JP2004231966A - 近紫外／青色発光装置から白色光を発生させるための高光度蛍光材料ブレンド - Google Patents

Abstract

【課題】波長範囲約３１５〜約４８０ｎｍの電磁放射線によって励起可能で、波長範囲約４９０〜約７７０ｎｍの可視光を放出する蛍光材料ブレンドを提供する。
【解決手段】蛍光材料ブレンドは、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃａ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素がストロンチウムと部分的に置換した、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含む第１の蛍光材料と、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及び３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺から成る群から選ばれた少なくとも１つである第２の蛍光材料を含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、近紫外（「近−ＵＶ」）から青までの波長範囲の電磁放射線を白色光に変換する蛍光材料のブレンドに関する。より具体的には、本発明は、ＵＶ発光装置によって放出された電磁放射線を白色光に変換する蛍光材料ブレンドに関する。本発明はまた、そのような蛍光材料ブレンドを使用した光源に関する。

蛍光材料は、電磁スペクトルのある部分の放射線エネルギーを吸収して、電磁スペクトルの別の部分のエネルギーを放出する発光物質である。１つの重要な部類の蛍光材料は、少量の他の元素（「活性化物質」と呼ばれる）を加えてそれらを有効蛍光物質に変換させた、極めて高化学純度のかつ調整された組成の結晶無機化合物である。活性化物質と母体無機化合物とを正しく組合せることによって、発光色及び光度を制御することができる。最も有用かつ周知の蛍光材料は、可視範囲外の電磁放射線による励起に応答して電磁スペクトルの可視部分の放射線を放出する。周知の蛍光材料は、励起水銀蒸気によって放出された紫外（「ＵＶ」）放射線を可視光に変換するために、水銀蒸気放電ランプで使用されてきた。その他の蛍光材料は、電子（陰極線管で使用される）又はＸ線（例えば、Ｘ線検出システムにおけるシンチレータ）によって励起されたとき、可視光を放出することができる。

蛍光材料を使用する照明装置の効率は、励起放射線の波長と放出された放射線の波長との差が狭まるにつれて増大する。従って、白色光源の効率改善を求めて、ＵＶ放射線の波長よりも長い波長を有する刺激放射線源と、それら波長に対応する蛍光材料とを探し出すことに努力が払われてきた。発光ダイオード（「ＬＥＤ」）技術における最近の進歩により、近ＵＶから青までの範囲で発光する有効なＬＥＤがもたらされた。本明細書で使用する「ＬＥＤ」という用語には、レーザダイオードも含まれる。これら照明装置は、高い演色指数（ＣＲＩ）値を有する発光スペクトルを生成するが、該装置から得られる光度は、所望の光度よりも低い。例えば自動車の計器盤のような一部の用途においては、高いＣＲＩ値が望まれるが、光度は重要でない。近ＵＶ／青色ＬＥＤ放射線源から放出された放射線によって刺激されることができる様々な蛍光材料を提供して、許容可能なＣＲＩ水準で高光度を有する放出光を発生させることに対して蛍光材料の柔軟性のある使用を可能にすることは、照明技術に対する進歩と言えるであろう。このような蛍光材料は、近ＵＶ／青色ＬＥＤからの発光と組合された場合には、明るくかつ効率的な、電力を殆ど消費しない照明装置を提供することができる。
米国特許第５，７７７，３５０号

従って、近ＵＶから青までの範囲で励起可能であり、可視範囲で発光し、それらを使用して高光度を有する光源を柔軟に設計することができるような蛍光材料組成物を提供する必要性が存在する。

本発明は、近ＵＶから青までの範囲（約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの）の波長を有する電磁放射線によって励起可能であって、約４９０ｎｍから約７７０ｎｍまでの波長範囲の可視光を放出する蛍光材料ブレンドを提供する。本発明の蛍光材料ブレンドは、少なくとも２つの蛍光材料の混合物を含む。この混合物の第１の蛍光材料は、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃａ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素がストロンチウムと部分的に置換した、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺（以降「ＳＰＰ」）を含む。第２の蛍光材料は、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺（以降「ＳＡＥ」）、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺（以降「ＢＡＭ」）、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺（以降「ＢＡＭｎ」）、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺（以降「ＳＥＣＡ」）、及び３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺（以降「ＭＦＧ」）から成る群から選ばれた少なくとも１つである。

