DE112020001623T5

DE112020001623T5 - Leuchtstoffpulver, Verbundstoff und lichtemittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE112020001623T5
Application number: DE112020001623.4T
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Nomiyama; Yusuke Takeda; Tatsuya Okuzono; Masaru Miyazaki; Shintaro Watanabe
Original assignee: Denka Co Ltd
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-12-09
Also published as: CN113677776B; US11898079B2; US20220145176A1; JP7436214B2; KR20210144745A; CN113677776A; JP2020164788A; TW202043436A

Abstract

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Leuchtstoffpulver, das aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen besteht, die Eu enthalten. Das Leuchtstoffpulver weist eine Ammoniumionenkonzentration CAdes Leuchtstoffpulvers von gleich oder mehr als 15 ppm und gleich oder weniger als 100 ppm auf, die anhand der folgenden Analyse der extrahierten Ionen bestimmt wird.(Analyse der extrahierten Ionen A)0,5 g eines Leuchtstoffpulvers werden in einem aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellten Behälter mit Deckel zu 25 ml destilliertem Wasser gegeben und 24 Stunden lang bei 60°C gehalten und anschließend wird die Gesamtmasse MAan Ammoniumionen, die in einer wässrigen Lösung enthalten sind, die durch Entfernung des Feststoffgehalts von der Lösung durch Filtration erhalten wurde, unter Verwendung von Ionenchromatographie bestimmt. Anschließend wird CAdurch Division von MAdurch die Masse des Leuchtstoffpulvers bestimmt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtstoffpulver, einen Verbundstoff und eine lichtemittierende Vorrichtung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Als Nitrid- und Oxynitrid-Leuchtstoffe ist ein α-Sialon-Leuchtstoff, in dem ein bestimmtes Seltenerdelement aktiviert ist, dafür bekannt, dass er nützliche Fluoreszenzeigenschaften aufweist, und wurde für eine weiße LED und dergleichen verwendet. Der α-Sialon-Leuchtstoff hat eine Struktur, bei der die Si-N-Bindungen der α-Siliciumnitridkristalle teilweise durch Al-N-Bindungen und Al-O-Bindungen ersetzt sind und bestimmte Elemente (Ca, Li, Mg, Y oder Lanthanidenmetalle mit Ausnahme von La und Ce) in die Kristallgitter eindringen und in fester Form gelöst sind, um die elektrische Neutralität zu erhalten. Die Fluoreszenzeigenschaften kommen dadurch zum Ausdruck, dass einige der Elemente, die in die Gitter eindringen und in fester Form gelöst sind, seltene Erden sind, die als Lumineszenzzentrum fungieren. Unter ihnen wird der α-Sialon-Leuchtstoff, in dem Ca fest gelöst ist und die Elemente teilweise durch Eu ersetzt sind, in einem breiten Wellenlängenbereich von ultraviolettem bis blauem Licht relativ effizient angeregt und emittiert gelbes bis oranges Licht. Als Versuch, die Fluoreszenzeigenschaften eines solchen α-Sialon-Leuchtstoffs weiter zu verbessern, wurde beispielsweise vorgeschlagen, einen α-Sialon-Leuchtstoff mit einem bestimmten durchschnittlichen Teilchendurchmesser durch eine Klassierungsbehandlung auszuwählen (Patentdokument 1).
ZUGEHÖRIGES DOKUMENT
PATENTSCHRIFT
[Patentdokument 1] Japanische Offenlegungspatent-Veröffentlichungs-Nr. 2009-96882
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
In den letzten Jahren wurde eine höhere Helligkeit einer weißen LED gefordert, und auch die Lichtemissionseigenschaften eines für die weiße LED verwendeten Leuchtstoffpulvers mussten weiter verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend genannten Probleme ausgeführt und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Leuchtstoffpulver mit verbesserten Lichtemissionseigenschaften bereitzustellen.
LÖSUNG DER AUFGABE
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt:

ein Leuchtstoffpulver, das aus Eu-haltigen α-Sialon-Leuchtstoffteilchen besteht,
in der die Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers, bestimmt aus der folgenden Analyse der extrahierten Ionen A, gleich oder mehr als 15 ppm und gleich oder weniger als 100 ppm beträgt.

(Analyse der extrahierten Ionen A)
0,5 g eines Leuchtstoffpulvers werden in einem aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellten Behälter mit Deckel zu 25 ml destilliertem Wasser gegeben und 24 Stunden lang bei 60°C gehalten; anschließend wird die Gesamtmasse M_A an Ammoniumionen, die in einer wässrigen Lösung enthalten sind, die durch Entfernung des Feststoffgehalts von der Lösung durch Filtration erhalten wurde, unter Verwendung von Ionenchromatographie bestimmt. Anschließend wird C_A durch Division von M_A durch die Masse des Leuchtstoffpulvers bestimmt.
Des Weiteren wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verbundstoff bereitgestellt, der die vorstehend genannten Leuchtstoffpulver und ein Dichtungsmaterial enthält, das die Leuchtstoffteilchen versiegelt.
Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine lichtemittierende Vorrichtung bereitgestellt, die ein lichtemittierendes Element, das Anregungslicht emittiert, und den vorstehend erwähnten Verbundstoff, der eine Wellenlänge des Anregungslichts umwandelt bzw. konvertiert, enthält.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Verfahren für ein Leuchtstoffpulver mit verbesserten Lichtemissionseigenschaften bereitzustellen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben.
Das Leuchtstoffpulver gemäß dieser Ausführungsform ist ein Leuchtstoffpulver, das aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen besteht, die Eu enthalten. Mit Bezug auf das Leuchtstoffpulver ist die Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers, die anhand der folgenden Analyse der extrahierten Ionen A bestimmt wird, gleich oder größer als 15 ppm und gleich oder kleiner als 100 ppm.
(Analyse der extrahierten Ionen A)
0,5 g eines Leuchtstoffpulvers werden in einem aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellten Behälter mit Deckel zu 25 ml destilliertem Wasser gegeben und 24 Stunden lang bei 60°C gehalten und anschließend wird die Gesamtmasse M_A an Ammoniumionen, die in einer wässrigen Lösung enthalten sind, die durch Entfernung des Feststoffgehalts von der Lösung durch Filtration erhalten wurde, unter Verwendung von Ionenchromatographie bestimmt. Anschließend wird C_A durch Division von M_A durch die Masse des Leuchtstoffpulvers bestimmt. Das heißt, C_A ist ein Index, der die Menge an Ammoniumionen pro Masseneinheit des Leuchtstoffpulvers (Feststoff) angibt.
Zur ergänzenden Erläuterung kann M_A durch Multiplikation der mit dem ionenchromatographischen Verfahren gemessenen Ammoniumionenkonzentration der wässrigen Lösung mit der Masse (25 g) des verwendeten Wassers bestimmt werden.
Darüber hinaus wird C_A bestimmt, indem M_A durch die Masse (0,5 g) des für die Analyse bereitgestellten Leuchtstoffpulvers dividiert wird.
Wenn die Einheit von M_A „Gramm (g)“ ist, kann C_A [Einheit: ppm] bestimmt werden, indem M_A [Einheit: g] durch die Masse (0,5 g) des Leuchtstoffpulvers geteilt und der errechnete Wert mit 10⁶ multipliziert wird.
