CN108138046A - 紫外线发光荧光体、发光元件以及发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有优异耐劣化性及发光强度的紫外线发光荧光体。紫外线发光荧光体是由钇元素、钪元素、铝元素及氧元素构成的荧光体，通过真空紫外线或电子线的照射被激发而进行紫外线发光。
Description
技术领域
本发明涉及进行紫外线发光的紫外线发光荧光体，特别地，涉及具有优异的耐劣化性及发光强度的紫外线发光荧光体。
背景技术
现在，紫外线的用途在医疗领域、光触媒领域等各种领域得以扩大，紫外线发光领域的工业价值得到提高。紫外线与DNA的相互作用较强，对于流感病毒、诺如病毒或念珠菌等真菌的灭菌或无菌化是有效的，作为不会伴随遗传基因耐性化的绿色杀菌，不仅对于水或动植物的杀菌、在医院或家庭的空气杀菌或器具杀菌是有效的，还期待其在难分解物质的分解、化学物质的合成等方面的应用，在医疗应用等广泛领域中的活用。以这样的工业上的高需求为背景，能够呈现紫外线发光的发光体的开发及改良得到进展。
作为呈紫外线发光的发光体，目前，使用主要使用了水银的水银灯。其原因在于，水银灯能够以低成本进行制造，能够容易地得到高能量的发光。
但是，水银灯被指出了不能控制为发光波长可变、另外寿命也短等问题。此外，现在，水银对于自然环境产生的负荷较大的问题得到重视，从环境保护的观点出发，今后预测会实施禁止制造水银的法规。基于这样的背景，提出迫切需要来开发不使用水银(无水银)的紫外线发光光源。
作为现有的不使用水银的、呈紫外线发光的光源，例如已知对ZnAl2O4荧光体照射电子线来作为激发源，从而进行紫外线发光的材料(参考非专利文献1)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:井口等，信学技报，P5-8，社团法人电子信息通讯学会，2011年1月
发明内容
发明所要解决的课题
但是，现有的进行紫外线发光的荧光体(例如ZnAl2O4)，由于要求在还原气氛下烧成，存在如下课题，即：在制造过程中的制灯步骤(ランプの工程)(500～700℃下的大气烧成)中的工序劣化显著。由于其劣化的影响，现有的紫外线发光荧光体的紫外线的发光量不足够，处于不能达到实用化所要求的发光强度的状况。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于抑制制造过程中的劣化，提供具有优异的耐劣化性及发光强度的紫外线发光荧光体。
解决课题的方法
本发明人等进过反复研究，结果发现了进行极高发光强度的紫外线发光的新型紫外线发光荧光体。进一步，发现了该紫外线发光荧光体具有工序劣化极小的优异特征的优异特性，从而完成了本发明。
即，作为本申请所公开的紫外线发光荧光体，提供了一种紫外线发光荧光体，是由钇元素、钪元素、铝元素以及氧元素构成的荧光体，通过真空紫外线照射或电子线照射而被激发进行紫外线发光。另外，还提供一种发光元件，其特征在于，使用本申请公开的紫外线发光荧光体。另外，还提供一种发光装置，其包括根据本申请所公开的发光元件。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例1的紫外线发光荧光体的X射线衍射结果。
图2示出了根据本发明的实施例1的紫外线发光荧光体的X射线衍射结果。
图3示出了根据本发明的实施例1的紫外线发光荧光体的X射线衍射结果。
图4示出了对于根据本发明的实施例1的紫外线发光荧光体产生的紫外线发光的发光强度谱的结果。
图5示出了对于根据本发明的实施例1的紫外线发光荧光体产生的紫外线发光的发光积分强度，以钇元素(Y)的每个配比(1－x)进行描绘得到的曲线图。
图6示出了关于根据本发明的实施例2的紫外线发光荧光体以及比较例(荧光体ZnAl2O4及YAlO3:Pr)的耐劣化性评价的发光强度谱的结果。
具体实施方式
本申请所公开的紫外线发光荧光体是由钇元素、钪元素、铝元素以及氧元素构成的荧光体，只要是能够通过真空紫外线或电子线的照射而被激发从而进行紫外线发光的紫外线发光荧光体，就没有特别限制。
激发源没有特别限制，可以使用真空紫外线或电子线。所谓真空紫外线，是指波长200nm以下的紫外线，例如，可以使用波长147nm的紫外线、波长172nm的紫外线等。
本申请所公开的紫外线发光荧光体，通过这样的真空紫外线照射或电子线照射，能够发出各种波长区域的紫外线。另外，由于不要求在还原气氛下进行烧成，与现有的紫外线发光荧光体相比能够得到极高的持久性。
本申请所公开的紫外线发光荧光体，只要是由钇元素(Y)、铝元素(Al)、钪元素(Sc)构成的荧光体，就没有特别的限制，作为一例，其通式可以表示为(Y1－xScx)AlO3(其中，0＜x＜1)。
