DE112015005609T5

DE112015005609T5 - Leuchtstoff und Verwendung dafür

Info

Publication number: DE112015005609T5
Application number: DE112015005609.2T
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Nomiyama; Saori INOUE
Original assignee: Denka Co Ltd
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2035-12-17
Also published as: JP6715774B2; KR20170094236A; CN107001933A; TWI683887B; US10519370B2; US20180265781A1; DE112015005609B4; KR102485860B1; JPWO2016098830A1; TW201629186A; WO2016098830A1

Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen roten Leuchtstoff, ein den Leuchtstoff verwendendes lichtemittierendes Element und eine das lichtemittierende Element verwendende lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen. Bereitgestellt wird ein Leuchtstoff, der durch die folgende allgemeine Formel dargestellt ist: Cax+yEuySiAlN3 wobei x + y gleich 1,0 oder mehr und 1,1 oder weniger ist, y gleich 0,004 oder mehr und 0,012 oder weniger ist, wobei der Leuchtstoff mit Eu aktiviert wird und wobei einige des zumindest einen Ca-Elements durch das zumindest eine Eu-Element substituiert sind, wobei der Leuchtstoff eine Gitterkonstante a von 0,9747 nm oder mehr und 0,9770 nm oder weniger und eine Gitterkonstante c von 0,5050 nm oder mehr und 0,5055 nm oder weniger aufweist und wobei der Leuchtstoff einen Ca-Gehalt von 27,8 Ma% oder mehr und 28,8 Ma% oder weniger, einen Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff von 0,3 Ma% oder mehr und 1,2 Ma% oder weniger und einen Eu-Gehalt von 0,4 Ma% oder mehr und 1,2 Ma% oder weniger aufweist.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen ein rotes Licht emittierenden Leuchtstoff, ein den Leuchtstoff aufweisendes lichtemittierendes Element und eine das lichtemittierende Element aufweisende lichtemittierende Vorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Das Patentdokument 1 offenbart mit Eu²⁺ aktiviertes CaAlSiN₃ das ein roter Leuchtstoff ist.
QUELLENANGABEN
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung, veröffentlicht unter der Nr. 2004-071726A

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technische Aufgabe
Die vorliegende Erfindung stellt einen mit Eu²⁺ aktivierten roten Leuchtstoff mit einer höheren Lichtausbeute sowie ein lichtemittierendes Element und eine lichtemittierende Vorrichtung, die den Leuchtstoff nutzen, bereit.
Lösung der Aufgabe
Infolge umfangreicher Untersuchungen einer Zusammensetzung von mit Eu²⁺ aktiviertem CaAlSiN₃ haben die Urheber der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass die vorstehenden Aufgaben durch einen spezifischen Zusammensetzungsbereich aus der stöchiometrischen Zusammensetzung von Ca:Al:Si:N = 1:1:1:3 lösbar ist, und die vorliegende Erfindung abgeschlossen.
Bereitgestellt wird ein Leuchtstoff, der durch die folgende allgemeine Formel dargestellt ist: Ca_x+yEu_ySiAlN₃, wobei x + y gleich 1,0 oder mehr und 1,1 oder weniger ist, y gleich 0,004 oder mehr und 0,012 oder weniger ist, der Leuchtstoff durch Eu aktiviert wird und einige des (der) Ca-Elements (-e) durch das (die) Eu-Element(e) substituiert sind,
wobei der Leuchtstoff eine Gitterkonstante a von 0,9747 nm oder mehr und 0,9770 nm oder weniger und eine Gitterkonstante c von 0,5050 nm oder mehr und 0,5055 nm oder weniger aufweist und
wobei der Leuchtstoff einen Ca-Gehalt von 27,8 Ma% oder mehr und 28,8 Ma% oder weniger, einen Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff von 0,3 Ma% oder mehr und 1,2 Ma% oder weniger und einen Eu-Gehalt von 0,4 Ma% oder mehr und 1,2 Ma% oder weniger aufweist.
Einige der Ca-Elemente des Leuchtstoffs können vorzugsweise durch ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mg, Li, Y und Elementen der Lanthanreihe (mit Ausnahme von La, Ce und Eu), substituiert sein.
