DE112019006473T5 - WAVELENGTH CONVERSION ELEMENT AND LIGHT EMITTING DEVICE - Google Patents

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Shotaro FUKUMOTO
Tadahito Furuyama
Shunsuke Fujita
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Abstract

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wellenlängen-Umwandlungselement und eine Licht emittierende Vorrichtung bereitzustellen, die eine hohe Lumineszenzintensität aufweisen. Ein Wellenlängen-Umwandlungselement 10 enthält Leuchtstoffteilchen 2 in einer Matrix 1 und weist einen Trübungswert von 0,7 bis 0,999 in einem sichtbaren Wellenlängenbereich auf, in dem ein Anregungsspektrum der Leuchtstoffteilchen eine spektrale Intensität von 5 % oder weniger der maximalen Peakintensität zeigt.The object of the present invention is to provide a wavelength conversion element and a light-emitting device which have a high luminescence intensity. A wavelength converting element 10 contains phosphor particles 2 in a matrix 1 and has a haze value of 0.7 to 0.999 in a visible wavelength range in which an excitation spectrum of the phosphor particles shows a spectral intensity of 5% or less of the maximum peak intensity.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wellenlängen-Umwandlungselemente zum Umwandeln der Wellenlänge von Licht, das von Leuchtdioden (LEDs), Laserdioden (LDs) oder dergleichen emittiert wird, in eine andere Wellenlänge und Licht emittierende Vorrichtungen.The present invention relates to wavelength converting elements for converting the wavelength of light emitted from light emitting diodes (LEDs), laser diodes (LDs) or the like to a different wavelength and light emitting devices.

Stand der TechnikState of the art

In letzter Zeit richtete sich die Aufmerksamkeit zunehmend auf Licht emittierende Vorrichtungen, die LEDs oder LDs als Licht emittierende Vorrichtungen der nächsten Generation verwenden, um Fluoreszenzlampen und Glühlampen zu ersetzen, und zwar im Hinblick auf ihren geringen Stromverbrauch, ihre geringe Größe, ihr geringes Gewicht und ihre einfache Anpassung an die Lichtintensität. Als Beispiele für solche Licht emittierenden Vorrichtungen der nächsten Generation werden Licht emittierende Vorrichtungen offenbart, bei denen ein Wellenlängen-Umwandlungselement auf einer LED angeordnet ist, welche blaues Licht emittieren kann, und einen Teil des blauen Lichts absorbiert, um es in gelbes Licht umzuwandeln (Patentdokumente 1 und 2).Recently, attention has been paid increasingly to light emitting devices using LEDs or LDs as next generation light emitting devices to replace fluorescent lamps and incandescent lamps in view of their low power consumption, small size, light weight and their easy adjustment to the light intensity. As examples of such next-generation light-emitting devices, there are disclosed light-emitting devices in which a wavelength conversion element is disposed on an LED which can emit blue light and absorbs part of the blue light to convert it into yellow light (Patent Documents 1 and 2).

Diese Licht emittierenden Vorrichtungen emittieren ein weißes Licht, das ein synthetisches Licht aus blauem Licht (Anregungslicht), das von der LED emittiert wird, und gelbem Licht (Fluoreszenz), das von dem Wellenlängen-Umwandlungselement emittiert wird, ist.These light emitting devices emit white light that is synthetic light of blue light (excitation light) emitted from the LED and yellow light (fluorescence) emitted from the wavelength converting element.

ZitierlisteCitation list

PatentliteraturPatent literature

  • PTL 1 JP-A-2000-208815 PTL 1 JP-A-2000-208815
  • PTL 2 JP-A-2003-258308 PTL 2 JP-A-2003-258308

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

In den letzten Jahren besteht mit der zunehmenden Leistung von Licht emittierenden Vorrichtungen ein Bedarf an einem Wellenlängen-Umwandlungselement, das die Extraktion von weißem Licht höherer Intensität ermöglicht. Bei der Verwendung herkömmlicher Wellenlängen-Umwandlungselemente tritt jedoch das Problem auf, dass ein synthetisches Licht aus Anregungslicht und Fluoreszenz, das nach außen extrahiert wird, einen unzureichenden Lichtstrom aufweist und daher die Lumineszenzintensität nicht ausreichend erhöht werden kann.In recent years, with the increasing performance of light emitting devices, there is a need for a wavelength converting element that enables the extraction of white light of higher intensity. However, when conventional wavelength conversion elements are used, there arises a problem that synthetic light composed of excitation light and fluorescence extracted to the outside has insufficient luminous flux and therefore the luminescence intensity cannot be increased sufficiently.

Angesichts des Vorstehenden ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wellenlängen-Umwandlungselement und eine Licht emittierende Vorrichtung bereitzustellen, die eine hohe Lumineszenzintensität aufweisen.In view of the above, it is an object of the present invention to provide a wavelength converting element and a light emitting device which have a high intensity of luminescence.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Die Erfinder führten intensive Untersuchungen durch und fanden als Ergebnis heraus, dass der Lichtstrom eines synthetischen Lichts aus Anregungslicht und Fluoreszenz, das aus einem Wellenlängen-Umwandlungselement extrahiert wird, durch Einstellen des Trübungswerts des Wellenlängen-Umwandlungselements in einem spezifischen Wellenlängenbereich verbessert werden kann.The inventors made intensive studies and, as a result, found that the luminous flux of synthetic light of excitation light and fluorescence extracted from a wavelength converting element can be improved by adjusting the haze value of the wavelength converting element in a specific wavelength range.

Insbesondere ist ein erfindungsgemäßes Wellenlängen-Umwandlungselement ein Wellenlängen-Umwandlungselement, das Leuchtstoffteilchen in einer Matrix enthält, wobei das Wellenlängen-Umwandlungselement einen Trübungswert von 0,7 bis 0,999 in einem sichtbaren Wellenlängenbereich aufweist, in dem ein Anregungsspektrum der Leuchtstoffteilchen eine spektrale Intensität von 5 % oder weniger der maximalen Peakintensität zeigt.In particular, a wavelength conversion element according to the invention is a wavelength conversion element which contains phosphor particles in a matrix, the wavelength conversion element having a haze value of 0.7 to 0.999 in a visible wavelength range in which an excitation spectrum of the phosphor particles has a spectral intensity of 5% or less of the maximum peak intensity.

Bei dem erfindungsgemäßen Wellenlängen-Umwandlungselement ist die Matrix vorzugsweise Glas.In the wavelength conversion element according to the invention, the matrix is preferably glass.

Bei dem erfindungsgemäßen Wellenlängen-Umwandlungselement können die Leuchtstoffpartikel solche Leuchtstoffpartikel sein, die einen Teil der Fluoreszenz absorbieren. Mit der Verwendung solcher Leuchtstoffpartikel können die Wirkungen der vorliegenden Erfindung leicht erzielt werden.In the wavelength conversion element according to the invention, the phosphor particles can be those phosphor particles which absorb part of the fluorescence. With the use of such phosphor particles, the effects of the present invention can be easily obtained.

Bei dem erfindungsgemäßen Wellenlängen-Umwandlungselement sind die Leuchtstoffpartikel vorzugsweise Partikel eines keramischen Leuchtstoffs auf Granatbasis.In the wavelength conversion element according to the invention, the phosphor particles are preferably particles of a garnet-based ceramic phosphor.

Das erfindungsgemäße Wellenlängen-Umwandlungselement enthält vorzugsweise ein lichtstreuendes Material.The wavelength conversion element according to the invention preferably contains a light-scattering material.

Das erfindungsgemäße Wellenlängen-Umwandlungselement weist vorzugsweise eine Dicke von 1000 µm oder weniger auf.The wavelength converting element of the present invention preferably has a thickness of 1000 µm or less.

Eine erfindungsgemäße Licht emittierende Vorrichtung umfasst das obige Wellenlängen-Umwandlungselement und eine Lichtquelle, die dazu beschaffen ist, das Wellenlängen-Umwandlungselement mit Anregungslicht zu bestrahlen.A light emitting device according to the present invention comprises the above wavelength converting element and a light source adapted to irradiate the wavelength converting element with excitation light.

Bei der erfindungsgemäßen Licht emittierende Vorrichtung ist die Lichtquelle vorzugsweise eine Licht emittierende Diode oder eine Laserdiode.In the light-emitting device according to the invention, the light source is preferably a light-emitting diode or a laser diode.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung eines Wellenlängen-Umwandlungselements und einer Licht emittierenden Vorrichtung, die eine hohe Lumineszenzintensität aufweisen.The present invention makes it possible to provide a wavelength converting element and a light-emitting device which have a high intensity of luminescence.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Wellenlängen-Umwandlungselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 13 is a schematic cross-sectional view showing a wavelength converting element according to an embodiment of the present invention.
  • 2 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen einer Abnahme des Lichtstroms von synthetischem Licht bei einem Wellenlängen-Umwandlungselement mit einem hohen Trübungswert. 2 Fig. 13 is a view illustrating a decrease in the luminous flux of synthetic light for a wavelength converting element having a high haze value.
  • 3 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen einer Abnahme des Lichtstroms von synthetischem Licht bei einem Wellenlängen-Umwandlungselement mit einem niedrigen Trübungswert. 3 Fig. 13 is a view illustrating a decrease in the luminous flux of synthetic light with a wavelength converting element having a low haze value.
  • 4 ist ein schematisches Diagramm, das ein Anregungsspektrum und ein Fluoreszenzspektrum von YAG-Leuchtstoffpartikel repräsentiert. 4th Fig. 13 is a schematic diagram representing an excitation spectrum and a fluorescence spectrum of YAG phosphor particles.
  • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Lichtemissionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 5 Fig. 13 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem relativen Lichtstrom und der Trübung bei Beispielen der vorliegenden Erfindung zeigt. 6th Fig. 13 is a graph showing the relationship between relative luminous flux and haze in Examples of the present invention.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch keineswegs auf die folgenden Ausführungsbeispiele beschränkt.In the following, exemplary embodiments of the present invention are described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is by no means limited to the following embodiments.

(Wellenlängen-Umwandlungselement 10)(Wavelength conversion element 10 )

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Wellenlängen-Umwandlungselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, enthält das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 Leuchtstoffpartikel 2 in einer Matrix 1. Außerdem weist das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 eine erste Hauptoberfläche 11 und eine zweite Hauptoberfläche 12 auf.1 is a schematic cross-sectional view showing a wavelength converting element according to an embodiment of the present invention. As in 1 shown includes the wavelength converting element 10 Fluorescent particles 2 in a matrix 1 . In addition, the wavelength converting element 10 a first main surface 11 and a second major surface 12th on.

Wie in 1 gezeigt, tritt von einer Lichtquelle 6 emittiertes Anregungslicht A durch die zweite Hauptoberfläche 12 in das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 ein. Somit werden die Leuchtstoffpartikel 2 mit dem Anregungslicht A bestrahlt, so dass von den Leuchtstoffpartikel 2 Fluoreszenz emittiert wird. Dann wird durch die erste Hauptoberfläche 11 ein synthetisches Licht B aus dem Anregungslicht A und der Fluoreszenz von dem Wellenlängen-Umwandlungselement 10 emittiert.As in 1 shown emerges from a light source 6th emitted excitation light A. through the second main surface 12th into the wavelength converting element 10 a. Thus, the phosphor particles become 2 with the excitation light A. irradiated so that from the phosphor particles 2 Fluorescence is emitted. Then through the first main surface 11 a synthetic light B. from the excitation light A. and the fluorescence from the wavelength converting element 10 emitted.

