(57)【要約】【課題】ガラスマトリクス中に無機蛍光体粉末が分散された波長変換部材であって、半導体発光素子デバイスに用いた際に、所望の色度範囲を維持しながら配光特性を向上させることが可能な波長変換部材を提供する。【解決手段】ガラスマトリクス中に無機蛍光体粉末が分散してなる波長変換部材であって、ガラスマトリクスの一部に結晶が析出していることを特徴とする波長変換部材、およびそれを用いたことを特徴とする半導体発光素子デバイス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスマトリクス中に無機蛍光体粉末が分散してなる波長変換部材であって、ガラスマトリクスの一部に結晶が析出していることを特徴とする波長変換部材。
【請求項２】
ガラスマトリクスと析出結晶の屈折率差が０．０５以上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】
析出結晶が、ウォラストナイト、アノーサイト、ガーナイト、スピネルから選択される少なくとも１種であ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】
ＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠して測定した平行光線透過率が５％以下、ヘイズが９０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項５】
セラミック粉末を０．１〜１０質量％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項６】
無機蛍光体粉末が、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種であることを特徴とする請求項１〜５に記載の波長変換部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の波長変換部材を用いたことを特徴とする半導体発光素子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色ＬＥＤ等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つつある。今後は、白熱灯や蛍光灯に替わる次世代の光源として、照明用途への応用が期待されている。
【０００３】
白色ＬＥＤは、例えば青色や紫外の励起光を発するＬＥＤと、無機蛍光体粉末が樹脂等のマトリ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。無機蛍光体粉末は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クス中に無機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、無機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、無機蛍光体粉末をガラス中に分散させ、波長変換部材を完全に無機化す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、厚みの不均一性が原因の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】
無機蛍光体粉末をガラスマトリ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。特にガラスマトリクスと無機蛍光体粉末と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。励起光の直進成分が多いと、白色ＬＥＤの照射光の配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が異なることとなる。なお、波長変換部材における無機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クスと無機蛍光体粉末の界面における光の散乱量が多くなり配光特性は改善されるが、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。
【０００８】
したがって、本発明は、ガラスマトリクス中に無機蛍光体粉末が分散された波長変換部材であって、半導体発光素子デバイスに用いた際に、所望の色度範囲を維持しながら配光特性を向上させることが可能な波長変換部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は鋭意検討した結果、ガラスマトリクス中に無機蛍光体粉末が分散してなる波長変換部材において、ガラスマトリクスが特定の状態を有することにより、無機蛍光体粉末の含有量が少なくても、励起光の散乱を大きくして配光特性を向上できることを見出し、本発明として提案するものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、ガラスマトリクス中に無機蛍光体粉末が分散してなる波長変換部材であって、ガラスマトリクスの一部に結晶が析出してい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、無機蛍光体粉末をガラスマトリ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、白色ＬＥＤの照射光の配光が均質でなくなり、照射角度によって色度が変化してしまう。そこで、ガラスマトリクスの一部に結晶が析出したものであれば、当該析出結晶が励起光の散乱を高め、結果として配光特性に優れた波長変換部材を得ることができる。
【００１２】
なお、ガラスマトリクス中にセラミック粉末を分散させることにより、励起光の散乱を高めることも可能であるが、当該方法ではガラスマトリクス中にセラミック粉末を分散させる際に、両者の界面に気泡等の欠陥が生じやすい。このような欠陥は光の吸収要因となるため、発光効率低下の原因となる。一方、本発明の波長変換部材は、ガラスマトリクスの内部から結晶を析出してなるものであるため、ガラスマトリクスと結晶粒子の界面に光吸収性の欠陥が形成されることなく、発光効率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、ガラスマトリクスと析出結晶の屈折率差が０．０５以上であることを特徴とする。
