特許 6561777 波長変換素子の製造方法並びに波長変換素子及び発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6561777

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】波長変換素子の製造方法並びに波長変換素子及び発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/50 20100101AFI20190808BHJP

   F21V 29/502 20150101ALI20190808BHJP

   F21V 29/70 20150101ALI20190808BHJP

   C09K 11/02 20060101ALI20190808BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20190808BHJP

   H01S 5/022 20060101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/50

   F21V29/502 100

   F21V29/70

   C09K11/02 Z

   G02B5/20

   H01S5/022

【請求項の数】13

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-214240(P2015-214240)

(22)【出願日】2015年10月30日

(65)【公開番号】特開2017-85039(P2017-85039A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2018年5月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001232

【氏名又は名称】特許業務法人 宮▲崎▼・目次特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古山 忠仁

(72)【発明者】

【氏名】藤田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】藤田 俊輔

(72)【発明者】

【氏名】清水 寛之

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−３０５９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０２９０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１５２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４７８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３９４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７１９６３５４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１４−２０４０７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｈ０１Ｓ ５／００− ５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貫通孔を有する放熱部材と、前記貫通孔内に配置される波長変換部材とを備える波長変換素子を製造する方法であって、
前記貫通孔内に前記波長変換部材を配置し、ガラス材を前記波長変換部材の上に載置する工程と、
前記ガラス材を加熱しながら前記波長変換部材側にプレスし、前記ガラス材によって前記波長変換部材を前記貫通孔内に融着固定する工程とを備え、
前記ガラス材をプレスする際、軟化流動した前記ガラス材を、前記波長変換部材と前記貫通孔の間に浸透させる、波長変換素子の製造方法。

【請求項2】

前記ガラス材が、低融点ガラスである、請求項１に記載の波長変換素子の製造方法。

【請求項3】

前記ガラス材が、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、スズリン酸塩ガラス、ビスマス酸塩ガラス及びホウケイ酸鉛ガラスから選択される少なくとも１種である、請求項１または２に記載の波長変換素子の製造方法。

【請求項4】

前記貫通孔は、一方端から他方端に向かって拡がるテーパー状に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。

【請求項5】

前記貫通孔に対応した形状を有する前記波長変換部材を、前記他方端側から前記貫通孔内に配置する、請求項４に記載の波長変換素子の製造方法。

【請求項6】

前記波長変換部材が、無機バインダー中に蛍光体の粉末を分散して形成されたものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。

【請求項7】

前記波長変換部材が、多結晶セラミック蛍光体または単結晶セラミック蛍光体からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。

【請求項8】

前記波長変換部材が、蛍光体層と、前記蛍光体層より高い熱伝導率を有する透光性放熱層とを交互に積層させた積層体である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。

【請求項9】

前記透光性放熱層が、透光性セラミックからなる、請求項８に記載の波長変換素子の製造方法。

【請求項10】

前記放熱部材が、金属またはセラミックから形成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。

【請求項11】

一方端から他方端に向かって拡がるテーパー状に形成されている貫通孔を有する放熱部材と、
前記貫通孔内に配置され、側面が前記貫通孔のテーパー状の表面に対応した形状を有している波長変換部材と、
前記貫通孔内に配置され、前記波長変換部材の上に設けられる低融点ガラスからなるガラス材と、
前記貫通孔と前記波長変換部材の間の隙間を埋めるように設けられる前記低融点ガラスからなるガラス層とを備え、
前記ガラス材及び前記ガラス層によって前記波長変換部材が前記貫通孔内に融着固定されている、波長変換素子。

【請求項12】

請求項１１に記載の波長変換素子と、前記波長変換素子に励起光を照射する光源とを備える、発光装置。

【請求項13】

前記光源がレーザーダイオードである、請求項１２に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の発する光の波長を別の波長に変換する波長変換素子の製造方法並びに波長変換素子及び発光装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、蛍光ランプや白熱灯に代わる次世代の発光装置として、低消費電力、小型軽量、容易な光量調節という観点から、ＬＥＤやＬＤを用いた発光装置に対する注目が高まってきている。そのような次世代発光装置の一例として、例えば特許文献１には、青色光を出射するＬＥＤ上に、ＬＥＤからの光の一部を吸収して黄色光に変換する波長変換部材が配置された発光装置が開示されている。この発光装置は、ＬＥＤから出射された青色光と、波長変換部材から出射された黄色光との合成光である白色光を発する。

