JP2005325273A - 蛍光体とその製造方法および当該蛍光体を用いた光源並びにled - Google Patents
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Abstract
青色や紫外に発光する発光素子から出る紫外〜可視(300〜550nm)の波長域の
光に励起帯を持つ高効率の蛍光体を提供する。
【解決手段】
市販のCaO[3N]、Si3N4[3N]、Eu2O3[3N]を準備し、各々のモ
ル比がCaO:Si3N4:Eu2O3=1.4775:1:0.01125となるよう
に各原料を秤量して混合した後、当該混合物を、窒素雰囲気中で1600℃まで15℃/
minの昇温速度で昇温し、1600℃で3時間保持して焼成した後、1600℃から2
00℃まで1時間で冷却し、組成式Ca1.6Si3O1.63N4.35:Eu0.0
24を有する蛍光体を製造した。
【選択図】 なし
Description
管、蛍光ランプ、などの照明ユニットに用いられる蛍光体に関するものであり、特には、紫外・青色等の発光部と蛍光体とを備え、当該両者の協働により可視光または白色光を発光するLED、光源および照明ユニット等に適した蛍光体とその製造方法、および当該蛍光体を用いた光源並びにLEDに関するものである。
当該LED等に使用される蛍光体としては、一般式Y2O2S:Eu、La2O2S:
Eu、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn、(La、Mn、Sm)2O2S
・Ga2O3で表記される蛍光体が赤色の蛍光を発する蛍光体として、一般式ZnS:C
u・Al、SrAl2O4:Eu、BAM:Eu・Mnで表記される蛍光体が緑色の蛍光
を発する蛍光体として、一般式YAG:Ceで表記される蛍光体が黄色の蛍光を発する蛍
光体として、一般式BAM:Eu、Sr5(PO4)3Cl:Eu、ZnS:Ag、(Sr、Ga、Ba、Mg)10(PO4)6Cl:Euで表記される蛍光体が青色の蛍光を
発する蛍光体として知られている。そして、これらの蛍光体と青色や紫外の光を自ら発光
する発光素子とを組み合わせて白色または単色の発光を行うLEDを始めとした光源や照
明ユニットが提案されている。
蛍光体(例えば、特許文献1参照)や、サイアロンを母体とする蛍光体(例えば、特許文
献2、3、4参照)、シリコンナイトライド系などの窒素を含有した蛍光体(例えば、特
許文献5、6参照)が提案されており、これらの蛍光体と青色や紫外の光を自ら発光する
発光素子とを組み合わせて白色または単色の発光を行うLEDを始めとした光源や照明ユ
ニットが提案されている。
から発生する紫外〜青色の波長域の光に対して励起帯を持ち、所定の波長域の蛍光を発す
る蛍光体と、の組み合わせにより可視光、白色光の光を発するLEDを始めとした光源に
おいて、可視光または白色光の輝度向上には、発光部の発光効率は勿論のことだが、蛍光
体における蛍光の発光効率の改善も強く求められている。蛍光体の発光効率により白色光源全体の輝度も改善されるためである。
以下、蛍光体の発光効率について、青色〜紫外に発光する発光素子と、黄色〜赤色の蛍
光を発する蛍光体との組み合わせにより、白色の光を発するLEDを例として説明する。
る青色光により蛍光を発光させる場合では効率の良い励起範囲を有し、良好な黄色発光を
得ることが出来る。しかし、LED内の発光素子が紫外光を発光する場合には、当該蛍光
体の励起範囲から外れるため、高い効率の黄色発光が得られない。
また、赤色蛍光を発光する赤色蛍光体に関しては、紫外〜青色の波長域の光に対して励
起帯を持ち、高い効率の赤色発光する既存の蛍光体は得られていない。
そこで、白色の光を発するLEDを製造しようとする場合、LED内の発光素子を青色発光させ、蛍光体としては、赤色の蛍光体の配合比を他色の蛍光体より増やして、赤色の発光量を補う方法がとられている。
