特許 6805243 安定な赤色セラミック蛍光体およびそれを含む技術

(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】6805243

(24)【登録日】2020年12月7日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】安定な赤色セラミック蛍光体およびそれを含む技術

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20201214BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20201214BHJP

   C09K 11/02 20060101ALI20201214BHJP

   C09K 11/59 20060101ALI20201214BHJP

   F21V 9/32 20180101ALI20201214BHJP

   F21V 7/26 20180101ALI20201214BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20201214BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20201214BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20201214BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/20

   H01L33/50

   C09K11/02

   C09K11/59

   F21V9/32

   F21V7/26

   F21S2/00 100

   F21Y115:10

   F21Y115:30

【請求項の数】5

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2018-515451(P2018-515451)

(86)(22)【出願日】2016年9月19日

(65)【公表番号】特表2018-531413(P2018-531413A)

(43)【公表日】2018年10月25日

(86)【国際出願番号】US2016052495

(87)【国際公開番号】WO2017053233

(87)【国際公開日】20170330

【審査請求日】2018年5月23日

(31)【優先権主張番号】62/232,204

(32)【優先日】2015年9月24日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】599133716

【氏名又は名称】オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】イー ヂョン

(72)【発明者】

【氏名】マディス ラウカス

(72)【発明者】

【氏名】シュテファン ランゲ

(72)【発明者】

【氏名】ユリアーネ ケヒェレ

(72)【発明者】

【氏名】ヨハナ シュトルーベ−クニュリム

(72)【発明者】

【氏名】ゾーニャ トラーグル

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル ビヒラー

【審査官】 本田 博幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１４９３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２０４４９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５１４１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１６８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２１０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３６３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１２２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０３０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１７７２４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７９０１７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｈ０１Ｌ ３３／５０

Ｃ０９Ｋ １１／０２

Ｃ０９Ｋ １１／５９

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ７／２６

Ｆ２１Ｖ ９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マトリックス（３０３、４０３）と、該マトリックス内の波長変換材料（３０１、４０１）とを含む波長変換体（３００、４００）であって、
該波長変換材料（３０１、４０１）は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体を含み、かつ
前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、２０ミクロンより大きいＤ５０結晶粒度またはＤ５０粒子サイズを有し、かつ前記マトリックスは、光学的に透過性の金属窒化物、金属オキシ窒化物、金属賦活剤の濃度が０原子％より大きいが２原子％未満である金属賦活化窒化ケイ素の蛍光体、および非ドープの窒化ケイ素の蛍光体からなる群から選択される無機マトリックスであり、前記無機マトリックス（４０３）は、５μｍ未満のＤ５０結晶粒度を有し、
前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、式：
（Ｃａ_x，Ｓｒ_y，Ｂａ_z）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：ｄ％Ｅｕ
［式中、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれＣａ、ＳｒおよびＢａの原子パーセントでの量であり、ｄは、Ｅｕの原子パーセントでの量であり、かつ以下の関係が満たされる：
０．０３＜ｘ≦０．０７、
０．４＜ｙ≦０．５、
０＜ｚ＜１、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および
１．５≦ｄ≦５］の１種以上の蛍光体である、波長変換体（３００、４００）。

【請求項2】

前記無機マトリックス（４０３）は、１μｍ未満のＤ５０結晶粒度を有する、請求項１に記載の波長変換体。

【請求項3】

前記無機マトリックス（４０３）は、窒化アルミニウム、Ｃａ−ＳｉＡｌＯＮ、０原子％より大きいが２原子％未満を含む（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体、および非ドープの（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈蛍光体からなる群から選択される、請求項１に記載の波長変換体。

【請求項4】

前記無機マトリックス（４０３）は、非ドープの（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈蛍光体であり、かつ前記非ドープの（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈蛍光体におけるＣａ、ＳｒおよびＢａの比率は、前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体におけるＣａ、ＳｒおよびＢａの比率と同じであるか、または本質的に同じである、請求項３に記載の波長変換体。

【請求項5】

請求項１に記載の波長変換体（３００、４００）を含む照明装置（６００、６５０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年９月２４日に出願された米国仮出願番号６２／２３２，２０４の非仮出願であり、その全内容は参照により本明細書で援用される。

【0002】

分野
本開示は一般に、赤色セラミック蛍光体およびそれを含む技術に関する。より具体的には、本開示は、安定な赤色セラミック蛍光体、該蛍光体を含む波長変換体、および該波長変換体を含む照明装置に関する。

【0003】

背景
発光ダイオード（ＬＥＤ）等の放射発生素子は、特定の領域の電磁スペクトルで可視光または不可視光を発生することができる。ＬＥＤの材料組成に応じて、その光出力（すなわち、「一次光」）は、電磁スペクトルの青色領域、赤色領域、緑色領域、不可視紫外（ＵＶ）領域、および／または近紫外領域の光であってよい。波長変換体を使用して、内部にある１つ以上の光源の一次光出力とは異なる光出力を生成する照明装置を構築することができる。例えば、１種以上の波長変換材料を含む波長変換体は、第一の波長または波長範囲の光（「一次光」または「励起光」）のすべてまたは一部を、光ルミネセンスを使用して、第二の波長または波長範囲の光（「二次光」または「放射光」）に変換するために使用され得る。そのような場合においては、照明装置からの光出力の色は、波長変換体によって生成される二次光単独か、またはそれと未変換の一次光との組み合わせのいずれかによって規定され得る。

【0004】

光ルミネセンスは一般に、より高エネルギーの一次光を波長変換材料、例えば蛍光体または蛍光体の混合物で吸収することを伴う。一次光の吸収は、波長変換材料をより高いエネルギー状態へと励起し得る。その波長変換材料がより低いエネルギー状態に戻るときに、該材料は、一般的に一次光とは異なる波長／波長範囲の二次光を放射する。二次光の波長／波長範囲は、使用される波長変換材料の種類に依存し得る。したがって、所望の波長／波長範囲の二次光は、波長変換材料の適切な選択によって達成することができる。この過程は、「波長ダウンコンバージョン」として理解することができ、そして蛍光体等の波長変換材料を含む波長変換構造と組み合わせて二次光を生成するＬＥＤは、「蛍光体変換型」または「波長変換型」ＬＥＤとして記載することができる。

【0005】

広く多岐にわたる波長変換型の照明装置が開発され、様々な用途において使用するために商品化されている。そのような照明装置は、消費者に対して、高い光出力、長寿命等の様々な利益を与えることができる。例えば、幾つかの波長変換型のＬＥＤ照明装置は、長年にわたり動作するとみなされている。しかしながら、そのような利益と共に様々な課題もあり、そのうちの幾つかは、そのような装置で使用される波長変換体および／または波長変換材料に起因するものである。

【0006】

例えば、入射される一次光のすべてまたは一部を電磁スペクトルの可視領域の赤色部分の光に変換するための波長変換体において使用するために、様々な窒化物蛍光体が適していることが確認されている。そのような蛍光体は、かなり有用であると分かっているが、それらの性能は、高温および／または高い電流強度への曝露等の様々な要因のため、時間の経過に伴い大幅に劣化することがある。したがって、発光ダイオードおよびその他の波長変換型の光源について許容される稼働条件で改善された安定性を示す赤色蛍光体の開発に相変わらず関心が持たれている。

【0007】

以下の図面に関して読み取られるべき以下の詳細な説明が参照されるべきであり、その際、同じ数字は同じ部材を表す。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】２種の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈粉体例の走査型電子顕微鏡写真を示す。

【図2】ＬＥＤ保全試験によって測定された、図１の試料粉体の変換比の時間に対するプロットである。

【図3】本開示に相応する波長変換材料の粒子を含む波長変換体の一例の一般的な構造を示す。

【図4】本開示に相応する無機波長変換体の一般的な構造の一例を示す。

【図5】本開示に相応する波長変換体を形成する方法の一例の作業例の流れ図である。

【図6A】本開示に相応する照明装置の構成の一例を図解している。

【図6B】本開示に相応する照明装置の構成のもう一つの例を図解している。

【図7A】本開示に相応する無機波長変換体の一例の光学顕微鏡像である。

【図7B】本開示に相応する無機波長変換体の一例の光学顕微鏡像である。

【図8】図７Ａおよび図７Ｂの無機波長変換体、ならびに赤色蛍光体の測定された発光スペクトルのプロットである。

【図9】本開示に相応する無機波長変換体のもう一つの例の光学顕微鏡像である。

【図10】図９の無機波長変換体、および赤色蛍光体の測定された発光スペクトルのプロットである。

【図11A】本開示に相応する無機波長変換体のさらなる例の光学顕微鏡像である。

【図11B】本開示に相応する無機波長変換体のさらなる例の光学顕微鏡像である。

【図12A】図１１Ａに示される無機波長変換体のさらなる例の走査型電子顕微鏡像である。

【図12B】図１１Ｂに示される無機波長変換体のさらなる例の走査型電子顕微鏡像である。

【図13】図１２Ｂの無機波長変換体、赤色蛍光体、および無機マトリックス材料の測定された発光スペクトルのプロットである。

【0009】

本開示の完全な理解のために、添付の特許請求の範囲と共に前記の図面を含む以下の詳細な説明が参照されるべきである。本開示は例示的な実施形態に関して記載されているが、その開示は、本明細書に示される具体的な形態に制限されるものと解釈されない。状況的に適切であると考えられ得るか、または状況によって適切であり得る場合には、等価物の様々な省略および置き換えも考慮に入れられると解される。また、本明細書で使用される術語および用語は、説明を目的とするものと解されるべきであって、それ以外に明示的に示されていない限り、制限するものとみなされるべきではない。

