JP2017155097A - Phosphor and manufacturing method thereof, wave length converting member with phosphor, wave converting film, solar module, light-emitting device - Google Patents

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大助 笹栗
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匡宏 寺田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phosphor capable of obtaining high brightness, which converts a specific wavelength and transmits light of other wavelengths without diffusing, has a small particle size and excellent crystallinity, and has a uniform distribution of particle sizes (particle size distribution).SOLUTION: A phosphor of AGaS:Eu((A is Sr or Ca) having a particle size d of 1000 nm or smaller, a multi-dispersion index showing broadness of the particle size distribution of 0.3 or smaller, and an amorphous layer of a particle surface layer of 5 nm or thinner, and a manufacturing method thereof. The particle size d is preferably smaller than 250 nm or 250≤d≤500, more preferably 50≤d<250nm.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、紫外から青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用部材、波長変換用膜、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 a region from ultraviolet to blue and emits light of a specific wavelength, and a method for producing the same, and further, a wavelength conversion member using the phosphor, wavelength The present invention relates to a conversion film, a solar cell module, and a light emitting device.

従来、原料の溶液を高温の炉中に噴霧し、SrGa:Euである前駆体微粒子を作製し、この前駆体微粒子を分級した後、硫化水素中で熱処理することで、微粒子のSrGa:Eu蛍光体を製造する方法が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, a raw material solution is sprayed in a high-temperature furnace to produce precursor fine particles that are SrGa 2 O 4 : Eu. After the precursor fine particles are classified, heat treatment in hydrogen sulfide is performed to obtain fine particles of SrGa. A method for producing a 2 S 4 : Eu phosphor is known (see Patent Document 1).

また、原料の粒子であるSrGa:Euを熱プラズマでナノ化し、この前駆体微粒子を形成した後、硫化水素中で熱処理することで、微粒子のSrGa:Eu蛍光体を製造する方法も知られている(特許文献2参照)。 In addition, SrGa 2 O 4 : Eu, which is a raw material particle, is nanocrystallized by thermal plasma, and after forming the precursor fine particles, heat treatment in hydrogen sulfide is performed to produce fine SrGa 2 S 4 : Eu phosphors. The method of doing is also known (refer patent document 2).

米国特許第6875372号明細書US Pat. No. 6,875,372 特開2012−36372号公報JP 2012-36372 A

ところで、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。さらに、その粒子サイズの分布(粒度分布)は、所望の設計したサイズにできるだけ均一に揃ったものが必要で、設計値よりも大きな粒子が多く混在すると透過させたい光の成分が散乱されてしまい太陽電池の性能が十分に発揮されない。具体的には、1000nm以下の粒子サイズで、かつ、粒子サイズの揃った高輝度な蛍光体が求められている。   By the way, like a solar cell wavelength conversion film, if you want to convert a specific wavelength and allow light of other wavelengths to pass through without being scattered, you need a phosphor with a small particle size and excellent crystallinity and high brightness. It becomes. Furthermore, the particle size distribution (particle size distribution) must be as uniform as possible in the desired designed size. If many particles larger than the designed value are mixed, the light component to be transmitted is scattered. The performance of the solar cell is not fully demonstrated. Specifically, a high-luminance phosphor having a particle size of 1000 nm or less and a uniform particle size is required.

一般的に、蛍光体粒子を小さくする方法として、ビーズミル等の粉砕を用いる方法が知られている。しかしながら、物理的な衝撃により結晶性が低下するため発光特性が低下することが知られている。   In general, as a method for reducing phosphor particles, a method using pulverization such as a bead mill is known. However, it is known that the light emission characteristics are lowered because crystallinity is lowered by physical impact.

一方、物理的な粉砕を必要としない合成方法がいくつか提案されているが、前記従来のSrGa:Eu蛍光体は、特に1000nm以下の粒子サイズにおいては十分な性能が得られない問題がある。特許文献1に示される蛍光体は、チオガレート系硫化物を母体材料とする蛍光体である点で本発明に係る蛍光体と共通している。しかし、後述する比較例から明らかなように、記載されている単純な昇温プロファイルを用いた焼成条件では粒子サイズに対する結晶相のサイズが小さく、これが十分な輝度が得られない原因になっていると考えられる。また、特許文献2に示される蛍光体は、後述する比較例から明らかなように、小粒径の蛍光体粒子に、比較的大きく成長した蛍光体粒子が混在してしまい、太陽電池や白色LEDに用いる波長変換用途にはさらなる改良が必要であった。 On the other hand, several synthesis methods that do not require physical pulverization have been proposed. However, the conventional SrGa 2 S 4 : Eu phosphor cannot obtain sufficient performance particularly at a particle size of 1000 nm or less. There is. The phosphor disclosed in Patent Document 1 is common to the phosphor according to the present invention in that it is a phosphor using thiogallate sulfide as a base material. However, as is clear from the comparative example described later, the size of the crystal phase with respect to the particle size is small under the firing conditions using the simple temperature rising profile described, and this is the reason why sufficient luminance cannot be obtained. it is conceivable that. In addition, as is apparent from the comparative example described later, the phosphor shown in Patent Document 2 is a mixture of phosphor particles having a relatively large size and phosphor particles having a relatively large particle size, resulting in a solar cell or white LED. Further improvement was required for the wavelength conversion application used in the above.