Diese zusätzlichen Inhalte sind auch in der folgenden Analyse der extrahierten Ionen B und C gleich, nur die Extraktionsbedingungen sind unterschiedlich.
Mit dem Leuchtstoffpulver der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Fluoreszenzeigenschaften von α-Sialon-Leuchtstoffteilchen im verwandten Stand der Technik zu verbessern, während der Anregungswellenlängenbereich und der Fluoreszenzwellenlängenbereich der Teilchen beibehalten werden. Daher ist es als Ergebnis möglich, die Lichtemissionseigenschaften einer lichtemittierenden Vorrichtung zu verbessern, die das Leuchtstoffpulver der vorliegenden Ausführungsform verwendet.
Der detaillierte Mechanismus als Grund dafür ist nicht klar, wird aber wie folgt angenommen: in dem Leuchtstoffpulver mit einer Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers in dem Leuchtstoffpulver, bestimmt aus der vorstehend erwähnten Analyse der extrahierten Ionen A, von gleich oder mehr als 15 ppm bis 100 ppm, werden die Fluoreszenzeigenschaften der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen aufgrund der hohen chemischen Stabilität der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens und der stabilen Anwesenheit der Mutterkristalle des Leuchtstoffs, die zur Fluoreszenz beitragen, verbessert.
Auf diese Weise ist es z.B. möglich, die Bedingungen eines Säurebehandlungsschritts, der später beschrieben wird, entsprechend anzupassen, um die chemische Stabilität der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens zu erhöhen, indem die aus der Analyse der extrahierten Ionen A ermittelte Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers in den Bereich eingestellt wird.
(α-Sialon-Leuchtstoffteilchen)
Die Eu-haltigen α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bestehen aus einem α-Sialon-Leuchtstoff, der im Folgenden beschrieben wird.
Der α-Sialon-Leuchtstoff ist ein α-Sialon-Leuchtstoff, der ein Eu-Element enthält, dargestellt durch die allgemeine Formel: (M1_x, M2_y, Eu_z)(Si₁₂ _- (_m ₊ _n)Al_m ₊ _n)(O_nN₁₆ -_n) (mit der Maßgabe, dass M1 ein einwertiges Li-Element ist und M2 ein oder mehrere zweiwertige Elemente sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Mg, Ca und Lanthanidenelementen (außer La und Ce) besteht).
Die Feststoff-Auflösungs-Zusammensetzung des α-Sialon-Leuchtstoffs wird in der allgemeinen Formel durch x, y und z ausgedrückt, wobei m und n durch ein Si/Al-Verhältnis und ein damit verbundenes O/N-Verhältnis bestimmt werden, und erfüllt 0 ≤x<2,0, 0≤y<2,0, 0 <z≤0,5, 0<x+y, 0,3 ≤ x+y+z ≤2,0, 0 < m ≤ 4,0 und 0 < n ≤ 3,0.
Insbesondere in dem Fall, in dem Ca als M2 verwendet wird, wird der α-Sialon-Leuchtstoff in einem breiten Zusammensetzungsbereich stabilisiert und insbesondere durch teilweisen Ersatz der Ca-Elemente durch Eu, das als ein lumineszierendes Zentrum dient, erfolgt die Anregung durch Licht in einem breiten Wellenlängenbereich von ultraviolettem bis blauem Licht, wodurch ein Leuchtstoff mit Emission von sichtbarem Licht im Bereich von gelbem bis orangem Licht erhalten werden kann.
Darüber hinaus ist es unter dem Gesichtspunkt der Erzielung von Licht in Glühlampenfarbe bei Beleuchtungsanwendungen bevorzugt, dass der α-Sialon-Leuchtstoff kein Li oder nur eine geringe Menge an Li, wenn überhaupt, als Feststofflösungszusammensetzung enthält. In Bezug auf die allgemeine Formel ist es bevorzugt, wenn 0 ≤ x ≤ 0,1 gilt. Darüber hinaus oder alternativ ist das Verhältnis von Li in dem α-Sialon-Leuchtstoffteilchen vorzugsweise gleich oder größer als 0 % und gleich oder kleiner als 1 Masseprozent.
Im Allgemeinen weist der α-Sialon-Leuchtstoff eine zweite Kristallphase auf, die sich von der des α-Sialon-Leuchtstoffs unterscheidet, oder eine amorphe Phase, die zwangsläufig vorhanden ist, wobei die Feststoff-Auflösungs-Zusammensetzung nicht streng durch eine Analyse der Zusammensetzung oder dergleichen definiert werden kann. Als Kristallphase des α-Sialon-Leuchtstoffs ist eine α-Sialon-Einzelphase bevorzugt und der α-Sialon-Leuchtstoff kann auch Aluminiumnitrid oder ein Polytypoid oder dergleichen als weitere Kristallphase enthalten.
Bei den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen wird eine Vielzahl gleichachsiger Primärteilchen gesintert, um aggregierte Sekundärteilchen zu bilden. Die Primärteilchen in der vorliegenden Ausführungsform beziehen sich auf die kleinsten Teilchen, die mit einem Elektronenmikroskop oder dergleichen beobachtet werden können, wobei die Teilchen einzeln vorliegen können. Die Form der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen ist nicht besonders begrenzt und Beispiele dafür beinhalten eine Kugelform, eine kubische Form, eine Säulenform oder amorphe Form.
Die Untergrenze des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen ist vorzugsweise gleich oder größer als 1 µm, bevorzugter gleich oder größer als 5 µm und noch bevorzugter gleich oder größer als 10 µm. Darüber hinaus ist die Obergrenze des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen vorzugsweise gleich oder kleiner als 30 µm und bevorzugter gleich oder kleiner als 20 µm. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen ist ein Maß für die Sekundärteilchen. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gleich oder größer als 5 µm ist, kann die Transparenz eines später beschriebenen Verbundstoffs weiter verbessert werden. Andererseits kann durch die Einstellung des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen auf gleich oder weniger als 30 µm das Auftreten von Abplatzungen unterdrückt werden, wenn der Verbundstoff mit einem Dicer oder dergleichen geschnitten wird.
Unter dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser der a-Sialon-Leuchtstoffteilchen ist hier der Median-Durchmesser (D₅₀) in einer volumenbasierten integrierten Fraktion zu verstehen, der durch ein Laserbeugungsstreuungsverfahren gemäß JIS R1629: 1997 bestimmt wurde.
Was das Leuchtstoffpulver der vorliegenden Ausführungsform betrifft, so beträgt die Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers, die anhand der folgenden Analyse der extrahierten Ionen A bestimmt wird, gleich oder mehr als 15 ppm und gleich oder weniger als 100 ppm.
(Analyse der extrahierten Ionen A)
0,5 g eines Leuchtstoffpulvers werden in einem aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellten Behälter mit Deckel zu 25 ml destilliertem Wasser gegeben und 24 Stunden lang bei 60°C gehalten und anschließend wird die Gesamtmasse M_A an Ammoniumionen, die in einer wässrigen Lösung enthalten sind, die durch Entfernung des Feststoffgehalts von der Lösung durch Filtration erhalten wurde, unter Verwendung von Ionenchromatographie bestimmt. Anschließend wird C_A durch Division von M_A durch die Masse (0,5 g) des Leuchtstoffpulvers bestimmt.