Das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 weist in einem sichtbaren Wellenlängenbereich, in dem ein Anregungsspektrum der Leuchtstoffpartikel 2 eine spektrale Intensität von 5 % oder weniger der maximalen Peakintensität zeigt, einen Trübungswert von 0,7 bis 0,999 auf. Bei der vorliegenden Erfindung bezieht sich der sichtbare Wellenlängenbereich auf einen Bereich von 380 nm bis 780 nm. Der Trübungswert wird basierend auf der folgenden Formel aus den Werten der Gesamtlichtdurchlässigkeit und der diffusen Durchlässigkeit im obigen sichtbaren Wellenlängenbereich berechnet. Tr u ¨ bungswert = ( diffuse Durchl a ¨ ssigkeit ) / ( Gesamtlichttransmission )

Figure DE112019006473T5_0001
The wavelength conversion element 10 exhibits in a visible wavelength range in which an excitation spectrum of the phosphor particles 2 shows a spectral intensity of 5% or less of the maximum peak intensity, a haze value of 0.7 to 0.999. In the present invention, the visible wavelength range refers to a range from 380 nm to 780 nm. The haze value is calculated from the values of total light transmittance and diffuse transmittance in the above visible wavelength range based on the following formula. Tr u ¨ exercise value = ( diffuse transmission a ¨ sweetness ) / ( Total light transmission )
Figure DE112019006473T5_0001

Die Erfinder führten intensive Untersuchungen durch und fanden als Ergebnis heraus, dass in dem Wellenlängen-Umwandlungselement 10, das Leuchtstoffpartikel 2 in einer Matrix 1 enthält, der Lichtstrom eines synthetischen Lichts B, das von der ersten Hauptoberfläche 11 extrahiert wird, durch Einstellen der Trübung in einem sichtbaren Wellenlängenbereich, in dem das Anregungsspektrum der Leuchtstoffpartikel 2 eine spektrale Intensität von 5 % oder weniger der maximalen Peakintensität zeigt, verbessert werden kann. Der Mechanismus lässt sich wie folgt erklären.The inventors made intensive studies and, as a result, found that in the wavelength converting element 10 , the phosphor particles 2 in a matrix 1 contains, the luminous flux of synthetic light B. that from the first main surface 11 is extracted by adjusting the turbidity in a visible wavelength range in which the excitation spectrum of the phosphor particles 2 exhibits a spectral intensity of 5% or less of the maximum peak intensity can be improved. The mechanism can be explained as follows.

2 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen einer Abnahme des Lichtstroms von synthetischem Licht bei einem Wellenlängen-Umwandlungselement mit einem hohen Trübungswert. Ein in 2 gezeigtes Wellenlängen-Umwandlungselement 20 enthält Leuchtstoffpartikel 2 und ein lichtstreuendes Material 3 in einer Matrix 1. Da das Wellenlängen-Umwandlungselement 20 einen großen Gehalt des lichtstreuenden Materials 3 aufweist, weist es einen hohen Trübungswert auf. Bei einem solchen Wellenlängen-Umwandlungselement 20 werden Anregungslicht A und Fluoreszenz C durch das lichtstreuende Material 3 übermäßig gestreut und werden daher eher zu Rückkehrlicht D. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass das synthetische Licht B von der ersten Hauptoberfläche 11 emittiert wird, so dass der Lichtstrom des synthetischen Lichts B eher abnimmt. 2 Fig. 13 is a view illustrating a decrease in the luminous flux of synthetic light for a wavelength converting element having a high haze value. An in 2 shown wavelength conversion element 20th contains fluorescent particles 2 and a light diffusing material 3 in a matrix 1 . As the wavelength conversion element 20th a large content of the light diffusing material 3 it has a high haze value. In such a wavelength converting element 20th become excitation light A. and fluorescence C. through the light-scattering material 3 excessively scattered and are therefore more likely to return light D. . Hence, it is less likely to use the synthetic light B. from the first main surface 11 is emitted so that the luminous flux of synthetic light B. rather decreases.

Angesichts des obigen Problems wird bei der vorliegenden Erfindung die Obergrenze des Trübungswerts definiert. Insbesondere beträgt die Obergrenze des Trübungswerts des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 vorzugsweise 0,999 oder weniger, stärker bevorzugt 0,995 oder weniger und besonders bevorzugt 0,99 oder weniger. Somit kann eine übermäßige Streuung des Anregungslichts A und der Fluoreszenz C verringert werden, so dass die Abnahme des Lichtstroms des von der ersten Hauptfläche 11 emittierten synthetischen Lichts B verringert werden kann.In view of the above problem, the present invention defines the upper limit of the haze value. In particular, the upper limit of the haze value of the wavelength converting element is 10 preferably 0.999 or less, more preferably 0.995 or less, and particularly preferably 0.99 or less. Thus, excessive scattering of the excitation light can occur A. and fluorescence C. can be decreased, so that the decrease in the luminous flux of the from the first main surface 11 emitted synthetic light B. can be reduced.

3 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen einer Abnahme des Lichtstroms von synthetischem Licht bei einem Wellenlängen-Umwandlungselement mit einem niedrigen Trübungswert. Ein in 3 gezeigtes Wellenlängen-Umwandlungselement 30 enthält Leuchtstoffpartikel 2 in einer Matrix 1, enthält jedoch kein lichtstreuendes Material 3 und weist daher einen niedrigen Trübungswert auf. Da bei einem Wellenlängen-Umwandlungselement 30 ohne jegliches Licht streuendes Material 3 das Anregungslicht A weniger wahrscheinlich in der Matrix 1 gestreut wird, ist die Menge des Anregungslichts A, die auf die Leuchtstoffpartikel 2 pro Flächeneinheit appliziert wird, im Allgemeinen relativ klein, so dass die Intensität der emittierten Fluoreszenz eher abnimmt. Daher wird bei dem Wellenlängen-Umwandlungselement 30 der Gehalt der Leuchtstoffpartikel 2 erhöht, um eine gewünschte Chromatizität zu erhalten. Wenn jedoch der Gehalt der Leuchtstoffpartikel 2 zunimmt, tritt eher eine Absorption eines Teils der Fluoreszenz durch die Leuchtstoffpartikel 2 selbst auf, d.h. eine sogenannte Fluoreszenz-Reabsorption. Insbesondere wird, wie in 3 gezeigt, die von einem Leuchtstoffpartikel 2a emittierte Fluoreszenz C von einem anderen Leuchtstoffpartikel 2b absorbiert, der sich in der Nähe des Leuchtstoffpartikels 2a befindet, und wird als neue Fluoreszenz E von dem anderen Leuchtstoffpartikel 2b emittiert. Da somit aufgrund der Wellenlängen-Umwandlung ein Energieverlust auftritt, ist die Intensität der Fluoreszenz E geringer als die der Fluoreszenz C. Wenn daher eine Fluoreszenz-Reabsorption auftritt, nimmt die Intensität der von der ersten Hauptoberfläche 11 emittierten Fluoreszenz ab, so dass auch der Lichtstrom des synthetischen Lichts B abnimmt. 3 Fig. 13 is a view illustrating a decrease in the luminous flux of synthetic light with a wavelength converting element having a low haze value. An in 3 shown wavelength conversion element 30th contains fluorescent particles 2 in a matrix 1 but does not contain any light-scattering material 3 and therefore has a low haze value. As with a wavelength converting element 30th without any light scattering material 3 the excitation light A. less likely in the matrix 1 is scattered is the amount of excitation light A. that hit the phosphor particles 2 is applied per unit area, generally relatively small, so that the intensity of the emitted fluorescence tends to decrease. Therefore, in the wavelength converting element 30th the content of the phosphor particles 2 increased to obtain a desired chromaticity. However, if the content of the phosphor particles 2 increases, some of the fluorescence is more likely to be absorbed by the phosphor particles 2 itself, ie a so-called fluorescence reabsorption. In particular, as in 3 shown by a phosphor particle 2a emitted fluorescence C. from another phosphor particle 2 B absorbed in the vicinity of the phosphor particle 2a located, and is called new fluorescence E. from the other phosphor particle 2 B emitted. Thus, since energy loss occurs due to the wavelength conversion, the intensity of the fluorescence is E. lower than that of fluorescence C. . Therefore, when fluorescence reabsorption occurs, the intensity of that from the first major surface decreases 11 emitted fluorescence, so that also the luminous flux of the synthetic light B. decreases.

Angesichts des obigen Problems wird bei der vorliegenden Erfindung die untere Grenze des Trübungswerts definiert. Insbesondere beträgt die untere Grenze des Trübungswerts des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 vorzugsweise 0,7, stärker bevorzugt 0,75 oder mehr und besonders bevorzugt 0,80 oder mehr. Somit kann die Fluoreszenzreabsorption verringert werden, so dass die Abnahme des Lichtstroms des von der ersten Hauptfläche 11 emittierten synthetischen Lichts B verringert werden kann.In view of the above problem, the present invention defines the lower limit of the haze value. In particular, the lower limit of the haze value of the wavelength converting element is 10 preferably 0.7, more preferably 0.75 or more, and particularly preferably 0.80 or more. Thus, the fluorescence reabsorption can be reduced, so that the decrease in the luminous flux of the first main surface 11 emitted synthetic light B. can be reduced.

Außerdem ist der bei der vorliegenden Erfindung verwendete Trübungswert ein Wert, der in einem sichtbaren Wellenlängenbereich gemessen wird, in dem das Anregungsspektrum der Leuchtstoffpartikel 2 eine spektrale Intensität von 5 % oder weniger der maximalen Peakintensität zeigt. Der sichtbare Wellenlängenbereich ist definiert als 380 nm bis 780 nm. Das Anregungsspektrum ist ein Spektrum, das zeigt, wie sich die Fluoreszenzintensität des Leuchtstoffs bei einer bestimmten Wellenlänge (Kontrollwellenlänge) mit Änderungen der Wellenlänge des Anregungslichts ändert. Obwohl als Kontrollwellenlänge eine beliebige Wellenlänge gewählt werden kann, wird im Allgemeinen eine Wellenlänge als Kontrollwellenlänge gewählt, die eine maximale Fluoreszenzintensität der Leuchtstoffpartikel 2 ergibt.In addition, the haze value used in the present invention is a value measured in a visible wavelength range in which the excitation spectrum of the phosphor particles 2 exhibits a spectral intensity of 5% or less of the maximum peak intensity. The visible one The wavelength range is defined as 380 nm to 780 nm. The excitation spectrum is a spectrum that shows how the fluorescence intensity of the phosphor changes at a certain wavelength (control wavelength) with changes in the wavelength of the excitation light. Although any wavelength can be selected as the control wavelength, a wavelength is generally selected as the control wavelength which has a maximum fluorescence intensity of the phosphor particles 2 results.