Bei einem Aspekt kann die vorliegende Erfindung auch ein den Leuchtstoff umfassendes lichtemittierendes Element und eine Lichtquelle, die dazu ausgelegt ist, den Leuchtstoff mit Anregungslicht zu bestrahlen, bereitstellen.
Bei einem Aspekt kann die vorliegende Erfindung auch eine das lichtemittierende Element umfassende lichtemittierende Vorrichtung bereitstellen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ein Leuchtstoff nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch Spezifizieren der Gitterkonstanten und des Gehalts der Zusammensetzungselemente des Leuchtstoffs, der durch die allgemeine Formel Ca_x+yEu_ySiAlN₃ dargestellt ist, mit Eu aktiviert ist und bei dem einige des (der) Ca-Elements (-e) durch das (die) Eu-Element(e) substituiert sind, eine höhere Lichtausbeute aufweisen.
Ein lichtemittierendes Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine höhere Lichtausbeute aufweisen, da das lichtemittierende Element den Leuchtstoff umfasst.
Eine lichtemittierende Vorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine höhere Lichtausbeute aufweisen, da die lichtemittierende Vorrichtung das lichtemittierende Element umfasst.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Leuchtstoff bereit, der durch die folgende allgemeine Formel dargestellt ist: Ca_x+yEu_ySiAlN₃ wobei x + y gleich 1,0 oder mehr und 1,1 oder weniger ist, y gleich 0,004 oder mehr und 0,012 oder weniger ist, wobei der Leuchtstoff mit Eu aktiviert wird und wobei einige des (der) Ca-Elements (-e) durch das (die) Eu-Element(e) substituiert sind, wobei der Leuchtstoff eine Gitterkonstante a von 0,9747 nm oder mehr und 0,9770 nm oder weniger und eine Gitterkonstante c von 0,5050 nm oder mehr und 0,5055 nm oder weniger aufweist und wobei der Leuchtstoff einen Ca-Gehalt von 27,8 Ma% oder mehr und 28,8 Ma% oder weniger, einen Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff von 0,3 Ma% oder mehr und 1,2 Ma% oder weniger und einen Eu-Gehalt von 0,4 Ma% oder mehr und 1,2 Ma% oder weniger aufweist.
Der Leuchtstoff nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist durch die folgende allgemeine Formel dargestellt: Ca_x+yEu_ySiAlN₃. Der Leuchtstoff wird durch Binden von (Si, Al)-N₄-Tetraedern, bei denen die Ca-Atome in Lücken angeordnet sind, ausgebildet. Die Zusammensetzung kann durch eine Kombination von Parametern des Ca-Elementbelegungsgrads, des Si/Al-Verhältnisses und des N/O-Verhältnisses elektrische Neutralität bewahren. Ein mit der allgemeinen Formel vergleichbarer repräsentativer Leuchtstoff ist CaAlSiN₃, wobei der Ca-Stellenbesetzungsgrad 100 % beträgt, Si/Al = 1 und O/N = 0. Wird ein Teil des Ca²⁺ von CaAlSiN₃ durch Eu²⁺, das als ein lumineszentes Zentrum dient, substituiert, so wird der Leuchtstoff ein roter Leuchtstoff. Der rote Leuchtstoff benötigt beispielsweise bei einer Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Spitzenwellenlänge von 455 nm eine Fluoreszenzspektrumspitzenwellenlänge von 645 nm oder mehr und 655 nm oder weniger.
Bei der allgemeinen Formel des Leuchtstoffs nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist x + y gleich 1,0 oder mehr und 1,1 oder weniger, vorzugsweise 1,0 oder mehr und 1,08 oder weniger und besonders bevorzugt 1,0 oder mehr und 1,05 oder weniger. Ist x + y kleiner als 1,0, so wird der Ca-Gehalt so gering, dass die Erhöhung des Eu-Gehalts nicht gefördert werden kann, was zu einer deutlichen Abnahme der Fluoreszenzintensität führt. Ist x + y größer als 1,1, so ist es schwierig, das CaAlSiN₃-Kristall aufrechtzuerhalten, und es wird eine große Menge einer anderen heterogenen Phase als des Zielkristalls erzeugt, was zu einer deutlichen Abnahme der Fluoreszenzintensität führt.