【0010】

詳細な説明
本明細書で使用される場合に、数値または範囲に関して使用される場合に用語「約」および「本質的に」は、示される数値または範囲の±５％を意味する。

【0011】

時として、本開示の１つ以上の態様は、範囲を使用して記載されることがある。そのような場合においては、特段の記載が無い限り、示された範囲は、例示であると理解されるべきである。さらに、示された範囲は、示された範囲内の個々の値のすべてを、そのような値が明示的に示されているかのように含むものと理解されるべきである。さらに、前記範囲は、示された範囲内の部分範囲を、そのような部分範囲が明示的に示されているかのように含むものと理解されるべきである。例としては、１〜１０の範囲は、２、３、４…等だけでなく、２〜１０、３〜１０、２〜８等の範囲も、そのような値および範囲が明示的に示されているかのように含むものと理解されるべきである。

【0012】

用語「粒子サイズ」は、本明細書においては、用語「結晶粒度」と対照区別して使用される。具体的には、用語「粒子サイズ」は、粉体粒子のサイズを指し、一方で、「結晶粒度」は、例えば固結（例えば焼結）物品における結晶粒のサイズを指すために使用される。

【0013】

用語「Ｄ５０」は、結晶粒度または粒子サイズに関して使用される場合に、累積結晶粒度分布／累積粒子サイズ分布における中央値結晶粒度／中央値粒子サイズを意味する。つまり、Ｄ５０は、試料の累積結晶粒度分布または累積粒子サイズ分布における粒子／結晶粒の５０％が、それぞれより小さいまたはより大きい粒子サイズ／結晶粒度を意味する。より具体的には、用語「Ｄ５０粒子サイズ」は、粉体粒子の試料の累積粒子サイズ分布の中央値を指す。それに対して、用語「Ｄ５０結晶粒度」は、例えば固結（例えば焼結）物品における結晶粒の累積結晶粒度分布の中央値を指す。それに対して、用語「Ｄ１０」および「Ｄ９０」は、結晶粒度または粒子サイズに関して使用される場合に、試料の累積結晶粒度分布／累積粒子サイズ分布における結晶粒／粒子の１０％および９０％がより小さい（Ｄ₁₀）またはより大きい（Ｄ₉₀）結晶粒度／粒子サイズを指す。

【0014】

用語「粗大」は、粒子または結晶粒に関して使用される場合には、該粒子／結晶粒が、５マイクロメートル（「ミクロン」または「μｍ」）より大きいもしくはそれと等しい、例えば約１０μｍより大きいもしくはそれと等しい、約１５μｍより大きいもしくはそれと等しい、または約２０μｍより大きいもしくはそれと等しいＤ５０を有することを意味する。それに対して、用語「微細」は、粒子または結晶粒に関して使用される場合に、該粒子／結晶粒が、５μｍ未満の、例えば２．５ミクロン未満の、またはそれどころか約１μｍ未満もしくはそれと等しいＤ５０を有することを意味する。

【0015】

本明細書で使用される場合に、用語「光学的に透過性」は、材料（例えば、マトリックスまたは充填剤）に関して使用される場合に、参照材料が、入射光の約８０％より多くもしくはそれと同割合を、例えば入射光の約９０％より多くもしくはそれと同割合を、約９５％より多くもしくはそれと同割合を、約９９％より多くもしくはそれと同割合を、またはそれどころか約１００％を通すことを意味する。入射光は、特定の波長もしくは波長範囲（例えば、紫外、可視、赤外等）の光であってよく、または多重の波長範囲にまたがってもよい。制限されるものではないが、本明細書で光学的に透過性であると記載された材料は、好ましくは、電磁スペクトルの紫外領域、可視領域および赤外領域の少なくとも１つにおける光の約９５％より多くまたはそれと同割合（例えば、約９９％より多くもしくはそれと同割合、またはそれどころか約１００％）を通す。

【0016】

本明細書で使用される場合に、用語「発光ダイオード」、「ＬＥＤ」および「ＬＥＤ光源」は互換的に使用され、あらゆる発光ダイオード、またはその他の型式の電気信号に応答して放射を生成することが可能なキャリア注入／接合ベースの装置を指す。このように、ＬＥＤという用語には、制限されるものではないが、電流に応答して光を発する様々な半導体ベースの構造、発光性ポリマー、発光性ストリップ、電子発光ストリップ、それらの組み合わせ等が含まれる。

【0017】

特に、用語「ＬＥＤ」は、可視スペクトル、紫外スペクトル、およびＵＶスペクトルの１つ以上のすべての部分または様々な部分における一次光を生成するように構成され得るあらゆる型式の発光ダイオード（半導体発光ダイオードおよび有機発光ダイオードを含む）を指す。使用することができる適切なＬＥＤの例には、制限されるものではないが、赤外ＬＥＤ、紫外ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、アンバー色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ、および白色ＬＥＤの様々な種類が含まれる。そのようなＬＥＤは、広範なスペクトル（例えば、全可視光スペクトル）または狭いスペクトルにわたる光を発するように構成されていてよい。

【0018】

本明細書で使用される場合に、用語「改善された安定性」は、波長変換体または波長変換材料に関して使用される場合に、該波長変換体または波長変換材料が、安定性試験に供される場合に、別の材料を同じ試験に供した場合と比較して、より良好な結果を示したことを意味する。例えば、波長変換体および／または波長変換材料の相対安定性は、該波長変換体および／または波長変換材料を、ＬＥＤおよび／またはレーザーを基礎とする試験に供することによって測定することができ、その際、（ＬＥＤまたはレーザーからの）励起光は、前記波長変換体または波長変換材料において与えられる。引き続き、波長変換体および／または波長変換材料の変換比は、経時的に測定される。例えば、変換比は、リアルタイムで、規則的な時間間隔で、または実験開始時および実験完了時に測定されてよく、その際、波長変換体または波長変換材料の安定性は、所定の時間間隔の後の変換比における損失と相関している。

【0019】

これらを踏まえ、幾つかの実施形態においては、用語「高い安定性」および「高度に安定」は、波長変換体に関して使用される場合に、該波長変換体および／または波長変換材料が、そのようなＬＥＤ／レーザーを基礎とする試験に供される場合に、所定の時間間隔（例えば、１０００分）後にその初期変換比の約９０％より高いまたはそれと等しい（例えば、≧９５％、≧９９％、またはそれどころか１００％）変換比を有することを意味する。換言すると、幾つかの実施形態においては、高度に安定な波長変換体または波長変換材料は、ＬＥＤ／レーザーを基礎とする試験に供される場合に、所定の時間間隔（例えば、１０００分）後にその変換効率の約１０％未満またはそれと同割合（例えば、≦５％、≦１％、またはそれどころか約０％）を失う材料である。

【0020】

背景技術に示されたように、入射される一次光のすべてまたは一部を電磁スペクトルの可視領域の赤色部分の光に変換するための波長変換体において使用するために、様々な窒化物蛍光体が適していることが確認されている。そのような蛍光体は、有用であると分かっているが、それらの性能は、高温および／または高い電流強度への曝露等の様々な要因のため、時間の経過に伴い大幅に劣化することがある。

【0021】

ユーロピウム（Ｅｕ）賦活窒化ケイ素は、入射される一次光のすべてまたは一部を、電磁スペクトルの可視部分の赤色領域の光に変換するのに使用するために適していることが確認されている窒化物蛍光体の１つの重要なクラスである。そのような蛍光体のうち、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、照明用途のために、殊に波長変換体における波長変換材料として使用するために特に有用であることが確認されている。

【0022】

これらを踏まえ、本発明者らは、予想外にも、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の物理特性が、それらの組成に依存するだけでなく、それらの粒子サイズおよび／または結晶粒度にも依存することを見出した。より具体的には、そしてさらに以下で説明されるように、本発明者らは、予想外にも、１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子を含む波長変換体が、同じ組成の微細な粒子を含む波長変換体よりも大幅に良好な安定性を示すことを見出した。この考察は、１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体およびマトリックス材料の固結された粒子を含む波長変換体にまで及ぶことが見出され、その中の１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の結晶粒度は、５μｍより大きいまたはそれと等しい（すなわち、固結された波長変換体は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な結晶粒を含んでいた）。