このため、白色の光を発するLEDの発光効率向上ため、紫外〜可視(300〜550
nm)の波長域の光に励起帯を持ち高い発光効率を有する蛍光体、さらには、当該蛍光体
であって、黄色〜赤色の蛍光を発する蛍光体が求められていた。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、青色や紫外に発光する発光素子から出
る紫外〜可視(300〜550nm)の波長域の光に励起帯を持ち、高い発光効率を有す
る蛍光体、さらには、当該蛍光体であって、可視光の広い範囲において蛍光を発光することのできる蛍光体を提供することである。
より高効率で発光特性に優れ、且つ製造が容易である新規な母体組成を有する蛍光体に想
到した。
一般式Ma+pSi3Oa+qN4+r:Zで表記される蛍光体であって、
MはII価の価数をとる元素、Zは付活剤となる元素、aの範囲は0<a≦10であり、
pの範囲は−a/2<p<a/2であり、qの範囲は−a/2<q<2aであり、rの範囲
は−2<r<2であることを特徴とする蛍光体である。
第1の構成に記載の蛍光体であって、Mは、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、C
d、Hgから選択される少なくとも1つ以上の元素であり、Zは、希土類または遷移金属
元素から選択される少なくとも1つ以上の元素であることを特徴とする蛍光体である。
第1または第2の構成に記載の蛍光体であって、aの範囲は0<a≦6であることを特
徴とする蛍光体である。
第1から第3の構成のいずれかに記載の蛍光体であって、Mは、Mg、Ca、Sr、B
a、Znから選択される少なくとも1つ以上の元素であることを特徴とする蛍光体である
。
第1から第4の構成のいずれかに記載の蛍光体であって、Zは、Eu、Mn、Ceから
選択される少なくとも1つ以上の元素であることを特徴とする蛍光体である。
第1から第5の構成のいずれかに記載の蛍光体であって、Zは、Euであることを特徴
とする蛍光体である。
第1から第5の構成のいずれかに記載の蛍光体であって、Mは、Caであることを特徴
とする蛍光体である。
第1から第5の構成のいずれかに記載の蛍光体であって、Mは、Srであることを特徴
とする蛍光体である。
第1から第8の構成のいずれかに記載の蛍光体であって、Zの含有量は、対応するMが
1モルのとき0.0001モル以上、0.5モル以下であることを特徴とする蛍光体であ
る。
前記蛍光体は、粉末状であることを特徴とする第1から第9の構成のいずれかに記載の
蛍光体である。
前記蛍光体の平均粒度が20μm以下、0.1μm以上であることを特徴とする第10
の構成に記載の蛍光体である。
一般式Ma+pSi3Oa+qN4+r:Zで表記され、MはII価の価数をとる元素、Z
は付活剤となる元素、aの範囲は0<a≦10であり、pの範囲は−a/2<p<a/2
であり、qの範囲は−a/2<q<2aであり、rの範囲は−2<r<2である蛍光体の製
造方法であって、
Mの原料として、Mの酸化物、炭酸塩、窒化物、水酸化物、塩基性炭酸塩のうちから選
択される1種以上を使用し、Siの原料としてSiO2および/またはSi3N4を使用
し、Nの原料としてSi3N4および/またはMの窒化物を使用することを特徴とする蛍
光体の製造方法である。
第1から第11の構成のいずれかに記載の蛍光体と、発光部とを有することを特徴とす
る光源である。
前記発光部が発する光の波長が300nm〜550nmであることを特徴とする第13
の構成に記載の光源である。
第1から第11の構成のいずれかに記載の蛍光体と、発光部とを有することを特徴とす
るLEDである。
前記発光部が発する光の波長が300nm〜550nmであることを特徴とする第15