【0003】

波長変換部材としては、従来、樹脂マトリクス中に無機蛍光体粉末を分散させたものが用いられている。しかしながら、当該波長変換部材を用いた場合、ＬＥＤからの光により樹脂が劣化し、発光装置の輝度が低くなりやすいという問題がある。特に、ＬＥＤが発する熱や高エネルギーの短波長（青色〜紫外）光によってモールド樹脂が劣化し、変色や変形を起こすという問題がある。

【0004】

そこで、樹脂に代えてガラスマトリクス中に蛍光体を分散固定した完全無機固体からなる波長変換部材が提案されている（例えば、特許文献２及び３を参照）。当該波長変換部材は、母材となるガラスがＬＥＤの熱や照射光により劣化しにくく、変色や変形といった問題が生じにくいという特徴を有している。

【0005】

近年、ハイパワー化を目的として、光源として用いるＬＥＤやＬＤの出力が上昇している。それに伴い、光源の熱や、励起光を照射された蛍光体から発せられる熱により波長変換部材の温度が上昇し、その結果、発光強度が経時的に低下する（温度消光）という問題がある。また、場合によっては、波長変換部材の温度上昇が顕著となり、構成材料（ガラスマトリクス等）が溶解するおそれがある。

【0006】

そこで、波長変換部材からの熱を放熱するため、波長変換部材の周辺部に、当該波長変換部材より高い熱伝導率を有する放熱部材が設けられた波長変換素子が提案されている（例えば、特許文献４を参照）。特許文献４では、波長変換部材をステンレス製の放熱部材に取り付ける方法として、貫通孔を有する放熱部材の嵌合部に切り込みまたは穴部を形成し、切り込みまたは穴部に低融点ガラスを充填することにより取り付ける方法が挙げられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０００−２０８８１５号公報

【特許文献2】特開２００３−２５８３０８号公報

【特許文献3】特開２００７−０１６１７１号公報

【特許文献4】特開２００７−３２３８６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献４に記載の方法では、波長変換部材と放熱部材との間に隙間が形成され、波長変換部材からの熱が放熱部材に伝達されにくい。

【0009】

本発明の目的は、波長変換部材からの熱を効率良く放熱部材に伝達することができる波長変換素子の製造方法並びに波長変換素子及び発光装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の製造方法は、貫通孔を有する放熱部材と、貫通孔内に配置される波長変換部材とを備える波長変換素子を製造する方法であって、貫通孔内に波長変換部材を配置し、ガラス材を波長変換部材の上に載置する工程と、ガラス材を加熱しながら波長変換部材側にプレスし、ガラス材によって波長変換部材を貫通孔内に融着固定する工程とを備えることを特徴としている。

【0011】

本発明においては、ガラス材をプレスする際、軟化流動したガラス材を、波長変換部材と貫通孔の間に浸透させることが好ましい。

【0012】

ガラス材は、低融点ガラスであることが好ましい。

【0013】

ガラス材としては、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、スズリン酸塩ガラス、ビスマス酸塩ガラス及びホウケイ酸鉛ガラスから選択される少なくとも１種が挙げられる。

【0014】

貫通孔は、一方端から他方端に向かって拡がるテーパー状に形成されていることが好ましい。この場合、貫通孔に対応した形状を有する波長変換部材を、他方端側から貫通孔内に配置することが好ましい。

【0015】

波長変換部材は、無機バインダー中に蛍光体の粉末を分散して形成されたものであることが好ましい。

【0016】

波長変換部材は、多結晶セラミック蛍光体または単結晶セラミック蛍光体からなるものであってもよい。

【0017】

波長変換部材は、蛍光体層と、蛍光体層より高い熱伝導率を有する透光性放熱層とを交互に積層させた積層体であってもよい。この場合、透光性放熱層が、透光性セラミックからなることが好ましい。

【0018】

本発明において、放熱部材は、金属またはセラミックから形成されていることが好ましい。

【0019】

本発明の波長変換素子は、貫通孔を有する放熱部材と、貫通孔内に配置される波長変換部材と、貫通孔内に配置され、波長変換部材の上に設けられる低融点ガラスからなるガラス材とを備え、ガラス材によって波長変換部材が貫通孔内に融着固定されていることを特徴としている。