Bei der allgemeinen Formel des Leuchtstoffs nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist y gleich 0,004 oder mehr und 0,012 oder weniger, vorzugsweise 0,004 oder mehr und 0,011 oder weniger und besonders bevorzugt 0,004 oder mehr und 0,010 oder weniger. Ist der Eu-Gehalt zu gering, so kann die Fluoreszenzintensität nicht verbessert werden, und ist der Eu-Gehalt zu hoch, so neigt die Fluoreszenzintensität dazu, aufgrund der durch Energieübertragung zwischen den Eu-Elementen erzeugten Fluoreszenzkonzentrationslöschung abzunehmen.
Aus den folgenden Gründen beträgt die Gitterkonstante a des Leuchtstoffs 0,9747 nm oder mehr und 0,9770 nm oder weniger und beträgt die Gitterkonstante c des Leuchtstoffs 0,5050 nm oder mehr und 0,5055 nm oder weniger. Die Gitterkonstanten werden durch ein Röntgendiffraktion sverfahren gemessen.
Die Skelettstruktur des CaAlSin₃-Kristalls wird durch Binden von (Si, Al)-N₄-Tetraedern, bei denen die Ca-Atome in Lücken angeordnet sind, ausgebildet. Ein Teil des Ca²⁺ wird durch Eu²⁺, das als ein lumineszentes Zentrum dient, substituiert, was den roten Leuchtstoff zur Folge hat. Die Zusammensetzung des Leuchtstoffs kann durch die Gesamtheit der Parameter der Ca- und Sr-Elementbelegungsrate, des Si/Al-Verhältnisses und des N/O-Verhältnisses elektrische Neutralität bewahren.
Das CaAlSiN₃ weist jedoch aus mikroskopischer Sicht Variationen in der Zusammensetzung seiner Kristalle auf und bildet aus makroskopischer Sicht Nebenprodukte der heterogenen Phase, wie beispielsweise kristalline und amorphe Substanzen, oder Oxidschichten an Korngrenzen und Partikeloberflächen aus. Daher spiegelt der Schüttwert der Zusammensetzung nicht notwendigerweise die Mischkristallzusammensetzung des fluoreszierenden CaAlSiN₃-Kristalls wider. Aus demselben Grund kann sich die Rohstoffzusammensetzung des CaAlSiN₃ von der Zusammensetzung des tatsächlich erhaltenen CaAlSiN₃-Kristalls unterscheiden.
Der CaAlSiN3-Kristall weist ein orthorhombisches Kristallsystem und die Raumgruppe Cmc 21 auf. Al und Si besetzen dieselbe Stelle und bilden einen (Al, Si)-N₄-Tetraeder mit vier N-Spitzen aus. Die (Al, Si)-N₄-Tetraeder sind miteinander verbunden, wobei sie über dreifach koordinierten N eine Inversion wiederholen, um in der Richtung in der bc-Ebene zickzackförmige (Al, Si)-N₄-Schichten auszubilden. Die (Al, Si)-N₄-Schichten sind über zweifach koordinierten N in der Richtung der a-Achse beschichtet. Ca besetzt die in den Lücken der (Al, Si)-N₄-Schichten ausgebildeten Hohlräume und besetzt folglich die durch fünf N-Atome fünffach koordinierten Stellen. Dadurch kann durch Spezifizieren der Gitterkonstanten des CaAlSiN3-Kristalls sein Zusammensetzungsbereich genau bestimmt werden.
Die Urheber der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass es aufgrund der Festlöslichkeitsgrenze von Ca schwierig ist, eine übermäßig große Gitterkonstante a des CaAlSiN₃ zu realisieren, und wenn die Gitterkonstante a zu klein oder die Gitterkonstante c zu groß oder zu klein sind, sinkt die Fluoreszenzintensität drastisch. Insbesondere haben sie festgestellt, dass die Gitterkonstante a von 0,9747 nm oder mehr und 0,9770 nm oder weniger und die Gitterkonstante c von 0,5050 nm oder mehr und 0,5055 nm oder weniger zur höheren Fluoreszenzspitzenintensität führen.
