(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、所望の色度範囲を有しつつ光拡散特性に優れ、かつ、全光束値の高い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、ガラスマトリクスが分相構造を有することを特徴とする波長変換部材。ガラスマトリクスが第一の相および第二の相からなる分層構造を有し、第一の相および第二の相の屈折率差が０．００１〜０．５であることが好ましい。【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、ガラスマトリクスが分相構造を有することを特徴とする波長変換部材。
【請求項２】
ガラスマトリクスが第一の相および第二の相からなる分層構造を有し、第一の相および第二の相の屈折率差が０．００１〜０．５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】
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または２に記載の波長変換部材。
【請求項４】
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、アルミン酸塩化物またはハロリン酸塩化物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】
ＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠して測定した平行光線透過率が１０％以下、ヘイズが８０％以上であ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】
請求項１〜５のいずれかに記載の波長変換部材、および、波長変換部材に励起光を照射する光源を備えてな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チップと、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チップ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チップ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チップ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チップ上に塗布する際、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マトリクス中に分散させ、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生じない。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チップ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の照射光の拡散が均質でなくなり、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傾向がある。また、励起光が無機蛍光体粉末に当たる頻度が少なくなるため全光束値が低くなりやすい。
【０００８】
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拡散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。また無機蛍光体粉末の量を増やすと、無機蛍光体粉末自身が励起光を過剰に遮断して、かえって全光束値が低下する傾向がある。
【０００９】
以上に鑑み、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、所望の色度範囲を有しつつ光拡散特性に優れ、かつ、全光束値の高い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】
【００１０】
本発明者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拡散特性を向上でき、かつ全光束値も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。
【００１１】
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、ガラスマトリクスが分相構造を有することを特徴とする波長変換部材に関する。
【００１２】
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チップからの励起光の直進成分が多いと、白色ＬＥＤの照射光の拡散にばらつきが生じて、照射角度によって色度が異なるという問題がある。そこで、ガラスマトリクスが分相構造を有するものであれば、当該分相構造によって励起光の散乱を高めることが可能となり、結果として拡散特性に優れ、全光束値の高い波長変換部材を得ることができる。
【００１３】
第二に、本発明の波長変換部材は、ガラスマトリクスが第一の相および第二の相からなる分層構造を有し、第一の相および第二の相の屈折率差が０．００１〜０．５であることが好ましい。
【００１４】
当該構成によれば、励起光が分相構造によって散乱されやすく、拡散特性に優れ、全光束値の高い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、セラミック粉末を０．１〜１０質量％含有することが好ましい。
【００１６】
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、拡散特性に優れ、全光束値の高い波長変換部材が得られやすくなる。
【００１７】
第四に、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、アルミン酸塩化物またはハロリン酸塩化物であることが好ましい。
【００１８】
第五に、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１０％以下、ヘイズが８０％以上であることが好ましい。
【００１９】
第六に、本発明は、前記いずれかの波長変換部材、および、波長変換部材に励起光を照射する光源を備えてなることを特徴とする発光デバイスに関する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、所望の色度範囲を有しつつ拡散特性に優れ、かつ、全光束値が高い波長変換部材を提供することが可能となる。
【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。
【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。
【００２４】
ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３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＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜２０％、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。
【００２５】
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、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り、さらには分相を発現させるための成分である。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。
【００２７】
アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）は、分相を促進させるための成分である。また、アルカリ土類金属酸化物は溶融温度を低下させて溶融性を改善する効果もある。ただし、アルカリ土類金属酸化物の含有量が多すぎると、分相傾向が大きすぎて、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して、励起光の散乱状態が変化し、結果として波長変換部材部材の各ロット間における拡散特性がばらつきやすくなる。また、化学的耐久性が低下する傾向にある。したがって、以上の特性を総合的に考慮して、アルカリ土類金属酸化物の含有量を適宜調整することが好ましい。具体的には、その含有量は合量で０〜４５％、特に５〜４０％が好ましい。
【００２８】
アルカリ土類金属酸化物の各成分の好ましい範囲は以下の通りである。
【００２９】
ＭｇＯの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。
【００３０】
ＣａＯの含有量は０〜３０％、特に３〜２０％であることが好ましい。
【００３１】
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。
【００３２】
ＢａＯの含有量は０〜４０％、特に５〜３０％であることが好ましい。なお、ＢａＯはガラスと無機蛍光体粉末の反応を抑制する効果もある。
【００３３】
なお、アルカリ土類金属酸化物はイオン半径が小さいほど分相を促進させやすくなる。また、分子量が小さいほど屈伏点が上昇する傾向がある。したがって、分相性、屈伏点等の特性を総合的に考慮して、アルカリ土類金属酸化物の種類および含有量を適宜選択することが好ましい。
【００３４】
アルカリ金属酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、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。その含有量は合量で０〜２０％、０．１〜１５％、１〜１０％、特に２〜８％であることが好ましい。アルカリ金属酸化物の含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下しやすくなる。
【００３５】
アルカリ金属酸化物の各成分の好ましい範囲は以下の通りである。
【００３６】
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。
【００３７】
Ｎａ２Ｏの含有量は０〜２０％、０〜１０％、特に０〜２％であることが好ましい。
【００３８】
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。
【００３９】
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にある。
【００４０】
ＺｎＯは分相性を顕著に促進す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する傾向にある。
【００４１】
また上記成分以外にも、分相性を向上させるためにＰ２Ｏ５を５％まで、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、ＺｒＯ２を合量で１５％まで添加してもよい。
【００４２】
ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスとしては、例えば組成としてモル％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。
【００４３】
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、軟化点が上昇する傾向にあり、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、波長変換部材部材の全光束値が低下しやすくなる。また、ガラス化しにくくなる。
【００４４】
Ｐ２Ｏ５はガラスネットワークを形成するための成分である。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する傾向にある。
【００４５】
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。
【００４６】
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、ＢａＯを合量で５％まで、またＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、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、Ｌａ２Ｏ３を合量で１５％まで添加してもよい。
【００４７】
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（粉末焼結法）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。
【００４８】
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全光束値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、波長変換部材の全光束値が低下する傾向がある。
【００４９】
本発明の波長変換部材において、ガラスマトリクスは分相構造を有してなるものである。分相構造はガラスマトリクスの種類に応じて異なるが、例えばスピノーダル分相、バイノーダル分相等が挙げられる。分相構造は、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〜焼成温度未満の温度範囲、特に好ましくはガラス転移点〜ガラス転移点＋３００℃で熱処理することにより生成させることができる。熱処理時間は十分に分相を促進させる観点から、１０分間以上、特に１５分間以上行うことが好ましい。ただし、過剰に分相すると、散乱損失が大きくなり全光束値が低下する傾向があるため、熱処理時間は６０分間以下、特に４５分間以下であることが好ましい。熱処理は、焼成前または焼成後のいずれに行なっても良い。また、あらかじめ上記熱処理を施して分相させたガラス材料を粉砕して得られたガラス粉末を原料として用いることにより、所望の分層構造を有する本発明の波長変換部材を作製しても構わない。
【００５０】
ガラスマトリクスが第一の相および第二の相からなる分層構造を有する場合、第一の相および第二の相の屈折率差が０．００１〜０．５、特に０．００１〜０．４であることが好ましい。当該屈折率差が小さすぎると、励起光を散乱させる効果が得られにくく、拡散特性に劣る傾向がある。一方、当該屈折率差が大きすぎると、散乱損失が大きくなり全光束値が低下する傾向がある。
【００５１】
上記分相構造において、第一の相の割合は０．１〜５０体積％、特に１〜４５体積％であることが好ましい。第一の相の割合が小さすぎると、励起光を散乱させる効果が得られにくく、拡散特性に劣る傾向がある。一方、第一の相の割合が大きすぎると、散乱損失が大きくなり全光束値が低下する傾向がある。
【００５２】
分相の種類がスピノーダル分相である場合、第一の相または第二の相が略球形状を示す。この略球形状の相の直径は０．１〜５００μｍ、特に０．５〜４００μｍであることが好ましい。当該直径が小さすぎると、励起光を散乱させる効果が得られにくく、拡散特性に劣る傾向がある。一方、当該直径が大きすぎると、散乱損失が大きくなり全光束値が低下する傾向がある。
【００５３】
なお、本発明において、第一の相とは、ガラスネットワーク成分（例えば、ＳｉＯ２やＰ２Ｏ５等）が相対的に少ない相を指す。
【００５４】
無機蛍光体粉末としては、紫外域または可視域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。
【００５５】
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、ハロリン酸塩化物等からなるものが挙げられる。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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少なすぎると、全光束値が不十分となり、白色光が得られにくくなる。一方、無機蛍光体粉末の含有量が多すぎると、励起光が無機蛍光体粉末全体に十分に照射されず、全光束値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。