Wenn beispielsweise die Leuchtstoffpartikel 2 mit Licht einer Wellenlänge bestrahlt werden, die eine maximale spektrale Intensität des Anregungsspektrums ergibt, ist die Wahrscheinlichkeit einer Anregung der Leuchtstoffpartikel 2 hoch, so dass die Intensität der von den Leuchtstoffpartikeln 2 bei der Kontrollwellenlänge emittierten Fluoreszenz einen Maximalwert erreicht. Wenn andererseits die Leuchtstoffpartikel 2 mit Licht einer Wellenlänge bestrahlt werden, die eine niedrige spektrale Intensität ergibt, ist die Wahrscheinlichkeit einer Anregung der Leuchtstoffpartikel 2 gering, so dass die Fluoreszenzintensität der Leuchtstoffpartikel 2 gering ist. Wenn die Leuchtstoffpartikel 2 mit Licht einer Wellenlänge bestrahlt werden, die eine geringere spektrale Intensität ergibt, werden die Leuchtstoffpartikel 2 nicht angeregt, so dass keine Fluoreszenz emittiert wird.For example, if the phosphor particles 2 are irradiated with light of a wavelength which results in a maximum spectral intensity of the excitation spectrum, is the probability of an excitation of the phosphor particles 2 high, so the intensity of the from the phosphor particles 2 fluorescence emitted at the control wavelength reaches a maximum value. On the other hand, if the phosphor particles 2 are irradiated with light of a wavelength that gives a low spectral intensity, the probability of an excitation of the phosphor particles 2 low, so the fluorescence intensity of the phosphor particles 2 is low. When the phosphor particles 2 are irradiated with light of a wavelength that gives a lower spectral intensity, the phosphor particles 2 not excited so that no fluorescence is emitted.

4 ist ein schematisches Diagramm, das ein Anregungsspektrum und ein Fluoreszenzspektrum von YAG-Leuchtstoffpartikeln repräsentiert. Die gestrichelte Linie zeigt das Anregungsspektrum (Kontrollwellenlänge: 555 nm) und die durchgezogene Linie zeigt das Fluoreszenzspektrum. 4th Fig. 13 is a schematic diagram representing an excitation spectrum and a fluorescence spectrum of YAG phosphor particles. The dashed line shows the excitation spectrum (control wavelength: 555 nm) and the solid line shows the fluorescence spectrum.

Die Lumineszenzintensitäten des Anregungsspektrums und des Fluoreszenzspektrums werden als Werte relativ zur maximalen spektralen Intensität jedes Spektrums ausgedrückt, die als 1 angenommen wird. Wie in 4 gezeigt, haben die YAG-Leuchtstoffpartikel ihr Anregungsspektrum in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 540 nm. Daher tritt in diesem Wellenlängenbereich eine Lichtabsorption, einschließlich einer Fluoreszenz-Reabsorption, auf. In dem Wellenlängenbereich, in dem Lichtabsorption auftritt, tritt das Problem auf, dass die Spektralformen der Gesamtlichtdurchlässigkeit und der diffusen Durchlässigkeit aufgrund der Effekte von Streufaktoren, die nachfolgend beschrieben werden, eher variieren und daher ist eine Korrelation zwischen Trübungswert und Lumineszenzintensität schwer zu bestimmen.The luminescence intensities of the excitation spectrum and the fluorescence spectrum are expressed as values relative to the maximum spectral intensity of each spectrum, which is taken as 1. As in 4th As shown, the YAG phosphor particles have their excitation spectrum in a wavelength range from 380 nm to 540 nm. Therefore, light absorption, including fluorescence reabsorption, occurs in this wavelength range. In the wavelength region in which light absorption occurs, there arises a problem that the spectral shapes of the total light transmittance and the diffuse transmittance tend to vary due to the effects of scattering factors, which will be described below, and therefore a correlation between the turbidity value and the luminescence intensity is difficult to be determined.

Wenn andererseits, wie zuvor beschrieben, die Leuchtstoffpartikel 2 mit Licht mit einem Wellenlängenbereich bestrahlt werden, in dem das Anregungsspektrum eine ausreichend niedrige spektrale Intensität zeigt, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Leuchtstoffpartikel 2 angeregt werden, so dass eine Fluoreszenz weniger wahrscheinlich emittiert wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird als ein solcher Wellenlängenbereich ein sichtbarer Wellenlängenbereich (540 nm bis 780 nm im Beispiel von 4) definiert, in dem die maximale Peakintensität im Anregungsspektrum 5 % oder weniger beträgt. Die Erfinder haben aus dem Obigen herausgefunden, dass das Wellenlängen-Umwandlungselement im definierten Wellenlängenbereich frei von Lichtabsorptionseffekten und dergleichen ist und die Korrelation zwischen Trübungswert und Lichtstrom hergestellt werden kann, und vervollständigten die vorliegende Erfindung.On the other hand, as described above, if the phosphor particles 2 are irradiated with light with a wavelength range in which the excitation spectrum shows a sufficiently low spectral intensity, it is less likely that the phosphor particles 2 can be excited so that fluorescence is less likely to be emitted. In the present invention, as such a wavelength range, a visible wavelength range (540 nm to 780 nm in the example of FIG 4th ), in which the maximum peak intensity in the excitation spectrum is 5% or less. The inventors have found from the above that the wavelength converting element in the defined wavelength range is free from light absorption effects and the like and the correlation between haze value and luminous flux can be established, and completed the present invention.

Der Trübungswert ist ausreichend, wenn er zwischen 0,7 und 0,999 in einem Teil des sichtbaren Wellenlängenbereichs liegt, in dem die maximale Peakintensität im Anregungsspektrum 5 % oder weniger beträgt, aber es ist besonders bevorzugt, dass der Trübungswert über den gesamten obigen sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 0,7 und 0,999 liegt.The haze value is sufficient if it is between 0.7 and 0.999 in a part of the visible wavelength range in which the maximum peak intensity in the excitation spectrum is 5% or less, but it is particularly preferred that the haze value over the entire above visible wavelength range between 0.7 and 0.999.

Hinsichtlich der Form des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 gibt es keine besondere Einschränkung, aber die Form ist im Allgemeinen eine blattartige Form (wie eine rechteckige blattartige Form oder eine scheibenartige Form). Die Dicke des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 kann geeignet ausgewählt werden, um eine gewünschte Chromatizität zu erhalten, beträgt jedoch insbesondere vorzugsweise 1000 µm oder weniger, stärker bevorzugt 800 µm oder weniger und besonders bevorzugt 500 µm oder weniger. Wenn die Dicke zu groß ist, kann der Lichtstrom des synthetischen Lichts B abnehmen. Die untere Grenze der Dicke des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 beträgt vorzugsweise etwa 50 µm. Wenn die Dicke zu gering ist, nimmt die mechanische Festigkeit eher ab.Regarding the shape of the wavelength converting element 10 there is no particular limitation, but the shape is generally a sheet-like shape (such as a rectangular sheet-like shape or a disk-like shape). The thickness of the wavelength conversion element 10 can be appropriately selected to obtain a desired chromaticity, but it is particularly preferably 1000 µm or less, more preferably 800 µm or less, and particularly preferably 500 µm or less. If the thickness is too large, the luminous flux of synthetic light can B. decrease. The lower limit of the thickness of the wavelength converting element 10 is preferably about 50 µm. If the thickness is too small, the mechanical strength tends to decrease.

Hinsichtlich der Chromatizität des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 gibt es keine besondere Einschränkung. Bei der Verwendung von YAG-Leuchtstoffpartikeln als Leuchtstoffpartikel 2, welche gelbes Licht emittieren können, und bei Verwendung von blauem Licht (mit einer zentralen Wellenlänge von etwa 450 nm) als Anregungslicht A, weist das synthetische Licht B, das von dem Wellenlängen-Umwandlungselement 10 emittiert wird, vorzugsweise die folgende Chromatizität auf. Insbesondere beim Sammeln des synthetischen Lichts B, das durch Bestrahlen des in der Öffnung einer Ulbricht-Kugel angeordneten Wellenlängen-Umwandlungselements 10 mit dem Anregungslicht A und Messen des gesammelten synthetischen Lichts B mit einem Spektrometer erhalten wird, beträgt die Chromatizität (Cx) vorzugsweise 0,22 bis 0,44, stärker bevorzugt 0,23 bis 0,37 und besonders bevorzugt 0,24 bis 0,33. Wenn die Chromatizität des synthetischen Lichts B zu niedrig ist, wird der Anteil des blauen Lichts übermäßig hoch, so dass ein gewünschter Farbton schwer zu erhalten ist. Außerdem ist in solchen Fällen die Menge der zugesetzten Leuchtstoffpartikel 2 oft gering, so dass der angegebene Trübungswert ebenfalls schwer zu erreichen ist. Wenn andererseits die Chromatizität des synthetischen Lichts B zu hoch ist, wird der Anteil des gelben Lichts übermäßig hoch, so dass es schwierig ist, einen gewünschten Farbton zu erhalten. Außerdem ist in solchen Fällen die Menge der zugesetzten Leuchtstoffpartikel 2 oft groß, so dass der Lichtstrom wahrscheinlich durch den Effekt der Fluoreszenz-Reabsorption verringert wird.Regarding the chromaticity of the wavelength converting element 10 there is no particular restriction. When using YAG phosphor particles as the phosphor particles 2 which can emit yellow light, and when using blue light (with a central wavelength of about 450 nm) as excitation light A. , instructs the synthetic light B. obtained from the wavelength conversion element 10 is emitted, preferably has the following chromaticity. Especially when collecting the synthetic light B. by irradiating the wavelength conversion element arranged in the opening of an integrating sphere 10 with the excitation light A. and measuring the collected synthetic light B. is obtained with a spectrometer, the chromaticity (Cx) is preferably 0.22 to 0.44, more preferably 0, 23 to 0.37 and particularly preferably 0.24 to 0.33. When the chromaticity of synthetic light B. is too low, the proportion of blue light becomes excessively high, so that a desired color tone is difficult to obtain. In addition, in such cases, the amount of phosphor particles added is 2 often low, so that the specified turbidity value is also difficult to achieve. On the other hand, when the chromaticity of synthetic light B. is too high, the proportion of yellow light becomes excessively high, so that it is difficult to obtain a desired color tone. In addition, in such cases, the amount of phosphor particles added is 2 often large so that the luminous flux is likely to be decreased by the effect of fluorescence reabsorption.

Im sichtbaren Wellenlängenbereich, in dem die maximale Intensität im Anregungsspektrum der Leuchtstoffpartikel 2 bis 5 % oder weniger beträgt, beträgt die Gesamtlichtdurchlässigkeit des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 vorzugsweise 20 % oder mehr, stärker bevorzugt 30 % oder mehr und insbesondere vorzugsweise 40 % oder mehr. Wenn die Gesamtlichtdurchlässigkeit zu gering ist, nimmt der Lichtstrom des von der ersten Hauptoberfläche 11 emittierten synthetischen Lichts B übermäßig ab, so dass die Lumineszenzintensität des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 abnimmt.In the visible wavelength range, in which the maximum intensity in the excitation spectrum of the phosphor particles 2 to 5% or less, the total light transmittance of the wavelength converting element is 10 preferably 20% or more, more preferably 30% or more, and particularly preferably 40% or more. If the total light transmission is too low, the luminous flux of the first major surface decreases 11 emitted synthetic light B. excessively, so that the luminescence intensity of the wavelength converting element 10 decreases.