これら蛍光材料を好適な割合で混合することによって、広範囲な可視スペクトル色をもたらす、発光スペクトルの合成を作りだすことができる。特に、近ＵＶから青色までのＬＥＤと本発明の蛍光材料ブレンドとの組合せにより、高光度、異なった相関色温度（「ＣＣＴ」）、及びＣＲＩを有する白色光源を作りだすことができる。

本発明の１つの態様によると、白色光照明システムは、発光ダイオード、レーザダイオード、ガス放電装置から成る群から選ばれた少なくとも１つの発光要素を含み、これら発光要素は、近紫外から青までの範囲の波長を有する電磁放射線を放出することができる。このシステムは更に、第１の蛍光材料と第２の蛍光材料とを含む蛍光材料ブレンドを含む。この蛍光材料ブレンドは、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる。第１の蛍光材料は、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃａ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素がストロンチウムと部分的に置換した、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含む。第２の蛍光材料は、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及び３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺から成る群から選ばれた少なくとも１つである。

本発明の他の態様、利点及び顕著な特徴は、付随する図面と関連させてなされた、本発明の実施形態を開示している以下の詳細な説明を熟読ことにより明らかになるであろう。

本発明は、近ＵＶから青までの範囲の波長（約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの）を有する電磁放射線によって励起可能であって、約４９０ｎｍから約７７０ｎｍまでの波長範囲の可視光を放出する蛍光材料ブレンドを提供する。本発明の１つの実施形態においては、励起放射線の波長は、約３５０ｎｍから約４５０ｎｍまでの範囲内にある。本発明の別の実施形態においては、励起放射線の波長は、約３７０ｎｍから約４１０ｎｍまでの範囲内にある。本発明の蛍光材料ブレンドと共に使用する好適な近ＵＶ／青色ＬＥＤは、米国特許第５，７７７，３５０号に開示されているようなＩｎＧａＮ活性層を有するものである。「近ＵＶ／青色ＬＥＤ」という用語は、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの波長範囲で発光するＬＥＤを意味する。ＧａＮ層有するか又はＧａＮ層中に極めて少量のみのインドーパント（Ｉｎ ｄｏｐａｎｔ）を有するＬＥＤは、主に約４００ｎｍよりも短い波長範囲で放射線を放出することになるので、これらのＬＥＤは特に有効である。

本発明の１つの実施形態においては、本発明の蛍光材料ブレンドは、第１の蛍光材料と第２の蛍光材料とを含む。第１の蛍光材料は、ストロンチウムがＢａ、Ｚｎ、Ｃａ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素によって部分的に置換された、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含む。第２の蛍光材料は、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及び３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺から成る群から選ばれる。蛍光材料の化学式においては、コロンに続く元素は、活性化物質（アクチベータ）又は増感物質（センシタイザ）を表し、金属と比べて、例えば約２０パーセントよりも小さいような低い原子比率で存在している。一組の括弧内でコンマによって区切られた一群の元素は、同一格子位置でこれらの元素のいずれを用いてもよいことを表している。一組の括弧内にある群の１つの元素又は全ての元素が、そのような蛍光材料内に存在することができる。

蛍光材料ブレンドは、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる。一般的に、可視スペクトルの発光は、約４９０ｎｍから約７７０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を含む。電磁放射線及び光という用語は、本明細書において区別なく使用されていることに注意されたい。

Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺は、活性化物質としてユーロピウム（Ｅｕ）とマンガン（Ｍｎ）とを含むピロリン酸ストロンチウム蛍光材料である。ストロンチウム即ちＳｒは、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）のうちの少なくとも１つによって部分的に置換されて、「ドープされたＳＰＰ」と呼ばれる蛍光材料を形成することできる。マグネシウムがドープされたＳＰＰは、（Ｓｒ_1-x-y-zＥｕ_xＭｎ_yＭｇ_z）₂Ｐ₂Ｏ₇として表すことができ、ここで、０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１、０＜ｚ≦０．０５、並びにｘ、ｙ及びｚは、蛍光材料内において指示元素で置換されたＳｒの原子分率を表す。ＳＰＰは、例えばＬＥＤによって放出されたような、約３６０ｎｍと約４２０ｎｍとの間のピーク波長を有する入射光に対する高い効力と高い量子効率とを有する。Ｅｕイオンは一般的に、増感物質として作用し、Ｍｎイオンは一般的に、活性化物質として作用する。従って、Ｅｕイオンは、放射線源によって放出された入射エネルギー（即ち、光子）を吸収し、その吸収されたエネルギーをＭｎイオンに移入する。Ｍｎイオンは、この吸収され移入されたエネルギーによって励起状態になり、蛍光材料中にＭｇが存在しない場合には約５７５ｎｍから約５９５ｎｍまでの範囲内に位置するピーク波長を有する広放射線帯域を放出する。約１原子パーセントから約１０原子パーセントまでの範囲のＳｒ量がＭｇで置換されている場合には、Ｍｎ²⁺発光の青方向シフト（ブルーシフト）及びＥｕ²⁺発光の増大が観察される。このことは、Ｍｎイオンによって放出された放射線帯域のピーク波長が、Ｍｇが存在しない場合の波長よりも短い波長において発生することを意味する。この作用により、ドープされたＳＰＰ蛍光材料を含む蛍光材料ブレンドにおける高光度をもたらす。Ｂａ、Ｃａ、又はＺｎによるＳｒの部分的置換もまた、同様の作用を生じる。

図１は、ＳＰＰと、Ｓｒの５原子％及び１０原子％がＭｇで置換されているＳＰＰとの発光スペクトルを示す。ブルーシフトが、明確に分かる。

図２は、ＳＰＰと、Ｓｒの１原子％及び５原子％がＭｇで置換されているＳＰＰとの発光スペクトルを示す。１原子％に過ぎないＭｇドーパントが青色発光の実質的な増大を示し始めていることに注目されたい。

図３は、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺蛍光材料と、Ｍｇ、Ｂａ、及びＺｎでドープされたＳｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺蛍光材料との発光スペクトルを示す。Ｍｎ²⁺発光のブルーシフト及びＥｕ²⁺発光の増大を明らかに見ることができる。

ドープされたＳＰＰを、他の蛍光材料とブレンドして、光度、ＣＲＩ、及びＣＣＴに関して所望の特性を提供する合成発光スペクトルを作りだすことができる。ＳＰＰと共にそのようなブレンドを作るのに好適な蛍光材料には、ＳＡＥ、ＢＡＭ、ＢＡＭｎ、ＳＥＣＡ、及びＭＦＧが含まれる。本発明の１つの実施形態においては、蛍光材料ブレンドは、例えばＭｇがドープされたＳＰＰのようなドープされたＳＰＰと、ＳＡＥ、ＢＡＭ、ＢＡＭｎ、ＳＥＣＡ、及びＭＦＧから成る群から選ばれた少なくとも１つの蛍光材料とを含む。本発明の別の実施形態においては、蛍光材料ブレンドは、ドープされたＳＰＰと、ＳＡＥと、ＢＡＭ、ＢＡＭｎ、ＳＥＣＡ、及びＭＦＧから成る群から選ばれた少なくとも１つの蛍光材料とを含む。本発明の別の実施形態においては、蛍光材料ブレンドは、ドープされたＳＰＰと、ＢＡＭと、ＳＡＥ、ＢＡＭｎ、ＳＥＣＡ、及びＭＦＧから成る群から選ばれた少なくとも１つの蛍光材料とを含む。本発明の別の実施形態においては、蛍光材料ブレンドは、ドープされたＳＰＰと、ＳＥＣＡと、ＢＡＭ、ＢＡＭｎ、ＳＡＥ、及びＭＦＧから成る群から選ばれた少なくとも１つの蛍光材料とを含む。本発明の別の実施形態においては、蛍光材料ブレンドは、ドープされたＳＰＰと、ＢＡＭｎと、ＢＡＭ、ＳＡＥ、ＳＥＣＡ、及びＭＦＧから成る群から選ばれた少なくとも１つの蛍光材料とを含む。本発明の別の実施形態においては、蛍光材料ブレンドは、ドープされたＳＰＰと、ＭＦＧと、ＢＡＭ、ＢＡＭｎ、ＳＥＣＡ、及びＳＡＥから成る群から選ばれた少なくとも１つの蛍光材料とを含む。これら蛍光材料ブレンドの全ては、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる。