该紫外线发光荧光体(Y1－xScx)AlO3的钪元素(Sc)的配比相对较少时，易于得到较强的发光强度，另一方面，当过少时则存在难以得到充分发光的倾向。由此观点出发，优选0.007≦x≦0.50。另一方面，从易于获得更强峰值波长的发光这一观点出发，更优选0.007≦x≦0.40。
实际上，本发明人等确认了，当钇元素(Y)的配比(1－x)超过0.60时(即，x小于0.40时)，对于紫外线发光的发光积分强度(a.u.)飞跃性地提高(参考后述实施例)。进一步，当钇元素(Y)的配比(1－x)超过0.60时，还确认了根据本申请的紫外线发光荧光体的峰值波长从大致300nm渐渐短波长化。也就是说，对于该紫外线发光荧光体(Y1－xScx)AlO3，更优选为0.007≦x≦0.40，在此情况下，能够发挥如下优异特性，即，能够得到峰值波长比大致300nm更短波长的紫外光，同时，其发光积分强度也飞跃性提高。
根据本申请的紫外线发光荧光体，只要是利用所发光的紫外光的用途，其用途没有特别限制，但是从得到高发光强度的这样的短波长的紫外线的观点出发，例如，可以用作杀菌用途(杀菌灯等)。由此，根据本申请的紫外线发光荧光体，作为杀菌用途能够成为可代替历来主要使用的水银灯的光源。
例如，对于该紫外线发光荧光体(Y1－xScx)AlO3，在特定为上述杀菌用途进行利用的情况下，从获得适用于杀菌用途的、峰值波长为大致300nm以下的短波长这一点出发，优选0.007≦x≦0.4，进一步，从获得在杀菌用途中更适用的、峰值波长为大致290nm以下的短波长的观点出发，更优选0.007≦x≦0.25，例如，在要求强杀菌能力的用途时，从获得峰值波长为大致260nm～大致270nm以下的短波长这一观点出发，进一步优选0.007≦x≦0.10。即，根据本申请的紫外线发光荧光体，具有能够进行适用于杀菌用途的呈现大致300nm以下(尤其是260nm～270nm)的发光峰的紫外光发光的优异特性。
由此，根据本申请公开的紫外线发光荧光体，通过照射真空紫外线，确认了不仅能够得到较高的发光强度这一优异效果，进一步，由于不要求在还原气氛下的烧成，与现有的紫外线发光荧光体相比能够获得极高的持久性，实际上获得到所谓难以工序劣化的优异效果(参考后述实施例)。
根据本申请的紫外线发光荧光体，具有上述优异的效果的机理还不是非常清楚，但是，对于由构成荧光体的钇元素、铝元素以及氧元素的各元素所构成的原子的物理性配置，可以得到钪元素很好地适用作发光中心而有效促进了发光的结构，推测发出较强紫外光的结构性因素是固有的。也就是说，通过照射真空紫外线或电子线，在原子水平易于迁移至进行紫外线带域的光的特异性发光的能量水平。
基于由构成荧光体的钇元素、铝元素以及氧元素的各元素所构成的原子的物理的配置，推测钪元素维持在原子水平为价数难以变化的状况，由此，推测形成为对于来自外部的热变化或化学变化难以发生劣化的状况。
作为获得根据本申请的紫外线发光荧光体的方法，作为原料使用含有各构成元素的化合物(例如氧化物)，按化学计量比进行混合以形成所期望的荧光体的组成。例如，作为该原料，可以使用氧化铝(Al2O3)及氧化钇(Y2O3)、氧化钪(Sc2O3)的各粉末。
根据本申请的紫外线发光荧光体，通过将该原料进行混合得到的粉体在大气气氛下进行高温烧成就能够得到。该高温烧成在大气气氛下在温度1000℃～1350℃，进行30分钟～10小时，能够得到紫外线发光荧光体。
如此得到的额紫外线发光荧光体的用途多种多样。例如，使用根据本申请的紫外线发光荧光体所发生的紫外光，对各种杀菌对象无进行杀菌，由此，能够进行由于紫外线引起的残留物或环境破坏得到抑制的环保型杀菌。另外，通过使用该紫外光，能够进行难分解物质(例如甲醛及PCB等)的分解处理、进行新型化学物质的合成(例如光触媒物质等)。另外，通过使用该紫外光，也可以应用于难治性疾病(例如特应性皮炎等)的治疗以及院内感染的预防等各种医疗领域。
另外，可以作为包含这样的紫外线发光荧光体的各种发光元件加以利用。另外，还可以作为包括该发光元件的发光装置加以利用。
为了使本发明的特征更加明确，下面给出实施例，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
1-1荧光体的制备
原材料中原材料中使用氧化铝(Al2O3)及氧化钇(Y2O3)、氧化钪(Sc2O3)，按化学计量比进行混合以便形成所期待的荧光体的组成。将混合的粉体在大气气氛下在1300℃烧成5小时。
1-2荧光体的鉴定