Wenn die Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers, die durch die vorstehend erwähnte Analyse der extrahierten Ionen A bestimmt wird, weniger als 15 ppm beträgt, können keine stabilen Lichtemissionseigenschaften erzielt werden. Der Grund dafür ist nicht immer klar, wird aber wie folgt vermutet: in einem Fall, in dem C_A weniger als 15 ppm beträgt, bildet sich ein dicker Schutzfilm auf der Oberfläche jedes der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen und infolgedessen absorbiert der Schutzfilm das vom Leuchtstoff emittierte Licht, was die interne Quanteneffizienz verringert.
Die Obergrenze der Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers, die anhand der vorstehend erwähnten Analyse der extrahierten Ionen A bestimmt wird, ist bevorzugter gleich oder kleiner als 80 ppm und noch bevorzugter gleich oder kleiner als 60 ppm. Durch Festlegen der Obergrenze von C_A auf den Bereich ist es möglich, α-Sialon-Leuchtstoffteilchen zu erhalten, die eine unterdrückte Reaktivität mit Wasser aufweisen.
In Bezug auf das Leuchtstoffpulver der vorliegenden Ausführungsform ist zusätzlich zu der Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers, die aus der Analyse der extrahierten Ionen A bestimmt wird, welche im Bereich liegt, die Untergrenze der Ammoniumionenkonzentration C_B des Leuchtstoffpulvers, die aus der folgenden Analyse der extrahierten Ionen B bestimmt wird, vorzugsweise gleich oder größer als 50 ppm, bevorzugter gleich oder größer als 60 ppm und noch bevorzugter gleich oder größer als 70 ppm. Darüber hinaus ist die Obergrenze der Ammoniumionenkonzentration C_B des Leuchtstoffpulvers, die anhand der folgenden Analyse der extrahierten Ionen B bestimmt wird, vorzugsweise gleich oder kleiner als 250 ppm, bevorzugter gleich oder kleiner als 200 ppm und noch bevorzugter gleich oder kleiner als 150 ppm.
(Analyse der extrahierten Ionen B)
0,5 g eines Leuchtstoffpulvers werden in einem aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellten Behälter mit Deckel zu 25 ml destilliertem Wasser gegeben und 24 Stunden lang bei 80°C gehalten. Anschließend wird die Gesamtmasse M_B an Ammoniumionen, die in einer wässrigen Lösung enthalten sind, die durch Entfernung des Feststoffgehalts von der Lösung durch Filtration erhalten wurde, unter Verwendung von Ionenchromatographie bestimmt. Anschließend wird C_B durch Division von M_B durch die Masse (0,5 g) des Leuchtstoffpulvers bestimmt.
Indem man die Untergrenze der Ammoniumionenkonzentration C_B des Leuchtstoffpulvers, die anhand der Analyse der extrahierten Ionen B bestimmt wird, auf den Bereich festlegt, ist es möglich, stabilere hohe Lichtemissionseigenschaften zu erzielen.
Indem man die Obergrenze der Ammoniumionenkonzentration C_B des Leuchtstoffpulvers, die aus der Analyse der extrahierten Ionen B bestimmt wird, auf den Bereich festlegt, ist es möglich, α-Sialon-Leuchtstoffteilchen zu erhalten, die eine weiter unterdrückte Reaktivität mit Wasser aufweisen.
Darüber hinaus ist bei dem Leuchtstoffpulver der vorliegenden Ausführungsform die Untergrenze der Ammoniumionenkonzentration Cc des Leuchtstoffpulvers, die anhand der folgenden Analyse der extrahierten Ionen C bestimmt wird, vorzugsweise gleich oder größer als 250 ppm, bevorzugter gleich oder größer als 300 ppm und noch bevorzugter gleich oder größer als 350 ppm. Darüber hinaus ist die Obergrenze der Ammoniumionenkonzentration Cc des Leuchtstoffpulvers, die anhand der folgenden Analyse der extrahierten Ionen C bestimmt wird, vorzugsweise gleich oder kleiner als 650 ppm, bevorzugter gleich oder kleiner als 630 ppm und noch bevorzugter gleich oder kleiner als 600 ppm.
(Analyse der extrahierten Ionen C)
0,5 g eines Leuchtstoffpulvers werden in einem aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellten Behälter mit Deckel zu 25 ml destilliertem Wasser gegeben und 24 Stunden lang bei 100°C gehalten und anschließend wird die Gesamtmasse M_c an Ammoniumionen, die in einer wässrigen Lösung enthalten sind, die durch Entfernung des Feststoffgehalts von der Lösung durch Filtration erhalten wurde, mittels Ionenchromatographie bestimmt. Anschließend wird Cc durch Division von Mc durch die Masse (0,5 g) des Leuchtstoffpulvers bestimmt.
Indem man die Untergrenze der Ammoniumionenkonzentration Cc des Leuchtstoffpulvers bei der Durchführung der Analyse der extrahierten Ionen, die anhand der Analyse der extrahierten Ionen C bestimmt wird, auf den Bereich festlegt, ist es möglich, eine stabilere hohe externe Quanteneffizienz zu erreichen.
Indem man die Obergrenze der Ammoniumionenkonzentration Cc des Leuchtstoffpulvers, die aus der Analyse der extrahierten Ionen C bestimmt wird, auf den Bereich festlegt, ist es möglich, α-Sialon-Leuchtstoffteilchen zu erhalten, die eine weiter unterdrückte Reaktivität mit Wasser aufweisen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Leuchtstoffpulver ist es möglich, eine Verbesserung der Fluoreszenzeigenschaften zu fördern, indem die Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers, gemessen durch die vorstehend erwähnte Analyse der extrahierten Ionen A, auf gleich oder mehr als 15 ppm und gleich oder weniger als 100 ppm eingestellt wird.
(Verfahren zur Herstellung von Leuchtstoffpulver)
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffpulvers, das aus den a-Sialon-Leuchtstoffteilchen der vorliegenden Ausführungsform besteht, beschrieben. Bei dem α-Sialon-Leuchtstoffpulver wird ein Teil des Rohmaterialpulvers hauptsächlich einer Reaktion unterzogen, um eine flüssige Phase zu bilden, und jedes der Elemente bewegt sich während des Syntheseverfahrens durch die flüssige Phase, wodurch die Bildung einer Feststofflösung und das Kornwachstum fortschreiten.