これら蛍光材料を適当な割合で混合することによって、最大光度（放射線入力エネルギーのワット当りのルーメン、つまり「ｌｍ／Ｗ_rad」によって定義されるような）を有する所望のＣＣＴ及びＣＲＩを提供する、ブレンドの合成発光スペクトルを作りだすことができる。光源のＣＣＴは、同一色を有する黒体放射体の温度である。白熱電球は、約２０００ＫのＣＣＴを有する。３０００Ｋと５０００Ｋとの間で、光源は真っ白に見える。太陽光は、約５０００ＫのＣＣＴを有する。ＣＣＴが８０００Ｋと１００００Ｋとの間まで増大すると、光源は青く見える。試験光源のＣＲＩは、同一温度の標準ランプ下での試験対象物の色と比較した、その試験光源の下での試験対象物について得られた色ずれ（カラーシフト）の度合を示す等級である。ＣＲＩ値が１００の場合、その試験対象物は、それが標準光源によって照らされた場合と同一の色を有すると思われる。蛍光材料ブレンドの組成は、国際照明委員会（「ＣＩＥ」）の色度図の黒体軌跡に近い座標値を有する白色光の発光を提供するように選ぶことができる。

ブレンド中の各蛍光材料の量は、蛍光材料の種類及び使用される放射線源の種類によって決まる。個々の蛍光材料は、照明の色、光度、及び演色指数に関して異なった特性を有する。本発明の１つの実施形態においては、ブレンドにおける各蛍光材料のそれぞれの量は、蛍光材料ブレンドからの発光の組合せが人間観察者にとって白く見えるように選ばれる。白色光に加えて、前述の蛍光材料ブレンドを別なように選択することで、他の色の光を発生させることができる。ＳＡＥ、ＳＥＣＡ、ＢＡＭ、ＢＡＭｎ、及びＭＦＧのような好適な蛍光材料とブレンドされたドープされたＳＰＰは、放出された光の光度が約３５０ｌｍ／Ｗよりも大きくかつＣＲＩが約６０よりも大きくなるような、該ブレンドの合成発光スペクトルを生じる。

蛍光材料は、任意の従来の固相反応によって作ることができる。例えば、所望の元素の適当量の酸化物及び／又は塩が、互いに十分に混合される。その量は、蛍光材料の所望の最終組成を達成するように選択される。この混合物を、例えば９００℃よりも高いような適当な高温で焼成して、酸化物又は塩前駆体を所望の化合物に分解する。この焼成は、蛍光材料に応じて酸化性雰囲気又は還元性雰囲気中で行われる。この焼成は、２つ又はそれ以上の温度段階で行うことができ、各段階は、異なった雰囲気で行うことができる。

これに代わる実施形態においては、所望の元素の酸化物及び／又は塩の酸性溶液が、このような酸化物及び／又は塩を無機又は有機酸中に溶解させることによって準備される。選択された元素の化合物を析出させるために、析出が完了するまで水酸化アンモニウム溶液又はアミンがその酸性溶液中にゆっくりと加えられる。一般的に、この段階は、溶液の混合物のｐＨが約８に上昇すると完了である。析出物は、濾過され、洗浄されて空気中で乾燥される。乾燥された析出物は、上述のように焼成される。

図４に示すように、本発明の１つの実施形態においては、発光ダイオード１１は、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の近ＵＶから青色までの光を放出する。本発明の別の実施形態においては、発光ダイオード１１は、約３７０ｎｍから約４１０ｎｍまでの範囲の近ＵＶ光を放出する。照明システム１００は、発光ダイオードチップ１１と、該発光ダイオードチップに対して電気的に取付けられた導線１３とを含む。導線１３は、厚めの導線フレーム１５によって支持された薄いワイヤを含むことができ、或いは、導線は、自己支持式の電極を含み、導線フレームを省略することができる。導線１３は、発光ダイオードチップ１１に電流を供給し、従って、発光ダイオードチップ１１に放射線を放出させることができる。