【００１４】
当該構成によれば、励起光が析出結晶により散乱されやすく、配光特性に優れた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、析出結晶が、ウォラストナイト、アノーサイト、ガーナイト、スピネルから選択される少なくとも１種であることを特徴とする。
【００１６】
第四に、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５％以下、ヘイズが９０％以上であることを特徴とする。
【００１７】
第五に、本発明の波長変換部材は、セラミック粉末を０．１〜１０質量％含有することを特徴とする。
【００１８】
当該構成によれば、励起光を散乱させる効果がより大きくなり、配光特性に優れた波長変換部材が得られやすくなる。
【００１９】
第六に、本発明の波長変換部材は、無機蛍光体粉末が、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種であることを特徴とする。
【００２０】
第七に、本発明は、前記いずれかに記載の波長変換部材を用いたことを特徴とする半導体発光素子デバイスに関する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の波長変換部材は、ガラスマトリクス中に無機蛍光体粉末が分散してなるものである。
【００２２】
ガラスマトリクスには無機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。また、ガラスマトリクスのガラス組成によって無機蛍光体粉末との反応性に差が出るため、使用する無機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。さらに、所望の色度が得られるように、無機蛍光体粉末の含有量や波長変換部材の厚みを決定することも重要である。
【００２３】
ガラスマトリクスに使用できるガラスとしては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラス（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの少なくとも１種）等が挙げられる。ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスを用いれば、ガラス中からウォラストナイト、アノーサイト等の結晶を析出させることができるため好ましい。
【００２４】
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  ５〜４５％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％、ＺｎＯ  ０〜１０％を含有するものが好ましい。
【００２５】
ＳｉＯ２はガラスネットワークを形成するとともに、ウォラストナイト、アノーサイト等の結晶を構成する成分である。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３０％よりも少なくなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。また、結晶が析出しにくくなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が８０％よりも多くなると、焼成温度が高温になり、無機蛍光体粉末が劣化しやすくなる。
【００２６】
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。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１％よりも少なくなると、前記効果が得られにくくなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が４０％よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。
【００２７】
ＭｇＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。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１０％よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。なお、ＭｇＯはスピネルの構成成分であるため、当該結晶を析出させる場合は、ＭｇＯを積極的に添加することが好ましい。
【００２８】
ＣａＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。また、ＣａＯはウォラストナイト、アノーサイト等の結晶の構成成分である。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２５％よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。なお、ＣａＯはウォラストナイト、アノーサイトの結晶の構成成分であるため、これらの結晶を析出させる場合は、ＣａＯを積極的に添加することが好ましい。
【００２９】
ＳｒＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。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１０％よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。
【００３０】
ＢａＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善するとともに、無機蛍光体粉末との反応を抑制する成分である。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４０％よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。