Zunächst werden die Rohmaterialen, die die Elemente enthalten, das die Eu-haltigen α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bildet, gemischt. Calcium ist in den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen mit niedrigem Sauerstoffgehalt, die unter Verwendung von Calciumnitrid als Calcium-Rohmaterial synthetisiert wurden, in hoher Konzentration fest gelöst. Insbesondere ist es in einem Fall, in dem die Ca-Feststofflösungskonzentration hoch ist, möglich, einen Leuchtstoff mit einer Lichtemissions-Peakwellenlänge auf einer höheren Wellenlängenseite (gleich oder mehr als 590 nm, genauer gesagt gleich oder mehr als 590 nm und gleich oder weniger als 610 nm und noch genauer gleich oder mehr als 592 nm und gleich oder weniger als 608 nm) als die einer Zusammensetzung im Stand der Technik unter Verwendung eines Oxid-Rohmaterials zu erhalten. Insbesondere sollte die allgemeine Formel vorzugsweise 1,5 < x + y + z ≤ 2,0 betragen. Eine Feinabstimmung des Emissionsspektrums ist auch möglich, indem die Elemente Ca teilweise durch Li, Mg, Sr, Ba, Y und Lanthanidenelemente (mit Ausnahme von La und Ce) ersetzt werden.
Beispiele für ein anderes Rohmaterialpulver umfassen Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid und eine Eu-Verbindung. Beispiele für die Eu-Verbindung umfassen Europiumoxid, eine Verbindung, die sich nach dem Erhitzen in Europiumoxid verwandelt, und Europiumnitrid. Europiumnitrid, das die Menge an Sauerstoff im System vermindern kann, ist bevorzugt.
Wird eine angemessene Menge der zuvor synthetisierten α-Sialon-Leuchtstoffteilchen einem Rohmaterialpulver zugesetzt, kann dieser Zusatz als Ausgangspunkt für das Kornwachstum dienen, um α-Sialon-Leuchtstoffteilchen mit relativ kurzen Achsendurchmessern zu erhalten, und die Teilchenformen können durch Änderung der Formen der zuzusetzenden α-Sialon-Teilchen gesteuert werden.
Beispiele für ein Verfahren zum Mischen der vorstehend genannten Rohmaterialien sind ein Trockenmischverfahren und ein Verfahren, bei dem das Nassmischen in einem inerten Lösungsmittel erfolgt, das nicht wesentlich mit den jeweiligen Komponenten der Rohmaterialien reagiert, und bei dem das Lösungsmittel anschließend entfernt wird. Beispiele für eine Mischvorrichtung sind ein V-Mischer, ein Rüttelmischer, eine Kugelmühle und eine Vibrationsmühle. Das Mischen von Calciumnitrid, das in der Atmosphäre instabil ist, wird vorzugsweise in einer Handschuhbox in einer inerten Atmosphäre durchgeführt, da die Hydrolyse und die Oxidation der Substanz die Eigenschaften des synthetischen Produkts beeinflussen.
Ein Behälter aus einem Material, das eine geringe Reaktivität mit einem Rohmaterial und einem zu synthetisierenden Leuchtstoff aufweist, z.B. ein Behälter aus Bornitrid, wird mit einem durch Mischen erhaltenen Pulver (im Folgenden einfach als Rohmaterialpulver bezeichnet) gefüllt. Anschließend wird das Pulver für eine vorbestimmte Zeit in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Auf diese Weise kann ein α-Sialon-Leuchtstoff erhalten werden. Die Temperatur für die Wärmebehandlung ist vorzugsweise gleich oder höher als 1650°C und gleich oder niedriger als 1950°C.
Durch die Einstellung der Temperatur für die Wärmebehandlung auf gleich oder höher als 1650°C ist es möglich, die Menge der restlichen, nicht umgesetzten Produkte zu vermindern und die Primärteilchen ausreichend wachsen zu lassen. Darüber hinaus kann durch die Einstellung der Temperatur auf gleich oder weniger als 1950°C eine bemerkenswerte Sinterung zwischen den Teilchen unterdrückt werden.
Unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung der Sinterung zwischen den Teilchen während des Erhitzens ist es bevorzugt, dass der Behälter mit einem größeren Volumen des Rohmaterialpulvers gefüllt wird. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Schüttdichte zum Zeitpunkt der Befüllung des Behälters mit dem Rohmaterialpulver auf 0,6 g/cm³ oder weniger eingestellt wird.
Die Erhitzungszeit für die Wärmebehandlung ist vorzugsweise gleich oder mehr als 2 Stunden und gleich oder weniger als 24 Stunden in Bezug auf einen Zeitbereich, in dem keine Unannehmlichkeiten wie das Vorhandensein einer großen Menge restlicher nicht umgesetzter Substanzen, unzureichendes Wachstum von Primärteilchen und Sinterung zwischen den Teilchen auftreten.
In dem vorstehend erwähnten Schritt wird ein α-Sialon-Leuchtstoff mit einer barrenförmigen äußeren Form hergestellt. Indem dieser barrenförmige α-Sialon-Leuchtstoff einem Pulverisierungsschritt unterzogen wird, bei dem der Leuchtstoff durch einen Pulverisierer, wie z.B. einen Brecher, eine Mörsermühle, eine Kugelmühle, eine Vibrationsmühle und eine Strahlmühle, pulverisiert wird, und einem Siebklassierungsschritt nach einer solchen Pulverisierungsbehandlung, ist es möglich, ein Leuchtstoffpulver zu erhalten, das aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen mit einem eingestellten D₅₀-Teilchendurchmesser von Sekundärteilchen besteht. Darüber hinaus ist es möglich, den D₅₀-Teilchendurchmesser der Sekundärteilchen einzustellen, indem ein Schritt durchgeführt wird, bei dem das Leuchtstoffpulver in einer wässrigen Lösung dispergiert wird, um die Sekundärteilchen zu entfernen, die kleine Teilchendurchmesser haben und sich kaum absetzen.
Das aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bestehende Leuchtstoffpulver gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann durch die Durchführung der vorstehend genannten Schritte und einen anschließenden Säurebehandlungsschritt hergestellt werden.
Bei dem Säurebehandlungsschritt werden die α-Sialon-Leuchtstoffteilchen beispielsweise in eine wässrige Säurelösung getaucht. Beispiele für die wässrige Säurelösung sind eine wässrige Säurelösung, die eine Art von Säure enthält, die aus Säuren wie Flusssäure bzw. Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Salzsäure ausgewählt ist, und eine wässrige gemischte Säurelösung, die durch Mischen von zwei oder mehr Arten von Säuren erhalten wird. Unter diesen sind eine wässrige Flusssäurelösung, die nur Flusssäure enthält, und eine wässrige gemischte Säurelösung, die durch Mischen von Flusssäure und Salpetersäure erhalten wird, bevorzugter. Die Stammlösungskonzentration der wässrigen Säurelösung wird in Abhängigkeit von der Stärke der verwendeten Säure festgelegt, beträgt aber beispielsweise vorzugsweise gleich oder mehr als 0,7 % und gleich oder weniger als 100 % und bevorzugter gleich oder mehr als 0,7 % und gleich oder weniger als 40 %. Darüber hinaus ist die Temperatur, bei der die Säurebehandlung durchgeführt wird, vorzugsweise gleich oder höher als 60°C und gleich oder niedriger als 90°C und die Reaktionszeit (Eintauchzeit) ist vorzugsweise gleich oder höher als 15 Minuten und gleich oder niedriger als 80 Minuten.
