[发明专利]波长转换元件，发光装置，及制造波长转换元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种与光源共同使用的波长转换元件，该元件可使该光源的一部分光的波长发生转换，同时允许另一部分的光通过，一种利用该元件的发光装置，以及制造该元件的方法。 

背景技术

发光二极管是目前可用的最有效的光源之一。进行了有效的努力来通过结合蓝光LED和荧光体开发白光发射装置。例如：JP-A 2007-150331公开了一种包括石榴石等的波长转换元件，特别是可透光的、均一波长转换元件，该元件可使发光器件所发光的波长发生转换，以及包括该波长转换元件的发光装置。期望该波长转换元件比现有技术的包括荧光体和在其中分散荧光体的树脂的波长转换层具有更高的耐热性能及更高的机械强度，而且期望该波长转换元件在面对随着发光器件输出功率增大而释放更多的热量时，具有更高的耐久性。 

在采用石榴石波长转换元件(其是可透光且均一的)的情况下，由波长转换元件透射的光源的一部分光直接传输通过该波长转换元件，然而被该波长转换元件吸收并转换波长的另一部分光在所有方向上均匀传输。因此透射光和波长转换光有不同的光分布图案。结果，来自于包含这种波长转换元件的发光装置的光输出，缺乏颜色均匀性，并且从该发光装置中只能获得具有变化颜色的照射表面。作为该问题的对策，可将不透明或者半透明的光扩散元件置于发光装置的外部，以减轻照射表面中的可见颜色变化。因为光在穿过扩散元件时产生部分损失，所以采用光扩散元件导致光利用率降低。 

引用文件 

专利文献1：JP-A 2007-150331(US 7514721，EP 1958269) 

发明概述 

本发明的目的是提供一种与光源共同使用的波长转换元件，用于使来自该 光源的一部分光的波长发生转换，同时允许另一部分光透过，该元件减轻了由透射光和波长转换光之间不同的发光分布导致的可见颜色变化，并能提供具有均匀颜色的照射表面，采用该元件的发光装置，以及制造该元件的方法。 

在采用波长转换元件的发光装置中，用于减轻由透射光和波长转换光之间不同的发光分布导致的可见颜色变化的有效方式是，使透射光在波长转换元件内散射，同时最小化透射光的损失。 

例如，为了使光线在透过烧结体形式的波长转换元件时散射，可以设想的是有意地降低烧结密度以结合孔或气泡用于减少由发光装置发出光的可见颜色变化。在此尝试中，由于波长转换元件和气泡之间巨大的折射率差异，在元件和气泡之间的界面处发生光的反射和散射。不希望地，发光装置的发光效率降低。 

发明人发现在采用包含(A)石榴石相和(B)钙钛矿、单斜或硅酸盐相(其中细晶粒相(B)包含并分散在相(A)中)多晶烧结陶瓷作为构造发光装置的波长转换元件时，穿过波长转换元件传输的光在石榴石相和钙钛矿相、单斜相或硅酸盐相之间的界面处被充分散射，从而减少发光装置所发射光的可见颜色变化，同时使发光装置的发光效率的降低最小化。 

一方面，本发明提供了包含多晶烧结陶瓷的波长转换元件，该多晶烧结陶瓷包含(A)石榴石相和(B)至少一种选自钙钛矿、单斜或硅酸盐相中的相，其中相(B)的细晶粒包含并分散在相(A)中。作为相(A)的石榴石相有如下组成式(1)： 

(A_1-xB_x)₃C₅O₁₂        (1) 

其中，A是至少一种选自Y、Gd和Lu的稀土元素，B是至少一种选自Ce、Nd和Tb的稀土元素，C是至少一种选自Al和Ga的元素，x是从0.002至0.2的数值。 

在优选实施方案中，钙钛矿相包含至少一种选自Y、Gd和Lu的稀土元素，至少一种选自Ce、Nd和Tb的稀土元素，至少一种选自Al和Ga的元素，及氧；单斜相包含至少一种选自Y、Gd和Lu的稀土元素，至少一种选自Ce、Nd和Tb的稀土元素，至少一种选自Al和Ga的元素，及氧。硅酸盐相包含至少一种选自Y、Gd和Lu的稀土元素，至少一种选自Ce、Nd和Tb的稀土元素，至少一种选自Al和Ga的元素，硅和氧。优选地，相(B)的细晶粒具有的平均晶粒尺寸为至少0.1μm。同样优选地，烧结陶瓷具有的孔隙率为至多0.1体积％。 

另一方面，本发明提供了包含光源和如上所定义的波长转换元件的发光装置，其中来自光源的一部分光穿过波长转换元件，而来自光源的另一部分光被波长转换元件转换波长，并且这些部分合并以产生光输出。