Der Leuchtstoff nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen Ca-Gehalt von 27,8 Ma% oder mehr und 28,8 Ma% oder weniger auf. Ist der Ca-Gehalt zu gering, so kann die Fluoreszenzintensität nicht verbessert werden und die Erhöhung des Eu-Gehalts kann nicht gefördert werden. Ist der Ca-Gehalt zu hoch, so kann das Gleichgewicht der Zusammensetzung nicht aufrechterhalten werden, was zu Erzeugung heterogener Phasen führt. Der Ca-Gehalt kann vorzugsweise 27,8 Ma% oder mehr und 28,7 Ma% oder weniger und besonders bevorzugt 27,9 Ma% oder mehr und 28,7 Ma% oder weniger betragen.
Der Leuchtstoff nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff von 0,3 Ma% oder mehr und 1,2 Ma% oder weniger auf. Ist der Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff zu gering, so wachsen Kristallkörner in den Herstellungsschritten nur ungenügend, sodass die höhere Fluoreszenzintensität nicht erhalten werden kann. Ist der Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff zu hoch, so liegen die Gitterkonstanten außerhalb des vorgegebenen Bereichs, wie vorstehend beschrieben wurde. Der Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff kann 0,5 Ma% oder mehr und 1,0 Ma% oder weniger und besonders bevorzugt 0,7 Ma% oder mehr und 0,9 Ma% oder weniger betragen.
Der Leuchtstoff nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen Eu-Gehalt von 0,4 Ma% oder mehr und 1,2 Ma% oder weniger auf. Ist der Eu-Gehalt zu gering, so kann die Fluoreszenzintensität nicht verbessert werden. Ist der Eu-Gehalt zu hoch, so neigt die Fluoreszenzintensität dazu, aufgrund der durch Energieübertragung zwischen den Eu-Elementen erzeugten Fluoreszenzkonzentrationslöschung abzunehmen. Der Eu-Gehalt kann vorzugsweise 0,4 Ma% oder mehr und 1,1 Ma% oder weniger und besonders bevorzugt 0,4 Ma% oder mehr und 1,0 Ma% oder weniger betragen.
In dem Leuchtstoff nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können einige des (der) Ca-Elements (-e) vorzugsweise durch ein oder mehrere Element(e), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mg, Li, Y, und Lanthanoiden (mit Ausnahme von La, Ce, und Eu), substituiert sein. Dies ist wirksam, um die Fluoreszenzeigenschaften zwecks Aufrechterhaltung des Ladungsgleichgewichts anzupassen.
Bei einem weiteren Aspekt kann die Erfindung ein den Leuchtstoff umfassendes lichtemittierendes Element und eine Lichtquelle, die den Leuchtstoff mit Anregungslicht bestrahlt, bereitstellen.
Bei einem weiteren Aspekt kann die vorliegende Erfindung auch eine das lichtemittierende Element umfassende lichtemittierende Vorrichtung bereitstellen. Die lichtemittierende Vorrichtung kann Leuchtmittel, Beleuchtungsvorrichtungen, Bildanzeigevorrichtungen, Verkehrsampeln und Projektoren einschließen.
BEISPIELE
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf Tabelle 1 in Gegenüberstellung mit Vergleichsbeispielen beschrieben. [Tabelle 1]
Tabelle 1 zeigt x- und y-Werte in der allgemeinen Formel (angestrebte Werte und tatsächliche Werte), Gitterkonstanten (Einheit: nm), Gehalte gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff (Einheit: Ma%), Eu-Gehalte (Einheit: Ma%), Ca-Gehalte (Einheit: Ma%), Spitzenwellenlängen (Einheit: nm) und die relative Fluoreszenzspitzenintensität (Einheit: %) für den Leuchtstoff der Beispiele und Vergleichsbeispiele.
Jedes Messverfahren wird beschrieben.
