JP2017155071A - Fluophor and manufacturing method therefor, wavelength conversion membrane using the fluophor, solar cell module and light emitting device - Google Patents

Fluophor and manufacturing method therefor, wavelength conversion membrane using the fluophor, solar cell module and light emitting device Download PDF

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大助 笹栗
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a SrCaGaS:Eu fluophor (0<x<1) having particle size of 1000 nm or less and high crystallinity, a solar cell high in conversion efficiency or a light emitting device such as a white LED high in light emission efficiency by using the fluophor.SOLUTION: A fluophor is manufactured by (a) a process for manufacturing a raw material particle containing a constitutional unit of the base material excluding a sulfur component and a constitutional unit of the activator at a composition ratio in the fluophor, (b) a process for manufacturing an amorphous precursor particle by heating the raw material particle by thermal plasma and cooling the same and (c) a process for burning the precursor particle under a sulfurizing atmosphere at a first temperature of a sulfurizing temperature or higher and less than a crystallization temperature and then burning the same at a second temperature of the crystallization temperature or higher.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、紫外から緑色に至る領域の光を吸収し、特定の波長の光を発光する粒子状の蛍光体とその製造方法に関し、さらには、該蛍光体を用いた波長変換膜、太陽電池モジュール、発光装置に関する。   The present invention relates to a particulate phosphor that absorbs light in the ultraviolet to green region and emits light of a specific wavelength, and a method for producing the same, and further, a wavelength conversion film and a solar cell using the phosphor The present invention relates to a module and a light emitting device.

従来、高発光効率の蛍光体として、SrGa24:Euや、CaGa24:Euで表されるチオガレート系硫化物を母体材料とした蛍光体が知られており、アルカリ土類金属種を替えることで、種々の波長の発光が得られることが知られている。また、特許文献1には、前駆体微粒子を熱プラズマでナノ化した後、硫化水素中で熱処理して、粒径サイズが1000nm以下で結晶子サイズが粒径サイズの60%以上であるSrGa24:EuやCaGa24:Euを製造する方法が開示されている。
一方、特許文献2には、SrxCa1-xGa24:Euで表される、SrとCaとが混在した蛍光体のxを調整することで、発光波長を535nm乃至560nmの間の波長の発光が得られることが開示されている。
Conventionally, as phosphors having high luminous efficiency, phosphors based on thiogallate sulfides represented by SrGa 2 S 4 : Eu or CaGa 2 S 4 : Eu are known, and alkaline earth metal species are known. It is known that light emission of various wavelengths can be obtained by changing. Further, Patent Document 1 discloses that SrGa 2 having a particle size of 1000 nm or less and a crystallite size of 60% or more of the particle size is obtained by nano-forming precursor fine particles with thermal plasma and then heat-treating in hydrogen sulfide. A method for producing S 4 : Eu or CaGa 2 S 4 : Eu is disclosed.
On the other hand, Patent Document 2 discloses that the emission wavelength is between 535 nm and 560 nm by adjusting x of a phosphor containing Sr and Ca, which is represented by Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 : Eu. It is disclosed that light emission with a wavelength of can be obtained.

特開2012−36372号公報JP 2012-36372 A 特表2006−524437号公報JP-T-2006-524437

太陽電池の波長変換膜や、白色LEDに用いる蛍光体では、それぞれの用途に応じて、吸収波長と発光波長を精密にコントロールする技術が必要である。また、太陽電池の波長変換膜のように、特定の波長を変換しその他の波長の光は散乱せずに透過させたいような場合、粒子サイズが小さく結晶性の優れた輝度の高い蛍光体が必要となる。そのため、SrとCaの混合比率によって発光波長を制御できるSrxCa1-xGa24:Eu蛍光体を1000nm以下の粒子サイズで製造する方法が望まれていた。
しかしながら、特許文献1には、1000nm以下の粒子サイズでSrxCa1-xGa24:Eu蛍光体の製造方法が開示されていない。また、特許文献2に開示されている製造方法では、SrxCa1-xGa24:Eu蛍光体を小粒径で製造することができない。
本発明の課題は、粒子サイズが1000nm以下で、且つ、結晶性の高い、SrxCa1-xGa24:Eu蛍光体(0<x<1)を提供することにあり、さらには、係る蛍光体を粒子サイズの均一性が高い粒子として提供することにある。また、本発明の課題は、係る蛍光体を用いて、変換効率の高い太陽電池や、発光効率の高い白色LED等発光装置を提供することにある。
In the phosphor used for the wavelength conversion film of a solar cell or a white LED, a technique for precisely controlling the absorption wavelength and the emission wavelength is required according to each application. Also, if you want to convert a specific wavelength and allow light of other wavelengths to pass through without being scattered, like a solar cell wavelength conversion film, a phosphor with small particle size and excellent crystallinity is required. It becomes. Therefore, a method for producing a Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 : Eu phosphor having a particle size of 1000 nm or less capable of controlling the emission wavelength by the mixing ratio of Sr and Ca has been desired.
However, Patent Document 1, 1000 nm or less in particle size Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4: production method of Eu phosphor is not disclosed. Moreover, with the manufacturing method disclosed in Patent Document 2, it is not possible to manufacture the Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 : Eu phosphor with a small particle size.
An object of the present invention is to provide a Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 : Eu phosphor (0 <x <1) having a particle size of 1000 nm or less and high crystallinity, An object of the present invention is to provide such a phosphor as particles having high uniformity in particle size. Another object of the present invention is to provide a solar cell having a high conversion efficiency and a light emitting device such as a white LED having a high light emission efficiency by using the phosphor.

本発明は、下記一般式(1)で表されるチオガレート系硫化物の母体材料と、付活剤とを含む粒子状の蛍光体であって、
粒子サイズが1000nm以下で、且つ、粒子中の結晶相の体積比率が下記一般式(2)で表されることを特徴とする。
SrxCa1-xGa24(但し、0<x<1) (1)
Vc/Vt≧(R−10)3/R3 (2)
(上記式(2)中、Vcは粒子中の結晶相の体積、Vtは粒子の体積、Rは粒子サイズ)
また、本発明は、上記本発明の蛍光体を分散させたことを特徴とする波長変換膜、及び、上記本発明の蛍光体を用いたことを特徴とする太陽電池モジュール、発光装置である。
The present invention is a particulate phosphor containing a thiogallate sulfide matrix material represented by the following general formula (1), and an activator,
The particle size is 1000 nm or less, and the volume ratio of the crystal phase in the particle is represented by the following general formula (2).
Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 ( where, 0 <x <1) ( 1)
Vc / Vt ≧ (R−10) 3 / R 3 (2)
(In the above formula (2), Vc is the volume of the crystal phase in the particle, Vt is the volume of the particle, and R is the particle size)
Further, the present invention is a wavelength conversion film characterized by dispersing the phosphor of the present invention, and a solar cell module and a light emitting device characterized by using the phosphor of the present invention.

本発明においては、前駆体を二段階で焼成することにより、粒子サイズが1000nm以下と小さく、結晶性の高い、SrxCa1-xGa24を母体材料とする蛍光体を提供することができる。よって、本発明の蛍光体を用いた部材や装置において、発光波長を精密に制御し、吸収波長以外の光の散乱を低減して、高発光輝度を得ることができる。
さらに、本発明においては、前駆体の焼成工程において、第二の温度を700℃以下とすることにより、蛍光体の粒子サイズを250nm未満とすることができ、より光の散乱を低減した部材や装置を提供することができる。また、前駆体の焼成工程において、第一の温度及び第二の温度に至る昇温速度を経時的に遅くすることで、蛍光体の粒子サイズの分布を狭くすることができ、より光の散乱を低減した部材や装置を提供することができる。
本発明においてはさらに、付活剤の酸化物を原料として用いることにより、得られる蛍光体の不純物を200ppm以下とすることができ、不純物に起因する輝度の低下を抑制することができる。
よって、本発明においては、吸収波長以外の光の散乱が低減された波長変換膜、さらには、変換効率の高い太陽電池や、発光効率の高い白色LED等発光装置が提供される。
In the present invention, by calcining a precursor in two steps, a phosphor having a particle size as small as 1000 nm or less and high crystallinity and using Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 as a base material is provided. Can do. Therefore, in the member or apparatus using the phosphor of the present invention, the emission wavelength can be precisely controlled, the scattering of light other than the absorption wavelength can be reduced, and high emission luminance can be obtained.
Furthermore, in the present invention, in the precursor firing step, by setting the second temperature to 700 ° C. or lower, the particle size of the phosphor can be made less than 250 nm, and the light scattering can be further reduced. An apparatus can be provided. Also, in the precursor firing step, the particle size distribution of the phosphor can be made narrower by slowing the rate of temperature rise to the first temperature and the second temperature over time, and more light scattering It is possible to provide a member or a device that reduces the above.
Furthermore, in the present invention, by using an oxide of an activator as a raw material, the impurity of the obtained phosphor can be reduced to 200 ppm or less, and a decrease in luminance due to the impurity can be suppressed.
Therefore, in the present invention, there are provided a wavelength conversion film in which scattering of light other than the absorption wavelength is reduced, and a light emitting device such as a solar cell with high conversion efficiency and a white LED with high light emission efficiency.

本発明の蛍光体を用いた太陽電池モジュールの実施形態の構成を模式的に示す厚さ方向の断面図である。It is sectional drawing of the thickness direction which shows typically the structure of embodiment of the solar cell module using the fluorescent substance of this invention. 本発明の蛍光体を用いた白色LEDの構成を模式的に示す厚さ方向の断面図である。It is sectional drawing of the thickness direction which shows typically the structure of white LED using the fluorescent substance of this invention.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明においては、その趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下に説明する実施形態に対して適宜変更、改良等が加えられたものについても本発明の範囲に含まれる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, in the present invention, the scope of the present invention also includes those in which the embodiments described below are appropriately modified and improved based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. include.

