JP2009238886A - Wavelength converter and light-emitting device, and lighting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength converter and a light-emitting device, and a lighting device capable of improving luminous efficiency. <P>SOLUTION: The wavelength converter 19 converts the wavelength of light emitted from a light source and outputs output light including the wavelength-converted light. In the wavelength converter, phosphors for emitting red light, emitting blue light, and emitting green light are dispersed in a transparent matrix, the quantization efficiency of the phosphor for emitting blue light is higher than that of the phosphor for emitting red light and the phosphor for emitting green light, and the average grain size of the phosphor for emitting blue light is smaller than that of the phosphor for emitting red light and the phosphor for emitting green light. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)などの光源から発せられる光の波長を変換して、波長が変換された光を含む出力光を出力する波長変換器、または波長変換器を搭載した発光装置、ならびに該発光装置を具備した照明装置に関する。   The present invention is equipped with a wavelength converter that converts the wavelength of light emitted from a light source such as an LED (Light Emitting Diode) and outputs output light including the light whose wavelength has been converted, or a wavelength converter. The present invention relates to a light emitting device and a lighting device including the light emitting device.

半導体材料からなる発光素子(以下「LEDチップ」とも言う)は、小型で電力効率が良く鮮やかに発色する。LEDチップは、製品寿命が長い、オン・オフ点灯の繰り返しに強い、消費電力が低い、という優れた特徴を有するため、液晶等のバックライト光源および蛍光ランプ等の照明用光源への応用が期待されている。   A light-emitting element made of a semiconductor material (hereinafter also referred to as “LED chip”) is small in size, has high power efficiency, and vividly develops color. LED chips have excellent features such as long product life, strong resistance to repeated on / off lighting, and low power consumption, so they are expected to be applied to backlight sources such as liquid crystals and lighting sources such as fluorescent lamps. Has been.

LEDチップは、LEDチップの光の一部を蛍光体で波長変換し、当該波長変換された光と波長変換されないLEDの光とを混合して放出することにより、LEDの光とは異なる色を発光する発光装置に応用されている。   The LED chip converts a part of the light of the LED chip with a phosphor, and mixes and emits the wavelength-converted light and the light of the LED that is not wavelength-converted, thereby producing a color different from that of the LED light. It is applied to light emitting devices that emit light.

このような発光装置としては、例えば、青色LEDチップ上に(Y,Gd)(Al,Ga)12の組成式で表されるYAG系蛍光体等の黄色に発光する蛍光体を配置したものが知られている。 As such a light emitting device, for example, a phosphor emitting yellow light such as a YAG phosphor represented by a composition formula of (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 is arranged on a blue LED chip. Is known.

この発光装置では、LEDチップから発する光が黄色成分の蛍光体に照射されると、黄色に発光する蛍光体は励起されて可視光を発し、この可視光が出力として利用される。ところが、LEDチップの明るさを変えると、青色と黄色との光量比が変化するため、白色の色調が変化し、演色性に劣るといった問題があった。   In this light emitting device, when the light emitted from the LED chip is irradiated onto the yellow component phosphor, the phosphor emitting yellow light is excited to emit visible light, and this visible light is used as an output. However, when the brightness of the LED chip is changed, the light quantity ratio between blue and yellow changes, so that there is a problem that the color tone of white changes and the color rendering property is inferior.

そこで、このような課題を解決するために、LEDチップとして400nm以下のピークを有する紫色LEDチップを用いるとともに、波長変換器には3種類の蛍光体を高分子樹脂中に混ぜ込んだ構造を採用し、紫色光を赤色、緑色、青色の各波長に変換して白色を発光することが提案されている(特許文献1参照)。これにより、演色性を向上することができる。   Therefore, in order to solve such problems, a purple LED chip having a peak of 400 nm or less is used as the LED chip, and the wavelength converter employs a structure in which three kinds of phosphors are mixed in a polymer resin. However, it has been proposed to emit white light by converting violet light into red, green, and blue wavelengths (see Patent Document 1). Thereby, a color rendering property can be improved.

しかしながら、特許文献1に記載の発光装置では、励起光400nm付近の紫外域領域に対する赤色に発光する蛍光体の量子効率が低いため、白色光の発光効率を向上できないという問題があった。   However, the light emitting device described in Patent Document 1 has a problem in that the luminous efficiency of white light cannot be improved because the quantum efficiency of the phosphor that emits red light in the ultraviolet region near 400 nm of excitation light is low.

このような状況を鑑み、赤色に発光する蛍光体の開発が行われてきており、従来、Ba3−x−yEuMnMgSiの化学式で表される赤色に発光する珪酸塩系蛍光体が知られている(例えば、非特許文献1)。 In view of such circumstances, phosphors that emit red light have been developed, and conventionally, silicates that emit red light represented by the chemical formula Ba 3-xy Eu x Mn y MgSi 2 O 8 have been developed. System phosphors are known (for example, Non-Patent Document 1).

また、発光素子400nm以下にピーク波長を有するLEDチップと組み合わせて用いることができる黄色乃至緑色(以下、黄緑色という)に発光する蛍光体として、Euを含む蛍光体の開発が行なわれている(特許文献2参照)。   In addition, a phosphor containing Eu has been developed as a phosphor emitting in yellow to green (hereinafter referred to as yellow-green) that can be used in combination with an LED chip having a peak wavelength of 400 nm or less as a light emitting element ( Patent Document 2).

この特許文献2には、Sr2−x−yBaEuSiO4で表される蛍光体が開示されており、Si 1モルに対するSrのモル比と、Baのモル比と、Euのモル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Siが2の蛍光体が開示されている。
特開2002−314142号公報 特開2004−115633号公報 ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサイエティ(Journal of Electrochemical Society)、1968年、P773-778
This Patent Document 2 discloses a phosphor represented by Sr2 -xy Ba x Eu y SiO 4 , wherein the molar ratio of Sr to the molar ratio of Si, the molar ratio of Ba, and the molar ratio of Eu. A phosphor having a total ratio (Sr + Ba + Eu) / Si of 2 is disclosed.
JP 2002-314142 A JP 2004-115633 A Journal of Electrochemical Society, 1968, P773-778

しかしながら、特許文献1に記載された波長変換器の赤色に発光する蛍光体として、非特許文献1に記載されたBa3−x−yEuMnMgSiの化学式で表されるアルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体を、また緑色に発光する蛍光体として、特許文献2に記載されたSr2−x−yBaEuSiO4の化学式で表されるアルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体を、それぞれ用いたとしても、未だ赤色蛍光体および緑色蛍光体の量子効率が低く、発光装置の発光効率が低いという問題があった。 However, as a phosphor emitting red light of the wavelength converter described in Patent Document 1, an alkali represented by the chemical formula of Ba 3-xy Eu x Mn y MgSi 2 O 8 described in Non-Patent Document 1 is used. An alkaline earth metal silicate represented by a chemical formula of Sr 2-xy Ba x Eu y SiO 4 described in Patent Document 2 as an earth metal silicate phosphor and a phosphor emitting green light Even when each of the phosphors is used, there is still a problem that the red phosphor and the green phosphor have low quantum efficiency and the light emitting device has low luminous efficiency.

本発明は、発光効率を向上できる波長変換器および発光装置ならびに照明装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the wavelength converter and light-emitting device which can improve luminous efficiency, and an illuminating device.

本発明の波長変換器は、光源から発せられる光の波長を変換して、波長が変換された光を含む出力光を出力する波長変換器であって、透明マトリクス中に、赤色に発光する蛍光体、青色に発光する蛍光体および緑色に発光する蛍光体を分散してなるとともに、前記青色に発光する蛍光体の量子効率が、前記赤色に発光する蛍光体および前記緑色に発光する蛍光体の量子効率よりも高く、かつ、前記青色に発光する蛍光体の平均粒径が、前記赤色に発光する蛍光体および前記緑色に発光する蛍光体の平均粒径よりも小さいことを特徴とする。   The wavelength converter of the present invention is a wavelength converter that converts the wavelength of light emitted from a light source and outputs output light including the light whose wavelength has been converted, and emits red light in a transparent matrix. Body, phosphors emitting blue light, and phosphors emitting green light, and the quantum efficiency of the phosphors emitting blue light is that of the phosphors emitting red light and the phosphors emitting green light. The average particle diameter of the phosphor that emits blue light is smaller than the average particle diameter of the phosphor that emits red light and the phosphor that emits green light.

本発明の波長変換器では、量子効率の高い青色に発光する蛍光体(以後、青色発光蛍光体ということがある)の平均粒径が、他の蛍光体粒子よりも小さいため、青色に発光する蛍光体に当たった光が反射、もしくは波長変換された青色の光が、赤色に発光する蛍光体(以後、赤色発光蛍光体ということがある)および緑色に発光する蛍光体(以後、緑色発光蛍光体ということがある)に当たり、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体に吸収されるため、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体の量子効率を向上することができる。   In the wavelength converter of the present invention, the phosphor having a high quantum efficiency that emits blue light (hereinafter sometimes referred to as a blue light-emitting phosphor) has a smaller average particle size than other phosphor particles, and thus emits blue light. Phosphor that emits red light (hereinafter sometimes referred to as a red light emitting phosphor) and blue light that is reflected or wavelength-converted by the light hitting the phosphor and emits green light (hereinafter, green light emitting fluorescence) In other words, the quantum efficiency of the red light emitting phosphor and the green light emitting phosphor can be improved.

また、本発明の波長変換器は、前記青色に発光する蛍光体の平均粒径が10μm以下であり、前記赤色に発光する蛍光体および前記緑色に発光する蛍光体の平均粒径が15μm以上であることを特徴とする。このような波長変換器では、青色発光蛍光体により反射される光、もしくは波長変換された青色の光が多くなり、かつ、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体に当たりやすくなり、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体の量子効率を上げることができる。   In the wavelength converter of the present invention, an average particle diameter of the phosphor emitting blue light is 10 μm or less, and an average particle diameter of the phosphor emitting red light and the phosphor emitting green light is 15 μm or more. It is characterized by being. In such a wavelength converter, the light reflected by the blue light-emitting phosphor or the wavelength-converted blue light is increased, and the red light-emitting phosphor and the green light-emitting phosphor are easily hit. The quantum efficiency of the green light emitting phosphor can be increased.

また、本発明の発光装置は、発光素子と、該発光素子が載置された基体と、前記発光素子が発光する光を波長変換する上記の波長変換器とを具備してなることを特徴とする。このような発光装置では、白色光の発光効率を向上できる。   The light-emitting device of the present invention comprises a light-emitting element, a base on which the light-emitting element is mounted, and the wavelength converter that converts the wavelength of light emitted from the light-emitting element. To do. In such a light emitting device, the luminous efficiency of white light can be improved.

さらに、本発明の照明装置は、上記の発光装置を複数具備してなることを特徴とする。このような照明装置では、上記発光装置を複数具備してなるため、演色性を向上できる。   Furthermore, an illumination device according to the present invention includes a plurality of the light emitting devices described above. Since such a lighting device includes a plurality of the light emitting devices, color rendering can be improved.

本発明の波長変換器では、青色発光蛍光体の平均粒径が、他の蛍光体よりも小さいため、青色に発光する蛍光体に当たった光が反射、もしくは波長変換された青色の光が、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体に当たり、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体に吸収されるため、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体の量子効率を向上することができる。   In the wavelength converter of the present invention, since the average particle size of the blue light emitting phosphor is smaller than other phosphors, the light hitting the phosphor emitting blue light is reflected, or the blue light whose wavelength is converted, The red light emitting phosphor and the green light emitting phosphor hit the red light emitting phosphor and the green light emitting phosphor, so that the quantum efficiency of the red light emitting phosphor and the green light emitting phosphor can be improved.

本発明の発光装置、照明装置は、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体の量子効率を向上できるため、演色性を向上できる。   Since the light emitting device and the lighting device of the present invention can improve the quantum efficiency of the red light emitting phosphor and the green light emitting phosphor, the color rendering properties can be improved.

本発明の波長変換器、および波長変換器を搭載した発光装置を図面を用いて説明する。図1は、本発明の発光装置11の一実施形態を示す概略断面図である。図1によれば、本発明の発光装置11は、電極13が形成された基板(基体)15と、基板15上に設けられている発光素子17と、基板15上に発光素子17を覆うように形成された1層の波長変換器19と、光を反射する反射部材21とを備えている。尚、符号22はワイヤ、符号16は接着剤である。   A wavelength converter of the present invention and a light emitting device equipped with the wavelength converter will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a light emitting device 11 of the present invention. According to FIG. 1, the light emitting device 11 of the present invention covers a substrate (base body) 15 on which an electrode 13 is formed, a light emitting element 17 provided on the substrate 15, and a light emitting element 17 on the substrate 15. 1 layer of wavelength converters 19 and a reflecting member 21 that reflects light. Reference numeral 22 is a wire, and reference numeral 16 is an adhesive.

波長変換器19は、例えば、透明マトリクス中に、波長が430nmから490nmの蛍光(青色)を発する蛍光体(図示せず)、波長が520nmから570nmの蛍光(緑色)を発する蛍光体(図示せず)、波長が600nmから650nmの蛍光(赤色)を発する蛍光体(図示せず)が含有されており、光源である発光素子17から発せられる光の一部の波長を他の波長に変換して、波長が変換された光を含む出力光を出力し、ある波長を有する発光素子17の光を他の波長を有する光に変換する。   The wavelength converter 19 includes, for example, a phosphor (not shown) that emits fluorescence (blue) having a wavelength of 430 nm to 490 nm and a phosphor (green) that emits fluorescence (green) having a wavelength of 520 nm to 570 nm in a transparent matrix. 1), a phosphor (not shown) that emits fluorescence (red) having a wavelength of 600 nm to 650 nm is contained, and a part of the wavelength of light emitted from the light emitting element 17 as a light source is converted into another wavelength. Thus, the output light including the light whose wavelength has been converted is output, and the light of the light emitting element 17 having a certain wavelength is converted into light having another wavelength.

青色を発する蛍光体は、例えば、波長が400nm前後の光で励起される量子効率が高い材料からなる。一方、緑色を発する蛍光体は、例えば、波長が400nmから460nmまでの光で励起される材料からなる。また、赤色を発する蛍光体は、例えば、波長が400nmから460nmだけでなく、550nm付近の光でも励起される材料からなる。   The phosphor that emits blue light is made of, for example, a material having high quantum efficiency that is excited by light having a wavelength of around 400 nm. On the other hand, the phosphor emitting green is made of a material excited by light having a wavelength of 400 nm to 460 nm, for example. The phosphor emitting red light is made of a material that is excited not only by a wavelength of 400 nm to 460 nm but also by light in the vicinity of 550 nm.

また、本発明の波長変換器では、青色発光蛍光体の波長370〜420nmにおける吸収率が、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体の波長370〜420nmにおける吸収率よりも低いことが望ましい。このような波長変換器では、青色発光蛍光体粒子の吸収率を低く設定することにより、効率良く乱反射させることができる。   Further, in the wavelength converter of the present invention, it is desirable that the absorptivity of the blue light emitting phosphor at a wavelength of 370 to 420 nm is lower than the absorptance of the red light emitting phosphor and the green light emitting phosphor at a wavelength of 370 to 420 nm. In such a wavelength converter, irregular reflection can be efficiently performed by setting the absorption rate of the blue light emitting phosphor particles low.