【0023】

（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粒子を含む波長変換体の安定性に対する粒子サイズの影響を説明するために、（Ｃａ_0.05Ｓｒ_0.43Ｂａ_0.5）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：２％Ｅｕ蛍光体粒子を含有する第一および第二の試料粉体を調製した。第一および第二の試料粉体は、組成的に同一であるが、異なる中央値Ｄ５０粒子サイズを有していた。具体的には、第一の試料粉体は、１．０μｍのＤ５０粒子サイズを有する微細な粉体であったが、第二の試料粉体は、１５．９μｍのＤ５０粒子サイズを有する粗大な粉体であった。それらのＤ５０粒子サイズは、ＣＩＬＡＳ（登録商標）粒度分析器によって測定された。第一および第二の試料粉体の走査型電子顕微鏡写真は、図１に示されており、第二の試料粉体（Ｄ５０＝１５．９μｍ）の粒子１０１が、第一の試料粉体（Ｄ₅₀＝１．０μｍ）の粒子１０５より大幅に大きかったことを裏付けている。

【0024】

試験は、それらの特性の比較のために第一および第二の試料粉体に対して実施した。具体的には、それらの量子効率およびその他の特性を比較するために、第一および第二の試料粉体のそれぞれは、圧縮された粉体プラークへと形成され、蛍光試験に供された。それらの経時的な変換効率の損失を比較するために、２種の試料粉体のそれぞれの分散液をシリコーンと混合し、高出力青色ＬＥＤ用ダイを含む標準的ＬＥＤパッケージのキャビティ中にキャストし、そしてそれらの変換比（変換された出力の、実験開始に規格化された未変換の（一次）出力に対する比率）を、ＬＥＤが３５０ミリアンペアで１０００分間にわたり動作されたときに測定した。第一および第二の試料粉体は、高出力レーザー試験にも供された。その試験においては、試料は、時間の経過にわたり電磁スペクトルの青色領域の強力なレーザー放射にさらされ、その間にそれらの変換比がモニタリングされる。最終的に、熱消光試験を、室温および２２５摂氏度（℃）で第一および第二の試料に対して実施することで、それらの発光スペクトルの積分値（相対輝度）を比較した。その試験の結果を、以下の第１表に示す。

【0025】

第１表：異なる中央値粒子径（Ｄ₅₀）の（Ｃａ_0.05Ｓｒ_0.43Ｂａ_0.5）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：２％Ｅｕ蛍光体粒子の特性比較

【表1】

【0026】

表中、ＱＥは、量子効率であり、ＣＩＥ−ｘおよびＣＩＥ−ｙは、色空間座標であり、ＦＷＨＭは、半値全幅（スペクトル幅）であり、Ｌｄｏｍは、ドミナント波長であり、「ＰＰ」は、蛍光体プラークであり、「ＳＧ」は、単独結晶粒であり、相対輝度は、２２５℃での発光シグナルの光子積分値を、室温での発光シグナルの光子積分値で除算したものであり、ｎｍは、ナノメートルであり、ΔＬＤｏｍは、２２５℃対室温でのドミナント波長（発光スペクトルから得られる）の差であり、ΔＬｓｃｈｗｅｒｐは、２２５℃対室温でのセントロイド波長（発光波長から得られる）の差であり、ΔｘおよびΔｙは、２２５℃対室温でのＣＩＥ−ｘ座標およびＣＩＥ−ｙ座標のそれぞれにおける差であり、ＦＷＨＭ（室温）は、室温でのスペクトル幅であり、かつＦＷＨＭ（２２５℃）は、２２５℃でのスペクトル幅である。ＬＥＤ保全試験により測定された時間に対する第一および第二の試料粉体の変換比は図２にも示されている。

【0027】

そこから明らかなように、該試験は、第二の（粗大な）試料粉体（Ｄ₅₀＝１５．９μｍ）は、第一の（微細な）試料粉体（Ｄ₅₀＝１．０μｍ）よりも大幅により安定であったことを裏付けている。特に、ＬＥＤ保全試験によって測定される第一の試料粉体を含む波長変換体の変換比は、１０００分で５％だけ（すなわち約９５％まで）減少し、その一方で、第二の試料粉体を含む波長変換体の変換比は、同じ試験において０．５％だけ（すなわち９９．５％まで）しか減少しなかった。ＨＰＬＴ試験結果はさらに、第二の（粗大な）試料粉体が、第一の（微細な）試料粉体よりも安定であったことを支持している。すなわち、前記試験は、第二の試料粉体が、１０００分の間隔にわたりＬＥＤおよびレーザーを基礎とする試験に供された場合に高度に安定であったことを示している。

【0028】

とりわけ、第二の試料粉体の蛍光特性および熱消光特性は、第一の試料粉体のそれと同等であった。理論に縛られることを望むものではないが、第二の試料粉体の改善された安定性は、その中の粗大な（Ｃａ_0.05Ｓｒ_0.43Ｂａ_0.5）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：２％Ｅｕ蛍光粒子の結晶性といった、第一の試料粉体における微細な（Ｃａ_0.05Ｓｒ_0.43Ｂａ_0.5）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：２％Ｅｕ蛍光粒子の結晶性よりも良好な結晶性に起因するものであると考えられる。

【0029】

したがって、本開示の一態様は、マトリックス材料中に封入された１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子および／または結晶粒を含む波長変換体に関する。以下に詳細に記載されるように、幾つかの実施形態においては、本明細書に記載される波長変換体は、マトリックス材料、例えば有機マトリックス中に封入された粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粒子を含む。その他の実施形態においては、本明細書に記載される波長変換体は、１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な結晶粒を、単独で、またはマトリックス材料との組み合わせのいずれかで含む固結（例えば焼結）された物品の形である。

【0030】

図３は、本開示に相応するマトリックス材料中に封入された波長変換材料の粒子を含む波長変換体の一例の一般的な構造を示す。そこから明らかなように、波長変換体３００は、マトリックス３０３中に封入された１種以上の波長変換材料の粗大な粒子３０１を含む。この関連において、粗大な粒子３０１およびマトリックス３０３は、固結（例えば焼結）ステップに供されていないと理解されるべきである。むしろ、粗大な粒子３０１は、マトリックス３０３内に単純に封入されている。そのような封入は、あらゆる適切な方式で、例えば制限されるものではないが、粗大な粒子３０１とマトリックス３０３の前駆体とを混合し、その後にマトリックス３０３の前駆体が硬化され得ることによって達成することができる。それに代えて、またはそれに加えて、粗大な粒子３０１は、後に記載されるようにその分布が制御されるようにマトリックス３０３の前駆体に添加され得る。

【0031】

あらゆる適切なマトリックス材料を、マトリックス３０３として使用することができる。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、マトリックス３０３は、光学的に透過性のマトリックス材料から形成されるか、または該マトリックス材料を含む。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、マトリックス３００は、波長変換体３００へ（例えば、外部光源から）入射する一次光および粗大な粒子３０１による一次光の変換により生成される二次光の約８０％より多くもしくはそれと同割合を、９０％より多くもしくはそれと同割合を、または約９５％より多くもしくはそれと同割合を、約９９％より多くもしくはそれと同割合を、またはそれどころか約１００％を通すように構成されている。幾つかの実施形態においては、マトリックス３０３として使用される１種以上の材料は、それらが粗大な粒子３０１と同等であるように選択される。

【0032】

マトリックス３００として使用され得る適切な材料の例には、制限されるものではないが、光学品質のシリコーン、エポキシ、アクリル（例えばポリアクリレート、ポリメタクリレート等）、ポリシラザン、ポリカーボネート、それらの組み合わせ等のポリマーが含まれる。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、マトリックス３００はシリコーンである。

【0033】

粗大な粒子３０１は、１種以上の波長変換材料の粗大な粒子である。それに関して、前記粗大な粒子３０１は、該粗大な粒子３０１のＤ５０粒子サイズが５μｍより大きいまたはそれと等しい限りは、あらゆる適切な波長変換材料または波長材料の組み合わせから形成されてよい。幾つかの実施形態においては、粗大な粒子３０１は、第一の波長または波長範囲の入射一次光（例えば入射青色光）を、第二の波長または波長範囲の二次光（例えば赤色光）へと変換するために適切な波長変換材料の粗大な粒子である。より具体的には、幾つかの実施形態においては、該粗大な粒子３０１は、赤色窒化物蛍光体の粗大な粒子である。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、粗大な粒子３０１は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体または２種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の混合物の粗大な粒子である。なおもさらなる実施形態においては、粗大な粒子３０１は、１種以上の高度に安定な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子である。