(蛍光体)
本発明の蛍光体は、下記一般式(1)で表されるチオガレート系硫化物の母体材料と、付活剤とを含む粒子状の蛍光体である。
SrxCa1-xGa24(但し、0<x<1) (1)
(Phosphor)
The phosphor of the present invention is a particulate phosphor containing a thiogallate sulfide base material represented by the following general formula (1) and an activator.
Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 ( where, 0 <x <1) ( 1)

そして、本発明の蛍光体は、粒子サイズが1000nm以下であり、粒子中の結晶相の体積比率が下記一般式(2)で表される。尚、下記式(2)中、Vcは粒子中の結晶相の体積、Vtは粒子の体積、Rは粒子サイズである。
Vc/Vt≧(R−10)3/R3 (2)
The phosphor of the present invention has a particle size of 1000 nm or less, and the volume ratio of the crystal phase in the particles is represented by the following general formula (2). In the following formula (2), Vc is the volume of the crystal phase in the particle, Vt is the volume of the particle, and R is the particle size.
Vc / Vt ≧ (R−10) 3 / R 3 (2)

本発明における粒子サイズは、動的光散乱法(DLS)で粒度分布を測定することで得られるD50(メジアン径)をいう。D50は、例えば、蛍光体をエタノールに分散させた分散液から、Malvern instruments社の「ZETASIZER(Nano−ZS)」を用いて測定することができる。   The particle size in the present invention refers to D50 (median diameter) obtained by measuring the particle size distribution by dynamic light scattering (DLS). D50 can be measured, for example, using “ZETASIZER (Nano-ZS)” manufactured by Malvern Instruments from a dispersion in which a phosphor is dispersed in ethanol.

また、本発明の蛍光体は、表皮が非晶質層で、係る非晶質層で覆われた結晶相を有しており、透過型電子顕微鏡(TEM)観察において、該非晶質層はその厚さの平均が5nm以下である。よって、本発明の蛍光体の結晶相の体積比率は上記一般式(2)で表される。非晶質層が粒子全体で5nmよりも厚くなると、特に粒子サイズが小さい蛍光体の輝度低下が顕著になる。例えば、粒子サイズ50nmで非晶質層の厚さの平均が6nmとなると、粒子の半分以上が非晶質層になり著しく輝度が低下する。尚、本発明において、非晶質層の厚さが粒子全体の平均で5nm以下であれば、部分的に5nmを超えていてもかまわない。   In addition, the phosphor of the present invention has an amorphous layer and a crystal phase covered with the amorphous layer. In a transmission electron microscope (TEM) observation, the amorphous layer is The average thickness is 5 nm or less. Therefore, the volume ratio of the crystal phase of the phosphor of the present invention is represented by the general formula (2). When the amorphous layer becomes thicker than 5 nm in the whole particle, the luminance of the phosphor having a small particle size is particularly lowered. For example, when the particle size is 50 nm and the average thickness of the amorphous layer is 6 nm, more than half of the particles become an amorphous layer and the luminance is significantly reduced. In the present invention, as long as the average thickness of the amorphous layer is 5 nm or less, it may partially exceed 5 nm.

本発明のような蛍光体を波長変換材料に用いる場合、特定の光を吸収し発光する波長変換特性と、吸収しない光はできるだけ散乱を少なくして透過させる透過特性が重要である。
先ず、太陽電池において、特定の波長を吸収し別の波長に変換する波長変換特性については、用いる太陽電池の種類に応じて、発電効率の低い波長を発電効率の高い波長に変換する特性が求められる。例えば、Euを発光中心とするSrGa24は紫外乃至青色の領域の光を吸収してピーク波長が532nmにある光を発光する。また、同様にEuを発光中心とするCaGa24は紫外乃至緑色の領域の光を吸収し555nmをピーク波長とする光を発光する。そして、その中間の波長に感度の高い太陽電池であれば、SrとCaが混在したSrxCa1-xGa24で実現できる。白色LEDについても、求められる色調に応じて、SrxCa1-xGa24に発光中心を添加した蛍光体で発光特性を制御することができる。
When the phosphor as in the present invention is used for the wavelength conversion material, the wavelength conversion characteristics for absorbing and emitting specific light and the transmission characteristics for transmitting non-absorbed light with as little scattering as possible are important.
First, in the solar cell, a wavelength conversion characteristic for absorbing a specific wavelength and converting it to another wavelength is required to convert a wavelength with low power generation efficiency into a wavelength with high power generation efficiency, depending on the type of solar cell to be used. It is done. For example, SrGa 2 S 4 having Eu as the emission center absorbs light in the ultraviolet to blue region and emits light having a peak wavelength of 532 nm. Similarly, CaGa 2 S 4 having Eu as the emission center absorbs light in the ultraviolet to green region and emits light having a peak wavelength of 555 nm. And if it is a solar cell with high sensitivity in the middle wavelength, it can be realized with Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 in which Sr and Ca are mixed. Also for the white LED, the light emission characteristics can be controlled by a phosphor in which a light emission center is added to Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 in accordance with a required color tone.

そして上記透過特性として、太陽電池の波長変換用途であれば、もともと発電効率の高い波長の光を蛍光体で散乱させることなく透過させることが必要である。また、白色LED用途であれば、LEDチップから出射された光の一部を吸収し他の波長に変換するが、それらの光の散乱を低減することができれば、従来よりも高い発光効率が得られる。   And as said transmission characteristic, if it is a wavelength conversion use of a solar cell, it is necessary to permeate | transmit the light of a wavelength with high electric power generation efficiency without being scattered by a fluorescent substance from the first. In addition, for white LED applications, a part of the light emitted from the LED chip is absorbed and converted to other wavelengths, but if the scattering of the light can be reduced, higher light emission efficiency than before can be obtained. It is done.

一般的に、その散乱の程度は、およそ照射光の波長の半分の粒子サイズで最大になることが知られている。ここで、太陽電池用途を考えると、地表での太陽光のスペクトルは500nm付近に最大の強度を持つため、粒子サイズがその半分の250nmの場合に太陽光の散乱が最大となる(ミー散乱)。蛍光体の粒子サイズが、250nmよりも小さくなると散乱の成分はレイリー散乱が支配的になり、粒子サイズが小さいほど散乱が小さくなることが知られている。一方、蛍光体の粒子サイズが250nmよりも大きい範囲でも小粒径と比較して程度は小さいが散乱は低減する。波長変換に蛍光体を用いる際には、主として、透明樹脂中に該蛍光体を分散させた樹脂組成物を成形して波長変換膜とするが、蛍光体の粒子サイズが大きすぎると波長変換膜の膜厚を厚くしなければならず製造方法が難しい。また、蛍光体の粒子サイズが大きい場合には、波長変換膜中の蛍光体成分が多くなってしまい、本来の樹脂としての機能を損なってしまう、といった問題もある。そのため、500nm程度以下の粒子サイズが好ましい。よって、本発明の蛍光体において、光の透過特性から考えると、粒子サイズが250nmより大きく500nm以下、もしくは、250nm未満が好ましい。また、蛍光体の粒子サイズが小さくなると、蛍光体粒子中の結晶相の割合が低下する。粒子サイズが50nm未満になると、粒子中の結晶相の体積比率を50%以上とすることが困難になり、輝度が低下するため、粒子サイズは50nm以上が好ましい。よって、本発明の蛍光体のより好ましい粒子サイズは幅広い波長域で散乱が低下する50nm以上250nm未満である。   In general, it is known that the degree of scattering is maximized at a particle size approximately half the wavelength of the irradiation light. Here, considering the use of solar cells, the sunlight spectrum on the ground surface has the maximum intensity around 500 nm, so that the scattering of sunlight is maximized when the particle size is 250 nm (Mie scattering). . It is known that when the particle size of the phosphor is smaller than 250 nm, the scattering component is dominated by Rayleigh scattering, and the smaller the particle size, the smaller the scattering. On the other hand, even in the range where the particle size of the phosphor is larger than 250 nm, the degree of scattering is reduced although the degree is small compared to the small particle size. When using a phosphor for wavelength conversion, a wavelength conversion film is mainly formed by molding a resin composition in which the phosphor is dispersed in a transparent resin. If the particle size of the phosphor is too large, the wavelength conversion film is used. Therefore, the manufacturing method is difficult. In addition, when the particle size of the phosphor is large, there is a problem that the phosphor component in the wavelength conversion film increases and the function as the original resin is impaired. Therefore, a particle size of about 500 nm or less is preferable. Therefore, in the phosphor of the present invention, the particle size is preferably greater than 250 nm and less than or equal to 500 nm or less than 250 nm in view of light transmission characteristics. Further, when the particle size of the phosphor is reduced, the ratio of the crystal phase in the phosphor particles is reduced. When the particle size is less than 50 nm, it is difficult to make the volume ratio of the crystal phase in the particle 50% or more, and the luminance is lowered. Therefore, the particle size is preferably 50 nm or more. Therefore, a more preferable particle size of the phosphor of the present invention is 50 nm or more and less than 250 nm at which scattering is reduced in a wide wavelength range.

次に、蛍光体粒子の結晶性について述べる。所望の組成の結晶物かどうかは、典型的にはX線回折測定から求めることが可能であり、回折線のプロファイルから、SrxCa1-xGa24結晶が合成できているかどうかがが確認できる。また、その結晶相の大きさは、TEM(透過型電子顕微鏡)観察や電子線回折分析等により確認することができる。 Next, the crystallinity of the phosphor particles will be described. Whether or not it is a crystalline substance having a desired composition can typically be determined by X-ray diffraction measurement, and whether or not a Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 crystal can be synthesized from the diffraction line profile. Can be confirmed. The size of the crystal phase can be confirmed by TEM (transmission electron microscope) observation, electron diffraction analysis, or the like.

本発明の蛍光体の母体材料は、SrxCa1-xGa24で表されるものであるが、SrとCaの組成比率、即ちxは用途に応じて選択することができる。太陽電池の波長変換材料としては、変換したい波長に応じて、SrとCaの組成比を選択する。また、白色LEDに用いる場合も、青色LEDチップと組み合わせて適切な色調になるようにSrとCaの組成比を選択する。付活剤としては、例えばEu、Ce等を用いることができるが、Euとの組み合わせが好ましい。付活剤のCeやEuはSr及びCaの一部を置換して添加される。その濃度は、SrとCaとEuの総量に対して例えば0.1モル%乃至15モル%の範囲から選択することができるが、高い輝度が得やすいことから0.5モル%乃至7モル%の範囲で選択することが好ましい。 Host material of the phosphor of the present invention are those represented by Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4, composition ratio of Sr and Ca, i.e. x can be selected depending on the application. As the wavelength conversion material of the solar cell, the composition ratio of Sr and Ca is selected according to the wavelength to be converted. Moreover, also when using for white LED, the composition ratio of Sr and Ca is selected so that it may become a suitable color tone in combination with a blue LED chip. As the activator, for example, Eu, Ce and the like can be used, but a combination with Eu is preferable. The activator Ce or Eu is added by replacing a part of Sr and Ca. The concentration can be selected from the range of, for example, 0.1 mol% to 15 mol% with respect to the total amount of Sr, Ca, and Eu, but 0.5 mol% to 7 mol% because high luminance is easily obtained. It is preferable to select within the range.