本発明は、1000nm以下の粒子サイズとしても、粒子サイズの均一性が高く、高輝度な蛍光体を提供すると共に、これを用いることで変換効率を向上した太陽電池や高効率の白色LEDを提供することを目的とする。   The present invention provides a phosphor with high particle size uniformity and high brightness even when the particle size is 1000 nm or less, and also provides a solar cell and a high-efficiency white LED with improved conversion efficiency. The purpose is to do.

本発明の第一は、
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以下であり、粒子サイズ分布の広さを示す多分散指数が0.3以下であり、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。
The first of the present invention is
A particulate phosphor containing a base material of a thiogallate sulfide represented by the following general formula (1) and an activator,
The particle size is 1000 nm or less, the polydispersity index indicating the breadth of the particle size distribution is 0.3 or less, and the volume ratio of the crystal phase in the particles is represented by the following general formula (2) A phosphor.

AGa(但し、AはCa、Sr) (1)
Vc/Vt≧(R−10)/R (2)
(上記式中、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)
AGa 2 S 4 (A is Ca, Sr) (1)
Vc / Vt ≧ (R−10) 3 / R 3 (2)
(In the above formula, Vc is the volume of the crystal phase in the particle, Vt is the volume of the particle, and R is the particle size)

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。   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.

本発明の第四は、太陽電池の変換効率を向上するために透明な樹脂に第一発明の蛍光体が分散された波長変換膜及びシートを提供するもので、また、それを用いた太陽電池を提供するものである。   A fourth aspect of the present invention provides a wavelength conversion film and a sheet in which the phosphor of the first aspect is dispersed in a transparent resin in order to improve the conversion efficiency of the solar cell, and a solar cell using the same Is to provide.

本発明の第五は、白色LEDを形成するために第一発明の蛍光体が分散されたLEDを提供するものである。   A fifth aspect of the present invention provides an LED in which the phosphor of the first aspect is dispersed in order to form a white LED.

本発明によれば、粒子サイズが1000nm以下と小さく、結晶性の高い、蛍光体粒子を得ることができる。   According to the present invention, phosphor particles having a particle size as small as 1000 nm or less and high crystallinity can be obtained.

また、本発明の製造方法により、異常に成長する粒子や粒子サイズの均一性が低下するのを防止でき、PDIの低い蛍光体が作製できる。この結果、本発明に係る蛍光体は、粒子サイズが1000nm以下でありながら結晶相サイズが大きいので、高い輝度が得られる。さらに、想定以上に成長した粒子がなくなり、光の散乱の低減された波長変換蛍光体、その蛍光体を用いた波長変換膜及びシートができる。従って、これを用いた本発明に係る太陽電池及び本発明に係る白色LEDの高効率化が実現できる。   In addition, the production method of the present invention can prevent abnormally growing particles and particle size uniformity from decreasing, and a phosphor having a low PDI can be produced. As a result, since the phosphor according to the present invention has a large crystal phase size while having a particle size of 1000 nm or less, high luminance can be obtained. Furthermore, the particle | grains which grew more than the expectation disappeared, the wavelength conversion fluorescent substance with which scattering of light was reduced, and the wavelength conversion film and sheet | seat using the fluorescent substance are made. Therefore, high efficiency of the solar cell according to the present invention using this and the white LED according to the present invention can be realized.

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. 本発明の蛍光体の断面TEM像を示す図である(実施例1)。It is a figure which shows the cross-sectional TEM image of the fluorescent substance of this invention (Example 1).

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)
本発明に係る粒子状蛍光体は、粒子サイズが1000nm以下、母体材料が一般式AGa(但し、AはCa及びSr)で表されるチオガレート系硫化物である。
(Phosphor)
The particulate phosphor according to the present invention is a thiogallate sulfide whose particle size is 1000 nm or less and whose base material is represented by the general formula AGa 2 S 4 (where A is Ca and Sr).