Bevorzugte Aspekte des Säurebehandlungsschritts beinhalten einen Aspekt, bei dem das Leuchtstoffpulver in eine saure Lösung gegeben und das Gemisch dann eine bestimmte Zeit lang gerührt wird. Auf diese Weise kann eine Reaktion mit der Säure auf der Oberfläche des a-Sialon-Leuchtstoffteilchens zuverlässiger ablaufen. Wenn das Rühren mit hoher Geschwindigkeit erfolgt, wird die Säurebehandlung der Teilchenoberfläche wahrscheinlich ausreichend durchgeführt. Der Begriff „hohe Geschwindigkeit“, wie er hier verwendet wird, hängt von der verwendeten Rührvorrichtung ab, aber in einem Fall, in dem ein Magnetrührer auf Laborniveau verwendet wird, ist die Rührgeschwindigkeit zum Beispiel gleich oder mehr als 400 U/min und in Wirklichkeit gleich oder mehr als 400 U/min und gleich oder weniger als 500 U/min. Für den üblichen Zweck des Rührens, der darin besteht, der Teilchenoberfläche ständig neue Säure zuzuführen, ist eine Rührgeschwindigkeit von etwa 200 U/min ausreichend, aber wenn man das Rühren mit einer hohen Geschwindigkeit von gleich oder mehr als 400 U/min durchführt, ist es wahrscheinlich, dass die Teilchenoberfläche durch eine physikalische Wirkung zusätzlich zu einer chemischen Wirkung ausreichend behandelt wird.
Die Einstellung der Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers auf gleich oder mehr als 15 ppm und gleich oder weniger als 100 ppm, gemessen durch die Analyse der extrahierten Ionen A, wie vorstehend erwähnt, kann durch optimales Einstellen der Stammlösungskonzentration einer wässrigen Säurelösung, die für eine Säurebehandlung zu verwenden ist, einer Temperatur während der Säurebehandlung, einer Reaktionszeit, einer Rührgeschwindigkeit und dergleichen gesteuert werden. Unter Bezugnahme auf zahlreiche Beispiele, die später beschrieben werden, kann beispielsweise die durch die Analyse der extrahierten Ionen A gemessene Ammoniumionenkonzentration C_A auf einen gewünschten Wert eingestellt werden, indem eine Säurebehandlung unter Bedingungen durchgeführt wird, die einer Kombination aus der Stammlösungskonzentration einer wässrigen Säurelösung, die für die Säurebehandlung verwendet werden soll, einer Temperatur während der Säurebehandlung, einer Reaktionszeit und einer Rührgeschwindigkeit nahe kommen.
(Verbundstoff)
Der Verbundstoff gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die vorstehend erwähnten Leuchtstoffteilchen und ein Dichtungsmaterial, das die Leuchtstoffteilchen versiegelt. In dem Verbundstoff gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vielzahl der vorstehend erwähnten Leuchtstoffteilchen in dem Dichtungsmaterial dispergiert. Als Dichtungsmaterial kann ein bekanntes Material wie ein Harz, ein Glas oder Keramik verwendet werden. Beispiele für das Harz, das für das Dichtungsmaterial verwendet wird, umfassen transparente Harze wie ein Silikonharz, ein Epoxidharz und ein Urethanharz.
Beispiele für ein Verfahren zur Herstellung des Verbundstoffs beinhalten ein Herstellungsverfahren, bei dem ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen der vorliegenden Ausführungsform bestehendes Pulver einem flüssigen Harz, einem Glaspulver oder Keramik zugesetzt und das Gemisch gleichmäßig gemischt wird und dann durch eine Wärmebehandlung gehärtet oder gesintert wird.
(Lichtemittierende Vorrichtung)
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt, enthält eine lichtemittierende Vorrichtung 100 ein lichtemittierendes Element 120, einen Kühlkörper 130, ein Gehäuse 140, einen ersten Leiterrahmen 150, einen zweiten Leiterrahmen 160, einen Bonddraht 170, einen Bonddraht 172 und einen Verbundstoff 40.
Das lichtemittierende Element 120 ist in einer vorbestimmten Region auf der Oberseite des Kühlkörpers 130 angebracht. Durch die Montage des lichtemittierenden Elements 120 auf dem Kühlkörper 130 kann die Wärmeableitung des lichtemittierenden Elements 120 verbessert werden. Außerdem kann anstelle des Kühlkörpers 130 auch ein Verpackungssubstrat bzw. Packaging-Substrat verwendet werden.
Das lichtemittierende Element 120 ist ein Halbleiterelement, das Anregungslicht emittiert. Als lichtemittierendes Element 120 kann z.B. ein LED-Chip verwendet werden, der Licht mit einer Wellenlänge von gleich oder mehr als 300 nm und gleich oder weniger als 500 nm erzeugt, was nahezu ultraviolettem bis blauem Licht entspricht. Eine Elektrode (in den Zeichnungen nicht dargestellt), die auf der oberen Oberflächenseite des lichtemittierenden Elements 120 angeordnet ist, ist mit der Oberfläche des ersten Leiterrahmens 150 über den Bonddraht 170, beispielsweise einen Golddraht, verbunden. Darüber hinaus ist die andere Elektrode (in den Zeichnungen nicht dargestellt), die auf der oberen Oberflächenseite des lichtemittierenden Elements 120 ausgebildet ist, mit der Oberfläche des zweiten Leiterrahmens 160 über den Bonddraht 172, beispielsweise einen Golddraht, verbunden.
In dem Gehäuse 140 ist eine im Wesentlichen trichterförmige Vertiefung ausgebildet, deren Lochdurchmesser von der Bodenoberfläche aus nach oben hin allmählich zunimmt. Das lichtemittierende Element 120 ist auf der Bodenoberfläche der Vertiefung angebracht. Die Wandoberfläche der Vertiefung, die das lichtemittierende Element 120 umgibt, dient als reflektierende Platte.
Die Vertiefung, deren Wandoberfläche durch das Gehäuse 140 gebildet wird, ist mit dem Verbundstoff 40 gefüllt. Der Verbundstoff 40 ist ein Wellenlängenumwandlungselement, das die Wellenlänge des von dem lichtemittierenden Element 120 emittierten Anregungslichts umwandelt bzw. konvertiert. Der Verbundstoff der vorliegenden Ausführungsform wird als Verbundstoff 40 verwendet und die α-Sialon-Leuchtstoffteilchen 1 der vorliegenden Ausführungsform sind in einem Dichtungsmaterial 30 wie einem Harz dispergiert. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 emittiert eine Mischfarbe aus Licht des lichtemittierenden Elements 120 und Licht, das von den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen 1 erzeugt wird, die durch Absorption des Lichts des lichtemittierenden Elements 120 angeregt werden. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 emittiert vorzugsweise weißes Licht durch die Mischfarbe des Lichts des lichtemittierenden Elements 120 und des von den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen 1 erzeugten Lichts.
In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Fluoreszenzeigenschaften der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen 1 und des Verbundstoffs 40 zu verbessern, indem man ein Leuchtstoffpulver herstellt, das aus den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen 1 zusammengesetzt ist, das die Bedingung erfüllt, dass die Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers, die aus der Analyse der extrahierten Ionen A unter der vorstehend erwähnten Bedingung bestimmt wird, gleich oder mehr als 15 ppm und gleich oder weniger als 100 ppm ist, wie vorstehend erwähnt, und somit eine Verbesserung der Lichtemissionsintensität der lichtemittierenden Vorrichtung 100 zu fördern.