発光ダイオードチップ１１は、該発光ダイオードチップ１１と封入材料１９とを囲むシェル１７内に封入される。本発明の１つの実施形態においては、封入材料１９は、耐ＵＶエポキシを含む。シェル１７は、例えばガラス又はプラスチックとすることができる。封入材料１９は、例えばエポキシ、又はシリコンのような高分子材料とすることができる。発光ダイオードチップ１１は、例えば導線フレーム１５、自己支持式の電極、シェル１７の底部、或いはシェル又は導線フレームに対して取付けられた受台によって、支持されることができる。蛍光材料ブレンド２１は、発光ダイオードチップ１１の発光表面を覆って、又は直接その上に配置されることができる。シェル１７及び封入材料１９は、光２３がそれら要素を透過することができるように実質的に透明でなければならない。

図５に示すように、本発明の別の実施形態においては、蛍光材料ブレンド２１は、発光ダイオードチップ１１を覆って配置されるのではなくて、封入材料１９内に散在される。蛍光材料ブレンド２１は、例えば蛍光材料を高分子前駆体に加え、その後その高分子前駆体を硬化させて高分子材料を固化することによって、封入材料１９内に散在させることができる。それに代えて、蛍光材料は、封入材料に加えてもよい。他の蛍光材料散在法も同様に使用することができる。

図６に示すように、本発明の別の実施形態においては、蛍光材料ブレンド２１は、発光ダイオードチップ１１を覆って形成されるのではなくて、シェル１７上に形成される。本発明の１つの実施形態においては、蛍光材料層は、シェル１７の内側表面上に形成されることができるが、蛍光材料層はまた、シェルの外側表面上に形成されてもよい。

勿論、図４、図５、及び図６は、組合せることができ、蛍光材料は、任意の２箇所又は３箇所全てに、或いは、例えばシェルから切り離された又は発光ダイオード内に一体化されたような任意のその他の好適な箇所に配置することができる。

本発明の別の実施形態によると、蛍光材料は、蛍光ランプ放射線源を含む白色光照明システム内に配置される。蛍光ランプの一部を、図７に概略的に示している。ランプ３１は、蛍光材料のブレンドを含む蛍光材料コーティング３５をランプカバー３３の表面上、好ましくは内側表面上に含む。本発明の１つの実施形態においては、蛍光ランプ３１は、ランプベース３７と陰極３９とを含む。ランプカバー３３は、例えば水銀などのガスを同封し、このガスが、陰極３９に印加された電圧に応答して紫外放射線を放出する。

本発明の別の実施形態によると、蛍光材料ブレンドは、プラズマディスプレイ装置を含む白色光照明システム内に配置される。例えばＡＣ又はＤＣプラズマディスプレイパネルのような任意のプラズマディスプレイ装置を使用することができる。図８は、ＤＣディスプレイ装置４１の１つのセルを概略的に示す。このセルは、第１のガラス板４２と、第２のガラス板４３と、少なくとも１つの陰極４４と、少なくとも１つの陽極４５と、蛍光材料ブレンドを含む蛍光材料層４６と、バリアリブ４７と、希ガス空間４８とを含む。ＡＣプラズマディスプレイ装置においては、付加的な誘電体層が陰極とガス空間４８との間に追加される。陽極４５と陰極４４との間に電圧を印加することにより、空間４８内の希ガスが短波長の真空紫外放射線を放出し、この放射線が、蛍光材料層４６を励起して白色光を放出するようになる。

本明細書に記載した高光度蛍光材料ブレンド及び照明システムの用途は、それに限定をするのではないが、例えば夜間の自動車、離着陸間の航空機、押入れ、屋根裏部屋、及び倉庫のような、明かりが十分でない区域を含む。より広い区域をより良好な光度でもって照明するためには、複数のそのような装置が使用される。

例
８つの蛍光材料ブレンドが、前に説明した従来の固相反応プロセスによって作られた蛍光材料を使用して、又は市販の蛍光材料を使用して準備された。これらブレンドは、約４０００Ｋの相関色温度と座標値ｘ＝０．３９０、ｙ＝０．４１５に近い色点として準備された。下の表１は、ブレンド中の蛍光材料と、指定の色温度、ＣＲＩ、光度、及び黒体軌跡からの距離を得るために個々の蛍光材料からの発光が果たさなければならない合成スペクトルの割合とを要約している。光度、ＣＲＩ、黒体軌跡からの距離、及びＣＩＥ色座標もまた、表１中に列挙されており、この表において「ｘｘｘ」は、「存在しない」ことを意味している。