【0034】

粗大な粒子３０１が（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体を含む場合においては、そのような蛍光体におけるカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）の相対量、およびユーロピウム（Ｅｕ）の濃度が、それらの発光色に影響を及ぼし得るだけでなく、熱消光および安定性等のその他の特性に影響を及ぼし得ることに留意されたい。したがって、所望の特性を達成するために粗大な粒子３０１として、または粗大な粒子３０１中で使用される（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体におけるＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＥｕの量を選択することが望ましい場合がある。

【0035】

それに関して、幾つかの実施形態においては、粗大な粒子３０１は、一般式（Ｃａ_x，Ｓｒ_y，Ｂａ_z）₂Ｓｉ₅Ｎ₈［式中、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれＣａ、ＳｒおよびＢａの原子パーセントでの量であり、ｄは、Ｅｕの原子パーセントでの量であり、かつ以下の関係が満たされる：０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および０＜ｄ＜１０］の１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子を含む、または該粗大な粒子である。さらなる実施形態においては、制限されるものではないが、粗大な粒子３０１は、前記式で示され、その式中、以下の関係：０＜ｘ≦０．２、０＜ｙ≦０．６、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および０．５≦ｄ≦８が満たされる１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子を含む、または該粗大な粒子である。なおもさらなる実施形態においては、制限されるものではないが、粗大な粒子３０１は、前記式で示され、その式中、以下の関係：０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．５、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および１≦ｄ≦６が満たされる１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子を含む、または該粗大な粒子である。なおもさらなる実施形態においては、制限されるものではないが、粗大な粒子３０１は、前記式で示され、その式中、以下の関係：０．０３＜ｘ≦０．０７、０．４＜ｙ≦０．５、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および１．５≦ｄ≦５が満たされる１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子を含む、または該粗大な粒子である。

【0036】

粗大な粒子３０１およびマトリックス３０３の相対量は、用途および所望の特性に応じて広く変動し得る。例えば、粗大な粒子３０１の量は、波長変換体３００により二次光に変換される一次光の量に影響を及ぼし得る。さらに、粗大な粒子３０１の量は、波長変換体３００の前駆体の粘度に影響を及ぼし得るだけでなく、波長変換体３００の熱伝導性にも影響を及ぼし得る。したがって、粗大な粒子３０１およびマトリックス３０３の相対量を選択することで、所望の特性を獲得することが望ましい場合がある。

【0037】

幾つかの実施形態においては、粗大な粒子３０１は、波長変換体３００の全質量に対して、０質量％超から約３０質量％までの範囲、例えば０質量％超から約２０質量％までの範囲、またはそれどころか０質量％超から約１５質量％までの範囲の量で存在する。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、粗大な粒子３０１は、１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子であり、かつ波長変換体３００の全質量に対して約１０質量％から約１５質量％までの範囲の量で存在する。

【0038】

同様に、マトリックス３０３の量は、かなり変動することができ、あらゆる適切な量のマトリックス３０３を使用することができる。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、マトリックス３０３は、波長変換体３００の全質量に対して、１００質量％未満から約７０質量％超までの範囲、例えば１００質量％未満から約８０質量％超までの範囲、またはそれどころか１００質量％未満から約８５質量％超までの範囲の量で存在する。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、マトリックス３０３は、波長変換体３００の全質量に対して約８０質量％から約８５質量％までの量で存在する。

【0039】

さらなる実施形態においては、制限されるものではないが、波長変換体３００は、約１０質量％〜約１５質量％の粗大な粒子３０１、および約８０質量％〜約８５質量％のマトリックス３０３を含み、ここで、前記粗大な粒子３０１は、１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子であり、かつ前記マトリックス３０３は、光学等級のシリコーンである。なおもさらなる実施形態においては、制限されるものではないが、波長変換体３００は、約１５質量％の粗大な粒子３０１、および約８５質量％のマトリックス３０３を含み、ここで、前記粗大な粒子３０１は、１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子であり、かつ前記マトリックス３０３は、光学等級のシリコーンである。

【0040】

前述のように、本発明者らは、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粒子の粒子サイズが、ＬＥＤ保全試験および高出力レーザー試験等の様々な試験に供された場合に、それらの安定性に影響を及ぼすことを確認した。より具体的には、本発明者らは、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の中央値（Ｄ₅₀）粒子サイズが５ミクロンより大きく高められた場合に、該蛍光体粒子の安定性も、そのような試験に供された場合に、同じ蛍光体組成の微細な結晶粒の粒子に対して高まることを確認した。

【0041】

それらを踏まえ、幾つかの実施形態においては、幾つかの実施形態の粗大な粒子３０１は、５μｍより大きいまたはそれと等しい中央値（Ｄ５０）粒子サイズを有する粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粒子である。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、粗大な粒子３０１は、約７μｍより大きいもしくはそれと等しい、約１２μｍより大きいもしくはそれと等しい、約１５μｍより大きいもしくはそれと等しい、またはそれどころか約２０μｍより大きいもしくはそれと等しい中央値（Ｄ５０）粒子サイズを有する粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粒子である。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、粗大な粒子３０１は、上述の式（例えば、式中、０．０３＜ｘ≦０．０７、０．４＜ｙ≦０．５、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および１．５≦ｄ≦５）の１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な粒子であり、約１５μｍより大きいまたはそれと等しい中央値（Ｄ５０）粒子サイズを有する。

【0042】

マトリックス３０３内での粗大な粒子３０１の分布は、かなり変動してもよく、波長変換体３００の性能に影響を及ぼすことがある。したがって、図３は、粗大な粒子３０１がマトリックス３０３内に均質に分布されている波長変換体３００の一例を示すが、そのような図解は、例示を目的とするものであり、粗大な粒子３０１の分布は、図解された分布とは異なることがあると理解されるべきである。それどころか、本開示は、粗大な粒子３０１が、均質に、不均質に、無作為に、規定の分布で、および／またはあるパターンにおいて、マトリックス３０３内に分布している実施形態を想定している。

【0043】

例えば、幾つかの実施形態においては、粗大な粒子は、波長変換体３００の第一の側面３１０、波長変換体３００の第二の側面３２０、または波長変換体３００の第一および第二の側面３１０、３２０の両方にまたはその近くに集中していてよい。それに代えて、またはそれに加えて、粗大な粒子３０１の濃度は、波長変換体３００の厚さにわたって変動しても、または一定に保たれていてもよい。例えば、粗大な粒子３０１の濃度は、波長変換体の第一の側面３１０の近くで比較的高くてよく、第一の側面３１０から第二の側面３２０に向けて移動するにつれ徐々に減少してもよい（例えば勾配において）。あるいは粗大な粒子３０１の濃度は、波長変換体３００の中央部３２５の近くで比較的高くてよく、かつその第一および第二の側面３１０、３２０の近くで比較的低くてよい。そのような場合において、幾つかの実施形態における粗大な粒子３０１の濃度は、中央部３２５から第一および第二の側面３１０、３２０までに勾配で減少してよい。またさらに、幾つかの実施形態においては、粗大な粒子３０１の濃度は、第一および第二の側面３１０、３２０の近くで比較的高くてよく、かつ第一および第二の側面３１０、３２０から中央部３２５に向かって勾配で減少してよい。

【0044】

前記の波長変換体が有用であり、かつその粗大な蛍光体粒子の使用により改善された安定性を示し得るが、シリコーンまたはエポキシ等のポリマーマトリックスの使用は、特定の状況に限定するものであってよい。例えば、そのような波長変換体が高温（例えば約９０℃〜約２００℃）へ曝露されることは、波長変換型ＬＥＤ用途においてはよくあることであるが、それは、マトリックス材料の分解を引き起こすことがある。したがって、波長変換体３００（またはより具体的にはマトリックス３０３）の温度が許容限界内に留まることを保証するように、ＬＥＤチップの光出力を人為的に制限する必要がある場合がある。マトリックス３０３の許容範囲内の波長変換体３００の温度を維持することができないと、マトリックス３０３の熱的および／または酸化的な分解が引き起こされることがあり、こうして波長変換体３００が含まれているＬＥＤまたはその他の光源の早期故障が引き起こされる可能性がある。その一方で、この問題点は、無機波長変換体の使用によって対処することができる。

【0045】

したがって、本開示のもう一つの態様は、１種以上の粗大な結晶粒の波長変換材料を含む無機波長変換体に関する。本明細書で使用される場合に、用語「無機波長変換体」は、マトリックス３００として使用するために適している上述のポリマーマトリックス材料のような有機マトリックス材料を含まない波長変換体を意味する。それどころか、本明細書に記載される無機波長変換体は、無機マトリックス、および１種以上の粗大な結晶粒の（無機）波長変換材料を含む。より具体的には、本明細書に記載される無機波長変換体は、無機マトリックス材料の粒子および無機波長変換材料の粒子から形成される固結（例えば焼結、またはそれ以外の熱的加工された）物品である。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、本明細書に記載される無機波長変換体は、完全に無機である、すなわち無機波長変換体は、一切有機材料を含まない。