Bei der vorliegenden Erfindung kann der Trübungswert auf einen willkürlichen Wert eingestellt werden, indem Streufaktoren, die das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 bilden, geändert werden. Insbesondere kann der Trübungswert durch Ändern des Brechungsindex der Matrix 1 und der jeweiligen Gehalte, Partikeldurchmesser, Brechungsindizes usw. der Leuchtstoffpartikel 2 und des lichtstreuenden Materials 3 eingestellt werden. Im Folgenden wird jeder Streufaktors detailliert beschrieben.In the present invention, the haze value can be set to an arbitrary value by adding scattering factors that the wavelength converting element 10 form, be changed. In particular, the haze value can be adjusted by changing the index of refraction of the matrix 1 and the respective contents, particle diameters, refractive indices, etc. of the phosphor particles 2 and the light diffusing material 3 can be set. Each spreading factor is described in detail below.

(Matrix 1)(Matrix 1 )

Hinsichtlich des Typs der Matrix 1 gibt es bei der vorliegenden Erfindung keine besondere Einschränkung, solange es sich um ein transparentes Material handelt, das Leuchtstoffpartikel 2 in seinem Inneren enthalten kann und das Anregungslicht A und das synthetische Licht B durchlässt. Beispielsweise können Harz oder Glas verwendet werden. Im Hinblick auf den Erhalt eines Wellenlängen-Umwandlungselements 10 mit hoher Wärmebeständigkeit und hoher Wetterbeständigkeit wird vorzugsweise Glas verwendet. Andererseits wird im Hinblick auf das Erhalten eines leichten Wellenlängen-Umwandlungselements 10 vorzugsweise Harz verwendet.Regarding the type of matrix 1 There is no particular limitation in the present invention as long as it is a transparent material, the phosphor particles 2 can contain inside it and the excitation light A. and the synthetic light B. lets through. For example, resin or glass can be used. With a view to obtaining a wavelength converting element 10 with high heat resistance and high weather resistance, glass is preferably used. On the other hand, with a view to obtaining a light wavelength converting element 10 resin is preferably used.

Beispiele des Glases umfassen SiO2-B2O3-basierte Gläser, SiO2-B2O3-RO-basierte Gläser (wobei RO ein Alkalimetalloxid ist), SnO-P2O5-basierte Gläser, TeO2-basierte Gläser und Bi2O3-basierte Gläser.Examples of the glass include SiO 2 -B 2 O 3 -based glasses, SiO 2 -B 2 O 3 -RO-based glasses (where RO is an alkali metal oxide), SnO-P 2 O 5 -based glasses, TeO 2 -based glasses and Bi 2 O 3 based glasses.

Bevorzugte Gläser auf SiO2-B2O3-Basis sind beispielsweise solche mit einer Zusammensetzung, die in Mol-% 30 bis 80 % SiO2, 1 bis 40 % B2O3, 0 bis 10 % MgO, 0 bis 30 % CaO, 0 bis 20 % SrO, 0 bis 40 % BaO, 5 bis 45 % MgO+CaO+SrO+BaO, 0 bis 20 % Al2O3 und 0 bis 20 % ZnO enthält.Preferred glasses based on SiO 2 -B 2 O 3 are, for example, those with a composition in which, in mol%, 30 to 80% SiO 2 , 1 to 40% B 2 O 3 , 0 to 10% MgO, 0 to 30% Contains CaO, 0 to 20% SrO, 0 to 40% BaO, 5 to 45% MgO + CaO + SrO + BaO, 0 to 20% Al 2 O 3 and 0 to 20% ZnO.

Bevorzugte Gläser auf SiO2-B2O3-RO-Basis sind beispielsweise solche mit einer Zusammensetzung, die in Mol-% 70 bis 90 % SiO2, 9 bis 25 % B2O3, 0 bis 5 % Li2O, 0 bis 5 % Na2O, 0 bis 5 % K2O, 0,1 bis 5 % Li2O+Na2O+K2O, 0 bis 5 % Al2O3, 0 bis 5 % MgO und 0 bis 5 % CaO+SrO+BaO enthält.Preferred glasses based on SiO 2 -B 2 O 3 -RO are, for example, those with a composition that contains 70 to 90% SiO 2 , 9 to 25% B 2 O 3 , 0 to 5% Li 2 O, 0 to 5% Na 2 O, 0 to 5% K 2 O, 0.1 to 5% Li 2 O + Na 2 O + K 2 O, 0 to 5% Al 2 O 3 , 0 to 5% MgO and 0 contains up to 5% CaO + SrO + BaO.

Bevorzugte Gläser auf SnO-P2O5-Basis sind solche mit einer Glaszusammensetzung, die in Mol-% 35 bis 80 % SnO, 5 bis 40 % P2O5 und 0 bis 30 % B2O3 enthält.Preferred glasses based on SnO-P 2 O 5 are those with a glass composition which contains 35 to 80% SnO, 5 to 40% P 2 O 5 and 0 to 30% B 2 O 3 in mol%.

Beispiele des Harzes, das verwendet werden kann, umfassen lichtdurchlässige thermoplastische Harze und wärmehärtbare Harze und ultraviolett-härtbare Harze. Spezifische Beispiele, die verwendet werden können, umfassen Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyethylenterephthalat, Polyvinylalkohol, Polystyrol, Polycarbonat, Acrylharz, Melaminharz und Epoxidharz. Insbesondere wird bevorzugt Polycarbonat oder Acrylharz verwendet, da sie eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit aufweisen.Examples of the resin that can be used include translucent thermoplastic resins and thermosetting resins and ultraviolet-curable resins. Specific examples that can be used include polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyethylene terephthalate, polyvinyl alcohol, polystyrene, polycarbonate, acrylic resin, melamine resin and epoxy resin. In particular, polycarbonate or acrylic resin is preferably used because they are excellent in light transmittance.

Der Brechungsindex (nd) der Matrix 1 beträgt vorzugsweise 1,3 bis 2,2, stärker bevorzugt 1,4 bis 2,1, noch stärker bevorzugt 1,45 bis 2,05, noch stärker bevorzugt 1,5 bis 2 und besonders bevorzugt 1,55 bis 1,95. Somit kann eine übermäßige Streuung, die an der Grenzfläche zwischen den Leuchtstoffpartikeln 2 und der Matrix 1 auftritt, leicht reduziert werden, so dass der Trübungswert des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 leicht eingestellt werden kann.The index of refraction (nd) of the matrix 1 is preferably 1.3 to 2.2, more preferably 1.4 to 2.1, even more preferably 1.45 to 2.05, even more preferably 1.5 to 2, and particularly preferably 1.55 to 1.95. Thus, excessive scattering can occur at the interface between the phosphor particles 2 and the matrix 1 occurs, can be reduced slightly, so that the haze value of the wavelength converting element 10 can be adjusted easily.

Wie nachfolgend beschrieben wird, ist die Form der Matrix 1 nicht besonders beschränkt, solange sie die Leuchtstoffpartikel 2 in ihrem Inneren enthält. Wenn beispielsweise das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 aus einem gesinterten Körper aus Glaspulver und Leuchtstoffpartikeln 2 gebildet wird, wird die Matrix 1 aus einem gesinterten Körper aus dem Glaspulver gebildet.As will be described below, the shape of the matrix is 1 not particularly limited as long as they are the phosphor particles 2 contains inside. For example, if the wavelength Transformation element 10 from a sintered body made of glass powder and phosphor particles 2 is formed, becomes the matrix 1 formed from a sintered body from the glass powder.

Der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des Glaspulvers beträgt vorzugsweise 0,1 µm bis 50 µm, stärker bevorzugt 0,5 µm bis 40 µm und besonders bevorzugt 1 µm bis 30 µm. Wenn der mittlere Partikeldurchmesser (D50) zu klein ist, ist die Wirkung der Korngrenzen, die einen der Streufaktoren darstellen, eher signifikant, so dass der Trübungswert übermäßig hoch sein kann. Wenn andererseits der mittlere Partikeldurchmesser (D50) zu groß ist, wird es schwierig, die Leuchtstoffpartikel 2 gleichmäßig in der Matrix 1 zu verteilen, so dass die Chromatizität des synthetischen Lichts B eher ungleichmäßig ist.The mean particle diameter (D 50 ) of the glass powder is preferably 0.1 µm to 50 µm, more preferably 0.5 µm to 40 µm, and particularly preferably 1 µm to 30 µm. If the mean particle diameter (D 50 ) is too small, the effect of the grain boundaries, which are one of the scattering factors, tends to be significant, so that the turbidity value can be excessively high. On the other hand, if the mean particle diameter (D 50 ) is too large, it becomes difficult to get the phosphor particles 2 evenly in the matrix 1 to distribute so that the chromaticity of synthetic light B. is rather uneven.

(Leuchtstoffpartikel 2)(Fluorescent particles 2 )

Die Leuchtstoffpartikel 2 können Leuchtstoffpartikel sein, die einen Teil der Fluoreszenz absorbieren, wobei in diesem Fall die Wirkungen der vorliegenden Erfindung leicht erzielt werden können. Der Ausdruck „einen Teil der Fluoreszenz absorbieren“, wie er hier verwendet wird, bedeutet, dass der Anregungswellenlängenbereich und der Lumineszenzwellenlängenbereich einander überlappen. Insbesondere weist das Anregungsspektrum, wie in 4 gezeigt, eine Überlappung mit dem Fluoreszenzspektrum in einem Wellenlängenbereich auf, in dem die maximale Peakintensität im Anregungsspektrum 5 % oder mehr beträgt.The phosphor particles 2 may be phosphor particles which absorb part of the fluorescence, in which case the effects of the present invention can be easily obtained. The term “absorb a part of the fluorescence” as used herein means that the excitation wavelength range and the luminescence wavelength range overlap each other. In particular, as shown in FIG. 4, the excitation spectrum has an overlap with the fluorescence spectrum in a wavelength range in which the maximum peak intensity in the excitation spectrum is 5% or more.

Die Leuchtstoffpartikel 2 weisen vorzugsweise eine Peakwellenlänge des Anregungsspektrums in einem Wellenlängenbereich von 300 bis 500 nm und einen Lumineszenzpeak in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm auf und sind besonders bevorzugt Partikel eines keramischen Leuchtstoffs auf Granatbasis, wie YAG-Leuchtstoffpartikel (Yttrium-Aluminium-Granat-Leuchtstoffpartikel). Die Art der Leuchtstoffpartikel 2 ist jedoch nicht auf das Obige beschränkt und andere Beispiele, die verwendet werden können, umfassen Oxide, Nitride, Oxynitride, Sulfide, Oxysulfide, Seltenerdsulfide, Aluminatchloride und Halophosphat.The phosphor particles 2 preferably have a peak wavelength of the excitation spectrum in a wavelength range from 300 to 500 nm and a luminescence peak in a wavelength range from 380 to 780 nm and are particularly preferably particles of a ceramic phosphor based on garnet, such as YAG phosphor particles (yttrium aluminum garnet phosphor particles) . The type of phosphor particles 2 however, it is not limited to the above, and other examples that can be used include oxides, nitrides, oxynitrides, sulfides, oxysulfides, rare earth sulfides, aluminate chlorides, and halophosphate.