(蛍光体の製造方法)
上記本発明に係る蛍光体は、次の工程(a)乃至(c)を経ることによって製造することができる。工程(a)は、硫黄成分を除く母体材料の構成成分と付活剤の構成成分を所定の組成比(前記蛍光体における組成比)で含む原料粒子を作製する工程である。工程(b)は、前記原料粒子を熱プラズマで加熱し冷却することで、非晶質の前駆体粒子を作製する工程である。工程(c)は、前記前駆体粒子を硫化雰囲気で焼成し、硫化物の結晶粒子を作製する工程である。
(Phosphor production method)
The phosphor according to the present invention can be manufactured through the following steps (a) to (c). Step (a) is a step of producing raw material particles containing the constituent components of the base material excluding the sulfur component and the constituent components of the activator at a predetermined composition ratio (composition ratio in the phosphor). Step (b) is a step of producing amorphous precursor particles by heating and cooling the raw material particles with thermal plasma. Step (c) is a step of firing the precursor particles in a sulfurizing atmosphere to produce sulfide crystal particles.

先ず、工程(a)では、蛍光体を構成するSr成分とCa成分とGa成分と付活剤成分とが、作製する蛍光体における組成比となるように、各成分単体又は各成分を含む化合物を原料として、各原料を秤量して混合し、焼成する。
例えば、Sr0.5Ca0.5Ga24:Euを作製する場合、炭酸ストロンチウム(SrCO3)と、炭酸カルシウム(CaCO3)と、酸化ガリウム(Ga23)と、酸化ユーロピウム(Eu23)とを原料として用いることができる。EuがSrとCaとEuの合計のモル濃度に対して2モル%(SrとCaとEuの合計1モルに対してEuを0.02モル配合)の場合、これらの原料を、SrとCaとGaとEuのモル組成比が、0.49:0.49:2:0.02となるように配合して焼成する。
焼成は、Sr、Ca、Ga、Euが均一に拡散された粒子が作製されれば良く、大気雰囲気中で、温度900℃乃至1200℃で0.5時間乃至5時間程度行われる。この時、合成される原料粒子の粒子サイズは、1μm乃至30μmであることが好ましい。
First, in step (a), each component alone or a compound containing each component is used so that the Sr component, Ca component, Ga component, and activator component constituting the phosphor have a composition ratio in the phosphor to be produced. The raw materials are weighed, mixed, and fired.
For example, when producing Sr 0.5 Ca 0.5 Ga 2 S 4 : Eu, strontium carbonate (SrCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), and europium oxide (Eu 2 O 3). ) Can be used as a raw material. When Eu is 2 mol% with respect to the total molar concentration of Sr, Ca and Eu (containing 0.02 mol of Eu with respect to a total of 1 mol of Sr, Ca and Eu), these raw materials are used as Sr and Ca. And the mixture is fired so that the molar composition ratio of Ga, Ga and Eu is 0.49: 0.49: 2: 0.02.
Firing is performed as long as particles in which Sr, Ca, Ga, and Eu are uniformly diffused are produced, and the firing is performed at a temperature of 900 ° C. to 1200 ° C. for about 0.5 hours to 5 hours. At this time, the particle size of the raw material particles to be synthesized is preferably 1 μm to 30 μm.

次に、工程(b)では、上記原料粒子を高周波熱プラズマ装置で熱プラズマ処理し、前駆体粒子を作製する。この前駆体粒子は、原料粒子を、プラズマトーチに生成した熱プラズマ中に投入して液滴化し、チャンバー内でこの液滴化した状態から急冷することでナノレベルの粒子として得ることができる。プラズマは、プラズマトーチに高周波を印加することで生成する。使用する高周波の周波数は、0.1MHz乃至5MHz程度である。トーチ内の圧力は、大気圧以下の状態に保持されれば良く、例えば660Pa乃至100000Paとすることができる。プラズマを生成するためのガスとしては、アルゴン、窒素、水素、酸素又はそれらの混合ガス等が挙げられる。十分な量のキャリアガスと共に原料粒子を供給することで、液滴化した状態から急冷することができる。キャリアガスの供給量としては、チャンバー内の平均流速が0.1m/sec乃至20m/sec程度となるように設定することが好ましい。キャリアガスとしても、アルゴン、窒素、水素、酸素又はそれらの混合ガス等を用いることができる。前駆体粒子は、チャンバーに接続された回収フィルターと真空ポンプとで回収する。高周波熱プラズマ装置に供給するガスの流量及びパワーを調整することで、粒子サイズが8nm乃至50nmの前駆体粒子を得ることができる。前駆体粒子としては、粒子サイズが50nm以下のものが好ましく、より好ましくは30nm以下のものである。   Next, in the step (b), the raw material particles are subjected to thermal plasma treatment with a high-frequency thermal plasma apparatus to produce precursor particles. The precursor particles can be obtained as nano-level particles by putting raw material particles into thermal plasma generated in a plasma torch to form droplets, and then rapidly cooling the droplets from the droplets in a chamber. Plasma is generated by applying a high frequency to the plasma torch. The frequency of the high frequency used is about 0.1 MHz to 5 MHz. The pressure in the torch only needs to be maintained at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure, and can be set to 660 Pa to 100,000 Pa, for example. Examples of the gas for generating plasma include argon, nitrogen, hydrogen, oxygen, or a mixed gas thereof. By supplying the raw material particles together with a sufficient amount of carrier gas, it is possible to rapidly cool the droplets from a droplet state. The supply amount of the carrier gas is preferably set so that the average flow velocity in the chamber is about 0.1 m / sec to 20 m / sec. As the carrier gas, argon, nitrogen, hydrogen, oxygen, or a mixed gas thereof can be used. The precursor particles are collected by a collection filter connected to the chamber and a vacuum pump. By adjusting the flow rate and power of the gas supplied to the high-frequency thermal plasma apparatus, precursor particles having a particle size of 8 nm to 50 nm can be obtained. The precursor particles preferably have a particle size of 50 nm or less, more preferably 30 nm or less.

工程(c)では、上記の前駆体粒子を硫化雰囲気下で焼成することで、硫化し結晶化することができる。そして、これにより、粒子径が1000nm以下で結晶性の高い蛍光体を得ることができる。具体的には、前記前駆体粒子を石英製ルツボや石英製トレーに充填し、硫化水素ガスをフローしながら前駆体粒子の結晶化温度以上の温度に加熱することで、蛍光体を作製することができる。前駆体が酸化物の状態で結晶化すると低温で硫化物に置換することが困難になるため、焼成工程は、酸化物の非晶質の前駆体を硫化するための硫化工程と硫化した非晶質の粒子を結晶化するための結晶化工程の二つの工程で作製する。即ち、硫化雰囲気下で、前駆体粒子を硫化温度以上で結晶化温度未満の第一の温度で焼成した後、結晶化温度以上の第二の温度で焼成する。それぞれの温度は前駆体の種類で異なるが、一般的に硫化工程である第一の温度は、450℃以上530℃以下であり、470℃以上520℃以下が好ましい。また、結晶化工程である第二の温度は、550℃以上1000℃以下であり、590℃以上900℃以下が好ましい。蛍光体の粒子サイズは、結晶化の温度と保持時間とで制御することができる。本発明においては、第二の温度を550℃以上700℃以下とすることにより、蛍光体の粒子サイズを250nm未満とすることができる。   In the step (c), the above precursor particles are calcined and crystallized by firing in a sulfurizing atmosphere. Thereby, a phosphor having a particle size of 1000 nm or less and high crystallinity can be obtained. Specifically, the precursor particles are filled in a quartz crucible or quartz tray, and heated to a temperature equal to or higher than the crystallization temperature of the precursor particles while flowing hydrogen sulfide gas, thereby producing a phosphor. Can do. When the precursor is crystallized in an oxide state, it is difficult to replace it with sulfide at a low temperature. Therefore, the firing process includes a sulfurization process for sulfiding the amorphous precursor of the oxide and a sulfided amorphous material. It is produced in two steps, a crystallization step for crystallization of quality particles. That is, in a sulfur atmosphere, the precursor particles are fired at a first temperature not lower than the crystallization temperature and lower than the crystallization temperature, and then fired at a second temperature not lower than the crystallization temperature. Each temperature varies depending on the type of the precursor, but generally the first temperature in the sulfiding step is 450 ° C. or higher and 530 ° C. or lower, and preferably 470 ° C. or higher and 520 ° C. or lower. The second temperature in the crystallization step is 550 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and preferably 590 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. The particle size of the phosphor can be controlled by the crystallization temperature and the holding time. In the present invention, the particle size of the phosphor can be made less than 250 nm by setting the second temperature to 550 ° C. or more and 700 ° C. or less.

工程(c)での温度プロファイルは、上記のように450℃以上1000℃以下の範囲で二段階温度プロファイルとする。この二段階温度プロファイルにおける一段目の温度は、酸化物の前駆体粒子を硫化物に変化させるための温度で、前駆体粒子の硫化温度以上で酸化物が結晶化する温度未満の温度である。硫化温度は硫化雰囲気中で前駆体粒子の硫化が始まる温度で、前駆体の種類で異なる。また、保持時間は、前駆体の量や装置構成により異なるが、数分から数時間の間一定の時間で保持する。二段階目の温度は、前駆体粒子を結晶化させるための温度で、結晶化温度以上の温度である。処理温度や保持時間は、必要な蛍光体の種類や必要な粒子のサイズで異なり、数分の保持の場合もあれば、数時間保持する場合もある。硫化雰囲気中での処理温度を二段階に昇温する理由をより詳細に説明する。   The temperature profile in the step (c) is a two-stage temperature profile in the range of 450 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower as described above. The temperature at the first stage in the two-stage temperature profile is a temperature for changing the oxide precursor particles to sulfide, and is a temperature lower than the temperature at which the oxide crystallizes at a temperature equal to or higher than the sulfurization temperature of the precursor particles. The sulfiding temperature is a temperature at which sulfiding of precursor particles starts in a sulfiding atmosphere, and differs depending on the type of the precursor. Further, the holding time varies depending on the amount of the precursor and the apparatus configuration, but is held for a fixed time from several minutes to several hours. The temperature at the second stage is a temperature for crystallizing the precursor particles and is a temperature equal to or higher than the crystallization temperature. The treatment temperature and the holding time vary depending on the type of necessary phosphor and the required particle size, and may be held for several minutes or may be held for several hours. The reason why the processing temperature in the sulfurized atmosphere is raised in two stages will be described in more detail.