【0046】

したがって、本開示に相応する無機波長変換体４００の一例の一般的な構造を示す図４が参照される。そこから明らかなように、無機波長変換体４００は、無機マトリックス４０３内に波長変換材料の粗大な結晶粒４０１を含む。

【0047】

波長変換材料の結晶粒４０１の機能および組成は、前記の粗大な粒子３０１のそれと同じであり、したがって簡略にするために改めて詳細には記載しない。一つの注目に値する例外は、粗大な粒子３０１（マトリックス３０３によって封入されている）とは異なって、該粗大な結晶粒４０１は、波長変換材料の粗大な結晶粒であり、その少なくとも一部が、焼結、焼成、またはその他の熱処理によってマトリックス４０３に結合されていることである。

【0048】

幾つかの実施形態においては、粗大な結晶粒４０１は、第一の波長または波長範囲の入射一次光（例えば青色一次光）を、第二の波長または波長範囲の二次光（例えば赤色光）へと変換するために適切な蛍光体材料の粗大な結晶粒である。幾つかの場合においては、粗大な結晶粒４０１は、赤色窒化物蛍光体、例えば制限されるものではないが、前記組成の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な結晶粒である。そのような場合においては、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体結晶粒の組成は、粗大な粒子３０１として使用するために適している前記の組成と同じであってよい。

【0049】

それらを踏まえ、幾つかの実施形態においては、幾つかの実施形態の粗大な結晶粒４０１は、５μｍより大きいまたはそれと等しい中央値（Ｄ５０）結晶粒度を有する粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体結晶粒である。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、粗大な結晶粒４０１は、約７μｍより大きいもしくはそれと等しい、約１２μｍより大きいもしくはそれと等しい、約１５μｍより大きいもしくはそれと等しい、またはそれどころか約２０μｍより大きいもしくはそれと等しい中央値（Ｄ５０）結晶粒度を有する粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体結晶粒である。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、粗大な結晶粒４０１は、上述の式（例えば、式中、０．０３＜ｘ≦０．０７、０．４＜ｙ≦０．５、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および１．５≦ｄ≦５）の１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な結晶粒であり、約１５μｍより大きいまたはそれと等しい中央値（Ｄ５０）結晶粒度を有する。

【0050】

無機マトリックス４０３として広く様々な材料が使用され得るが、ただし、該材料は、有機物（例えばポリマー材料）を含まないものとする。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、無機マトリックス４０３は、光学的に透過性の無機材料、すなわち（例えば、外部光源からの）入射一次光および／または粗大な結晶粒４０１によって生成される二次光の約８０％より多くまたはそれと同割合（例えば、約９０％、９５％、９９％より多くもしくはそれと同割合、またはそれどころか１００％）を通す無機材料である。それに代えて、またはそれに加えて、無機マトリックス４０３は、粗大な結晶粒４０１と適合性の材料から形成される。

【0051】

無機マトリックス４０３として使用することができる適切な材料の例には、制限されるものではないが、光学的に透過性の金属窒化物（例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ））、金属オキシ窒化物（例えば、オキシ窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、Ｃａ−ＳｉＡｌＯＮ）、金属酸化物（例えば、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）、金属賦活剤の濃度が２％未満である金属賦活化窒化ケイ素（例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ、式中、Ｅｕの濃度は１．５原子％未満、約１．０原子％未満もしくはそれと等しい、約０．５原子％未満もしくはそれと等しい、または約０．２５原子％未満もしくはそれと等しい）、非ドープの窒化ケイ素、例えば（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈（すなわち、金属賦活剤の濃度は、０原子％であるか、またはほぼ０原子％である）、ガラス、ニトリド−アルミノ−シリケート（例えば、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ）、それらの組み合わせ等が含まれる。

【0052】

制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、無機マトリックス４０３は、ＡｌＮ、Ｃａ−ＳｉＡｌＯＮ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（式中、Ｅｕの濃度は、１．５原子％未満である）、または（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈（すなわち、Ｅｕの濃度は０である）から形成されるか、またはそれを含む。具体的な実施形態においては、制限されるものではないが、無機マトリックス４０３は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈から形成され、粗大な結晶粒４０１は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕから形成され、ここで、無機マトリックス４０３および粗大な結晶粒４０３中のＣａ、ＳｒおよびＢａの比率は、同じであるか、または本質的に同じである。

【0053】

粗大な結晶粒４０１および無機マトリックス４０３の相対量は、用途および所望の特性に応じて広く変動し得る。例えば、粗大な結晶粒４０１の量は、無機波長変換体４００により二次光に変換される一次光の量に影響を及ぼし得る。さらに、粗大な結晶粒４０１の量は、無機波長変換体４００の熱伝導性に影響を及ぼし得る。したがって、粗大な結晶粒４０１およびマトリックス４０３の相対量を選択することで、所望の特性を獲得することが望ましい場合がある。

【0054】

幾つかの実施形態においては、粗大な結晶粒４０１は、無機波長変換体４００の全質量に対して、０質量％超から約３０質量％までの範囲、例えば０質量％超から約２０質量％までの範囲、またはそれどころか０質量％超から約１５質量％までの範囲の量で存在する。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、粗大な結晶粒４０１は、１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な結晶粒であり、かつ無機波長変換体４００の全質量に対して約１０質量％から約１５質量％までの範囲の量で存在する。

【0055】

同様に、無機マトリックス４０３の量は、かなり変動してもよく、あらゆる適切な量の無機マトリックス４０３を使用することができる。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、無機マトリックス４０３は、無機波長変換体４００の全質量に対して、１００質量％未満から約７０質量％超までの範囲、例えば１００質量％未満から約８０質量％超までの範囲、またはそれどころか１００質量％未満から約８５質量％超までの範囲の量で存在する。制限されるものではないが、幾つかの実施形態においては、無機マトリックス４０３は、無機波長変換体４００の全質量に対して約８０質量％から約８５質量％までの量で存在する。

【0056】

さらなる実施形態においては、制限されるものではないが、無機波長変換体４００は、約１０質量％〜約１５質量％の粗大な結晶粒４０１、および約８０質量％〜約８５質量％の無機マトリックス４０３を含み、ここで、粗大な結晶粒４０１は、前記式の１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な結晶粒であり、かつ前記無機マトリックス４０３は、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、Ｃａ−ＳｉＡｌＯＮ、または（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（式中、Ｅｕの濃度は、２％未満である）、もしくは（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈（すなわち、Ｅｕの濃度は０である）である。なおもさらなる実施形態においては、制限されるものではないが、無機波長変換体４００は、約１５質量％の粗大な結晶粒４０１、および約８５質量％の無機マトリックス４０３を含み、ここで、粗大な結晶粒４０１は、前記式の１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な結晶粒であり、かつ前記無機マトリックス４０３は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈（すなわち、Ｅｕの濃度は０である）である。

【0057】

本開示のもう一つの態様は、本開示に相応する波長変換体を形成する方法に関する。それに関して、本開示に相応する波長変換体を形成する方法の一例の作業例の流れ図である図５が参照される。そこから明らかなように、方法５００は、ブロック５０１から始まる。任意のブロック５０３に従って、波長変換材料は任意に準備される。形成されるべき波長変換体が有機マトリックスが使用される波長変換体である場合においては、任意のブロック５０３に従って準備される波長変換材料は、波長変換材料の粗大な粒子、例えば制限されるものではないが、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粒子の粗大な粒子の形であってよい。

【0058】

形成されるべき波長変換体が無機波長変換体である場合においては、任意のブロック５０３に従って準備される波長変換材料は、波長変換材料の粗大な結晶粒の前駆体の形であってよい。幾つかの実施形態における粗大な結晶粒の前駆体は、有機マトリックスを含む波長変換体の製造に関して上述した波長変換材料の粗大な粒子であってよい。それに代えて、またはそれに加えて、幾つかの実施形態においては、波長変換材料の粗大な結晶粒の前駆体は、熱処理（例えば焼結、焼成等）に供した場合に、波長変換材料の粗大な結晶粒の形成をもたらす波長変換材料の粒子であってよい。