Der Gehalt der Leuchtstoffpartikel 2 in dem Wellenlängen-Umwandlungselement 10 beträgt, ausgedrückt in Volumenprozent, vorzugsweise 0,01 bis 30 %, stärker bevorzugt 0,1 bis 20 % und besonders bevorzugt 1 bis 15 %. Wenn ihr Gehalt zu groß ist, tritt eher die oben beschriebene Fluoreszenzreabsorption auf, so dass die Lumineszenzintensität des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 eher abnimmt. Wenn ihr Gehalt zu gering ist, wird der Farbton des synthetischen Lichts B eher inhomogen und eine gewünschte Chromatizität ist schwer zu erhalten.The content of the phosphor particles 2 in the wavelength converting element 10 in terms of volume percent, is preferably 0.01 to 30%, more preferably 0.1 to 20%, and particularly preferably 1 to 15%. If its content is too large, the above-described fluorescence reabsorption is more likely to occur, so that the luminescence intensity of the wavelength converting element 10 rather decreases. If their content is too low, the hue of synthetic light will be B. rather inhomogeneous and a desired chromaticity is difficult to obtain.

Der mittlere Partikeldurchmesser (D50) der Leuchtstoffpartikel 2 beträgt vorzugsweise 0,001 bis 50 µm, stärker bevorzugt 0,1 bis 30 µm und besonders bevorzugt 1 bis 30 µm. Wenn der mittlere Partikeldurchmesser der Leuchtstoffpartikel 2 zu klein ist, ist es wahrscheinlich, dass die Leuchtstoffpartikel 2 zusammenagglomerieren, so dass die Chromatizität des synthetischen Lichts B ungleichmäßig sein kann. Außerdem ist die Streuung eher übermäßig groß, so dass der Trübungswert übermäßig hoch sein kann. Auch wenn der mittlere Partikeldurchmesser zu groß ist, wird es schwierig, die Leuchtstoffpartikel 2 gleichmäßig in der Matrix 1 zu verteilen, so dass die Chromatizität des synthetischen Lichts B ungleichmäßig sein kann.The mean particle diameter (D 50 ) of the phosphor particles 2 is preferably from 0.001 to 50 µm, more preferably from 0.1 to 30 µm, and particularly preferably from 1 to 30 µm. When the mean particle diameter of the phosphor particles 2 is too small, it is likely that the phosphor particles 2 agglomerate together so that the chromaticity of synthetic light B. can be uneven. In addition, the scatter tends to be excessively large, so that the haze value can be excessively high. Even if the mean particle diameter is too large, it becomes difficult to get the phosphor particles 2 evenly in the matrix 1 to distribute so that the chromaticity of synthetic light B. can be uneven.

Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet der mittlere Partikeldurchmesser (D50) von Pulverpartikeln einen durch Laserdiffraktometrie gemessenen Wert und gibt den Partikeldurchmesser an, wenn in einer volumenbasierten kumulativen Partikelgrößenverteilungskurve, wie durch Laserdiffraktometrie bestimmt, der integrierte Wert des kumulativen Volumens vom kleineren Partikeldurchmesser 50 % beträgt. Andererseits kann der Partikeldurchmesser der Partikel in dem Wellenlängen-Umwandlungselement 10 (zum Beispiel der mittlere Partikeldurchmesser der in der Matrix 1 dispergierten Leuchtstoffpartikel 2) beispielsweise mit einem Röntgen-CT-Scan gemessen werden. In diesem Fall ist der mittlere Partikeldurchmesser der Partikeldurchmesser, wenn in einer volumenbasierten kumulativen Partikelgrößenverteilungskurve, gemessen durch den CT-Scan, der integrierte Wert des kumulativen Volumens vom kleineren Partikeldurchmesser 50 % beträgt.In the present invention, the mean particle diameter (D 50 ) of powder particles means a value measured by laser diffractometry and indicates the particle diameter when, in a volume-based cumulative particle size distribution curve as determined by laser diffractometry, the integrated value of the cumulative volume of the smaller particle diameter is 50%. On the other hand, the particle diameter of the particles in the wavelength converting element can be 10 (for example the mean particle diameter in the matrix 1 dispersed phosphor particles 2 ) can be measured, for example, with an X-ray CT scan. In this case, the mean particle diameter is the particle diameter when, in a volume-based cumulative particle size distribution curve measured by the CT scan, the integrated value of the cumulative volume of the smaller particle diameter is 50%.

Hinsichtlich des Brechungsindex (nd) der Leuchtstoffpartikel 2 gibt es keine besondere Einschränkung, aber im Allgemeinen weist das Pulver der Leuchtstoffpartikel 2 oft einen höheren Brechungsindex als das die Matrix 1 bildende Harz oder Glas auf. Beispielsweise beträgt der Brechungsindex von Borsilikatglas etwa 1,5 bis etwa 1,6, während der Brechungsindex von YAG-Leuchtstoffpartikeln etwa 1,83 beträgt. Wenn der Brechungsindexunterschied zwischen den Leuchtstoffpartikeln 2 und der Matrix 1 zu groß ist, wird das Anregungslicht A höchstwahrscheinlich an der Grenzfläche zwischen den Leuchtstoffpartikeln 2 und der Matrix 1 reflektiert, so dass der Trübungswert eher übermäßig hoch ist. Daher beträgt der Brechungsindexunterschied zwischen der Matrix 1 und den Leuchtstoffpartikeln 2 vorzugsweise 0,5 oder weniger, stärker bevorzugt 0,4 oder weniger, noch stärker bevorzugt 0,3 oder weniger und besonders bevorzugt 0,25 oder weniger. Somit kann eine übermäßige Streuung, die an der Grenzfläche zwischen den Leuchtstoffpartikeln 2 und der Matrix 1 auftritt, leicht reduziert werden, so dass der Trübungswert des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 leicht eingestellt werden kann. Der Brechungsindexunterschied ist jedoch nicht notwendigerweise auf das Obige beschränkt.With regard to the refractive index (nd) of the phosphor particles 2 There is no particular limitation, but in general, the powder has the phosphor particles 2 often a higher index of refraction than that of the matrix 1 forming resin or glass. For example, the index of refraction of borosilicate glass is about 1.5 to about 1.6, while the index of refraction of YAG phosphor particles is about 1.83. When the refractive index difference between the phosphor particles 2 and the matrix 1 is too large, the excitation light becomes A. most likely at the interface between the phosphor particles 2 and the matrix 1 reflected, so that the haze value is rather excessively high. Therefore, the refractive index difference between the matrix is 1 and the phosphor particles 2 preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, even more preferably 0.3 or less, and particularly preferably 0.25 or less. Consequently can cause excessive scattering at the interface between the phosphor particles 2 and the matrix 1 occurs, can be reduced slightly, so that the haze value of the wavelength converting element 10 can be adjusted easily. However, the refractive index difference is not necessarily limited to the above.

Ein bevorzugter Bereich von Trübungswerten zur Maximierung des Lichtstroms korreliert mit dem Brechungsindexunterschied zwischen der Matrix 1 und den Leuchtstoffpartikeln 2. Insbesondere werden der Brechungsindexunterschied zwischen der Matrix 1 und den Leuchtstoffpartikeln 2 und der Trübungswert vorzugsweise wie folgt gesteuert.

  1. (1) Wenn der Brechungsindexunterschied zwischen der Matrix 1 und den Leuchtstoffpartikeln 2 0,5 bis 0,35 beträgt, beträgt der Trübungswert vorzugsweise 0,7 bis 0,99, stärker bevorzugt 0,72 bis 0,9 und besonders bevorzugt 0,7 bis 0,85.
  2. (2) Wenn der Brechungsindexunterschied zwischen der Matrix 1 und den Leuchtstoffpartikeln 2 unter 0,35 bis 0,25 liegt, beträgt der Trübungswert vorzugsweise 0,7 bis 0,99, stärker bevorzugt 0,75 bis 0,95 und besonders bevorzugt 0,8 bis 0,9.
  3. (3) Wenn der Brechungsindexunterschied zwischen der Matrix 1 und den Leuchtstoffpartikeln 2 unter 0,25 liegt, beträgt der Trübungswert vorzugsweise 0,7 bis 0,999, stärker bevorzugt 0,8 bis 0,995 und besonders bevorzugt 0,9 bis 0,99.
A preferred range of haze values to maximize luminous flux correlates with the refractive index difference between the matrix 1 and the phosphor particles 2 . In particular, the refractive index difference between the matrix 1 and the phosphor particles 2 and the haze value is preferably controlled as follows.
  1. (1) When the refractive index difference between the matrix 1 and the phosphor particles 2 Is 0.5 to 0.35, the haze value is preferably 0.7 to 0.99, more preferably 0.72 to 0.9, and particularly preferably 0.7 to 0.85.
  2. (2) When the refractive index difference between the matrix 1 and the phosphor particles 2 is below 0.35 to 0.25, the haze value is preferably 0.7 to 0.99, more preferably 0.75 to 0.95, and particularly preferably 0.8 to 0.9.
  3. (3) When the refractive index difference between the matrix 1 and the phosphor particles 2 is below 0.25, the haze value is preferably 0.7 to 0.999, more preferably 0.8 to 0.995, and particularly preferably 0.9 to 0.99.

(Lichtstreuendes Material 3)(Light diffusing material 3 )

Das erfindungsgemäße Wellenlängen-Umwandlungselement 10 enthält vorzugsweise ein lichtstreuendes Material 3. Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Typs des lichtstreuenden Materials 3 und es können anorganische Partikel, wie beispielsweise Keramikpulver oder Glaspulver, verwendet werden. Insbesondere wird vorzugsweise Keramikpulver verwendet. Keramikpulver weist im Allgemeinen eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als das transparente Material, wie Harz oder Glas, das die Matrix 1 bildet, und kann daher die von den Leuchtstoffpartikeln 2 erzeugte Wärme effizient abgeben, wenn Fluoreszenz zur Außenseite des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 emittiert wird, und kann den thermischen Abbau der Leuchtstoffpartikel 2 reduzieren. Andererseits ermöglicht Glaspulver eine leichte Feineinstellung des Brechungsindex und wird daher im Hinblick auf die Leichtigkeit einer genauen Einstellung des Trübungswerts des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 bevorzugt.The wavelength conversion element according to the invention 10 preferably contains a light-scattering material 3 . There is no particular limitation on the type of light diffusing material 3 and inorganic particles such as ceramic powder or glass powder can be used. In particular, ceramic powder is preferably used. Ceramic powder generally has a higher thermal conductivity than the transparent material such as resin or glass that makes up the matrix 1 forms, and can therefore be caused by the phosphor particles 2 efficiently dissipate generated heat when fluorescing to the outside of the wavelength conversion element 10 is emitted, and can reduce the thermal degradation of the phosphor particles 2 to reduce. On the other hand, glass powder enables the refractive index to be fine-tuned with ease and is therefore used in view of the ease of precise adjustment of the haze value of the wavelength converting element 10 preferred.

Beispiele des Keramikpulvers, das verwendet werden kann, umfassen Siliziumdioxid, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, Nioboxid und Zinkoxid.Examples of the ceramic powder that can be used include silicon dioxide, boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, magnesium oxide, titanium oxide, niobium oxide and zinc oxide.