波長変換器19は、蛍光体を均一に分散および担持し、かつ蛍光体の光劣化を抑制することができるため、高分子樹脂やガラス材料などの透明マトリクス中に蛍光体を分散して形成することが好ましい。高分子樹脂膜、ゾルゲルガラス薄膜などのガラス材料としては、透明性が高く、かつ加熱や光によって容易に変色しない耐久性を有するものが望ましい。   Since the wavelength converter 19 can uniformly disperse and carry the phosphor and can suppress light deterioration of the phosphor, the wavelength converter 19 is formed by dispersing the phosphor in a transparent matrix such as a polymer resin or a glass material. It is preferable. As a glass material such as a polymer resin film or a sol-gel glass thin film, a material having high transparency and durability that is not easily discolored by heating or light is desirable.

高分子樹脂膜は、材料は特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、酢酸セルロース、ポリアリレート、さらにこれら材料の誘導体が用いられる。特に、350nm以上の波長域において高い光透過性を有していることが好ましい。このような透明性に加え、耐熱性の観点から、シリコーン樹脂がより好適に用いられる。   The material of the polymer resin film is not particularly limited. For example, epoxy resin, silicone resin, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polyethersulfone, cellulose acetate, polyarylate, Derivatives of these materials are used. In particular, it is preferable to have high light transmittance in a wavelength region of 350 nm or more. In addition to such transparency, a silicone resin is more preferably used from the viewpoint of heat resistance.

ガラス材料は、シリカ、チタニア、ジルコニア、さらにそれらのコンポジット系を例示できる。高分子樹脂膜と比較して、光、特に紫外線に対する耐久性が高く、さらに熱に対する耐久性が高いことから、製品の長寿命化を実現できる。また、ガラス材料は、安定性を向上させることができることから、信頼性の高い発光装置を実現できる。   Examples of the glass material include silica, titania, zirconia, and composite materials thereof. Compared to a polymer resin film, it has a high durability against light, particularly ultraviolet rays, and further has a high durability against heat, so that the product life can be extended. In addition, since the glass material can improve stability, a highly reliable light-emitting device can be realized.

波長変換器19は、ゾルゲルガラス膜などのガラス材料または高分子樹脂膜を用いて、塗布法により形成することができる。一般的な塗布法であれば限定されないが、ディスペンサーによる塗布が好ましい。例えば、液状で未硬化の樹脂、ガラス材料、または溶剤で可塑性を持たせた樹脂およびガラス材料に、蛍光体を混合することにより製造することができる。未硬化の樹脂としては、例えばシリコーン樹脂が使用できる。これらの樹脂は2液を混合して硬化させるタイプのものであっても1液で硬化するタイプのものであっても良く、2液を混合して硬化させるタイプの場合、両液にそれぞれ蛍光体を混練してもよく、あるいはどちらか一方の液に蛍光体を混練しても構わない。また、溶剤で可塑性を持たせた樹脂としては例えばアクリル樹脂を使用することができる。   The wavelength converter 19 can be formed by a coating method using a glass material such as a sol-gel glass film or a polymer resin film. Although it will not be limited if it is a general coating method, the application | coating by a dispenser is preferable. For example, it can be produced by mixing a phosphor with a liquid uncured resin, a glass material, or a resin and a glass material plasticized with a solvent. As the uncured resin, for example, a silicone resin can be used. These resins may be of a type that is cured by mixing two liquids, or a type that is cured by one liquid. The body may be kneaded, or the phosphor may be kneaded in either one of the liquids. In addition, as a resin made plastic with a solvent, for example, an acrylic resin can be used.

硬化した波長変換器19は、未硬化状態でディスペンサー等の塗布法を使用するなどして、フィルム状に成形したり、所定の型に流し込んで固めたりすることで得られる。樹脂およびガラス材料を硬化させる方法としては、熱エネルギーや光エネルギーを使う方法がある他、溶剤を揮発させる方法がある。   The cured wavelength converter 19 can be obtained by forming into a film shape by using a coating method such as a dispenser in an uncured state, or pouring into a predetermined mold and hardening. As a method of curing the resin and the glass material, there are a method of using heat energy and light energy, and a method of volatilizing the solvent.

電極13を形成する導体は、発光素子17を電気的に接続するための導電路としての機能を有し、基体15の下面から上面に引き出され、ワイヤ22にて発光素子17と電気的に接続されている。導体としては、例えば、W、Mo、CuまたはAg等の金属粉末を含むメタライズ層を用いることができる。導体は、基板15がセラミックスから成る場合、その上面に配線導体がタングステン(W)またはモリブデン(Mo)−マンガン(Mn)等から成る金属ペーストを高温で熱処理して形成され、基板15が樹脂から成る場合、銅(Cu)または鉄(Fe)−ニッケル(Ni)合金等から成るリード端子がモールド成型されて基板15の内部に設置固定される。   The conductor forming the electrode 13 has a function as a conductive path for electrically connecting the light emitting element 17, is drawn from the lower surface of the base body 15 to the upper surface, and is electrically connected to the light emitting element 17 by the wire 22. Has been. As the conductor, for example, a metallized layer containing metal powder such as W, Mo, Cu, or Ag can be used. When the substrate 15 is made of ceramic, the conductor is formed on the upper surface of the wiring conductor by heat-treating a metal paste made of tungsten (W) or molybdenum (Mo) -manganese (Mn) or the like at a high temperature. In this case, a lead terminal made of copper (Cu) or iron (Fe) -nickel (Ni) alloy or the like is molded and fixed inside the substrate 15.

基板15は熱伝導性が高く、かつ全反射率の大きいことが求められるため、例えばアルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック材料の他に、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂が好適に用いられる。   Since the substrate 15 is required to have high thermal conductivity and high total reflectance, for example, a polymer resin in which metal oxide fine particles are dispersed is suitably used in addition to a ceramic material such as alumina or aluminum nitride. .

発光素子17は、蛍光体の励起を効率的に行なうことができるため、中心波長が370〜420nmの光を発する半導体材料を備えた発光素子を用いている。これにより、出力光の強度を高め、より発光効率の高い発光装置を得ることが可能となる。   The light-emitting element 17 uses a light-emitting element including a semiconductor material that emits light having a center wavelength of 370 to 420 nm because phosphors can be efficiently excited. As a result, it is possible to increase the intensity of the output light and obtain a light emitting device with higher luminous efficiency.

発光素子17は、上記中心波長を発するものが好ましいが、発光素子基板表面に、半導体材料からなる発光層を備える構造(図示せず)を有していることが、高い量子効率を有する点で好ましい。このような半導体材料として、ZnSeまたは窒化物半導体(GaN等)等種々の半導体を挙げることができるが、発光波長が上記波長範囲であれば、特に半導体材料の種類は限定されない。これらの半導体材料を有機金属気相成長法(MOCVD法)や分子線エピタシャル成長法等の結晶成長法により、発光素子基板上に半導体材料からなる発光層を有する積層構造を形成すれば良い。発光素子基板は、結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるために、例えば窒化物半導体からなる発光層を表面に形成する場合、サファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO、ZrB、GaNまたは石英等の材料が好適に用いられる。 The light emitting element 17 preferably emits the center wavelength. However, the light emitting element substrate has a structure (not shown) including a light emitting layer made of a semiconductor material on the surface of the light emitting element substrate in that it has high quantum efficiency. preferable. Examples of such semiconductor materials include various semiconductors such as ZnSe and nitride semiconductors (GaN and the like), but the type of the semiconductor material is not particularly limited as long as the emission wavelength is in the above wavelength range. A stacked structure including a light-emitting layer made of a semiconductor material may be formed over a light-emitting element substrate using a crystal growth method such as a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or a molecular beam epitaxial growth method. In order to form a nitride semiconductor with good crystallinity with high productivity, for example, when a light emitting layer made of a nitride semiconductor is formed on the surface of the light emitting element substrate, sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, ZrB 2 , GaN Alternatively, a material such as quartz is preferably used.

発光素子17と波長変換器19の側面には、必要に応じて、光を反射する反射部材21を設け、側面に逃げる光を前方に反射し、出力光の強度を高めることができる。反射部材21の材料としては、例えばアルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、銅(Cu)、金(Au)、鉄(Fe)またはこれらの積層構造物や合金、さらにアルミナセラミックス等のセラミックス、またはエポキシ樹脂等の樹脂を用いることができる。   If necessary, a reflecting member 21 that reflects light is provided on the side surfaces of the light emitting element 17 and the wavelength converter 19, and the light escaping to the side surface can be reflected forward to increase the intensity of the output light. Examples of the material of the reflecting member 21 include aluminum (Al), nickel (Ni), silver (Ag), chromium (Cr), titanium (Ti), copper (Cu), gold (Au), iron (Fe), and these. These laminated structures and alloys, ceramics such as alumina ceramics, or resins such as epoxy resins can be used.

本実施形態の発光装置は、図1に示すように、波長変換器19を発光素子17上に設置することにより得られる。波長変換器19を発光素子17上に設置する方法としては硬化したシート状の波長変換器19を発光素子17上に設置することが可能である。   The light-emitting device of this embodiment is obtained by installing the wavelength converter 19 on the light-emitting element 17 as shown in FIG. As a method of installing the wavelength converter 19 on the light emitting element 17, it is possible to install the cured sheet-like wavelength converter 19 on the light emitting element 17.

本発明の照明装置は、図1に示すような発光装置を、例えば、基板に複数配置し、これらの発光装置を電気的に接続して構成される。また、基板15の表面に複数の発光素子17、波長変換器19、反射部材21を形成し、複数の発光装置を形成し、これらの発光装置を電気的に接続して照明装置を形成しても良い。   The lighting device of the present invention is configured by arranging a plurality of light emitting devices as shown in FIG. 1 on a substrate, for example, and electrically connecting these light emitting devices. Further, a plurality of light emitting elements 17, a wavelength converter 19, and a reflecting member 21 are formed on the surface of the substrate 15 to form a plurality of light emitting devices, and these light emitting devices are electrically connected to form an illumination device. Also good.

波長変換器は、透明マトリクス中に、赤色発光蛍光体、青色発光蛍光体および緑色発光蛍光体を分散して構成されている。
(赤色発光蛍光体の説明)
赤色発光蛍光体は、平均粒径D50が15〜25μmの蛍光体からなるもので、平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。また、赤色発光蛍光体の量子効率は35〜45%とされている。
The wavelength converter is configured by dispersing a red light emitting phosphor, a blue light emitting phosphor, and a green light emitting phosphor in a transparent matrix.
(Description of red-emitting phosphor)
The red light-emitting phosphor is made of a phosphor having an average particle diameter D50 of 15 to 25 μm, and the average particle diameter can be measured by a laser diffraction scattering method. The quantum efficiency of the red light emitting phosphor is 35 to 45%.

赤色発光蛍光体は、アルカリ土類金属珪酸塩からなるもので、例えば、M(MはBa、またはBaとSr、あるいはBaとCa)、Eu、Mg、MnおよびSiを必須成分として含有する蛍光体である。そして、Si 1モルに対するEuのモル比が0.14以下であり、Si 1モルに対するMnのモル比が0.07以下のものである。 The red light-emitting phosphor is made of an alkaline earth metal silicate and contains, for example, M 1 (M 1 is Ba, Ba and Sr, or Ba and Ca), Eu, Mg, Mn, and Si as essential components. It is a phosphor. And the molar ratio of Eu with respect to 1 mol of Si is 0.14 or less, and the molar ratio of Mn with respect to 1 mol of Si is 0.07 or less.

赤色発光蛍光体は、例えば、M 3−aEuMg1−bMnSiの化学組成(但し、aは0<a≦0.264、bは0<b≦0.132、cは1.905≦c≦2.025を満足する値である)を有する。この化学組成で表される蛍光体は、化学量論組成に近く、励起光を赤色に変換することのできる結晶が再現よく形成されるとともに、結晶相の制御を容易に行うことができ、さらに赤色以外の変換光の発生を抑制することができる。 Red-emitting phosphor, for example, M 1 3-a Eu a Mg 1-b Mn b chemical composition of Si c O 8 (provided that, a 0 <a ≦ 0.264, b is 0 <b ≦ 0.132 , C is a value satisfying 1.905 ≦ c ≦ 2.025). The phosphor represented by this chemical composition is close to the stoichiometric composition, so that crystals capable of converting excitation light into red can be formed with good reproducibility, and the crystal phase can be easily controlled. Generation of converted light other than red can be suppressed.

Euのモル比aは、M 3−aEuMg1−bMnSi中で0<a≦0.264を満たせばよい。しかし、発光中心イオンEu2+のモル比aが小さすぎると、量子効率が小さくなる傾向がある。一方、多すぎても、濃度消光と呼ばれる現象によりやはり量子効率が小さくなる傾向がある。下限としては0.06≦aが好ましい。特には、aは、0.1≦a≦0.2の範囲にあることが望ましい。 Molar ratio a of Eu is in M 1 3-a Eu a Mg 1-b Mn b Si c O 8 0 < should satisfy a ≦ 0.264. However, if the molar ratio a of the luminescent center ion Eu 2+ is too small, the quantum efficiency tends to be small. On the other hand, if the amount is too large, the quantum efficiency tends to decrease due to a phenomenon called concentration quenching. The lower limit is preferably 0.06 ≦ a. In particular, a is preferably in the range of 0.1 ≦ a ≦ 0.2.

Mnのモル比は0<b≦0.132を満たせばよい。しかし蛍光体は励起光源の照射を受けて励起したEu2+のエネルギーがMn2+に移動し、Mn2+が赤発光しているものと考えられているため、Mnの組成によりエネルギー移動の程度が異なる。それゆえ高い赤色の量子効率を得るには、0.01≦b≦0.1であることが好ましい。さらに、bは、0.075≦b≦0.1を満足することが望ましい。 The molar ratio of Mn should satisfy 0 <b ≦ 0.132. However phosphor energy Eu 2+ excited by irradiation of the excitation light source is moved to Mn 2+, because the Mn 2+ is believed to have red light emission, the degree of energy transfer varies depending on the composition of the Mn . Therefore, in order to obtain high red quantum efficiency, it is preferable that 0.01 ≦ b ≦ 0.1. Further, b preferably satisfies 0.075 ≦ b ≦ 0.1.

また、cは、1.905≦c≦2.025を満足すればよい。   Further, c may satisfy 1.905 ≦ c ≦ 2.025.

尚、赤色発光蛍光体は、M 3−x−yEuMgMnSiの化学組成(但し、xは0<x≦0.2、yは0<y≦0.1、zは1.905≦z≦2.025を満足する値である)で表される場合もある。 The red light-emitting phosphor has a chemical composition of M 13 -xy Eu x MgMn y Si z O 8 (where x is 0 <x ≦ 0.2, y is 0 <y ≦ 0.1, z Is a value satisfying 1.905 ≦ z ≦ 2.025).