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。   The volume ratio of the crystal phase in the particles is represented by the following general formula (2). In the following formula, 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)/R (2) 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粒子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特性と、吸収しない光はできるだけ散乱を少なくし透過する特性が重要である。   When the phosphor particles as in the present invention are used as a wavelength conversion material, it is important to have a characteristic of absorbing and emitting specific light and a characteristic of transmitting non-absorbed light with as little scattering as possible.

太陽電池の波長変換用途であれば、発電効率の低い波長を発電効率の高い波長に変換するとともに、もともと発電効率の高い波長は蛍光体で散乱されることなく透過す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。   If it is a wavelength conversion application of a solar cell, it is necessary to convert a wavelength with low power generation efficiency into a wavelength with high power generation efficiency and to transmit a wavelength with high power generation efficiency without being scattered by the phosphor. 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が、この場合その半分の250nmで散乱が最大となる(ミー散乱)。蛍光体の粒子径が、この波長の半分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粒径が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 solar cell applications, the spectrum of sunlight on the ground surface has a maximum intensity in the vicinity of 500 nm. In this case, scattering is maximum at 250 nm, which is half of the spectrum (Me scattering). It is known that when the particle diameter of the phosphor is smaller than half of this wavelength, 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 smaller than that of 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.

さらに、蛍光体の輝度と散乱抑制のバランスを最適な範囲に設計するためには、粒子サイズの分布を狭くする必要がある。仮に平均粒径が設計値であっても、その粒度分布が広くなると、平均粒径より大きな成分が多い場合は散乱が増加してしまい、平均粒径よりも小さな成分が多い場合は蛍光体の輝度が低下してしまう。   Furthermore, in order to design the balance between the luminance of the phosphor and the suppression of scattering within an optimum range, it is necessary to narrow the particle size distribution. Even if the average particle size is the design value, if the particle size distribution becomes wide, scattering increases if there are many components larger than the average particle size, and if there are many components smaller than the average particle size, The brightness will decrease.

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考えられる。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。   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 when PDI is 0.1 or less, and dispersions having a value between 0.1 and 0.3 are considered 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.

本発明の波長変換用蛍光体は、発光輝度と光の散乱の抑制の両立を実現するもので、蛍光体粒子の粒度分布としては、PDIとして0.3以下、好ましくは0.25以下の粒度分布が好ましい。なお、PDIが0.3よりも大きな分布を持つ蛍光体の場合、平均粒径から想定されるよりも大きな散乱が生じ、太陽電池や白色LEDの効率を低下させてしまう。   The phosphor for wavelength conversion of the present invention realizes both emission luminance and suppression of light scattering, and the particle size distribution of the phosphor particles is PDI of 0.3 or less, preferably 0.25 or less. Distribution is preferred. In the case of a phosphor having a PDI distribution larger than 0.3, scattering larger than that assumed from the average particle diameter occurs, and the efficiency of the solar cell or white LED is reduced.

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る。回折線のプロファイルから、SrGa2S4やCaGa2S4結晶が合成出来ているかが確認できる。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 it is a crystalline substance having a desired composition can typically be determined from an X-ray diffraction measurement. Whether the SrGa2S4 or CaGa2S4 crystal has been synthesized can be confirmed from the profile of the diffraction line. The size of the crystal phase can be confirmed by TEM (transmission electron microscope) observation, electron diffraction analysis, or the like.

本発明に係る蛍光体の母体材料は、一般式AGa(但し、AはCa又はSr)で表されるものであるが、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、SrGaもしくはCaGaが選ばれる。また、白色LEDに用いる場合は、青色LEDチップと組み合わせて黄色に発光するCaGaが選ばれる。付活剤としては、例えばEu、Ce等を用いることができるが、緑色蛍光体や黄色蛍光体としてはEuとSrGaもしくはEuとCaGaが組み合わせて用いられる。CeやEuはAの原子の一部を置換して添加される。その濃度は、Aに対して例えば0.1モル〜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%〜7モル%の範囲で選択することが好ましい。 The phosphor base material according to the present invention is represented by the general formula AGa 2 S 4 (where A is Ca or Sr), but can be selected according to the application. As the wavelength conversion material for the solar cell, SrGa 2 S 4 or CaGa 2 S 4 is selected according to the wavelength to be converted. When used for a white LED, CaGa 2 S 4 that emits yellow light in combination with a blue LED chip is selected. For example, Eu, Ce, or the like can be used as the activator, but Eu and SrGa 2 S 4 or Eu and CaGa 2 S 4 are used in combination as the green phosphor and the yellow phosphor. Ce and Eu are added by substituting a part of the atoms of A. The concentration can be selected from a range of, for example, 0.1 mol to 15 mol% with respect to A. However, since it is easy to obtain a high luminance, it can be selected in a range of 0.5 mol% to 7 mol%. preferable.