1000nm以下の所望のサイズの蛍光体を形成するためには、低温で硫化と結晶化の処理を完了する必要がある。前駆体粒子の硫化反応を詳細に検討した結果、非晶質性と結晶性の前駆体粒子を比較した場合、非晶質性の前駆体粒子はより低温で硫化が進行することが分かった。連続的に昇温する処理条件下では処理すべき前駆体粒子が、完全に硫化物になる前に酸化物の結晶粒子が形成され、所定の温度範囲で硫化しにくくなる。その結果酸化物の結晶化粒子の量が増える。酸化物の状態で結晶化してしまうと、前駆体粒子は低温では硫化することが困難となり、硫化のために高温で処理すると、粒子サイズが大きくなってしまうという問題が発生する。つまり、結晶化温度に至る前に、前駆体粒子を完全に硫化するような二段階の温度プロファイルを設定することで、所望の粒子サイズに制御された均質で結晶性の高い硫化物蛍光体を形成することができる。   In order to form a phosphor having a desired size of 1000 nm or less, it is necessary to complete the sulfiding and crystallization processes at a low temperature. As a result of examining the sulfurization reaction of the precursor particles in detail, it was found that when the amorphous and crystalline precursor particles were compared, the amorphous precursor particles proceeded to sulfidation at a lower temperature. Under the processing conditions in which the temperature is continuously increased, oxide particles are formed before the precursor particles to be processed are completely converted to sulfides, and are not easily sulfided within a predetermined temperature range. As a result, the amount of oxide crystallized particles increases. If it is crystallized in the oxide state, it becomes difficult to sulfidate the precursor particles at a low temperature, and if treated at a high temperature for sulfidation, the particle size increases. In other words, by setting a two-stage temperature profile that completely sulfidates the precursor particles before reaching the crystallization temperature, a homogeneous and highly crystalline sulfide phosphor controlled to the desired particle size can be obtained. Can be formed.

工程(c)において、焼成中の蛍光体自体の温度をモニタリングすると、硫化、結晶化時に生じる反応熱の影響で蛍光体が設定温度よりも高い温度になる場合があることが確認された。設定温度と実温度の解離が大きくなると、粒子サイズやその均一性を制御することが困難になる場合がある。よって、工程(c)において、蛍光体の実温度をモニタリングしながら設定値を超えないように焼成することが好ましい。例えば、焼成炉中にセットした前駆体粉末中に、直接タングステンレニウム合金等の熱電対をセットし測温しながら焼成することで粒度分布の揃った蛍光体ができる。また、蛍光体粉末中に熱電対をセットしなくても、第一の温度に至る昇温過程や第二の温度に至る昇温過程において、昇温速度が経時的に遅くなるように設定することで、自己発熱を緩やかにして焼成してもよい。   In the step (c), when the temperature of the phosphor itself during firing was monitored, it was confirmed that the phosphor might have a temperature higher than the set temperature due to the influence of reaction heat generated during sulfidation and crystallization. When the dissociation between the set temperature and the actual temperature increases, it may be difficult to control the particle size and its uniformity. Therefore, in step (c), it is preferable to perform firing so as not to exceed the set value while monitoring the actual temperature of the phosphor. For example, a phosphor having a uniform particle size distribution can be obtained by directly setting a thermocouple such as a tungsten rhenium alloy in a precursor powder set in a firing furnace and firing it while measuring the temperature. Also, without setting a thermocouple in the phosphor powder, the temperature rising rate is set to be slower over time in the temperature rising process to the first temperature and the temperature rising process to the second temperature. Thus, firing may be performed with moderate self-heating.

このようにして工程(c)の焼成条件を最適化することで、粒度分布の狭い蛍光体粒子が合成できる。DLSによる粒子サイズ測定における結果としてPDI(多分散指数)があり、粒子サイズの均一性を示す指標として知られている。これは、0から1の範囲で表され、0は粒子サイズに分布がない理想的な単一サイズの粒子を意味する。PDIが0.1以下の場合は単分散性の粒子で、また、0.1を超えて0.3以下の間の値を有する分散体は、狭い粒子サイズ分布を有すると知られている。PDIが0.3を超えて0.5以下の場合は、比較的広い粒子サイズ分布と考えられ、さらに、PDIが0.5より大きくなると、その分散体は多分散性であると考えられる。太陽電池やLEDに用いる蛍光体としては、PDIが0.5以下が好ましく、さらに好ましくは0.3以下が好ましい。本発明においては、工程(c)の昇温過程における昇温速度を、経時的に遅くなるように、具体的には、一定の昇温速度で昇温し、第一の温度、第二の温度にそれぞれ近づいた時点で、昇温速度を落とすことで、PDIを0.3以下に制御することができる。   In this way, phosphor particles having a narrow particle size distribution can be synthesized by optimizing the firing conditions in step (c). As a result of particle size measurement by DLS, there is PDI (polydispersity index), which is known as an index indicating uniformity of particle size. This is expressed in the range of 0 to 1, where 0 means an ideal single size particle with no particle size distribution. Monodisperse particles with a PDI of 0.1 or less, and dispersions having a value between more than 0.1 and 0.3 or less are known to have a narrow particle size distribution. When PDI is more than 0.3 and 0.5 or less, it is considered that the particle size distribution is relatively wide, and when PDI is larger than 0.5, the dispersion is considered to be polydispersed. As a fluorescent substance used for a solar cell or LED, PDI is preferably 0.5 or less, more preferably 0.3 or less. In the present invention, the temperature increase rate in the temperature increase process of the step (c) is specifically increased at a constant temperature increase rate so as to slow down with time, and the first temperature, When the temperature approaches the temperature, the PDI can be controlled to 0.3 or less by decreasing the rate of temperature rise.

また、高輝度な蛍光体粒子を得るには、蛍光体中の構成元素以外の不純物の管理が極めて重要である。特に、小粒径の蛍光体においては不純物の影響が大きい。粒子サイズが1000nm以下の小粒径蛍光体においては、構成元素以外の不純物量が200ppmを超えて存在すると、小粒子蛍光体の輝度は著しく低下することが明らかとなり、200ppm以下にすることが好ましい。さらに好ましくは、100ppm以下が好ましい。不純物の混入要因はいくつかあり、例えば大きな粒径の蛍光体をビーズミル法により物理的に粉砕した際のビーズ元素が混入する場合がある。また、原料粒子を合成する際に塩化物やフッ化物原料を用いる場合やハロゲン化物からなるフラックスを添加し焼成する場合等が挙げられる。これらのハロゲン元素は、最終的に蛍光体粒子中に残存し輝度を低下させる。本発明においては、物理的な粉砕工程を経ないため、係る工程に起因する不純物の混入は避けることができる。また、本発明では、付活剤成分として酸化物を用いることで、蛍光体中の不純物を200ppm以下とすることができ、不純物に起因する輝度低下を抑制することができる。   In addition, in order to obtain high-luminance phosphor particles, it is extremely important to manage impurities other than the constituent elements in the phosphor. In particular, the influence of impurities is large in a phosphor having a small particle diameter. In a small particle size phosphor having a particle size of 1000 nm or less, when the amount of impurities other than the constituent elements exceeds 200 ppm, it becomes clear that the luminance of the small particle phosphor is remarkably lowered, and is preferably set to 200 ppm or less. . More preferably, 100 ppm or less is preferable. There are several factors of impurity contamination. For example, a bead element may be mixed when a phosphor having a large particle size is physically pulverized by a bead mill method. In addition, there may be mentioned a case where a chloride or fluoride raw material is used when the raw material particles are synthesized, a case where a flux composed of a halide is added, and firing is performed. These halogen elements finally remain in the phosphor particles and lower the luminance. In the present invention, since a physical pulverization process is not performed, contamination of impurities due to the process can be avoided. Moreover, in this invention, by using an oxide as an activator component, the impurity in a fluorescent substance can be 200 ppm or less, and the luminance fall resulting from an impurity can be suppressed.

(太陽電池)
次に、本発明の蛍光体を用いた太陽電池について説明する。
図1は本発明の蛍光体を用いた太陽電池モジュールの構成例を示す厚さ方向の断面模式図である。太陽電池モジュールは、太陽光が入射する側(紙面上方)に、前面ガラス5、封止材6、太陽電池セル7、及びバックシート8が配置されている。1は本発明の蛍光体粒子3を透明樹脂中に分散させた波長変換膜である。透明樹脂としては、EVA(エチレン−ビニル酢酸共重合体)、PVB(ポリビニルブチラール樹脂)、シリコーン樹脂等が用いられるが、太陽光の透過性と耐久性を兼ね備えていれば、これに限定されない。波長変換膜1は、本発明の蛍光体粒子3が分散されているため、該蛍光体の波長変換特性に応じた領域の光を吸収し、より高い波長領域の光を発光する。
(Solar cell)
Next, a solar cell using the phosphor of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view in the thickness direction showing a configuration example of a solar cell module using the phosphor of the present invention. In the solar cell module, a front glass 5, a sealing material 6, solar cells 7, and a back sheet 8 are arranged on the side on which sunlight enters (upward in the drawing). Reference numeral 1 denotes a wavelength conversion film in which the phosphor particles 3 of the present invention are dispersed in a transparent resin. As the transparent resin, EVA (ethylene-vinyl acetic acid copolymer), PVB (polyvinyl butyral resin), silicone resin, or the like is used. However, the transparent resin is not limited to this as long as it has both sunlight permeability and durability. Since the phosphor particles 3 of the present invention are dispersed, the wavelength conversion film 1 absorbs light in a region corresponding to the wavelength conversion characteristics of the phosphor and emits light in a higher wavelength region.

