JP2015061902A - 黄色蛍光体、発光デバイス、照明装置、および車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】励起光のエネルギー密度が高くても、高い輝度を有するオキシニトリドシリケート系蛍光体を提供する。【解決手段】化学式（Ｂａ1-x-y-z,Ｓｒx）aＳｉbＯcＮd:Ｅｕ2+y，Ｙ3+zで表される黄色蛍光体（０．９≰ａ≰１．１、１．９≰ｂ≰２．１、１．９≰ｃ≰２．１、１．９≰ｄ≰２．１、０≰ｘ≰１、０＜ｙ＜０．０１、かつ０≰ｚ＜０．０１）。【選択図】なし
Description
本発明は、黄色蛍光体および当該黄色蛍光体を用いた発光デバイスに関する。本発明は、さらにそのような発光デバイスを備える照明装置、および当該照明装置を備える車両に関する。
従来より、半導体発光素子が蛍光体と組み合わせて用いられる白色発光装置が開発されている。半導体発光素子は、近紫外領域から青色領域の光を発する。半導体発光素子の例は、発光ダイオードである。半導体発光素子は、蛍光体のための励起光源として用いられ得る。このような白色発光装置は、長い寿命を有し、かつ低消費電力な白色発光デバイスとして用いられる。
このような白色発光装置の一例においては、青色発光ダイオードが黄色蛍光体と組み合わせて用いられる。この一例では、青色発光ダイオードから発光された光の一部が、黄色蛍光体を用いて黄色光に変換される。青色発光ダイオードから発光された他の青色光は、黄色蛍光体を介して得られた黄色光と混合され、白色光を得る。白色発光装置の他の一例においては、近紫外発光ダイオード、紫色発光ダイオードおよび青紫色発光ダイオードからなる群から選択される発光ダイオードが、青色蛍光体および黄色蛍光体と組み合わせて用いられる。このような白色発光装置では、発光ダイオードから発光される光の少なくとも一部が、青色蛍光体および黄色蛍光体によって変換される。このように変換された光が混合され、白色光を得る。
白色発光デバイスは、様々な照明装置の光源に利用される。デザイン性の向上の観点から、光源が小型化された車両用照明装置（例えば、ヘッドランプ）が提供されることが期待されている。
特許文献１は、化学式Ｍ1-kＳｉ2Ｏ2Ｎ2:Ｅｕ2+ k（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ，またはＢａ）で表されるオキシニトリドシリケート系蛍光体(phosphor from the class of the oxynitridesilicates)を開示している。このオキシニトリドシリケート系蛍光体は、近紫外領域から青色領域の波長を有する光によって励起される代表的な黄色蛍光体の一つである。
本発明の目的は、高いエネルギー密度を有する励起光に照射されても、高い輝度を有する光を出力できるオキシニトリドシリケート系蛍光体を提供することにある。
本発明による黄色蛍光体は、化学式（Ｂａ1-x-y-z,Ｓｒx）aＳｉbＯcＮd:Ｅｕ2+ y，Ｙ3+ zで表される黄色蛍光体であって、
以下の７つの数式（Ｉ）〜（ＶＩＩ）の全てが充足される。
０．９≦ａ≦１．１ （Ｉ）
１．９≦ｂ≦２．１ （ＩＩ）
１．９≦ｃ≦２．１ （ＩＩＩ）
１．９≦ｄ≦２．１ （ＩＶ）
０≦ｘ≦１ （Ｖ）
０＜ｙ＜０．０１ （ＶＩ）
０≦ｚ＜０．０１ （ＶＩＩ）。
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本発明は、高いエネルギー密度を有する励起光に照射されても、高い輝度を有する光を出力できるオキシニトリドシリケート系蛍光体を提供する。
本発明者らの研究開発の結果、オキシニトリドシリケート系蛍光体が高いエネルギー密度を有する励起光で励起されると、オキシニトリドシリケート系蛍光体の輝度は、励起光のエネルギー密度の増加に伴って低下するという問題があることがわかった。
本発明者らは、励起光が高いエネルギー密度を有していても、オキシニトリドシリケート系蛍光体の輝度を高める技術を見出した。本発明は、オキシニトリドシリケート系蛍光体の変換効率比を改善し、高いエネルギー密度を有する光で励起された場合においても良好な輝度を得ることができる。
（第１実施形態）
第１実施形態による黄色蛍光体は、化学式（Ｂａ1-x-y-z,Ｓｒx）aＳｉbＯcＮd:Ｅｕ2+ y，Ｙ3+ zで表される。以下の７つの数式（Ｉ）〜（ＶＩＩ）の全てが充足される。
