JP2018109164A - 蓄光性蛍光体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本実施形態の蓄光性蛍光体は、組成式Sr1-aMgbZnCAl2O4;EudMe(式中、a、b、c、d及びeは、それぞれ0.05≦a≦0.8、0.01≦b<0.1、0≦c≦0.2、0≦d≦0.2、0≦e≦0.15であり、Mは、ジスプロシウム、サマリウム、ランタニウム、プラセオジム、テルビウム、ホルミウム、ツリウム、ルテチウム、イッテルビウム、エルビウム、ガドリニウム、ネオジム及びセリウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を示す。)で表され、430〜480nmの波長域の励起光によって発光する。
【選択図】なし
Description
で表され、430〜480nmの波長域の励起光によって発光する、蓄光性蛍光体である。ここで、式(1)中、a、b、c、d及びeは、それぞれ0.05≦a≦0.8、0.01≦b<0.1、0≦c≦0.2、0≦d≦0.2、0≦e≦0.15であり、Mは、ジスプロシウム(Dy)、サマリウム(Sm)、ランタニウム(La)、プラセオジム(Pr)、テルビウム(Tb)、ホルミウム(Ho)、ツリウム(Tm)、ルテチウム(Lu)、イッテルビウム(Yb)、エルビウム(Er)、ガドリニウム(Gd)、ネオジム(Nd)及びセリウム(Ce)、からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を示す。なお、Srはストロンチウム、Mgはマグネシウム、Znは亜鉛、Alはアルミニウム、Euはユーロピウム、Oは酸素を示す。
本実施形態の一実施形態の蓄光性蛍光体は、下記組成式(1):
Sr1-aMgbZncAl2O4;EudMe・・・(1)
で表される。この蓄光性蛍光体は、酸化物系の蛍光体である。
ここで、5分後及び10分後の残光強度は、蓄光性蛍光体を暗所で1時間放置後、光源を用いて460nmの波長で1分間励起した後、励起を停止し、その5分後及び10分後の残光強度を示す。
本実施形態の蓄光性蛍光体の製造方法は、ストロンチウム元素を含む原料と、マグネシウム元素を含む原料と、アルミナ(酸化アルミニウム)と、必要に応じてユーロピウム元素を含む原料と、必要に応じて、ジスプロシウム、サマリウム、ランタニウム、プラセオジム、テルビウム、ホルミウム、ツリウム、ルテチウム、イッテルビウム、エルビウム、ガドリニウム、ネオジム及びセリウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む原料と、必要に応じて亜鉛元素を含む原料と、を混合して混合物を得る工程と、その混合物を1200℃〜1700℃の範囲で焼成する工程とを含むものである。
ここで、Xiは粒子iのヒストグラム値、D50は体積基準のメジアン径、Diは粒子iの体積基準径を示す。該指標では値が大きくなるほど分布が広いことを示す。
(1)蛍光強度(輝度、cd/m2)及び残光強度(輝度、mcd/m2)の測定
得られた試料の蛍光強度は、朝日分光(株)社製の光源(製品名「MAX−302」)を用いて460nmの波長で励起して、(株)トプコン社製の輝度計(製品名「SR−UA1」)で測定した。
残光強度の測定では、まず、暗所で1時間放置後、朝日分光(株)社製の光源(製品名「MAX-302」)を用いて460nmの波長で1分間励起した後、励起を停止した。そして、その5分後及び10分後の残光強度を(株)トプコン社製の輝度計(製品名「SR−UA1」)で測定した。
蓄光性蛍光体の合成に際して、以下の原料(試薬)を用いた。
(1)炭酸ストロンチウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(2)α−酸化アルミニウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(3)γ−酸化アルミニウム((株)レアメタリック社製、純度:99.99%)
(4)酸化マグネシウム((株)レアメタリック社製、純度:99.99%)
(5)酸化ユウロピウム((株)レアメタリック社製、純度:99.99%)
(6)酸化ジスプロシウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(7)酸化ホウ素((株)高純度化学研究所製、純度:99.9%)
(9)酸化ランタン((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(10)酸化セリウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(11)酸化プラセオジム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(12)酸化ネオジム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(13)酸化サマリウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(14)酸化ガドリニウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(16)酸化ホルミウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(17)酸化エルビウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(18)酸化ツリウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(19)酸化イッテルビウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
(20)酸化ルテチウム((株)レアメタリック社製、純度:99.9%)
Sr0.90Mg0.03Al2O4;Eu0.04Dy0.02の組成比になるように上記各原料を秤量し、さらに、酸化ホウ素を全原料100質量%に対して1.25質量%になるように該原料に添加して、自動乳鉢を用いて2時間混合して混合物の粉末を得た。なお、酸化アルミニウムとしては、α−アルミナを用いた。また、上記各原料は、予め遊星ミルで均一に微細化した。得られた粉末をアルミナ製の焼成ボードに充填し、アルゴン−水素混合ガス(アルゴン量:3%)中、1400℃にて3時間焼成した。焼成後、乳鉢で粉砕し、均一混合することで粉末を得、さらにこの粉末を錠剤成形して、蛍光体の試料とした。
Sr0.90Mg0.04Al2O4;Eu0.04Dy0.02の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして、試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表1に示す。
Sr0.90Mg0.05Al2O4;Eu0.04Dy0.02の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして、試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表1に示す。