【００６７】
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、拡散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。
【００６８】
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、コージエライト等の透光性を有するセラミック粉末を含有していてもよい。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、拡散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、ガラス粉末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。
【００６９】
セラミック粉末の平均粒径Ｄ５０は０．１〜３０μｍ、特に０．２〜５μｍであることが好ましい。セラミック粉末の平均粒径Ｄ５０が小さすぎると、励起光を散乱させる効果が得られにくい。一方、セラミック粉末の平均粒径Ｄ５０が大きすぎると、散乱損失が大きくなり全光束値が低下する傾向がある。
【００７０】
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少なすぎると、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多すぎると、散乱損失が大きくなり全光束値が低下する傾向がある。
【００７１】
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１０％以下、特に７％以下であることが好ましく、ヘイズが８０％以上、特に８５％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、光拡散特性に劣る傾向がある。また、所望の全光束値が得られにくくなる。
【００７２】
本発明の波長変換部材は、例えば無機蛍光体粉末と既述の方法で表面に異質層を形成したガラス粉末を含有する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。
【００７３】
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、押し出し成形法等を採用することができる。
【００７４】
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。焼成温度が低すぎると、気孔が残存して全光束値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。焼成温度が高すぎると、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全光束値が低下する傾向がある。
【００７５】
本発明の波長変換部材は、励起光源であるＬＥＤチップ等の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。本発明の波長変換部材は、光源上に直接接着してもよいし、光源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光源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および２は実施例（Ｎｏ．１〜４、６〜９）および比較例（Ｎｏ．５、１０）を示している。
【００７８】
【表１】
2013095849.tif 000002
【００７９】
【表２】
2013095849.tif 000003
【００８０】
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。
【００８１】
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および２に示す焼成温度で焼成し、焼結体を得た。なお、試料Ｎｏ．１〜４および６〜９については、焼成後に表１および２に示す温度で２０分間熱処理を行い、ガラスマトリクス中に第一の相および第二の相からなる分相構造を発現させた。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、波長変換部材を得た。得られた波長変換部材について、分相の有無、分相構造における各相の屈折率および第一の相の割合、平行光線透過率、ヘイズ、拡散特性、全光束値を測定または評価した。結果を表１および２に示す。
【００８２】
分相構造の有無は、波長変換部材部材を研磨処理し、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）を備えた走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ製  Ｓ−４３００ＳＥ）により確認した。表中には、分層構造が認められた場合を「○」、認められなかった場合を「×」で表記した。
【００８３】
分相構造における第一の相の割合は、無機蛍光体粉末を配合せず、ガラス粉末のみを用いて同じ条件で熱処理して分相させたのち、焼成および研磨処理を施し、上記走査型電子顕微鏡を用いて画像解析することにより求めた。画像解析装置には三谷商事株式会社のＷＩＮＲＯＯＦを使用した。以下に画像処理手順を示す。
【００８４】
走査型電子顕微鏡で映し出された分層構造の画像は、第一の相と第二の相の組成が異なることにより、一方は明るく、もう一方は暗く写る。その画像を画像解析装置を用いて２値化処理し、第一の相と第二の相を色別けした。各相の割合は以下のように算出した。
【００８５】
第一の相の割合（体積％）＝（第一の相の総面積／処理画像の総面積）×１００
第二の相の割合（体積％）＝１００−（第一の相の割合）
【００８６】
なお、上記方法により得られたガラス表面における第一の相の面積率は、ガラス全体における第一の相の体積率と等しいことが一般的に知られている（清宮義博（2006）「複合材料中の粒子の体積率と面積率の関係」  明星大学理工学部研究紀要  号:42  貢:21−24参照）。
【００８７】
各相の屈折率は、上記のＥＤＸを備えた走査型電子顕微鏡を用いた分析により得られた第一の相および第二の相の組成に基づきガラスを作製し、得られたガラスについて測定を行った。測定には屈折率計（カルニュー製  ＫＰＲ−２００）を用い、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。
【００８８】
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。
【００８９】
拡散特性は、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。
【００９０】
波長変換部材の全光束値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によって波長変換部材を励起し、光ファイバーを通じてその発光を小型分光器（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全光束値を算出した。
【００９１】
表１および２から明らかなように、本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜４および６〜９の波長変換部材は、平行光線透過率が７．３％以下と小さく、ヘイズが８３．９％以上と大きいため、拡散特性が良好であった。さらに全光束値が１６ｌｍ以上と高かった。一方、比較例である試料Ｎｏ．５および１０の波長変換部材は、平行光線透過率が１８．２％以上と大きく、ヘイズが７６．３％以下と小さいため、拡散特性に劣っていた。さらに全光束値が１３ｌｍ以下と低くかった。