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１．９≦ｄ≦２．１ （ＩＶ）
０≦ｘ≦１ （Ｖ）
０＜ｙ＜０．０１ （ＶＩ）
０≦ｚ＜０．０１ （ＶＩＩ）。
第１実施形態による黄色蛍光体は、化学式（Ｂａ1-x-y-z,Ｓｒx）aＳｉbＯcＮd:Ｅｕ2+ y，Ｙ3+ zで表される。以下の７つの数式（Ｉ）〜（ＶＩＩ）の全てが充足される。
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第１実施形態による黄色蛍光体は、高いエネルギー密度を有する光によって励起されても、高い輝度を有する光を出力する。
具体的には、第１実施形態による黄色蛍光体は、３８０ナノメートル以上４８０ナノメートル以下の波長を有する光を、５７０ナノメートル以上５９５ナノメートル以下の波長を有する光（すなわち、黄色光）に変換する。
化学量論的には、オキシニトリドシリケート系蛍光体においては、４つの等式ａ＝１、ｂ＝２、ｃ＝２、かつｄ＝２の全てが充足される。しかし、ａ〜ｄの全ての値が化学量論的に正確な値に一致していなくても、オキシニトリドシリケート系蛍光体は発光素子から発光された光を黄色の光に変換する。そのため、ａの値の範囲は、０．９以上１．１以下である。ｂ、ｃ、のｄの各値の範囲は、１．９以上２．１以下である。
万一、ｙの値（すなわち、Ｅｕ置換率）が０．０１以上である場合、変換効率比が低下する。後述される試料番号７〜９および試料番号１５〜１７を参照せよ。
ｘの値は０．３以上０．７未満、ｙの値は０．０００１以上０．０１未満、かつｚの値は０以上ｚ０．０１未満であり得る。このような黄色蛍光体を用いて、高い実用性を有する黄色光が得られる。
ｙの値は０．０００５以上であり得る。ｙの値が０．００１以上０．０１未満である場合には、そのような黄色蛍光体は、高いエネルギー密度（例えば、１．５ｋＷ／ｃｍ2）を有する光で励起されると、高い発光強度を有する光を出力する。
ｚの値は０を超えて０．０１未満であり得る。このような黄色蛍光体は賦活剤として化学式Ｙにより表されるイットリウムを含む。このような黄色蛍光体が高いエネルギー密度（例えば、１．５ｋＷ／ｃｍ2）を有する光により励起されると、高い発光強度を有する光を出力する。ｚの値が０．００１以上０．０１未満である場合には、このような黄色蛍光体が高いエネルギー密度（例えば、１．５ｋＷ／ｃｍ2）を有する光によって励起されると、特に高い発光強度を有する光を出力する。
ｙの値は、ｚの値に等しいことがあり得る。このような黄色蛍光体は、高い相対輝度比を有する。後述される試料番号２８を参照せよ。
次に、第１実施形態による黄色蛍光体を製造する方法が説明される。
本実施形態の蛍光体の原料としては、高純度（純度９９％以上）の水酸化物、蓚酸塩、硝酸塩など、焼成により酸化物になる化合物かまたは、高純度（純度９９％以上）の酸化物を用いることができる。
バリウム塩、ストロンチウム塩、化学式ＳｉＯ2により表される酸化珪素、化学式Ｓｉ3Ｎ4により表される窒化珪素、ユーロピウム塩、およびイットリウム塩が混合され、混合物を調製する。次いで、混合物は焼成され、第１実施形態による黄色蛍光体を得る。
用いられる塩の例は、以下の項目（ｉ）〜項目（ｉｉｉ）に列記される。
（ｉ）水酸化物、蓚酸塩、炭酸塩または硝酸塩
（ｉｉ）酸化物
（ｉｉｉ）窒化物
（ｉ）水酸化物、蓚酸塩、炭酸塩または硝酸塩
（ｉｉ）酸化物
（ｉｉｉ）窒化物
項目（ｉ）に列記された塩は、焼成に供されることにより酸化物に変化する。例えば、バリウム塩として、化学式ＢａＣＯ3により表される炭酸バリウムが用いられ得る。ユーロピウム塩として、化学式Ｅｕ2Ｏ3により表される酸化ユーロピウムが用いられ得る。望ましくは、塩は、９９％以上の高い純度を有する。
焼成反応を促進するために、混合物は、少量のフッ化バリウムのようなフッ化物、および／または塩化ストロンチウムのような塩化物を含有し得る。
これらの塩は、溶媒中での湿式混合法または乾燥粉体の乾式混合法により混合され得る。これらの塩は、工業的に通常用いられるボールミル、媒体撹拌ミル、遊星ミル、振動ミル、ジェットミル、Ｖ型混合機、または攪拌機を用いて十分に混合され得る。
