JP2007039571A - 蛍光体及び発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 緑色に発光する高輝度の蛍光体及びそれを用いた発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ３６０ｎｍから４８５ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する発光素子１と、発光素子１からの光を吸収して波長変換され、４９５ｎｍから５８４ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する一般式、Ｂａ５−ｘ−ｙＥｕｘＭｙＳｉｍＯ５＋２ｍ（式中、ＭはＣａ及びＳｒの少なくともいずれか１種である。ｘ、ｙ、ｍは、０．０００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、ｘ＋ｙ＜５、２．５＜ｍ＜３．５である）で表される蛍光体２と、を有する発光装置を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】 ３６０ｎｍから４８５ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する発光素子１と、発光素子１からの光を吸収して波長変換され、４９５ｎｍから５８４ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する一般式、Ｂａ５−ｘ−ｙＥｕｘＭｙＳｉｍＯ５＋２ｍ（式中、ＭはＣａ及びＳｒの少なくともいずれか１種である。ｘ、ｙ、ｍは、０．０００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、ｘ＋ｙ＜５、２．５＜ｍ＜３．５である）で表される蛍光体２と、を有する発光装置を提供する。
【選択図】 図１
Description
本発明は信号灯、照明、ディスプレイ、インジケーターや各種光源などに使用可能で、蛍光体を用いた発光装置に係わる。特に、発光素子からの発光スペクトルにより励起され、可視領域に発光可能な蛍光体を用い白色などが発光可能な発光装置を提供することにある。
従来、長波長の紫外線領域から可視光の短波長領域で発光する蛍光体は色々あるが、耐光性に優れ効率よく緑色を発光する蛍光体は知られていない。緑色を発光する蛍光体として、耐光性に極めて弱く、発光効率も悪いＺｎＳ：Ｃｕ系の蛍光体が主に用いられてきた。
しかし、ディスプレイや照明までも含めた光源として利用されるためには、従来知られている緑色発光の蛍光体の発光効率では十分でなく、さらなる輝度の向上や量産性の改良が求められている。特に、長波長の紫外線領域から可視光の短波長領域で励起され、他の青色発光の蛍光体などと比較して緑色を十分な輝度で発光可能な蛍光体は知られていない。そのため、他の青色発光の蛍光体と同等な輝度を得るためには緑色発光の蛍光体の混合割合を多くしなければならず、相対輝度が低下する場合がある。
以上のことから、本発明は、緑色に発光する高輝度の蛍光体及びそれを用いた発光装置を提供することを目的とする。
上記の問題点を解決すべく、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、耐候性に比較的安定なアルカリ土類金属の２価元素のシリケ−トを母体とし、Ｅｕの付活材を添加することで、上述した問題を解決できると見出し、本発明を完成するに到った。
本発明は、一般式Ｂａ５−ｘ−ｙＥｕｘＭｙＳｉｍＯ５＋２ｍ（式中、ＭはＣａ及びＳｒの少なくともいずれか１種である。ｘ、ｙ、ｍは、０．０００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、ｘ＋ｙ＜５、２．５＜ｍ＜３．５である）で表される蛍光体に関する。これにより緑色から黄色に発光する高輝度の蛍光体を提供することができる。組成を変更することにより
本発明は、３６０ｎｍから４８５ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する発光素子と、前記発光素子からの光を吸収して波長変換され、４９５ｎｍから５８４ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する一般式、Ｂａ５−ｘ−ｙＥｕｘＭｙＳｉｍＯ５＋２ｍ（式中、ＭはＣａ及びＳｒの少なくともいずれか１種である。ｘ、ｙ、ｍは、０．０００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、ｘ＋ｙ＜５、２．５＜ｍ＜３．５である）で表される蛍光体と、を有する発光装置に関する。これにより緑色から黄色の輝度を高めた、種々の発光色を実現できる発光装置を提供することができる。特に、黄色や赤色等に発光するものと組み合わせることにより白色に発光する発光装置を提供することができる。