封止材6は透明樹脂からなり、雨や雪等の水分を防止する保護フィルムとしての機能があり、太陽電池セル7を覆うように配置されている。太陽電池セル7は、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、その他の化合物半導体太陽電池等の様々な太陽電池セルを用いることができる。これらの太陽電池セルは、1つ乃至複数個電気的に接続された状態で封止材3中に封入される。   The sealing material 6 is made of a transparent resin, has a function as a protective film for preventing moisture such as rain and snow, and is disposed so as to cover the solar battery cell 7. As the solar battery cell 7, various solar battery cells such as a single crystal silicon solar battery, a polycrystalline silicon solar battery, an amorphous silicon solar battery, and other compound semiconductor solar batteries can be used. One or a plurality of these solar cells are sealed in the sealing material 3 in a state where they are electrically connected.

波長変換膜1は、太陽光が太陽電池セル7に到達する前に波長を変換すれば良いため、図1(a)のように、太陽電池セル7の前面に取り付ければ良い。また、図1(b)や図1(c)のように、太陽電池セル7を封止材6,6で封止した状態で、前面ガラス5の前面或いは背面に配置しても良い。さらには、図1(d)のように、太陽電池セル7毎に波長変換膜1を取り付けて、封止材6,6で封止しても良い。また、太陽電池モジュールにおいては、太陽光が照射される前面ガラス5の前面に、反射防止膜(不図示)が設けられることもある。この場合、波長変換膜1は、反射防止膜の前面、背面のいずれに配置しても良い。また、波長防止膜に蛍光体3を分散させて、波長変換膜と反射防止膜とを兼用しても良い。   The wavelength conversion film 1 may be attached to the front surface of the solar battery cell 7 as shown in FIG. 1A because the wavelength may be converted before the sunlight reaches the solar battery cell 7. Moreover, you may arrange | position on the front surface or the back surface of the front glass 5 in the state which sealed the photovoltaic cell 7 with the sealing materials 6 and 6 like FIG.1 (b) and FIG.1 (c). Furthermore, as shown in FIG. 1 (d), the wavelength conversion film 1 may be attached to each solar battery cell 7 and sealed with the sealing materials 6 and 6. In the solar cell module, an antireflection film (not shown) may be provided on the front surface of the front glass 5 irradiated with sunlight. In this case, the wavelength conversion film 1 may be disposed on either the front surface or the back surface of the antireflection film. Further, the phosphor 3 may be dispersed in the wavelength prevention film, and the wavelength conversion film and the antireflection film may be used together.

本発明の蛍光体は、従来の同サイズの蛍光体と比較して結晶性に優れており波長変換特性が高い。さらに、粒子サイズの分布が狭く、設計値から大きく外れた大きさの粒子が少ない。そのため、本発明の蛍光体を用いた太陽電池モジュールにおいては、変換対象の波長以外の波長の光の散乱が少なく、太陽電池の電力変換効率が向上できる。   The phosphor of the present invention is superior in crystallinity and has high wavelength conversion characteristics as compared with conventional phosphors of the same size. Furthermore, the particle size distribution is narrow, and there are few particles having a size greatly deviating from the design value. For this reason, in the solar cell module using the phosphor of the present invention, the scattering of light of wavelengths other than the wavelength to be converted is small, and the power conversion efficiency of the solar cell can be improved.

(発光装置)
本発明の蛍光体は発光装置にも好ましく適用され、具体的には、白色LEDに好適に用いられる。図2は本発明の蛍光体を用いた白色LEDの構成例を示す厚さ方向の断面模式図である。
図2の白色LEDは、光源としてLEDチップ10を備えている。白色ランプとしては発光のピーク波長が370nm以上470nm以下の範囲の発光ダイオードやレーザーダイオード等の半導体発光素子が用いられる。LEDチップ10は、InGaN系、GaN系やAlGaN系等の各種発光ダイオードが用いられる。この光源の発光波長は、370nm以上490nm以下の範囲にピーク波長があることが好ましい。このようなLEDチップ10と該LEDチップ10から出射された光の一部を吸収し他の波長(青色、緑色、赤色や黄色)に変換して発光する蛍光体とを組み合わせて白色LEDを形成することができる。本発明の蛍光体は、求められる色調に応じて適切なSrとCaの組成比を選択することができる。
(Light emitting device)
The phosphor of the present invention is also preferably applied to a light emitting device, and specifically, is suitably used for a white LED. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in the thickness direction showing a configuration example of a white LED using the phosphor of the present invention.
The white LED in FIG. 2 includes an LED chip 10 as a light source. As the white lamp, a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode having a peak emission wavelength in the range of 370 nm to 470 nm is used. As the LED chip 10, various light emitting diodes such as InGaN, GaN, and AlGaN are used. The emission wavelength of this light source preferably has a peak wavelength in the range of 370 nm to 490 nm. A white LED is formed by combining such an LED chip 10 and a phosphor that absorbs part of the light emitted from the LED chip 10 and converts it to another wavelength (blue, green, red, or yellow) to emit light. can do. In the phosphor of the present invention, an appropriate composition ratio of Sr and Ca can be selected according to the required color tone.

LEDチップ10は基板11上に各種配線12を介して実装される。基板11上には円筒状の枠13が設置されており、該枠13の内側は反射層が設けられている。LEDチップ10の電極は、ボンディングワイヤ14で基板11上の配線12と電気的に接続される。枠13内には透明樹脂層15が充填されており、LEDチップ10はこの透明樹脂層15中に埋め込まれた形となる。図2(a)の例では、透明樹脂層15には、白色光を得るために本発明の蛍光体粒子3が分散されている。この分散された蛍光体粒子3は、LEDチップ10から出射された光の一部を吸収し励起されて発光し、これらの光が合わさり白色光が得られる。   The LED chip 10 is mounted on the substrate 11 via various wirings 12. A cylindrical frame 13 is installed on the substrate 11, and a reflective layer is provided inside the frame 13. The electrodes of the LED chip 10 are electrically connected to the wiring 12 on the substrate 11 by bonding wires 14. The frame 13 is filled with a transparent resin layer 15, and the LED chip 10 is embedded in the transparent resin layer 15. In the example of FIG. 2A, the phosphor particles 3 of the present invention are dispersed in the transparent resin layer 15 in order to obtain white light. The dispersed phosphor particles 3 absorb a part of the light emitted from the LED chip 10 and are excited to emit light, and these lights are combined to obtain white light.

蛍光体粒子3は必ずしも透明樹脂層15中に分散されなくても良く、例えば、図2(b)に示すように、透明樹脂層15上部に蛍光体粒子3を分散させた波長変換層16を設けても良い。この波長変換層16は、蛍光体粒子3を透明樹脂中に分散させていても良いし、ガラス等の無機透明材料中に分散させていても良い。また、図2(c)に示すように、蛍光体粒子3を透明樹脂或いは無機透明材料からなる透明層17上にコーティングしても良い。透明樹脂層15、波長変換層16、或いは透明層17に用いられる透明樹脂としては、太陽電池モジュールと同様の、EVA(エチレン−ビニル酢酸共重合体)、PVB(ポリビニルブチラール樹脂)、シリコーン樹脂等が好ましく用いられる。   The phosphor particles 3 do not necessarily have to be dispersed in the transparent resin layer 15. For example, as shown in FIG. 2B, the wavelength conversion layer 16 in which the phosphor particles 3 are dispersed on the transparent resin layer 15 is provided. It may be provided. In the wavelength conversion layer 16, the phosphor particles 3 may be dispersed in a transparent resin, or may be dispersed in an inorganic transparent material such as glass. As shown in FIG. 2C, the phosphor particles 3 may be coated on a transparent layer 17 made of a transparent resin or an inorganic transparent material. The transparent resin used for the transparent resin layer 15, the wavelength conversion layer 16, or the transparent layer 17 is the same EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer), PVB (polyvinyl butyral resin), silicone resin, and the like as the solar cell module. Is preferably used.

本発明の蛍光体は、紫外線を吸収し緑色乃至黄緑色を発光する蛍光体であるため、他の青色や赤色に発光する蛍光体と組み合わせて使用することで白色発光を得ることができる。
本発明の蛍光体は、従来の同サイズの蛍光体と比較して結晶性に優れており発光特性が高い。さらに、粒子サイズの分布が狭く、設計値から大きく外れた大きさの粒子が少ない。そのため、光源の光の散乱や蛍光体から出射された光の散乱が少なく、高い効率で白色光が得られる。
Since the phosphor of the present invention is a phosphor that absorbs ultraviolet rays and emits green to yellow-green, white light emission can be obtained by using it in combination with other phosphors emitting blue or red.
The phosphor of the present invention is superior in crystallinity and has high emission characteristics as compared with a conventional phosphor of the same size. Furthermore, the particle size distribution is narrow, and there are few particles having a size greatly deviating from the design value. Therefore, there is little scattering of light from the light source or light emitted from the phosphor, and white light can be obtained with high efficiency.