次いで、混合物は、還元性雰囲気下で摂氏１３００度〜摂氏１６００度の温度範囲でおよそ１〜８０時間の焼成に供される。還元性雰囲気の例は、窒素−水素混合ガス雰囲気である。焼成された混合物は洗浄され、未反応の不純物を除去する。洗浄のために用いられる溶媒の例は、水または酸である。必要に応じて、焼成された混合物は分級され、黄色蛍光体粉末の粒度分布および／または流動性が調整され得る。
第１実施形態による黄色蛍光体は、高いエネルギー密度を有する光で励起されると、高い輝度を有する光を出力する。そのため、第１実施形態による黄色蛍光体が発光デバイスのために用いられ、発光デバイスの輝度を改善することができる。このようにして、レーザーダイオードのような発光素子を具備する高輝度発光デバイスが提供される。
（第２実施形態）
第２実施形態による発光デバイスは、第１実施形態による黄色蛍光体および発光素子を具備する。図１は、第２実施形態による発光デバイス１０の断面模式図を示す。発光デバイス１０は、波長変換部材１１および半導体発光素子１４を具備する。半導体発光素子１４の例は、レーザーダイオードである。高いエネルギー密度を有する光を発光するレーザーダイオードが使用されても、発光デバイス１０は良好な輝度を有する。このため、発光デバイス１０は小型化される。半導体発光素子１４は、３８０ナノメートル以上４８０ナノメートル以下のピーク波長を有する光を発光する。望ましくは、半導体発光素子１４は、青紫光を発光する。本明細書において用いられる用語「青紫光」とは、３８０ナノメートル以上４２０ナノメートル以下のピーク波長を有する光を意味する。半導体発光素子１４は、非極性面または半極性面の成長面を有する窒化物半導体発光層を備える。半導体発光素子１４は、例えば、０．１ｋＷ／ｃｍ2以上、望ましくは０．２ｋＷ／ｃｍ2以上、より望ましくは０．５ｋＷ／ｃｍ2以上のエネルギー密度を有する光を発光し得る。半導体発光素子１４は、１５ｋＷ／ｃｍ2以下のエネルギー密度を有する光を発光し得る。半導体発光素子１４によって与えられる過度の熱は、黄色蛍光体の変換効率を低下させ得るが、１５ｋＷ／ｃｍ2以下のエネルギー密度を有する光を発光する半導体発光素子１４は、黄色蛍光体の変換効率を維持し得る。
第２実施形態による発光デバイスは、第１実施形態による黄色蛍光体および発光素子を具備する。図１は、第２実施形態による発光デバイス１０の断面模式図を示す。発光デバイス１０は、波長変換部材１１および半導体発光素子１４を具備する。半導体発光素子１４の例は、レーザーダイオードである。高いエネルギー密度を有する光を発光するレーザーダイオードが使用されても、発光デバイス１０は良好な輝度を有する。このため、発光デバイス１０は小型化される。半導体発光素子１４は、３８０ナノメートル以上４８０ナノメートル以下のピーク波長を有する光を発光する。望ましくは、半導体発光素子１４は、青紫光を発光する。本明細書において用いられる用語「青紫光」とは、３８０ナノメートル以上４２０ナノメートル以下のピーク波長を有する光を意味する。半導体発光素子１４は、非極性面または半極性面の成長面を有する窒化物半導体発光層を備える。半導体発光素子１４は、例えば、０．１ｋＷ／ｃｍ2以上、望ましくは０．２ｋＷ／ｃｍ2以上、より望ましくは０．５ｋＷ／ｃｍ2以上のエネルギー密度を有する光を発光し得る。半導体発光素子１４は、１５ｋＷ／ｃｍ2以下のエネルギー密度を有する光を発光し得る。半導体発光素子１４によって与えられる過度の熱は、黄色蛍光体の変換効率を低下させ得るが、１５ｋＷ／ｃｍ2以下のエネルギー密度を有する光を発光する半導体発光素子１４は、黄色蛍光体の変換効率を維持し得る。
以下、第２実施形態では、半導体発光素子１４が４０５ナノメートルの波長を有する光を発光することとする。波長変換部材１１は、半導体発光素子１４から発光された光を、より長い波長を有する光に変換する。波長変換部材１１は、第１実施形態による蛍光体のみを含有し得る。あるいは、波長変換部材１１は、少なくとも２種類の蛍光体の混合物を含有し得る。波長変換部材１１は、各層が１種類の蛍光体を有する積層構造であり得る。以下、第２実施形態では、波長変換部材１１が、２種類の蛍光体の混合物を含有することとする。
波長変換部材１１は、第１実施形態による黄色蛍光体から形成される複数の第１粒子１２、他の蛍光体から形成される複数の第２粒子１３、およびバインダー１６を含有する。バインダー１６は、複数の第１の蛍光体１２粒子を複数の第２粒子１３に結合させるために用いられる。