本発明は、３６０ｎｍから４８５ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する発光素子と、前記発光素子からの光を吸収して波長変換され、４９５ｎｍから５８４ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する一般式、Ｂａ５−ｘ−ｙＥｕｘＭｙＳｉｍＯ５＋２ｍ（式中、ＭはＣａ及びＳｒの少なくともいずれか１種である。ｘ、ｙ、ｍは、０．０００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、ｘ＋ｙ＜５、２．５＜ｍ＜３．５である）で表される蛍光体と、を有する発光装置に関する。これにより緑色から黄色の輝度を高めた、種々の発光色を実現できる発光装置を提供することができる。特に、黄色や赤色等に発光するものと組み合わせることにより白色に発光する発光装置を提供することができる。
本発明は、以上説明したように構成されていることにより、緑色から黄色に発光する高輝度の蛍光体を提供することができる。
以下、本発明に係るシリケート系蛍光体及び発光装置を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
＜シリケート系蛍光体＞
以下、実施の形態に係るシリケート系蛍光体について説明する。
以下、実施の形態に係るシリケート系蛍光体について説明する。
本発明に係るシリケート系蛍光体は、一般式Ｂａ５−ｘ−ｙＥｕｘＭｙＳｉｍＯ５＋２ｍ（式中、ＭはＣａ及びＳｒの少なくともいずれか１種である。ｘ、ｙ、ｍは、０．０００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、２．５＜ｍ＜３．５である）で表される蛍光体である。
このシリケート系蛍光体は、約４８５ｎｍより長波長側の光では励起効率が低くなる。そのため、４８５ｎｍ以下の短波長側の光により効率よく励起される。そのうち特に４６０ｎｍ以下の短波長側の光により高効率に励起される。
シリケート系蛍光体を励起すると４９５ｎｍから５８４ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する。このシリケート系蛍光体の発光ピーク波長はシリケート系蛍光体の組成を種々変更すること、励起波長を変更することにより変えることができる。
シリケート系蛍光体の組成中のｘ、ｙ、ｍは、０．０００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、２．５＜ｍ＜３．５の範囲であることが好ましい。この範囲では４９５ｎｍから５８４ｎｍに発光ピーク波長を有し、緑色系から黄色系に発光する高輝度の蛍光体となる。このうち、０．１≦ｘ≦０．３が好ましい。この範囲にすることによりより高輝度にすることができるからである。２．７≦ｍ≦３．２が好ましい。この範囲にすることにより高輝度にすることができるからである。ｙを変更することにより種々の色調を有する蛍光体を提供することができる。
（シリケート系蛍光体の製造方法）
次に、本発明に係るシリケート系蛍光体、Ｂａ３．５Ｓｒ１．３Ｅｕ０．２Ｓｉ３Ｏ１１の製造方法を説明するが、本製造方法に限定されない。
次に、本発明に係るシリケート系蛍光体、Ｂａ３．５Ｓｒ１．３Ｅｕ０．２Ｓｉ３Ｏ１１の製造方法を説明するが、本製造方法に限定されない。
まずＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＳｉＯ２及びＥｕ２Ｏ３を、所定の配合比となるように調整、混合する。ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＳｉＯ２、Ｅｕ２Ｏ３の代わりに酸化物、炭酸化物、窒化物、イミド化合物、アミド化合物などの化合物を使用することもできる。また、例えばＢａＦ２のフラックスを用いることもできる。
次に、上記原料を秤量しボールミル等の混合機によって乾式で十分に混合する。
この原料混合物を坩堝に投入し、還元雰囲気下にて焼成する。焼成は、管状炉、箱型炉、高周波炉、メタル炉などを使用することができる。焼成温度は、特に限定されないが、１０００℃から１６００℃の範囲で焼成を行うことが好ましい。還元雰囲気は、窒素−水素雰囲気、窒素雰囲気、アンモニア雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気等でもよい。
得られた焼成品を粉砕、分散、篩過して目的のシリケート系蛍光体を得ることができる。
＜発光装置＞
以下、実施の形態に係る発光装置について説明する。図１は、実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
以下、実施の形態に係る発光装置について説明する。図１は、実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
実施の形態に係る発光装置１０は、リードフレーム４のカップ部４ａに発光素子１を載置している。カップ部４ａ内には蛍光体２を混合した封止部材３を配置している。カップ部４ａ及び封止部材３をモールド封止部材５で被覆している。蛍光体２は、少なくとも上述のシリケート系蛍光体を内在している。リードフレーム４は一対の正負の電極となっており、発光素子１の持つ正負の電極と電気的に接続している。