Beispiele des Glaspulvers, das verwendet werden kann, umfassen Mehrkomponentengläser und Einkomponentengläser, wie beispielsweise Quarzglas. Beim Erhitzen einer Mischung aus der Matrix 1 und dem lichtstreuenden Material 3 bei einem unten beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 ändert sich, wenn das Glaspulver als das lichtstreuende Material 3 erweicht und fließt, sein Partikeldurchmesser, so dass es schwierig sein kann, einen gewünschten Trübungswert zu erhalten. Daher ist der Erweichungspunkt des Glaspulvers im Vergleich zum Erweichungspunkt der Matrix 1 vorzugsweise 30 °C oder mehr als 30 °C höher, noch stärker bevorzugt 50 °C oder mehr als 50 °C höher und besonders bevorzugt 100 °C oder mehr als 100 °C höher.Examples of the glass powder that can be used include multi-component glasses and single-component glasses such as quartz glass. When heating a mixture from the matrix 1 and the light diffusing material 3 in a method for manufacturing the wavelength converting element described below 10 changes when the glass powder is used as the light-diffusing material 3 softens and flows, its particle diameter, so it can be difficult to obtain a desired haze value. Therefore, the softening point of the glass powder is compared to the softening point of the matrix 1 preferably 30 ° C or more than 30 ° C higher, more preferably 50 ° C or more than 50 ° C higher, and particularly preferably 100 ° C or more than 100 ° C higher.

Der Gehalt des lichtstreuenden Materials 3 in dem Wellenlängen-Umwandlungselement 10 beträgt, ausgedrückt in Volumenprozent, vorzugsweise 0 bis 50 %, stärker bevorzugt 0,01 bis 40 %, noch stärker bevorzugt 0,1 bis 10 % und besonders bevorzugt 1 bis 5 %. Wenn der Gehalt des lichtstreuenden Materials 3 zu groß ist, wird der Trübungswert des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 übermäßig hoch, so dass die Lumineszenzintensität eher abnimmt. Außerdem kann die Gesamtlichtdurchlässigkeit des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 übermäßig abnehmen. Der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des lichtstreuenden Materials 3 beträgt vorzugsweise 0,1 µm bis 100 µm, stärker bevorzugt 0,3 µm bis 50 µm und besonders bevorzugt 1 µm bis 30 µm. Wenn der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des lichtstreuenden Materials 3 zu klein ist, wird der Trübungswert wahrscheinlich übermäßig hoch. Außerdem wird die Streuung wahrscheinlich übermäßig groß, so dass der Trübungswert übermäßig hoch sein kann. Wenn andererseits der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des lichtstreuenden Materials 3 zu groß ist, wird es schwierig, das lichtstreuende Material 3 gleichmäßig in der Matrix 1 zu dispergieren, so dass die Chromatizität des synthetischen Lichts B ungleichmäßig sein kann.The content of the light scattering material 3 in the wavelength converting element 10 in terms of volume percent, is preferably 0 to 50%, more preferably 0.01 to 40%, even more preferably 0.1 to 10%, and particularly preferably 1 to 5%. When the content of the light diffusing material 3 is too large, the haze value of the wavelength converting element becomes 10 excessively high, so that the luminescence intensity tends to decrease. In addition, the total light transmittance of the wavelength converting element 10 lose weight excessively. The mean particle diameter (D 50 ) of the light-scattering material 3 is preferably 0.1 µm to 100 µm, more preferably 0.3 µm to 50 µm, and particularly preferably 1 µm to 30 µm. If the mean particle diameter (D 50 ) of the light scattering material 3 is too small, the haze value is likely to become excessively high. In addition, the scatter is likely to become excessively large, so that the haze value may be excessively large. On the other hand, if the mean particle diameter (D 50 ) of the light diffusing material 3 is too large, it becomes difficult to get the light diffusing material 3 evenly in the matrix 1 to disperse, so that the chromaticity of synthetic light B. can be uneven.

Hinsichtlich der Form des lichtstreuenden Materials 3 gibt es keine besondere Einschränkung und Beispiele umfassen eine Kugelform, eine Bruchstückform, eine Hohlform, eine Stabform und eine Faserform.Regarding the shape of the light diffusing material 3 there is no particular limitation, and examples include a spherical shape, a fragment shape, a hollow shape, a rod shape, and a fiber shape.

Der Brechungsindexunterschied zwischen dem lichtstreuenden Material 3 und der Matrix 1 beträgt vorzugsweise 0,5 oder weniger, stärker bevorzugt 0,4 oder weniger und besonders bevorzugt 0,3 oder weniger. Somit kann eine übermäßige Streuung, die an der Grenzfläche zwischen dem lichtstreuenden Material 3 und der Matrix 1 auftritt, leicht reduziert werden, so dass der Trübungswert des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 leicht eingestellt werden kann. Der Brechungsindexunterschied ist jedoch nicht notwendigerweise auf das Obige beschränkt.The refractive index difference between the light scattering material 3 and the matrix 1 is preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, and particularly preferably 0.3 or less. Thus, excessive scattering can occur at the interface between the light scattering material 3 and the matrix 1 occurs, can be reduced slightly, so that the haze value of the wavelength converting element 10 can be adjusted easily. However, the refractive index difference is not necessarily limited to the above.

Der Dichteunterschied zwischen den Leuchtstoffpartikeln 2 und der Matrix 1 beträgt vorzugsweise 4 oder weniger, stärker bevorzugt 3,5 oder weniger und besonders bevorzugt 3 oder weniger. Wenn der Dichteunterschied zu groß ist, wird es schwierig, die Leuchtstoffpartikel 2 gleichmäßig in der Matrix 1 zu verteilen, so dass die Chromatizität des synthetischen Lichts B eher ungleichmäßig wird. Andererseits beträgt der Dichteunterschied zwischen dem lichtstreuenden Material 3 und der Matrix 1 vorzugsweise 4 oder weniger, stärker bevorzugt 3,5 oder weniger und besonders bevorzugt 3 oder weniger. Wenn der Dichteunterschied zu groß ist, wird es schwierig, das lichtstreuende Material 3 gleichmäßig in der Matrix 1 zu verteilen, so dass die Chromatizität des synthetischen Lichts B eher ungleichmäßig wird.The difference in density between the phosphor particles 2 and the matrix 1 is preferably 4 or less, more preferably 3.5 or less, and particularly preferably 3 or less. If the density difference is too great, it will be difficult to pick up the phosphor particles 2 evenly in the matrix 1 to distribute so that the chromaticity of synthetic light B. becomes rather uneven. On the other hand, the density difference between the light diffusing material is 3 and the matrix 1 preferably 4 or less, more preferably 3.5 or less, and particularly preferably 3 or less. If the difference in density is too great, it becomes difficult to pick up the light diffusing material 3 evenly in the matrix 1 to distribute so that the chromaticity of synthetic light B. becomes rather uneven.

Abgesehen von den oben beschriebenen Streufaktoren können sich Hohlräume, Korngrenzen, Schlieren und dergleichen in dem Wellenlängen-Umwandlungselement 10 als Streufaktoren auf den Trübungswert auswirken. Wenn für die Matrix 1 Glas verwendet wird, können außerdem bei dem unten beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 Kristalle ausfallen, wobei in diesem Fall die Kristalle ein Streufaktor sein können. Auch unter Berücksichtigung dieser Streufaktoren kann der Trübungswert auf einen beliebigen Wert eingestellt werden.Apart from the above-described scattering factors, voids, grain boundaries, striae and the like can occur in the wavelength conversion element 10 act as scatter factors on the turbidity value. If for the matrix 1 Glass is used can also be used in the below-described method of manufacturing the wavelength converting element 10 Crystals precipitate, in which case the crystals can be a scatter factor. The turbidity value can also be set to any value, taking these scatter factors into account.

Der Hohlraumanteil des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 beträgt, ausgedrückt in Volumenprozent, vorzugsweise 5 % oder weniger, stärker bevorzugt 3 % oder weniger und besonders bevorzugt 1 % oder weniger. Wenn der Hohlraumanteil zu hoch ist, wird Licht an den Grenzen zwischen den Hohlräumen und der Matrix 1 gestreut, so dass die Streuung eher übermäßig wird.The void fraction of the wavelength conversion element 10 in terms of volume percent, is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and particularly preferably 1% or less. If the void fraction is too high, light will appear at the boundaries between the voids and the matrix 1 scattered so that the scatter tends to be excessive.

Wenn die Matrix 1 aus Glas gefertigt ist, beträgt die Menge der im Inneren der Matrix 1 ausgefällten Kristalle, ausgedrückt in Volumenprozent, bezogen auf die Matrix 1, vorzugsweise 30 % oder weniger, stärker bevorzugt 25 % oder weniger, und besonders bevorzugt 20 % oder weniger. Wenn die Menge an Kristallen zu groß ist, tritt eine übermäßige Lichtstreuung auf, so dass die Lumineszenzintensität des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 eher abnimmt. Außerdem kann die Gesamtlichtdurchlässigkeit des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 übermäßig abnehmen.When the matrix 1 Made of glass, the amount is inside the matrix 1 precipitated crystals, expressed as a volume percentage based on the matrix 1 , preferably 30% or less, more preferably 25% or less, and particularly preferably 20% or less. If the amount of crystals is too large, excessive light scattering occurs, so that the luminescence intensity of the wavelength converting element 10 rather decreases. In addition, the total light transmittance of the wavelength converting element 10 lose weight excessively.

Der obige Hohlraumanteil und der Volumenanteil der Kristalle können mit einem CT-Scan gemessen werden.The above void fraction and the volume fraction of the crystals can be measured with a CT scan.

Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens des Wellenlängen-Umwandlungselements 10 gibt es keine besondere Einschränkung, solange das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 eine Struktur aufweist, die Leuchtstoffpartikel 2 innerhalb einer Matrix 1 enthält. Beispielsweise kann das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 durch Mischen von Glaspulver und Leuchtstoffpartikeln 2 (und zusätzlich nach Bedarf eines lichtstreuenden Materials 3) und Brennen selbiger erhalten werden. Insbesondere wird es bevorzugt, das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 durch Pressen der Mischung aus Glaspulver und Leuchtstoffpartikeln 2, um einen Vorformling herzustellen, und dann Brennen des Vorformlings zu erhalten. Der Sinterkörper aus Glaspulver und Leuchtstoffpartikeln 2 ist indessen äußerst anfällig für die Wirkung der Korngrenzen, die einen der Streufaktoren darstellen. Daher ist es im Hinblick auf die Herstellung eines Wellenlängen-Umwandlungselements 10, das weniger anfällig für die Wirkung der Korngrenzen ist, bevorzugt, das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 herzustellen, indem Leuchtstoffpartikel 2 in flüssiges oder halbfestes Harz aufgenommen und dann das Harz gehärtet wird.Regarding the manufacturing method of the wavelength converting element 10 there is no particular limitation as long as the wavelength converting element 10 has a structure that contains phosphor particles 2 within a matrix 1 contains. For example, the wavelength conversion element 10 by mixing glass powder and phosphor particles 2 (and, if required, a light-diffusing material 3 ) and burning the same can be obtained. In particular, it is preferable to use the wavelength converting element 10 by pressing the mixture of glass powder and phosphor particles 2 to make a preform and then to fire the preform. The sintered body made of glass powder and phosphor particles 2 however, it is extremely susceptible to the effect of the grain boundaries, which are one of the scattering factors. Therefore, it is with a view to manufacturing a wavelength converting element 10 , which is less susceptible to the effect of grain boundaries, preferably the wavelength converting element 10 Manufacture by adding phosphor particles 2 absorbed in liquid or semi-solid resin and then the resin is cured.