【0020】

本発明の波長変換素子は、貫通孔と波長変換部材の間に設けられる低融点ガラスからなるガラス層をさらに備えることが好ましい。

【0021】

本発明の発光装置は、上記本発明の波長変換素子と、波長変換素子に励起光を照射する光源とを備えることを特徴している。

【0022】

光源としては、レーザーダイオードが挙げられる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、波長変換部材からの熱を効率良く放熱部材に伝達することができる波長変換素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１の実施形態の製造方法で製造される波長変換素子を示す模式的断面図である。

【図2】本発明の第１の実施形態の製造方法を説明するための模式的断面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態の製造方法を説明するための模式的断面図である。

【図4】本発明の第２の実施形態の製造方法で製造される波長変換素子を示す模式的断面図である。

【図5】本発明の第３の実施形態における波長変換部材を示す模式的断面図である。

【図6】本発明の第１の実施形態の波長変換素子を用いた発光装置の一例を示す模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

【0026】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の製造方法で製造される波長変換素子を示す模式的断面図である。図１に示すように、本実施形態の波長変換素子１０は、貫通孔３を有する放熱部材２と、貫通孔３内に配置される波長変換部材１と、貫通孔３内に配置され、波長変換部材１の上に設けられるガラス材４とを備えている。波長変換部材１は、ガラス材４によって貫通孔３内に融着固定されている。本実施形態において、ガラス材４は低融点ガラスから形成されている。また、本実施形態において、波長変換部材１と貫通孔３の間には、ガラス層４ａが設けられている。ガラス層４ａは、後述するように、軟化流動したガラス材４を、波長変換部材１と貫通孔３の間に浸透させることにより形成することができる。

【0027】

波長変換部材１としては、光源から発せられた励起光により蛍光を発する蛍光体を含むものが挙げられる。このような波長変換部材１としては、無機バインダー中に蛍光体の粉末を分散して形成されたものが挙げられる。無機バインダー中に分散させることにより、蛍光体を均一に分散することができる。無機バインダーとしては、ガラスやポリシラザン等が挙げられる。ガラスとしては、蛍光体の耐熱性を考慮し、軟化点が２５０℃〜１０００℃、さらには３００℃〜８５０℃であるものを用いることが好ましい。ガラスの具体例としては、ホウケイ酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス等が挙げられる。

【0028】

蛍光体は、励起光の入射により蛍光を出射するものであれば、特に限定されるものではない。蛍光体の具体例としては、例えば、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、塩化物蛍光体、酸塩化物蛍光体、硫化物蛍光体、酸硫化物蛍光体、ハロゲン化物蛍光体、カルコゲン化物蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、ハロリン酸塩化物蛍光体、ガーネット系化合物蛍光体から選ばれた少なくとも１種が挙げられる。励起光として青色光を用いる場合、例えば、緑色光、黄色光または赤色光を蛍光として出射する蛍光体を用いることができる。

【0029】

蛍光体の平均粒子径（Ｄ_５０）は、１〜５０μｍであることが好ましく、５〜２５μｍであることがより好ましい。蛍光体の平均粒子径が小さすぎると、発光強度が低下しやすくなる。一方、蛍光体の平均粒子径が大きすぎると、発光色が不均一になる傾向がある。

【0030】

波長変換部材１中における蛍光体の含有量は、５〜８０体積％であることが好ましく、１０〜７５体積％であることがより好ましく、２０〜７０体積％であることがさらに好ましい。蛍光体の含有量が少なすぎると、所望の発光強度が得られにくくなる。一方、蛍光体の含有量が多すぎると、波長変換部材１の機械的強度が低下しやすくなる。

【0031】

波長変換部材１は、無機バインダー等を含まない、実質的に蛍光体のみから構成されたものであってもよい。このようなものとして、具体的には多結晶セラミック蛍光体及び単結晶セラミック蛍光体が挙げられる。これらのセラミック蛍光体は耐熱性に非常に優れるため、励起光の出力が大きくなって高温になった場合であっても、溶解等の不具合が発生しにくい。多結晶セラミック蛍光体及び単結晶セラミック蛍光体としては、例えばＹＡＧセラミック蛍光体等のガーネット系セラミック蛍光体が挙げられる。