発光素子１は、電気エネルギーを光に換える光電変換素子であり、具体的には発光ダイオード、レーザーダイオード、面発光レーザーダイオード、無機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子などが該当する。特に、半導体発光素子の高出力化の面からは、発光ダイオードまたは面発光レーザーダイオードが好ましい。発光素子１は、長波長側の紫外線領域から短波長側の可視光領域に発光ピーク波長を有すれば良いが、特にシリケート系蛍光体を高効率に励起する、３６０ｎｍから４８５ｎｍの領域に発光ピーク波長を有するものが好ましい。
蛍光体２には、シリケート系蛍光体の他に、他の蛍光体が含まれていてもよい。他の蛍光体としては、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、希土類酸硫化物、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、又は、Ｅｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ５（ＰＯ４）３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ２Ｂ５Ｏ９Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｒ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｒ、ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｒ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
希土類酸硫化物蛍光体には、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどがある。
Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。
このほかＣａＳ：Ｅｕ、Ｚｎ２ＧｅＯ４：Ｍｎ、ＭＧａ２Ｓ４：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＭＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、Ｍ１．８Ｓｉ５Ｏ０．２Ｎ８：Ｅｕ、Ｍ０．９Ｓｉ７Ｏ０．１Ｎ１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
上述の第２の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、又は、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ等から選択される１種以上を含有させることもできる。
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
これらの蛍光体は、発光素子１の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体をシリケート系蛍光体と組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する発光装置を製造することができる。
例えば、青色に発光する発光素子と、緑色から黄色領域に発光するシリケート系蛍光体と、赤色に発光する（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：ＥｕやＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕと、を有する蛍光体２を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する発光装置１０を提供することができる。これは、色の三源色である赤・青・緑を使用しているため、シリケート系蛍光体及び他の蛍光体の配合比を変えることのみで、所望の白色光を実現することができる。
封止部材３は、耐熱性、耐光性に優れた部材を用いることが好ましい。例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ユリア樹脂などを使用することができる。封止部材３に拡散剤、着色剤、紫外線吸収剤を含有することもできる。
モールド封止部材５は、発光素子１やワイヤ、リードフレーム４の一部などを保護するために設ける。モールド封止部材５は、凸レンズ形状、凹レンズ形状の他、複数積層する構造であっても良い。モールド封止部材５の具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、シリカゾル、ガラスなどの透光性、耐候性、温度特性に優れた材料を使用することができる。モールド封止部材５には、拡散剤、着色剤、紫外線吸収剤や蛍光体を含有することもできる。
以下、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。図２は、実施例６及び１５のシリケート系蛍光体の励起スペクトルを示す図である。図３は、実施例６及び１５のシリケート系蛍光体の発光スペクトルを示す図である。シリケート系蛍光体の一般式はＢａ５−ｘ−ｙＥｕｘＭｙＳｉｍＯ５＋２ｍ（式中、ＭはＣａ及びＳｒの少なくともいずれか１種である。ｘ、ｙ、ｍは、０．０００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、２．５＜ｍ＜３．５である）である。実施例１乃至２２のシリケート系蛍光体はいずれもこの組成範囲内である。