【００３１】
なお、化学的耐久性を悪化させることなく溶融性を向上させるためには、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合量を５〜４５％、特に１０〜４０％とすることが好ましい。これらの成分の合量が５％より少なくなると、溶融性を改善する効果が得られにくくなり、４５％より多くなると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００３２】
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０〜１０％、好ましくは１〜８％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が１０％よりも多くなると、溶融性が悪化する傾向にある。なお、Ａｌ２Ｏ３はアノーサイト、ガーナイト、スピネル等の結晶の構成成分であるため、これらの結晶を析出させる場合は、Ａｌ２Ｏ３を積極的に添加することが好ましい。
【００３３】
ＺｎＯは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０〜１０％、特に１〜８％であることが好ましい。ＺｎＯの含有量が１０％よりも多くなると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。なお、ＺｎＯはガーナイトの構成成分であるため、当該結晶を析出させる場合は、ＺｎＯを積極的に添加することが好ましい。
【００３４】
また上記成分以外にも、ガラスの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、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを合量で５％まで添加することができる。他にも、ガラスの溶融性を向上させるためにＰ２Ｏ５を５％まで、ガラスの化学的耐久性を向上させるためにＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３をそれぞれ１５％まで添加してもよい。
【００３５】
本発明の波長変換部材は、無機蛍光体粉末がガラスマトリ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、無機蛍光体粉末およびガラス粉末を含む混合粉末の焼結体からなるものであると、無機蛍光体粉末をガラスマトリ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。
【００３６】
ガラス粉末の平均粒径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る。波長変換部材中に気泡が多く含まれると光吸収の原因となり発光効率が低下する傾向がある。好ましい気孔率は２％以下、特に１％以下である。一方、平均粒径Ｄ５０が大きすぎると、波長変換部材中に無機蛍光体粉末が均一に分散されにくくなり、結果として、波長変換部材の発光効率が低下する傾向がある。
【００３７】
本発明の波長変換部材において、ガラスマトリクスは析出結晶を含有してなるものである。析出結晶はガラスマトリクスの種類に応じて異なるが、例えばウォラストナイト、アノーサイト、ガーナイト、スピネル等が挙げられる。当該析出結晶は、ガラスマトリクスを構成するガラスに対して、ガラス転移点−１００℃〜ガラス転移点の温度範囲で熱処理することにより生成させることができる。例えば、本発明の波長変換部材を、ガラス粉末と無機蛍光体粉末を含む混合粉末を焼成して作製する場合は、あらかじめ熱処理を施し結晶を析出させたガラス粉末を原料として用いてもよいし、ガラス粉末と無機蛍光体粉末を含む混合粉末を調製しプレス成形等で圧粉体を作製した後、熱処理を施して結晶を析出させてもよい。
【００３８】
ガラスマトリクス中における析出結晶の含有量は、０．１〜１０質量％、特に１〜８質量％であることが好ましい。析出結晶の含有量が０．１質量％未満であると、励起光を散乱させる効果が得られにくく、配光特性に劣る傾向がある。一方、析出結晶の含有量が１０質量％を超えると、散乱損失が大きくなり発光強度が低下する傾向がある。
【００３９】
析出結晶のサイズは長径で１〜３０μｍ、特に１０〜２０μｍであることが好ましい。結晶サイズが長径で１μｍ未満であると励起光を散乱させる効果が得られにくく、配光特性に劣る傾向がある。一方、析出結晶のサイズが３０μｍを超えると、散乱損失が大きくなり発光強度が低下する傾向がある。
【００４０】
無機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、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該励起光の色相に対して補色の蛍光を発する無機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中心波長４３０〜４９０ｎｍを有する光線であり、蛍光が中心波長５３０〜５９０ｎｍを有する光線であると、白色光が得られやすいため好ましい。
【００４１】
本発明において使用可能な無機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、ＹＡＧ等のガーネット系、その他の酸化物、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、ハロリン酸塩化物などからなるものが挙げられる。
【００４２】
上記無機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。
【００４３】
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無機蛍光体粉末としては、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００４４】
