JP5585467B2 - ガラス、発光装置用のガラス被覆材および発光装置 - Google Patents

ガラス、発光装置用のガラス被覆材および発光装置 Download PDF

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Description

本発明は、ガラスに関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）装置等の発光装置用の被覆材として使用されるガラスに関する。
従来より発光ダイオード（ＬＥＤ）装置において、ＬＥＤ素子および該ＬＥＤ素子を担持する基板（以下、これらをまとめて「ＬＥＤ組立体」と称する）を封止、被覆する被覆材として、樹脂等の有機材料が使用されている。しかしながら、樹脂製の被覆材は、ＬＥＤ装置稼働時に生じる熱、光および／または環境中の水分による劣化を受け易く、寿命が短いという問題が指摘されている。
そこで、ＬＥＤ組立体の被覆に、樹脂に比べてより安定な、ガラス製の被覆材を使用することが検討されている。しかしながら、従来の一般的なケイ酸塩系のガラスをＬＥＤ組立体の被覆材として使用した場合、ガラスの軟化点の制約から、５００℃程度またはそれ以上の被覆処理温度が必要となる。ＬＥＤ装置を構成する各種部品にとって、このような高温による被覆処理は、信頼性の観点からは好ましくない。ガラスを被覆材として適用するためには、５００℃未満、特に４００℃以下の被覆処理温度で、ＬＥＤ組立体の被覆処理を行うことが可能なガラスが必要となる。
なお、特許文献１には、電子・電気部品間の溶融シールを形成するための、Ｒ２Ｏ（ただしＲは、Ｌｉ、Ｎａ、および／またはＫ）、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、およびＷＯ３のうちの少なくとも一つを添加したリン酸スズ系ガラスが開示されている。
特開平７−６９６７２号公報
しかしながら、前述の特許文献１に記載のガラスは、特に、ＬＥＤ組立体を封止、被覆する被覆材として使用されることを想定していないため、以下のような問題がある。
特許文献１に記載のガラスは、耐候性が悪く、被覆材自身およびそのような被覆材で封止されたＬＥＤ組立体の長期安定性には問題がある。
また、特許文献１に記載のガラスは、一般的なＬＥＤ素子の熱膨張係数に比べて、熱膨張係数が高い（例えば１２０〜１４０×１０−７／℃程度）という問題がある。例えば、サファイア基板等に積層された、一般的なＬＥＤ素子の熱膨張係数は、おおよそ７０〜８０×１０−７／℃の範囲にあり、この値は、特許文献１に記載のガラスの半分程度である。
このため、仮に被覆処理の際には、ガラス被覆材とＬＥＤ素子との間に、良好な密着性が得られたとしても、その後のＬＥＤ装置の冷却過程または保管過程において、両者の熱膨張係数の違いによって、被覆材にクラックが入ったり、被覆材が割れたりするおそれがある。封止材にこのようなクラックが発生すると、封止材としての機能が著しく損なわれてしまう。
このように、ＬＥＤ組立体用の被覆材として使用できるガラスであって、熱膨張係数が低く、長期安定性を有するガラスに対しては、依然として強い要望がある。
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、４００℃以下の被覆処理温度での被覆が可能であるとともに、熱膨張係数が低く、さらに良好な耐候性を有するガラスの提供を目的とする。また、本発明では、そのようなガラスで構成された発光装置用の被覆材、さらにはそのような被覆材を有する発光装置の提供を目的とする。
本発明では、酸化物基準のｍｏｌ％表示で、
２９％〜３３％のＰ２Ｏ５、
４３％〜５８％のＳｎＯ、
１１％〜２５％のＺｎＯ、
０．１％〜２％のＧａ２Ｏ３、
０．５％〜５％のＣａＯ、ならびに
０〜１％のＳｒＯ
を含み、
酸化物基準のｍｏｌ％表示で、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３、およびＣａＯの総和Ｘが１３％〜２７％の範囲である、ガラスが提供される。
ここで、本発明によるガラスは、酸化物基準のｍｏｌ％表示で、
３０％〜３３％のＰ２Ｏ５、
４４％〜５３％のＳｎＯ、
１３％〜２４％のＺｎＯ、
０．１％〜２％のＧａ２Ｏ３、
０．５％〜３％のＣａＯ、ならびに
０〜１％のＳｒＯ
を含み、
前記Ｘは、１８％〜２６％の範囲であっても良い。
また、本発明によるガラスは、熱膨張係数が１２０×１０−７／℃以下であっても良い。
また、本発明では、前述のような特徴を有するガラスで構成された、発光装置用のガラス被覆材が提供される。
この場合、前記発光装置は、ＬＥＤ素子を用いた発光装置であっても良い。
また、本発明では、
ベース基板上に配置された光学素子と、該光学素子を被覆する被覆材とを有する発光装置であって、
前記被覆材は、前述の特徴を有するガラスで構成されていることを特徴とする発光装置が提供される。
ここで、本発明による発光装置において、前記光学素子は、ＬＥＤであっても良い。
本発明では、４００℃以下の被覆処理温度での被覆が可能であるとともに、熱膨張係数が低く、さらに良好な耐候性を有するガラスを提供できる。また、本発明では、そのようなガラスで構成された発光装置用の被覆材、さらにはそのような被覆材を有する発光装置を提供できる。