＜実施例１乃至４＞
実施例１のシリケート系蛍光体は、ＢａＥｕ０．２Ｓｒ３．８Ｓｉ３Ｏ１１である。実施例２乃至４のシリケート系蛍光体の組成は表に示す通りである。実施例１乃至４のシリケート系蛍光体はｘ＝０．２、ｍ＝３として、ｙを変更したものである。
実施例１のシリケート系蛍光体は、ＢａＥｕ０．２Ｓｒ３．８Ｓｉ３Ｏ１１である。実施例２乃至４のシリケート系蛍光体の組成は表に示す通りである。実施例１乃至４のシリケート系蛍光体はｘ＝０．２、ｍ＝３として、ｙを変更したものである。
実施例１乃至７並びに実施例１１乃至２２は、励起光源に約４６０ｎｍのものを使用して、発光時の色調ｘ、ｙを測定する。相対発光強度は（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅと比較する。
実施例１乃至２２のシリケート系蛍光体を測定した結果を表に示す。表に示す実施例１乃至２２のシリケート系蛍光体の組成は焼成前のものである。
これにより緑色から黄色に発光する高輝度のシリケート系蛍光体を得ることができた。
＜実施例５乃至７＞
実施例５乃至７のシリケート系蛍光体も実施例１乃至４と同様にｘ＝０．２、ｍ＝３として、ｙを変更したものである。
実施例５乃至７のシリケート系蛍光体も実施例１乃至４と同様にｘ＝０．２、ｍ＝３として、ｙを変更したものである。
実施例６のシリケート系蛍光体の製造方法について説明する。
原料としてＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＳｉＯ２、Ｅｕ２Ｏ３と、フラックスとしてＢａＦ２とを用い、Ｂａ３．５Ｅｕ０．２Ｓｒ１．３Ｓｉ３Ｏ１１の組成比となるように調整、混合する。
ＢａＣＯ３ １３８．１ｇ
ＳｒＣＯ３ ３８．４ｇ
ＳｉＯ２ ３６．１ｇ
Ｅｕ２Ｏ３ ７．０４ｇ
ＢａＦ２ ０．７７ｇ
上記原料を秤量し混合機により乾式で十分に混合する。この混合原料を坩堝に詰め、水素−窒素の還元雰囲気下にて３００℃／ｈｒで１２００℃まで昇温し、高温部１２００℃で３時間焼成する。得られた焼成品を粉砕、分散、篩過することにより目的の蛍光体粉末が得られた。実施例１乃至２２も実施例６とほぼ同様の方法で形成されたものである。
ＢａＣＯ３ １３８．１ｇ
ＳｒＣＯ３ ３８．４ｇ
ＳｉＯ２ ３６．１ｇ
Ｅｕ２Ｏ３ ７．０４ｇ
ＢａＦ２ ０．７７ｇ
上記原料を秤量し混合機により乾式で十分に混合する。この混合原料を坩堝に詰め、水素−窒素の還元雰囲気下にて３００℃／ｈｒで１２００℃まで昇温し、高温部１２００℃で３時間焼成する。得られた焼成品を粉砕、分散、篩過することにより目的の蛍光体粉末が得られた。実施例１乃至２２も実施例６とほぼ同様の方法で形成されたものである。
＜実施例８乃至１０＞
実施例８乃至１０のシリケート系蛍光体は、実施例２乃至４のシリケート系蛍光体と同様に製造する。
実施例８乃至１０のシリケート系蛍光体は、実施例２乃至４のシリケート系蛍光体と同様に製造する。
実施例８乃至１０のシリケート系蛍光体は、励起光源に約４００ｎｍのものを使用して、色調ｘ、ｙを測定する。相対発光強度はＺｎＳ：Ｃｕと比較する。
＜実施例１１乃至２２＞
実施例１１乃至２２のシリケート系蛍光体は、５−ｘ−ｙ＝２．５、ｍ＝３として、ｘ、ｙを変更したものである。実施例１７のシリケート系蛍光体の組成はＢａ２．５Ｅｕ０．１５Ｓｒ２．３５Ｓｉ３Ｏ１１である。
実施例１１乃至２２のシリケート系蛍光体は、５−ｘ−ｙ＝２．５、ｍ＝３として、ｘ、ｙを変更したものである。実施例１７のシリケート系蛍光体の組成はＢａ２．５Ｅｕ０．１５Ｓｒ２．３５Ｓｉ３Ｏ１１である。
本発明の発光装置は、信号灯、照明、ディスプレイ、インジケーターや各種光源などに使用可能で、蛍光体を用いた発光装置に利用することができる。
１ 発光素子
２ 蛍光体
３ 封止部材
４ リードフレーム
５ モールド封止部材
１０ 発光装置
２ 蛍光体
３ 封止部材
４ リードフレーム
５ モールド封止部材
１０ 発光装置
Claims (2)
- 一般式
Ｂａ５−ｘ−ｙＥｕｘＭｙＳｉｍＯ５＋２ｍ
（式中、ＭはＣａ及びＳｒの少なくともいずれか１種である。ｘ、ｙ、ｍは、０．０００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、ｘ＋ｙ＜５、２．５＜ｍ＜３．５である）
で表されることを特徴とする蛍光体。 - ３６０ｎｍから４８５ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する発光素子と、前記発光素子からの光を吸収して波長変換され、４９５ｎｍから５８４ｎｍの領域に発光ピーク波長を有する一般式、
Ｂａ５−ｘ−ｙＥｕｘＭｙＳｉｍＯ５＋２ｍ
（式中、ＭはＣａ及びＳｒの少なくともいずれか１種である。ｘ、ｙ、ｍは、０．０００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、ｘ＋ｙ＜５、２．５＜ｍ＜３．５である）
で表される蛍光体と、を有することを特徴とする発光装置。
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