の構成に記載のLEDである。
蛍光体は、紫外〜緑色(波長域300〜550nm)の光に励起帯を持ち、高効率な発光
をおこなうことに加え、骨格となる構成部分に酸化作用を受け易いアルミニウムを含まず
、且つ、酸素を含んでいるため耐酸化性に優れ、寿命が長く製造も容易である。
蛍光体を高純度で入手が容易な原料を用いて製造するので、高特性な蛍光体を低コストで
製造することができる。
でき、第15または第16の構成によれば、所望の発光色を有する高能率なLEDを得る
ことができる。
体構造を有する蛍光体である。
ここで、Mは、前記蛍光体中においてII価の価数をとる元素である。Zは、前記蛍光体
中において付活剤として作用する元素である。また、aが0<a≦10の範囲さらに好ま
しくは0<a≦6の範囲にあり、pは−a/2<p<a/2であり、qは−a/2<q<2
aであり、rは−2<r<2である。蛍光体が当該母体構造を有していると、高い発光効
率を有する蛍光体となった。
ら選択される少なくとも1つ以上の元素であることが好ましい。すなわち、M元素は、例
えばCa単独であっても良いし、Ca・Mg・・等の混合物であっても良い。
また、付活剤となるZ元素は、希土類元素または遷移金属元素から選択される少なくと
も1つ以上の元素であることが好ましい。すなわち、Z元素は、例えばEu単独であっ
ても良いし、Eu・La・・等の混合物であっても良い。
前記M元素、Z元素が上記構成をとることで、蛍光体の発光効率はさらに高まる。
つ以上の元素であると、本発明に係る蛍光体の発光効率がさらに高まり、且つ、環境負荷
も小さくなることから、さらに好ましい構成である。
あると当該蛍光体の発光効率がさらに高まり、さらに好ましい構成である。
上、環境負荷が小さく、さらに当該蛍光体の発光波長が橙色の波長にピークを示すため、発光効率の高い白色LED等の発光ユニットに適した橙色系の蛍光体が得られ好ましい構成である。
.0001モル以上、0.5モル以下の範囲にあることが好ましい。Z元素の添加量が当
該範囲にあると、付活剤の含有量の過剰なことに起因する濃度消光による発光効率低下を
回避でき、他方、付活剤の含有量が過小なことに起因する発光寄与原子の過小による発光
効率の低下も回避できる。添加する付活元素Zの種類により、Z元素の添加の最適量は若
干異なるが、さらに好ましくは0.0005モル以上、0.1モル以下の範囲内であると
高い発光効率を得られた。
けて、緑色〜赤色の蛍光を高い効率で発光するため、紫外〜緑色にて発光する光源と、さらに所望によっては他の蛍光体と組み合わせることにより、可視光または白色の高効率な光源を製造することが出来る。
けて、緑色〜赤色の蛍光を高い効率で発光するため、紫外〜緑色にて発光するLED発光
部と、さらに所望によっては他の蛍光体と組み合わせることにより、可視光単色または白色の高効率なLEDを製造することが出来る。
本発明に係る蛍光体の製造方法について、M元素がCa、Z元素がEuである蛍光体の
製造を例として説明する。
M元素であるCaの原料としては、Caの酸化物、炭酸塩、水酸化物、窒化物などを用
いることが出来る。Siの原料としてはSi3N4やSiO2を好ましく用いることが出
来る。Nの原料としてはSi3N4やMの窒化物(例えば、Caの窒化物)を好ましく用
いることが出来る。Z元素であるEuの原料としてはEu2O3を好ましく用いることが
出来る。各原料は、各々、市販の原料で良いが、純度は高い方が好ましいことから、2N
以上さらに好ましくは3N以上のものを準備する。
aCO3[3N]、Ca(OH)2[3N]等の化合物を準備すればよい。Z元素として
は、Eu2O3[3N]を準備すればよい。SiおよびN原料としてSi3N4[3N]
を準備すればよい。
これらの原料配合において、例えば、モル比がCaO:Si3N4:Eu2O3=1.