本発明による発光装置の断面の一例を模式的に示した図である。 サンプルの伸びの温度変化から、ガラス転移温度（Ｔｇ）を求める際の操作を模式的に示した図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、下記の実施形態は、一例として示されたもので、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、種々の変形をして実施できる。
本発明では、
酸化物基準のｍｏｌ％表示で、
２９％〜３３％のＰ２Ｏ５、
４３％〜５８％のＳｎＯ、
１１％〜２５％のＺｎＯ、
０．１％〜２％のＧａ２Ｏ３、
０．５％〜５％のＣａＯ、ならびに
０〜１％のＳｒＯ
を含み、
酸化物基準のｍｏｌ％表示で、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３、およびＣａＯの総和Ｘが１３％〜２７％の範囲である、ガラスが提供される。
このような本発明によるガラスでは、軟化点が４００℃未満に抑制され、４００℃以下での被覆処理が可能となる。また、本発明によるガラスは、良好な耐候性を有するという特徴を有する。さらに、本発明によるガラスは、熱膨張係数αが１２０×１０−７／℃以下に抑制されている。このため、本発明によるガラスは、例えば、サファイア基板等に積層されたＩｎＧａＮ／ＧａＮ半導体層で構成されたＬＥＤ素子を含む、一般的なＬＥＤ組立体の被覆処理に使用した場合であっても、ガラス被覆材とＬＥＤ素子との間の熱膨張係数の違いによって、被覆材にクラックが入ったり、被覆材が割れたりする問題を抑制できる。
このような特徴により、本発明によるガラスは、発光装置の４００℃以下での被覆処理用の被覆材として十分に使用できる。また、本発明によるガラスを発光装置の被覆材として使用した場合、長期にわたって安定な特性を示す発光装置を提供できる。
（本発明によるガラスに含まれる成分について）
以下、本発明によるガラスに含まれる各種成分の概略的な特徴、および適当な含有量について説明する。ここで、以降に示す各成分の含有量は、特に記載のない限り、全て酸化物基準のｍｏｌ％で表す。なお、以下に示す各成分の特徴は、一例を示したものであり、その成分が有する他の特性および効果を否定するものではない。
Ｐ２Ｏ５は、必須成分であって、ガラスを安定化させる成分であり、本発明によるガラスには、２９％〜３３％の範囲で含まれている。Ｐ２Ｏ５の含有量が２９％未満であると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなる。また、ガラス転移温度（Ｔｇ）の上昇を抑制しようとすると、ＳｎＯの量を増加させる必要が生じ、これにより熱膨張係数（α）が大きくなってしまう。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が３３％を超えると、耐候性が低下しやすくなる。Ｐ２Ｏ５の含有量は、特に、３０％〜３３％の範囲であることが好ましい。
ＳｎＯは、必須成分であって、ガラスの流動性を増す成分であり、本発明によるガラスには、４３％〜５８％の範囲で含まれている。ＳｎＯの含有量が４３％未満であると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなってしまう。一方、ＳｎＯの含有量が５８％を超えると、耐候性が低下しやすくなる。ＳｎＯの含有量は、特に、４４％〜５３％の範囲であることが好ましい。
ＺｎＯは、必須成分であって、ガラスの流動性を増す成分であり、本発明によるガラスには、１１％〜２５％の範囲で含まれている。ＺｎＯの含有量が１１％未満であると、熱膨張係数（α）が大きくなってしまう。またＺｎＯの含有量が２５％を超えると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなってしまう。ＺｎＯの含有量は、特に、１３％〜２４％の範囲であることが好ましい。
Ｇａ２Ｏ３は、必須成分であって、ガラスの耐候性を向上させる成分であり、本発明によるガラスには、０．１％〜２％の範囲で含まれている。Ｇａ２Ｏ３の含有量が０．１％未満では、ガラスの耐候性が十分に向上しないおそれがある。一方、Ｇａ２Ｏ３の含有量が２％を超えると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなってしまう。また、コストの点で、Ｇａ２Ｏ３の量は、できる限り抑制することが好ましい。
ＣａＯは、必須成分であって、ガラスの耐候性を向上させる成分であり、本発明によるガラスには、０．５％〜５％の範囲で含まれている。ＣａＯの含有量が０．５％未満では、ガラスの耐候性が十分に向上しないおそれがある。一方、ＣａＯの含有量が５％を超えると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなってしまう。ＣａＯの含有量は、特に、０．５％〜３％の範囲であることが好ましい。
ＳｒＯは、ガラスの耐候性を向上させる成分であり、本発明によるガラスには、最大で１％含まれている。ただし、ＳｒＯの添加は、任意である。なお、ＳｒＯの含有量が１％を超えると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなってしまう。
また、本発明によるガラスにおいて、ＺｎＯ＋Ｇａ２Ｏ３＋ＣａＯの総和Ｘは、１３％〜２７％の範囲であり、１８％〜２６％の範囲であることが好ましい。Ｘが１３％未満である場合、ガラスの熱膨張係数（α）が大きくなってしまう。一方、Ｘが２７％を超えると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなってしまう。