そして、赤色発光蛍光体は、主結晶がEuおよびMnを含有するM 3MgSi28結晶であり、該M 3MgSi28結晶の2θ=31.5°〜33°で検出されるピークのX線回折強度をAとし、M MgSi結晶の2θ=27.7°〜29.2°で検出されるピークのX線回折強度をBとし、M SiO結晶の2θ=29.2°〜30.8°で検出されるピークのX線回折強度をCとし、MMgSiO4結晶の2θ=28.0°〜29.4°で検出されるピークのX線回折強度をDとしたとき、B/(A+B+C+D)が0.1以下、C/(A+B+C+D)が0.1以下、D/(A+B+C+D)が0.26以下であることが望ましい。 The red light emitting phosphor is an M 1 3 MgSi 2 O 8 crystal whose main crystal contains Eu and Mn, and is detected at 2θ = 31.5 ° to 33 ° of the M 1 3 MgSi 2 O 8 crystal. The X-ray diffraction intensity of the peak is A, and the X-ray diffraction intensity of the peak detected at 2θ = 27.7 ° to 29.2 ° of the M 1 2 MgSi 2 O 7 crystal is B, and M 1 2 SiO 4 The X-ray diffraction intensity of the peak detected at 2θ = 29.2 ° to 30.8 ° of the crystal is C, and the peak detected at 2θ = 28.0 ° to 29.4 ° of the M 1 MgSiO 4 crystal When the X-ray diffraction intensity is D, it is desirable that B / (A + B + C + D) is 0.1 or less, C / (A + B + C + D) is 0.1 or less, and D / (A + B + C + D) is 0.26 or less.

赤色発光蛍光体は、EuおよびMnを含有するM MgSi結晶を主たる結晶とするものであり、Eu、Mnは、励起光を吸収して発光する賦活剤として機能するものである。ここで主結晶とは、A/(A+B+C+D)が0.5よりも大きいものであるが、特には0.695より大きいものであり、さらには0.74以上のものをいう。 The red light-emitting phosphor is mainly composed of M 1 3 MgSi 2 O 8 crystal containing Eu and Mn, and Eu and Mn function as an activator that absorbs excitation light and emits light. . Here, the main crystal is one whose A / (A + B + C + D) is larger than 0.5, but is particularly larger than 0.695, and further, 0.74 or more.

このように、B/(A+B+C+D)が0.1以下であり、C/(A+B+C+D)が0.1以下であり、D/(A+B+C+D)が0.26以下である蛍光体は、Eu、Mnを賦活剤として含有するM MgSi結晶以外からの緑色発光を抑制でき、赤色の量子効率が高い蛍光体が得られる。 Thus, a phosphor having B / (A + B + C + D) of 0.1 or less, C / (A + B + C + D) of 0.1 or less, and D / (A + B + C + D) of 0.26 or less has Eu and Mn Green light emission other than the M 1 3 MgSi 2 O 8 crystal contained as an activator can be suppressed, and a phosphor with high red quantum efficiency can be obtained.

一方、B/(A+B+C+D)、C/(A+B+C+D)が0.1よりも大きく、D/(A+B+C+D)が0.26よりも大きい場合には、赤色の量子効率が低くなる。特に、B/(A+B+C+D)が0.0709以下であり、C/(A+B+C+D)が0.0336以下であることが望ましい。M MgSi結晶、M SiO結晶については実質的に存在しないか、生成量が少ない方が望ましい。 On the other hand, when B / (A + B + C + D) and C / (A + B + C + D) are larger than 0.1 and D / (A + B + C + D) is larger than 0.26, the red quantum efficiency is lowered. In particular, it is desirable that B / (A + B + C + D) is 0.0709 or less and C / (A + B + C + D) is 0.0336 or less. It is desirable that the M 1 2 MgSi 2 O 7 crystal and the M 1 2 SiO 4 crystal do not substantially exist or have a smaller production amount.

MgSiO4結晶については、0.04≦D/(A+B+C+D)≦0.26を満足することにより、M 3MgSi28結晶単独からなる場合またはD/(A+B+C+D)が0.04よりも小さい場合よりも、却って赤発光蛍光体の量子効率を向上できる。D/(A+B+C+D)の値は、特に赤色の量子効率を向上するという点から、0.08〜0.25であることが望ましい。 For the M 1 MgSiO 4 crystal, by satisfying 0.04 ≦ D / (A + B + C + D) ≦ 0.26, the M 1 3 MgSi 2 O 8 crystal alone or D / (A + B + C + D) is 0.04 On the contrary, the quantum efficiency of the red light-emitting phosphor can be improved as compared with the case where it is small. The value of D / (A + B + C + D) is preferably 0.08 to 0.25 from the viewpoint of improving the red quantum efficiency.

赤色発光蛍光体では、図2に示すように、Eu、Mnを含有するM MgSi結晶を主たる結晶とするものであり、第2相としてMMgSiO結晶が生成し、異相として、M MgSi結晶、M SiO結晶が生成することがあるが、上記したように、M MgSi結晶、M SiO結晶については実質的に存在しないか、生成量が少ない方が望ましい。尚、図2は、MMgSiO結晶量が増減する複数の蛍光体の粉末X線回折測定結果を示している。 In the red light emitting phosphor, as shown in FIG. 2, M 1 3 MgSi 2 O 8 crystal containing Eu and Mn is used as a main crystal, and M 1 MgSiO 4 crystal is formed as the second phase. M 1 2 MgSi 2 O 7 crystal and M 1 2 SiO 4 crystal may be formed as described above. As described above, the M 1 2 MgSi 2 O 7 crystal and the M 1 2 SiO 4 crystal are substantially used. It is desirable that it does not exist or the amount produced is small. Incidentally, FIG. 2 shows a M 1 MgSiO 4 powder X-ray diffraction measurement results of the plurality of phosphors crystal amount is increased or decreased.

赤色発光蛍光体は、図3に示すように、M 3MgSi28結晶粒子中にMMgSiO4結晶粒子が存在している。本発明者等は、このような組織とすることにより、MMgSiO4で吸収した光をM 3MgSi28結晶に十分にエネルギー伝達することができ、赤色発光蛍光体の量子効率が向上すると考えている。 As shown in FIG. 3, the red light emitting phosphor has M 1 MgSiO 4 crystal particles in M 1 3 MgSi 2 O 8 crystal particles. By using such a structure, the present inventors can sufficiently transfer energy absorbed by M 1 MgSiO 4 to the M 1 3 MgSi 2 O 8 crystal, and the quantum efficiency of the red light emitting phosphor is improved. I think it will improve.

としてはBa、またはBaとSr、あるいはBaとCaの組み合わせがあり、特に、Baが望ましい。 M 1 includes Ba, Ba and Sr, or a combination of Ba and Ca. Ba is particularly desirable.

がBaのときには、EuおよびMnを含有するM 3MgSi28は、2θ=31.5°〜32°で検出されるピークのX線回折強度をAとし、M MgSi結晶の2θ=27.7°〜28.2°で検出されるピークのX線回折強度をBとし、M SiO結晶の2θ=29.2°〜29.8°で検出されるピークのX線回折強度をCとし、MMgSiO4結晶の2θ=28.0°〜28.4°で検出されるピークのX線回折強度をDとする。 When M 1 is Ba, M 1 3 MgSi 2 O 8 containing Eu and Mn has an X-ray diffraction intensity of a peak detected at 2θ = 31.5 ° to 32 ° as A, and M 1 2 MgSi 2 the X-ray diffraction intensity of the peak detected at 2θ = 27.7 ° ~28.2 ° in O 7 crystals by B, is detected by 2θ = 29.2 ° ~29.8 ° of M 1 2 SiO 4 crystal Let X be the X-ray diffraction intensity of the peak, and D be the X-ray diffraction intensity of the peak detected at 2θ = 28.0 ° to 28.4 ° of the M 1 MgSiO 4 crystal.

そして、MがBaと、SrまたはCaとを組み合わせたものである場合、上記ピークのそれぞれが、MがBaのときより少々高角側に移動し、EuおよびMnを含有するM 3MgSi28結晶は2θ=32.0°〜33°で、M MgSi結晶は2θ=28.2°〜29.2°で、M SiO結晶は2θ=29.7°〜30.8°、MMgSiO4結晶は2θ=28.7°〜29.4°で検出される。 When M 1 is a combination of a Ba, and Sr or Ca, each of the peaks, M 1 3 MgSi which M 1 is moved slightly to the higher angle than when the Ba, containing Eu and Mn The 2 O 8 crystal is 2θ = 32.0 ° to 33 °, the M 1 2 MgSi 2 O 7 crystal is 2θ = 28.2 ° to 29.2 °, and the M 1 2 SiO 4 crystal is 2θ = 29.7. ° 30.8 °, M 1 MgSiO 4 crystals are detected at 2θ = 28.7 ° to 29.4 °.

赤色発光蛍光体は、Ba、Sr、Ca、Mg、Eu、MnおよびSiの元素源化合物と、必要に応じて、塩化アンモニウム、塩化バリウムまたは塩化ストロンチウム等のフラックスを、下記の(A)又は(B)の混合法により調整した混合物を仮焼し、還元雰囲気で熱処理し、洗浄し、乾燥させて篩い分けし、D90が50μm以下の粉体の集合体からなる蛍光体を製造することができる。尚、D90とは累積粒度分布において微粒側から累積90%のときの粒径をいう。 The red light-emitting phosphor is composed of Ba, Sr, Ca, Mg, Eu, Mn, and Si element source compounds and, if necessary, a flux such as ammonium chloride, barium chloride, or strontium chloride using the following (A) or ( The mixture prepared by the mixing method of B) is calcined, heat-treated in a reducing atmosphere, washed, dried and sieved to produce a phosphor comprising an aggregate of powders having a D 90 of 50 μm or less. it can. Incidentally, refer to the particle diameter when the fine side in a cumulative particle size distribution of the cumulative 90% and D 90.

(A):ハンマーミル、ロールミル、ボールミルまたはジェットミル等の乾式粉砕機を用いた乾式混合法。   (A): A dry mixing method using a dry pulverizer such as a hammer mill, a roll mill, a ball mill or a jet mill.

(B):水等を加えてスラリー状態又は溶液状態で、粉砕機により混合し、噴霧乾燥、加熱乾燥、又は自然乾燥等により乾燥させる湿式混合法。   (B): A wet mixing method in which water or the like is added and mixed by a pulverizer in a slurry state or a solution state, and dried by spray drying, heat drying, natural drying or the like.

これらの混合法の中で、特に、賦活剤の元素化合物においては、少量の化合物を全体に均一に混合、分散させる必要があることから液体媒体を用いるのが好ましく、又、他の元素化合物において全体に均一な混合が得られる面からも、後者湿式混合法が好ましい。   Among these mixing methods, particularly in the case of activator elemental compounds, it is preferable to use a liquid medium because it is necessary to uniformly mix and disperse a small amount of the whole compound, and in other elemental compounds, The latter wet mixing method is preferable from the viewpoint of obtaining uniform mixing throughout.

仮焼方法としては、アルミナまたは石英製の坩堝またはトレイ等の耐熱容器中で、酸素または窒素等の気体の単独或いは混合雰囲気下で加熱することによりなされる。   The calcination method is performed by heating in a heat-resistant container such as a crucible or tray made of alumina or quartz, alone or in a mixed atmosphere of a gas such as oxygen or nitrogen.

熱処理方法としてはアルミナまたは石英製の坩堝またはトレイ等の耐熱容器中で、1000℃〜1300℃で、酸素、水素、窒素の混合雰囲気下、1〜24時間、加熱することによりなされる。   The heat treatment is performed by heating at 1000 ° C. to 1300 ° C. in a mixed atmosphere of oxygen, hydrogen and nitrogen for 1 to 24 hours in a heat-resistant container such as a crucible or tray made of alumina or quartz.

また、加熱プロセス中の構成成分の蒸発を抑制するために、埋め焼き、マイクロ波焼成を行っても良い。   Further, in order to suppress evaporation of the constituent components during the heating process, filling and microwave baking may be performed.

0.04≦D/(A+B+C+D)≦0.26を満足させるには、蛍光体の組成を制御することによっても可能であるが、混合物の仮焼温度、仮焼時間、還元雰囲気での熱処理温度、熱処理時間の条件を変更することによって、同一組成であっても、0.04≦D/(A+B+C+D)≦0.26を満足するように制御できる。   In order to satisfy 0.04 ≦ D / (A + B + C + D) ≦ 0.26, it is possible to control the composition of the phosphor, but the calcining temperature of the mixture, calcining time, heat treatment temperature in a reducing atmosphere By changing the conditions for the heat treatment time, it can be controlled to satisfy 0.04 ≦ D / (A + B + C + D) ≦ 0.26 even with the same composition.

仮焼温度、還元熱処理温度の組み合わせは、950℃≦仮焼温度≦1250℃、1150℃≦還元熱処理温度≦1250℃である。仮焼温度保持時間は1〜6時間、還元熱処理保持時間は1〜12時間がよい。仮焼温度と還元熱処理温度の組み合わせが高すぎる場合、第2相のBaMgSiO4結晶が多量に析出し、緑色発光することで赤色の量子効率を低下させる。また、仮焼温度が低すぎる場合、第2相のBaMgSiO4結晶の析出量が少なくなり、エネルギー伝達が少なく、量子効率向上効果が小さい。
(緑色発光蛍光体の説明)
本発明の緑色発光蛍光体は、平均粒径D50が15〜25μmの蛍光体からなるもので、平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。また、緑色発光蛍光体の量子効率は40〜50%とされている。
The combination of the calcination temperature and the reduction heat treatment temperature is 950 ° C. ≦ calcination temperature ≦ 1250 ° C., 1150 ° C. ≦ reduction heat treatment temperature ≦ 1250 ° C. The calcining temperature holding time is preferably 1 to 6 hours, and the reducing heat treatment holding time is 1 to 12 hours. When the combination of the calcination temperature and the reduction heat treatment temperature is too high, a large amount of the second phase BaMgSiO 4 crystal is precipitated and emits green light, thereby reducing the red quantum efficiency. On the other hand, when the calcining temperature is too low, the precipitation amount of the second phase BaMgSiO 4 crystal is small, energy transfer is small, and the quantum efficiency improvement effect is small.
(Description of green light emitting phosphor)
The green light-emitting phosphor of the present invention is made of a phosphor having an average particle diameter D50 of 15 to 25 μm, and the average particle diameter can be measured by a laser diffraction scattering method. The quantum efficiency of the green light emitting phosphor is 40 to 50%.

本発明の緑色発光蛍光体は、アルカリ土類金属珪酸塩からなるもので、複数の蛍光体粒子を含有するとともに、M(MはSr、BaおよびCaから選ばれる少なくとも1種)、EuおよびSiを含有する蛍光体である。この緑色発光蛍光体は(M,Eu)SiO4で表される結晶を主結晶とし、緑色発光蛍光体のX線吸収端近傍構造スペクトル(X-ray Absorption Near Edge Structure:XANES)による2価のEuイオンおよび3価のEuイオンの合量に対する2価のEuイオンの濃度が90%以上である。 The green light-emitting phosphor of the present invention is made of an alkaline earth metal silicate, contains a plurality of phosphor particles, M 2 (M 2 is at least one selected from Sr, Ba and Ca), Eu. And a phosphor containing Si. This green light-emitting phosphor has a crystal represented by (M 2 , Eu) 2 SiO 4 as a main crystal, and is 2 according to the X-ray absorption near edge structure (XANES) of the green light-emitting phosphor. The concentration of divalent Eu ions with respect to the total amount of valent Eu ions and trivalent Eu ions is 90% or more.