对于上述得到的烧结体(Sc的配比x：0.007、0.02、0.10、0.25、0.30、0.40、0.50、0.75)的各个，由放射线源为FeKα的X射线衍射仪所取得的X射线衍射结果示于图1～图3。从图1～图3得到的峰值，在任一烧结体中确实确认了(Y1－xScx)AlO3(其中，0＜x＜1)发生了结晶化。尤其是，从X射线衍射结果确认，当Sc配比为0.02以下的情况下的主要生成物的结晶结构为YAlO3相(空间群Pnma)。另外，对于Sc配比为0.1以上的情况下的生成物的结晶结构，检出2θ为20°以下的峰，确认了这是YAlO3相(空间群P63/mmc)。另外，对于Sc配比为0.10以上的情况下的生成物的结晶结构，确认了该2种YAlO3相(空间群Pnma及P63/mmc)的混合存在。
1-3发光强度的测定
对于上述所得到的荧光体，以激发波长146nm的氘灯L1835(浜松光子学株式会社制备)作为光源照射真空紫外线，对于通过该照射所得到的发光的发光强度谱的结果示于图4。图4的发光强度谱的曲线中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示发光强度(发光积分强度)(a.u.)。另外，基于该发光强度谱的结果的发光积分强度，针对每个钇(Y)的配比(1－x)描绘的曲线示于图5。
从图4的结果确认了，根据本实施例的紫外线发光荧光体(Y1－XScX)AlO3的任一种，通过真空紫外线激发，能得到紫外区域的发光。其中，尤其是，对于0.007≦x≦0.50的荧光体，确认了更强峰值波长。进一步，其中，对于0.007≦x≦0.40的荧光体，确认到更为尖锐的峰值波长。
另外，从图5的结果还确认了，根据本实施例的紫外线发光荧光体(Y1－XScX)AlO3的任一者，通过真空紫外线激发，能够得到紫外区域的发光。尤其是，确认了在钇元素(Y)的配比(1－x)超过0.60时(即x小于0.40时)，对于紫外线发光的发光积分强度(a.u.)发生飞跃性提高，同时，还确认了峰值波长从大致300nm开始渐渐的短波长化。
也就是说，对于根据本实施例的紫外线发光荧光体(Y1－XScX)AlO3没有特别限制，但是确认了在0.007≦x≦0.50的情况下确认到了更强峰值波长，进一步，在0.007≦x≦0.40的情况下，能得到比峰值波长大致300nm为更短波长的强紫外光，同时，其发光积分强度也得到飞跃性提高，发挥了优异的特性。
实施例2
2-1耐劣化性评价
对于上述实施例1所得到的紫外线发光荧光体(Y1－XScX)AlO3，进行耐劣化性评价(耐久性评价)。需要说明的是，作为比较例，对于现在已知的荧光体ZnAl2O4及YAlO3:Pr也进行耐久性评价(样品包括：比较例(ZnAl2O4)、比较例(YAlO3:Pr)以及本实施例(Y1－XScX)AlO3)。
对于混合比，为荧光体：溶剂＝1：1，在玻璃瓶内搅拌5分钟进行混合，将得到的混合液倒入并摊开在氧化铝皿中。在大气气氛下在700℃烧成30分钟后，将所得到的粉末用药勺进行回收。将所回收的粉末装入测定用折叠夹中，使用氘灯L1835(浜松ホトニクス社制)作为光源，使用激发用真空紫外分光系统(日本分光株式会社制)作为测定装置，对激发波长146nm下的发光谱进行发光谱测定以进行评价。
所得到的发光谱示于图6，同时，从该发光谱计算得到的积分强度的情况下的强度变化如下表所示。
表1
| 样品 | 强度变化 |
| ZnAl2O4 | 97.1 |
| YAlO3:Pr | 97.7 |
| 本实施例 | 100.8 |
从所得到的结果可知，比较例ZnAl2O4及YAlO3:Pr发现了降低，但本实施例(Y1－ XScX)AlO3未发现降低，反而确认其强度得以增加。作为这一差异的原因，可以认为是对于热及有机溶剂受到影响的容易度不同。也就是说，本实施例(Y1－XScX)AlO3相比于比较例的荧光体，即使对于热及有机溶剂，也显示为极其稳定。另外，从其他观点考虑，推测在根据本实施例的荧光体(Y1－XScX)AlO3中，形成为Sc的价数变化难以发生的状况，由此，推测对于各种外在因素的耐劣化性得到强化。
Claims (5)
1.一种紫外线发光荧光体，是由钇元素、钪元素、铝元素以及氧元素构成的荧光体，其特征在于，通过真空紫外线照射或电子线照射而被激发进行紫外线发光。
2.如权利要求1所述的紫外线发光荧光体，其特征在于，
其通式为(Y1－XScX)AlO3，其中，0＜x＜1。
3.如权利要求2所述的紫外线发光荧光体，其特征在于，0.007≦x≦0.50。
4.一种发光元件，其特征在于，使用权利要求1～3中任一项所述的紫外线发光荧光体。
5.一种发光装置，其特征在于，具有权利要求4所述的发光元件。
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