本発明のガラスは、実質的に上記成分で構成されることが好ましい。ただし、本発明の目的を損なわない範囲で、その他の成分、例えば、Ｂｉ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＧｅＯ２、ＴｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５等を添加しても良い。
なお、本発明のガラスは、ＰｂＯを実質的に含有しないことが好ましい。また、本発明のガラスは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏ等を実質的に含有しないことが好ましい。これらの化合物は、ガラス中に有意な含有量で存在すると、半導体素子へのイオン拡散による劣化が生じるおそれがあるからである。また、本発明のガラスは、ＭｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＷＯ３等を実質的に含有しないことが好ましい。これらの化合物は、ガラス中に有意な含有量で存在すると、着色により、ガラスの透明性が損なわれる恐れがあるからである。
本発明のガラスのガラス転移温度（Ｔｇ）は、約３２５℃以下に抑えられている。これは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３２５℃より高くなると、封止温度が４００℃以上になるおそれがあるからである。ガラス転移温度（Ｔｇ）は、３２０℃未満であることが好ましい。
本発明のガラスの熱膨張係数（α）は、１２０×１０−７／℃以下であり、約１１５×１０−７／℃以下であることが好ましい。熱膨張係数（α）が１２０×１０−７／℃を超えると、ガラス被覆材でＬＥＤ組立体を被覆した後、このＬＥＤ装置を室温まで冷却する過程においてまたはその後の工程において、ガラス被覆材とＬＥＤ素子の間の熱膨張係数の差に起因して、ガラス被覆材にクラックが発生するおそれがある。
（本発明によるガラスの適用例）
上記組成を有する本発明によるガラスは、ガラス被覆部を有する発光装置の被覆材として使用できる。そこで以下、ＬＥＤ装置を例に、本発明のガラスが被覆材として適用された、発光装置の構成を説明する。なお、本発明によるガラスは、他の発光装置の被覆材としても適用できる。
図１には、本発明によるＬＥＤ装置１の断面図の一例を模式的に示す。ＬＥＤ装置１は、ベース基板１２０と、該ベース基板１２０上に置載された発光部１００と、該発光部１００を被覆する被覆部１１０と、を有する。
ベース基板１２０の発光部１００が置載される側の表面には、複数の配線１３０（１３０ａ、および１３０ｂ）が形成されている。
ベース基板１２０は、例えば、厚さ０．２ｍｍ〜１．２ｍｍの矩形状のアルミナ等の無機材料からなる基板で構成される。ベース基板１２０の表面に形成された配線１３０ａ、および１３０ｂは、例えば金ペーストで形成された金配線であってもよい。
発光部１００は、素子用基板１０１の上にＬＥＤ素子１０２を設置することにより構成される。ＬＥＤ素子１０２は、素子用基板１０１とは反対の側に、正極１０３および負極１０４を有する。発光部１００は、これらの電極１０３、および１０４が前述のベース基板１２０の配線１３０ａ、および１３０ｂのそれぞれと接するようにして、ベース基板１２０上に配置される。
ＬＥＤ素子１０２は、例えば、波長が３６０〜４８０ｎｍの紫外光または青色光を放出するＬＥＤで構成され、ＧａＮにＩｎを添加したＩｎＧａＮを発光層とする量子井戸構造のＬＥＤ（ＩｎＧａＮ系ＬＥＤ）が代表的なものとして例示される。ただし、これ以外の仕様のＬＥＤを使用しても良いことは、当然である。素子用基板１０１の熱膨張係数は、例えば、７０×１０−７〜９０×１０−７／℃である。通常の場合、素子用基板１０１の材料には、熱膨張係数が約８０×１０−７／℃であるサファイアが使用される。
被覆部１１０は、被覆材１１５で構成され、この被覆材１１５は、前述の組成を有する本発明によるガラスで構成される。
このようなＬＥＤ装置１では、発光部１００を覆う被覆材１１５を４００℃以下の被覆処理温度で設置できる。従って、ＬＥＤ装置１を構成する各部品の熱損傷を抑制できる。また、この被覆材１１５は、低い熱膨張係数（α）を有する。このため、被覆材の冷却過程およびＬＥＤ装置の保管期間等などにおいて、被覆材とその他の部材との間の熱膨脹係数の差に起因して生じ得る、被覆材の割れを回避できる。さらに、この被覆材１１５は、良好な耐候性を有する。従って、従来のガラスにおいて問題となり得る、長時間使用後の劣化が抑制される。これにより、本発明では、長期にわたって安定な光出力を示すＬＥＤ装置を提供できる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらに限定して解釈されるものではない。
（例１）
以下の方法で、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２０．５％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例１に係るガラス）を調製した。
まず、露点が−５０℃以下の窒素雰囲気を保ったグローブボックス炉内で、ピロリン酸スズ（Ｓｎ２Ｐ２Ｏ７：日本化学工業製）、酸化スズ（ＳｎＯ：日本化学産業製）、メタリン酸亜鉛（Ｚｎ（ＰＯ３）２：日本化学工業製）、メタリン酸カルシウム（Ｃａ（ＰＯ３）２：日本化学工業製）、および酸化ガリウム（ＧａＯ）を所定量秤量後、ビニール袋に密封して手で約１分間振り、粉が均質に混ざるように撹拌した。
