下する傾向がある。なお、蛍光強度が低下すると、全光束値が低下する原因ともなる。
【０００８】
なお、波長変換部材における蛍光体粉末の含有量を多くすることにより、全体としてガラスマトリックスと蛍光体粉末の界面における光の散乱量は多くなるが、色度が所望の範囲からずれてしまうという別の問題が発生してしまう。
【０００９】
以上の問題に鑑み、本発明は、ガラスマトリックス中に蛍光体粉末が分散されてなる波長変換部材であって、発光デバイスに用いた際に、所望の色度範囲を維持しながら、均質かつ蛍光強度の高い光を照射することが可能な波長変換部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ガラスマトリックス中に蛍光体粉末が分散してなる波長変換部材であって、ガラスマトリックスと異なる屈折率を有するガラスフィラー粉末を含有することを特徴とする波長変換部材に関する。
【００１１】
既述の通り、蛍光体粉末をガラスマトリックスに分散させてなる波長変換部材において、ＬＥＤからの励起光の直進成分が多いと、発光デバイスからの照射光が均質でなくなり、照射角度によって色度に差が生じてしまう。そこで、ガラスマトリックス中に光拡散剤として、ガラスマトリックスとは屈折率の異なるガラスフィラー粉末を分散させることにより、当該屈折率差によって光散乱性（例えば、励起光成分の散乱性）を高め、結果として、均質かつ蛍光強度の高い光を照射することが可能な波長変換部材を得ることができる。
【００１２】
なお、ガラスマトリックス中にセラミックフィラー粉末（例えばアルミナやシリカ等）を分散させることにより、光散乱性を高めることも可能であるが、この場合、セラミックフィラー粉末自身が光吸収の要因となる傾向がある。また、ガラスマトリックスとセラミックフィラー粉末の界面に異質層や空隙が生じて、これらに起因して過剰散乱による散乱損失が生じたりして、蛍光強度が低下しやすくなる。一方、本発明の波長変換部材は、マトリックスとフィラー粉末がいずれもガラスからなるため、界面に異質層や空隙が生じにくく、光吸収や散乱損失による蛍光強度の低下を抑制することができる。
【００１３】
第二に、本発明の波長変換部材は、ガラスマトリックスとガラスフィラー粉末の屈折率差が０．００１〜１であることが好ましい。
【００１４】
当該構成によれば、励起光がガラスフィラー粉末によって散乱されやすく、均質かつ蛍光強度の高い光を照射することが可能な波長変換部材が得られやすくなる。
【００１５】
第三に、本発明の波長変換部材は、ガラスフィラー粉末の軟化点が、ガラスマトリックスの軟化点より３０℃以上高いことが好ましい。
【００１６】
当該構成によれば、波長変換部材作製時の熱処理により、ガラスフィラー粉末が軟化流動して光拡散性が低下することを抑制することができる。
【００１７】
第四に、本発明の波長変換部材は、ガラスマトリックスがＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａ）系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｒ’２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫａ）系ガラスまたはＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ−Ｒ’２Ｏ系ガラスからなることが好ましい。
【００１８】
ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスは屈折率が比較的高いため、ガラスマトリックスとガラスフィラー粉末との屈折率差を大きくしやすい。また、ガラスマトリックスと蛍光体との屈折率差が小さいため、励起光が十分に拡散されず直進成分が多くなりやすい。屈折率の小さいガラスフィラーを含有することで、光拡散性を向上させやすく、均質かつ蛍光強度の高い光を照射することが可能な波長変換部材が得られやすくなる。
【００１９】
第五に、本発明の波長変換部材は、ガラスマトリックスの原料となるガラス粉末、ガラスフィラー粉末および蛍光体粉末を含む混合粉末の焼結体からなることが好ましい。
【００２０】
当該構成によれば、ガラスマトリックス中にガラスフィラー粉末および蛍光体粉末が均一に分散した波長変換部材を容易に得ることができる。
【００２１】
第六に、本発明の波長変換部材は、ＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠して測定した平行光線透過率が２０％以下、ヘイズが７０％以上であることが好ましい。
【００２２】
当該パラメータを満たす波長変換部材は、光拡散性に優れており、均質かつ蛍光強度の高い光が得られやすい。
【００２３】
第七に、本発明の波長変換部材は、蛍光体粉末が、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、希土類硫化物、アルミン酸塩化物およびハロリン酸塩化物から選ばれた少なくとも１種からなることが好ましい。
【００２４】
第八に、本発明の波長変換部材は、蛍光体粉末  １〜３０体積％およびガラスフィラー粉末  ０．０５〜５０体積％を含有することが好ましい。
【００２５】