第２粒子１３は、青色蛍光体から形成され得る。青色蛍光体とは、２３０ナノメートル以上４２０ナノメートル以下の波長を有する光を、４２０ナノメートルを超えて４８０ナノメートル以下の波長を有する光に変換することができる蛍光体を意味する。第２の蛍光体１３の例は、Ｓｒ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+（以下、「ＳＭＳ」という）ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（以下、「ＢＡＭ」という）またはＭ2 10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ2+（Ｍ2はＢａ、ＳｒおよびＣａから選択される少なくとも１つを表す、以下、「ＳＰＡ」という）である。
青色蛍光体は公知方法に従って製造され得る。
バインダー１６の例は、樹脂、ガラス、または透明結晶である。入射光学系１５が、波長変換部材１１および半導体発光素子１４の間に設けられ得る。入射光学系１５は、半導体発光素子１４から発光された光を波長変換部材１１に導く。入射光学系１５は、例えば、レンズ、ミラーおよび／または光ファイバを具備する。
次に、発光デバイス１０の動作が説明される。半導体発光素子１４から発光された光は、入射光学系１５を通り、波長変換部材１１に入射する。この入射光により、第１実施形態による黄色蛍光体から形成される複数の第１粒子１２が励起され、黄色光を発光する。複数の第２粒子１３が励起され、青色光を射出する。これらの黄色光が青色光と混合され、白色光が発光される。
半導体発光素子１４が青色レーザーダイオードまたは青色発光ダイオードである場合、青色レーザーダイオードまたは青色発光ダイオードから発光された光の一部が、第１実施形態による黄色蛍光体によって黄色光に変換される。このようにして、黄色光が得られる。青色レーザーダイオードまたは青色発光ダイオードから発光された他の部分の青色光は、黄色蛍光体を介して得られた黄色光と混合され、白色光を得る。このように、青色レーザーダイオードまたは青色発光ダイオードから発光された他の部分の青色光は、白色光に含まれる形で、蛍光体を通ることなく発光デバイス１０の外部に出射する。
一方、半導体発光素子１４が青紫色レーザーダイオードまたは青紫色発光ダイオードである場合、第１実施形態による黄色蛍光体が青色蛍光体と組み合わせて用いられ得る。青紫色レーザーダイオードまたは青紫色発光ダイオードから発光された青紫光の一部は、青色蛍光体により青色光に変換される。このようにして、青色光が得られる。青紫色レーザーダイオードまたは青紫色発光ダイオードから発光された青紫光の他の一部は、第１実施形態による黄色蛍光体により黄色光に変換される。このようにして、黄色光が得られる。このように変換された光が混合され、白色光を得る。青色レーザーダイオードまたは青色発光ダイオードが用いられる場合とは異なり、半導体発光素子１４が青紫色レーザーダイオードまたは青紫色発光ダイオードである場合、青紫色レーザーダイオードまたは青紫色発光ダイオードから発光された光は、青色蛍光体および第１実施形態による黄色蛍光体を含む蛍光体によってより長い波長を有する光に必ず変換される。言い換えれば、青色蛍光体および第１実施形態による黄色蛍光体を含む蛍光体を通らずに発光デバイス１０の外部に出射する光は存在しない。そのため、半導体発光素子１４が青紫色レーザーダイオードまたは青紫色発光ダイオードである場合は、目にとって安全な白色光が得られる。
青色レーザーダイオード及び青色発光ダイオードは、４２０ナノメートルを超えて４８０ナノメートル以下のピーク波長を有する光を発光する。一方、青紫色レーザーダイオード及び青紫色発光ダイオードは、３８０ナノメートル以上４２０ナノメートル以下のピーク波長を有する光を発光する。
半導体発光素子１４の他の例は、発光ダイオード、またはスーパールミネッセントダイオードである。
第２実施形態による発光デバイス１０は、例えば、シーリングライトのような一般照明装置；スポットライト、スタジアム用照明、またはスタジオ用照明のような特殊照明装置；ヘッドランプのような車両用照明装置；プロジェクタまたはヘッドアップディスプレイのような投影装置；内視鏡用ライト；デジタルカメラ、携帯電話機、スマートフォンのような撮像装置；またはパーソナルコンピュータ用モニター、ノート型パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、タブレットＰＣ、または携帯電話のような液晶ディスプレイ装置のための光源として用いることができる。