次に、得られた固形物を、露点が−７０℃以下の部屋に移し、石英製るつぼに入れ、るつぼの上部に石英製蓋を配置後、このるつぼを９００℃で３０分間保持し、固形物を溶解した。溶融処理が完了した後、このるつぼを炉から取り出した。さらに、溶融物を板状のガラスに成形するため、るつぼ内の溶融ガラスをカーボン型に注入した。その後、このカーボン型から取り出したガラスを３１５℃に保持された別の電気炉に入れ、この電気炉内で１時間保持した後、１２時間かけて室温まで冷却した。以上の操作は、全て窒素雰囲気のグローブボックス内で行った。
このような工程を経て、例１に係るガラスを得た。
なお、上記工程では、全ての粉末原料に無水和物を使用し、露点が低く十分に乾燥された雰囲気中で操作を行うことにより、ガラス中への水分の含有を少なくすることができた。ガラス中の水分含有が多くてもよい場合、または後に水分を除去する工程を含む場合、液体の正リン酸原料等を使用することもできる。
また、上記工程では、価数が＋２である原料中のスズが、溶解中に＋４の価数に変化すること（酸化反応）を抑制するため、窒素雰囲気で溶解を行った。ただし、原料にサッカロース等を加えて過剰な酸素を燃焼させ、ガラス溶融物中での酸化反応を抑制することにより、大気中で溶解する方法もある。
（例２）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４４％のＳｎＯ、２１％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例２に係るガラス）を調製した。
（例３）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、１９％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例３に係るガラス）を調製した。
（例４）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４８％のＳｎＯ、１７％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例４に係るガラス）を調製した。
（例５）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、５０％のＳｎＯ、１５％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例５に係るガラス）を調製した。
（例６）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、５２％のＳｎＯ、１３％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例６に係るガラス）を調製した。
（例７）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２０％のＺｎＯ、１％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例７に係るガラス）を調製した。
（例８）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２０％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および２％のＣａＯを含むガラス（例８に係るガラス）を調製した。
（例９）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２１％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および１％のＣａＯを含むガラス（例９に係るガラス）を調製した。
（例１０）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２１．５％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および０．５％のＣａＯを含むガラス（例１０に係るガラス）を調製した。
（例１１）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２２％のＺｎＯ、１％のＧａ２Ｏ３、および１％のＣａＯを含むガラス（例１１に係るガラス）を調製した。
（例１２）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２３％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および０．５％のＣａＯを含むガラス（例１２に係るガラス）を調製した。
（例１３）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２０．７％のＺｎＯ、０．３％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例１３に係るガラス）を調製した。
（例１４）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２０．９％のＺｎＯ、０．１％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例１４に係るガラス）を調製した。