【0032】

波長変換部材１の厚みは、励起光が確実に蛍光体に吸収されるような厚みである範囲において、薄い方が好ましい。その理由としては、波長変換部材１が厚すぎると、波長変換部材１における光の散乱や吸収が大きくなりすぎ、蛍光の出射効率が低下する傾向があること、及び、波長変換部材１の温度が高くなって、経時的な発光強度の低下や構成材料の溶解が発生しやすくなることが挙げられる。そのため、波長変換部材１の厚みは、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましく、０．８ｍｍ以下であることがさらに好ましい。波長変換部材１の厚みの下限値は、通常、０．０３ｍｍ程度である。また、出射光として白色を得る目的の場合は、励起光と蛍光が適切な割合になるように、波長変換部材１の厚みを制御すればよい。

【0033】

放熱部材２は、波長変換部材１で生じた熱を放熱するため設けられている。したがって、放熱部材２は、高い熱伝導率を有する材質から形成されていることが好ましい。このような観点から、放熱部材２は、金属またはセラミックなどから形成されていることが好ましい。金属としては、例えば、アルミニウムやステンレス等が挙げられる。セラミックとしては、高熱伝導性セラミックを用いることができる。高熱伝導性セラミックとしては、酸化アルミニウム系セラミック、窒化アルミニウム系セラミック、炭化ケイ素系セラミック、窒化ホウ素系セラミック、酸化マグネシウム系セラミック、酸化チタン系セラミック、酸化ニオビウム系セラミック、酸化亜鉛系セラミック、酸化イットリウム系セラミックなどが挙げられる。

【0034】

本実施形態における放熱部材２の貫通孔３は、一方端３ｂから他方端３ｃに向かって拡がるテーパー状に形成されている。また、波長変換部材１は貫通孔３に対応した形状を有している。具体的には、波長変換部材１の側面１ａは、貫通孔３のテーパー状の表面３ａに対応した形状を有している。波長変換部材１の側面１ａ及び貫通孔３の表面３ａが上記形状を有することにより、図２を参照して後述する波長変換素子１０の製造工程において、波長変換部材１の側面１ａを、貫通孔３の表面３ａに均一に圧着させやすくなる。本実施形態において、波長変換部材１の側面１ａ及び貫通孔３の表面３ａは、円錐台形のテーパー状に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば角錐台形のテーパー状に形成されていてもよい。

【0035】

本実施形態の波長変換素子１０においては、例えば、一方端３ｂ側から、貫通孔３内の波長変換部材１に励起光を照射し、波長変換部材１で波長変換して、蛍光を他方端３ｃ側から出射させることができる。

【0036】

波長変換部材１から外部に励起光及び蛍光が漏れるのを防止するため、波長変換部材１の側面１ａ及び／または貫通孔３の表面３ａの上に、反射層を設けてもよい。反射層としては、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕ等からなる金属層や、アルミナやチタニア等を含むセラミック層が挙げられる。なお、放熱部材２が金属から形成される場合、貫通孔３の表面３ａを反射層として機能させることもできる。

【0037】

波長変換部材１の励起光入射側表面に、蛍光の前方取り出し向上を目的として、バンドパスフィルターを設けてもよい。また、波長変換部材１の励起光及び蛍光の出射側表面に、励起光及び蛍光の反射損失低減を目的として反射防止膜を設けてもよい。

【0038】

ガラス材４は、低融点ガラスであることが好ましい。ここで、低融点ガラスは、その軟化点が８５０℃以下であることが好ましく、７００℃以下であることがより好ましく、６５０℃以下であることが特に好ましい。低融点ガラスの軟化点の下限は特に限定されないが、現実的には１５０℃以上である。なお、低融点ガラスの軟化点はファイバーエロンゲーション法により得られた値を言う。本実施形態において、ガラス材４は低融点ガラスから形成されている。ガラス材４は、例えば、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、スズリン酸塩ガラス、ビスマス酸塩ガラス及びホウケイ酸鉛ガラスから選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、ホウケイ酸塩系ガラス、スズリン酸塩系ガラスは軟化点が比較的低く低温焼結が可能であり、焼成時における蛍光体の劣化を抑制できるため、特に好ましく用いられる。

【0039】

ガラス材４は、貫通孔３内に配置され、波長変換部材１の上に設けられている。ガラス材４も、波長変換部材１と同様に、貫通孔３のテーパー状の表面３ａに対応した形状を有していることが好ましい。ガラス材４が、このような形状を有することにより、ガラス材４を貫通孔３に密着させることができ、ガラス材４を介して波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。