【0059】

ともかく、波長変換材料が任意のブロック５０３に従って準備される場合（またはそのような波長変換材料の準備が必要とされない場合に）、該方法は任意のブロック５０５に進むことができ、それに従ってマトリックス前駆体が任意に準備される。有機マトリックスが使用されるべき場合においては、マトリックス前駆体は、有機マトリックスの前駆体、例えばプレポリマーであるか、またはマトリックス３０３として、硬化および／もしくは重合することで有機マトリックスを形成することができるプレポリマーを使用するために適している上述の有機マトリックス材料のその他の前駆体であってよい。あるいは無機マトリックスが使用されるべき場合においては、マトリックス前駆体は、無機材料の微細な粒子、例えば無機マトリックス４０３として使用するために適している上述の無機材料の微細な粒子の形であってよい。あるいは無機マトリックスのマトリックス前駆体は、有機バインダー中に無機マトリックス材料の微細な粒子を含んでよく、ここで、前記有機バインダーは、マトリックス前駆体および粗大な結晶粒の前駆体が熱処理（例えば焼結）に供されたときに除去される（例えば熱分解によって）。

【0060】

任意のブロック５０５の後に（または任意のブロック５０５が必要とされない場合に）、該方法はブロック５０７に進んでよく、それに従って波長変換材料およびマトリックス前駆体が合される。有機マトリックスが使用されるべき場合においては、ブロック５０７の操作は、波長変換材料（例えば、１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粒子の粗大な粒子）とマトリックス前駆体とを混合すること、またはその他にそれらを合することを含み得る。それに代えて、またはそれに加えて、前記マトリックス前駆体が１層として（例えば基材上に）堆積されてよく、その後に、波長変換材料の粒子が、例えばその１つ以上の側面に加えられてよい。

【0061】

無機波長変換体が形成される場合においては、前記マトリックス前駆体は、マトリックス材料の無機粒子（任意に有機バインダー中に分散されている）の形であってよい。そのような場合においては、ブロック５０７の操作は、無機マトリックス材料の粒子と波長変換材料の（例えば粗大な）粒子とを合することを含み得る。このことは、例えば無機マトリックス材料の粒子および波長変換材料の粒子を一緒に混合することで、マトリックス材料の粒子と波長変換材料の粒子を互いに本質的に混合することによって達成することができる。あるいは無機マトリックス前駆体がバインダーを含む場合においては、波長変換材料の（粗大な）粒子は、バインダー内に分散されてよく、かつ／またはバインダーの表面上に被覆されてよい。

【0062】

制限されるものではないが、ブロック５０３およびブロック５０５に従って準備される前駆体は、幾つかの実施形態においては、波長変換材料の粗大な粒子／結晶粒（５０３）、および無機マトリックスの前駆体の微細な粒子（５０５）の形である。粗大な粒子／結晶粒の波長変換材料を微細なマトリックス前駆体粒子と組み合わせて使用するための一つの理由は、該材料を有用な波長変換体へと熱処理することを容易にするからである。それに関して、波長変換材料の（例えば、前記の）粗大な結晶粒は、バルクセラミックへと焼結することが実際には困難である場合があることに留意されたい。それに対して、微細なマトリックス前駆体粒子は、波長変換材料の粗大な粒子よりも容易に焼結する材料から選択され得る。結果として、微細なマトリックス前駆体粒子と波長変換材料の粗大な粒子／結晶粒とを合することで、波長変換材料単独の粒子／結晶粒よりも容易にバルクセラミック物品へと焼結し得る混合物がもたらされ得る。

【0063】

ブロック５０７の操作に引き続き、該方法はブロック５０９に進むことができ、それに従って加工を実施することで、本開示に相応する波長変換体を製造することができる。有機マトリックス材料が使用される場合においては、ブロック５０９による操作は、マトリックス前駆体材料を硬化させることで、波長変換材料の粗大な粒子を封入する有機マトリックスであって、波長変換材料の粒子が所望の分布で存在する有機マトリックスを形成することを含み得る。

【0064】

無機波長変換体が形成されるべき場合においては、しかしながら、ブロック５０９の操作は、その他の操作を含んでよい。例えば、無機波長変換体は、ブロック５０７に従って製造された波長変換材料およびマトリックス前駆体の粒子／結晶粒の組み合わせを熱処理（例えば焼結、焼成等）に供することで、固結された（例えばバルクセラミック）物品の形の無機波長変換体を得ることによって形成され得る。

【0065】

例としては、無機波長変換体は、ブロック５０７およびブロック５０９に従って無機マトリックスの前駆体粒子と（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の前駆体粒子とを合し、得られた混合物をディスクまたはその他の形状等の物品へと形成し（例えば混合物をダイ内で圧縮することによって）、そして該物品を焼結（例えば放電プラズマ焼結）に供することで、固結された無機波長変換体を形成することによって形成され得る。一例としては、制限されるものではないが、無機波長変換体は、適切な量の微細なマトリックス前駆体粒子および波長変換材料（例えば、１種以上の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体）の粗大な粒子を合し、得られた混合物をダイ内に入れ、そして該混合物を放電プラズマ焼結または別の適切な焼結法を介して焼結することによって形成され得る。もちろん、そのような方法は、例示目的で導き出されたにすぎず、その他の方法を使用して、本明細書に記載される無機波長変換体を形成することができる。

【0066】

本開示のもう一つの態様は、本明細書に記載される波長変換体の少なくとも１種を含む照明装置に関する。図６Ａは、そのような照明装置の構成の一例を図解している。示されるように、装置６００は、光源６０４と、ハウジング６０８内に配置された本開示に相応する波長変換体６０１とを含む。この実施形態においては、波長変換体６０１は、リフレクター６０２中のスルーホール内に配置されている。波長変換体６０１の下面が図６Ａに示されており、それは、光源６０４の発光（上向き）表面とほぼ平行に配向されている。しかしながら、そのような配向は必要ではなく、光源６０４および波長変換体６０１は、任意の適切な様式で配向されてよい。さらに、光源６０４および波長変換体６０１が、それぞれ平滑な上面および下面を有するように示されているが、そのような表面は、所望の光取り出し型および光取り込み型に応じて、粗面化、構造化等がなされてよいと理解されるべきである。

【0067】

光源６０４は、一次光の放出が可能であるあらゆる光源であってよい。そのような光源の例には、制限されるものではないが、固体光源、例えばＬＥＤ（例えば、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物ＬＥＤ、例えばＩｎＧａＮ型ＬＥＤ）およびレーザーダイオードが含まれる。ともかく、本明細書に記載される照明装置で使用される１個以上の光源を、光導体（例えば、ライトパイプ）に結合させて、面発光体を形成してよい。さらに、装置６００は単独の光源６０４を含むものとして示されているが、本明細書に記載される照明装置は、複数の光源のアレイを含んでよいと理解されるべきである。

【0068】

動作中に、光源６０４は、ピーク波長またはドミナント波長、色座標、強度等のような多くのパラメーターによって説明され得る一次光６０５を放出することができる。その一次光６０５は、波長変換体６０１の下面に入射し得る。波長変換体６０１は一次光を吸収し、そしてより高いエネルギー状態に励起させることができる。励起された波長変換体６０１がより低いエネルギー状態に戻るときに、該波長変換体は二次光６０６を放出し得る。このように、波長変換体６０１に入射する一次光６０５は、二次光６０６へと変換され得る。

【0069】

波長変換体６０１は、所望の変換レベルを有するように、すなわち所望の入射一次光の量を二次光に変換するように構成されてよい。幾つかの実施形態においては、波長変換体６０１は、５０％より大きいまたはそれと等しい、例えば約５０％〜約１００％の、約６０％〜約９９％の、約７０％〜約９８％の、約８０％〜約９７％の、またはそれどころか約８５％〜約９６％の変換率を示す。好ましくは、波長変換体６０１の変換率は、９５％より大きい。

【0070】

リフレクター６０２は、入射一次光および／または二次光を反射するために機能し得る。前者に関しては、リフレクター６０２は、入射一次光を、それが波長変換体６０１に入射し、かつ／または該波長変換体６０１を通過するように反射し得る。そのようにして、リフレクター６０２は、波長変換体６０１が一次光を吸収して二次光へと変換する機会を増やすことができ、こうして変換効率が高められる。

【0071】

波長変換体６０１により放出される二次光は、常にハウジング６０８の開口部に向かって放出され得るわけではない。例えば、二次光は、波長変換体６０１のいずれかの側面に放出され得るか、または光源６０４に戻る方向に放出される（後方散乱）。そのような側方散乱および後方散乱された光が該開口部に向かって向きを変えないと、その光は吸収されるか、またはさもなくば失われ、こうして装置６００からの光出力の損失がもたらされることがある。その問題に対処するために、リフレクター６０２は、光源６０４によって放出される一次光および波長変換体６０１によって放出される二次光に関して高い反射率を有するように構成され得る。図６Ａに示される実施形態においては、例えば、リフレクター６０２は、波長変換体６０１の１つ以上の周辺部を囲って配置されている。結果として、リフレクター６０２は、変換体６０１によって放出される側方散乱された二次光を反射することができ、こうしてそのような光が装置６００から放出される機会が増える。