（例１５）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２１％のＺｎＯ、１％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例１５に係るガラス）を調製した。
（例１６）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２１．５％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例１６に係るガラス）を調製した。
（例１７）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２１．７％のＺｎＯ、０．３％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例１７に係るガラス）を調製した。
（例１８）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２１．９％のＺｎＯ、０．１％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例１８に係るガラス）を調製した。
（例１９）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２２．９％のＺｎＯ、０．１％のＧａ２Ｏ３、および２％のＣａＯを含むガラス（例１９に係るガラス）を調製した。
（例２０）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２３．９％のＺｎＯ、０．１％のＧａ２Ｏ３、および１％のＣａＯを含むガラス（例２０に係るガラス）を調製した。
（例２１）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３１％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、１８％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例２１に係るガラス）を調製した。
（例２２）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３１％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、１９％のＺｎＯ、１％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例２２に係るガラス）を調製した。
（例２３）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３１％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、１９．５％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例２３に係るガラス）を調製した。
（例２４）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３１％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２０％のＺｎＯ、１％のＧａ２Ｏ３、および２％のＣａＯを含むガラス（例２４に係るガラス）を調製した。
（例２５）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３１％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２１％のＺｎＯ、１％のＧａ２Ｏ３、および１％のＣａＯを含むガラス（例２５に係るガラス）を調製した。
（例２６）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３１％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２２％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および０．５％のＣａＯを含むガラス（例２６に係るガラス）を調製した。
（例２７）
以下の方法で、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３１％のＰ２Ｏ５、４６％のＳｎＯ、２１．５％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、０．５％のＣａＯ、および０．５％のＳｒＯを含むガラス（例２７に係るガラス）を調製した。
まず、露点が−５０℃以下の窒素雰囲気を保ったグローブボックス炉内で、ピロリン酸スズ（Ｓｎ２Ｐ２Ｏ７：日本化学工業製）、酸化スズ（ＳｎＯ：日本化学産業製）、メタリン酸亜鉛（Ｚｎ（ＰＯ３）２：日本化学工業製）、メタリン酸カルシウム（Ｃａ（ＰＯ３）２：日本化学工業製）、酸化ガリウム（ＧａＯ）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）を所定量秤量後、ビニール袋に密封して手で約１分間振り、粉が均質に混ざるように攪拌した。
次に、得られた固形物を、露点が−７０℃以下の部屋に移し、石英製るつぼに入れ、るつぼの上部に石英製蓋を配置後、このるつぼを９００℃で３０分間保持し、固形物を溶解した。溶融処理が完了した後、このるつぼを炉から取り出した。さらに、溶融物を板状のガラスに成形するため、るつぼ内の溶融ガラスをカーボン型に注入した。その後、このカーボン型から取り出したガラスを３１５℃に保持された別の電気炉に入れ、この電気炉内で１時間保持した後、１２時間かけて室温まで冷却した。以上の操作は、全て窒素雰囲気のグローブボックス内で行った。