(Licht emittierende Vorrichtung)(Light emitting device)

5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Licht emittierende Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 5 gezeigt, enthält eine Licht emittierende Vorrichtung 50 das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 und eine Lichtquelle 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 6 so angeordnet, dass Anregungslicht A in die zweite Hauptoberfläche 12 eintritt. Das von der Lichtquelle 6 emittierte Anregungslicht A wird durch das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 in der Wellenlänge in eine Fluoreszenz mit einer längeren Wellenlänge als das Anregungslicht A umgewandelt. Zudem läuft ein Teil des Anregungslichts A durch das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 hindurch. Daher emittiert das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 ein synthetisches Licht B, das sich aus dem Anregungslicht A und der Fluoreszenz zusammensetzt. Wenn beispielsweise das Anregungslicht A ein blaues Licht ist und die Fluoreszenz ein gelbes Licht ist, kann ein weißes synthetisches Licht B bereitgestellt werden. 5 Fig. 13 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention. As in 5 shown includes a light emitting device 50 the wavelength converting element 10 and a light source 6th . In this embodiment, the light source is 6th arranged so that excitation light A. into the second main surface 12th entry. That from the light source 6th emitted excitation light A. is made by the wavelength converting element 10 in wavelength into a fluorescence with a longer wavelength than the excitation light A. converted. In addition, part of the excitation light runs A. by the wavelength converting element 10 through. Therefore, the wavelength converting element emits 10 a synthetic light B. resulting from the excitation light A. and the fluorescence. For example, when the excitation light A. is a blue light and the fluorescence is a yellow light, can be a white synthetic light B. to be provided.

Beispiele der Lichtquelle 6 umfassen eine LED und eine LD. Im Hinblick auf die Erhöhung der Lumineszenzintensität der Licht emittierenden Vorrichtung 10 wird jedoch vorzugsweise eine LD, die in der Lage ist, Licht hoher Intensität zu emittieren, als Lichtquelle 6 verwendet. Obgleich die Lichtquelle 6 bei diesem Ausführungsbeispiel von dem Wellenlängenumwandlungselement 10 entfernt angeordnet ist, ist die Anordnung der Lichtquelle 6 nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können die Lichtquelle 6 und das Wellenlängen-Umwandlungselement 10 in direktem Kontakt oder durch eine Klebeschicht miteinander verbunden sein.Examples of the light source 6th include an LED and an LD. With a view to increasing the luminescence intensity of the light emitting device 10 however, it is preferable to use an LD capable of emitting high-intensity light as the light source 6th used. Although the light source 6th in this embodiment from the wavelength conversion element 10 is located remotely, is the arrangement of the light source 6th not limited to that. For example, the light source 6th and the wavelength converting element 10 be connected to one another in direct contact or by an adhesive layer.

[Beispiele][Examples]

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Wellenlängen-Umwandlungselement unter Bezugnahme auf Beispiele detailliert beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.In the following, the wavelength converting element of the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

Die Tabellen 1 bis 3 zeigen Arbeitsbeispiele (Nr. 1 bis 6 und 9 bis 23) der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele (Nr. 7 und 8). Tabelle 1 Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4 Nr. 5 Nr. 6 Nr. 7 Nr. 8 Matrix Typ Glas A Glas A Glas A Glas A Glas A Glas A Glas A Glas C Brechungsindex 1,58 1,58 1,58 1,58 1,58 1,58 1,58 1,58 Leuchtstoff Typ YAG YAG YAG YAG YAG YAG YAG YAG Brechungsindex 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 Volumenkonzentration (%) 10,6 10,3 9,2 8,3 6,5 5,7 2,0 10,8 Lichtstreuendes Material 3 Typ - Al2O3 Al2O3 Al2O3 Al2O3 Al2O3 Al2O3 - Volumenkonzentration (%) - 0,1 0,4 0,8 1,5 2,0 8,0 - Brechungsindexunterschied zwischen Matrix und Leuchtstoff 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 Dicke (µm) 200 200 200 200 200 200 200 200 Trübungswert 0,854 0,876 0,906 0,939 0,972 0,982 1,000 0,691 Lichtstrom (a.u.) 0,95 0,96 0,96 0,98 0,99 1.00 0,88 0,92 Chromatizität Cx 0,291 0,290 0,287 0,288 0,291 0,290 0,292 0,289 Tabelle 2 Nr. 9 Nr. 10 Nr. 11 Nr. 12 Nr. 13 Nr. 14 Nr. 15 Nr. 16 Matrix Typ Glas B Glas B Glas B Glas B Glas B Glas B Glas B Glas B Brechungsindex 1,46 1,46 1,46 1,46 1,46 1,46 1,46 1,46 Leuchtstoff Typ YAG YAG YAG YAG YAG YAG YAG YAG Brechungsindex 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 Volumenkonzentration (%) 9,2 8,3 7,6 6,5 4,9 8,0 7,3 6,8 Lichtstreuendes Material 3 Typ - Al2O3 Al2O3 Al2O3 Al2O3 - Al2O3 Al2O3 Volumenkonzentration (%) - 0,2 0,4 0,8 2,0 - 0,1 0,2 Brechungsindexunterschied zwischen Matrix und Leuchtstoff 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 Dicke (µm) 200 200 200 200 200 180 180 180 Trübungswert 0,830 0,890 0,926 0,963 0,997 0,794 0,815 0,865 Lichtstrom (a.u.) 1,00 0,99 0,99 0,98 0,95 1,00 1,00 0,99 Chromatizität Cx 0,291 0,290 0,291 0,288 0,287 0,244 0,238 0,241 Tabelle 3 Nr. 17 Nr. 18 Nr. 19 Nr. 20 Nr. 21 Nr. 22 Nr. 23 Matrix Typ Glas B Glas B Harz D Harz E Harz E Harz E Harz E Brechungsindex 1,46 1,46 1,46 1,51 1,51 1,51 1,51 Leuchtstoff Typ YAG YAG YAG YAG YAG YAG YAG Brechungsindex 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 Volumenkonzentration (%) 6,0 5,0 10,2 12,7 9,9 8,8 6,7 Lichtstreuendes Material 3 Typ Al2O3 Al2O3 - - Al2O3 Al2O3 Al2O3 Volumenkonzentration (%) 0,4 0,8 - - 0,5 1,0 1,5 Brechungsindexunterschied zwischen Matrix und Leuchtstoff 0,36 0,36 0,36 0,31 0,31 0,31 0,31 Dicke (µm) 180 180 180 200 200 200 200 Trübungswert 0,914 0,961 0,740 0,708 0,810 0,871 0,922 Lichtstrom (a.u.) 0,98 0,98 0,98 0,96 0,99 1,00 0,97 Chromatizität Cx 0,241 0,241 0,239 0,287 0,289 0,293 0,290 Tables 1 to 3 show working examples (Nos. 1 to 6 and 9 to 23) of the present invention and comparative examples (Nos. 7 and 8). Table 1 number 1 No. 2 No. 3 No. 4 No. 5 No. 6 No. 7 No. 8 matrix Type Glass A Glass A Glass A Glass A Glass A Glass A Glass A Glass C Refractive index 1.58 1.58 1.58 1.58 1.58 1.58 1.58 1.58 Fluorescent Type YAG YAG YAG YAG YAG YAG YAG YAG Refractive index 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 Volume concentration (%) 10.6 10.3 9.2 8.3 6.5 5.7 2.0 10.8 Light diffusing material 3 Type - Al 2 O 3 Al 2 O 3 Al 2 O 3 Al 2 O 3 Al 2 O 3 Al 2 O 3 - Volume concentration (%) - 0.1 0.4 0.8 1.5 2.0 8.0 - Difference in refractive index between matrix and phosphor 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 Thickness (µm) 200 200 200 200 200 200 200 200 Turbidity value 0.854 0.876 0.906 0.939 0.972 0.982 1,000 0.691 Luminous flux (au) 0.95 0.96 0.96 0.98 0.99 1.00 0.88 0.92 Chromaticity Cx 0.291 0.290 0.287 0.288 0.291 0.290 0.292 0.289 Table 2 No. 9 No. 10 No. 11 No. 12 No. 13 No. 14 No. 15 No. 16 matrix Type Glass B Glass B Glass B Glass B Glass B Glass B Glass B Glass B Refractive index 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 Fluorescent Type YAG YAG YAG YAG YAG YAG YAG YAG Refractive index 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 Volume concentration (%) 9.2 8.3 7.6 6.5 4.9 8.0 7.3 6.8 Light diffusing material 3 Type - Al 2 O 3 Al 2 O 3 Al 2 O 3 Al 2 O 3 - Al 2 O 3 Al 2 O 3 Volume concentration (%) - 0.2 0.4 0.8 2.0 - 0.1 0.2 Difference in refractive index between matrix and phosphor 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 Thickness (µm) 200 200 200 200 200 180 180 180 Turbidity value 0.830 0.890 0.926 0.963 0.997 0.794 0.815 0.865 Luminous flux (au) 1.00 0.99 0.99 0.98 0.95 1.00 1.00 0.99 Chromaticity Cx 0.291 0.290 0.291 0.288 0.287 0.244 0.238 0.241 Table 3 No. 17 No. 18 No. 19 No. 20 No. 21 No. 22 No. 23 matrix Type Glass B Glass B Resin D Resin E Resin E Resin E Resin E Refractive index 1.46 1.46 1.46 1.51 1.51 1.51 1.51 Fluorescent Type YAG YAG YAG YAG YAG YAG YAG Refractive index 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 Volume concentration (%) 6.0 5.0 10.2 12.7 9.9 8.8 6.7 Light diffusing material 3 Type Al 2 O 3 Al 2 O 3 - - Al 2 O 3 Al 2 O 3 Al 2 O 3 Volume concentration (%) 0.4 0.8 - - 0.5 1.0 1.5 Difference in refractive index between matrix and phosphor 0.36 0.36 0.36 0.31 0.31 0.31 0.31 Thickness (µm) 180 180 180 200 200 200 200 Turbidity value 0.914 0.961 0.740 0.708 0.810 0.871 0.922 Luminous flux (au) 0.98 0.98 0.98 0.96 0.99 1.00 0.97 Chromaticity Cx 0.241 0.241 0.239 0.287 0.289 0.293 0.290

Jedes der Arbeitsbeispiele (Nr. 1 bis 6 und 9 bis 23) und Vergleichsbeispiele (Nr. 7 und 8) wurde auf die folgende Weise hergestellt. Zuerst wurden eine Matrix, Leuchtstoffpartikel und, falls erforderlich, ein lichtstreuendes Material gemischt, um die in den Tabellen 1 bis 3 gezeigten Gehalte zu ergeben, wodurch eine Mischung erhalten wurde. In den Beispielen wurden die folgenden Materialien verwendet. In Tabelle 1 gibt „Volumenkonzentration (%)“ eine Volumenkonzentration im Gesamtvolumen der Matrix, der Leuchtstoffpartikel und des lichtstreuenden Materials an.