1 zeigt eine lichtemittierende Vorrichtung für die Oberflächenmontage. Die lichtemittierende Vorrichtung ist jedoch nicht auf die Vorrichtung vom Oberflächenmontagetyp beschränkt. Die lichtemittierende Vorrichtung kann als Cannonball, als Chip-on-Board (COB) oder als Chip-Scale-Package (CSP) ausgeführt sein.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend beschrieben, aber dies sind Beispiele für die vorliegende Erfindung und verschiedene Konfigurationen, die anders als die Beispiele sind, können auch verwendet werden.
[Beispiele]
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
(Beispiel 1)
In einer Handschuhbox wurden 62,4 Masseteile eines Siliciumnitridpulvers (hergestellt von Ube Kosan Co., Ltd., Qualität E10), 22,5 Masseteile eines Aluminiumnitridpulvers (hergestellt von Tokuyama Corporation, Qualität E), 2,2 Masseteile eines Europiumoxidpulvers (hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd, Qualität RU) und 12,9 Masseteile eines Calciumnitridpulvers (hergestellt von Kojundo Chemical Lab. Co., Ltd.) als Mischungszusammensetzung eines Rohmaterialpulvers verwendet und die Rohmaterialpulver wurden trocken gemischt und dann durch ein Nylonsieb mit einer Maschenweite von 250 µm gegeben, um ein gemischtes Rohmaterialpulver zu erhalten. Ein zylindrischer Behälter aus Bornitrid (hergestellt von Denka Co., Ltd., Qualität N-1) mit einem Deckel und einem Innenvolumen von 0,4 Litern wurde mit 120 g des gemischten Rohmaterialpulvers gefüllt.
Dieses Rohmaterialmischpulver wurde 16 Stunden lang in einer Stickstoffatmosphäre bei Atmosphärendruck in einem Elektroofen eines Kohleheizers (carbon heater) zusammen mit einem Behälter einer Wärmebehandlung bei 1800°C unterzogen. Da das in dem gemischten Rohmaterialpulver enthaltene Calciumnitrid an der Luft leicht hydrolysiert wird, wurde der mit dem gemischten Rohmaterialpulver gefüllte Behälter aus Bornitrid sofort nach der Entnahme aus der Handschuhbox in den Elektroofen gestellt und sofort auf ein Vakuum evakuiert, um eine Reaktion des Calciumnitrids zu verhindern.
Das synthetische Produkt wurde in einem Mörser leicht zerkleinert und vollständig durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 150 µm gesiebt, um ein Leuchtstoffpulver zu erhalten. Bezüglich dieses Leuchtstoffpulvers wurde die Kristallphase durch Röntgenbeugungsmessung (Röntgenbeugung, nachstehend XRD-Messung genannt) mit CuKα-Strahlen untersucht; die vorhandene Kristallphase war ein Ca-α-Sialon (α-Sialon einschließlich Ca), das ein Eu-Element enthält.
Anschließend wurden 3,2 ml 50%ige Flusssäure und 0,8 ml 70%ige Salpetersäure gemischt, um eine gemischte Stammlösung zu erhalten. Der gemischten Stammlösung wurden 396 ml destilliertes Wasser zugesetzt, und die Konzentration der gemischten Stammlösung wurde auf 1,0 % verdünnt, um 400 ml einer wässrigen gemischten Säurelösung herzustellen. Der wässrigen Mischsäurelösung wurden 30 g eines aus den vorstehend genannten α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bestehenden Leuchtstoffpulvers zugesetzt, die Temperatur der wässrigen Mischsäurelösung wurde in einem Becherglas mit einem Fassungsvermögen von 500 ml auf 80°C gehalten, und die wässrige Mischsäurelösung wurde einer Säurebehandlung unterzogen, bei der die wässrige Mischsäurelösung unter Rühren mit einem Magnetrührer bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 450 U/min 30 Minuten lang eingetaucht wurde. Das Pulver nach der Säurebehandlung wurde gründlich mit destilliertem Wasser gewaschen, filtriert, getrocknet und dann durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 45 µm gesiebt, um ein Leuchtstoffpulver herzustellen, das aus den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen von Beispiel 1 besteht.
(Beispiel 2)
Ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gebildetes Leuchtstoffpulver von Beispiel 2 wurde nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine wässrige gemischte Säurelösung mit einer Stammlösungskonzentration von 1,0 % durch Zugabe von 396 ml destilliertem Wasser zu einer gemischten Stammlösung, die durch Mischen von 2,0 ml 50 %iger Flusssäure und 2,0 ml 70 %i-ger Salpetersäure erhalten wurde, anstelle der in Beispiel 1 verwendeten wässrigen gemischten Säurelösung hergestellt wurde.
(Beispiel 3)
Ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bestehendes Leuchtstoffpulver von Beispiel 3 wurde nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine wässrige gemischte Säurelösung mit einer Stammlösungskonzentration von 1,0 % durch Zugabe von 396 ml destilliertem Wasser zu einer gemischten Stammlösung, die durch Mischen von 1,2 ml 50 %iger Flusssäure und 2,8 ml 70 %i-ger Salpetersäure erhalten wurde, anstelle der in Beispiel 1 verwendeten wässrigen gemischten Säurelösung hergestellt wurde.
(Beispiel 4)
Ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bestehendes Leuchtstoffpulver von Beispiel 4 wurde nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine wässrige gemischte Säurelösung mit einer Stammlösungskonzentration von 25 % durch Zugabe von 300 ml destilliertem Wasser zu einer gemischten Stammlösung, die durch Mischen von 50 ml 50 %iger Flusssäure und 50 ml 70 %iger Salpetersäure erhalten wurde, anstelle der in Beispiel 1 verwendeten wässrigen gemischten Säurelösung hergestellt wurde, und das Leuchtstoffpulver 60 Minuten lang eingetaucht wurde, während die Temperatur der wässrigen gemischten Säurelösung auf 80°C gehalten wurde.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bestehendes Leuchtstoffpulver aus Vergleichsbeispiel 1 wurde nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass eine wässrige gemischte Säurelösung mit einer Stammlösungskonzentration von 0,5 %, die durch Zugabe von 398 ml destilliertem Wasser zu einer gemischten Stammlösung, die durch Mischen von 1,0 ml 50 %iger Flusssäure und 1,0 ml 70%iger Salpetersäure erhalten wurde, anstelle der in Beispiel 1 verwendeten wässrigen Mischsäurelösung verwendet wurde, die Temperatur der wässrigen Mischsäurelösung in einem Becherglas mit einem Fassungsvermögen von 500 ml auf 80°C gehalten wird und die wässrige Mischsäurelösung einer Säurebehandlung unterzogen wird, bei der die wässrige Mischsäurelösung unter Rühren mit einem Magnetrührer bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 300 U/min 30 Minuten lang eingetaucht wird.
Die Stammlösungskonzentration der wässrigen Mischsäurelösung und die im Vergleichsbeispiel 1 angenommene Rührdrehzahl wurden auf die im Stand der Technik üblichen Werte eingestellt.