【0072】

図６Ｂは、本開示による照明装置の構成のもう一つの例を図解している。波長変換体６０１および光源６０４の位置を除いて、図６Ｂにおける装置６５０の部材は、図６Ａに示されるものと同一である。したがって、そのような共通の部材の性質および機能は繰り返さない。もちろん、この説明は例示にすぎず、光源６０４および波長変換体６０１は、任意の所望の様式で配向されていてよい。

【0073】

図６Ｂにおいては、波長変換体６０１は、リフレクター６０２中の凹部内に配置されている。したがって、波長変換体６０１の一方の表面だけが露出されている。この実施形態においては、波長変換体６０１の露出した表面は、光源６０４の発光面と向かい合うように配向されている。結果として、波長変換体６０１によって放出される二次光は、装置６５０の開口部６１０の方向とは異なる方向に、例えば光源６０４に向かって放出され得る。

【0074】

装置６００、６５０は、ハウジング６０８と一体であるか、またはそれとは別個のものであってよいリフレクター６１２をさらに含んでもよい。このように、例えばリフレクター６１２は、ハウジング６０８の内表面上に配置された１つ以上のコーティングの形を取り得る。一般的に、リフレクター６１２は、ダウンライト、フラッドライト等のような所望の照明パターンが、装置６００、６５０から放出され得るように反射する構成であってよい。リフレクター６１２は、後方散乱された一次光および／または二次光を所望の様式で向きを変えるように構成されていてもよい。例えば、リフレクター６１２は、後方散乱された一次光および／または二次光に対して高い反射性を有する表面を有してよい。

【0075】

図６Ａおよび図６Ｂは波長変換体６０１が光源６０４の表面とは反対側に配置されている照明装置６００、６５０を説明しているが、そのような構成は必要とされない。例えば、幾つかの実施形態においては、波長変換体６０１は、光源６０４の発光表面上に直接的に、または１層以上の介在（例えば接着剤）層を介するかのいずれかにおいて配置されている。そのような場合において、波長変換体６０１は、光源６０４とは別個に形成されてよく、かつ公知のようにして、光源６０４から放出される一次光が波長変換体６０１と相互作用し得るように光源６０４に結合されていてよい。

【0076】

波長変換体６０１が光源６０４と間隔を空けて配置されている場合に（図６Ａおよび図６Ｂに示されるように）、波長変換体はハウジング６０８内に、ハウジング６０８の一部からの支持材を含むあらゆる手段によって支持されていてよい。理解できるように、波長変換体６０１を光源６０４と間隔を空けて配置することにより、波長変換体６０１を、光源６０４の表面とは異なる形状に形成することが可能となる場合がある。例えば、波長変換体６０１は、プレート形、ドーム形、またはシェル形であってよい。ともかく、波長変換体６０１の表面は、平坦形状、凹形状、凸形状、楕円形状、不規則形状、それ以外の形状、またはそれらの組み合わせであってよい。

【0077】

簡潔にするために、装置６００および６５０は、図６Ａおよび図６Ｂにおいては、比較的少ない部材しか含まないように示されている。しかしながら、本開示の照明装置は、ＬＥＤランプ等の固体照明装置において通常見られるその他の部品および電子機器を含んでもよい。例としては、装置６００、６５０は、波長変換体６０１によって放出される二次光だけでなく、未変換の一次光をも散乱させるように作用し得るディフューザー６１４を含むものとして示される。

【0078】

実施例
無機波長変換体に関しての蛍光体の粒子サイズ／結晶粒度の安定性に対する影響を調査するために、以下の実施例３〜５で後述されるように様々な無機波長変換体を調製および試験した。

【0079】

実施例３
この実施例においては、４３μｍのＤ５０粒子サイズを有する粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粉体を、無機マトリックス前駆体の微細な粒子と合した。特に、粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ粒子を、１．９９μｍのＤ５０を有する微細な非ドープのＣａ−ＳｉＡｌＯＮ粒子の形のマトリックス前駆体と合した。得られた粉体混合物は、１５質量％の粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ粒子、および８５質量％の微細な非ドープのＣａ−ＳｉＡｌＯＮ粒子を含有していた。無機波長変換体を製造するために、１．６グラムの前記粉体混合物を２０ｍｍの直径を有するグラファイトダイに入れ、１５５０℃で５０メガパスカル（ＭＰａ）の圧力下で１０分間にわたり放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）を行った。得られた焼結された波長変換性セラミックディスクを研削して、光学的測定のために約１２０μｍの厚さまで薄くした。薄くしたディスクの光学顕微鏡像は、図７Ａおよび図７Ｂに示されており、それは、非ドープのＣａ−ＳｉＡｌＯＮマトリックス７０３中に（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な結晶粒７０１を示している。

【0080】

青色（４４８ｎｍ）のＬＥＤ光を、その薄くしたディスクに当て、その発光スペクトル８０１を測定し、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の発光スペクトル８０３と比較した。測定された発光スペクトル８０１、８０３は、図８に示されており、それは、薄くしたディスクおよび（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の測定された相対発光強度を、波長（ｎｍ）に対してプロットしたものである。示されるように、スペクトル８０１は、スペクトル８０３と比べて赤方偏移され、かつより広く、それは、Ｃａ−ＳｉＡｌＯＮマトリックスと（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体との間に何らかの反応が起こっただけでなく、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体に何らかの損傷が生じたことを示している。該ディスクの変換効率は、４．３％であった。理論に縛られることを望むものではないが、低い変換効率は、焼結過程の間に蛍光体に損傷が生じた結果であると考えられる。

【0081】

実施例４
この実施例においては、４３μｍのＤ５０粒子サイズを有する粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粉体を、マトリックス前駆体の微細な粒子と合した。この場合には、約１．０μｍのＤ５０を有する微細な窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子を、マトリックス前駆体として使用した。得られた粉体混合物は、１５質量％の粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ粒子、および８５質量％の微細なＡｌＮ粒子を含有していた。無機波長変換体を製造するために、１．５グラムの前記粉体混合物を２０ｍｍ直径を有するグラファイトダイに入れ、１６５０℃で５０ＭＰａの圧力下で１０分間にわたり放電プラズマ焼結を行った。得られた焼結された波長変換性セラミックディスクを研削して、光学的測定のために約１２０μｍの厚さまで薄くした。図９は、薄くしたディスクの光学顕微鏡画像であり、ＡｌＮマトリックス中に蛍光体の粗大な結晶粒を示している。

【0082】

薄くしたディスクおよび（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の発光スペクトル１００１、１００３を、実施例３に記載される発光スペクトル８０１、８０３と同様にして測定した。測定された発光スペクトル１００１、１００３は、図１０に示されており、それは、薄くしたディスクおよび（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の測定された相対発光強度を、波長（ｎｍ）に対してプロットしたものである。示されるように、スペクトル１００１は、スペクトル１００３と比べて赤方偏移され、かつより広く、それは、ＡｌＮマトリックスと（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体との間に何らかの反応が起こっただけでなく、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体に何らかの損傷が生じたことを示している。該ディスクの変換効率は、７．６％であった。実施例４と同様に、低い変換効率は、焼結過程の間に蛍光体に損傷が生じた結果であると考えられる。

【0083】

実施例５
この実施例においては、４３μｍのＤ５０粒子サイズおよび４％のＥｕ濃度を有する粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粉体を、マトリックス前駆体の微細な粒子と合した。この場合においては、マトリックス前駆体の粒子は、≦０．５％のＥｕ濃度および１．４４μｍのＤ５０を有する（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕの微細な粒子であった。得られた粉体混合物は、１５質量％の粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（４％）粒子、および８５質量％の微細なマトリックス前駆体粒子を含有していた。２種類の二（２）グラムの粉体混合物の試料を測定し、２０ｍｍの直径を有するグラファイトダイに入れ、そして５０ＭＰａの圧力下でそれぞれ１６２５℃および１５８０℃で１０分間にわたり放電プラズマ焼結させ、第一および第二の焼結された波長変換性セラミックディスクを製造した。第一および第二の焼結されたディスクをそれぞれ研削して、光学的測定のために約１２０μｍの厚さまで薄くした。図１１Ａおよび図１１Ｂは、それぞれ第一および第二の薄くしたディスクの光学顕微鏡画像であり、（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（≦０．５％）のマトリックス中の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（≧５％）蛍光体の粗大な結晶粒を示している。

【0084】

第一および第二の薄くしたディスクの走査型電子顕微鏡像は、図１２Ａおよび図１２Ｂにそれぞれ示されており、それらの像は、（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（≦０．５％）の微細な結晶粒のマトリックス１２０３内に、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（４％）蛍光体の粗大な結晶粒１２０１が存在することを示している。図１２Ａに示される濃い領域は、（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈マトリックス中のＢａＳｉ₇Ｎ₁₀相である。