(蛍光体の製造方法)
上記本発明に係る蛍光体は、次の(a)〜(c)の工程を経ることによって製造することができる。(a)の工程は、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。(b)の工程は、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。(c)の工程は、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). The 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). The step (b) is a step of producing amorphous precursor particles by heating and cooling the raw material particles with thermal plasma. The step (c) is a step of firing the precursor particles in a sulfurizing atmosphere to produce sulfide crystal particles.

まず、(a)の工程では、蛍光体を構成するA成分とGa成分と付活剤成分が、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、各原料の重量(グラム)を秤量して混合し、焼成する。   First, in the step (a), each component alone or a compound containing each component is used as a raw material so that the A component, the Ga component, and the activator component constituting the phosphor have a composition ratio in the phosphor to be produced. , Weigh and mix each raw material (gram), and fire.

例えば、SrGa:Euを作製する場合、炭酸ストロンチウム(SrCO)と、酸化ガリウム(Ga)と、酸化ユーロピウム(Eu)とを原料として用いることができる。Euの配合量をSrとEuの合計のモル濃度に対して2モル%(SrとEuの合計を1モルとして、Euを0.02モル配合)とした場合、これらの原料の粉末を、SrとGaとEuのモル組成比が、0.98:2:0.02となるように秤量して調合し、焼成する。 For example, when SrGa 2 S 4 : Eu is manufactured, strontium carbonate (SrCO 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), and europium oxide (Eu 2 O 3 ) can be used as raw materials. When the compounding amount of Eu is 2 mol% with respect to the total molar concentration of Sr and Eu (the sum of Sr and Eu is 1 mol, Eu is compounded with 0.02 mol), these raw material powders are converted into , Ga, and Eu are weighed and prepared so that the molar composition ratio of 0.98: 2: 0.02 is obtained and fired.

焼成は、Sr、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900〜1200℃で0.5〜5時間程度行われる。このとき合成される原料粒子の粒子サイズは、1〜30μmであることが好ましい。   Firing is only required to produce particles in which Sr, Ga, and Eu are uniformly diffused, and is performed in an air atmosphere at a temperature of 900 to 1200 ° C. for about 0.5 to 5 hours. The particle size of the raw material particles synthesized at this time is preferably 1 to 30 μm.

次に、(b)の工程では、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、0.1〜5MHz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〜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0.1〜20m/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8〜50nm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 to 5 MHz. What is necessary is just to hold | maintain the pressure in a torch in the state below atmospheric pressure, for example, can be 660 Pa-100,000 Pa. 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 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 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.

(c)の工程では、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、酸化物の非晶室の前駆体を硫化するための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 precursor particles can be sulfidized 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 process for sulfiding the precursor in the amorphous chamber of the oxide and a sulfurized amorphous material. It is produced in two steps of a crystallization step for crystallizing the 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.

(c)の工程での温度プロファイルは、上記のように450〜1000℃程度の温度範囲の二段階温度プロファイルとすることが好ましい。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 preferably a two-stage temperature profile in the temperature range of about 450 to 1000 ° C. 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硫化物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、(c)の工程で一度に多量の前駆体粒子を処理しても、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容易に形成することができる。   In order to form a sulfide 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. That is, by setting a two-stage temperature profile that completely sulfidates the precursor particles before reaching the crystallization temperature, even if a large amount of precursor particles is processed at a time in the step (c), A homogeneous and highly crystalline sulfide phosphor controlled to a desired particle size can be easily 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。   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.

また、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 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.

例えば、SrとGaとEuのモル組成比が0.98:2:0.02となるように秤量して調合し、焼成した原料粒子を熱プラズマ処理した前駆体粒子からSrGa:Eu蛍光体を作製する場合を例にして説明する。この場合、一段目の温度を450〜530℃に設定して硫化を進行させる。この時、硫化温度に到達する前に昇温速度を下げて自己発熱による急激な温度上昇を緩和する。例えば、第一の温度である硫化温度を500℃に設定した場合、450℃までは10℃/分の速度で昇温し、その後3℃で昇温するような温度設定が好ましい。保持時間は、処理する前駆体の量で異なり、適宜最適な時間を設定することができる。これにより、異常に成長した粒子や硫化不良の粒子を低減することができる。 For example, SrGa 2 S 4 : Eu is prepared from precursor particles obtained by weighing and preparing Sr, Ga, and Eu so that the molar composition ratio of 0.98: 2: 0.02 is obtained, and firing the raw material particles. A case where a phosphor is manufactured will be described as an example. In this case, the temperature of the first stage is set to 450 to 530 ° C., and the sulfidation proceeds. At this time, the temperature rise rate is lowered before the sulfidation temperature is reached, and the rapid temperature rise due to self-heating is alleviated. For example, when the sulfiding temperature, which is the first temperature, is set to 500 ° C., it is preferable to set the temperature so that the temperature is increased up to 450 ° C. at a rate of 10 ° C./min and then increased at 3 ° C. The holding time varies depending on the amount of the precursor to be processed, and an optimal time can be set as appropriate. Thereby, the particle | grains which grew abnormally and the particle | grains with poor sulfidation can be reduced.