4775:1:0.01125となるように各原料を秤量する。秤量された原料の混合は
、乳鉢等を用いる通常の混合方法で良い。当該混合は大気中で行っても良いが、原料とし
てCaOやCa(OH)2を使用する場合は、大気中の水分や二酸化炭素と反応して形態
変化を引き起こす可能性があり、また、原料のSi3N4が大気中の酸素により酸化する
可能性があるため、水分を除去した不活性雰囲気下でおこなうことが好ましい。例えば、
不活性雰囲気下のグローブボックス内での操作が便宜である。
昇温速度で昇温し、1600℃で3時間保持・焼成する。焼成が完了した後、1600℃
から200℃まで1時間で冷却し、さらに室温まで冷却する。冷却が完了した後、当該焼
成物を、乳鉢、ボールミル等の粉砕手段を用いて所定(好ましくは20μm〜0.1μm
)の平均粒径となるように粉砕し、M元素がCaである蛍光体を得た。製造された蛍光体
について組成分析を実施した結果、Ca1.6Si3O1.63N4.35:Eu0.0
24であった。
し、さらに、M元素をCa以外のSr等に代替し、Z元素をEu以外のMn等に代替しな
がら各種試料を調製し、M元素およびZ元素を選択しながら蛍光体の母体構造における組
成比のズレの許容範囲について検討した。
その結果、当該蛍光体の母体構造を一般式Ma+pSi3Oa+qN4+r:Zと表記
したとき、aが0<a≦10の範囲さらに好ましくは0<a≦6の範囲にあり、pが−a
/2<p<a/2の範囲にあり、qが−a/2<q<2aの範囲にあり、rが−2<r<
2の範囲にあれば、当該蛍光体は良好な発光効率を示すことが判明した。
物に含まれる酸素・窒素の量、Siの原料であるSi3N4、SiO2に含まれる酸素・
窒素の量により制御できるので、製造目的である蛍光体の母体構造を念頭に置きながら各
原料の配合を検討することで、所定の母体構造を有する蛍光体を製造することができる。
れる。そこで、当該蛍光体は、塗布または充填等の操作が容易な粉末形状であることが好
ましい。ここで、本発明に係る蛍光体は、母体構造の骨格となる構成部分に酸化作用を受
け易いアルミニウムを含まず、且つ、酸素を含んでいるため耐酸化性に優れているので、
雰囲気を不活性雰囲気等に制御することなく大気中でも容易に所定の粒径まで粉砕できる
。ここで発光効率の観点からは、当該蛍光体の平均粒径が20μm以下であることが好ま
しく、平均粒径が0.1μm以上であれば公知の粉砕方法で容易に粉砕可能である。
mの発光部)と組み合わせることでLED、CRT、PDP等の多様な光源(例えば、デ
ィスプレイ装置、照明ユニット)として用いることが出来た。
尚、本発明に係る蛍光体試料と、従来の技術に準拠して製造した蛍光体試料との比較結
果を説明する便宜上、実施例に付す連番号1〜39のうち、8、23、および39を実施
例ではなく比較例の番号として割り当てた。
(実施例1)
市販のCaO[3N]、Si3N4[3N]、Eu2O3[3N]を準備し、各々のモル比がCaO:Si3N4:Eu2O3=1.4775:1:0.01125となるように各原料を秤量する。この秤量された原料を、窒素雰囲気下のグローブボックス中において乳鉢を用いて混合した。混合した原料を窒化ホウ素製のるつぼに充填し、窒素雰囲気中で1600℃まで15℃/minの昇温速度で昇温し、1600℃で3時間保持して焼成
した後、1600℃から200℃まで1時間で冷却し蛍光体試料を得た。得られた蛍光体
粉末の化学分析結果、平均粒径、比表面積の測定結果を表1に示す。当該化学分析結果よ
り、当該蛍光体試料の組成式はCa1.58Si3O1.63N4.35:Eu0.024であることが判明した。
について、図1、図2を参照しながら説明する。ここで、図1、図2とも縦軸に本発明の
蛍光体の発光強度を相対強度としてとり、横軸には光の波長をとっている。
まず図1を用いて、当該蛍光体試料の発光スペクトルについて説明する。発光スペクト
ルとは、ある波長の光またはエネルギーを物体に照射した際、物体より放出されるスペク
トルであるが、図1は本発明の蛍光体に460nmの単色光を照射した際、蛍光体から発
光した波長スペクトルを示したものである。
発光を示し、609nmで最も高い発光を示している。尚、目視では橙色の発光色が確認
できた。
ルとは種々の波長の単色光を用いて被測定対象の蛍光体を励起し、蛍光体が発光する一定
波長の発光強度を測定し、その発光強度の励起波長依存性を測定したものである。本測定
においては、250nmから570nmまでの単色光を当該蛍光体試料に照射し、当該蛍
光体試料が発光する波長609nmの光の発光強度における励起依存性を測定した。
00nm付近まで広く、広い範囲の励起光で、高い橙色の発光を示すことがわかった。
実施例2〜6においては、実施例1において説明した、CaO[3N]、Si3N4[
3N]、Eu2O3[3N]の各原料の混合比を変更して、各々実施例2〜6とした以外
は、実施例1と同様に蛍光体試料を作製し、発光強度を測定した。
ここで、実施例2では、CaO:Si3N4:Eu2O3=0.073875:1:0
.005625、
実施例3では、CaO:Si3N4:Eu2O3=0.985:1:0.0075、
実施例4では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.23125:1:0.0093
75、
実施例5では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.4775:1:0.01125
、
実施例6では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.97:1:0.015、とした
。
しながら説明する。ここで、図3は縦軸に当該蛍光体試料の発光強度をとり、横軸には原
料比であるCaO/Si3N4の値をとっている。尚、当該蛍光体試料の発光強度においては、CaO/Si3N4=1.5のときの発光強度を100%として規格化している。
そして、CaO/Si3N4の値を、0.75〜2まで調整した場合の結果を示す。尚、
当該蛍光体試料の励起は460nmの波長の光を用いた。
は、CaO/Si3N4の値の増加と共に発光強度が上昇し、CaO/Si3N4=1.