【0040】

本実施形態において、波長変換部材１と貫通孔３の間には、ガラス層４ａが設けられている。ガラス層４ａは、軟化流動したガラス材４を、波長変換部材１と貫通孔３の間に浸透させることにより形成することができる。したがって、ガラス層４ａは、ガラス材４と同じ材質から形成されていることが好ましい。

【0041】

ガラス層４ａが形成されていない場合には、波長変換部材１の側面１ａが、貫通孔３の表面３ａに密着していることが好ましい。波長変換部材１の側面１ａを貫通孔３の表面３ａに密着させることにより、波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。しかしながら、波長変換部材１の側面１ａまたは貫通孔３の表面３ａに微小な凹凸が形成されている場合や、波長変換部材１の側面１ａの形状と貫通孔３の表面３ａの形状が完全には対応していない場合などには、波長変換部材１の側面１ａと貫通孔３の表面３ａの間に隙間が形成されてしまう。このような場合には、波長変換部材１の側面１ａと貫通孔３の表面３ａの間に、ガラス層４ａを形成して、隙間をガラス層４ａで埋めることにより、波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。

【0042】

図２は、本発明の第１の実施形態の製造方法を説明するための模式的断面図である。図２に示すように、放熱部材２の貫通孔３内に波長変換部材１を配置し、ガラス材４を波長変換部材１の上に載置する。図２に示す状態では、波長変換部材１及びガラス材４と、貫通孔３との間に隙間が存在しているが、波長変換部材１及びガラス材４は、貫通孔３と接するような状態で貫通孔３内に配置されていてもよい。

【0043】

次に、図２に示すように、ガラス材４の上に加熱プレス部材５を配置し、ガラス材４を加熱しながら、ガラス材４を矢印Ａ方向にプレスする。加熱温度は、ガラス材４の軟化点より高い温度であることが好ましい。また、加熱温度は、波長変換部材１における蛍光体に熱による劣化が生じないような温度であることが好ましい。加熱温度は、具体的には、軟化点℃〜軟化点＋２００℃の範囲内であることが好ましく、軟化点＋１０℃〜軟化点＋１５０℃の範囲内であることが好ましい。

【0044】

ガラス材４を加熱しながらプレスすることにより、ガラス材４の下方に配置された波長変換部材１の側面１ａを、貫通孔３の表面３ａに圧着させることができる。これにより、波長変換部材１の側面１ａと貫通孔３の表面３ａの間に形成される隙間を小さくすることができ、波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができるようになる。また、加熱プレスによりガラス材４を軟化流動させ、図１に示すように、軟化流動したガラス材４を、波長変換部材１と貫通孔３の間に浸透させてガラス層４ａを形成してもよい。ガラス層４ａを形成することにより、波長変換部材１と貫通孔３の間の空隙部分を減少させ、波長変換部材１からの熱をさらに効果的に放熱部材２に伝達させることができる。

【0045】

本実施形態によれば、ガラス材４が波長変換部材１及び貫通孔３に密着しているので、ガラス材４を介して波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。また、波長変換部材１と貫通孔３の間の空隙部分を減少することができるので、波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。そのため、波長変換素子１０の放熱性を高めることができる。

【0046】

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態の製造方法を説明するための模式的断面図である。本実施形態においては、貫通孔３が円柱状に形成されている。したがって、波長変換部材１も円柱状に形成されている。本発明における貫通孔３は、必ずしも第１及び第２の実施形態のようにテーパー状に形成されている必要はなく、本実施形態のように柱状の形状を有していてもよい。また、貫通孔３及び波長変換部材１の形状は、角柱状の形状であってもよい。本実施形態の波長変換部材１及び放熱部材２におけるその他の構成は、第１の実施形態と同様である。

【0047】

図３に示すように、本実施形態においては、波長変換部材１の側面１ａと貫通孔３の表面３ａの間にわずかな隙間が形成されている。本実施形態においては、放熱部材２は、台６の上に載せられている。

【0048】

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ガラス材４を波長変換部材１の上に載置し、ガラス材４の上に加熱プレス部材５を配置してガラス材４を加熱しながら、ガラス材４を矢印Ａ方向にプレスする。ガラス材４は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。ガラス材４を加熱しながらプレスすることにより、ガラス材４を軟化流動させ、軟化流動したガラス材４を、波長変換部材１の側面１ａと貫通孔３の表面３ａの間の隙間に浸透させる。