【0085】

第二の薄くしたディスク（１３０１）、粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（４％）蛍光体（１３０３）、および微細な（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（≦０．５％）マトリックスの発光スペクトルを、実施例３に記載される発光スペクトル８０１、８０３と同様にして測定した。測定された発光スペクトル１３０１、１３０３、および１３０５は、図１３に示されており、それは、薄くしたディスク、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（４％）蛍光体、および微細な（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（≦０．５％）の測定された相対発光強度を、波長（ｎｍ）に対してプロットしたものである。示されるように、スペクトル１２０１は、スペクトル１２０３、１２０５の間にあった。２種の薄くしたディスクの様々な光学的特性も測定し、それらを以下の第２表で報告する。

【0086】

第２表

【表2】

【0087】

表中、ＣｘおよびＣｙは、励起光有りの場合と無しの場合のそれぞれの試料ディスクの測定された発光スペクトルから得られる色座標であり、ＣＥは、試料を励起光源（この場合には青色ＬＥＤ）上に置くことによって測定された変換効率（Ｌｍ／Ｗ）であって、試料の上で測定されるルーメン（ｌｍ）を測定して、励起光源の光出力（ワット、Ｗ）で除算したものであり、Ｃｏｎｖ．Ｅｆｆ．は、変換効率（変換された蛍光体発光からの光出力の、該蛍光体によって吸収された励起出力に対する比率）であり、Ｌｄｏｍ（ｎｍ）は、ナノメートルでのドミナント波長であり、ＬＥＲは、放射の発光効率（すなわち、ルーメンの、ワットにおける放射束に対する比率、すなわちｌｍ／Ｗ）であり、かつＳＰＳ条件は、ディスクの形成に使用される放電プラズマ焼結の温度、時間および圧力を、それぞれ℃、分、およびＭＰａで示している。示されるように、２種のディスクの変換効率は、それぞれ３３．５％および３３．０％であった。

【0088】

それらの結果は、微細な結晶粒の（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（≦０．５％）マトリックスは、放電プラズマ焼結のための安定な大きな結晶粒の蛍光体である（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（≧５％）蛍光体と適合可能であることを裏付けている。また存在する２種の試料ディスクも、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（≧５％）蛍光体の大きな結晶粒を含み、すべては良好な変換効率を有している。より好ましい一実施形態においては、大きな結晶粒の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粉体は、非ドープの（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈微細粉体と混合される。

【0089】

実施例６
もう一つの例示的な実施形態においては、粗大な（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粒子は、非ドープの（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈の微細な粒子の形のマトリックス前駆体と混合され得る。この場合に、非ドープの（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕマトリックス前駆体粒子におけるＣａ、ＳｒおよびＢａの比率は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粒子におけるＣａ、ＳｒおよびＢａの比率と同じであるか、または本質的に同じである。得られた混合物は、実施例３〜５で先述されたようにダイ内に入れ、放電プラズマ焼結を行うことができる。非ドープの（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈は、この適用の時点で試験するためには利用できなかったが、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体粒子のそれらと化学的に近いので、非ドープの（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈は、そのような粒子と適合可能であろうと考えられる。さらに、先の実施例から、そのような混合物の放電プラズマ焼結で得られたものは、微細な結晶粒の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈マトリックス中に（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体の粗大な結晶粒を含む波長変換体であろうと考えられる。

【0090】

実施形態
以下の実施形態は、本開示の追加の実施形態であって、それらに制限されるものではない。

【0091】

実施形態１： この実施形態によれば、マトリックスと、該マトリックス内の波長変換材料とを含む波長変換体であって、該波長変換材料は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体を含み、かつ該（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、５ミクロンより大きいまたはそれと等しいＤ５０結晶粒度またはＤ５０粒子サイズを有する波長変換体が提供される。

【0092】

実施形態２： この実施形態は、実施形態１の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、１０ミクロンより大きいまたはそれと等しいＤ５０結晶粒度またはＤ５０粒子サイズを有する。

【0093】

実施形態３： この実施形態は、実施形態１の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、１５ミクロン以上のＤ５０結晶粒度またはＤ５０粒子サイズを有する。

【0094】

実施形態４： この実施形態は、実施形態１の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記マトリックスは、有機マトリックスであり、かつ前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、５μｍ以上のＤ５０粒子サイズを有する。

【0095】

実施形態５： この実施形態は、実施形態４の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記有機マトリックスは、シリコーン、エポキシ、アクリル、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーである。

【0096】

実施形態６： この実施形態は、実施形態５の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、波長変換体の全質量に対して、０質量％超から約３０質量％までの範囲の量で存在する。

【0097】

実施形態７： この実施形態は、実施形態６の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、波長変換体の全質量に対して、０質量％超から約１５質量％までの範囲の量で存在する。

【0098】

実施形態８： この実施形態は、実施形態４の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、式（Ｃａ_x，Ｓｒ_y，Ｂａ_z）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：ｄ％Ｅｕ［式中、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれＣａ、ＳｒおよびＢａの原子パーセントでの量であり、ｄは、Ｅｕの原子パーセントでの量であり、かつ以下の関係が満たされる：０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および０＜ｄ＜１０］の１種以上の蛍光体である。

【0099】

実施形態９： この実施形態は、実施形態８の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、０．０３＜ｘ≦０．０７、０．４＜ｙ≦０．５、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および１．５≦ｄ≦５である。

【0100】

実施形態１０： この実施形態は、実施形態１の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記マトリックスは、無機マトリックスであり、かつ前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、５μｍ以上のＤ５０結晶粒度を有する。

【0101】

実施形態１１： この実施形態は、実施形態１０の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記マトリックスは、５μｍ未満のＤ５０結晶粒度を有する。

【0102】

実施形態１２： この実施形態は、実施形態１１の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記マトリックスは、１μｍ未満のＤ５０結晶粒度を有する。

【0103】

実施形態１３： この実施形態は、実施形態１０の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記無機マトリックスは、光学的に透過性の金属窒化物、金属オキシ窒化物、金属酸化物、金属賦活剤の濃度が０原子％より大きいが２原子％未満である金属賦活化窒化ケイ素の蛍光体、および非ドープの窒化ケイ素の蛍光体からなる群から選択される。

【0104】

実施形態１４： この実施形態は、実施形態１３の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記無機マトリックスは、窒化アルミニウム、Ｃａ−ＳｉＡｌＯＮ、０原子％より大きいが２原子％未満を含む（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体、および非ドープの（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈蛍光体からなる群から選択される。

【0105】

実施形態１５： この実施形態は、実施形態１４の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記無機マトリックスは、非ドープの（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈蛍光体であり、かつ該非ドープの（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈蛍光体におけるＣａ、ＳｒおよびＢａの比率は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体におけるＣａ、ＳｒおよびＢａの比率と同じであるか、または本質的に同じである。

【0106】

実施形態１６： この実施形態は、実施形態１０の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、式（Ｃａ_x，Ｓｒ_y，Ｂａ_z）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：ｄ％Ｅｕ［式中、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれＣａ、ＳｒおよびＢａの原子パーセントでの量であり、ｄは、Ｅｕの原子パーセントでの量であり、かつ以下の関係が満たされる：０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および０＜ｄ＜１０］の１種以上の蛍光体である。

【0107】

実施形態１７： この実施形態は、実施形態１６の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、０．０３＜ｘ≦０．０７、０．４＜ｙ≦０．５、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、および１．５≦ｄ≦５である。

【0108】

実施形態１８： この実施形態は、実施形態１１の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、１５μｍ以上のＤ５０結晶粒度を有する。

【0109】

実施形態１９： この実施形態は、実施形態１２の特徴のいずれかまたはすべてを含み、その際、前記（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ蛍光体は、１５μｍ以上のＤ５０結晶粒度を有する。

【0110】

実施形態２０： この実施形態によれば、実施形態１から１９までのいずれかの波長変換体を含む照明装置が提供される。

【0111】

以下の表は、図中の参照番号とそれらの各々の要素との対応を示している。

【0112】

【表3】

【0113】

本開示の原理は本明細書において記載されているが、当業者によれば、この記載は例としてみなされたものにすぎず、特許請求の範囲に記載された発明の範囲のように制限するものではないものと解釈されるべきである。本明細書で開示された特定の実施形態に関して記載された特徴および態様は、本明細書に記載される様々なその他の実施形態と組み合わせ、かつ／または一緒に使用することが可能である。そのような記載された特徴および態様をそのようなその他の実施形態とそのように組み合わせ、かつ／または一緒に使用することは、本明細書において考慮されている。本明細書においては変更およびその他の実施形態は考慮されており、それらは本開示の範囲内である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13】