5で最大の発光強度を示した。
発光部として窒化物半導体を有する紫外光のLEDを用い、当該LED上に実施例2で
得られた蛍光体試料、および市販の青色蛍光体(BAM:Eu)、市販の緑色蛍光体(Z
nS:Cu, Al)、を塗布して当該紫外光のLEDを発光させた。すると、各蛍光体は
LEDからの光により発光し、目視によれば白色発光するLEDを得ることが出来た。
体試料、および市販の黄色蛍光体(YAG:Ce)を塗布して、当該青色光のLEDを発
光させた。すると、各蛍光体はLEDからの光により発光し、目視によれば白色発光する
LEDを得ることが出来た。
比較例8においては、特許文献5、6に記載されているCa2Si5N8:Eu蛍光体
を比較例に係る試料として製造し、本発明の実施例1に係る蛍光体試料と比較した。
比較例として用いるCa2Si5N8:Eu蛍光体は、Ca3N2、Si3N4、Eu
2O3の[2N]または[3N]試薬を原料として準備し、それぞれ、Ca3N2、Si
3N4、Eu2O3の配合比が、Ca:Si:Eu=1.97:5:0.03のモル比と
なるように秤量した。秤量後の原料を窒素雰囲気下のグローブボックス中において乳鉢混
合したが、この際、原料が余分な酸化を受けないよう十分注意した。混合した原料を窒化ホウ素製るつぼに充填し、原料が酸化を受けないよう、且つ、原料中の酸素が完全に除去されるよう注意しながら、窒素中において1500℃で3時間焼成を行い実施例1と同様に冷却した。完全に冷却した後、酸化を受けないよう十分注意しながら粉砕をおこなって比較例に係る蛍光体試料を製造した。製造された蛍光体試料の組成を化学分析したところCa1.97Si5N8:Eu0.03の組成式を有していた。
較した。但し、照射する光は460nmの単色光を用いた。その結果を図4および表3に
示す。
図4は、図1と同様のグラフであり、本発明に係る蛍光体試料の発光スペクトルを太実
線で示し、比較例に係る蛍光体試料の発光スペクトルを細実線で示している。
る組成式Ca1.97Si5N8:Eu0.03の蛍光体試料と比較してピーク強度が約
9%高く、製造が容易なことに加えて、高効率な蛍光体であることが判明した。
市販のCaO[3N]、Si3N4[3N]、Eu2O・BR>R[3N]を準備し、各々のモル比がCaO:Si3N4:Eu2O3=1.23125:1:0.009375となる
ように各原料を秤量した。この秤量された原料を、窒素雰囲気下のグローブボックス中に
おいて乳鉢を用いて混合した。混合した原料を窒化ホウ素製るつぼに充填し、窒素雰囲気
中で1600℃まで15℃/minの昇温速度で昇温し、1600℃で24時間保持して
焼成した後、1600℃から200℃まで1時間で冷却し蛍光体試料を得た。得られた蛍
光体粉末の化学分析結果、平均粒径、比表面積の測定結果を表4に示す。当該化学分析結
果より、当該蛍光体試料の組成式はCa1.42Si3O1.12N4.27:Eu0.