【0049】

図４は、本発明の第２の実施形態の製造方法で製造される波長変換素子を示す模式的断面図である。図４に示すように、軟化流動したガラス材４が、波長変換部材１の側面１ａと貫通孔３の表面３ａの間の隙間に浸透することにより、波長変換部材１と貫通孔３の間にガラス層４ａが形成される。ガラス層４ａが形成されることにより、波長変換部材１と貫通孔３との間の隙間がガラス層４ａで埋められる。これにより、波長変換部材１と貫通孔３の間の空隙部分が減少し、波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。

【0050】

第１の実施形態で製造される波長変換素子１０と同様に、波長変換部材１から外部に励起光及び蛍光が漏れるのを防止するため、波長変換部材１の側面１ａ及び／または貫通孔３の表面３ａの上に、反射層を設けてもよい。また、波長変換部材１の励起光入射側表面に、蛍光の前方取り出し向上を目的として、バンドパスフィルターを設けてもよい。さらに、波長変換部材１の励起光及び蛍光の出射側表面に、励起光及び蛍光の反射損失低減を目的として反射防止膜を設けてもよい。

【0051】

本実施形態においては、ガラス材４が波長変換部材１及び貫通孔３に密着しているので、ガラス材４を介して波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。また、波長変換部材１と貫通孔３の間の空隙部分を減少することができるので、波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。そのため、波長変換素子１０の放熱性を高めることができる。

【0052】

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態における波長変換部材を示す模式的断面図である。本発明における波長変換部材は、図５に示す波長変換部材２０のように、蛍光体層２１と、蛍光体層２１より高い熱伝導率を有する透光性放熱層２２とを交互に積層させた積層体から構成されていてもよい。具体的には、本実施形態の波長変換部材２０は、蛍光体層２１と、その両面に形成された透光性放熱層２２とを備えた積層体からなる。本実施形態では、蛍光体層２１に励起光が照射されることにより発生した熱は、各透光性放熱層２２を通じて外部に効率良く放出される。よって、蛍光体層２１の温度が過度に上昇することを抑制することができる。

【0053】

蛍光体層２１としては、第１の実施形態の波長変換部材１と同様のものを用いることができる。具体的には、無機バインダー中に蛍光体を分散して形成されたものや、多結晶セラミック蛍光体及び単結晶セラミック蛍光体などを用いることができる。

【0054】

透光性放熱層２２は、蛍光体層２１より高い熱伝導率を有している。具体的には、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましく、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがさらに好ましい。また、励起光、及び蛍光体層２１から発せられる蛍光を透過させる。具体的には、透光性放熱層２２の波長４００〜８００ｎｍにおける全光線透過率は１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましく、３０％以上であることがさらに好ましく、４０％以上であることが特に好ましく、５０％以上であることが最も好ましい。

【0055】

透光性放熱層２２としては、酸化アルミニウム系セラミックス、酸化ジルコニア系セラミックス、窒化アルミニウム系セラミックス、炭化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素系セラミックス、酸化マグネシウム系セラミックス、酸化チタン系セラミックス、酸化ニオビウム系セラミックス、酸化亜鉛系セラミックス、酸化イットリウム系セラミックス等の透光性セラミック基板が挙げられる。

【0056】

透光性放熱層２２の厚みは、０．０５〜１ｍｍであることが好ましく、０．０７〜０．８ｍｍであることがより好ましく、０．１〜０．５ｍｍであることがさらに好ましい。透光性放熱層２２の厚みが小さすぎると、機械的強度が低下する傾向がある。一方、透光性放熱層２２の厚みが大きすぎると、波長変換素子が大型化する傾向がある。

【0057】

なお、蛍光体層２１の両面に設けられた２つの透光性放熱層２２の厚みは同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、一方の透光性放熱層２２の厚みを比較的大きく（例えば０．２ｍｍ以上、さらには０．５ｍｍ以上）することにより、波長変換部材２０としての機械的強度が担保される場合は、他方の透光性放熱層２２の厚みを比較的小さく（例えば０．２ｍｍ未満、さらには０．１ｍｍ以下）してもよい。

【0058】

第１の実施形態で製造される波長変換素子１０と同様に、透光性放熱層２２の励起光入射側表面に、励起光の反射損失低減や蛍光の前方取り出し向上を目的として、反射防止膜やバンドパスフィルターを設けてもよい。また、透光性放熱層２２の励起光及び蛍光の出射側表面に、励起光及び蛍光の反射損失低減を目的として反射防止膜を設けてもよい。さらに、蛍光体層２１及び透光性放熱層２２から外部に励起光及び蛍光が漏れるのを防止するため、各層の側面に反射層を設けてもよい。