また、二段目の温度として、例えば590℃で保持時間10分の条件の場合、540℃までは10℃/分の速度で昇温し、その後3℃で昇温するような昇温速度を変えた温度設定が好ましい。   In addition, as the second stage temperature, for example, in the case of 590 ° C. and a holding time of 10 minutes, the temperature is increased at a rate of 10 ° C./min up to 540 ° C. and then increased at 3 ° C. A changed temperature setting is preferred.

(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。
(Solar cell)
Next, a solar cell using the phosphor of the present invention will be described.

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部材であり、波長変換膜として膜状に形成されている。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)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。   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 member in which the phosphor particles 3 of the present invention are dispersed in a transparent resin, and is formed as a film as a wavelength conversion film. As the transparent resin, EVA (ethylene-vinyl acetic acid copolymer), PVB (polyvinyl butyral 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。
(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.

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。   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れていても良いし、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。   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.

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。   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〕
(蛍光体粒子の合成)
本発明に係るSrGa:Eu蛍光体を本発明の製造方法で作製した。原材料として、炭酸ストロンチウム粉末(SrCO)、酸化ガリウム粉末(Ga)及び酸化ユーロピウム粉末(Eu)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と付活剤の構成成分が、作製する蛍光体における組成比となるように、それぞれの粉末を重量(グラム)で以下の比率なるように秤量して用いた。つまり、硫化前の母体の原材料がSrGa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Euの合計のモル濃度に対して2%とした。
SrCO:Ga:Eu≒4.27:5.54:0.10
[Example 1]
(Synthesis of phosphor particles)
The SrGa 2 S 4 : Eu phosphor according to the present invention was produced by the production method of the present invention. 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, and these powders were mixed using a mortar. At this time, each powder is weighed so as to have the following ratio by weight (grams) so that the constituent components of the base material excluding the sulfur component and the constituent components of the activator have a composition ratio in the phosphor to be produced. Used. In other words, the base material before sulfiding was weighed and used so as to be SrGa 2 O 4 . The molar concentration of Eu in the obtained phosphor was 2% with respect to the total molar concentration of Sr and Eu.
SrCO 3 : Ga 2 O 3 : Eu 2 O 3 ≈4.27: 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7.3μmであった。   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, the result D50 of the particle size measurement by DLS was 7.3 μm.

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 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、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。   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の粒子サイズは、DLSによる粒度分布測定でD50は97nmで、また多分散指数PDIは0.23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、SrGa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。 The particle size of the phosphor thus prepared was D50 of 97 nm and a polydispersity index PDI of 0.23 as measured by particle size distribution using DLS. Moreover, as a result of analyzing the crystal structure in a Rigaku XRD diffractometer, it was confirmed that it was a single phase of SrGa 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.

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、532nmにピーク波長を持つ緑色の蛍光を確認できた。   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 532 nm was confirmed.

〔実施例2〕
(蛍光体粒子の合成)
本発明に係るCaGa: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(CaCO)、酸化ガリウム粉末(Ga)及び酸化ユーロピウム粉末(Eu)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と付活剤の構成成分が、作製する蛍光体における組成比となるように、それぞれの粉末を重量(グラム)で以下の比率なるように秤量して用いた。つまり、硫化前の母体の原材料がCaGa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、Caのモル濃度に対して2%とした。
CaCO:Ga:Eu≒2.90:5.54:0.10
[Example 2]
(Synthesis of phosphor particles)
The CaGa 2 S 4 : Eu phosphor according to the present invention was produced by the production method of the present invention. Calcium carbonate powder (CaCO 3 ), gallium oxide powder (Ga 2 O 3 ), and europium oxide powder (Eu 2 O 3 ) were used as raw materials, and these powders were mixed using a mortar. At this time, each powder is weighed so as to have the following ratio by weight (grams) so that the constituent components of the base material excluding the sulfur component and the constituent components of the activator have a composition ratio in the phosphor to be produced. Used. That is, the base material before sulfiding was weighed and used so as to be CaGa 2 O 4 . The molar concentration of Eu in the obtained phosphor was 2% with respect to the molar concentration of Ca.
CaCO 3 : Ga 2 O 3 : Eu 2 O 3 ≈2.90: 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7.5μmであった。   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, the result D50 of the particle size measurement by DLS was 7.5 μm.