(Vergleichsbeispiel 2)
Ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bestehendes Leuchtstoffpulver wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass in Beispiel 3 die Rührgeschwindigkeit des Magnetrührers von 450 U/min auf 200 U/min geändert wurde, was einem normalen Niveau entsprach.
(Messung der Teilchengröße)
Die Teilchengröße wurde mit dem Laserbeugungsverfahren gemäß JIS R1629: 1997 unter Verwendung des Microtrac MT3300EX II (MicrotracBEL Corporation) gemessen. 0,5 g eines Leuchtstoffpulvers wurden in 100 cm³ Ionenaustauscherwasser gegeben, das Gemisch wurde 3 Minuten lang mit dem Ultraschallhomogenisator US-150E (Nissei Corporation, Chipgröße: φ20, Amplitude: 100%, Schwingungsfrequenz: 19,5 KHz, Schwingungsamplitude: ca. 31 µm) dispergiert, und dann wurde die Teilchengröße mit dem MT3300EX II gemessen. Der Median-Durchmesser (D₅₀) wurde aus der erhaltenen Teilchengrößenverteilung bestimmt.
(Analyse der extrahierten Ionen A)
0,5 g eines Leuchtstoffpulvers wurden in einem PTFE-Behälter mit Deckel mit 25 ml destilliertem Wasser versetzt. Der Behälter, in den das Leuchtstoffpulver und das destillierte Wasser gegeben worden waren, wurde 24 Stunden lang bei 60°C gehalten, und dann wurde der Feststoffgehalt durch Filtration entfernt. Die Ammoniumionenkonzentration in der wässrigen Lösung, aus der der Feststoffgehalt entfernt worden war, wurde mit einer Ionenchromatographievorrichtung (hergestellt von Thermo Fisher Scientific Inc.) gemessen und die Gesamtmasse M_A (Einheit: g) der eluierten Ammoniumionen wurde berechnet. Anschließend wurde M_A durch die Masse (0,5 g) des Leuchtstoffpulvers dividiert und mit 10⁶ multipliziert, um die Ammoniumionenkonzentration C_A (Einheit: ppm) des Leuchtstoffpulvers zu bestimmen.
(Analyse der extrahierten Ionen B)
0,5 g eines Leuchtstoffpulvers wurden in einem PTFE-Behälter mit Deckel mit 25 ml destilliertem Wasser versetzt. Der Behälter, in den das Leuchtstoffpulver und das destillierte Wasser gegeben worden waren, wurde 24 Stunden lang bei 80°C gehalten und dann wurde der Feststoffgehalt durch Filtration entfernt. Die Ammoniumionenkonzentration in der wässrigen Lösung, aus der der Feststoffgehalt entfernt worden war, wurde mit einer Ionenchromatographievorrichtung (hergestellt von Thermo Fisher Scientific Inc.) gemessen und die Gesamtmasse M_B (Einheit: g) der eluierten Ammoniumionen wurde berechnet. Anschließend wurde M_B durch die Masse (0,5 g) des Leuchtstoffpulvers geteilt und mit 10⁶ multipliziert, um die Ammoniumionenkonzentration C_B (Einheit: ppm) des Leuchtstoffpulvers zu bestimmen.
(Analyse der extrahierten Ionen C)
0,5 g eines Leuchtstoffpulvers wurden in einem PTFE-Behälter mit Deckel mit 25 ml destilliertem Wasser versetzt. Der Behälter, in den das Leuchtstoffpulver und das destillierte Wasser gegeben worden waren, wurde 24 Stunden lang bei 100°C gehalten und dann wurde der Feststoffgehalt durch Filtration entfernt. Die Ammoniumionenkonzentration in der wässrigen Lösung, aus der der Feststoffgehalt entfernt worden war, wurde mit einer Ionenchromatographievorrichtung (hergestellt von Thermo Fisher Scientific Inc.) gemessen und die Gesamtmasse Mc (Einheit: g) der eluierten Ammoniumionen wurde berechnet. Anschließend wurde Mc durch die Masse (0,5 g) des Leuchtstoffpulvers geteilt und mit 10⁶ multipliziert, um die Ammoniumionenkonzentration Cc (Einheit: ppm) des Leuchtstoffpulvers zu bestimmen.
(Lichtemissionsmerkmale)
Für jedes der erhaltenen Leuchtstoffpulver wurden die interne Quanteneffizienz und die externe Quanteneffizienz bei Raumtemperatur mit einem Spektralphotometer (MCPD-7000, hergestellt von Otsuka Electronics Co., Ltd.) gemessen und nach folgendem Verfahren berechnet.
Das Leuchtstoffpulver wurde so eingefüllt, dass die Oberfläche einer Vertiefungszelle glatt war, und eine Ulbricht-Kugel wurde angebracht. Monochromatisches Licht, das von einer Lichtemissionsquelle (Xe-Lampe) spektral auf eine Wellenlänge von 455 nm aufgespalten wurde, wurde über eine optische Faser in die Ulbricht-Kugel eingeleitet. Eine Probe des Leuchtstoffs wurde mit dem monochromatischen Licht als Anregungsquelle bestrahlt und das Fluoreszenzspektrum der Probe wurde gemessen.
Eine reflektierende Standardplatte (Spectralon, hergestellt von Labsphere Inc.) mit einem Reflexionsgrad von 99 % wurde an einer Probeneinheit angebracht und das Spektrum des Anregungslichts bei einer Wellenlänge von 455 nm gemessen. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Anzahl (Qex) der Anregungslichtphotonen aus einem Spektrum im Wellenlängenbereich von gleich oder mehr als 450 nm und gleich oder weniger als 465 nm berechnet.
Ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gebildetes Leuchtstoffpulver wurde an der Probeneinheit angebracht, und die Anzahl (Qref) der reflektierten Anregungslichtphotonen und die Anzahl (Qem) der Fluoreszenzlichtphotonen wurden aus den erhaltenen Spektraldaten berechnet. Die Anzahl der reflektierten Anregungslichtphotonen wurde im gleichen Wellenlängenbereich wie die Anzahl der Anregungslichtphotonen berechnet und die Anzahl der Fluoreszenzlichtphotonen wurde im Bereich von gleich oder mehr als 465 nm und gleich oder weniger als 800 nm berechnet. $Interne Quanteneffizienz = (Qem / (Qex - Qref)) \times 100$
$Externe Quanteneffizienz = (Qem / Qex) \times 100$
In einem Fall, in dem die von Sialon Co., Ltd. verkaufte Standardprobe NSG1301 mit dem Messverfahren gemessen wurde, betrug die externe Quanteneffizienz 55,6 % und die interne Quanteneffizienz 74,8 %. Die Vorrichtung wurde mit dieser Probe als Standard kalibriert.
Die Peakwellenlänge des durch die Messung erhaltenen Emissionsspektrums des Leuchtstoffpulvers (Wellenlänge des Anregungslichts: 455 nm) betrug in den Beispielen 1 bis 4 übrigens 600 nm (eine relativ hohe Wellenlänge).