【0059】

本実施形態の波長変換部材２０は、例えば以下のようにして作製することができる。

【0060】

ガラス粉末と、蛍光体と、バインダー樹脂や溶剤等の有機成分とを含むスラリーを、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルム上にドクターブレード法等により塗布し、加熱乾燥することにより、蛍光体層２１用のグリーンシートを作製する。グリーンシートを焼成することにより蛍光体層２１を得る。

【0061】

蛍光体層２１の両面に透光性放熱層２２を積層し、加熱圧着することにより波長変換部材２０が得られる。あるいは、ポリシラザン等の無機接着剤を介して蛍光体層２１と透光性放熱層２２を接合してもよい。また、蛍光体層２１がセラミック蛍光体からなり、透光性放熱層２２が透光性セラミックからなる場合には、蛍光体層２１と透光性放熱層２２とを放電プラズマ焼結法により接合してもよい。このようにすれば、蛍光体層２１と透光性放熱層２２の密着性が良好となり、蛍光体層２１で発生した熱が透光性放熱層２２に伝達しやすくなる。

【0062】

本実施形態の波長変換部材２０は、３層の積層体であるが、これに限定されるものではなく、例えば、蛍光体層２１と透光性放熱層２２とを交互に積層させた４層以上の積層体であってもよい。

【0063】

本実施形態の波長変換部材２０は、第２の実施形態の波長変換部材１のように円柱状や角柱状であってもよい。

【0064】

本実施形態の波長変換部材２０を用いた波長変換素子においても、ガラス材４が波長変換部材１及び貫通孔３に密着しているので、ガラス材４を介して波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。また、波長変換部材１と貫通孔３の間の空隙部分を減少することができるので、波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。そのため、波長変換素子１０の放熱性を高めることができる。

【0065】

（発光装置の実施形態）
図６は、本発明の第１の実施形態の波長変換素子を用いた発光装置の一例を示す模式的断面図である。本実施形態の発光装置３０は、第１の実施形態の波長変換素子１０を用いた発光装置である。本実施形態の発光装置３０において、波長変換素子１０は、透過型の波長変換素子として用いられている。

【0066】

図６に示すように、発光装置３０は、波長変換素子１０と光源１１を備えている。光源１１から出射された励起光１２は、貫通孔３の一方端３ｂ側から波長変換素子１０に入射する。波長変換素子１０に入射した励起光１２は、波長変換部材１により、励起光１２よりも波長の長い蛍光１３に波長変換される。また、励起光１２の一部は、波長変換素子１０を透過する。このため、波長変換素子１０からは、励起光１２と蛍光１３との合成光１４が出射する。例えば、励起光１２が青色光であり、蛍光１３が黄色光である場合、白色の合成光１４を得ることができる。合成光１４は、貫通孔３の他方端３ｃ側から出射する。

【0067】

発光装置３０において、波長変換素子１０は、ガラス材４が波長変換部材１及び貫通孔３に密着しているので、ガラス材４を介して波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。また、波長変換部材１と貫通孔３の間の空隙部分が減少しているので、波長変換部材１からの熱を効果的に放熱部材２に伝達させることができる。そのため、波長変換部材１に励起光１２が照射されることにより発生した熱は、放熱部材２を通じて外部に効率良く放出される。よって、波長変換部材１の温度上昇を抑制することができる。

【0068】

光源１１としては、ＬＥＤやＬＤが挙げられる。発光装置３０の発光強度を高める観点からは、光源１１は高強度の光を出射できるＬＤを用いることが好ましい。

【0069】

なお、本実施形態の発光装置において、第１の実施形態の波長変換素子１０に代えて、第２及び第３の実施形態の波長変換素子を用いてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１…波長変換部材
１ａ…側面
２…放熱部材
３…貫通孔
３ａ…表面
３ｂ…一方端
３ｃ…他方端
４…ガラス材
４ａ…ガラス層
５…加熱プレス部材
６…台
１０…波長変換素子
１１…光源
１２…励起光
１３…蛍光
１４…合成光
２０…波長変換部材
２１…蛍光体層
２２…透光性放熱層
３０…発光装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】