〔実施例1〕
Sr0.9Ca0.1Ga24:Euで表される蛍光体を本発明の製造方法で作製した。原材料として、炭酸ストロンチウム粉末(SrCO3)、炭酸カルシウム(CaCO3)、酸化ガリウム粉末(Ga23)及び酸化ユーロピウム粉末(Eu23)を用いて、これらの粉末を乳鉢を用いて混合した。この時、硫黄成分を除く母体材料の構成成分が、作製する蛍光体における組成比となるように秤量して用いた。得られる蛍光体におけるEuのモル濃度は、SrとCaとEuのモル濃度の総量に対して2%とした。各原料の質量比は以下の通りである。
SrCO3:CaCO3:Ga23:Eu23≒3.84:0.29:5.54:0.10
[Example 1]
A phosphor represented by Sr 0.9 Ca 0.1 Ga 2 S 4 : Eu was produced by the production method of the present invention. As raw materials, strontium carbonate powder (SrCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), gallium oxide powder (Ga 2 O 3 ) and europium oxide powder (Eu 2 O 3 ) are used, and these powders are mixed using a mortar. did. At this time, the constituent components of the base material excluding the sulfur component were weighed so as to have a composition ratio in the phosphor to be produced. The molar concentration of Eu in the obtained phosphor was 2% with respect to the total molar concentration of Sr, Ca, and Eu. The mass ratio of each raw material is as follows.
SrCO 3 : CaCO 3 : Ga 2 O 3 : Eu 2 O 3 ≈3.84: 0.29: 5.54: 0.10

次に、上記混合粉末をアルミナ製坩堝に入れ、大気雰囲気中にセットし、2時間、1050℃の雰囲気で焼成し、原料粒子を作製した。この原料粒子の粒度分布を測定したところ、DLSによる粒径測定の結果、D50は7.6μmであった。
次に、作製した原料粒子を、高周波熱プラズマ法でナノサイズに加工し、前駆体を作製した。高周波熱プラズマ装置には、アルゴンガスを80L/min(Lはリットル)の流量で導入した。プラズマを生成するために、高周波発振用コイルに約4MHz、80kVAのパワーを投入し、熱プラズマを発生させた。このように調整した熱プラズマ装置内に、キャリアガスのアルゴンとともに上記の原料粒子を投入し、溶融・冷却し作製した前駆体微粒子を捕集した。得られた粒子をSEMで観察した結果、およそ20nmの粒子サイズであることが分かった。また、XRDで結晶構造を分析した結果、非晶質であることが分かった。
Next, the mixed powder was put in an alumina crucible, set in an air atmosphere, and fired in an atmosphere of 1050 ° C. for 2 hours to produce raw material particles. When the particle size distribution of the raw material particles was measured, D50 was 7.6 μm as a result of particle size measurement by DLS.
Next, the produced raw material particles were processed into a nanosize by a high-frequency thermal plasma method to produce a precursor. Argon gas was introduced into the high-frequency thermal plasma apparatus at a flow rate of 80 L / min (L is liter). In order to generate plasma, power of about 4 MHz and 80 kVA was applied to the high frequency oscillation coil to generate thermal plasma. The raw material particles described above were introduced into the thermal plasma apparatus thus adjusted together with argon as the carrier gas, and the precursor fine particles produced by melting and cooling were collected. As a result of observing the obtained particles with SEM, it was found that the particles had a particle size of about 20 nm. As a result of analyzing the crystal structure by XRD, it was found to be amorphous.

次に、作製した前駆体粒子の焼成を行った。焼成雰囲気はアルゴンで希釈した3%の硫化水素ガス雰囲気で、25gの前駆体粒子を二段の温度プロファイルで焼成し、蛍光体を作製した。二段の温度プロファイルにおいて、第一の温度である硫化温度を500℃、第二の温度である結晶化温度を620℃とした。第一の温度までの昇温速度は10℃/分とし、500℃の保持時間は2時間とした。続いて、第二の温度までの昇温速度は10℃/分とし、620℃の保持時間は10分とした。   Next, the produced precursor particles were fired. The firing atmosphere was a 3% hydrogen sulfide gas atmosphere diluted with argon, and 25 g of precursor particles were fired in a two-stage temperature profile to produce a phosphor. In the two-stage temperature profile, the sulfidation temperature as the first temperature was 500 ° C., and the crystallization temperature as the second temperature was 620 ° C. The heating rate up to the first temperature was 10 ° C./min, and the holding time at 500 ° C. was 2 hours. Subsequently, the rate of temperature increase to the second temperature was 10 ° C./min, and the holding time at 620 ° C. was 10 minutes.

このようにして作製した蛍光体のDLSによる粒度分布測定において、粒子サイズ(D50)は113nmで、また多分散指数(PDI)は0.39であった。また、リガク製XRD回折装置において結晶構造を分析した結果、Sr0.9Ca0.1Ga24結晶の単一相であることが確認できた。更に、TEMで粒子の断面を観察すると、粒子の表層約4nmは非晶質構造となっていたが、それ以外は結晶相であることが確認できた。また、ICP−MS(誘導結合プラズマ質量分析法)で元素分析を行った結果、構成元素以外の元素は検出限界以下であった。
上記の蛍光体の発光特性を評価した。0.5gの粉末を測定セルに充填し分光蛍光光度計(日立ハイテク製、F−4500)にセットし、励起スペクトルと発光スペクトルを測定した。その結果、紫外域から青色にかけて幅広い波長範囲で光吸収を有し、537nmにピーク波長を持つ緑色の蛍光を確認できた。
In the particle size distribution measurement by DLS of the phosphor thus produced, the particle size (D50) was 113 nm and the polydispersity index (PDI) was 0.39. Moreover, as a result of analyzing the crystal structure in a Rigaku XRD diffractometer, it was confirmed that it was a single phase of Sr 0.9 Ca 0.1 Ga 2 S 4 crystal. Further, when the cross section of the particle was observed with a TEM, it was confirmed that the surface layer of the particle of about 4 nm had an amorphous structure, but other than that was a crystalline phase. As a result of elemental analysis by ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry), elements other than the constituent elements were below the detection limit.
The light emission characteristics of the phosphors were evaluated. 0.5 g of powder was filled in a measurement cell, set in a spectrofluorometer (manufactured by Hitachi High-Tech, F-4500), and an excitation spectrum and an emission spectrum were measured. As a result, green fluorescence having light absorption in a wide wavelength range from the ultraviolet region to blue color and having a peak wavelength at 537 nm was confirmed.

〔実施例2〜6〕
表1に示す組成比となるように原料の組成を変更する以外は実施例1と同様にして蛍光体を合成した。得られた蛍光体の粒子サイズ、多分散指数、実施例1の蛍光体に対する相対輝度(実施例1の蛍光体の輝度を100とする相対値)、非晶質層の厚さ(平均)を実施例1と同様にして分析した結果を表1に示す。
[Examples 2 to 6]
A phosphor was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the composition of the raw materials was changed so that the composition ratio shown in Table 1 was obtained. The obtained phosphor particle size, polydispersity index, relative luminance with respect to the phosphor of Example 1 (relative value with the luminance of the phosphor of Example 1 being 100), and the thickness (average) of the amorphous layer The results analyzed in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.

〔実施例7〜11〕
工程(c)の第二の温度条件を表1に示すように変更した以外は、実施例3と同様にして蛍光体を合成した。得られた蛍光体の粒子サイズ、多分散指数、実施例1の蛍光体に対する相対輝度、非晶質層の厚さ(平均)を実施例1と同様にして分析した結果を表1に示す。
[Examples 7 to 11]
A phosphor was synthesized in the same manner as in Example 3 except that the second temperature condition in the step (c) was changed as shown in Table 1. Table 1 shows the results of analyzing the particle size, polydispersity index, relative luminance of the phosphor of Example 1 and the thickness (average) of the amorphous layer in the same manner as in Example 1 of the obtained phosphor.

〔実施例12〕
実施例1と同様にして、前駆体粒子を形成した。次に、作製した前駆体粒子の焼成を行った。焼成雰囲気はアルゴンで希釈した3%の硫化水素ガス雰囲気で、25gの前駆体粒子を二段の温度プロファイルで焼成し蛍光体を作製した。二段の温度プロファイルにおいて、第一の温度である硫化温度を500℃、第二の温度である結晶化温度を620℃とした。第一の温度までの昇温速度は、450℃までを10℃/分、450℃から500℃までを3℃/分とし、500℃の保持時間は2時間とした。続いて、第二の温度までの昇温速度は、570℃までを10℃/分、570℃から620℃までを3℃/分とし、620℃の保持時間は10分とした。
Example 12
In the same manner as in Example 1, precursor particles were formed. Next, the produced precursor particles were fired. The firing atmosphere was a 3% hydrogen sulfide gas atmosphere diluted with argon, and 25 g of precursor particles were fired with a two-stage temperature profile to produce a phosphor. In the two-stage temperature profile, the sulfidation temperature as the first temperature was 500 ° C., and the crystallization temperature as the second temperature was 620 ° C. The rate of temperature increase to the first temperature was 10 ° C./min from 450 ° C., 3 ° C./min from 450 ° C. to 500 ° C., and the holding time at 500 ° C. was 2 hours. Subsequently, the rate of temperature increase to the second temperature was 10 ° C./min from 570 ° C. to 3 ° C./min from 570 ° C. to 620 ° C., and the holding time at 620 ° C. was 10 minutes.

このようにして作製した蛍光体を実施例1と同様にして分析した。その結果、粒子サイズは99nm、多分散指数は0.26であった。また、Sr0.9Ca0.1Ga24結晶の単一相であり、粒子の表層約5nmは非晶質構造となっていたが、それ以外は結晶相であることが確認できた。 The phosphor thus produced was analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the particle size was 99 nm and the polydispersity index was 0.26. Further, a single phase of Sr 0.9 Ca 0.1 Ga 2 S 4 crystal, but the surface layer of about 5nm particles had become amorphous structure, otherwise it could be confirmed that a crystalline phase.

〔実施例13〜17〕
表1に示す組成比となるように原料の組成を変更する以外は実施例12と同様にして蛍光体を合成した。得られた蛍光体の粒子サイズ、多分散指数、実施例1の蛍光体に対する相対輝度、非晶質層の厚さ(平均)を実施例1と同様にして分析した結果を表1に示す。
[Examples 13 to 17]
A phosphor was synthesized in the same manner as in Example 12 except that the composition of the raw material was changed so that the composition ratio shown in Table 1 was obtained. Table 1 shows the results of analyzing the particle size, polydispersity index, relative luminance of the phosphor of Example 1 and the thickness (average) of the amorphous layer in the same manner as in Example 1 of the obtained phosphor.

〔実施例18〜22〕
工程(c)における第二の温度条件を表1に示すように変更する以外は、実施例14と同様にして蛍光体を合成した。得られた蛍光体の粒子サイズ、多分散指数、実施例1の蛍光体に対する相対輝度、非晶質層の厚さ(平均)を実施例1と同様にして分析した結果を表1に示す。
[Examples 18 to 22]
A phosphor was synthesized in the same manner as in Example 14 except that the second temperature condition in the step (c) was changed as shown in Table 1. Table 1 shows the results of analyzing the particle size, polydispersity index, relative luminance of the phosphor of Example 1 and the thickness (average) of the amorphous layer in the same manner as in Example 1 of the obtained phosphor.

