JP2009073870A - 蛍光体および発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記一般式(1)で表わされる組成を有する蛍光体である。
(M1-wRw)uAl1-xSi1+vOzNtCy (2)
(上記一般式(2)中、MはSiおよびAlを除く少なくとも1種の金属元素であり、Rは発光中心元素である。w,u,x,v,z,t,およびyは、次の関係を満たす数値である。
0.001<w<0.5; 0.66≦u≦1; 0.07≦x≦0.73
0.06≦v≦0.84; 0.04≦z≦0.44; 2.7≦t≦3.1
0.019≦y≦0.13)
【選択図】なし
Description
(上記一般式(1)中、MはSiおよびAlを除く少なくとも1種の金属元素であり、Rは発光中心元素である。w,u,x,v,z,t,およびyは、次の関係を満たす数値である。
0.06≦v≦0.84; 0.04≦z≦0.44; 2.7≦t≦3.1
0.019≦y≦0.13)
本発明の一態様にかかる発光装置は、250nm乃至500nmの波長の光を発光する発光素子と、前記発光素子上に配置された蛍光体層とを具備し、前記蛍光体層は、前述の蛍光体を含むこと特徴とする。
上記組成式(A)中、Mは、AlおよびSiを除く少なくとも1種の金属元素である。具体的には、金属元素Mとしては、Mg,Ca,Sr,Ba等のアルカリ土類金属;Y,Gd,La,Lu,Sc等の希土類;Li,Na,K等のアルカリ金属などが挙げられる。また、B,Ga,In,およびGe等が金属元素Mとして含有されてもよい。後述する発光中心元素が金属元素Mを置換するため、金属元素Mのイオン半径は発光中心元素のイオン半径と同等であることが望ましい。この点を考慮すると、Mとしてはアルカリ土類金属が好ましく、特にCaが好ましい。
発光中心元素Rとしては、例えば、Eu,Ce,Mn,Tb,Yb,Dy,Sm,Tm,Pr,Nd,Pm,Ho,Er,Gd,Cr,Sn,Cu,Zn,Ga,Ge,As,Ag,Cd,In,Sb,Au,Hg,Tl,Pb,Bi,およびFeなどが挙げられる。発光波長の可変性等を考慮すると、Eu、TbおよびCeの少なくとも1種を用いることが好ましい。
0.06≦v≦0.84; 0.04≦z≦0.44; 2.7≦t≦3.1
0.019≦y≦0.13
発光中心元素Rは、金属元素Mの少なくとも0.1モル%を置換することが必要である。置換量が0.1モル%未満の場合には、十分な発光効果を得ることが困難となる。発光確率の低下(濃度消光)を極力抑制するために、発光中心元素Rの置換量は、金属元素Mの50モル%未満に規定される。
0.10≦z≦0.25; 0.022≦y≦0.045
特に、MとしてCaが含有された場合には、zが0.11以下であるとともにuが0.79以上に規定されると、結晶欠陥が抑制され発光強度および発光効率の点で、より望ましいものとなる。
図示する発光装置においては、樹脂ステム200はリードフレームを成形してなるリード201およびリード202と、これに一体成形されてなる樹脂部203とを有する。樹脂部203は、上部開口部が底面部より広い凹部205を有しており、この凹部の側面には反射面204が設けられる。
出発原料粉末として、Ca3N2,AlN,Si3N4,SiCおよびEu2O3を準備した。原料粉末は、窒素ガスを充填したグローブボックス内で、各々0.0323モル、0.09モル、0.033モル、0.01モルおよび0.0015モル秤量し、めのう乳鉢を用いて乾式混合して混合粉末を得た。
実施例1で得られた混合粉末から、焼結体を作製した。具体的には、実施例1と同様に作製した混合粉末をカーボンシートで挟み、SPS(スパークプラズマ焼成)法により30MPaで加圧しながら、0.1MPaのN2雰囲気中1800℃で10分間焼成した。
Ca3N2の配合量を0.0328モルに変更し、Eu2O3の配合量を0.0008モルに変更し、AlNの配合量を0.075モルに変更し、SiCの配合量を0.025モルに変更した以外は、実施例1と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結体と焼結粉体の混合物であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
AlNの配合量を0.05モルに変更し、SiCの配合量を0.05モルに変更した以外は、実施例3と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結体と焼結粉体の混合物であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
AlNの配合量を0.025モルに変更し、SiCの配合量を0.075モルに変更した以外は、実施例3と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結体と焼結粉体の混合物であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
出発原料粉末として、Ca3N2,AlN,Si3N4,SiCおよびEuNを準備した。原料粉末は、湿度が3%以下に制御された窒素ガスを充填したグローブボックス内で、各々0.0328モル、0.075モル、0.033モル、0.025モルおよび0.0016モル秤量し、めのう乳鉢を用いて乾式混合して混合粉末を得た。
この混合粉末を窒化ホウ素るつぼに充填し、この窒化ホウ素るつぼをカーボンるつぼ内に設置する2重るつぼ構造にした。
Ca3N2の配合量を0.033モルに変更し、EuNの配合量を0.001モルに変更した以外は、実施例6と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結粉体であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