このような工程を経て、例２７に係るガラスを得た。
（例２８）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３２％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、１８％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例２８に係るガラス）を調製した。
（例２９）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３２％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、１９％のＺｎＯ、１％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例２９に係るガラス）を調製した。
（例３０）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３２％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、１９．５％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例３０に係るガラス）を調製した。
（例３１）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３２％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２０％のＺｎＯ、１％のＧａ２Ｏ３、および２％のＣａＯを含むガラス（例３１に係るガラス）を調製した。
（例３２）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３２％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２１％のＺｎＯ、１％のＧａ２Ｏ３、および１％のＣａＯを含むガラス（例３２に係るガラス）を調製した。
（例３３）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３２％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２２％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および０．５％のＣａＯを含むガラス（例３３に係るガラス）を調製した。
（例３４）
例２７と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３２％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２１．５％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、０．５％のＣａＯ、および０．５％のＳｒＯを含むガラス（例３４に係るガラス）を調製した。
（例３５）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３３％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２０．５％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および１％のＣａＯを含むガラス（例３５に係るガラス）を調製した。
（例３６）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、２９％のＰ２Ｏ５、５８％のＳｎＯ、１１．５％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および１％のＣａＯを含むガラス（例３６に係るガラス）を調製した。
（例３７）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ２Ｏ５、５４％のＳｎＯ、１１％のＺｎＯ、２％のＧａ２Ｏ３、および３％のＣａＯを含むガラス（例３７に係るガラス）を調製した。
（例３８）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、２８％のＰ２Ｏ５、６０％のＳｎＯ、１０．５％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および１％のＣａＯを含むガラス（例３８に係るガラス）を調製した。
（例３９）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、２８％のＰ２Ｏ５、６０％のＳｎＯ、１１％のＺｎＯ、および１％のＣａＯを含むガラス（例３９に係るガラス）を調製した。なお、この例３９では、例１とは異なり、Ｇａ２Ｏ３は、添加されていない。
（例４０）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、２９％のＰ２Ｏ５、５８％のＳｎＯ、１２％のＺｎＯ、および１％のＣａＯを含むガラス（例４０に係るガラス）を調製した。なお、この例４０では、例１とは異なり、Ｇａ２Ｏ３は、添加されていない。