021であることが判明した。
。当該測定結果について、図5、図6を参照しながら説明する。ここで、図5、図6とも
縦軸に本発明の蛍光体の発光強度を相対強度としてとり、横軸には光の波長をとっている
。
図5から明らかなように、当該蛍光体試料は500nmから800nmの広い波長域で
発光を示し、608nmで最も高い発光を示している。尚、目視では橙色の発光色が確認
できた。
ては、250nmから570nmまでの単色光を本発明の蛍光体に照射し、試料が発光す
る波長608nmの光の発光強度の励起依存性を測定した。図6から明らかなように、当
該蛍光体試料の励起スペクトルは、250nm付近から600nm付近まで広く、広い範囲
で、高い橙色の発光を示すことがわかった。
実施例10〜16においては、実施例9と同様に、市販のCaO[3N]、Si3N4
[3N]、Eu2O3[3N]を準備し、各々のモル比を所定の値に設定して各蛍光体試
料の原料を秤量した以外は、実施例9と同様により蛍光体試料を作製し当該蛍光体試料の
発光強度を測定した。
ここで、実施例10では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.0835:1:0.
00825、
実施例11では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.13275:1:0.008
625、
実施例12では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.182:1:0.009、
実施例13では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.23125:1:0.009
375、
実施例14では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.2805:1:0.0097
5、
実施例15では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.4775:1:0.0112
5、
実施例16では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.72375:1:0.013
125、とした。
に本発明の蛍光体の発光強度をとり、横軸には原料比であるCaO/Si3N4の値をと
っている。尚、発光強度においては、CaO/Si3N4=1.25のときの発光強度を
100%としている。そして、CaO/Si3N4の値を、1.1〜1.75まで調整し
た結果を示す。尚、励起には460nmの波長の光を用いた。
した。
実施例17〜21においては、実施例13に係る蛍光体試料を用いて付活剤Eu元素の
濃度による発光強度を測定した。
ここで、実施例17では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.24875:1:0
.000625、
実施例18では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.24375:1:0.003
125、
実施例19では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.23125:1:0.009
375、
実施例20では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.2125:1:0.0187
5、
実施例21では、CaO:Si3N4:Eu2O3=1.1875:1:0.0312
5、とした。
蛍光体の発光強度をとり、横軸にはCaサイト中のEuの割合、すなわちEu/(Ca+
Eu)の値をとっている。尚、発光強度においては、Eu/(Ca+Eu)=0.03の試料を460nmの光で励起したときの発光強度を100%としている。そして、Eu/(Ca+Eu)の値を、0.001〜0.05まで調整した結果を示す。尚、励起は460nmの波長の光を用いた。
度が上昇するが、0.03付近をピークとして発光強度は下がっていく。これは、0.0
3より少ない部分では付活剤元素が足らないため発光強度が低く、0.03より多い部分
では付活剤元素による濃度消光が見られるためであると考えられる。
その結果を表6に示す。表6の結果から明らかなように、Eu/(Ca+Eu)の値の増
加と共に、ピーク波長も長波長側にシフトしていくことが確認された。
発光部として窒化物半導体を有する紫外光のLED上に、実施例9で得られた蛍光体試
料、および市販の青色蛍光体(BAM:Eu)、緑色蛍光体(ZnS:Cu, Al)、を
塗布して当該紫外光のLEDを発光させた。すると、各蛍光体はLEDからの光により発
光し、目視により白色に見えるLEDを得ることが出来た。得られたLEDの発光スペク
トルを測定した結果を図9に示す。また、蛍光体の配合量を適宜変えることにより種々の
色味の発光色が得られた。
光体試料、および市販の黄色蛍光体(YAG:Ce)を塗布して当該青色光のLEDを発
光させた。すると、各蛍光体はLEDからの光により発光し、目視により白色に見えるL
EDを得ることが出来た。また、黄色蛍光体の代わりに市販の緑色蛍光体(ZnS:Cu
, Al)を組み合わせた場合においても、目視により白色に見えるLEDを得ることが出