第九に、本発明は、前記いずれかの波長変換部材と、波長変換部材に対して、蛍光体粉末の励起光を照射する光源と、を備えることを特徴とする発光デバイスに関する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の波長変換部材は、ガラスマトリックス中に光拡散剤として、ガラスマトリックスとは屈折率の異なるガラスフィラー粉末が分散してなるものであるため、当該屈折率差によって光散乱性が高まり、結果として、均質かつ高い蛍光強度を得ることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の波長変換部材は、ガラスマトリックス中に蛍光体粉末が分散してなるものであって、ガラスマトリックスと異なる屈折率を有するガラスフィラー粉末を含有することを特徴とする。
【００２８】
ガラスマトリックスには蛍光体粉末を安定に保持するための媒体としての役割がある。ここで、ガラスマトリックスのガラス組成によって蛍光体粉末との反応性に差が出るため、使用する蛍光体粉末に適したガラス組成を選択することが好ましい。
【００２９】
ガラスマトリックスに使用できるガラスとしては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａ）系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｒ’２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫａ）系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ−Ｒ’２Ｏ（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａ、Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫａ）系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＴｅＯ２系ガラス、Ｂｉ２Ｏ３系ガラス等が挙げられる。
【００３０】
ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスとしては、例えば組成としてモル％で、ＳｉＯ２  ３０〜８０％、Ｂ２Ｏ３  １〜４０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜３０％、ＳｒＯ  ０〜２０％、ＢａＯ  ０〜４０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ  ０〜４５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜２０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜２０％およびＺｎＯ  ０〜２０％を含有するものが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に説明する。
【００３１】
ＳｉＯ２はガラスネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は３０〜８０％、特に４０〜６０％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、焼成温度が高温になり、蛍光体粉末が劣化しやすくなる。
【００３２】
Ｂ２Ｏ３は溶融温度を低下させて溶融性を改善する効果が大きい成分である。また、ガラスを分相させることにより、光拡散性を向上させる効果もある。Ｂ２Ｏ３の含有量は１〜４０％、５〜３５％、特に１０〜３０％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、前記効果が得られにくくなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。
【００３３】
ＭｇＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分であり、分相を促進させる効果もある。ＭｇＯの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。ＭｇＯの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。また、分相傾向が大きくなり、熱処理温度の小さな変化に対しても、分相状態が大きく変動する傾向がある。その結果、光拡散性にばらつきが生じやすくなる。
【００３４】
ＣａＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分であり、分相を促進させる効果もある。ＣａＯの含有量は０〜３０％、特に３〜２０％であることが好ましい。ＣａＯの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下したり、分相傾向が大きくなりやすい。
【００３５】
ＳｒＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分であり、分相を促進させる効果もある。ＳｒＯの含有量は０〜２０％、０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。ＳｒＯの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下したり、分相傾向が大きくなりやすい。
【００３６】
ＢａＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分であり、分相を促進させる効果もある。また、蛍光体粉末との反応を抑制する成分でもある。ＢａＯの含有量は０〜４０％、特に５〜３０％であることが好ましい。ＢａＯの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下したり、分相傾向が大きくなりやすい。
【００３７】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合量は、上記各成分の特性を考慮して、０〜４５％、特に５〜４０％の範囲で適宜調整することが好ましい。
【００３８】
Ｌｉ２Ｏは屈伏点を低下させるとともに、分相を顕著に促進させるための成分である。Ｌｉ２Ｏの含有量は０〜２０％、０．１〜１０％、１〜７％、特に２〜５％であることが好ましい。Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下したり、分相傾向が大きくなりやすい。
【００３９】
Ｎａ２Ｏは屈伏点を低下させるとともに、分相を促進させるための成分である。Ｎａ２Ｏの含有量は０〜２０％、０〜１０％、特に０〜２％であることが好ましい。Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下したり、分相傾向が大きくなりやすい。
【００４０】
Ｋ２Ｏは屈伏点を低下させるとともに、分相を促進させるための成分である。Ｋ２Ｏの含有量は０〜２０％、０〜１５％、０〜５％、特に０〜２％であることが好ましい。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下したり、分相傾向が大きくなりやすい。
【００４１】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの合量は、上記各成分の特性を考慮して、０〜２０％、０．１〜１５％、１〜１０％、特に２〜８％の範囲で適宜調整することが好ましい。
【００４２】
Ａｌ２Ｏ３は化学的耐久性を向上させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜２０％、特に１〜１８％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、溶融性が低下する傾向がある。
【００４３】
ＺｎＯは分相性を顕著に促進させる成分であるとともに、溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＺｎＯの含有量は０〜２０％、特に１〜１８％であることが好ましい。ＺｎＯの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下したり、分相傾向が大きくなりやすい。
【００４４】
また上記成分以外にも、化学的耐久性を向上させるために、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３またはＺｒＯ２をそれぞれ１５％まで添加してもよい。
【００４５】
ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスとしては、ガラス組成としてモル％で、ＳｎＯ  ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５  ５〜４０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜３０％を含有するものが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に説明する。
【００４６】
ＳｎＯはガラスネットワークを形成するとともに、軟化点を低下させる成分である。ＳｎＯの含有量は３５〜８０％、特に４５〜７５％であることが好ましい。ＳｎＯの含有量が少なすぎると、軟化点が上昇したり、耐候性が低下する傾向がある。一方、ＳｎＯの含有量が多すぎると、ガラス中にＳｎに起因する失透ブツが析出して透過率が低下する傾向にあり、結果として、波長変換部材の蛍光強度が低下しやすくなる。また、ガラス化しにくくなる。
【００４７】
Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成する成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量は５〜４０％、特に１０〜３０％であることが好ましい。Ｐ２Ｏ５の含有量が少なすぎると、ガラス化しにくくなる。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、軟化点が上昇したり、耐候性が著しく低下したりする傾向がある。
【００４８】