（第３実施形態）
第３実施形態による照明装置は、第２実施形態による発光デバイス１０を備える。照明装置の例は、シーリングライトのような一般照明装置；スポットライト、スタジアム用照明、スタジオ用照明のような特殊照明装置；またはヘッドランプのような車両用照明装置である。当該照明装置を、高い照度が要求される照明装置（例えば、特殊照明装置および車両用照明装置）として用いることは有益である。本明細書において用いられる用語「車両」とは、自動車、鉄道車両、路面電車、２輪車（例えば、オートバイ）、または特殊車両（例えば、建築車両または農業車両）を意味する。
第３実施形態による照明装置は、第２実施形態による発光デバイス１０を備える。照明装置の例は、シーリングライトのような一般照明装置；スポットライト、スタジアム用照明、スタジオ用照明のような特殊照明装置；またはヘッドランプのような車両用照明装置である。当該照明装置を、高い照度が要求される照明装置（例えば、特殊照明装置および車両用照明装置）として用いることは有益である。本明細書において用いられる用語「車両」とは、自動車、鉄道車両、路面電車、２輪車（例えば、オートバイ）、または特殊車両（例えば、建築車両または農業車両）を意味する。
一例として、第３実施形態による照明装置を車両用照明装置（例えば、ヘッドランプ）として用いられた場合が説明される。
図２は、第３実施形態による車両用ヘッドランプ２０の概略図を示す。第３実施形態の車両用ヘッドランプ２０は、第２実施形態による発光デバイス１０およびその発光デバイス１０から出射された光を前方に導く出射光学系２２を備える。発光デバイス１０に含まれる半導体発光素子から出射された青紫光がヘッドランプ２０の外部に出射することを防止するために、青紫光を吸収または反射する波長カットフィルター２１が設けられ得る。出射光学系２２の例は、リフレクタである。出射光学系２２は、内側の表面に、ＡｌまたはＡｇから形成された金属膜を有する。保護膜が金属膜上に形成され得る。車両用ヘッドランプ２０は、リフレクタータイプ車両用ヘッドランプまたはプロジェクタータイプ車両用ヘッドランプであり得る。
第３実施形態は、小型化された照明装置を提供する。
（第４実施形態）
第４実施形態による車両は、第３実施形態による照明装置を車両用照明装置として備える。車両は、エンジン車両、電気車両、又はハイブリッド車両であり得る。
第４実施形態による車両は、第３実施形態による照明装置を車両用照明装置として備える。車両は、エンジン車両、電気車両、又はハイブリッド車両であり得る。
図４は、第４実施形態による車両３０の概略図を示す。車両３０は、第３実施形態による車両用ヘッドランプ２０および電力供給源３１を備える。車両３０は、エンジンのような駆動源によって駆動されることによって電力を発生する発電機３２を有し得る。発電機３２によって生成された電力は、電力供給源３１に蓄えられる。電力供給源３１の例は、２次電池である。車両用ヘッドランプ２０は、電力供給源３１から供給される電力によって点灯する。
第４実施形態は、小型化された照明装置を具備する車両を提供する。
（実施例）
以下の実験例を参照しながら、本発明がより詳細に説明される。
以下の実験例を参照しながら、本発明がより詳細に説明される。
（実験例１）
＜蛍光体試料の作製＞
出発原料として、ＢａＣＯ3、ＳｒＣＯ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ｅｕ2Ｏ3、およびＹ2Ｏ3が用いられた。表１に示される組成を有するように、これらの出発原料が混合された。次いで、混合物は、遊星ボールミルを用いて、１００ｒｐｍの回転速度で１時間かけて粉砕された。粉砕のための溶媒として、エタノールが用いられた。続いて、混合物は十分に乾燥され、乾燥粉体を得た。得られた乾燥粉体は、Ｎ2ガス中で摂氏１５００度の温度下で４時間焼成され、化学式（Ｂａ1-x-y-z,Ｓｒx）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2:Ｅｕ2+ y，Ｙ3+ zにより表される蛍光体を得た。蛍光体は、２％の硝酸溶液中で１時間かけて洗浄された。次いで、蛍光体は分級され、粗大な粒子を除去した。