Ca3N2の配合量を0.03266モルに変更し、EuNの配合量を0.002モルに変更した以外は、実施例6と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結粉体であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
Ca3N2の配合量を0.03253モルに変更し、EuNの配合量を0.0024モルに変更した以外は、実施例6と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結粉体であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
AlNの配合量を0.05モルに変更し、SiCの配合量を0.05モルに変更した以外は、実施例6と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結粉体であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
原料の秤量および混合をバキュームグローブボックスで行なった以外は実施例7と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結粉体であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
原料の秤量および混合をバキュームグローブボックスで行なった以外は実施例6と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結粉体であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
原料の秤量および混合をバキュームグローブボックスで行なった以外は実施例8と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結粉体であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
原料の秤量および混合をバキュームグローブボックスで行なった以外は実施例9と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。
焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結粉体であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
AlNの配合量を0.1モルに変更し、SiCの配合量を0モルに変更した以外は、実施例1と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色の赤い焼結体と焼結粉体の混合物であり、ブラックライトおよびピーク波長が457nmのLEDで励起した結果、赤色発光が観察された。
0.0008モルのEu2O3を0.0004モルのTb4O7に変更した以外は、実施例1と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が薄黄色の焼結体と焼結粉体の混合物であり、ブラックライト励起で緑色発光が、395nm励起および457nm励起で黄色発光が観察された。
実施例15の焼結体をるつぼから分取し、乳鉢で解砕した。これを、457nmのピーク波長を有する発光ダイオードおよび365nmのピーク波長を有する紫外線ランプにより励起して、発光スペクトルを観察した。
0.0008モルのEu2O3を0.0016モルのCeO2に変更した以外は、実施例1と同様の手法により本実施例の蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が薄黄色の焼結体と焼結粉体の混合物であり、395nm励起および457nm励起で橙色発光が観察された。
実施例16の焼結体をるつぼから分取し、乳鉢で解砕した。これを、457nmのピーク波長を有する発光ダイオードにより励起して、発光スペクトルを観察した。
0.10≦z≦0.25; 0.022≦y≦0.045
図26乃至28のグラフには、実施例1、3乃至5、8乃至11の蛍光体についての結果を示したが、他の実施例にかかる蛍光体においても、同様に比較例を上回る良好な温度特性が得られた。
204…反射面; 205…凹部; 206…発光チップ
207…ボンディングワイヤー; 208…ボンディングワイヤー
209…蛍光層; 210…蛍光体; 211…樹脂層。
Claims (4)
- 波長250nm乃至500nmの光で励起した際に波長580nm乃至700nmの間に発光ピークを示し、下記一般式(1)で表わされる組成を有することを特徴とする蛍光体。
(M1-wRw)uAl1-xSi1+vOzNtCy (1)
(上記一般式(1)中、MはSiおよびAlを除く少なくとも1種の金属元素であり、Rは発光中心元素である。w,u,x,v,z,t,およびyは、次の関係を満たす数値である。
0.001<w<0.5; 0.66≦u≦1; 0.07≦x≦0.73
0.06≦v≦0.84; 0.04≦z≦0.44; 2.7≦t≦3.1
0.019≦y≦0.13) - 前記一般式(1)におけるMはアルカリ土類金属元素であり、x,v,z,およびyは、以下の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。
0.24≦x≦0.48; 0.25≦v≦0.52
0.10≦z≦0.25; 0.022≦y≦0.045 - 前記一般式(1)におけるMはCaであり、zおよびuは以下の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。
z≦0.11; 0.79≦u - 250nm乃至500nmの波長の光を発光する発光素子と、
前記発光素子上に配置された蛍光体層とを具備し、
前記蛍光体層は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蛍光体を含むことを特徴とする発光装置。
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