Ｂ２Ｏ３は耐候性を向上させる成分であるとともに、分相を促進させるための成分である。また、ガラスを安定化させる成分でもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜３０％、特に１〜２５％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなる。また、軟化点が上昇する傾向がある。
【００４９】
また上記成分以外にも、溶融性を向上させたり、軟化点を低下させて低温焼成しやすくするために、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯまたはＢａＯを合量で５％まで、またＬｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏを合量で５％まで添加することができる。他にも、化学的耐久性を向上させるために、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｅＯ２またはＬａ２Ｏ３をそれぞれ１５％まで添加してもよい。
【００５０】
本発明の波長変換部材は、蛍光体粉末およびガラスフィラー粉末がガラスマトリックス中に分散してなるものであれば特に限定されないが、ガラスマトリックスの原料となるガラス粉末、ガラスフィラー粉末および蛍光体粉末を含む混合粉末の焼結体からなるものであると、蛍光体粉末およびガラスフィラー粉末をガラスマトリックス中に容易かつ均一に分散させることができるため好ましい。
【００５１】
この場合、ガラスマトリックスの原料となるガラス粉末の平均粒子径Ｄ５０は０．１〜１００μｍ、特に１〜５０μｍであることが好ましい。ガラス粉末の平均粒子径Ｄ５０が小さすぎると、焼成する際に気泡の発生量が多くなって、波長変換部材中に気泡が残存しやすくなる。波長変換部材中に気泡が多く含まれると、光散乱が過剰になり、散乱損失によって蛍光強度が低下する傾向がある。また、水分等が部材内部に浸入しやすくなり、化学的耐久性が低下するおそれがある。波長変換部材の気孔率は５％以下、３％以下、特に１％以下であることが好ましい。ガラス粉末の平均粒子径Ｄ５０が大きすぎると、波長変換部材中に蛍光体粉末が均一に分散されにくくなり、結果として、波長変換部材の蛍光強度が低下したり、色度ばらつきが生じたりする傾向がある。
【００５２】
ガラスフィラー粉末としては、ガラスマトリックスと屈折率（ｎｄ）が異なるものが使用される。ガラスマトリックスとガラスフィラー粉末の屈折率差は、０．００１〜１、特に０．００５〜０．５であることが好ましい。ガラスマトリックスとガラスフィラー粉末の屈折率差が小さすぎると、十分な光散乱性が得られにくくなる。一方、ガラスマトリックスとガラスフィラー粉末の屈折率差が大きすぎると、散乱損失が大きくなり蛍光強度が低下する傾向がある。
【００５３】
ガラスフィラー粉末の平均粒子径Ｄ５０は０．１〜１２０μｍ、特に０．２〜３０μｍであることが好ましい。ガラスフィラー粉末の平均粒子径Ｄ５０が小さすぎると、十分な光散乱性が得られにくい。一方、平均粒子径Ｄ５０が大きすぎると、波長変換部材中にガラスフィラー粉末が均一に分散されにくくなり、結果として、波長変換部材の蛍光強度が低下したり、色度ばらつきが生じたりする傾向がある。
【００５４】
ガラスフィラー粉末を構成するガラスは特に限定されず、ガラスマトリックスと異なる屈折率を有するものであれば使用でき、多成分系ガラスであってもよく、シリカガラス等の単一成分系ガラスであってもよい。なお、波長変換部材作製時の熱処理工程で、ガラスフィラー粉末が軟化流動することに起因する光拡散性の低下を抑制する観点から、ガラスフィラー粉末の軟化点が、ガラスマトリックスの軟化点より３０℃以上、５０℃以上、特に１００℃以上高いことが好ましい。
【００５５】
ガラスフィラー粉末の形状は特に限定されず、球状、破砕状、中空状、ロッド状、ファイバー状等が挙げられる。
【００５６】
波長変換部材におけるガラスフィラー粉末の含有量は、０．０５〜５０体積％、特に０．１〜４５体積％であることが好ましい。ガラスフィラー粉末の含有量が少なすぎると、十分な光散乱性が得られにくい。一方、ガラスフィラー粉末の含有量が多すぎると、散乱損失が大きくなり蛍光強度が低下する傾向がある。なお、蛍光体粉末とガラスマトリックスの屈折率差が比較的大きい場合は、もともと光散乱が生じやすい状態にあるため、ガラスフィラー粉末の添加により散乱損失が大きくなりやすい。よって、蛍光体粉末とガラスマトリックスの屈折率差を考慮に入れて、ガラスフィラー粉末の含有量を適宜選択することが好ましい。
【００５７】
蛍光体粉末としては、紫外または可視の励起光を入射すると、当該励起光の波長よりも長波長の蛍光を発するものが挙げられる。例えば、可視光線からなる励起光を入射すると、当該励起光の色相に対して補色の蛍光を発する蛍光体粉末を用いると、透過した励起光と蛍光との混色により白色光が得られるため、容易に白色ＬＥＤを製造することができる。特に、可視光線からなる励起光が４３０〜４９０ｎｍの中心波長を有する光であり、蛍光が５３０〜５９０ｎｍの中心波長を有する光であると、白色光が得られやすいため好ましい。
【００５８】
本発明において使用可能な蛍光体粉末としては、一般に市場で入手できるものであれば特に限定されない。例えば、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、希土類硫化物、アルミン酸塩化物およびハロリン酸塩化物から選ばれた少なくとも１種からなる無機蛍光体粉末が挙げられる。その他にも、有機物からなる蛍光体を使用しても構わない。