＜蛍光体試料の作製＞
出発原料として、ＢａＣＯ3、ＳｒＣＯ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ｅｕ2Ｏ3、およびＹ2Ｏ3が用いられた。表１に示される組成を有するように、これらの出発原料が混合された。次いで、混合物は、遊星ボールミルを用いて、１００ｒｐｍの回転速度で１時間かけて粉砕された。粉砕のための溶媒として、エタノールが用いられた。続いて、混合物は十分に乾燥され、乾燥粉体を得た。得られた乾燥粉体は、Ｎ2ガス中で摂氏１５００度の温度下で４時間焼成され、化学式（Ｂａ1-x-y-z,Ｓｒx）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2:Ｅｕ2+ y，Ｙ3+ zにより表される蛍光体を得た。蛍光体は、２％の硝酸溶液中で１時間かけて洗浄された。次いで、蛍光体は分級され、粗大な粒子を除去した。
＜蛍光体の発光特性評価＞
４０５ナノメートルのピーク波長を持つ光を発光するレーザーダイオードが励起光源として用いられ、得られた蛍光体にレーザー光が照射された。蛍光体により波長が変換された光が積分球に取り込まれ、マルチチャンネル分光器（ラブスフェア社製、オーシャンオプティクス社より入手、型番：ＵＳＢ２０００）を用いて発光効率および発光エネルギーを測定した。レーザーダイオードから発光された光に照射された蛍光体の表面積を変化させることで、励起光のエネルギー密度が変化された。
４０５ナノメートルのピーク波長を持つ光を発光するレーザーダイオードが励起光源として用いられ、得られた蛍光体にレーザー光が照射された。蛍光体により波長が変換された光が積分球に取り込まれ、マルチチャンネル分光器（ラブスフェア社製、オーシャンオプティクス社より入手、型番：ＵＳＢ２０００）を用いて発光効率および発光エネルギーを測定した。レーザーダイオードから発光された光に照射された蛍光体の表面積を変化させることで、励起光のエネルギー密度が変化された。
発光効率および発光エネルギーの測定結果より、４０５ナノメートルの波長を有する光によって励起された蛍光体の、高エネルギー密度を有する励起光に対する変換効率比が算出された。
より具体的には、変換効率比は、以下の数式（Ｘ）に基づいて算出された。
変換効率比＝（励起光が１．５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に算出された変換効率ＣＥ1.5）／（励起光が０．１ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に算出された変換効率ＣＥ0.1） （Ｘ）
変換効率比＝（励起光が１．５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に算出された変換効率ＣＥ1.5）／（励起光が０．１ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に算出された変換効率ＣＥ0.1） （Ｘ）
励起光が１．５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に算出された変換効率ＣＥ1.5は、以下の数式（Ｘａ）に基づいて算出された。
ＣＥ1.5＝（励起光が１．５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に測定された発光効率ＬＥＥ1.5）／（励起光が０．０２５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に測定された発光効率ＬＥＥ0.025） （Ｘａ）。
ＣＥ1.5＝（励起光が１．５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に測定された発光効率ＬＥＥ1.5）／（励起光が０．０２５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に測定された発光効率ＬＥＥ0.025） （Ｘａ）。
励起光が０．１ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に算出された変換効率ＣＥ0.1は、以下の数式（Ｘｂ）に基づいて算出された。