（例４１）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３３％のＰ２Ｏ５、４５％のＳｎＯ、２１％のＺｎＯ、および１％のＣａＯを含むガラス（例４１に係るガラス）を調製した。なお、この例４１では、例１とは異なり、Ｇａ２Ｏ３は、添加されていない。
（例４２）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３５％のＰ２Ｏ５、４１％のＳｎＯ、２２．５％のＺｎＯ、０．５％のＧａ２Ｏ３、および１％のＣａＯを含むガラス（例４２に係るガラス）を調製した。
（例４３）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３５％のＰ２Ｏ５、４１％のＳｎＯ、２３％のＺｎＯ、および１％のＣａＯを含むガラス（例４３に係るガラス）を調製した。なお、この例４３では、例１とは異なり、Ｇａ２Ｏ３は、添加されていない。
以下の表１および表２には、各例に係るサンプルの組成をまとめて示す。表１において、例１〜例２０は、実施例である。表２において、例２１〜例３７は、実施例であり、例３８〜例４３は比較例である。
Figure 0005585467
Figure 0005585467
 表１および表２において、Ｘは、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３、およびＣａＯの総和（酸化物基準のｍｏｌ％表示）である。
なお、例１〜例４３に係るガラスには、いずれも着色や失透に伴う白濁は生じておらず、これらのガラスは、透明であった。
（耐候性試験）
以下の方法により、前述の各例に係るガラスのサンプルの耐候性を評価した。
まず、各サンプルを、厚さが２ｍｍの平板に加工し、表面および裏面を、鏡面になるまで研磨した。研磨したサンプルを用いて、波長４６０ｎｍにおける分光透過率を測定した。測定には、分光透過率測定装置（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、商品名：ＬＡＭＢＤＡ９５０）を使用した。得られた透過率をＶ０とする。
次に、各サンプルの耐候性を評価するため、８０℃で８０％の相対湿度環境とした恒温恒湿槽内に、各サンプルを入れ、所定の時間（例えば、時間ｔだけ）保持した。その後、各サンプルを取り出し、前述の方法により、分光透過率を測定した。得られた透過率をＶｔとする。その後、各サンプルを再度、恒温恒湿槽内に戻した。
この操作を５００時間まで繰り返した。５００時間後に得られた各サンプルの分光透過率をＶ５００とする。ここで、サンプルを恒温恒湿槽内に設置する前の透過率Ｖ０に対する、５００時間後の分光透過率Ｖ５００の比（すなわちＶ５００／Ｖ０）が、０．９以上になっていた場合、そのサンプルの耐候性は、良好であると判断した。一方、Ｖ５００／Ｖ０が、０．９未満になっていた場合、そのサンプルの耐候性は、悪いと評価し、試験を完了した。
なお、比Ｖ５００／Ｖ０が０．９以上であり、良好な耐光性を示したサンプルについては、さらに耐候性の評価を１０００時間まで継続した。
１０００時間の保持が完了後、各サンプルを取り出し、前述の方法により、分光透過率を測定した。得られたサンプルの透過率をＶ１０００とする。この値を用いて、サンプルを恒温恒湿槽内に設置する前の透過率Ｖ０に対する、１０００時間後の分光透過率Ｖ１０００の比（すなわちＶ１０００／Ｖ０）を求めた。
比Ｖ１０００／Ｖ０が０．９以上のサンプルを耐候性が極めて良好なサンプルであると判定した。
前述の表１および表２には、各サンプルについて得られた耐候性試験の結果をまとめて示す。
表１および表２において、耐候性（５００時間）の欄の「○」マークは、そのサンプルのＶ５００／Ｖ０が０．９以上のサンプルを表す。同様に、耐候性（１０００時間）の欄の「○」マークは、そのサンプルのＶ１０００／Ｖ０が０．９以上のサンプルを表す。また、表１および表２において、耐候性（５００時間）の欄の「×」マークは、そのサンプルのＶ５００／Ｖ０が０．９未満のサンプルを表し、耐候性（１０００時間）の欄の「×」マークは、そのサンプルのＶ１０００／Ｖ０が０．９未満のサンプルを表す。「−」マークは、サンプルの５００時間後の耐候性（Ｖ５００／Ｖ０）が０．９を下回ったため、１０００時間の試験を実施していないことを表す。
この表から、例４１〜例４３に係るサンプル（いずれも比較例に係るサンプル）は、良好な耐候性を示さないことがわかる。これに対して、例１〜例４０に係るサンプルでは、５００時間の試験において、良好な耐候性を示すことがわかる。特に、例１〜例３６、および例３８に係るサンプルは、１０００時間の試験においても、良好な耐候性を示しており、極めて良好な耐候性を有することがわかる。
このように、本発明によるガラス（例１〜例３７に係るサンプル）は、長時間安定した耐候性を示すことが確認された。特に、例１〜例３６に係るサンプルでは、極めて良好な耐候性を示すことが確認された。
（熱膨張係数（α）の測定）
次に、各サンプルを直径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に加工して作製した試料を用いて、熱膨張係数（α）を測定した。熱膨張係数（α）の測定には、熱膨張計（ブルカーエイエックスエス社製、水平示差検出式熱膨張計ＴＤ５０１０）を使用した。この熱膨張計を使用して、各試料を１０℃／分の昇温速度で３００℃まで昇温し、各温度での試料の伸びを測定した。具体的には、１００〜３００℃での試料の伸び値を２５℃刻みで測定し、その平均値を熱膨張係数（α）とした。