さらに、蛍光体は、Si 1モルに対するMのモル比と、Si 1モルに対するEuのモル比の合計((M+Eu)/Si)が2未満である。 Furthermore, the phosphor has a molar ratio of M 2 for Si 1 mol, the sum of the molar ratio of Eu for Si 1 mole ((M 2 + Eu) / Si) is less than 2.

すなわち、特許文献2のSr2−x−yBaEuSiOで表される蛍光体においては、Si 1モルに対するSr、Ba、Euのモル比の合計(単にモル比の合計ということもある)(Sr+Ba+Eu)/Siが2であるが、2価のEuイオンおよび3価のEuイオンの合量に対する2価のEuイオンの濃度が90%以上、すなわち、Eu2+/(Eu2++Eu3+)≧0.9の領域においては、このモル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Siを2よりも小さくし、さらには1.94以下とすることで、特許文献2に開示されている、モル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Si=2の蛍光体よりも優れた発光効率を実現することができる。 That is, in the phosphor represented by Sr 2-xy Ba x Eu y SiO 4 in Patent Document 2, the sum of the molar ratios of Sr, Ba, and Eu with respect to 1 mol of Si (also simply referred to as the sum of the molar ratios). (Sr + Ba + Eu) / Si is 2, but the concentration of the divalent Eu ion is 90% or more with respect to the total amount of the divalent Eu ion and the trivalent Eu ion, that is, Eu 2+ / (Eu 2+ + Eu 3+ ) In the region of ≧ 0.9, the sum of the molar ratios (Sr + Ba + Eu) / Si is made smaller than 2 and further set to 1.94 or less. Luminous efficiency superior to the total (Sr + Ba + Eu) / Si = 2 phosphor can be realized.

ここで言うモル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Siの値は蛍光体中のSr2−x−yBaEuSiO結晶の構成元素組成から求められる値ではなく、緑色発光蛍光体全体の構成元素組成から求められる値を指す。 The value of the total molar ratio (Sr + Ba + Eu) / Si referred to here is not a value obtained from the constituent element composition of the Sr 2-xy Ba x Eu y SiO 4 crystal in the phosphor, but the configuration of the entire green light emitting phosphor. The value obtained from the elemental composition.

蛍光を発する理想的な(M,Eu)SiO4結晶、例えば、Sr2−x−yBaEuSiO結晶では、化学量論比がモル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Si=2となるため、蛍光体の組成もモル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Si=2とすることが望ましいように思われるが、理由については現在のところ不明であるが、むしろモル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Si=2ではなく、蛍光体のモル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Siの値を化学量論比からはずれたモル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Si<2、特には1.94以下、さらには1.78〜1.94の範囲とすることで量子効率の高い蛍光体が得られることが明らかとなった。特には、1.89〜1.91であることが望ましい。 In an ideal (M 2 , Eu) 2 SiO 4 crystal that emits fluorescence, for example, Sr 2−xy Ba x Eu y SiO 4 crystal, the stoichiometric ratio is the sum of the molar ratios (Sr + Ba + Eu) / Si = 2. Therefore, although it seems desirable that the composition of the phosphor is also the sum of the molar ratio (Sr + Ba + Eu) / Si = 2, the reason is currently unknown, but rather the sum of the molar ratio (Sr + Ba + Eu) The total molar ratio of phosphors (Sr + Ba + Eu) / the total molar ratio deviating from the stoichiometric ratio (Sr + Ba + Eu) / Si <2, in particular 1.94 or less, It has been clarified that a phosphor having a high quantum efficiency can be obtained by setting the range of 1.78 to 1.94. In particular, it is desirably 1.89 to 1.91.

また、xの値は0〜1の範囲で任意に選ぶことが可能であり、x=0の場合黄色、x=1の場合緑色の蛍光体とすることができ、黄色乃至緑色(以下、黄緑色ということもある)を発することができる。ここで、x≦1とすることにより、耐水性を向上できる。   Further, the value of x can be arbitrarily selected within the range of 0 to 1. When x = 0, it can be yellow, and when x = 1, it can be a green phosphor. Yellow to green (hereinafter, yellow) (It may be green). Here, water resistance can be improved by setting x ≦ 1.

2価のEuイオンおよび3価のEuイオンの合量に対する前記2価のEuイオンの濃度(以下、単に2価Euイオン濃度ということもある)は、Eu2+/(Eu2++Eu3+)≧0.9である。2価Euイオン濃度は96%以上であることが望ましい。 The concentration of the divalent Eu ion with respect to the total amount of the divalent Eu ion and the trivalent Eu ion (hereinafter sometimes simply referred to as a divalent Eu ion concentration) is Eu 2+ / (Eu 2+ + Eu 3+ ) ≧ 0 .9. The divalent Eu ion concentration is desirably 96% or more.

2価のEuイオン濃度と3価のEuイオン濃度は、蛍光体のXANESによって測定することができ、例えば、Eu2+の全Euに占める割合は、図4に示すように、Eu−L3吸収端のXANESスペクトルを測定することにより算出できる。XANESは、各元素の特性吸収端とその近傍に現れる共鳴吸収ピークの総称で、その元素の価数や構造を敏感に反映している。 The divalent Eu ion concentration and the trivalent Eu ion concentration can be measured by XANES of the phosphor. For example, the ratio of Eu 2+ to the total Eu is Eu-L3 absorption edge as shown in FIG. It can be calculated by measuring the XANES spectrum. XANES is a general term for resonance absorption peaks appearing at and near the characteristic absorption edge of each element, and sensitively reflects the valence and structure of the element.

一般に、希土類のL3吸収端XANESスペクトルに現れる強い共鳴ピークエネルギーは、希土類元素の価数によって決まることが知られており、Euの場合、Eu2+のピークはEu3+のピークより約8eV低いエネルギーを持つので、2つを分離して定量することが可能である。ピーク高さとEu2+、Eu3+の濃度が比例関係にあると仮定して、Eu2+の占有イオン濃度を(Eu2+ピーク高さ)/(Eu2+ピーク高さ+Eu3+ピーク高さ)として定義した。 In general, it is known that the strong resonance peak energy appearing in the L3 absorption edge XANES spectrum of rare earth is determined by the valence of the rare earth element. In the case of Eu, the Eu 2+ peak has an energy about 8 eV lower than the Eu 3+ peak. It is possible to separate and quantify the two. Peak height and Eu 2+, assuming the concentration of Eu 3+ is proportional, to define the occupied ion concentration Eu 2+ as (Eu 2+ peak height) / (Eu 2+ peak height + Eu 3+ peak height) .

Eu2+/(Eu2++Eu3+)≧0.9とするには、酸化ユーロピウムなどのEu3+を原料として用いた場合、例えば強い還元雰囲気中で加熱処理し、処理に十分な時間をかけてやればよい。このようにEu2+の比率を大きくすることで蛍光体の量子効率を大きくすることができる。 In order to make Eu 2+ / (Eu 2+ + Eu 3+ ) ≧ 0.9, for example, when Eu 3+ such as europium oxide is used as a raw material, heat treatment is performed in a strong reducing atmosphere, and sufficient time is required for the treatment. That's fine. Thus, the quantum efficiency of the phosphor can be increased by increasing the Eu 2+ ratio.

しかしながら、この処理には時間がかかるため、融剤を用いて短時間の加熱処理で済ませるのが一般的である。好適に用いられる融剤としてはSrCl、BaCl、NHCl、SrFなどのハロゲン化物、NaOH、KOHなどのアルカリ化合物が挙げられる。特には、SrClが望ましい。 However, since this process takes time, the heat treatment is generally completed using a flux for a short time. Preferable fluxes include halides such as SrCl 2 , BaCl 2 , NH 4 Cl and SrF 2, and alkali compounds such as NaOH and KOH. In particular, SrCl 2 is desirable.

なお、融剤は蛍光体の合成後に水洗によって、容易に除去することができる。融剤を用いない場合には、この水洗の工程が不要になるという利点があるが、量子効率は、融剤を用いた場合よりも低下する傾向にある。   The flux can be easily removed by washing with water after the phosphor is synthesized. When the flux is not used, there is an advantage that this washing step is unnecessary, but the quantum efficiency tends to be lower than when the flux is used.

そして、融剤を除去した場合の緑色発光蛍光体の組成は、融剤を除いて添加したSr、Ba、EuおよびSi源となる原料のSr、Ba、EuおよびSiの比率によって決まり、融剤を除くと加熱処理の前後においてほとんど変化しない。   The composition of the green light-emitting phosphor when the flux is removed is determined by the ratio of Sr, Ba, Eu, and Si as raw materials to be added to remove Sr, Ba, Eu, and Si. Except for, there is almost no change before and after heat treatment.

緑色発光蛍光体は、式(M,Eu)SiO(MはSr、BaおよびCaから選ばれる少なくとも1種)で表されるもので、この緑色発光蛍光体を構成する蛍光体粒子は、400〜460nm前後の光で励起されて、520nmから570nmの蛍光を発するものである。 The green light emitting phosphor is represented by the formula (M 2 , Eu) 2 SiO 4 (M 2 is at least one selected from Sr, Ba and Ca), and the phosphor particles constituting the green light emitting phosphor Is excited by light of around 400 to 460 nm and emits fluorescence of 520 nm to 570 nm.

緑色発光蛍光体では、蛍光体粒子は、図5、6に示すように、蛍光体コア5bの表面に無機物の繊維状体5aが多数存在しており、その少なくとも一方の端部は、蛍光体コア5bに埋設されて蛍光体コア5bの表面に固着している。繊維状体5aは、蛍光体コア5bをその直径方向に見ると(図5)、針状の短い繊維が幾重にも折り重なっているように見ることもできる。   In the green light-emitting phosphor, as shown in FIGS. 5 and 6, the phosphor particles have a large number of inorganic fibrous bodies 5a on the surface of the phosphor core 5b, and at least one end of the phosphor particles is phosphor. It is embedded in the core 5b and fixed to the surface of the phosphor core 5b. The fibrous body 5a can also be seen as if the needle-like short fibers are folded several times when the phosphor core 5b is viewed in the diameter direction (FIG. 5).

そして、繊維状体5aの先端部は埋設され埋設部とされ、この埋設部以外の非埋設部は、蛍光体コア5bの表面から所定間隔hをおいて離間している。この間隔hには、蛍光体粒子を樹脂に分散させた場合に、樹脂が充填されることになる。   And the front-end | tip part of the fibrous body 5a is embed | buried and used as the embed | buried part, and non-buried parts other than this embed | buried part are spaced apart from the surface of the fluorescent substance core 5b with the predetermined space | interval h. This interval h is filled with the resin when the phosphor particles are dispersed in the resin.

蛍光ピーク波長は原子半径の大きいBaを用いると低波長側に、原子半径の小さいCaを用いると長波長側となり、Ba、Sr、Caの配合比率で波長を制御可能である。   The fluorescence peak wavelength is on the low wavelength side when Ba with a large atomic radius is used, and on the long wavelength side with use of Ca with a small atomic radius, and the wavelength can be controlled by the mixing ratio of Ba, Sr, and Ca.

以下、本発明の緑色発光蛍光体の製法について説明する。Sr、Ba、Ca、Eu、Siの元素を含む化合物、例えば炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化ユーロピウム、シリカの粉末を、各元素のモル比が、例えば、Eu/Si=0.01〜0.1、(M+Eu)/Si=1.78〜1.94となるように各粉末を秤量して蛍光体となる蛍光体原料を用意する。 Hereafter, the manufacturing method of the green light emission fluorescent substance of this invention is demonstrated. A compound containing elements of Sr, Ba, Ca, Eu, Si, for example, strontium carbonate, barium carbonate, calcium carbonate, europium oxide, silica powder, the molar ratio of each element is, for example, Eu / Si = 0.01- Each powder is weighed so that 0.1, (M 2 + Eu) /Si=1.78 to 1.94, and a phosphor material to be a phosphor is prepared.

蛍光体原料は、例えば、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物および水酸化物など、焼成処理中に容易に酸化物になるものを好適に用いることができる。以下に、Ba、Sr、Si、Euを含有する蛍光体の製法について説明する。   As the phosphor raw material, for example, oxides, carbonates, nitrates, sulfates, halides and hydroxides that easily become oxides during the firing treatment can be suitably used. Below, the manufacturing method of the fluorescent substance containing Ba, Sr, Si, and Eu is demonstrated.

カルシウム原料としては、例えば、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、酢酸カルシウム、蓚酸カルシウム、カルシウムのアルコキシドを使用することができる。   As the calcium raw material, for example, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium chloride, calcium nitrate, calcium sulfate, calcium acetate, calcium oxalate, or calcium alkoxide can be used.

また、ストロンチウム原料としては、例えば、酸化ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、炭酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、蓚酸ストロンチウム、ストロンチウムのアルコキシドを使用することができる。   As the strontium raw material, for example, strontium oxide, strontium hydroxide, strontium carbonate, strontium chloride, strontium nitrate, strontium sulfate, strontium acetate, strontium oxalate, and strontium alkoxide can be used.

また、バリウム原料としては、例えば、酸化バリウム、炭酸バリウム、塩化バリウム、硝酸バリウム、硫酸バリウム、酢酸バリウム、蓚酸バリウム、バリウムのアルコキシドを使用することができる。   As the barium raw material, for example, barium oxide, barium carbonate, barium chloride, barium nitrate, barium sulfate, barium acetate, barium oxalate, and barium alkoxide can be used.

また、シリコーン原料としては、例えば、石英、クリストバライト等の二酸化珪素、シリコーンのアルコキシドを使用することができる。   Moreover, as a silicone raw material, silicon dioxide, such as quartz and cristobalite, and the alkoxide of silicone can be used, for example.

また、ユーロピウム原料としては、例えば、酸化ユーロピウム、塩化ユーロピウム、フッ化ユーロピウムを使用することができる。   In addition, as the europium raw material, for example, europium oxide, europium chloride, and europium fluoride can be used.

これらの原料を所定量秤量し、混合し、蛍光体原料を得る。なお、結晶成長を促進させ、発光輝度を向上させるために、蛍光体原料に対して0.1から10質量%のアルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、ハロゲン化アンモニウム、硼素化合物等の低融点化合物を融剤として添加、混合し、原料混合体を得る。融剤とはフラックスとも呼ばれるものである。   A predetermined amount of these raw materials are weighed and mixed to obtain a phosphor raw material. In order to promote crystal growth and improve emission luminance, 0.1 to 10% by mass of alkali metal halide, alkaline earth metal halide, ammonium halide, boron compound with respect to the phosphor raw material A low-melting-point compound such as is added and mixed as a flux to obtain a raw material mixture. The flux is also called a flux.