<Gitterkonstanten a und c>
Für die Gitterkonstanten jedes Leuchtstoffs wurde die Kristallphase durch eine Pulver-Röntgendiffraktionsanalyse (XRD) mit CuKα-Wellenlänge unter Verwendung eines Röntgendifraktiometers (Ultima IV, erhältlich bei Rigaku Corporation) identifiziert.
Die Kristallphase des Leuchtstoffs nach Beispiel 1 war eine einzige CaAlSiN₃-Phase. Basierend auf dem resultierenden Röntgendiffraktionsmuster wurde eine Rietveld-Analyse unter Verwendung einer Kristallanalysesoftware (JADE, erhältlich bei Rigaku Corporation) durchgeführt, um die Gitterkonstanten zu präzisieren. Die Gitterkonstante a des Leuchtstoffs nach Beispiel 1 betrug 0,9761 nm, und die Gitterkonstante c betrug 0,5051 nm.
<Eu-Gehaltsrate und Ca-Gehalt>
Der Eu-Gehalt und der Ca-Gehalt jedes Leuchtstoffs wurden unter Verwendung eines Sauerstoff-/Stickstoff-Analysators (EMGA-920, erhältlich bei Horiba Ltd.) gemessen. Bei dem Leuchtstoff aus Beispiel 1 betrug der Eu-Gehalt 0,67 Ma%, und der Ca-Gehalt betrug 28,4 Ma%.
<Spitzenwellenlänge>
Für die Spitzenwellenlänge jedes Leuchtstoffs, wurde das Anregungs-/Fluoreszenzspektrum des Leuchtstoffs unter Verwendung eines Spektralfluoreszenzphotometers (F7000, erhältlich bei Hitachi High-Technologies Corporation) gemessen. Die Anregungswellenlänge des Fluoreszenzspektrums wurde auf 455 nm festgelegt, und die beobachtete Wellenlänge des Anregungsspektrums wurde als die Spitzenwellenlänge des bei 455 nm angeregten Fluoreszenzspektrums betrachtet.
<Relative Fluoreszenzspitzenintensität>
Die Einheit der relativen Fluoreszenzspitzenintensität ist willkürlich, da sie in Abhängigkeit vom Messgerät und den Messbedingungen variiert, und die Fluoreszenzspitzenintensität wurde ausgewertet, indem unter denselben Bedingungen gemessene Beispiele und Vergleichsbeispiele miteinander verglichen wurden. Der Übergangsgrenzwert betrug 160 % oder mehr.
Beispiel 1
Der Leuchtstoff nach Beispiel 1 ist ein Leuchtstoff, der durch die folgende allgemeine Formel dargestellt ist: Ca_x+yEu_ySiAlN₃, wobei x + y gleich 1,033 ist, y gleich 0,007 ist, der Leuchtstoff mit Eu aktiviert wird und einige des (der) Ca-Elements (-e) durch das (die) Eu-Element(e) substituiert sind, wobei die Gitterkonstante a des Leuchtstoffs 0,9761 nm beträgt, die Gitterkonstante c des Leuchtstoffs 0,5051 nm oder mehr beträgt, der Ca-Gehalt 28,4 Ma% beträgt, der Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff 0,81 Ma% beträgt und der Eu-Gehalt 0,67 Ma% beträgt.
Wenngleich sich die Zusammensetzung des Leuchtstoffs vom Rohmaterialmischungsverhältnis beim Herstellungsverfahren, wie nachstehend erklärt, unterscheidet, ist der Unterschied auf den Einfluss einer Sauerstoffverunreinigung und auf Verflüchtigung im Wärmebehandlungsschritt zurückzuführen.
Der Leuchtstoff nach Beispiel 1 war der rote Leuchtstoff mit einer Spitzenwellenlänge von 653 nm und einer relativen Fluoreszenzspitzenintensität von 170,4 %.
Es wird ein Verfahren zum Herstellen des Leuchtstoffs aus Beispiel 1 beschrieben. Der Leuchtstoff wurde durch einen Rohmaterialmischschritt, einen Brennschritt und einen Säurebehandlungsschritt hergestellt.