図２には、熱膨張係数（α）の測定結果の一例を示す。この図は、例２８に係るサンプルで得られた測定結果を示したものである。例２８に係るサンプルの場合、熱膨張係数（α）は、約１０８×１０−７／℃と見積もられた。
前述の表１および表２には、各サンプルについて得られた熱膨張係数の測定結果をまとめて示す。
前述の耐候性試験では、比較例に相当する例３８〜例４０に係るサンプル（特に例３８に係るサンプル）も、良好な耐候性を示した。しかしながら、熱膨張係数（α）の測定結果から、例３８〜例４０に係るサンプルでは、熱膨張係数は、１２２×１０−７／℃以上の高い値を示すことがわかった。このため、これらのサンプルと同じ組成を有するガラス被覆材でＬＥＤ組立体を被覆した場合、このＬＥＤ装置を室温まで冷却する過程においてまたはその後の工程において、ガラス被覆材とＬＥＤ素子の間の熱膨張係数の差に起因して、ガラス被覆材にクラックが発生するおそれがある。
これに対して、例１〜例３７に係るサンプルでは、熱膨張係数は、最大でも１２０×１０−７／℃以下である。特に、例１〜例３５のサンプルでは、熱膨張係数は、最大でも１１４×１０−７／℃であり、これらのサンプルでは、熱膨張係数が低下している。
このように、本発明によるガラス（例１〜例３７に係るサンプル）は、１２０×１０−７／℃以下の、低い熱膨張係数を示すことが確認された。従って、これらのサンプルと同じ組成を有するガラス被覆材でＬＥＤ組立体を被覆した場合、被覆材の冷却過程およびＬＥＤ装置の保管期間等などにおいて、被覆材とその他の部材との間の熱膨脹係数の差に起因して生じ得る、被覆材の割れを回避できる。
（ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定）（参考）
次に、各サンプルのガラス転移温度（Ｔｇ）を測定した。ガラス転移温度（Ｔｇ）は、前述の（熱膨張係数（α）の測定）で得られた測定結果（生データ）を使用して、以下のように測定した。
図２には、各サンプルのガラス転移温度（Ｔｇ）を測定する際の操作を示す。
図２において、曲線Ａは、（熱膨張係数（α）の測定）において得られた測定結果の一例である。横軸は、試料の温度（℃）を表し、縦軸は、試料の伸び（μｍ）を表している。
通常の場合、曲線Ａは、直線領域ＲＬ（温度に対する伸びがほぼ直線で近似できる領域）、ピーク領域ＲＰ（伸びが最大となる温度ＴＰを中心として±１０℃程度の領域）、および両者の間の遷移領域ＲＴの３つの領域を有する。
まず、この曲線Ａにおいて、直線領域ＲＬとフィッティングする直線Ｌ１を引く。次に、曲線Ａの遷移領域ＲＴにおいて、曲線の変曲点Ｃを求める。さらに、変曲点Ｃを通り曲線Ａと接する直線Ｌ２を引く。
このようにして得られた２本の直線Ｌ１、Ｌ２の交点Ｇを、ガラス転移温度（Ｔｇ）とした。
前述の表１および表２には、各サンプルについて得られたガラス転移温度（Ｔｇ）の測定結果をまとめて示す。
この結果から、いずれのサンプルにおいても、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、最大３２１℃以下の低い値となっていることがわかる。
この結果から、本発明によるガラスを用いた場合、４００℃以下の低温での被覆処理が
十分に可能であることが確認された。
本発明のガラスは、液晶パネル用バックライト光源、一般照明ならびに自動車用ヘッドライドなどに用いられるＬＥＤ素子の被覆および／または封止に利用できる。
１ ＬＥＤ装置
１００ 発光部
１０１ 素子用基板
１０２ ＬＥＤ素子
１０３ 正極
１０４ 負極
１１０ 被覆部
１１５ 被覆材
１２０ ベース基板
１３０ａ、１３０ｂ 配線。

Claims (7)

  1. 酸化物基準のｍｏｌ％表示で、
    ２９％〜３３％のＰ２Ｏ５、
    ４３％〜５８％のＳｎＯ、
    １１％〜２５％のＺｎＯ、
    ０．１％〜２％のＧａ２Ｏ３、
    ０．５％〜５％のＣａＯ、ならびに
    ０〜１％のＳｒＯ
    を含み、
    酸化物基準のｍｏｌ％表示で、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３、およびＣａＯの総和Ｘが１３％〜２７％の範囲である、ガラス。
  2. 酸化物基準のｍｏｌ％表示で、
    ３０％〜３３％のＰ２Ｏ５、
    ４４％〜５３％のＳｎＯ、
    １３％〜２４％のＺｎＯ、
    ０．１％〜２％のＧａ２Ｏ３、
    ０．５％〜３％のＣａＯ、ならびに
    ０〜１％のＳｒＯ
    を含み、
    前記Ｘは、１８％〜２６％の範囲である、請求項１に記載のガラス。
  3. 熱膨張係数が１２０×１０−７／℃以下である、請求項１または２に記載のガラス。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載のガラスで構成された発光装置用のガラス被覆材。
  5. 発光装置がＬＥＤ素子を用いた発光装置である、請求項４に記載の発光装置用のガラス被覆材。
  6. ベース基板上に配置された光学素子と、該光学素子を被覆する被覆材とを有する発光装置であって、
    前記被覆材は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のガラスで構成されている発光装置。
  7. 前記光学素子が、ＬＥＤである請求項６に記載の発光装置。
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