さらに具体的には、蛍光体粒子は、Ba原料、Sr原料、Ca原料、Eu原料およびSi原料を、下記の(A)群又は(B)群の混合法により調整し、蛍光体原料と融剤とを含有する原料混合体を作製する。   More specifically, the phosphor particles are prepared by adjusting Ba raw material, Sr raw material, Ca raw material, Eu raw material, and Si raw material by the following (A) group or (B) group mixing method. A raw material mixture containing the agent is prepared.

(A):ハンマーミル、ロールミル、ボールミルまたはジェットミル等の乾式粉砕機を用いた乾式混合法。   (A): A dry mixing method using a dry pulverizer such as a hammer mill, a roll mill, a ball mill or a jet mill.

(B):水等を加えてスラリー状態又は溶液状態で、粉砕機により混合し、噴霧乾燥、加熱乾燥、又は自然乾燥等により乾燥させる湿式混合法。   (B): A wet mixing method in which water or the like is added and mixed by a pulverizer in a slurry state or a solution state, and dried by spray drying, heat drying, natural drying or the like.

これらの混合法の中で、特に、少量の化合物を全体に均一に混合、分散させる必要があることから液体媒体を用いるのが好ましく、又、他の元素化合物において全体に均一な混合が得られる面からも、後者湿式混合法が好ましい。   Among these mixing methods, it is particularly preferable to use a liquid medium because a small amount of a compound needs to be uniformly mixed and dispersed throughout, and uniform mixing can be obtained throughout other elemental compounds. From the aspect, the latter wet mixing method is preferable.

このようにして調整した原料混合体を加熱処理することで、本発明の蛍光体を作製することができる。   The phosphor of the present invention can be produced by heat-treating the raw material mixture thus adjusted.

原料混合体が粉末の場合、原料混合粉末の平均粒径を1μm以下に混合粉砕することが望ましい。これは、融剤を添加し、酸化雰囲気中で熱処理することにより、アパタイト型結晶粉末を十分に生成でき、しかも微粉であるため、Euを含有するアパタイト型結晶粉末の生成率を高め、実質的にEuを含有するアパタイト型結晶粉末と、式M SiO(MはSr、BaおよびCaから選ばれる少なくとも1種)で表される母材粒子粉末とからなる混合粉末を作製することが可能となる。原料混合粉末の平均粒径を1μm以下に混合粉砕するには、混合時間を長くし、混合粉砕した原料混合粉末をメッシュパスし、異常凝集粉を無くす必要がある。 When the raw material mixture is a powder, it is desirable to mix and grind the average particle size of the raw material mixture powder to 1 μm or less. This is because, by adding a flux and heat-treating in an oxidizing atmosphere, apatite-type crystal powder can be sufficiently produced, and since it is a fine powder, the production rate of apatite-type crystal powder containing Eu is increased and substantially increased. A mixed powder comprising an apatite type crystal powder containing Eu and a base material particle powder represented by the formula M 2 2 SiO 4 (M 2 is at least one selected from Sr, Ba and Ca) Is possible. In order to mix and pulverize the average particle diameter of the raw material mixed powder to 1 μm or less, it is necessary to lengthen the mixing time, pass the mixed and pulverized raw material mixed powder through a mesh, and eliminate abnormal agglomerated powder.

この原料混合粉末の酸化雰囲気中での熱処理温度は1000〜1100℃で、2〜5時間行うことが望ましい。アパタイト型結晶粉末は1000℃以上で生成するものの、1100℃を超えると母材粒子の粒成長が生じ、好ましくないからである。   The heat treatment temperature of the raw material mixed powder in an oxidizing atmosphere is preferably 1000 to 1100 ° C. and preferably 2 to 5 hours. This is because the apatite-type crystal powder is generated at 1000 ° C. or higher, but if it exceeds 1100 ° C., the base material particles grow, which is not preferable.

酸化雰囲気中での熱処理により、Euは実質的にアパタイト型結晶中に入り、Euとして存在する量を少なくでき、Euを含有するアパタイト型珪酸塩粉末と母材粒子粉末とからなる混合粉末を作製することができる。尚、Euは一部母材粒子中にも入る。 By the heat treatment in the oxidizing atmosphere, Eu substantially enters the apatite-type crystal and the amount existing as Eu 2 O 3 can be reduced, and the mixture is composed of the apatite-type silicate powder containing Eu and the base material particle powder. A powder can be made. Note that Eu also partially enters the base material particles.

アパタイト型結晶とは、(BaSr)2+xEu8−x(SiOCl4−xで表されるアパタイト型珪酸塩であり、Euは3価として存在する。図7は、酸化雰囲気中で熱処理後の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。この図7では、アパタイト型結晶は、母材粒子粉末中に存在したり、母材粒子粉末の周囲に存在することが判る。また、アパタイト型結晶は、母材粒子の粒径よりも非常に小さいことが判る。図8に、X線回折測定結果を示す。このX線回折測定結果とTEM写真から、酸化雰囲気での熱処理により、Euを含有するアパタイト型珪酸塩粉末と母材粒子粉末とからなる混合粉末を作製できることが判る。尚、図8は、Euの添加量を増加した場合である。 The apatite-type crystal is an apatite-type silicate represented by (BaSr) 2 + x Eu 8-x (SiO 4 ) 6 Cl 4-x , and Eu exists as trivalent. FIG. 7 is a transmission electron microscope (TEM) photograph after heat treatment in an oxidizing atmosphere. In FIG. 7, it can be seen that the apatite-type crystals are present in the base material particle powder or around the base material particle powder. It can also be seen that the apatite-type crystals are much smaller than the particle size of the base material particles. FIG. 8 shows the X-ray diffraction measurement results. From this X-ray diffraction measurement result and TEM photograph, it can be seen that a mixed powder composed of Eu-containing apatite-type silicate powder and base material particle powder can be produced by heat treatment in an oxidizing atmosphere. Incidentally, FIG. 8 is a case of increasing the amount of Eu 2 O 3.

酸化雰囲気中での熱処理後、メッシュパスを行い、例えば75μm以下の熱処理粉末について、還元雰囲気で熱処理する。   After heat treatment in an oxidizing atmosphere, a mesh pass is performed. For example, heat-treated powder of 75 μm or less is heat-treated in a reducing atmosphere.

Euを含有するアパタイト型結晶粉末と母材粒子粉末とからなる混合粉末であって、異常凝集粉がなく微細な混合粉末を、還元雰囲気中で熱処理することにより、理由は明確ではないが、3価のEuイオンが2価のEuイオンに還元されやすくなり、母材粒子のSr、Baと、アパタイト型結晶中のEuが相互置換し、蛍光体の2価のEuイオン濃度を96%以上と高くすることができる。尚、アパタイト型結晶は、相互置換により蛍光体粒子となる。   Although it is a mixed powder composed of Eu-containing apatite-type crystal powder and base material particle powder, and the fine mixed powder without abnormal agglomerated powder is heat-treated in a reducing atmosphere, the reason is not clear. Valent Eu ions are easily reduced to divalent Eu ions, and Sr and Ba of the base material particles and Eu in the apatite-type crystal are mutually substituted, so that the concentration of the divalent Eu ions of the phosphor is 96% or more. Can be high. The apatite type crystals become phosphor particles by mutual substitution.

還元雰囲気での熱処理温度は、1000〜1300℃、処理時間は3〜12時間が望ましい。この後、蒸留水で洗浄し、蛍光体粒子を得ることができる。   The heat treatment temperature in a reducing atmosphere is preferably 1000 to 1300 ° C., and the treatment time is preferably 3 to 12 hours. Thereafter, the phosphor particles can be obtained by washing with distilled water.

なお、蛍光体の構成元素の組成比はICP発光分光分析などの手法で測定することができる。   The composition ratio of the constituent elements of the phosphor can be measured by a technique such as ICP emission spectroscopic analysis.

また、酸化雰囲気中で熱処理した後、還元雰囲気で、特に1150℃以下の低温で熱処理し、洗浄することにより、図5、6に示したように、蛍光体コア5bの表面に無機物の繊維状体5aを多数存在させることができる。   Further, after heat treatment in an oxidizing atmosphere, heat treatment is performed in a reducing atmosphere, particularly at a low temperature of 1150 ° C. or lower, and washing is performed, so that an inorganic fibrous fiber is formed on the surface of the phosphor core 5b as shown in FIGS. Many bodies 5a can exist.

還元雰囲気での熱処理温度が高い場合には結晶化が進行し、洗浄しても繊維状体5aが生成し難くなるからである。特には、1000〜1150℃が望ましい。   This is because when the heat treatment temperature in the reducing atmosphere is high, crystallization proceeds and it is difficult to form the fibrous body 5a even after washing. In particular, 1000 to 1150 ° C is desirable.

そして、無機物の繊維状体5aは、例えば、還元雰囲気で熱処理したあと、蒸留水で洗浄することにより蛍光体コア5bの表面に形成させることができる。蒸留水で洗浄する時間は、5〜24時間とし、その洗浄液の温度は10〜50℃であることが望ましい。   The inorganic fibrous body 5a can be formed on the surface of the phosphor core 5b by, for example, heat treatment in a reducing atmosphere and then washing with distilled water. The time for washing with distilled water is 5 to 24 hours, and the temperature of the washing liquid is preferably 10 to 50 ° C.

本発明者等は、繊維状体は、還元雰囲気で熱処理して形成された結晶であり、還元雰囲気中での熱処理温度が低いため、蛍光体コア全体が結晶質となりきれず、繊維状体の結晶の周囲にM、Si、Euを含有する非晶質体が存在しており、洗浄により、蛍光体コア中の非晶質体が溶解し、繊維状体が露出するものと考えている。 According to the present inventors, the fibrous body is a crystal formed by heat treatment in a reducing atmosphere, and since the heat treatment temperature in the reducing atmosphere is low, the entire phosphor core cannot be crystalline, and the fibrous body It is considered that an amorphous body containing M 2 , Si, and Eu exists around the crystal, and the amorphous body in the phosphor core is dissolved and the fibrous body is exposed by washing. .

繊維状体の一部を露出させるためには、洗浄液として水を用いることが望ましい。この水により、融剤が洗浄されるとともに、蛍光体コアの特に非晶質部分が加水分解され、繊維状体が露出するものと考えている。   In order to expose a part of the fibrous body, it is desirable to use water as the cleaning liquid. It is considered that the water cleans the flux and hydrolyzes particularly the amorphous portion of the phosphor core to expose the fibrous body.

そして、洗浄工程により、蒸留水に溶けやすい蛍光体コア成分が表面より溶出し、繊維状体5aが露出し、さらに洗浄時間を長くすることにより、繊維状体5aの先端部は蛍光体コア5bに埋設されるが(埋設部)、埋設されていない部分(非埋設部)は蛍光体コア5b表面から所定間隔hを置いて離間した形状とすることができる。本発明者等は、蛍光体コア成分は、(M,Eu)SiO4(MはSr、BaおよびCaから選ばれる少なくとも1種)からなり、溶出する成分は非晶質部分であり、繊維状体5aは結晶質からなるものと考えている。即ち、繊維状体5aは無機材料からなるもので、(M,Eu)SiO4(MはSr、BaおよびCaから選ばれる少なくとも1種)で表される結晶質からなると考えている。 And the fluorescent substance core component which is easy to melt | dissolve in distilled water elutes from the surface by a washing | cleaning process, the fibrous body 5a is exposed, and also the front-end | tip part of the fibrous body 5a becomes the fluorescent substance core 5b by extending cleaning time. However, a portion not embedded (non-embedded portion) can be shaped to be spaced from the surface of the phosphor core 5b with a predetermined interval h. According to the present inventors, the phosphor core component is composed of (M 2 , Eu) 2 SiO 4 (M 2 is at least one selected from Sr, Ba and Ca), and the eluted component is an amorphous part. The fibrous body 5a is considered to be made of a crystalline material. That is, the fibrous body 5a is made of an inorganic material and is considered to be made of a crystalline material represented by (M 2 , Eu) 2 SiO 4 (M 2 is at least one selected from Sr, Ba and Ca). .

また、洗浄して繊維状体5aを露出させるため、露出した部分はそのコア側部分が蛍光体コア5bに埋設されていることもあり、洗浄を長くすることにより、両端部を除いて露出した部分がコア表面から離間した状態となることもあるが、少なくとも繊維状体5aの一方の端部は埋設されている。尚、図6の右側に記載したように、一本の繊維状体5aの途中がコアに埋設されている場合もあり、これをコア表面の直径方向から見ると、複数の繊維状体に見えるため、複数の繊維状体として表している。   Further, since the fibrous body 5a is exposed by washing, the exposed portion of the core side part may be embedded in the phosphor core 5b, and the washing is made longer and exposed except for both ends. Although the portion may be in a state of being separated from the core surface, at least one end of the fibrous body 5a is embedded. In addition, as described in the right side of FIG. 6, the middle of one fibrous body 5a may be embedded in the core, and when viewed from the diameter direction of the core surface, it looks like a plurality of fibrous bodies. Therefore, it is represented as a plurality of fibrous bodies.

また、無機物の繊維状体5aは硬化後の樹脂との間でアンカー効果を発現させることができるため、樹脂と蛍光体粒子5との間の接着力が向上し、両者の間で剥離が発生することを抑制することができる。これにより、本発明の蛍光体粒子5を樹脂からなる透明マトリックスに分散させた波長変換器およびこの波長変換器を用いた発光装置は長期の使用によっても白化の発生が抑制され、寿命の長いものとなる。   In addition, since the inorganic fibrous body 5a can exhibit an anchor effect with the cured resin, the adhesion between the resin and the phosphor particles 5 is improved, and peeling occurs between the two. Can be suppressed. As a result, the wavelength converter in which the phosphor particles 5 of the present invention are dispersed in a transparent matrix made of resin and the light emitting device using the wavelength converter are suppressed from whitening even with long-term use and have a long lifetime. It becomes.

この無機物の繊維状体5aは、蛍光体コア5bの表面からの高さが50nm以上、特に100nm以上の高さとなるように形成することが望ましく、先に記載したように、還元雰囲気での焼結を不十分とし、洗浄工程で蒸留水による洗浄時間を制御することにより、無機物の繊維状体5aの大きさや量を適宜、制御することができる。即ち、還元雰囲気での焼結をある程度強くすると、繊維状体5aの量が多くなり、大きさも大きくなり、また、洗浄時間を長くすることにより繊維状体5aの高さを高くすることができる。なお、繊維状体5aの高さは反射型電子顕微鏡を用いた分析により測定することが可能であることはいうまでもない。
(青色発光蛍光体の説明)
本発明の青色発光蛍光体は、平均粒径D50が3〜10μmの蛍光体からなるもので、平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。また、青色発光蛍光体の量子効率は35〜45%とされている。
The inorganic fibrous body 5a is preferably formed so that the height from the surface of the phosphor core 5b is 50 nm or more, particularly 100 nm or more. As described above, the firing is performed in a reducing atmosphere. By controlling the washing time with distilled water in the washing step, the size and amount of the inorganic fibrous body 5a can be appropriately controlled. That is, when sintering in a reducing atmosphere is strengthened to some extent, the amount of the fibrous body 5a is increased, the size is increased, and the length of the fibrous body 5a can be increased by increasing the cleaning time. . Needless to say, the height of the fibrous body 5a can be measured by analysis using a reflection electron microscope.
(Description of blue-emitting phosphor)
Blue-emitting phosphor of the present invention has an average particle diameter D 50 consists of phosphor 3 to 10 [mu] m, average particle size can be measured by a laser diffraction scattering method. The quantum efficiency of the blue light emitting phosphor is 35 to 45%.