<Mischschritt>
Die Rohmaterialien für den Leuchtstoff aus Beispiel 1 sind 37,6 Ma% Siliziumnitridpulver des Alpha-Typs (Güteklasse SN-E10, 1,0 Ma% Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff, erhältlich bei UBE INDUSTRIES LTD.), 27,4 Ma% Aluminiumnitridpulver (Güteklasse E, 0,8 Ma% Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff, erhältlich bei Tokuyama Corporation), 0,8 Ma% Europiumoxid (Güteklasse RU, erhältlich bei Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) und 34,2 Ma% Calciumnitridpulver (99 % Reinheitsgrad, 75 μm oder weniger Korngröße, 0,6 Ma% Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff, erhältlich bei Materion Corporation).
Beim Mischen wurden das Siliziumnitridpulver des Alpha-Typs, das Aluminiumnitridpulver und das Europiumoxid in einen Nylontopf gegeben und unter Verwendung von Siliziumnitridkugeln und Ethanol als einem Lösungsmittel in einer Kugelmühle gemischt. Das Lösungsmittel wurde getrocknet und entfernt, und die gesamte Menge wurde anschließend durch ein Sieb mit einer Maschengröße von 75 μm gegeben.
Das Rohmaterialgemisch, aus dem Aggregate entfernt wurden, wurde in eine mit Stickstoff gespülte Glove-Box gegeben, und das Calciumnitridpulver, welches das verbleibende Material war, wurde per Hand gemischt.
<Brennschritt>
Das Rohmaterialgemisch wurde nach dem Mischschritt in einen zylinderförmigen Bornitridbehälter mit einem Deckel (Güteklasse N – 1, erhältlich bei Denka Company Limited) in einer Glove-Box gegeben, anschließend aus der Glove-Box herausgenommen und in einen Elektroofen mit Karbonstrahlern gegeben. Der Ofen wurde unter Vakuum auf 0,1 Pa oder weniger ausreichend evakuiert. Das Heizen begann in einem Stadium, in dem die Evakuierung unter Vakuum aufrechterhalten wurde, beginnend bei Raumtemperatur. Bei 600 °C wurde Stickstoffgas eingeleitet, und der atmosphärische Druck im Ofen wurde auf 0,1 MPa eingestellt. Nach dem Einstellen des Drucks auf 0,1 MPa wurde die Temperatur auf 1.800 °C erhöht, und mit Erreichen einer Temperatur von 1.800 °C wurde das Brennen durch Aufrechterhalten dieser Temperatur über 4 Stunden durchgeführt.
Nach dem Brennen über 4 Stunden wurde das Ofeninnere auf Raumtemperatur abgekühlt. Das gebrannte Produkt im Elektroofen war ein rotes Agglomerat. Das rote Agglomerat wurde in einem Mörtel zerkleinert.
<Säurebehandlungsschritt>
Das gebrannte Pulver wurde über 1 Stunde einer Säurebehandlung ausgesetzt, indem das Pulver mit 1N Salzsäurelösung gemischt wurde, um eine Aufschlämmungskonzentration von 25 Ma% zu erhalten, anschließend wurde über 1 Stunde eine Abkochbehandlung unter Rühren der Salzsäure-Aufschlämmung durchgeführt.
Nach der Säurebehandlung wurde die Aufschlämmung auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend gefiltert, um den Leuchtstoff aus der Säurebehandlungslösung zu separieren. Der Leuchtstoff wurde in einem Trockner über 12 Stunden bei einer Temperatur von 100 °C bis 120 °C getrocknet und durch ein Sieb mit einer Maschengröße von 45 μm gegeben, um behandeltes Pulver zu erhalten. Das entstandene Pulver ist der Leuchtstoff nach Beispiel 1.
<Vergleichsbeispiel 1>
Der Leuchtstoff des Vergleichsbeispiels 1 war derselbe wie aus Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass das Rohmaterialmischverhältnis wie folgt lautete: Siliziumnitridpulver:Aluminiumnitridpulver:Europiumoxidpulver:Calciumnitridpulver = 38,1:27,8:0,84:33,3 Ma%.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, hatte der Leuchtstoff des Vergleichsbeispiels 1 eine Fluoreszenzspektrumspitzenwellenlänge von 649 nm und eine Spitzenintensität von 159,4%, wenn es mit Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm angeregt wurde. Im Vergleich mit Beispiel 1 war die Fluoreszenzspitzenwellenlänge auf die kürzere Wellenlängenseite verschoben und die Fluoreszenzspitzenintensität war geringer.