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無機蛍光体粉末としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、ＣｄＳ：Ｉｎ、ＣａＳ：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉＯｎ：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ａｌ３＋，Ｃｕ＋、ＣａＳ：Ｓｎ２＋、ＣａＳ：Ｓｎ２＋，Ｆ、ＣａＳＯ４：Ｃｅ３＋，Ｍｎ２＋、ＬｉＡｌＯ２：Ｍｎ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ＋，Ｃｌ−、Ｃａ３ＷＯ６：Ｕ、Ｃａ３ＳｉＯ４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、Ｓｒ０．２Ｂａ０．７Ｃｌ１．１Ａｌ２Ｏ３．４５：Ｃｅ３＋，Ｍｎ２＋、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、ＺｎＯ：Ｓ、ＺｎＯ：Ｚｎ、Ｃａ２Ｂａ３（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００４５】
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無機蛍光体粉末としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、ＣｄＳ：Ｉｎ、ＣａＳ：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉＯｎ：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
【００４６】
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無機蛍光体粉末としては、ＺｎＳ：Ｅｕ２＋、Ｂａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｕ、Ｓｒ３ＷＯ６：Ｕ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＳＯ４：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＺｎＳ：Ｐ、ＺｎＳ：Ｐ３−，Ｃｌ−、ＺｎＳ：Ｍｎ２＋などが挙げられる。
【００４７】
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無機蛍光体粉末としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、Ｂａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｕ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋が挙げられる。
【００４８】
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無機蛍光体粉末としては、ＣａＳ：Ｙｂ２＋，Ｃｌ、Ｇｄ３Ｇａ４Ｏ１２：Ｃｒ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋、Ｎａ（Ｍｇ，Ｍｎ）２ＬｉＳｉ４Ｏ１０Ｆ２：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｓｎ２＋、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｒ３＋、ＳｒＢ８Ｏ１３：Ｓｍ２＋、ＭｇＳｒ３Ｓｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、α−ＳｒＯ・３Ｂ２Ｏ３：Ｓｍ２＋、ＺｎＳ−ＣｄＳ、ＺｎＳｅ：Ｃｕ＋，Ｃｌ、ＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋、ＺｎＯ：Ｂｉ３＋、ＢａＳ：Ａｕ，Ｋ、ＺｎＳ：Ｐｂ２＋、ＺｎＳ：Ｓｎ２＋，Ｌｉ＋、ＺｎＳ：Ｐｂ，Ｃｕ、ＣａＴｉＯ３：Ｐｒ３＋、ＣａＴｉＯ３：Ｅｕ３＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、（Ｙ、Ｇｄ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋、ＣａＳ：Ｐｂ２＋，Ｍｎ２＋、ＹＰＯ４：Ｅｕ３＋、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｙ（Ｐ、Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＳｒＡｌ４Ｏ７：Ｅｕ３＋、ＣａＹＡｌＯ４：Ｅｕ３＋、ＬａＯ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＬｉＷ２Ｏ８：Ｅｕ３＋，Ｓｍ３＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋などが挙げられる。
【００４９】
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無機蛍光体粉末としては、ＺｎＳ：Ｍｎ２＋，Ｔｅ２＋、Ｍｇ２ＴｉＯ４：Ｍｎ４＋、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、Ｎａ１．２３Ｋ０．４２Ｅｕ０．１２ＴｉＳｉ４Ｏ１１、Ｎａ１．２３Ｋ０．４２Ｅｕ０．１２ＴｉＳｉ５Ｏ１３：Ｅｕ３＋、ＣｄＳ：Ｉｎ，Ｔｅ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｅｕ２Ｗ２Ｏ７などが挙げられる。
【００５０】
なお、励起光や発光の波長域に合わせて、複数の無機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無機蛍光体粉末を混合して使用すればよい。
【００５１】