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 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、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。   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の粒子サイズは、DLSによる粒度分布測定でD50は95nmで、また多分散指数PDIは0.24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、CaGa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。 The particle size of the phosphor thus prepared was D50 of 95 nm and a polydispersity index PDI of 0.24 as measured by particle size distribution using DLS. Moreover, as a result of analyzing the crystal structure in a Rigaku XRD diffractometer, it was confirmed that it was a single phase of CaGa 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.

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色の蛍光を確認できた。なお、輝度は実施例1の蛍光体を100とする相対値で示す。   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, yellow fluorescence having a broad light absorption from the ultraviolet region to green and having a peak wavelength at 555 nm was confirmed. The luminance is shown as a relative value with the phosphor of Example 1 as 100.

〔比較例1〕
(蛍光体粒子の合成)
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]
(Synthesis of phosphor particles)
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リガク製XRD解説装置において結晶構造分析した結果、わずかにSrGa結晶は形成されているが、主成分はSrGa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、D50は247nmとなりPDIも0.53と広かった。 As a result of analyzing the crystal structure of the phosphor produced in this way using a Rigaku XRD explanation device, SrGa 2 S 4 crystals are slightly formed, but the main component is SrGa 2 O 4 crystals, It turns out that it is not a structure. In the particle size distribution measurement by DLS, D50 was 247 nm and PDI was as wide as 0.53.

この粉末の蛍光特性を評価したが、わずかに緑の蛍光が検出されたが非常に弱かった。   The fluorescence properties of this powder were evaluated, but a slight green fluorescence was detected but very weak.

このことから、硫化水素中の温度プロファイルは、二段階で行うことが重要であることが確認された。   From this, it was confirmed that it is important to perform the temperature profile in hydrogen sulfide in two stages.

〔比較例2〕
(蛍光体粒子の合成)
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、500℃までを10℃/分の一定速度で昇温し2時間保持した後、620℃までを10℃/分の速度で昇温し10分間保持した。
[Comparative Example 2]
(Synthesis of phosphor particles)
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 500 ° C. at a constant rate of 10 ° C./min and held for 2 hours, then raised to 620 ° C. at a 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リガク製XRD回折装置において結晶構造を分析した結果、SrGa結晶がほぼ単一相で形成され、蛍光分光光度計において緑色の発光が確認できた。しかしながら、DLSによる粒度分布を測定において、D50は112nmで多分散指数PDIは0.39となり粒径分布の広い蛍光体であった。 As a result of analyzing the crystal structure of the phosphor prepared in this manner using a Rigaku XRD diffractometer, SrGa 2 S 4 crystals were formed in a substantially single phase, and green emission was confirmed in a fluorescence spectrophotometer. However, in measuring the particle size distribution by DLS, D50 was 112 nm and the polydispersity index PDI was 0.39, indicating that the phosphor had a wide particle size distribution.

このことから、硫化水素中の温度プロファイルは、焼成中の反応熱を考慮してプロファイルを設定することがサイズの均一性を向上するために重要であることが確認された。   From this, it was confirmed that it is important for the temperature profile in hydrogen sulfide to set the profile in consideration of the heat of reaction during firing in order to improve the uniformity of size.

〔比較例3〕
(蛍光体粒子の合成)
実施例2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、500℃までを10℃/分の一定速度で昇温し2時間保持した後、620℃までを10℃/分の速度で昇温し10分間保持した。
[Comparative Example 3]
(Synthesis of phosphor particles)
Precursor particles were produced under the same conditions as in Example 2. 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 500 ° C. at a constant rate of 10 ° C./min and held for 2 hours, then raised to 620 ° C. at a 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リガク製XRD回折装置において結晶構造を分析した結果、CaGa結晶がほぼ単一相で形成され、蛍光分光光度計において緑色の発光が確認できた。しかしながら、DLSによる粒度分布を測定において、D50は115nmで多分散指数PDIは0.40となり粒径分布の広い蛍光体であった。 As a result of analyzing the crystal structure of the phosphor produced in this manner using a Rigaku XRD diffractometer, CaGa 2 S 4 crystals were formed in a substantially single phase, and green emission was confirmed in a fluorescence spectrophotometer. However, in measuring the particle size distribution by DLS, D50 was 115 nm and the polydispersity index PDI was 0.40, indicating that the phosphor had a wide particle size distribution.

