JP2016028124A - 蛍光体およびそれを用いた発光装置ならびに蛍光体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
La、Y、Gd、CeおよびSiの単体、酸化物、窒化物、炭酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩またはハロゲン化物を、上記蛍光体の組成の化学量論比となるように秤量し、粉砕および混合することにより原料混合物を得る工程と、
原料混合物を還元雰囲気下で焼成して焼成物を得る工程と、
焼成物を粉砕し、粉末状の蛍光体を得る工程と
を含む、方法が提供される。
本実施形態に係る蛍光体は、ケイ素(S)および窒素(N)を含み、セリウム(Ce)で付活された、紫外〜青色領域の光を吸収して発光可能な蛍光体であり、下記の一般式で表される。
LavYwGdxCeySi6N8+z
式中、v、w、x、yおよびzは以下の条件を満たす。
2.0≦v≦3.0
0.01≦w≦0.5
0.01≦x≦0.5
0<y≦1.0
2.0≦z≦4.0
以下に、本実施形態に係る蛍光体の製造方法の一例について説明する。本実施形態に係る蛍光体の製造方法は、La、Y、Gd、CeおよびSiの単体、酸化物、窒化物、炭酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩またはハロゲン化物を、目的とする蛍光体の組成の化学量論比となるように秤量し、粉砕および混合することにより原料混合物を得る工程と、原料混合物を還元雰囲気下で焼成して焼成物を得る工程と、焼成物を粉砕し、粉末状の蛍光体を得る工程とを含む。
以下に、本実施形態に係る蛍光体を搭載した発光装置の一例について説明する。本実施形態に係る発光装置は、紫外領域から青色領域の光を発する励起光源と、本発明に係る蛍光体とを備える。本実施形態に係る発光装置において、蛍光体および励起光源は、励起光源が発する光の一部を蛍光体が吸収して発光し、かつ励起光源からの光および蛍光体からの光を発光装置から取り出し得るように配置されていればよく、蛍光体および励起光源の配置は特定の形態に限定されるものではない。発光装置としては、例えば、蛍光ランプ等の照明器具、ディスプレイおよびレーダー等の表示装置、液晶用バックライト等が挙げられる。また、励起光源としては、近紫外から可視光の短波長領域の光を発する発光素子、例えばLEDを用いることが好ましい。特に、半導体発光素子は、小型で電力効率が良く、鮮やかな色の発光をするので好ましい。他の励起光源として、既存の蛍光灯に使用される水銀灯等を適宜利用することができる。
発光素子10は、紫外線領域から可視光領域までの光を発することができる。発光素子10が発する光のピーク波長は、240nm〜520nmであることが好ましく、420nm〜470nmであることがより好ましい。発光素子10としては、例えば、窒化物半導体素子(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いることができる。発光素子10として窒化物半導体素子を用いることにより、機械的衝撃に強い安定した発光装置を得ることができる。
発光装置100において、封止部材50は、パッケージ40に形成された凹部内に載置された発光素子10を覆うように充填される。封止部材50としては、透光性の樹脂やガラスを用いることができる。製造のしやすさを考慮すると、封止部材50は、透光性樹脂であることが好ましい。透光性樹脂としては、シリコーン樹脂組成物を用いることが好ましいが、エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の絶縁性樹脂組成物を用いることもできる。封止部材50は、蛍光体70を含む。封止部材50は更に、添加部材を適宜含むこともできる。例えば、封止部材50が光拡散材を含むことにより、発光素子10からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。
本実施形態における蛍光体70は、上述の本発明に係る蛍光体を含む。蛍光体70は、励起光源(発光素子10)が発する光の一部を吸収して発光する。図1に示す発光装置100において、蛍光体70は、封止部材50中で部分的に偏在するよう配合されている。封止部材50は、蛍光体70を含むことにより、発光素子10や蛍光体70を外部環境から保護するための部材としてのみならず、波長変換部材としても機能する。図1に示すように蛍光体70を発光素子10に接近して載置することにより、発光素子10からの光を効率よく波長変換することができ、発光装置100の発光効率をより一層向上させることができる。なお、蛍光体70を含む波長変換部材と発光素子10との配置は、これらを互いに接近して配置する形態に限定されるものではなく、発光素子10が発する熱が蛍光体70に与える影響を考慮して、発光素子10と蛍光体70を含む波長変換部材との間隔を空けて配置することもできる。また、蛍光体70を封止部材50中にほぼ均一に分散して存在させることにより、色むらの小さい光を発する発光装置を得ることもできる。
Laの原料として窒化ランタン(LaN)、Yの原料として窒化イットリウム(YN)、Gdの原料として窒化ガドリニウム(GdN)、Siの原料として窒化ケイ素(Si3N4)、Ceの原料としてフッ化セリウム(CeF3)をそれぞれ用いた。各元素のモル比が下記の表1に示すようにLa:Y:Gd:Si:Ce=2.55:0.09:0.36:6:0.15となるように、各原料を秤量した。具体的には、LaNを5.06g、YNを0.12g、GdNを0.80g、Si3N4を3.64g、CeF3を0.38g秤量した。なお、本実施例において、各原料の純度は100%であると仮定した。
各元素のモル比が表1に示す値となるように各原料を秤量した以外は実施例1と同様の手順で、実施例2〜4の蛍光体を合成した。
比較例1の蛍光体として、YおよびGdを実質的に含まない蛍光体を合成した。La、SiおよびCeの原料としては、実施例1と同様のものを用いた。各元素のモル比が表1に示すようにLa:Si:Ce=3:6:0.15となるように各原料を秤量した以外は実施例1と同様の手順で、比較例1の蛍光体を合成した。
比較例2の蛍光体として、Yを実質的に含まない蛍光体を合成した。La、Gd、SiおよびCeの原料としては、実施例1と同様のものを用いた。各元素のモル比が表1に示すようにLa:Gd:Si:Ce=2.55:0.45:6:0.15となるように各原料を秤量した以外は実施例1と同様の手順で、比較例2の蛍光体を合成した。
10 発光素子
20、30 リード電極
40 パッケージ
50 封止部材
60 導電性ワイヤ
70 蛍光体
Claims (7)
- 一般式LavYwGdxCeySi6N8+z(式中、2.0≦v≦3.0、0.01≦w≦0.5、0.01≦x≦0.5、0<y≦1.0、2.0≦z≦4.0)で表される蛍光体。
- 前記wが0.05<w<0.27を満たす、請求項1に記載の蛍光体。
- 前記xが0.10<x<0.36を満たす、請求項1または2に記載の蛍光体。
- 前記v、wおよびxが0.1≦(w+x)/(v+w+x)≦0.15を満たす、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蛍光体。
- 最大励起波長よりも長い波長において、励起強度が最大励起波長における励起強度の60%となるときの波長が、500nm以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の蛍光体。
- 紫外領域から青色領域の光を発する励起光源と、請求項1〜5のいずれか1項に記載の蛍光体とを備える発光装置。
- 一般式LavYwGdxCeySi6N8+z(式中、2.0≦v≦3.0、0.01≦w≦0.5、0.01≦x≦0.5、0<y≦1.0、2.0≦z≦4.0)で表される蛍光体の製造方法であって、
La、Y、Gd、CeおよびSiの単体、酸化物、窒化物、炭酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩またはハロゲン化物を、前記蛍光体の組成の化学量論比となるように秤量し、粉砕および混合することにより原料混合物を得る工程と、
前記原料混合物を還元雰囲気下で焼成して焼成物を得る工程と、
前記焼成物を粉砕し、粉末状の蛍光体を得る工程と
を含む、方法。
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