青色発光蛍光体は、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO46Cl2:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO46Cl17:Eu、Sr10(PO46Cl12:Eu、10(Sr,Ca,Ba,Eu)・6PO4・Cl2、(Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO43(Cl,Br):Eu、等が用いられる。なお、青色蛍光体は、〔(M,Mg)10(PO46Cl2:Eu、〕(MはCa,SrおよびBaから選択される少なくとも1種)で表されるハロりん酸塩からなるものが好適に用いられる。 Blue-emitting phosphors are (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 17 : Eu, Sr 10 (PO 4) 6 Cl 12: Eu, 10 (Sr, Ca, Ba, Eu) · 6PO 4 · Cl 2, (Sr, Ca, Ba, Mg) 5 (PO 4) 3 (Cl, Br): Eu, and the like Used. The blue phosphor is a halophosphate represented by [(M, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu,] (M is at least one selected from Ca, Sr and Ba). Is preferably used.

本発明の波長変換器では、青色に発光する蛍光体の量子効率が、赤色に発光する蛍光体および緑色に発光する蛍光体の量子効率よりも高く、かつ、青色に発光する蛍光体の平均粒径が、赤色に発光する蛍光体および緑色に発光する蛍光体の平均粒径よりも小さいものである。   In the wavelength converter of the present invention, the quantum efficiency of the phosphor that emits blue light is higher than the quantum efficiency of the phosphor that emits red light and the phosphor that emits green light, and the average particle size of the phosphor that emits blue light The diameter is smaller than the average particle diameter of the phosphor that emits red light and the phosphor that emits green light.

これにより、量子効率の高い青色発光蛍光体の平均粒径が、他の蛍光体よりも小さいため、青色発光蛍光体に当たった光が反射、もしくは波長変換された青色の光が、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体に当たり、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体に吸収されるため、赤色発光蛍光体および緑色発光蛍光体の量子効率を向上することができる。   As a result, the average particle size of the blue light-emitting phosphor with high quantum efficiency is smaller than that of other phosphors. The green light emitting phosphor and the red light emitting phosphor and the green light emitting phosphor are absorbed, so that the quantum efficiency of the red light emitting phosphor and the green light emitting phosphor can be improved.

青色に発光する蛍光体の量子効率は、赤色に発光する蛍光体および緑色に発光する蛍光体の量子効率よりも高ければある程度の効果が得られるが、特には、3%以上大きいことが望ましい。また、青色に発光する蛍光体の平均粒径は、赤色に発光する蛍光体および緑色に発光する蛍光体の平均粒径よりも小ければ、ある程度の効果が得られるが、特には5μm以上小さいことが望ましい。   A certain degree of effect can be obtained if the quantum efficiency of the phosphor that emits blue light is higher than the quantum efficiency of the phosphor that emits red light and the phosphor that emits green light. In addition, a certain effect can be obtained if the average particle diameter of the phosphor emitting blue light is smaller than the average particle diameter of the phosphor emitting red light and the phosphor emitting green light, but it is particularly small by 5 μm or more. It is desirable.

(赤色発光蛍光体の作製1)
炭酸バリウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭酸ストロンチウム粉末、炭酸カルシウム粉末、二酸化珪素粉末、酸化ユウロピウム粉末および酸化マンガン粉末、酢酸亜鉛粉末、二酸化ゲルマニウム粉末を用いて、それぞれの構成元素を表1に示すモル比の割合で、ポリポット中で混合し、乾燥後、大気雰囲気下1150℃で3時間仮焼した。
(Production of red light emitting phosphor 1)
Using barium carbonate powder, magnesium oxide powder, strontium carbonate powder, calcium carbonate powder, silicon dioxide powder, europium oxide powder and manganese oxide powder, zinc acetate powder, and germanium dioxide powder, the molar ratios shown in Table 1 are shown. In a polypot, the mixture was dried, and then calcined at 1150 ° C. for 3 hours in an air atmosphere.

その後、12%の水素を含む窒素ガス流下1250℃で9時間過熱することにより熱処理し、洗浄し、乾燥させて篩い分けし、D90が50μm以下の粉体の集合体からなる蛍光体を製造した。 Then, heat treatment was performed by heating at 1250 ° C. for 9 hours under a nitrogen gas flow containing 12% hydrogen, washing, drying, and sieving to produce a phosphor comprising an aggregate of powders having a D 90 of 50 μm or less. did.

なお、試料No.1−16においては、Mをモル比で、炭酸ストロンチウム:炭酸バリウム=0.15:0.85とし、主結晶は(Ba,Sr)MgSiであり、異相は(Ba,Sr)SiOであり、試料No.1−17においては、Mをモル比で、炭酸カルシウム:炭酸バリウム=0.15:0.85とし、主結晶は(Ba,Ca)MgSi、異相は(Ba,Ca)SiOである。 Sample No. In 1-16, M 1 is set to a molar ratio of strontium carbonate: barium carbonate = 0.15: 0.85, the main crystal is (Ba, Sr) 3 MgSi 2 O 8 , and the heterogeneous phase is (Ba, Sr ) 2 SiO 4 and sample no. In 1-17, M 1 is set to a molar ratio of calcium carbonate: barium carbonate = 0.15: 0.85, the main crystal is (Ba, Ca) 3 MgSi 2 O 8 , and the different phase is (Ba, Ca) 2. SiO 4 .

また、試料No.1−18においては、モル比で、酢酸亜鉛:酸化マグネシウム=0.15:0.85とし、試料No.1−19においては、モル比で二酸化ゲルマニウム:二酸化珪素=0.15:0.85とした。   Sample No. In No. 1-18, the molar ratio was zinc acetate: magnesium oxide = 0.15: 0.85. In 1-19, it was set as germanium dioxide: silicon dioxide = 0.15: 0.85 by molar ratio.

なお、試料No.1−1〜19の蛍光体は、いわゆるフラックスを用いずに作製したものである。   Sample No. The phosphors 1-1 to 19 are produced without using a so-called flux.

上述の工程で作製した蛍光体のX線回折測定は以下の条件で行った。すなわち、走査範囲の回折角度誤差がΔ2θ=0.05°以下に光学調整された(Cu−Kα)のX線源からなる粉末X線回折装置(マックサイエンス社製MAC M18XCE)を用い、かつ試料偏心に伴う回折角の誤差が標準シリコンの111ピークを用いて、Δ2θ=0.05°以下の角度再現性が保障される条件で粉末X線回折測定を実施した。   The X-ray diffraction measurement of the phosphor produced in the above process was performed under the following conditions. That is, using a powder X-ray diffractometer (MAC M18XCE manufactured by Mac Science Co., Ltd.) comprising an X-ray source of (Cu-Kα) whose diffraction angle error in the scanning range is optically adjusted to Δ2θ = 0.05 ° or less, and a sample The powder X-ray diffraction measurement was performed under the condition that the angle reproducibility of Δ2θ = 0.05 ° or less was ensured using the 111 peak of standard silicon where the diffraction angle error due to eccentricity was 111.

そして、Eu、Mnを賦活剤として含有する主結晶であるBaMgSiの2θ=31.5°〜32°で検出されるピークのX線回折強度をAとし、BaMgSi結晶の2θ=27.7°〜28.2°で検出されるピークのX線回折強度をBとし、BaSiO結晶の2θ=29.2°〜29.8°で検出されるピークのX線回折強度をCとし、BaMgSiO結晶の2θ=28.0°〜28.4°で検出されるピークのX線回折強度をDとしたときのA/(A+B+C+D)を主結晶のピーク強度比とし、B/(A+B+C+D)をBaMgSi結晶のピーク強度比とし、C/(A+B+C+D)をBaSiO結晶のピーク強度比とし、D/(A+B+C+D)をBaMgSiO結晶のピーク強度比として表2に記載した。尚、No.1−16、17については、ピークが少し高角側に移動する。 And the X-ray diffraction intensity of the peak detected at 2θ = 31.5 ° to 32 ° of Ba 3 MgSi 2 O 8 which is the main crystal containing Eu and Mn as an activator is A, and Ba 2 MgSi 2 O The peak detected at 2θ = 27.7 ° to 28.2 ° of 7 crystals is B, and the peak detected at 2θ = 29.2 ° to 29.8 ° of the Ba 2 SiO 4 crystal is B. The peak of the main crystal is A / (A + B + C + D) where D is the X-ray diffraction intensity of the peak detected from 2θ = 28.0 ° to 28.4 ° of the BaMgSiO 4 crystal, where C is X-ray diffraction intensity Intensity ratio, B / (A + B + C + D) is the peak intensity ratio of Ba 2 MgSi 2 O 7 crystal, C / (A + B + C + D) is the peak intensity ratio of Ba 2 SiO 4 crystal, and D / (A + B + C + D) is BaMgSiO 4 crystal Peak strength It described in Table 2 as a ratio. No. For 1-16 and 17, the peak moves slightly higher.

また、得られた蛍光体の量子効率は、日本分光社製分光蛍光光度計FP−6500を用いて測定した。蛍光体の量子効率は、専用セルに蛍光体粉末を充填し、395nmの励起光を照射させて、蛍光スペクトルを測定した。その結果を、分光蛍光光度計付属の量子効率測定ソフトを用いて、赤色の量子効率を算出し、結果を表2に記載した。表2中のピーク比の欄の−は、X線回折測定結果でピークを目視にて見いだせなかったことを意味する。   Further, the quantum efficiency of the obtained phosphor was measured using a spectrofluorometer FP-6500 manufactured by JASCO Corporation. The quantum efficiency of the phosphor was measured by filling a dedicated cell with phosphor powder and irradiating with excitation light of 395 nm and measuring the fluorescence spectrum. The red quantum efficiency was calculated from the results using the quantum efficiency measurement software attached to the spectrofluorometer, and the results are shown in Table 2. -In the column of the peak ratio in Table 2 means that the peak was not found visually in the X-ray diffraction measurement result.

図9(a)に試料No.1−2のX線回折のパターンを示す。また、図9(b)に試料No.1−7のX線回折のパターンを示す。図中の縦軸はX線回折強度を示し、最大値を1とした相対値で示している。横軸は回折角である。No.1−7では2θ=28.0°〜28.4°でピークが確認でき、BaMgSiO結晶の析出が確認できた。 In FIG. The X-ray diffraction pattern of 1-2 is shown. Further, in FIG. The X-ray diffraction pattern of 1-7 is shown. The vertical axis in the figure represents the X-ray diffraction intensity and is represented by a relative value with the maximum value being 1. The horizontal axis is the diffraction angle. No. In 1-7, a peak was confirmed at 2θ = 28.0 ° to 28.4 °, and precipitation of BaMgSiO 4 crystals was confirmed.

一方、No.2ではBaMgSi結晶、BaSiO結晶、BaMgSiO結晶に由来するピークが非常に小さく、これらの結晶の析出が抑制され、目的とする結晶が精度よく析出していることが確認された。 On the other hand, no. 2 shows that peaks derived from Ba 2 MgSi 2 O 7 crystal, Ba 2 SiO 4 crystal, and BaMgSiO 4 crystal are very small, and the precipitation of these crystals is suppressed, and the target crystals are precipitated accurately. confirmed.

本発明にかかる試料では、M MgSi結晶、M SiO結晶、MMgSiO結晶の析出が抑制されるため、緑色の光の発生が抑制され、赤色の量子効率が高くなることが判る。 In the sample according to the present invention, since precipitation of M 1 2 MgSi 2 O 7 crystal, M 1 2 SiO 4 crystal, and M 1 MgSiO 4 crystal is suppressed, generation of green light is suppressed, and red quantum efficiency is reduced. It turns out to be high.

さらに、D/(A+B+C+D)が0.04〜0.26の範囲内の試料では、特に、35%以上の量子効率が得られることが判る。
(赤色発光蛍光体の作製2)
炭酸バリウム粉末および酸化マグネシウム粉末、二酸化珪素粉末、酸化ユウロピウム粉末、酸化マンガン粉末、フラックスとして塩化アンモニウム粉末を用いて、表3の組成となるように秤量し、ポリポット中で混合し、乾燥後、大気雰囲気下1150℃で3時間仮焼した。その後、12%の水素を含む窒素ガス流下1250℃で9時間過熱することにより熱処理し、蛍光体を製造した。
Furthermore, it can be seen that a quantum efficiency of 35% or more can be obtained particularly in a sample where D / (A + B + C + D) is in the range of 0.04 to 0.26.
(Production of red-emitting phosphor 2)
Barium carbonate powder and magnesium oxide powder, silicon dioxide powder, europium oxide powder, manganese oxide powder, ammonium chloride powder as a flux, weighed to the composition shown in Table 3, mixed in a polypot, dried, air Calcination was performed at 1150 ° C. for 3 hours in an atmosphere. Thereafter, heat treatment was performed by heating for 9 hours at 1250 ° C. under a nitrogen gas flow containing 12% hydrogen to produce a phosphor.

上記と同様にして、ピーク強度比と蛍光体の量子効率を求め、表4に記載した。   In the same manner as described above, the peak intensity ratio and the quantum efficiency of the phosphor were determined and listed in Table 4.

これらの表3、4から、本発明にかかる試料では、BaMgSi結晶、BaSiO結晶、BaMgSiO結晶の析出が抑制されるため、緑色の光の発生が抑制され、赤色の量子効率が高くなることが判る。特に、D/(A+B+C+D)が0.04〜0.26の範囲内の試料では、35%以上の量子効率が得られることが判る。
(赤色発光蛍光体の作製3)
3−aEuMg1−bMnSiの組成式において、a、b、cが表5に示す値となるように、炭酸バリウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭酸ストロンチウム粉末、二酸化珪素粉末、酸化ユウロピウム粉末および酸化マンガン粉末を調合し、さらにフラックスとして塩化アンモニウムを所定量添加し、ポリポット中で混合し、乾燥後、大気雰囲気下で、表5に示す温度で3時間仮焼し、その後、12%の水素を含む窒素ガス(還元雰囲気下)で表5に示す温度で9時間熱処理し、本発明にかかる蛍光体を作製した。尚、No.3−4の試料では、MとしてBaとSrを用いた。主結晶は(Ba,Sr)MgSiであり、第2相は(Ba,Sr)MgSiOである。
From these Tables 3 and 4, in the sample according to the present invention, since the precipitation of Ba 2 MgSi 2 O 7 crystal, Ba 2 SiO 4 crystal and BaMgSiO 4 crystal is suppressed, the generation of green light is suppressed and the red color is reduced. It turns out that the quantum efficiency of becomes high. In particular, it is understood that a quantum efficiency of 35% or more can be obtained in a sample in which D / (A + B + C + D) is in the range of 0.04 to 0.26.
(Production of red-emitting phosphor 3)
In the composition formula of M 1 3-a Eu a Mg 1-b Mn b Si c O 8, a, b, c are formed so that the value shown in Table 5, barium carbonate powder, magnesium oxide powder, strontium carbonate powder, Prepare silicon dioxide powder, europium oxide powder and manganese oxide powder, add a certain amount of ammonium chloride as a flux, mix in a polypot, dry, and then calcined at the temperature shown in Table 5 for 3 hours in air Then, heat treatment was performed for 9 hours at a temperature shown in Table 5 with nitrogen gas containing 12% hydrogen (in a reducing atmosphere) to produce a phosphor according to the present invention. No. 3-4 samples were used Ba and Sr as M 1. The main crystal is (Ba, Sr) 3 MgSi 2 O 8 and the second phase is (Ba, Sr) MgSiO 4 .