Der Leuchtstoff des Vergleichsbeispiels 1 entspricht dem herkömmlichen, d. h. „Leuchtstoff, der durch die allgemeine Formel Ca_x+yEu_ySiAlN₃ dargestellt und mit Eu aktiviert ist, wobei einige des (der) Ca-Elements (-e) durch das (die) Eu-Element(e) substituiert sind“.
<Beispiele 2 bis 4, Vergleichsbeispiele 2 bis 6>
Die in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 verwendeten Rohmaterialpulver wurde in unterschiedlichen Mischverhältnissen gemischt, und die gemischten Pulver wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt, um den Leuchtstoff der Beispiele 2 bis 4 sowie der Vergleichsbeispiele 2 bis 6 herzustellen; dieser Leuchtstoff wurde untersucht. Bei Vergleichsbeispiel 2 mit dem geringeren Eu-Gehalt und Vergleichsbeispiel 3 mit dem geringeren Ca-Gehalt waren die relativen Fluoreszenzspitzenintensitäten geringer. Bei Vergleichsbeispiel 4 mit dem höheren Gehalt gelösten Sauerstoffs und im Vergleichsbeispiel 5 mit der von der allgemeinen Formel abweichenden Zusammensetzung waren die relativen Fluoreszenzspitzenintensitäten geringer und die Gitterkonstanten waren außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Bei Vergleichsbeispiel 6 mit dem höheren Eu-Gehalt betrug die Spitzenwellenlänge 665 nm, was außerhalb des Bereichs des roten Leuchtstoffs lag.
<Beispiel 5>
Der Leuchtstoff aus Beispiel 5 hatte eine Struktur, bei der ein Teil des Ca im Leuchtstoff aus Beispiel 1 durch Li substituiert war.
Der Leuchtstoff aus Beispiel 5 hatte eine Spitzenwellenlänge von 649 nm und eine relative Fluoreszenzspitzenintensität von 170,8 %. Die Struktur des Leuchtstoffs nach Beispiel 5 war wirkungsvoll zum Aufrechterhalten des Ladungsgleichgewichts.

Claims

Leuchtstoff, der durch die folgende allgemeine Formel dargestellt ist: Ca_x+yEu_ySiAlN₃, wobei x + y gleich 1,0 oder mehr und 1,1 oder weniger ist, y gleich 0,004 oder mehr und 0.012 oder weniger ist, wobei der Leuchtstoff durch Eu aktiviert wird und einige des zumindest einen Ca-Elements durch das zumindest eine Eu-Element substituiert sind, wobei der Leuchtstoff eine Gitterkonstante a von 0,9747 nm oder mehr und 0,9770 nm oder weniger und eine Gitterkonstante c von 0,5050 nm oder mehr und 0,5055 nm oder weniger aufweist und wobei der Leuchtstoff einen Ca-Gehalt von 27,8 Ma% oder mehr und 28,8 Ma% oder weniger, einen Gehalt gelösten Sauerstoffs im Leuchtstoff von 0,3 Ma% oder mehr und 1,2 Ma% oder weniger und einen Eu-Gehalt von 0,4 Ma% oder mehr und 1,2 Ma% oder weniger aufweist.
Leuchtstoff nach Anspruch 1, wobei einige des zumindest einen Ca-Elements des Leuchtstoffs durch ein oder mehrere Element(e), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mg, Li, Y und Lanthanoiden (mit Ausnahme von La, Ce und Eu), substituiert sind.
Lichtemittierendes Element, umfassend den Leuchtstoff nach Anspruch 1 oder 2 und eine Lichtquelle, die dazu ausgelegt ist, den Leuchtstoff mit Anregungslicht zu bestrahlen.
Lichtemittierende Vorrichtung, umfassend das lichtemittierende Element nach Anspruch 3.