  1. (a) Matrix Glas A Pulver - Borosilikatglas (SiO2-B2O3'-basiertes Glas), Brechungsindex (nd): 1,58, Dichte: 3,1 g/cm3, mittlerer Partikeldurchmesser D50: 2,5 µm, Erweichungspunkt: 850 °C Glas B Pulver - Alkaliborosilikatglas (SiO2-B2O3-RO-basiertes Glas), Brechungsindex (nd): 1,46, Dichte: 2,1 g/cm3, mittlerer Partikeldurchmesser D50: 2,5 µm, Erweichungspunkt: 825 °C Harz C - photohärtbares Harz, Brechungsindex (nd): 1,58, Dichte: 2,4 g/cm3 Harz D - Silikonharz, Brechungsindex (nd): 1,46, Dichte: 2,0 g/cm3 Harz E - photohärtbares Harz, Brechungsindex (nd): 1,51, Dichte: 2,4 g/cm3
  2. (b) Leuchtstoffpartikel, YAG - Y3Al5O12, Brechungsindex (nd): 1,82, mittlerer Partikeldurchmesser D50: 25 µm, Dichte: 4,8 g/cm3
  3. (c) Lichtstreuendes Material, Aluminiumoxid - Al2O3, mittlerer Partikeldurchmesser: 1 µm, Dichte: 4,0 g/cm3
Each of the working examples (Nos. 1 to 6 and 9 to 23) and comparative examples (Nos. 7 and 8) were produced in the following manner. First, a matrix, phosphor particles and, if necessary, a light diffusing material were mixed to give the contents shown in Tables 1 to 3, whereby a mixture was obtained. The following materials were used in the examples. In Table 1, “Volume Concentration (%)” indicates a volume concentration in the total volume of the matrix, the phosphor particles and the light-scattering material.
  1. (a) Matrix glass A powder - borosilicate glass (SiO 2 -B 2 O 3 ' -based glass), refractive index (nd): 1.58, density: 3.1 g / cm 3 , mean particle diameter D 50 : 2.5 µm, softening point: 850 ° C glass B powder - alkali borosilicate glass (SiO 2 -B 2 O 3 -RO-based glass), refractive index (nd): 1.46, density: 2.1 g / cm 3 , mean particle diameter D 50 : 2.5 µm, softening point: 825 ° C Resin C - photocurable resin, refractive index (nd): 1.58, density: 2.4 g / cm 3 Resin D - silicone resin, refractive index (nd): 1.46, density : 2.0 g / cm 3 Resin E - photocurable resin, refractive index (nd): 1.51, density: 2.4 g / cm 3
  2. (b) Phosphor particles, YAG - Y 3 Al 5 O 12 , refractive index (nd): 1.82, mean particle diameter D 50 : 25 μm, density: 4.8 g / cm 3
  3. (c) Light-scattering material, aluminum oxide - Al 2 O 3 , mean particle diameter: 1 µm, density: 4.0 g / cm 3

Bei den Nummern 1 bis 7 und 9 bis 18 wurde die Mischung in eine Form gegeben und bei einem Druck von 0,20 MPa gepresst, wodurch ein Vorformling erhalten wurde. Dann wurde der Vorformling in der Nähe des Erweichungspunkts des Glases gebrannt, wodurch ein gesinterter Glaskörper hergestellt wurde.In Nos. 1 to 7 and 9 to 18, the mixture was put in a mold and pressed at a pressure of 0.20 MPa, thereby obtaining a preform. Then, the preform was fired near the softening point of the glass, thereby producing a sintered glass body.

Bei den Nummern 8 und 20 bis 23 wurde die Mischung in eine Form gegeben und durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (mit einer zentralen Wellenlänge von 405 nm) gehärtet, wodurch ein gehärteter Harzkörper hergestellt wurde.In Nos. 8 and 20 to 23, the mixture was put in a mold and cured by irradiating with ultraviolet light (having a central wavelength of 405 nm), thereby producing a resin cured body.

Bei Nr. 19 wurde die Mischung in eine Form gegeben und durch Erhitzen auf 40 °C gehärtet, wodurch ein gehärteter Harzkörper hergestellt wurde.At No. 19, the mixture was placed in a mold and cured by heating at 40 ° C, thereby producing a resin cured body.

Die obigen gesinterten Glaskörper und gehärteten Harzkörper wurden einer Schleif- und Polierbearbeitung unterzogen, wodurch rechteckige plattenförmige Wellenlängen-Umwandlungselemente mit einer Dicke von 200 µm für die Nr. 1 bis 13 und 20 bis 23 oder 180 µm für die Nr. 14 bis 19 erhalten wurden.The above glass sintered bodies and resin hardened bodies were subjected to grinding and polishing processing, whereby rectangular plate-shaped wavelength converting members having a thickness of 200 µm for Nos. 1 to 13 and 20 to 23 or 180 µm for Nos. 14 to 19 were obtained .

Die erhaltenen Wellenlängen-Umwandlungselemente wurden auf die folgende Weise hinsichtlich des Trübungswerts, des Lichtstroms und der Chromatizität bewertet.The obtained wavelength converting elements were evaluated for haze value, luminous flux and chromaticity in the following manner.

Der Trübungswert wurde erhalten, indem die Gesamtlichtdurchlässigkeit und die diffuse Durchlässigkeit mit einem Spektrophotometer V-670, hergestellt von JASCO Corporation, gemessen und der Trübungswert bei einer Wellenlänge von 600 nm basierend auf der nachstehenden Formel berechnet wurde. Die spektrale Intensität bei einer Wellenlänge von 600 nm im Anregungsspektrum des in diesen Beispielen verwendeten Leuchtstoffs betrug 5 % oder weniger der maximalen Peakintensität. Tr u ¨ bungswert = ( Diffuse Durchl a ¨ ssigkeit ) / ( Gesamtlichtdurchl a ¨ ssigkeit )

Figure DE112019006473T5_0002
The haze value was obtained by measuring the total light transmittance and the diffuse transmittance with a spectrophotometer V-670 manufactured by JASCO Corporation, and calculating the haze value at a wavelength of 600 nm based on the following formula. The spectral intensity at a wavelength of 600 nm in the excitation spectrum of the phosphor used in these examples was 5% or less of the maximum peak intensity. Tr u ¨ exercise value = ( Diffuse passage a ¨ sweetness ) / ( Total light transmission a ¨ sweetness )
Figure DE112019006473T5_0002

Der Lichtstrom und die Chromatizität wurden gemessen, indem das Wellenlängen-Umwandlungselement mit Anregungslicht von der Lichtquelle bestrahlt wurde und emittiertes Licht von dem Wellenlängen-Umwandlungselement mit einer Ulbricht-Kugel gesammelt wurde. Als Lichtquelle wurde eine blaue LED (maximaler Peak des Anregungsspektrums: 450 nm) verwendet und deren Leistung konstant gehalten. Als Messgerät wurde ein Spektrometer PMA-12, hergestellt von Hamamatsu Photonics K.K. verwendet. Was den Lichtstrom betrifft, wurde der Wert in Beispiel Nr. 6, der in allen Arbeitsbeispielen (Nr. 1 bis 6 und 9 bis 23) und Vergleichsbeispielen (Nr. 7 und 8) den Maximalwert aufwies, als 1 angenommen und die Werte in anderen Beispielen wurden als relative Werte ausgedrückt.The luminous flux and the chromaticity were measured by irradiating the wavelength converting element with excitation light from the light source and collecting emitted light from the wavelength converting element with an integrating sphere. A blue LED (maximum peak of the excitation spectrum: 450 nm) was used as the light source and its output was kept constant. As a measuring device, a spectrometer PMA-12 manufactured by Hamamatsu Photonics K.K. used. As for the luminous flux, the value in Example No. 6, which was the maximum value in all of the working examples (Nos. 1 to 6 and 9 to 23) and comparative examples (Nos. 7 and 8), was assumed to be 1 and the values in others Examples were expressed as relative values.

6 zeigt ein Diagramm, bei dem für jede Probe der Trübungswert gegen den Wert des relativen Lichtstroms aufgetragen wurde. 6th shows a diagram in which the turbidity value was plotted against the value of the relative luminous flux for each sample.

Wie in den Tabellen 1 bis 3 und 6 gezeigt, wurden in den Arbeitsbeispielen (Nr. 1 bis 6 und 9 bis 23) Wellenlängen-Umwandlungselemente erhalten, die einen hohen Lichtstrom und eine hohe Lumineszenzintensität aufwiesen. Insbesondere betrugen ihre relativen Lichtströme 0,95 oder mehr.As in Tables 1 to 3 and 6th shown, in Working Examples (Nos. 1 to 6 and 9 to 23), wavelength conversion elements exhibiting high luminous flux and high luminescence intensity were obtained. In particular, their relative luminous fluxes were 0.95 or more.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Matrixmatrix
22
LeuchtstoffpartikelFluorescent particles
2a2a
LeuchtstoffpartikelFluorescent particles
2b2 B
LeuchtstoffpartikelFluorescent particles
33rd
lichtstreuendes Materiallight diffusing material
66th
LichtquellenLight sources
1010
Wellenlängen-UmwandlungselementWavelength conversion element
1111
erste Hauptflächefirst major surface
1212th
zweite Hauptflächesecond main surface
2020th
Wellenlängen-UmwandlungselementWavelength conversion element
3030th
Wellenlängen-UmwandlungselementWavelength conversion element
5050
Licht emittierende VorrichtungLight emitting device
AA.
AnregungslichtExcitation light
BB.
synthetisches Lichtsynthetic light
CC.
Fluoreszenzfluorescence
DD.
zurückkehrendes Lichtreturning light
EE.
Fluoreszenzfluorescence

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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  • JP 2003258308 A [0003]JP 2003258308 A [0003]

Claims (8)

Wellenlängen-Umwandlungselement, das Leuchtstoffteilchen in einer Matrix enthält, wobei das Wellenlängen-Umwandlungselement einen Trübungswert von 0,7 bis 0,999 in einem sichtbaren Wellenlängenbereich aufweist, in dem ein Anregungsspektrum der Leuchtstoffteilchen eine spektrale Intensität von 5 % oder weniger der maximalen Peakintensität zeigt.A wavelength conversion element containing phosphor particles in a matrix, the wavelength conversion element having a haze value of 0.7 to 0.999 in a visible wavelength range in which an excitation spectrum of the phosphor particles shows a spectral intensity of 5% or less of the maximum peak intensity. Wellenlängen-Umwandlungselement nach Anspruch 1, wobei die Matrix Glas ist.Wavelength conversion element according to Claim 1 , where the matrix is glass. Wellenlängen-Umwandlungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leuchtstoffpartikel einen Teil der Fluoreszenz absorbieren.Wavelength conversion element according to Claim 1 or 2 , wherein the phosphor particles absorb part of the fluorescence. Wellenlängen-Umwandlungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leuchtstoffpartikel Partikel eines keramischen Leuchtstoffs auf Granatbasis sind.Wavelength conversion element according to one of the Claims 1 until 3 wherein the phosphor particles are particles of a garnet-based ceramic phosphor. Wellenlängen-Umwandlungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend ein lichtstreuendes Material.Wavelength conversion element according to one of the Claims 1 until 4th containing a light diffusing material. Wellenlängen-Umwandlungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das eine Dicke von 1000 µm oder weniger aufweist.Wavelength conversion element according to one of the Claims 1 until 5 which has a thickness of 1000 µm or less. Licht emittierende Vorrichtung, umfassend das Wellenlängen-Umwandlungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und eine Lichtquelle, die dazu beschaffen ist, das Wellenlängen-Umwandlungselement mit Anregungslicht zu bestrahlen.A light emitting device comprising the wavelength converting element according to any one of Claims 1 until 6th and a light source adapted to irradiate the wavelength conversion element with excitation light. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Lichtquelle eine Licht emittierende Diode oder eine Laserdiode ist.Light emitting device according to Claim 7 , wherein the light source is a light emitting diode or a laser diode.
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