本発明にかかる蛍光体の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(1000倍)を図3に示す。本発明の範囲内の試料では、第2相のMMgSiO4結晶粒子はM 3MgSi28結晶粒子内に存在していた。 A scanning electron microscope (SEM) photograph (1000 times) of the phosphor according to the present invention is shown in FIG. In the sample within the scope of the present invention, the second phase M 1 MgSiO 4 crystal particles were present in the M 1 3 MgSi 2 O 8 crystal particles.

得られた蛍光体の量子効率は、日本分光社製分光蛍光光度計FP−6500を用いて測定した。蛍光体の量子効率は、専用セルに蛍光体粉末を充填し、395nmの励起光を照射させて、蛍光スペクトルを測定した。その結果を、分光蛍光光度計付属の量子効率測定ソフトを用いて、赤色の量子効率を算出し、結果を表6に記載した。   The quantum efficiency of the obtained phosphor was measured using a spectrofluorophotometer FP-6500 manufactured by JASCO Corporation. The quantum efficiency of the phosphor was measured by filling a dedicated cell with phosphor powder and irradiating with excitation light of 395 nm and measuring the fluorescence spectrum. The red quantum efficiency was calculated using the quantum efficiency measurement software attached to the spectrofluorometer, and the result is shown in Table 6.

前記蛍光体のX線回折測定は上記と同様にして行った。   The X-ray diffraction measurement of the phosphor was performed in the same manner as described above.

この結果から、M 3MgSi28結晶の2θ=31.5°〜32°付近で検出されるピークのX線回折強度をAとし、M MgSi結晶の2θ=27.7°〜28.2°でのピークのX線回折強度をBとし、M SiO結晶の2θ=29.2°〜29.8°でのピークのX線回折強度をCとし、MMgSiO4結晶の2θ=28.0°〜28.4°でのピークのX線回折強度をDとしたとき、B/(A+B+C+D)、C/(A+B+C+D)、D/(A+B+C+D)を求め、それぞれ表6に記載した。尚、試料No.3−4については、MがBaの場合よりもピーク位置が少し高角側に移動して検出される。 From this result, it is assumed that the X-ray diffraction intensity of a peak detected in the vicinity of 2θ = 31.5 ° to 32 ° of the M 1 3 MgSi 2 O 8 crystal is A, and 2θ of the M 1 2 MgSi 2 O 7 crystal is 27.27. the X-ray diffraction intensity of the peak at 7 ° ~28.2 ° and B, and X-ray diffraction intensity of the peak at 2θ = 29.2 ° ~29.8 ° of M 1 2 SiO 4 crystal and C, M 1 When the X-ray diffraction intensity of the peak at 2θ = 28.0 ° to 28.4 ° of MgSiO 4 crystal is D, B / (A + B + C + D), C / (A + B + C + D), D / (A + B + C + D) are obtained. Each is shown in Table 6. Sample No. The 3-4, M 1 is the peak position is detected by moving slightly higher angle than in the case of Ba.

試料では、実質的に主結晶のBa3MgSi28結晶と第2相のBaMgSiO4結晶からなり、M MgSi結晶、M SiO結晶は実質的に存在してなかった。 The sample is substantially composed of the main crystal Ba 3 MgSi 2 O 8 crystal and the second phase BaMgSiO 4 crystal, and the M 1 2 MgSi 2 O 7 crystal and M 1 2 SiO 4 crystal are substantially absent. It was.

試料のピーク強度比D/(A+B+C+D)と、赤色の量子効率との関係を図10に示す。   FIG. 10 shows the relationship between the peak intensity ratio D / (A + B + C + D) of the sample and the red quantum efficiency.

表5、6および図10から、蛍光体では、D/(A+B+C+D)が0.04〜0.26であり、BaMgSiO4結晶からのエネルギー伝達が効率よく起こり、赤色の量子効率が高いことが判る。 Tables 5 and 6 and FIG. 10 show that in the phosphor, D / (A + B + C + D) is 0.04 to 0.26, energy transfer from the BaMgSiO 4 crystal occurs efficiently, and red quantum efficiency is high. .

これに対して、X線回折におけるピーク強度の相対値が0.04〜0.26の範囲外である蛍光体(試料No.3−13)は、BaMgSiO4結晶の析出量が多すぎるため、赤色の量子効率が低いことが判る。
(緑色発光蛍光体の作製1)
緑色発光蛍光体を作製した。まず、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ、酸化ユウロピウムの各粉末を、Si 1モルに対するSr、Ba、Eu、Siのモル比率が表7に示す比率となるように調合した。さらに、これらの粉末の総量100質量部に対して、融剤としてSrClを2質量部添加して原料粉末を調整した。
On the other hand, since the phosphor (sample No. 3-13) whose relative value of peak intensity in X-ray diffraction is outside the range of 0.04 to 0.26 has too much precipitation amount of BaMgSiO 4 crystal, It can be seen that the red quantum efficiency is low.
(Production of green light emitting phosphor 1)
A green-emitting phosphor was produced. First, powders of strontium carbonate, barium carbonate, calcium carbonate, silica, and europium oxide were prepared so that the molar ratio of Sr, Ba, Eu, and Si with respect to 1 mol of Si would be the ratio shown in Table 7. Furthermore, 2 parts by mass of SrCl 2 as a flux was added to 100 parts by mass of the total amount of these powders to prepare a raw material powder.

さらに、これらの粉末に対して、2−プロピルアルコールと、ジルコニア製のメディアボールをポリポットに入れ、48時間攪拌混合した。   Further, 2-propyl alcohol and zirconia media balls were placed in a polypot to these powders and mixed with stirring for 48 hours.

得られた混合溶液を目開き190μmのナイロンメッシュを用いてメディアボールを除去しながら排出し、その後110℃にて8時間加熱して2−プロピルアルコールを除去した。   The resulting mixed solution was discharged using a nylon mesh having an opening of 190 μm while removing the media balls, and then heated at 110 ° C. for 8 hours to remove 2-propyl alcohol.

次に、2−プロピルアルコールを除去した原料混合粉末をアルミナ製坩堝に入れて、大気雰囲気下1100℃で3時間加熱した。その後、12%の水素を含む窒素ガス流中、1200℃で4.5〜9時間加熱して(M,Eu)SiO4で表される結晶を主結晶とする緑色発光蛍光体を合成した。 Next, the raw material mixed powder from which 2-propyl alcohol was removed was placed in an alumina crucible and heated at 1100 ° C. for 3 hours in an air atmosphere. Then, a green light emitting phosphor having a crystal represented by (M 2 , Eu) 2 SiO 4 as a main crystal is synthesized by heating at 1200 ° C. for 4.5 to 9 hours in a nitrogen gas flow containing 12% hydrogen. did.

主結晶については、走査範囲の回折角度誤差がΔ2θ=0.05°以下に光学調整された(Cu−Kα)のX線源からなる粉末X線回折装置(マックサイエンス社製MAC M18XCE)を用い、かつ試料偏心に伴う回折角の誤差が標準シリコンの111ピークを用いて、Δ2θ=0.05°以下の角度再現性が保障される条件で粉末X線回折測定を実施して確認した。   For the main crystal, a powder X-ray diffractometer (MAC M18XCE manufactured by Mac Science Co., Ltd.) comprising an X-ray source of (Cu-Kα) whose diffraction angle error in the scanning range is optically adjusted to Δ2θ = 0.05 ° or less is used. In addition, an error in diffraction angle due to sample eccentricity was confirmed by performing powder X-ray diffraction measurement under conditions where an angle reproducibility of Δ2θ = 0.05 ° or less was ensured using 111 peaks of standard silicon.

また、融剤を添加しない緑色発光蛍光体も作製した。そして、これらの緑色発光蛍光体に対して水洗処理を施した。   In addition, a green light emitting phosphor without adding a flux was also produced. And these water-emitting phosphors were washed with water.

この水洗処理を施した緑色発光蛍光体をXANES分析し、6977eV付近のピークをEu2+、6985eV付近のピークをEu3+として2価Euイオン濃度(Eu2+/(Eu2++Eu3+)×100)の値を求めた。 The green-emitting phosphor which has been subjected to this washing process was XANES analysis, Eu 2+ peak around 6977eV, 2 divalent Eu ion concentration peak in the vicinity of 6985eV as Eu 3+ of (Eu 2+ / (Eu 2+ + Eu 3+) × 100) The value was determined.

また、水洗処理を施した緑色発光蛍光体をICP発光分光分析して緑色発光蛍光体の組成比を求め、その結果からモル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Siを求めたところ、調合組成と変化がなかったため、緑色発光蛍光体の組成は省略した。   Further, the green light-emitting phosphor subjected to the water washing treatment was subjected to ICP emission spectroscopic analysis to determine the composition ratio of the green light-emitting phosphor, and the total molar ratio (Sr + Ba + Eu) / Si was determined from the results. Therefore, the composition of the green light-emitting phosphor was omitted.

また、得られた緑色発光蛍光体の量子効率は、日本分光社製分光蛍光光度計FP−6500を用いて測定した。専用セルに緑色発光蛍光体を充填し、395nmの励起光を照射させて、蛍光スペクトルを測定した。その結果を、分光蛍光光度計付属の量子効率測定ソフトを用いて、量子効率を算出した。   Moreover, the quantum efficiency of the obtained green light emission fluorescent substance was measured using JASCO Corporation spectrofluorimeter FP-6500. A dedicated cell was filled with a green-emitting phosphor, irradiated with excitation light of 395 nm, and a fluorescence spectrum was measured. The quantum efficiency was calculated from the results using the quantum efficiency measurement software attached to the spectrofluorometer.

表7に示す通り、試料No.4−9、4−10の蛍光体は量子効率が低いことがわかる。また、試料No.4−17の蛍光体では、モル比(Sr+Ba+Eu)/Siが2であり、2価Euイオン濃度が95%であるものの、量子効率が34%と低かった。これに対して、試料No.4−1〜4−8、4−11〜4−16、4−18、4−19の蛍光体は高い量子効率を示した。
(緑色発光蛍光体の作製2)
原料として、SrCO、BaCO、SiO、Euの粉末を用いた。また、融剤として、SrClの粉末を用いた。配合全量100gに対してSrCOを52.3質量%、BaCOを25.5質量%、SiOを15.0質量%、Euを2.2質量%、SrClを5質量%の割合で調合した。Si 1モルに対するSrのモル比は1.419、Baのモル比は、0.518、Euのモル比は0.025であり、モル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Siは、1.96であった。
As shown in Table 7, sample no. It can be seen that the phosphors 4-9 and 4-10 have low quantum efficiency. Sample No. In the phosphor of 4-17, the molar ratio (Sr + Ba + Eu) / Si was 2, and the divalent Eu ion concentration was 95%, but the quantum efficiency was as low as 34%. In contrast, sample no. The phosphors 4-1 to 4-8, 4-11 to 4-16, 4-18, and 4-19 exhibited high quantum efficiency.
(Production of green light emitting phosphor 2)
As raw materials, powders of SrCO 3 , BaCO 3 , SiO 2 , Eu 2 O 3 were used. As a flux, SrCl 2 powder was used. 52.3% by mass of SrCO 3 , 25.5% by mass of BaCO 3 , 15.0% by mass of SiO 2 , 2.2% by mass of Eu 2 O 3 and 5% by mass of SrCl 2 with respect to 100 g of the total blending amount. It was prepared at the ratio of The molar ratio of Sr to 1 mol of Si was 1.419, the molar ratio of Ba was 0.518, the molar ratio of Eu was 0.025, and the total molar ratio (Sr + Ba + Eu) / Si was 1.96. It was.

そして、これらの粉末に溶剤としてイソプロピルアルコールを200g添加し、ボールミル混合を表8に示す時間行った。   Then, 200 g of isopropyl alcohol as a solvent was added to these powders, and ball mill mixing was performed for the time shown in Table 8.

次に、80℃で溶剤として用いたイソプロピルアルコールを蒸発させ、乾燥した混合粉について、♯200メッシュパス(目開き75μm)し、表8に示すような平均粒径D50の原料混合粉末を得た。そして、この原料混合粉末を坩堝に入れて大気中1000℃で3時間熱処理した。 Next, isopropyl alcohol used as a solvent was evaporated at 80 ° C., and the dried mixed powder was subjected to # 200 mesh pass (aperture 75 μm) to obtain a raw material mixed powder having an average particle diameter D 50 as shown in Table 8 It was. And this raw material mixed powder was put in the crucible and heat-processed at 1000 degreeC in air | atmosphere for 3 hours.

この後、TEM、およびCu−kα線を用いた粉末X線回折測定により、本発明の試料No.5−1〜5−4については、酸化処理後の粉末が、アパタイト型珪酸塩粉末と母材粒子粉末とからなることを確認した。   Thereafter, the sample No. of the present invention was determined by powder X-ray diffraction measurement using TEM and Cu-kα rays. About 5-1 to 5-4, it confirmed that the powder after an oxidation process consisted of an apatite type silicate powder and base material particle powder.

次に、これらの混合粉末を♯200メッシュパスした後、水素濃度12%(その他は窒素)の還元雰囲気で1200℃で9時間熱処理を施した。尚、試料No.5−6については、還元処理を行わなかった。   Next, these mixed powders were subjected to # 200 mesh pass and then heat-treated at 1200 ° C. for 9 hours in a reducing atmosphere with a hydrogen concentration of 12% (others were nitrogen). Sample No. For 5-6, no reduction treatment was performed.

得られた粉末を粉末の重量の10倍の重量の蒸留水にて、10時間攪拌洗浄し、乾燥器にて水分を除去した。   The obtained powder was stirred and washed with distilled water having a weight 10 times the weight of the powder for 10 hours, and water was removed with a dryer.

得られた粉末は圧力を掛けてメッシュ等を用いて粉末状にし、蛍光体を作製した。得られた蛍光体について、L3吸収端XANESスペクトルにより、蛍光体の2価イオン濃度を測定し、その結果を表8に記載した。また、上記と同様にして、蛍光体の主結晶を求めたところ、(M,Eu)SiO4で表される結晶であった。 The obtained powder was put into a powder form using a mesh or the like by applying pressure to produce a phosphor. About the obtained fluorescent substance, the divalent ion concentration of fluorescent substance was measured by L3 absorption edge XANES spectrum, and the result was described in Table 8. Further, when the main crystal of the phosphor was determined in the same manner as described above, it was a crystal represented by (M 2 , Eu) 2 SiO 4 .