〔比較例1〕
実施例1と同一条件で前駆体粒子を作製した。次に、作製した前駆体粒子をアルゴンで希釈した3%の硫化水素ガス雰囲気で、25gの前駆体粒子を焼成した。温度プロファイルは、620℃まで10℃/分の一定速度で昇温し10分間保持した。
[Comparative Example 1]
Precursor particles were produced under the same conditions as in Example 1. Next, 25 g of the precursor particles were fired in a 3% hydrogen sulfide gas atmosphere in which the prepared precursor particles were diluted with argon. The temperature profile was raised to 620 ° C. at a constant rate of 10 ° C./min and held for 10 minutes.

このようにして作製した蛍光体を実施例1と同様に分析した結果、わずかにSr0.9Ca0.1Ga24結晶は形成されているが、主成分はSr0.9Ca0.1Ga24結晶となっており、所望の構造ではないことがわかった。また、DLSによる粒度分布測定において、粒子サイズは247nmとなり、多分散指数も0.53と広かった。
この粉末の蛍光特性を実施例1と同様にして評価したが、実施例1の蛍光体の輝度を100とした相対値で15と低かった。このことから、硫化水素中の温度プロファイルは、二段階で行う必要があることが確認された。
The phosphor thus produced was analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, Sr 0.9 Ca 0.1 Ga 2 S 4 crystal was slightly formed, but the main component was Sr 0.9 Ca 0.1 Ga 2 O 4 crystal. It turned out that it was not a desired structure. In the particle size distribution measurement by DLS, the particle size was 247 nm and the polydispersity index was as wide as 0.53.
The fluorescence characteristics of this powder were evaluated in the same manner as in Example 1. However, the relative value with the luminance of the phosphor of Example 1 as 100 was as low as 15. From this, it was confirmed that the temperature profile in hydrogen sulfide needs to be performed in two stages.

〔参考例1〕
参考例として、SrGa24:Eu蛍光体を作製した。原材料として、炭酸ストロンチウム粉末(SrCO3)、酸化ガリウム粉末(Ga23)及び酸化ユーロピウム粉末(Eu23)をSrCO3:Ga23:Eu23≒4.27:5.54:0.10の質量比で用いる以外は、実施例1と同様にした。原料粒子のD50は7.3μm、前駆体粒子の粒子サイズはおよそ20nmで非晶質であった。このようにして作製した蛍光体を実施例1と同様に分析した結果、粒子サイズは112nmで、多分散指数は0.39であった。また、SrGa24結晶の単一相であり、粒子の表層約4nmは非晶質構造となっていたが、それ以外は結晶相であった。また、構成元素以外の元素は検出限界以下であった。本例の蛍光体は、紫外域から青色にかけて幅広い波長範囲で光吸収を有し、532nmにピーク波長を持つ緑色の蛍光であった。
[Reference Example 1]
As a reference example, a SrGa 2 S 4 : Eu phosphor was produced. As raw materials, strontium carbonate powder (SrCO 3 ), gallium oxide powder (Ga 2 O 3 ) and europium oxide powder (Eu 2 O 3 ) were used as SrCO 3 : Ga 2 O 3 : Eu 2 O 3 ≈4.27: 5. The same procedure as in Example 1 was used except that the mass ratio was 54: 0.10. The D50 of the raw material particles was 7.3 μm, and the particle size of the precursor particles was approximately 20 nm and was amorphous. The phosphor thus prepared was analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the particle size was 112 nm and the polydispersity index was 0.39. Further, it is a single phase of SrGa 2 S 4 crystal, and the surface layer of the particle of about 4 nm has an amorphous structure, but other than that is a crystalline phase. Further, elements other than the constituent elements were below the detection limit. The phosphor of this example was green fluorescence having light absorption in a wide wavelength range from ultraviolet to blue and having a peak wavelength at 532 nm.

〔参考例2〕
参考例として、CaGa24:Eu蛍光体を本発明の製造方法で作製した。原材料として、炭酸カルシウム粉末(CaCO3)、酸化ガリウム粉末(Ga23)及び酸化ユーロピウム粉末(Eu23)をCaCO3:Ga23:Eu23≒2.90:5.54:0.10の質量比で用いる以外は、実施例1と同様にした。原料粒子のD50は7.5μm、前駆体粒子の粒子サイズはおよそ20nmで非晶質であった。このようにして作製した蛍光体を実施例1と同様に分析した結果、粒子サイズは115nmで、多分散指数は0.40であった。また、CaGa24結晶の単一相であり、粒子の表層約4nmは非晶質構造となっていたが、それ以外は結晶相であった。また、構成元素以外の元素は検出限界以下であった。本例の蛍光体は、紫外域から緑色にかけて幅広い光吸収を持ち、555nmにピーク波長を持つ黄緑色の蛍光であった。
[Reference Example 2]
As a reference example, a CaGa 2 S 4 : Eu phosphor was produced by the production method of the present invention. As raw materials, calcium carbonate powder (CaCO 3 ), gallium oxide powder (Ga 2 O 3 ) and europium oxide powder (Eu 2 O 3 ) were used as CaCO 3 : Ga 2 O 3 : Eu 2 O 3 ≈2.90: 5. The same procedure as in Example 1 was used except that the mass ratio was 54: 0.10. The D50 of the raw material particles was 7.5 μm, and the particle size of the precursor particles was approximately 20 nm and was amorphous. The phosphor thus produced was analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the particle size was 115 nm and the polydispersity index was 0.40. Further, it is a single phase of CaGa 2 S 4 crystal, and the surface layer of the particle about 4 nm has an amorphous structure, but other than that is a crystalline phase. Further, elements other than the constituent elements were below the detection limit. The phosphor of this example was yellow-green fluorescence having a wide light absorption from ultraviolet to green and having a peak wavelength at 555 nm.

上記実施例1乃至22、比較例1、参考例1,2の組成、蛍光体の工程(c)における温度条件、及び、粒子サイズ(D50)、多分散指数(PDI)、相対輝度、非晶質の厚さ(平均)を表1に、発光ピーク波長を表2に示す。   Compositions of Examples 1 to 22, Comparative Example 1, Reference Examples 1 and 2, temperature conditions in phosphor step (c), particle size (D50), polydispersity index (PDI), relative luminance, amorphous Table 1 shows the quality thickness (average), and Table 2 shows the emission peak wavelength.

Figure 2017155071
Figure 2017155071

Figure 2017155071
Figure 2017155071

実施例3と、実施例7乃至11とを比較すると、組成が同じであっても、第二の温度を高く設定することで、粒子サイズが大きくなり、発光輝度が高くなることがわかる。また、実施例1乃至6と、実施例12乃至17とを比較すると、第一の温度及び第二の温度がそれぞれ同じであっても、昇温速度を経時的に遅くすることで、多分散指数が大幅に小さくなることがわかる。さらに、実施例7乃至11、実施例18乃至22より、第二の温度を高くする程、蛍光体の粒子サイズが大きくなり、第二の温度を700℃以下とすることで、粒子サイズを250nm未満に制御しうることがわかる。   Comparing Example 3 with Examples 7 to 11, it can be seen that even if the composition is the same, setting the second temperature higher increases the particle size and the emission luminance. Further, when Examples 1 to 6 and Examples 12 to 17 are compared, even if the first temperature and the second temperature are the same, the polydispersion can be achieved by slowing the temperature increase rate with time. It can be seen that the index is greatly reduced. Furthermore, from Examples 7 to 11 and Examples 18 to 22, the higher the second temperature, the larger the phosphor particle size. By setting the second temperature to 700 ° C. or less, the particle size is 250 nm. It turns out that it can control to less than.

また、実施例1乃至22においては、付活剤であるEuの原料として酸化物を用いたことで、不純物は実質的に検出されなかった。   In Examples 1 to 22, impurities were not substantially detected by using an oxide as a raw material for Eu as an activator.

〔実施例23〕
波長変換膜を作製し、該波長変換膜を用いて図1(a)の構成の太陽電池モジュールを作製した。
透明樹脂材としてエチレン−酢酸ビニル樹脂を100g、過酸化物熱ラジカル開始剤を1.3g、架橋剤を2.0g、シランカップリング剤を0.5g、及び実施例1の蛍光体3.0gを含む混合物をロールミキサで混練し、樹脂組成物を作製した。次に、上記で得られた蛍光体含有透明樹脂組成物約30gを離型シートに挟み、0.6mm厚ステンレス製スペーサーを用い、熱板を90℃に調整したプレスを用い、シート状に成形し、波長変換膜を得た。
Example 23
A wavelength conversion film was produced, and a solar cell module having the configuration of FIG. 1A was produced using the wavelength conversion film.
100 g of ethylene-vinyl acetate resin as transparent resin material, 1.3 g of peroxide thermal radical initiator, 2.0 g of crosslinking agent, 0.5 g of silane coupling agent, and 3.0 g of the phosphor of Example 1 The mixture containing was kneaded with a roll mixer to prepare a resin composition. Next, about 30 g of the phosphor-containing transparent resin composition obtained above is sandwiched between release sheets, and a 0.6 mm thick stainless steel spacer is used, and a hot plate is adjusted to 90 ° C., and then molded into a sheet shape. Thus, a wavelength conversion film was obtained.

次に、PETフィルムを基板8として、その上にシート状の封止材6、太陽電池セル7、上記波長変換膜1、前面ガラス5を順に載せ、真空ラミネーターで封止した。このようして作製した太陽電池モジュールを擬似太陽光下に置いて、JIS−C8914に準拠して短絡電流密度Jscを測定したところ、36.6mA/cm2であった。 Next, the PET film was used as the substrate 8, and the sheet-like sealing material 6, the solar battery cell 7, the wavelength conversion film 1, and the front glass 5 were placed thereon in order and sealed with a vacuum laminator. The solar cell module thus produced was placed under simulated sunlight, and the short-circuit current density Jsc was measured according to JIS-C8914. As a result, it was 36.6 mA / cm 2 .

〔実施例24〕
実施例3の蛍光体を用いた以外は実施例23と同様にして太陽電池モジュールを作製した。得られた太陽電池モジュールの短絡電流密度Jscを実施例23と同様にして測定して電流電圧特性を評価したところ、36.9mA/cm2であった。
Example 24
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 23 except that the phosphor of Example 3 was used. When the short-circuit current density Jsc of the obtained solar cell module was measured in the same manner as in Example 23 and the current-voltage characteristics were evaluated, it was 36.9 mA / cm 2 .