[Tabelle 1]

			Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2
Säurebehandlung	Säurelösung	Flusssäure (ml)	3,2	2,0	1,2	50	1,0	1,2
		Salpetersäure (ml)	0,8	2,0	2,8	50	1,0	2,8
		Flüssigkeitsverhältnis (Menge an Flusssäure:Menge an Salpetersäure)	8:2	5:5	3:7	5:5	5:5	3:7
		Destilliertes Wasser (ml)	396	396	396	300	398	396
		Konzentration der Stammlösung (%)	1,0	1,0	1,0	25	0,5	1,0
	Reaktionsbedingungen	Temperatur (°C)	80	80	80	80	80	80
		Zeit (min)	30	30	30	60	30	30
		Rührgeschwindigkeit (U/min)	450	450	450	450	300	200
Teilchengröße	D50 (µm)		15,6	16,2	14,5	16,3	15,6	14,5
Ammoniumionenkonzentration (ppm) des Leuchtstoffpulvers	C_A (24 Stunden lang bei 60°C gehalten)		46	31	29	23	150	113
	C_B (24 Stunden lang bei 80°C gehalten)		150	120	110	67	280	270
	C_c (24 Stunden lang bei 100°C gehalten)		570	500	500	360	690	685
Lichtemissionseigenschaften	Interne Quanteneffizienz (%)		79,9	79,5	80,2	77,1	73,7	75,4
Lichtemissionseigenschaften	Externe Quanteneffizienz (%)		71,0	71,1	71,3	67,6	65,7	66,6

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde bestätigt, dass die Leuchtstoffpulver der Beispiele 1 bis 4, in denen die Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers im Bereich von gleich oder mehr als 15 ppm und gleich oder weniger als 100 ppm lag, nach dem Halten des Zustands bei 60°C für 24 Stunden Verbesserungen sowohl bei der internen Quanteneffizienz als auch bei der externen Quanteneffizienz aufwiesen und ausgezeichnete Lichtemissionseigenschaften zeigten, verglichen mit den Vergleichsbeispielen 1 und 2, die die Bedingungen nicht erfüllten.
Darüber hinaus geht aus dem Vergleich zwischen Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 2 hervor, dass es selbst bei Verwendung desselben Rohmaterials schwierig ist, ein Leuchtstoffpulver mit einer C_A im Bereich von gleich oder mehr als 15 ppm und gleich oder weniger als 100 ppm zu erhalten, wenn die Rührgeschwindigkeit während der Säurebehandlung niedrig ist.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf der Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-069107 , die am 29. März 2019 eingereicht wurde, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-002550 , die am 10. Januar 2020 eingereicht wurde, wobei deren Offenbarungen hier durch Bezugnahme in vollem Umfang enthalten sind.
Bezugszeichenliste

1:: α-Sialon-Leuchtstoffteilchen
30:: Dichtungsmaterial
40:: Verbundstoff
100:: lichtemittierende Vorrichtung
120:: lichtemittierendes Element
130:: Kühlkörper
140:: Gehäuse
150:: erster Leiterrahmen
160:: zweiter Leiterrahmen
170:: Bonddraht
172:: Bonddraht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019069107 [0090]
JP 2020002550 [0090]

Claims

Leuchtstoffpulver, das aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen besteht, die Eu enthalten, wobei eine Ammoniumionenkonzentration C_A des Leuchtstoffpulvers, die anhand der folgenden Analyse der extrahierten Ionen A bestimmt wird, gleich oder mehr als 15 ppm und gleich oder weniger als 100 ppm beträgt, (Analyse der extrahierten Ionen A) 0,5 g eines Leuchtstoffpulvers werden in einem aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellten Behälter mit Deckel zu 25 ml destilliertem Wasser gegeben und 24 Stunden lang bei 60°C gehalten; die Gesamtmasse M_A an Ammoniumionen, die in einer wässrigen Lösung enthalten sind, die durch Entfernung des Feststoffgehalts von der Lösung durch Filtration erhalten wurde, wird dann unter Verwendung von Ionenchromatographie bestimmt. Anschließend wird C_A durch Division von M_A durch die Masse des Leuchtstoffpulvers bestimmt.
Leuchtstoffpulver nach Anspruch 1, wobei die Ammoniumionenkonzentration C_B des Leuchtstoffpulvers, die anhand der folgenden Analyse der extrahierten Ionen B bestimmt wird, gleich oder mehr als 50 ppm und gleich oder weniger als 250 ppm beträgt, (Analyse der extrahierten Ionen B) 0,5 g eines Leuchtstoffpulvers werden in einem aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellten Behälter mit Deckel zu 25 ml destilliertem Wasser gegeben und 24 Stunden lang bei 80°C gehalten; die Gesamtmasse M_B an Ammoniumionen, die in einer wässrigen Lösung enthalten sind, die durch Entfernung des Feststoffgehalts von der Lösung durch Filtration erhalten wurde, wird dannunter Verwendung von Ionenchromatographie bestimmt. Anschließend wird C_B durch Division von M_B durch die Masse des Leuchtstoffpulvers bestimmt.
Leuchtstoffpulver nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Ammoniumionenkonzentration C_c des Leuchtstoffpulvers, die anhand der folgenden Analyse der extrahierten Ionen C bestimmt wird, gleich oder mehr als 250 ppm und gleich oder weniger als 650 ppm beträgt, (Analyse der extrahierten Ionen C) 0,5 g eines Leuchtstoffpulvers werden in einem aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellten Behälter mit Deckel zu 25 ml destilliertem Wasser gegeben und 24 Stunden lang bei 100°C gehalten; die Gesamtmasse M_c an Ammoniumionen, die in einer wässrigen Lösung enthalten sind, die durch Entfernung des Feststoffgehalts von der Lösung durch Filtration erhalten wurde, wird dann unter Verwendung von Ionenchromatographie bestimmt. Anschließend wird C_c durch Division von Mc durch die Masse des Leuchtstoffpulvers bestimmt.
Leuchtstoffpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die α-Sialon-Leuchtstoffteilchen aus einem α-Sialon-Leuchtstoff bestehen, der ein Eu-Element enthält, dargestellt durch die allgemeine Formel: (M1_x, M2_y, Eu_z)(Si₁₂ - (_m ₊ _n)Al_m ₊ _n)(O_nN₁₆ _- _n) (vorausgesetzt, dass M1 ein einwertiges Li-Element ist und M2 ein zweiwertiges Ca-Element ist), und in der allgemeinen Formel 0 ≤x< 2,0, 0 ≤y< 2,0, 0 <z ≤0,5, 0 < x+y, 0,3 ≤x+y+z ≤2,0, 0 < m ≤ 4,0 und 0 < n ≤ 3,0 erfüllt sind.
Leuchtstoffpulver nach Anspruch 4, wobei 1,5 < x + y + z ≤ 2,0 erfüllt ist.
Leuchtstoffpulver nach Anspruch 4 oder 5, wobei 0 ≤ x ≤ 0,1 erfüllt ist.
Leuchtstoffpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lichtemissions-Peakwellenlänge gleich oder mehr als 590 nm beträgt.
Verbundstoff, umfassend: das Leuchtstoffpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und ein Dichtungsmaterial, das das Leuchtstoffpulver versiegelt.
Lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein lichtemittierendes Element, das Anregungslicht aussendet; und den Verbundstoff nach Anspruch 8, der eine Wellenlänge des Anregungslichts umwandelt.