ＣＥ0.1＝励起光が０．１ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に測定された発光効率ＬＥＥ0.1／励起光が０．０２５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に測定された発光効率ＬＥＥ0.025 （Ｘｂ）
ＣＥ0.1＝励起光が０．１ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に測定された発光効率ＬＥＥ0.1／励起光が０．０２５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合に測定された発光効率ＬＥＥ0.025 （Ｘｂ）
表１は、実験例１において用いられた各蛍光体の組成を示す。表２および図４は、実験例１において用いられた各蛍光体の変換効率比を示す。表において、「＊」がついていない試料は、実施例による試料である一方、「＊」がついている試料は比較例による試料である。表３および図５は、励起光のエネルギー密度が０．０１ｋＷ／ｃｍ2または１．５ｋＷ／ｃｍ2である場合に測定された規格化発光強度ＮＬＥＩを示す。
規格化発光強度ＮＬＥＩは、以下の数式（ＸＩ）に基づいて算出された。
ＮＬＥＩ＝各サンプルの発光強度／サンプル７の発光強度 （Ｘ）
ＮＬＥＩ＝各サンプルの発光強度／サンプル７の発光強度 （Ｘ）
表３においてサンプル７の規格化発光強度ＮＬＥＩが１００％であることに留意せよ。
表２および図４から明らかなように、励起光が１．５ｋＷ/ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合、７０％を超える変換効率比を得るためには、ｙの値（すなわち、Ｅｕ置換率）は０を超え、かつ０．０１未満であることが必要とされる。０．１ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する励起光に対する変換効率比から明らかなように、ｙの値の低下に伴い、変換効率比が向上する。
表３および図５から明らかなように、励起光が０．０１ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合、ｙの値（すなわち、Ｅｕ置換率ｙ）の増加に伴い、発光強度が高くなる。一方、励起光が１．５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有する場合、ｙが０．０１未満である範囲において発光強度がピークを有する。ｙが０．００１以上０．０１未満の範囲において、発光強度が特に高くなる。Ｅｕ原子の一部がＹ原子で置換されると、発光強度はより高くなる。
（実験例２）
表１に示される組成に代えて、表４に示される組成が用いられたこと以外は、実験例１と同様の実験が行われた。
表１に示される組成に代えて、表４に示される組成が用いられたこと以外は、実験例１と同様の実験が行われた。
得られた蛍光体のＣＩＥ色度座標値が、実験例１において用いられた装置と同じ装置を用いて測定された。励起光は、１．５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度を有していた。
実用的な黄色蛍光体は、０．３８≦ＣＩＥｘ≦０．５０および０．５０≦ＣＩＥｙ≦０．６０のＣＩＥ色度座標値を有する。表４から明らかなように、ｘの値（すなわち、Ｓｒ置換率）が０．３以上０．７未満であれば、０．３８≦ＣＩＥｘ≦０．５０および０．５０≦ＣＩＥｙ≦０．６０のＣＩＥ色度座標値が充足される。ｘの値（すなわち、Ｓｒ置換率）が０．７０以上である試料番号２４および試料番号２５の例では、（Ｂａ,Ｓｒ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2結晶相にＢａＳｉ2Ｏ2Ｎ2結晶相が混在するため、上記のＣＩＥ色度座標値が充足されなかったと考えられる。ＢａＳｉ2Ｏ2Ｎ2結晶相を析出することなく（Ｂａ,Ｓｒ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2結晶相が作製される限り、ｘの値（すなわち、Ｓｒ置換率）は０．７以上であり得る。加えて、発光強度の観点から、ｙが０．０００１以上かつ０．０１未満であれば、黄色蛍光体は高い実用性を有する。
（実験例３）