Sr0.90Mg0.06Al2O4;Eu0.04Dy0.02の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして、試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表1に示す。
比較例1として、SrAl2O4;Eu:Dyの組成を有する蓄光性蛍光体(ネモトルミマテリアル社製、製品名「GLL300FF」)を実施例1と同様に錠剤成形して、蛍光体の試料とした。その試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表1に示す。
比較例2として、SrAl2O4;Eu:Dyの組成を有する蓄光性蛍光体(ネモトルミマテリアル社製、製品名「GLL300M」)を実施例1と同様に錠剤成形して、蛍光体の試料とした。その試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表1に示す。
焼成温度を1450℃とした以外は、実施例1と同様にして、試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表2に示す。
焼成温度を1450℃とした以外は、実施例2と同様にして、試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表2に示す。
焼成温度を1450℃とした以外は、実施例3と同様にして、試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表2に示す。
焼成温度を1450℃とした以外は、実施例4と同様にして、試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表2に示す。
酸化アルミニウムとして、γ−アルミナを用いた以外は、実施例6と同様にして、試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を実施例6の結果と共に表3に示す。
Sr0.89Mg0.04Al2O4;Eu0.04Dy0.02の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例9と同様にして、試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を実施例9の結果と共に表4に示す。
Sr0.87Mg0.04Al2O4;Eu0.04Dy0.02の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例9と同様にして、試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を実施例9の結果と共に表4に示す。
Sr0.905Mg0.04Al2O4;Eu0.01Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例9と同様にして、試料を調製し、1500℃、N2:H2=97:3の雰囲気で5時間焼成した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表5に示す。
Sr0.90Mg0.05Zn0.05Al2O4;Eu0.035Dy0.025の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例12と同様にして試料を調製し、1500℃、N2:H2=97:3の雰囲気で5時間焼成した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表6に示す。
Sr0.90Mg0.05Al2O4;Eu0.035Dy0.025の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例13と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を実施例13の結果と共に表6に示す。
Sr0.91Mg0.03Al2O4;Eu0.04Dy0.02の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例14と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表7に示す。
Sr0.88Mg0.06Al2O4;Eu0.04Dy0.02の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例14と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表7に示す。
Sr0.85Mg0.09Al2O4;Eu0.04Dy0.02の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例14と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表7に示す。
Sr0.94Al2O4;Eu0.04Dy0.02の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例14と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表7に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Y0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。なお、Yは、イットリウムを示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;La0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Ce0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Pr0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Nd0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Sm0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Eu0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。なお、Euは、ユーロピウムを示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Gd0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Tb0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Dy0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Ho0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Er0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Tm0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Yb0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