なお、波長変換部材のガラスマトリ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（ｎｄ）を有するのに対し、無機蛍光体粉末も１．５〜２．４程度といった幅広い屈折率を有する。ガラスと無機蛍光体粉末の組み合わせは、いろいろな可能性があるが、特にガラスと無機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、配光特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、ガラスと無機蛍光体粉末の屈折率差が小さい場合（例えば、０．０５未満）に特に効果が得られやすいと言える。
【００５２】
波長変換部材における無機蛍光体粉末の含有量は１〜３０質量％、特に２〜２０質量％であることが好ましい。無機蛍光体粉末の含有量が１質量％より少ないと、発光強度が不十分となり、白色照明が得られにくくなる。一方、無機蛍光体粉末の含有量が３０質量％より多くなると、励起光が無機蛍光体粉末全体に十分に照射されず、発光強度が低下する傾向がある。また、気孔が発生しやすくなり、緻密な構造が得られにくい。波長変換部材に気孔が存在すると、水分等が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。
【００５３】
また本発明の波長変換部材は、低温型石英、低温型クリストバル石、コランダム、ガーネット、正方晶ジルコニア、ガーナイト、コージエライトなどの透光性を有するセラミック粉末を添加することができる。波長変換部材がこれらのセラミック粉末を含有することにより、励起光を散乱させる効果がより大きくなり、配光特性に優れた波長変換部材が得られやすくなる。なお、励起光の散乱効果を高めるには、ガラスとセラミック粉末の屈折率差が大きくなるよう組み合わせることが好ましい。具体的には、ガラスとセラミック粉末の屈折率差は０．０５以上、特に０．１以上であることが好ましい。
【００５４】
セラミック粉末の平均粒径Ｄ５０は１〜３０μｍ、特に２〜５μｍであることが好ましい。セラミック粉末の平均粒径Ｄ５０が１μｍ未満であると励起光を散乱させる効果が得られにくく、配光特性に劣る傾向がある。一方、セラミック粉末の平均粒径Ｄ５０が３０μｍを超えると、散乱損失が大きくなり発光強度が低下する傾向がある。
【００５５】
波長変換部材におけるセラミック粉末の含有量は０．１〜１０質量％、特に１〜８質量％であることが好ましい。セラミック粉末の含有量が０．１質量％未満であると、上記効果が得られにくくなる。一方、セラミック粉末の含有量が１０質量％より多いと、散乱損失が大きくなり発光強度が低下する傾向がある。
【００５６】
本発明の波長変換部材は、平行光線（直線）透過率が５％以下、特に３％以下であることが好ましい。また、ヘイズが９０％以上、特に９５％以上であることが好ましい。平行光線透過率が５％を超える、またはヘイズが９０％未満であると、励起光の直進成分が多くなりすぎて、半導体発光素子デバイスの配光特性に劣る傾向がある。
【００５７】
本発明の波長変換部材は、例えば無機蛍光体粉末とガラス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。
【００５８】
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、押し出し成形法等の方法を採用することができる。
【００５９】
ガラス粉末と無機蛍光体粉末の混合粉末の焼成温度は、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、気孔が残存して発光効率が低下しやすくなる。一方、上限は特に限定されないが、ガラス粉末の軟化点＋１００℃以下であることが好ましい。焼成温度がガラス粉末の軟化点＋１００℃より高くなると、ガラス粉末と無機蛍光体粉末の反応が進行し、無機蛍光体粉末が一部消失して発光強度が低下する傾向がある。
【００６０】
本発明の波長変換部材は、励起光源であるＬＥＤチップ等の半導体発光素子と組み合わせることにより半導体発光素子デバイスとして使用することができる。本発明の波長変換部材は、ＬＥＤチップ等の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、板状体の波長変換部材の下側にＬＥＤチップを複数個設置することによって、発光機能と拡散機能を備えた面発光デバイスとして利用することも可能である。
【実施例】
【００６１】
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。
【００６２】
表１は実施例（Ｎｏ．１〜４）および比較例（Ｎｏ．５）を示している。
【００６３】
【表１】
2011222751.tif 000002
【００６４】
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、平均粒径Ｄ５０が３０μｍのガラス粉末を得た。
【００６５】
次に、ガラス粉末に対し、表１に示す無機蛍光体粉末およびセラミック粉末を混合し、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１に示す焼成温度で焼成し、焼結体を得た。なお、試料Ｎｏ．１〜４については、焼成前に表１に示す温度で熱処理を行い、ガラスマトリクス中に結晶を析出させた。焼結体に対して研磨処理を施し、直径８ｍｍ、厚さ０．３ｍｍに加工した。得られた波長変換部材について、平行光線透過率、ヘイズ、配光特性を測定した。結果を表１に示す。
【００６６】
析出結晶種は粉末Ｘ線回折法により同定した。また、析出結晶量は得られたＸ線回折チャートのピーク強度より算出した。
【００６７】
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。
【００６８】
配光特性は、青色ＬＥＤを波長変換部材に照射し、光軸に対して０°と６０°の角度から透過光を目視によりそれぞれ観察し、色度のずれが認められない場合を「○」、色度のずれが認められた場合を「×」として評価した。
【００６９】
表１から明らかなように、本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜４の波長変換部材は、平行光線透過率が２．０％以下と小さく、ヘイズが９７．４％以上と大きいため、配光特性が良好であった。一方、比較例である試料Ｎｏ．１の波長変換部材は、平行光線透過率が１１．０％と大きく、ヘイズが８２．８％以上と小さいため配光特性に劣っていた。