来た。
比較例23においては、特許文献5、6に記載されているCa2Si5N8:Eu蛍光体を比較例に係る試料として製造し、本発明の実施例9に係る蛍光体試料と比較した。尚、本比較例に用いたCa2Si5N8:Eu蛍光体試料は、比較例8に記載の方法に準拠して製造した。
光は460nmの単色光を用いた。その結果を図10および表7に示す。
図10の縦軸と横軸とは、図5と同様のグラフである。ここに、本発明に係る蛍光体試
料の発光スペクトルを太実線で示し、組成式Ca1.97Si5N8:Eu0.03の蛍光体試料の発光スペクトルを細実線で示している。
市販のSrCO3[3N]、Si3N4[3N]、Eu2O3[3N]を準備し、各々のモル比がSrCO3:Si3N4:Eu2O3=2.70875:1:0.020625となるように各原料を秤量した。この秤量された原料を、窒素雰囲気下のグローブボックス中において乳鉢を用いて混合した。混合した原料を窒化ホウ素製るつぼに充填し、窒素雰囲気中で1600℃まで15℃/minの昇温速度で昇温し、1600℃で3時間保持して焼成した後、1600℃から200℃まで1時間で冷却し蛍光体試料を得た。得られた蛍光体粉末の化学分析結果、平均粒径、比表面積の測定結果を表8に示す。当該化学分析結果より、当該蛍光体試料の組成式はSr2.9Si3O4.17N3.28:Eu0.044であることが判明した。
。当該測定結果について、図11、図12を参照しながら説明する。ここで、図11、図
12とも縦軸に本発明の蛍光体の発光強度を相対強度としてとり、横軸には光の波長をと
っている。
図11から明らかなように、当該蛍光体試料は500nmから800nmの広い波長域
で発光を示し、624nmで最も高い発光を示している。尚、目視では橙色の発光色が確
認できた。
ては、250nmから570nmまでの単色光を本発明の蛍光体に照射し、試料が発光す
る波長624nmの光の発光強度の励起依存性を測定した。図12から明らかなように、
当該蛍光体試料の励起スペクトルは、250nm付近から600nm付近まで広く、広い範
囲で、高い橙色の発光を示すことがわかった。
実施例25〜32においては、実施例24と同様に、市販のSrCO3[3N]、Si
3N4[3N]、Eu2O3[3N]を準備し、各々のモル比を所定の値に設定して各蛍
光体試料の原料を秤量した以外は、実施例24と同様により蛍光体試料を作製し当該蛍光
体試料の発光強度を測定した。
ここで、実施例25では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=1.23125:1
:0.009375、
実施例26では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=1.4775:1:0.01
125、
実施例27では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=1.72375:1:0.0
13125、
実施例28では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=1.97:1:0.015、
実施例29では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=2.21625:1:0.0
16875、
実施例30では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=2.4625:1:0.01
875、
実施例31では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=2.70875:1:0.0
20625、
実施例32では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=2.955:1:0.022
5、とした。
明に係る蛍光体試料の発光強度をとり、横軸にはSrCO3/Si3N4の値をとっている。尚、発光強度においては、SrCO3/Si3N4=2.75のときの発光強度を100%としている。そして、SrCO3/Si3N4の値を、1.25〜3まで調整した結果を示す。尚、励起は460nmの波長の光を用いた。
実施例33〜37においては、実施例31に係る蛍光体試料を用いて付活剤Eu元素の
濃度による発光強度を測定した。
ここで、実施例33では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=2.74725:1
:0.001375、
実施例34では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=2.73625:1:0.0
06875、
実施例35では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=2.70875:1:0.0
20625、
実施例36では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=2.6675:1:0.04
125、
実施例37では、SrCO3:Si3N4:Eu2O3=2.6125:1:0.06
875、
明の蛍光体の発光強度をとり、横軸にはSrサイト中のEuの割合、すなわちEu/(S