【００５９】
上記蛍光体粉末の中でも、波長３００〜５００ｎｍに励起帯を有し波長３８０〜７８０ｎｍに発光ピークを有するもの、特に青色（波長４４０〜４８０ｎｍ）、緑色（波長５００〜５４０ｎｍ）、黄色（波長５４０〜５９５ｎｍ）、赤色（波長６００〜７００ｎｍ）に発光するものを用いることが好ましい。
【００６０】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の発光を発する蛍光体粉末としては、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００６１】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると緑色の蛍光を発する蛍光体粉末としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００６２】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の蛍光を発する蛍光体粉末としては、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００６３】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると黄色の蛍光を発する蛍光体粉末としては、ＺｎＳ：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００６４】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の蛍光を発する蛍光体粉末としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ３＋等が挙げられる。
【００６５】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると赤色の蛍光を発する蛍光体粉末としては、ＣａＳ：Ｙｂ２＋等が挙げられる。
【００６６】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の蛍光を発する蛍光体粉末としては、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００６７】
なお、励起光や発光の波長域に合わせて、複数の蛍光体粉末を混合して用いてもよい。例えば、紫外域の励起光を照射して白色光を得る場合は、青色、緑色、黄色、赤色の蛍光を発する蛍光体粉末を混合して使用すればよい。
【００６８】
なお、波長変換部材のガラスマトリックスとして用いられるガラスは、通常約１．５〜２．０の屈折率を有するのに対し、蛍光体粉末も１．５〜２．４程度といった幅広い屈折率を有する。ガラスと蛍光体粉末の組み合わせは、いろいろな可能性があるが、特にガラスと蛍光体粉末の屈折率差が小さい場合、両者の界面での散乱が少なくなる。その結果、励起光の直進成分が増加し、光拡散性が低下しやすくなる。したがって、本発明の波長変換部材は、ガラスマトリックスと蛍光体粉末の屈折率差が小さい場合（例えば、０．０５未満）に、既述の効果が特に得られやすいと言える。
【００６９】
波長変換部材における蛍光体粉末の含有量は１〜３０体積％、特に２〜２０体積％であることが好ましい。蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、発光量が不十分となり、所望の白色光が得られにくくなる。一方、蛍光体粉末の含有量が多すぎても、所望の白色光が得られにくくなる。また、励起光が蛍光体粉末全体に十分に照射されず、蛍光強度が低下するおそれがある。さらに、気孔が発生しやすくなり、緻密な構造が得られにくくなる。
【００７０】
本発明の波長変換部材は、ＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠して測定した平行光線（直線）透過率が２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。また、同じくＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠して測定したヘイズが７０％以上、特に７５％以上であることが好ましい。平行光線透過率が大きすぎる、または、ヘイズが小さすぎると、励起光の直進成分が多くなりすぎて、蛍光強度の低下や色ばらつきが発生する傾向がある。
【００７１】
本発明の波長変換部材は、例えばガラスマトリックスの原料となるガラス粉末、蛍光体粉末、ガラスフィラー粉末を含む混合粉末を予備成型し、所定の温度で焼成することにより焼結体とし、その後必要に応じて、研削、研磨、リプレス等による加工を行うことにより作製することができる。
【００７２】
予備成型方法は特に制限されず、プレス成形法や、射出成形法、シート成形法、押出成形法等の方法を採用することができる。
【００７３】