〔実施例3〜8〕
実施例1と同様にして蛍光体粒子を作製した。ただし、第二の温度と昇温速度を表1のようにして合成し、それぞれの温度に応じた粒子サイズの蛍光体を合成できた。
[Examples 3 to 8]
Phosphor particles were produced in the same manner as in Example 1. However, the second temperature and the heating rate were synthesized as shown in Table 1, and phosphors having particle sizes corresponding to the respective temperatures could be synthesized.

〔比較例4〜8〕
比較例2と同様にして蛍光体粒子を作製した。ただし、第二の温度と昇温速度を表1のようにして合成し、それぞれの温度に応じた粒子サイズの蛍光体を合成した。
[Comparative Examples 4 to 8]
Phosphor particles were produced in the same manner as in Comparative Example 2. However, the second temperature and the heating rate were synthesized as shown in Table 1, and phosphors having particle sizes corresponding to the respective temperatures were synthesized.

〔実施例9〜12〕
実施例2と同様にして蛍光体粒子を作製した。ただし、第二の温度と昇温速度を表1のようにして合成し、それぞれの温度に応じた粒子サイズの蛍光体を合成できた。
[Examples 9 to 12]
Phosphor particles were produced in the same manner as in Example 2. However, the second temperature and the heating rate were synthesized as shown in Table 1, and phosphors having particle sizes corresponding to the respective temperatures could be synthesized.

〔比較例9〜13〕
比較例3と同様にして蛍光体粒子を作製した。ただし、第二の温度と昇温速度を表1のようにして合成し、それぞれの温度に応じた粒子サイズの蛍光体を合成した。
[Comparative Examples 9 to 13]
Phosphor particles were produced in the same manner as in Comparative Example 3. However, the second temperature and the heating rate were synthesized as shown in Table 1, and phosphors having particle sizes corresponding to the respective temperatures were synthesized.

〔実施例13〕
(太陽電池用波長変換膜の作製)
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2.00g、シランカップリング剤を0.5g、および実施例1の蛍光体3.00g含む混合物をロールミキサで混練し、蛍光体を含有する透明樹脂組成物作製した。
Example 13
(Preparation of wavelength conversion film for solar cells)
100 g of ethylene-vinyl acetate resin as transparent resin material, 1.3 g of peroxide thermal radical initiator, 2.00 g of crosslinking agent, 0.5 g of silane coupling agent, and 3.00 g of the phosphor of Example 1 The resulting mixture was kneaded with a roll mixer to prepare a transparent resin composition containing a phosphor.

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、シート状にした。   Next, about 30 g of the phosphor-containing transparent resin composition obtained above was sandwiched between release sheets, and 0.6 mm thick stainless steel spacers were used, and a hot plate was adjusted to 90 ° C. to form a sheet. .

次に、この波長変換膜を用いて太陽電池パネルを作成した。PETフィルムをバックシートとして、その上に封止シート、太陽電池セル、蛍光体を分散した上記波長変換膜、保護ガラスを順に載せ、真空ラミネーターで封止し太陽電池モジュールを作製した。   Next, a solar cell panel was created using this wavelength conversion film. A PET sheet was used as a back sheet, and a sealing sheet, a solar battery cell, the wavelength conversion film in which a phosphor was dispersed, and a protective glass were placed in this order and sealed with a vacuum laminator to prepare a solar battery module.

このようして作製した太陽電池モジュールの出力を評価した。擬似太陽光下において、電流電圧特性をJIS−C8914に準拠して短絡電流密度Jscを評価した38.4mA/cm2であった。   The output of the solar cell module thus produced was evaluated. Under simulated sunlight, the current-voltage characteristic was 38.4 mA / cm <2> which evaluated the short circuit current density Jsc based on JIS-C8914.

〔比較例14〕
実施例5と同様にして、太陽電池モジュールを作製した。ただし、波長変換膜を用いていない封止シートのみで作製した。このモジュールの出力を評価したところ、疑似太陽光下において短絡電流密度Jscは35.9mA/cm2であった。
[Comparative Example 14]
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 5. However, it produced only with the sealing sheet which does not use the wavelength conversion film. When the output of this module was evaluated, the short-circuit current density Jsc was 35.9 mA / cm 2 under simulated sunlight.

〔実施例14〕
実施例2の蛍光体を用いて、実施例5と同様にして波長変換膜を用いた太陽電池モジュールを作製した。疑似太陽光下において短絡電流密度Jscは38.9mA/cm2であった。
Example 14
Using the phosphor of Example 2, a solar cell module using a wavelength conversion film was produced in the same manner as Example 5. Under simulated sunlight, the short circuit current density Jsc was 38.9 mA / cm 2.