表１に示される組成に代えて、表５に示される組成が用いられたこと以外は、実験例１と同様の実験が行われた。
表１に示される組成に代えて、表５に示される組成が用いられたこと以外は、実験例１と同様の実験が行われた。
得られた蛍光体の発光スペクトルが、実験例１において用いられた装置と同じ装置を用いて測定された。励起光は、１．５ｋＷ／ｃｍ2のエネルギー密度かつ４０５ナノメートルの波長を有していた。相対輝度比は、以下の数式（ＸＩ）に基づいて算出された。
（相対輝度比）＝（Ｂａの一部がＹで置換された場合に測定された輝度）／（Ｂａの一部がＹで置換されなかった場合に測定された輝度） （ＸＩ）
（相対輝度比）＝（Ｂａの一部がＹで置換された場合に測定された輝度）／（Ｂａの一部がＹで置換されなかった場合に測定された輝度） （ＸＩ）
表５から明らかなように、化学式Ｙにより表されるイットリウムが添加され、輝度が向上する。イットリウムの濃度がユーロピウムの濃度と同じである場合には、相対輝度比が向上する。
本発明による蛍光体は発光素子と組み合わせられ、発光デバイスとして用いられ得る。本発明による発光デバイスは、例えば、シーリングライトのような一般照明装置；スポットライト、スタジアム用照明、またはスタジオ用照明のような特殊照明装置；ヘッドランプのような車両用照明装置；プロジェクタまたはヘッドアップディスプレイのような投影装置；内視鏡用ライト；デジタルカメラ、携帯電話機、スマートフォンのような撮像装置；またはパーソナルコンピュータ用モニター、ノート型パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯情報端末（ＰＤＸ）、スマートフォン、タブレットＰＣ、または携帯電話のような液晶ディスプレイ装置のための光源として用いることができる。
１０ 発光デバイス
１１ 波長変換部材
１２ 第１粒子（黄色蛍光体）
１３ 第２粒子（青色蛍光体）
１４ 半導体発光素子
１５ 入射光学系
１６ バインダー
１１ 波長変換部材
１２ 第１粒子（黄色蛍光体）
１３ 第２粒子（青色蛍光体）
１４ 半導体発光素子
１５ 入射光学系
１６ バインダー
Claims (14)
- 化学式（Ｂａ1-x-y-z,Ｓｒx）aＳｉbＯcＮd:Ｅｕ2+ y，Ｙ3+ zで表される黄色蛍光体。
ここで、以下の７つの数式（Ｉ）〜（ＶＩＩ）の全てが充足される。
０．９≦ａ≦１．１ （Ｉ）
１．９≦ｂ≦２．１ （ＩＩ）
１．９≦ｃ≦２．１ （ＩＩＩ）
１．９≦ｄ≦２．１ （ＩＶ）
０≦ｘ≦１ （Ｖ）
０＜ｙ＜０．０１ （ＶＩ）
０≦ｚ＜０．０１ （ＶＩＩ）。 - 請求項１に記載の黄色蛍光体であって、
さらに以下の３つの数式（Ｖａ）〜（ＶＩＩａ）の全てが充足される。
０．３≦ｘ＜０．７ （Ｖａ）
０．０００１≦ｙ＜０．０１ （ＶＩａ）
０≦ｚ＜０．０１ （ＶＩＩａ）。 - 請求項１に記載の黄色蛍光体であって、
さらに以下の数式（ＶＩｂ）が充足される。
０．００１≦ｙ＜０．０１ （ＶＩｂ）。 - 請求項１に記載の黄色蛍光体であって、
さらに以下の数式（ＶＩＩｂ）が充足される。
０＜ｚ＜０．０１ （ＶＩＩｂ）。 - 請求項４に記載の黄色蛍光体であって、ｙ＝ｚである。
- 発光デバイスであって、
請求項１に記載の黄色蛍光体、および
発光素子
を備えている、発光デバイス。 - 請求項６に記載の発光デバイスであって、
さらに青色蛍光体を具備する請求項６に記載の発光デバイス。 - 請求項６に記載の発光デバイスであって、
前記発光素子が、非極性面または半極性面の成長面を有する窒化物半導体から形成される発光層を備えている、発光デバイス。 - 請求項６に記載の発光デバイスであって、
前記発光素子が、３８０ナノメートル以上４８０ナノメートル以下のピーク波長を有する光を発する、発光デバイス。 - 請求項６に記載の発光デバイスであって、
前記発光素子が、レーザーダイオードである、発光デバイス。 - 請求項６に記載の発光デバイスであって、
前記発光素子が、０．１ｋＷ／ｃｍ2以上のエネルギー密度を有する、発光デバイス。 - 照明装置であって、
請求項６に記載の発光デバイスを備える、照明装置。 - 請求項１２に記載の照明装置であって、
前記照明装置は、車両用照明装置である、照明装置。 - 車両であって、
請求項１３に記載の車両用照明装置を備える、車両。
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