表１から理解できるように、例７及び例８は、ＳＰＰ中にドーパント材料を含まない、ＳＰＰ及びＳＡＥブレンドと、ＳＰＰ、ＳＥＣＡ、及びＢＡＭｎブレンドとをそれぞれ示している。例７を例１、例３、及び例５と比較して、ＳＰＰ中のドーパント材料としての約１重量パーセントのＭｇ、Ｂａ、及びＺｎのそれぞれの効果を判定することができる。ドーパント材料としてＭｇ、Ｂａ、及びＺｎを使用することことによる光度の増大が、明確に分かる。例８を例２、例４、及び例６と比較して、ＳＰＰ中のドーパント材料としての約１重量パーセントのＭｇ、Ｂａ、及びＺｎのそれぞれの効果を判定することができる。ドーパント材料としてＭｇ、Ｂａ、及びＺｎを使用することによる光度の増大が、ここでも明確に分かる。

図９は、（Ｓｒ_0.75Ｅｕ_0.1Ｍｎ_0.1Ｍｇ_0.05）₂Ｐ₂Ｏ₇、ＢＡＭ、及びＢＡＭｎのブレンドの合成発光スペクトルを示す。この発光スペクトルは、ブレンド中の各蛍光材料についての発光スペクトルを合成したものである。

本明細書において様々な実施形態を説明しているが、要素の様々な組合せ、変更、均等物、又はその改良を当業者が行うことができ、それらは依然として特許請求範囲に記載した本発明の技術的範囲内にあることは、本明細書から明らかであろう。

本発明の１つの実施形態による、表示するように様々な量のＭｇでドープされた例示的な蛍光材料の発光スペクトルを示す図である。 ＳＰＰと、Ｓｒがそれぞれ１原子％及び５原子％のＭｇで置換されたＳＰＰとの発光スペクトルを示す図である。 ＳＰＰと、ＳｒがそれぞれＭｇ、Ｂａ、及びＺｎで置換されたＳＰＰとの発光スペクトルを示す図である。 本発明の１つの実施形態による、発光ダイオードを使用した照明システムの概略断面図である。 本発明の別の実施形態による、発光ダイオードを使用した別の照明システムの概略断面図である。 本発明の別の実施形態による、発光ダイオードを使用した更に別の照明システムの概略断面図である。 本発明の蛍光材料を含む蛍光材料ブレンドを組み入れた蛍光ランプの概略断面図である。 プラズマディスプレイと本発明の蛍光材料を含む蛍光材料ブレンドとを使用した照明システムの概略断面図である。 （Ｓｒ_0.75Ｅｕ_0.1Ｍｎ_0.1Ｍｇ_0.05）₂Ｐ₂Ｏ₇、ＢＡＭ、及びＢＡＭｎのブレンドの合成発光スペクトルを示す図である。

符号の説明

１１ 発光ダイオードチップ
１３ 導線
１５ 導線フレーム
１７ シェル
１９ 封入材料
２１ 蛍光材料ブレンド
２３ 光
１００ 光源

Claims (10)