そして、この蛍光体の粉末を未硬化のシリコーン樹脂に20質量%添加して、150℃の温度でシリコーン樹脂を硬化させ、厚みが0.8mmの波長変換器を作製した。   Then, 20% by mass of this phosphor powder was added to an uncured silicone resin, and the silicone resin was cured at a temperature of 150 ° C., thereby producing a wavelength converter having a thickness of 0.8 mm.

また、得られた蛍光体の量子効率は、日本分光社製分光蛍光光度計FP−6500を用いて測定した。専用セルに蛍光体粉末を充填し、395nmの励起光を照射させて、蛍光スペクトルを測定した。その結果を、分光蛍光光度計付属の量子効率測定ソフトを用いて、量子効率を算出した。   The quantum efficiency of the obtained phosphor was measured using a spectrofluorometer FP-6500 manufactured by JASCO Corporation. A dedicated cell was filled with phosphor powder and irradiated with excitation light of 395 nm, and a fluorescence spectrum was measured. The quantum efficiency was calculated from the results using the quantum efficiency measurement software attached to the spectrofluorometer.

表8に示すように、試料No.5−5は融剤が添加されていないためアパタイトの生成が抑制され、2価イオン濃度が81%であった。また、試料No.5−6は融剤が添加されているが、還元処理工程がないため2価イオン濃度は0%となった。   As shown in Table 8, Sample No. In No. 5-5, since no flux was added, the production of apatite was suppressed, and the divalent ion concentration was 81%. Sample No. In 5-6, a flux was added, but since there was no reduction treatment step, the divalent ion concentration was 0%.

一方、試料No.5−1〜5−4は融剤の添加、湿式混合により混合粉末の微細化を行い、酸化処理後の混合粉末のメッシュパスを行ったため、還元処理により、2価イオン濃度が96%以上となった。No.5−3、5−5、5−6についてはL3吸収端XANESスペクトル結果を図11に示す。
(緑色発光蛍光体の作製3)
原料として、SrCO、BaCO、SiO、Euの粉末を用いた。また、融剤として、SrClの粉末を用いた。配合全量に対してSrCOを52.3質量%、BaCOを25.5質量%、SiOを15.0質量%、Euを2.2質量%、SrClを5質量%の割合で調合した。Si 1モルに対するSrのモル比は1.419、Baのモル比は、0.518、Euのモル比は0.025であり、モル比の合計(Sr+Ba+Eu)/Siは、1.96であった。
On the other hand, sample No. In 5-1 to 5-4, the mixed powder was refined by addition of a flux and wet mixing, and the mixed powder was subjected to a mesh pass after the oxidation treatment. became. No. FIG. 11 shows L3 absorption edge XANES spectrum results for 5-3, 5-5, and 5-6.
(Production of green light emitting phosphor 3)
As raw materials, powders of SrCO 3 , BaCO 3 , SiO 2 , Eu 2 O 3 were used. As a flux, SrCl 2 powder was used. SrCO 3 is 52.3% by mass, BaCO 3 is 25.5% by mass, SiO 2 is 15.0% by mass, Eu 2 O 3 is 2.2% by mass, and SrCl 2 is 5% by mass with respect to the total blending amount. Formulated in proportions. The molar ratio of Sr to 1 mol of Si was 1.419, the molar ratio of Ba was 0.518, the molar ratio of Eu was 0.025, and the total molar ratio (Sr + Ba + Eu) / Si was 1.96. It was.

そして、これらの粉末に溶剤としてイソプロピルアルコールを200g添加し、ボールミル混合を48時間行った。   Then, 200 g of isopropyl alcohol as a solvent was added to these powders, and ball mill mixing was performed for 48 hours.

次に、80℃で溶剤として用いたイソプロピルアルコールを蒸発させ、乾燥した原料混合粉末を得た。そして、この原料混合粉末を坩堝に入れて大気中で1100℃の温度で3時間熱処理した。   Next, isopropyl alcohol used as a solvent was evaporated at 80 ° C. to obtain a dried raw material mixed powder. And this raw material mixed powder was put in the crucible and heat-processed at the temperature of 1100 degreeC in air | atmosphere for 3 hours.

次に、これらの粉末を水素濃度12%(その他は窒素)の還元雰囲気で表9に示す温度で熱処理した。   Next, these powders were heat-treated at a temperature shown in Table 9 in a reducing atmosphere having a hydrogen concentration of 12% (others were nitrogen).

得られた粉末を粉末の重量の10倍の重量(室温)の蒸留水にて、表9に示す時間攪拌洗浄した。さらに、洗浄液の上澄み液を取り除き、乾燥器にて水分を除去した。   The obtained powder was stirred and washed with distilled water having a weight 10 times the weight of the powder (room temperature) for the time shown in Table 9. Further, the supernatant liquid of the cleaning liquid was removed, and water was removed with a dryer.

得られた粉末は圧力を掛けてメッシュ等を用いて粉末状にし、蛍光体を作製した。この蛍光体の主結晶を、上記と同様にして求めたところ、(M,Eu)SiO4で表される結晶であった。また、上記と同様にして2価イオン濃度を求めたところ、試料No.6−1は20%であったが、その他の本発明の試料は90%以上であった。そして、この蛍光体を未硬化のシリコーン樹脂に20質量%添加して、150℃の温度でシリコーン樹脂を硬化させ、厚みが0.8mmの波長変換器を作製した。 The obtained powder was put into a powder form using a mesh or the like by applying pressure to produce a phosphor. When the main crystal of this phosphor was determined in the same manner as described above, it was a crystal represented by (M 2 , Eu) 2 SiO 4 . Further, when the divalent ion concentration was determined in the same manner as described above, the sample No. 6-1 was 20%, but other samples of the present invention were 90% or more. Then, 20% by mass of this phosphor was added to an uncured silicone resin, and the silicone resin was cured at a temperature of 150 ° C. to produce a wavelength converter having a thickness of 0.8 mm.

なお、これらの波長変換器の作製に当たり、シリコーン樹脂に蛍光体粒子を混合した後、30分間静置した後で硬化させ、繊維状体の有無が蛍光体粒子の沈降および作製した波長変換器における蛍光体粒子の偏在に及ぼす影響について反射型電子顕微鏡(SEM)を用いて調べた。波長変換器を切断し断面をSEMにて観察して蛍光体の偏在を確認した。   In preparation of these wavelength converters, phosphor particles were mixed with silicone resin, allowed to stand for 30 minutes and then cured, and the presence or absence of fibrous bodies was determined in the precipitation of the phosphor particles and in the produced wavelength converter. The influence on the uneven distribution of the phosphor particles was examined using a reflection electron microscope (SEM). The wavelength converter was cut and the cross section was observed with an SEM to confirm the uneven distribution of the phosphor.

また、得られた蛍光体粒子は、SEMにより、その表面を観察し、繊維状体の有無を確認した。また、波長変換器は、温度サイクルの信頼性試験(−40〜125℃サイクル)を行なって白化の発生の有無を調べた。これらの結果を表9に記載した。   Moreover, the surface of the obtained phosphor particles was observed by SEM, and the presence or absence of a fibrous body was confirmed. Moreover, the wavelength converter performed the reliability test (-40-125 degreeC cycle) of a temperature cycle, and investigated the presence or absence of generation | occurrence | production of whitening. These results are shown in Table 9.

表9から、本発明の範囲外である繊維体3がなかった試料No.6−1は温度サイクルが200サイクルの時点で波長変換器の白化が確認された。試料No.6−1は還元温度が1300℃と高く、結晶性の高い蛍光体が生成され非晶質が少ないために繊維状体5aの生成が見られなかった。   From Table 9, Sample No. in which there was no fibrous body 3 outside the scope of the present invention. In 6-1, whitening of the wavelength converter was confirmed when the temperature cycle was 200 cycles. Sample No. Since the reduction temperature of 6-1 was as high as 1300 ° C., a phosphor with high crystallinity was produced and there was little amorphous, the production of the fibrous body 5a was not observed.

一方、本発明の試料No.6−2〜6−6は蛍光体コアの表面に繊維状体5aが存在しており、温度サイクルが800サイクルの時点でも、波長変換器の白化は確認されなかった。
(発光装置)
図1の発光装置11を作製した。基板(基体)15としてアルミナ基板を用い、基板15上に設けられている発光素子17としてサファイア基板に窒化物半導体をエピ形成した発光素子を用い、反射部材21としてアルミニウム(Al)を用いた。
On the other hand, sample no. In 6-2 to 6-6, the fibrous body 5a was present on the surface of the phosphor core, and no whitening of the wavelength converter was confirmed even when the temperature cycle was 800 cycles.
(Light emitting device)
The light emitting device 11 of FIG. 1 was produced. An alumina substrate was used as the substrate (base) 15, a light emitting element in which a nitride semiconductor was epi-formed on a sapphire substrate was used as the light emitting element 17 provided on the substrate 15, and aluminum (Al) was used as the reflecting member 21.

先ず、波長変換器を作製した。この波長変換器は、透明マトリクスを構成する材料(シリコーン樹脂:信越化学CY52−205)2.4g中に、表10に示す試料No.の蛍光体を、赤色発光蛍光体0.101g、緑色発光蛍光体0.058g、青色発光蛍光体を0.441g添加し、攪拌脱泡器で混合して蛍光体ペーストを作製した。   First, a wavelength converter was produced. This wavelength converter has a sample No. shown in Table 10 in 2.4 g of the material constituting the transparent matrix (silicone resin: Shin-Etsu Chemical CY52-205). A phosphor paste was prepared by adding 0.101 g of a red light-emitting phosphor, 0.058 g of a green light-emitting phosphor, and 0.441 g of a blue light-emitting phosphor and mixing with a stirring deaerator.

このペーストを2枚のガラス基板間で挟み、150℃で30秒間加熱し、厚み0.7mmとなるようにシリコーン樹脂を固化させた。尚、蛍光体の平均粒径は、作製した蛍光体粉末をメッシュパスするメッシュ径により制御した。   This paste was sandwiched between two glass substrates, heated at 150 ° C. for 30 seconds, and the silicone resin was solidified to a thickness of 0.7 mm. The average particle diameter of the phosphor was controlled by the mesh diameter through which the produced phosphor powder passed.

得られた発光装置を全光束測定装置LABSPHEREを用いて、発光効率を測定し、その結果を表10に示した。   The obtained light-emitting device was measured for luminous efficiency using a total luminous flux measuring device LABSPHERE. The results are shown in Table 10.

表10の試料No.7−2、No.7−3、No.7−4に見られるように、赤色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体と青色発光蛍光体との平均粒径の差が大きくなると、発光効率が増大することがわかる。これは、赤色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体と青色発光蛍光体との平均粒径の差が大きいほど、青色発光蛍光体における乱反射の影響で赤色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体の量子効率が向上したためであると考えられる。   Sample No. in Table 10 7-2, no. 7-3, no. As can be seen from 7-4, the luminous efficiency increases as the difference in the average particle size of the red-emitting phosphor and the green-emitting phosphor and the blue-emitting phosphor increases. This is because the larger the difference in average particle size between the red and green light emitting phosphors and the blue light emitting phosphor, the more the quantum efficiency of the red and green light emitting phosphors is affected by the diffuse reflection in the blue light emitting phosphor. This is thought to be due to the improvement.

発光装置の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a light-emitting device. 蛍光体を粉末X線回折にて測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured fluorescent substance by powder X-ray diffraction. 3MgSi28結晶粒子中にMMgSiO4結晶粒子が存在する組織を示すSEM写真である。M to 1 3 MgSi 2 O 8 crystal grains is a SEM photograph showing the structure there are M 1 MgSiO 4 crystal grains. 蛍光体のL3吸収端XANESスペクトル結果を示す図である。It is a figure which shows the L3 absorption edge XANES spectrum result of fluorescent substance. 蛍光体コアと繊維状体とを有する蛍光体粒子を説明するSEM写真である。It is a SEM photograph explaining the fluorescent substance particle which has a fluorescent substance core and a fibrous body. 図5の繊維状体を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the fibrous body of FIG. 還元前の混合粉末のTEM写真である。It is a TEM photograph of the mixed powder before reduction. 酸化処理後のX線回折測定結果である。It is an X-ray-diffraction measurement result after an oxidation process. (a)は表1の試料No.1−2のX線回折図であり、(b)は表1の試料No.1−7のX線回折図である。(A) shows the sample No. in Table 1. 1-2 is an X-ray diffraction diagram of 1-2, (b) is a sample No. of Table 1. It is a 1-7 X-ray-diffraction figure. ピーク強度比D/(A+B+C+D)と、赤色の量子効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between peak intensity ratio D / (A + B + C + D) and red quantum efficiency. 蛍光体のXANESによる測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result by XANES of fluorescent substance.

符号の説明Explanation of symbols

11・・・発光装置
13・・・電極
15・・・基板
17・・・発光素子
19・・・波長変換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Light-emitting device 13 ... Electrode 15 ... Board | substrate 17 ... Light emitting element 19 ... Wavelength converter

Claims (4)

光源から発せられる光の波長を変換して、波長が変換された光を含む出力光を出力する波長変換器であって、透明マトリクス中に、赤色に発光する蛍光体、青色に発光する蛍光体および緑色に発光する蛍光体を分散してなるとともに、前記青色に発光する蛍光体の量子効率が、前記赤色に発光する蛍光体および前記緑色に発光する蛍光体の量子効率よりも高く、かつ、前記青色に発光する蛍光体の平均粒径が、前記赤色に発光する蛍光体および前記緑色に発光する蛍光体の平均粒径よりも小さいことを特徴とする波長変換器。   A wavelength converter that converts the wavelength of light emitted from a light source and outputs output light including the wavelength-converted light, the phosphor that emits red light and the phosphor that emits blue light in a transparent matrix And phosphors emitting green light are dispersed, and the quantum efficiency of the phosphor emitting blue light is higher than the quantum efficiency of the phosphor emitting red light and the phosphor emitting green light, and The wavelength converter, wherein an average particle diameter of the phosphor emitting blue light is smaller than an average particle diameter of the phosphor emitting red light and the phosphor emitting green light. 前記青色に発光する蛍光体の平均粒径が10μm以下であり、前記赤色に発光する蛍光体および前記緑色に発光する蛍光体の平均粒径が15μm以上であることを特徴とする請求項1記載の波長変換器。   The average particle diameter of the phosphor emitting blue light is 10 μm or less, and the average particle diameter of the phosphor emitting red light and the phosphor emitting green light is 15 μm or more. Wavelength converter. 発光素子と、該発光素子が載置された基体と、前記発光素子が発光する光を波長変換する請求項1または2記載の波長変換器とを具備してなることを特徴とする発光装置。   A light-emitting device comprising: a light-emitting element; a base on which the light-emitting element is mounted; and a wavelength converter according to claim 1 that converts the wavelength of light emitted from the light-emitting element. 請求項3記載の発光装置を複数具備してなることを特徴とする照明装置。   A lighting device comprising a plurality of the light-emitting devices according to claim 3.
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