〔比較例15〕
比較例2の蛍光体を用いて、実施例5と同様にして波長変換膜を用いた太陽電池モジュールを作製した。疑似太陽光下において短絡電流密度Jscは36.6mA/cm2であった。
[Comparative Example 15]
Using the phosphor of Comparative Example 2, a solar cell module using a wavelength conversion film was produced in the same manner as in Example 5. Under simulated sunlight, the short circuit current density Jsc was 36.6 mA / cm 2.

〔比較例16〕
比較例3の蛍光体を用いて、実施例5と同様にして波長変換膜を用いた太陽電池モジュールを作製した。疑似太陽光下において短絡電流密度Jscは36.9mA/cm2であった。
[Comparative Example 16]
Using the phosphor of Comparative Example 3, a solar cell module using a wavelength conversion film was produced in the same manner as in Example 5. Under simulated sunlight, the short circuit current density Jsc was 36.9 mA / cm 2.

〔実施例15〕
実施例2の蛍光体を用いて、白色LEDを作製した。
Example 15
A white LED was produced using the phosphor of Example 2.

電気配線を形成した基板上に、ピーク波長が455nmのLEDチップを実装し、周辺に枠材を形成した。続いて、シリコーン樹脂中に実施例2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=0.27〜0.35、y=0.27〜0.35)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実施例の白色LEDを作製した。この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で発光効率を評価したところ、65lm/Wであった。   An LED chip having a peak wavelength of 455 nm was mounted on a substrate on which electrical wiring was formed, and a frame material was formed around the periphery. Subsequently, the phosphor of Example 2 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 LED, white light could be obtained. When the luminous efficiency was evaluated with MCPD manufactured by Otsuka Electronics, it was 65 lm / W.

〔比較例17〕
実施例7と同様にして、比較例3の蛍光体を用いて白色LEDを作製した。20mAの電流を流し白色光を得ることはできたが、発光効率は59lm/Wであった。
[Comparative Example 17]
In the same manner as in Example 7, a white LED was produced using the phosphor of Comparative Example 3. Although white current was able to be obtained by passing a current of 20 mA, the luminous efficiency was 59 lm / W.

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

Claims (13)

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以下であり、粒子サイズ分布の広さを示す多分散指数が0.3以下であり、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。
AGa(但し、AはCa、Sr) (1)
Vc/Vt≧(R−10)/R (2)
(上記式中、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,
The particle size is 1000 nm or less, the polydispersity index indicating the breadth of the particle size distribution is 0.3 or less, and the volume ratio of the crystal phase in the particles is represented by the following general formula (2) A phosphor.
AGa 2 S 4 (A is Ca, Sr) (1)
Vc / Vt ≧ (R−10) 3 / R 3 (2)
(In the above formula, 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よりも大きく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. 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に記載の蛍光体。   2. The phosphor according to claim 1, 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0.3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. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の蛍光体の製造方法であって、
(a)硫黄成分を除く母体材料の構成成分と付活剤の構成成分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において、蛍光体の実温度をモニタリングしながら温度を制御し焼成する工程、
とを有することを特徴とする蛍光体の製造方法。
A method for producing a phosphor according to any one of claims 1 to 5,
(A) producing raw material particles containing a constituent component of a base material excluding a sulfur component and a constituent component of an 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) In the step of firing the precursor particles at a first temperature not lower than the crystallization temperature and lower than the crystallization temperature in a sulfur atmosphere, and firing at a second temperature not lower than the crystallization temperature, A process of controlling and firing while monitoring the actual 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6に記載の蛍光体の製造方法。   The phosphor according to claim 6, wherein in the step (c), the first temperature is 450 ° C or higher and 530 ° C or lower, and the second temperature is 550 ° C or higher and 1000 ° C or lower. 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7に記載の蛍光体の製造方法。   In the said process (c), said 2nd temperature is 550 degreeC or more and 700 degrees C or less, The manufacturing method of the fluorescent substance of Claim 7 characterized by the above-mentioned. 前記前駆体粒子を硫化雰囲気下で焼成する工程(c)において、前記第一の温度および前記第二の温度に至る昇温速度の設定値が、少なくとも複数あることを特徴とする請求項6に記載の蛍光体の製造方法。   In the step (c) of firing the precursor particles in a sulfur atmosphere, there are at least a plurality of set values of the heating rate to reach the first temperature and the second temperature. The manufacturing method of fluorescent substance of description. 請求項1乃至5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部材。   6. A wavelength conversion member in which the phosphor according to any one of claims 1 to 5 is dispersed. 膜中に、請求項1乃至5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 5 is dispersed in the film. 請求項1乃至5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 5. 請求項1乃至5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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