1. 第１の蛍光材料と少なくとも第２の蛍光材料とを含む蛍光材料ブレンドであって、
   前記第１の蛍光材料が、ストロンチウムがＢａ、Ｚｎ、Ｃａ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素によって部分的に置換された、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含み、
   前記少なくとも第２の蛍光材料が、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及び３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺から成る群から選ばれ、
   該蛍光材料ブレンドが、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる、
   ことを特徴とする蛍光材料ブレンド。
2. 前記蛍光材料ブレンドが、ほぼ約３７０ｎｍから約４１０ｎｍまでの波長範囲の電磁放射線を吸収することを特徴とする、請求項１に記載の蛍光材料ブレンド。
3. 前記蛍光材料ブレンドによって放出された前記光が、約３５０ｌｍ／Ｗよりも大きい光度を有することを特徴とする、請求項１に記載の蛍光材料ブレンド。
4. 第１の蛍光材料と、第２の蛍光材料と、第３の蛍光材料とを含む蛍光材料ブレンドであって、
   前記第１の蛍光材料が、ストロンチウムがＢａ、Ｃａ、Ｚｎ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素によって部分的に置換された、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含み、
   前記第２の蛍光材料が、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及び３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺から成る群から選ばれ、
   前記第３の蛍光材料が、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺を含み、
   該蛍光材料ブレンドが、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる、
   ことを特徴とする蛍光材料ブレンド。
5. 第１の蛍光材料と、第２の蛍光材料と、第３の蛍光材料とを含む蛍光材料ブレンドであって、
   前記第１の蛍光材料が、ストロンチウムがＢａ、Ｃａ、Ｚｎ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素によって部分的に置換された、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含み、
   前記第２の蛍光材料が、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及び３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺から成る群から選ばれ、
   前記第３の蛍光材料が、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺を含み、
   該蛍光材料ブレンドが、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる、
   ことを特徴とする蛍光材料ブレンド。
6. 第１の蛍光材料と、第２の蛍光材料と、第３の蛍光材料とを含む蛍光材料ブレンドであって、
   前記第１の蛍光材料が、ストロンチウムがＢａ、Ｃａ、Ｚｎ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素によって部分的に置換された、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含み、
   前記第２の蛍光材料が、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺、及び３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺から成る群から選ばれ、
   前記第３の蛍光材料が、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺を含み、
   該蛍光材料ブレンドが、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる、
   ことを特徴とする蛍光材料ブレンド。
7. 第１の蛍光材料と、第２の蛍光材料と、第３の蛍光材料とを含む蛍光材料ブレンドであって、
   前記第１の蛍光材料が、ストロンチウムがＢａ、Ｃａ、Ｚｎ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素によって部分的に置換された、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含み、
   前記第２の蛍光材料が、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及び３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺から成る群から選ばれ、
   前記第３の蛍光材料が、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含み、
   該蛍光材料ブレンドが、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる、
   ことを特徴とする蛍光材料ブレンド。
8. 第１の蛍光材料と、第２の蛍光材料と、第３の蛍光材料とを含む蛍光材料ブレンドであって、
   前記第１の蛍光材料が、ストロンチウムがＢａ、Ｃａ、Ｚｎ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素によって部分的に置換された、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含み、
   前記第２の蛍光材料が、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及びＳｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺から成る群から選ばれ、
   前記第３の蛍光材料が、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺を含み、
   該蛍光材料ブレンドが、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる、
   ことを特徴とする蛍光材料ブレンド。
9. （ａ）近紫外から青までの範囲の波長を有する電磁放射線を放出することができる、発光ダイオード、レーザダイオード、及びガス放電装置から成る群から選ばれた少なくとも１つの発光要素（１１）と、
   （ｂ）前記発光要素によって放出された前記電磁放射線を受けるように配置された蛍光材料ブレンド（２１）と、
   を含み、前記蛍光材料ブレンドが、
   （１）ストロンチウムがＢａ、Ｃａ、Ｚｎ、及びＭｇから成る群から選ばれた少なくとも１つの元素によって部分的に置換された、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含む第１の蛍光材料と、
   （２）Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及び３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺から成る群から選ばれた少なくとも第２の蛍光材料と、を含み、
   約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる、
   ことを特徴とする光源（１００）。
10. （ａ）近紫外から青までの範囲の波長を有する電磁放射線を放出することができる、発光ダイオード、レーザダイオード、及びガス放電装置から成る群から選ばれた少なくとも１つの発光要素（１１）と、
    （ｂ）前記発光要素によって放出された前記電磁放射線を受けるように配置された、第１の蛍光材料と第２の蛍光材料と第３の蛍光材料とを含む蛍光材料ブレンド（２１）と、を含み、
    前記第１の蛍光材料が、（Ｓｒ_1-x-y-zＥｕ_xＭｎ_yＭｇ_z）₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含み、その場合、０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１、０＜ｚ≦０．０５であり、前記第２の蛍光材料が、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺を含み、前記第３の蛍光材料が、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺を含み、
    前記蛍光材料ブレンドが、約３１５ｎｍから約４８０ｎｍまでの範囲の波長を有する電磁放射線を吸収し、かつ可視スペクトルの波長を有する光を放出することができる、
    ことを特徴とする光源（１００）。

Images