焼成温度は、ガラスマトリックスの原料となるガラス粉末の軟化点以上、特に軟化点＋５０℃以上であることが好ましい。焼成温度がガラス粉末の軟化点より低くなると、気孔が残存して蛍光強度が低下しやすくなる。一方、焼成温度の上限は特に限定されないが、高すぎると、ガラス粉末と蛍光体粉末の反応が進行し、蛍光体粉末が一部失活して全高速値が低下する傾向がある。したがって、焼成温度はガラス粉末の軟化点＋１００℃以下であることが好ましい。
【００７４】
本発明の波長変換部材は、波長変換部材に対して、蛍光体粉末の励起光を照射する光源と組み合わせることにより発光デバイスとして使用することができる。光源としては、ＬＥＤやＬＤ（レーザーダイオード）等の半導体発光素子を使用することができる。
【００７５】
なお、波長変換部材は半導体発光素子上に直接接着してもよいし、半導体発光素子を取り囲む函体上に接着して用いてもよい。また、板状の波長変換部材の下側に半導体発光素子を複数個設置した面発光デバイスとすることも可能である。
【実施例】
【００７６】
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７７】
表１〜４は実施例（Ｎｏ．１〜４、６、７、９、１０、１２）および比較例（Ｎｏ．５、８、１１、１３）を示している。
【００７８】
【表１】
0006004250.tif 000002
【００７９】
【表２】
0006004250.tif 000003
【００８０】
【表３】
0006004250.tif 000004
【００８１】
【表４】
0006004250.tif 000005
【００８２】
まず、表に示すガラス組成となるようにガラス原料を秤量して混合し、この混合物を白金坩堝中において９００〜１４００℃で１時間溶融してガラス化した。溶融ガラスをフィルム状に成形し、得られたフィルム状ガラスをボールミルで粉砕した後、３２５メッシュの篩に通して分級し、平均粒子径Ｄ５０が３０μｍのガラス粉末を得た。
【００８３】
次に、ガラス粉末に対し、表に示す蛍光体粉末およびフィラー粉末を混合し、金型を用いて加圧成形して直径１ｃｍのボタン状の予備成形体を作製した。この予備成形体を表に示す焼成温度で焼成し、焼結体を得た。焼結体に対して研磨処理を施し、直径８ｍｍ、厚さ０．５ｍｍに加工することにより波長変換部材を得た。得られた波長変換部材について、平行光線透過率、ヘイズ、蛍光強度を測定した。結果を表１〜４に示す。
【００８４】
なお、ガラスマトリックスおよびフィラー粉末の屈折率は、屈折率計（カルニュー社製  ＫＰＲ−２００）を用いて、ヘリウムランプのｄ線（波長：５８７．６ｎｍ）における測定値で示した。また、ガラスマトリックスおよびフィラー粉末の軟化点は、示差熱分析（ＤＴＡ）装置により測定した。
【００８５】
平行光線透過率およびヘイズはＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠して測定した。
【００８６】
蛍光強度は次のようにして測定した。校正された積分球内で、２００ｍＡの電流で点灯した青色ＬＥＤを波長変換部材に照射し、得られた光を光ファイバーを通じて小型分光器（オーシャンオプティクス製  ＵＳＢ−４０００）に取り込み、制御ＰＣ上に発光スペクトル（エネルギー分布曲線）を得た。得られた発光スペクトルから蛍光強度を算出した。
【００８７】
表１は蛍光体粉末として、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋（ＹＡＧ）を用いた例を示す。表１から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜４の波長変換部材では、平行光線透過率が１０．１％以下と低く、ヘイズが８２．３％以上と大きいため、蛍光強度が高かった。ここで、ガラスマトリックとフィラー粉末の屈折率差が大きいほど、また、フィラー粉末の含有量が多いほど、蛍光強度が高いことがわかる。一方、比較例である試料Ｎｏ．５の波長変換部材はガラスフィラー粉末を含有していなかったため、平行光線透過率が１９．３％と高く、ヘイズが６９．７％と大きいため、蛍光強度が低かった。
【００８８】
蛍光体粉末としてＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を使用した場合（Ｎｏ．６〜８）についても、上記と同様の傾向が見られた。蛍光体粉末として（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋を使用した場合（Ｎｏ．９〜１３）については、ガラスフィラー粉末の含有量が５％までは蛍光強度が増加するが、それ以降は含有量が増えるにつれて蛍光強度が低下することがわかる。ガラスフィラー粉末の含有量が１０％以上では、光散乱が過剰になったため、散乱損失によって蛍光強度が低下したことがわかる。一方、比較例である試料Ｎｏ.１３の波長変換部材はガラスフィラー粉末を含有していなかったため蛍光強度が低かった。
【００８９】
なお表４は、屈折率が同等であるガラスフィラー粉末とアルミナ粉末を用いた場合について、各特性を比較した結果を示している。表４から明らかなように、ガラスフィラー粉末を用いたＮｏ．１４の波長変換部材は、アルミナ粉末を用いたＮｏ．１５の波長変換部材と比較して、平行光線透過率が低く、かつ、ヘイズが大きいため、蛍光強度が高かった。これは、アルミナ粉末自身が光吸収の要因となったためである。