〔実施例25〕
実施例8の蛍光体を用いた以外は実施例23と同様にして太陽電池モジュールを作製した。得られた太陽電池モジュールの短絡電流密度Jscを実施例23と同様にして測定したところ、36.8mA/cm2であった。波長変換膜に含まれる蛍光体の組成が同じ実施例24よりも電流電圧特性が良好であったのは、蛍光体の粒子サイズが実施例24よりも大きく蛍光体の輝度が高いことと、PDIがより小さく蛍光体による光の散乱が少ないためであると考えられる。
Example 25
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 23 except that the phosphor of Example 8 was used. It was 36.8 mA / cm < 2 > when the short circuit current density Jsc of the obtained solar cell module was measured like Example 23. FIG. The current-voltage characteristics were better than in Example 24 where the composition of the phosphor contained in the wavelength conversion film was the same, because the phosphor particle size was larger than in Example 24 and the phosphor brightness was higher. This is considered to be because the light is less scattered by the phosphor.

〔実施例26〕
実施例19の蛍光体を用いた以外は実施例23と同様にして太陽電池モジュールを作製した。得られた太陽電池モジュールの短絡電流密度Jscを実施例23と同様にして測定したところ、37.1mA/cm2であった。波長変換膜に含まれる蛍光体の組成が同じ実施例25よりも電流電圧特性が良好であったのは、蛍光体のPDIが小さく蛍光体による光の散乱が少ないためであると考えられる。
Example 26
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 23 except that the phosphor of Example 19 was used. It was 37.1 mA / cm < 2 > when the short circuit current density Jsc of the obtained solar cell module was measured like Example 23. FIG. The reason why the current-voltage characteristic was better than that of Example 25 in which the composition of the phosphor contained in the wavelength conversion film was the same is considered to be because the PDI of the phosphor is small and the scattering of light by the phosphor is small.

〔比較例2〕
波長変換膜を用いない以外は実施例23と同様にして太陽電池モジュールを作製した。実施例23と同様にして得られた太陽電池モジュールの短絡電流密度Jscを測定した35.9mA/cm2であった。よって、本発明の蛍光体を用いることで、太陽電池モジュールの電流電圧特性が向上することがわかった。
[Comparative Example 2]
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 23 except that the wavelength conversion film was not used. The short-circuit current density Jsc of the solar cell module obtained in the same manner as in Example 23 was 35.9 mA / cm 2 . Therefore, it turned out that the current-voltage characteristic of a solar cell module improves by using the fluorescent substance of this invention.

〔実施例27〕
実施例6の蛍光体を用いて、図2(a)の構成の白色LEDを作製した。電気配線12を形成した基11板上に、ピーク波長が455nmのLEDチップ10を実装し、周辺に枠材13を形成した。続いて、シリコーン樹脂中に実施例6の蛍光体を混合し、均一に分散するまで十分に撹拌した。混合量は、色度座標が、(x=0.27乃至0.35、y=0.27乃至0.35)になるように調整した。続いて、この蛍光体分散樹脂を枠材に流し込み、140℃で加熱し樹脂を硬化させ本例の白色LEDを作製した。この白色LEDに20mAの電流を流すと白色光を得ることができた。大塚電子製MCPDで発光効率を測定したところ、60lm/Wであった。
Example 27
Using the phosphor of Example 6, a white LED having the configuration of FIG. The LED chip 10 having a peak wavelength of 455 nm was mounted on the base 11 plate on which the electrical wiring 12 was formed, and the frame member 13 was formed in the periphery. Subsequently, the phosphor of Example 6 was mixed in the silicone resin and sufficiently stirred until it was uniformly dispersed. The mixing amount was adjusted so that the chromaticity coordinates were (x = 0.27 to 0.35, y = 0.27 to 0.35). Subsequently, this phosphor-dispersed resin was poured into a frame material and heated at 140 ° C. to cure the resin, thereby producing a white LED of this example. When a current of 20 mA was passed through the white LED, white light could be obtained. When the luminous efficiency was measured with MCPD manufactured by Otsuka Electronics, it was 60 lm / W.

〔実施例28〕
実施例17の蛍光体を用いる以外は実施例27と同様にして白色LEDを作製した。20mAの電流を流し白色光を得ることができ、実施例27と同様にして発光効率を測定したところ、63lm/Wであった。用いた蛍光体の組成が同じ実施例27よりも発光効率が高かったのは、実施例27よりも蛍光体の粒子サイズが小さいものの、PDIが大幅に小さく蛍光体による光の散乱が実施例27よりも少ないためであると考えられる。
Example 28
A white LED was produced in the same manner as in Example 27 except that the phosphor of Example 17 was used. White current could be obtained by passing a current of 20 mA, and the luminous efficiency was measured in the same manner as in Example 27. As a result, it was 63 lm / W. The luminous efficiency was higher than that of Example 27 having the same composition of the phosphor used, although the particle size of the phosphor was smaller than that of Example 27, but the PDI was significantly small and light scattering by the phosphor was in Example 27. It is thought that it is because it is less.

1:波長変換膜、3:蛍光体粒子   1: wavelength conversion film, 3: phosphor particles

Claims (16)

下記一般式(1)で表されるチオガレート系硫化物の母体材料と、付活剤とを含む粒子状の蛍光体であって、
粒子サイズが1000nm以下で、且つ、粒子中の結晶相の体積比率が下記一般式(2)で表されることを特徴とする蛍光体。
SrxCa1-xGa24(但し、0<x<1) (1)
Vc/Vt≧(R−10)3/R3 (2)
(上記式(2)中、Vcは粒子中の結晶相の体積、Vtは粒子の体積、Rは粒子サイズ)
A particulate phosphor containing a base material of a thiogallate sulfide represented by the following general formula (1) and an activator,
A phosphor having a particle size of 1000 nm or less and a volume ratio of a crystal phase in the particle represented by the following general formula (2).
Sr x Ca 1-x Ga 2 S 4 ( where, 0 <x <1) ( 1)
Vc / Vt ≧ (R−10) 3 / R 3 (2)
(In the above formula (2), Vc is the volume of the crystal phase in the particle, Vt is the volume of the particle, and R is the particle size)
前記粒子サイズが、250nm未満もしくは250nmより大きく500nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。   The phosphor according to claim 1, wherein the particle size is less than 250 nm or greater than 250 nm and 500 nm or less. 前記粒子サイズが50nm以上250nm未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載の蛍光体。   The phosphor according to claim 1 or 2, wherein the particle size is 50 nm or more and less than 250 nm. 付活剤がEuであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の蛍光体。   The phosphor according to any one of claims 1 to 3, wherein the activator is Eu. 粒子サイズ分布の広さを示す多分散指数が0.5以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の蛍光体。   The phosphor according to any one of claims 1 to 4, wherein a polydispersity index indicating a breadth of a particle size distribution is 0.5 or less. 粒子サイズ分布の広さを示す多分散指数が0.3以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の蛍光体。   The phosphor according to any one of claims 1 to 4, wherein a polydispersity index indicating a breadth of a particle size distribution is 0.3 or less. 構成元素以外の不純物量が200ppm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の蛍光体。   The phosphor according to any one of claims 1 to 6, wherein the amount of impurities other than the constituent elements is 200 ppm or less. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の蛍光体の製造方法であって、
(a)硫黄成分を除く前記母体材料の構成成分と前記付活剤の構成成分とを前記蛍光体における組成比で含む原料粒子を作製する工程と、
(b)前記原料粒子を熱プラズマで加熱し冷却することで、非晶質の前駆体粒子を作製する工程と、
(c)前記前駆体粒子を、硫化雰囲気下で、硫化温度以上で結晶化温度未満の第一の温度で焼成した後、結晶化温度以上の第二の温度で焼成する工程と、
を有することを特徴とする蛍光体の製造方法。
It is a manufacturing method of the fluorescent substance according to any one of claims 1 to 7,
(A) producing raw material particles containing a constituent component of the base material excluding a sulfur component and a constituent component of the activator at a composition ratio in the phosphor;
(B) A step of producing amorphous precursor particles by heating and cooling the raw material particles with thermal plasma;
(C) firing the precursor particles at a first temperature not lower than the crystallization temperature and higher than the crystallization temperature in a sulfur atmosphere, and then baking at a second temperature not lower than the crystallization temperature;
A method for producing a phosphor, comprising:
前記工程(c)において、前記第一の温度が450℃以上530℃以下であり、前記第二の温度が550℃以上1000℃以下であることを特徴とする請求項8に記載の蛍光体の製造方法。   9. The phosphor according to claim 8, wherein in the step (c), the first temperature is 450 ° C. or more and 530 ° C. or less, and the second temperature is 550 ° C. or more and 1000 ° C. or less. Production method. 前記工程(c)において、前記第二の温度が550℃以上700℃以下であることを特徴とする請求項9に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to claim 9, wherein, in the step (c), the second temperature is 550 ° C or higher and 700 ° C or lower. 前記工程(c)において、蛍光体の実温度をモニタリングしながら前記第一及び第二の温度を制御することを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載の蛍光体の製造方法。   The method of manufacturing a phosphor according to any one of claims 8 to 10, wherein in the step (c), the first and second temperatures are controlled while monitoring an actual temperature of the phosphor. . 前記工程(c)において、前記第一の温度に至る昇温過程、及び前記第一の温度から前記第二の温度に至る昇温過程のそれぞれにおいて、昇温速度が経時的に遅くなることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか一項に記載の蛍光体の製造方法。   In the step (c), in each of the temperature raising process to reach the first temperature and the temperature raising process from the first temperature to the second temperature, the temperature rising rate becomes slower with time. The method for producing a phosphor according to any one of claims 8 to 11, wherein the phosphor is produced. 前記工程(a)において、前記付活剤の構成成分の酸化物を用いて前記原料粒子を作製すること特徴とする請求項8乃至12のいずれか一項に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to any one of claims 8 to 12, wherein in the step (a), the raw material particles are produced using an oxide as a constituent component of the activator. 膜中に、請求項1乃至7のいずれか一項に記載された蛍光体を分散させたことを特徴とする波長変換膜。   A wavelength conversion film, wherein the phosphor according to any one of claims 1 to 7 is dispersed in the film. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の蛍光体を用いたことを特徴とする太陽電池モジュール。   A solar cell module using the phosphor according to any one of claims 1 to 7. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の蛍光体を用いたことを特徴とする発光装置。   A light-emitting device using the phosphor according to claim 1.
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