Sr0.94Mg0.02Al2O4;Lu0.04の組成比になるように各原料を秤量し、焼成温度を1300℃として焼成した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表8に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.89Mg0.03Zn0.03Al2O4;Eu0.02Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表9に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.88Mg0.03Zn0.03Al2O4;Eu0.02Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表9に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.89Mg0.04Zn0.01Al2O4;Eu0.02Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表10に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.88Mg0.04Zn0.02Al2O4;Eu0.02Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表10に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.87Mg0.04Zn0.03Al2O4;Eu0.02Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表10に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.86Mg0.04Zn0.04Al2O4;Eu0.02Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表10に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.845Mg0.03Zn0.06Al2O4;Eu0.15Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表10に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.855Mg0.03Zn0.07Al2O4;Eu0.15Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表10に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.88Mg0.03Zn0.03Al2O4;Eu0.02Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表11に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.87Mg0.04Zn0.03Al2O4;Eu0.02Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表11に示す。
酸化アルミニウムとしてγ−アルミナを用いて、Sr0.86Mg0.05Zn0.03Al2O4;Eu0.02Dy0.03の組成比になるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様にして試料を調製した。該試料について、蛍光強度及び残光強度を測定した。その結果を表11に示す。
残光輝度の減衰率(%)=残光輝度(10分後)/残光輝度(5分後)×100・・・(3)
Claims (11)
- 下記組成式(1):
Sr1-aMgbZncAl2O4;EudMe・・・(1)
(式(1)中、a、b、c、d及びeは、それぞれ0.05≦a≦0.8、0.01≦b<0.1、0≦c≦0.2、0≦d≦0.2、0≦e≦0.15であり、Mは、ジスプロシウム(Dy)、サマリウム(Sm)、ランタニウム(La)、プラセオジム(Pr)、テルビウム(Tb)、ホルミウム(Ho)、ツリウム(Tm)、ルテチウム(Lu)、イッテルビウム(Yb)、エルビウム(Er)、ガドリニウム(Gd)、ネオジム(Nd)及びセリウム(Ce)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を示す。)で表され、430〜480nmの波長域の励起光によって発光する、蓄光性蛍光体。 - 460nmの光源で励起し、励起停止から10分後の残光輝度が300mcd/m2以上である、請求項1に記載の蓄光性蛍光体。
- Sr0.90Mg0.04Al2O4;Eu0.04Dy0.02で表される、請求項1又は2に記載の蓄光性蛍光体。
- Sr0.90Mg0.05Al2O4;Eu0.04Dy0.02で表される、請求項1又は2に記載の蓄光性蛍光体。
- Sr0.89Mg0.04Al2O4;Eu0.04Dy0.02で表される、請求項1又は2に記載の蓄光性蛍光体。
- Sr0.90Mg0.05Zn0.05Al2O4;Eu0.035Dy0.025で表される、請求項1又は2に記載の蓄光性蛍光体。
- Sr0.905Mg0.04Al2O4;Eu0.01Dy0.03で表される、請求項1又は2に記載の蓄光性蛍光体。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の蓄光性蛍光体の製造方法であって、
ストロンチウム元素を含む原料と、マグネシウム元素を含む原料と、アルミナと、必要に応じてユーロピウム元素を含む原料と、必要に応じて、ジスプロシウム、サマリウム、ランタニウム、プラセオジム、テルビウム、ホルミウム、ツリウム、ルテチウム、イッテルビウム、エルビウム、ガドリニウム、ネオジム及びセリウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む原料と、必要に応じて亜鉛元素を含む原料と、を混合して混合物を得る工程と、前記混合物を1200℃〜1700℃の範囲で焼成する工程とを含む、製造方法。 - 前記混合物を得る工程において、酸化ホウ素をも混合する、請求項8に記載の蓄光性蛍光体の製造方法。
- 前記各原料が、均一に微細化した原料である、請求項8又は9に記載の蓄光性蛍光体の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の蓄光性蛍光体を含む、蓄光性製品。
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