r+Eu)の値をとっている。尚、発光強度においては、Eu/(Sr+Eu)=0.015の試料を460nmの光で励起したときの発光強度を100%としている。そして、Eu/(Sr+Eu)の値を、0.001〜0.05まで調整した結果を示す。尚、励起は460nmの波長の光を用いた。
強度が上昇するが、0.015付近をピークとして発光強度は下がっていく。これは、0
.015より少ない部分では付活剤元素が足らないため発光強度が低く、0.015より
多い部分では付活剤元素による濃度消光が見られるためであると考えられる。
10に示す。表10の結果から明らかなように、Eu/(Sr+Eu)の値の増加と共に
、ピーク波長も長波長側にシフトしていくことが確認された。
発光部として窒化物半導体を有する紫外光のLED上に、実施例24で得られた蛍光体
試料、および市販の青色蛍光体(BAM:Eu)、緑色蛍光体(ZnS:Cu, Al)、
を塗布して当該紫外光のLEDを発光させた。すると、各蛍光体はLEDからの光により
発光し、目視により白色に見えるLEDを得ることが出来た。得られたLEDの発光スペ
クトルを測定した結果を図15に示す。また、蛍光体の配合量を適宜変えることにより種
々の色味の発光色が得られた。
光体試料、および市販の黄色蛍光体(YAG:Ce)を塗布して当該青色光のLEDを発
光させた。すると、各蛍光体はLEDからの光により発光し、目視により白色に見えるL
EDを得ることが出来た。また、黄色蛍光体の代わりに市販の緑色蛍光体(ZnS:Cu
, Al)を組み合わせた場合においても、目視により白色に見えるLEDを得ることが出
来た。
比較例においては、特許文献5、6に記載されているCa2Si5N8:Eu蛍光体を比較例に係る試料として製造し、本発明の実施例24に係る蛍光体試料と比較した。尚、本実施例に用いたCa2Si5N8:Eu蛍光体は、比較例8に記載の方法に準拠して製造した。
る光は460nmの単色光を用いた。その結果を図16および表11に示す。
図16の縦軸と横軸とは、図11と同様のグラフである。ここに、本発明に係る蛍光体
の発光スペクトルを太実線で示し、組成式Ca1.97Si5N8:Eu0.03の蛍光体の発光スペクトルを細実線で示している。
Claims (16)
- 一般式Ma+pSi3Oa+qN4+r:Zで表記される蛍光体であって、
MはII価の価数をとる元素、Zは付活剤となる元素、aの範囲は0<a≦10であり、
pの範囲は−a/2<p<a/2であり、qの範囲は−a/2<q<2aであり、rの範囲
は−2<r<2であることを特徴とする蛍光体。 - 請求項1記載の蛍光体であって、Mは、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、
Hgから選択される少なくとも1つ以上の元素であり、Zは、希土類または遷移金属元素
から選択される少なくとも1つ以上の元素であることを特徴とする蛍光体。 - 請求項1または2記載の蛍光体であって、aの範囲は0<a≦6であることを特徴とす
る蛍光体。 - 請求項1から3のいずれかに記載の蛍光体であって、Mは、Mg、Ca、Sr、Ba、
Znから選択される少なくとも1つ以上の元素であることを特徴とする蛍光体。 - 請求項1から4のいずれかに記載の蛍光体であって、Zは、Eu、Mn、Ceから選択
される少なくとも1つ以上の元素であることを特徴とする蛍光体。 - 請求項1から5のいずれかに記載の蛍光体であって、Zは、Euであることを特徴とす
る蛍光体。 - 請求項1から5のいずれかに記載の蛍光体であって、MはCaであることを特徴とする
蛍光体。 - 請求項1から5のいずれかに記載の蛍光体であって、MはSrであることを特徴とする
蛍光体。 - 請求項1から8のいずれかに記載の蛍光体であって、Zの含有量は、対応するMが1モ
ルのとき0.0001モル以上、0.5モル以下であることを特徴とする蛍光体。 - 前記蛍光体は粉末状であることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の蛍光体
。 - 前記蛍光体の平均粒度が20μm以下、0.1μm以上であることを特徴とする請求項
10に記載の蛍光体。 - 一般式Ma+pSi3Oa+qN4+r:Zで表記され、MはII価の価数をとる元素、Zは付活剤となる元素、aの範囲は0<a≦10であり、pの範囲は−a/2<p<a/2であり、qの範囲は−a/2<q<2aであり、rの範囲は−2<r<2である蛍光体の製造方法であって、
Mの原料として、Mの酸化物、炭酸塩、窒化物、水酸化物、塩基性炭酸塩のうちから選
択される1種以上を使用し、Siの原料としてSiO2および/またはSi3N4を使用し、Nの原料としてSi3N4および/またはMの窒化物を使用することを特徴とする蛍
光体の製造方法。 - 請求項1から11のいずれかに記載の蛍光体と、発光部とを有することを特徴とする光
源。 - 前記発光部が発する光の波長が300nm〜550nmであることを特徴とする請求項
13に記載の光源。 - 請求項1から11のいずれかに記載の蛍光体と、発光部とを有することを特徴とするL
ED。 - 前記発光部が発する光の波長が300nm〜550nmであることを特徴とする請求項
15に記載のLED。
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