JP2019172827A

JP2019172827A - 蛍光体

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Publication number: JP2019172827A
Application number: JP2018062821A
Authority: JP
Inventors: 真之介秋山; Shinnosuke Akiyama; 慶豊田; Kei Toyoda; 将人森; Masahito Mori
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2019-10-10

Abstract

【課題】レーザー光の照射面とは反対側へのレーザー光の抜けが低減され、色むらを抑制でき、蛍光強度を増大させることが可能な蛍光体を提供する。【解決手段】蛍光体は、発光性を有するマトリックス相と、熱伝導性を有するマトリックス相と、が３次元的に複合化された蛍光体であって、発光性を有するマトリックス相と、熱伝導性を有するマトリックス相の一方または両方で囲まれた空隙が前記３次元的に複合化された蛍光体中に分散している。【選択図】図１

Description

本発明は、高エネルギー密度を有するレーザー光によって励起させ、白色光を得るための蛍光体に関する。

青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の実用化に伴い、青色ＬＥＤを用いた白色光源の技術開発が進められている。この白色光源は、従来の光源であるハロゲンランプやディスチャージランプ（ＨＩＤ）と比較して消費電力が非常に小さく、製品寿命がとても長いことが特徴である。

これらの白色光源は、ある特定波長の光を放つ励起光源と、その光を吸収して蛍光を放つ蛍光体と、を組み合わせたものである。一般的には、青色光源からの光と、黄色蛍光体からの光と、を合成することで白色光を得る構成が知られている。

また、近年、高輝度プロジェクターや車載ヘッドライト分野において、さらなる高輝度化への要望が高まっており、青色ＬＥＤよりも高輝度を実現することができる青色レーザー（ＬＤ）を励起光源とした白色光源に注目が集まっている。

しかしながら、ＬＤ光はＬＥＤ光と比較してエネルギー密度が非常に高くなるため、蛍光体に照射したときに発する熱量が増加する。この発熱量増加は蛍光体の信頼性低下や温度消光等の問題を引き起こすため、発光量が減少する。

したがって、ＬＤ光と蛍光体を組合せた白色光源を実現する場合、高エネルギー密度を有するＬＤ光の照射下で、蛍光体の温度消光等によって発光量が減少しない蛍光体が求められている。

これらのレーザー励起光源に対応した蛍光体としては、出力密度の高いレーザー光照射下においても、その発光量を維持することのできる耐熱性の高い蛍光体が必要とされる。

特許文献１には、金属の酸化物と二種以上の金属の酸化物から生成される複合酸化物とからなる群から選ばれる二種以上の酸化物を夫々成分とする二種以上のマトリックス相から形成されている凝固体において、各マトリックス相が連続的にかつ三次元的に配列されて相互に絡み合って存在し、該マトリックス相の少なくとも一つが蛍光体相であるセラミック複合材料が開示されている。この蛍光体は、例えば、発光性を有するマトリックス相と、熱伝導性を有するマトリックス相とが複合したものである。

特許第４６０９３１９号

ところが、上記特許文献１のように各マトリックス相が連続的にかつ三次元的に配列されて相互に絡み合って存在している蛍光体に、青色ＬＤのようなエネルギー密度の高い光が照射すると、前記発光性を有するマトリックス相においては青色光から黄色に変換された光が３６０度方向に放射されるのに対して、前記熱伝導性を有するマトリックス相においては青色光が変換されることなく、入射した青色光が導波し、蛍光体外に放射される。このため、最終的に我々が認識する光は中心が青くその周囲が黄色に色づいた、いわゆるイエローリングを有する状態となり色むらが発生することとなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、レーザー光の照射面とは反対側へのレーザー光の抜けが低減され、色むらを抑制でき、蛍光強度を増大させることが可能な蛍光体を提供することを目的とする。

本発明に係る蛍光体は、発光性を有するマトリックス相と、熱伝導性を有するマトリックス相とが３次元的に複合化された蛍光体であって、
前記発光性を有するマトリックス相と、前記熱伝導性を有するマトリックス相の一方または両方で囲まれた空隙が前記３次元的に複合化された蛍光体中に分散している。

以上のように、本発明に係る蛍光体によれば、発光性を有するマトリックス相と、熱伝導性を有するマトリックス相の一方または両方で囲まれた空隙の境界で、光散乱が発生する。更に、空隙が蛍光体中で分散していることから、レーザー光の照射面とは反対側へ導波したレーザー光の抜けが低減され、色むらを抑制すること、および、蛍光強度を増大させることが可能となる。

実施の形態１に係る蛍光体の断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１に係る蛍光体を得るための引下げプロセスを表す概略図である。実施の形態１にて説明した蛍光体の色むらを測定するために使用した装置を表す概略図である。実施の形態１にて説明した蛍光体の蛍光強度を測定するために使用した装置を表す概略図である。

第１の態様に係る蛍光体は、発光性を有するマトリックス相と、熱伝導性を有するマトリックス相とが３次元的に複合化された蛍光体であって、
前記発光性を有するマトリックス相と、前記熱伝導性を有するマトリックス相の一方または両方で囲まれた空隙が前記３次元的に複合化された蛍光体中に分散している。

第２の態様に係る蛍光体は、上記第１の態様において、前記発光性を有するマトリックス相は金属酸化物であり、前記金属酸化物中の一部の金属元素がランタノイド元素に置換された構造であることを特徴とする。

第３の態様に係る蛍光体は、上記第１又は第２の態様において、前記熱伝導性を有するマトリックス相は、金属酸化物であることを特徴とする。

上記構成によって、発光性の有するマトリックス相より発生する熱を、熱伝導性を有するマトリックス相に効率的に伝導し、放熱させることができる。

第４の態様に係る蛍光体は、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記発光性を有するマトリックス相と、前記熱伝導性を有するマトリックス相の一方または両方で囲まれた空隙の平均径が、３５０ｎｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする。

第５の態様に係る蛍光体は、上記第１から第４のいずれかの態様において、前記蛍光体中の前記空隙の体積分率である空隙率が、０．０１ｖｏｌ％以上、５ｖｏｌ％以下であることを特徴とする。

上記構成によって色むらを低減し、かつ蛍光強度を増大させることが可能な蛍光体を実現することができる。

第６の態様に係る蛍光体の製造方法は、蛍光体の融液の原料となる酸化アルミニウムと酸化イットリウムと酸化セリウムとの各粉末と、を坩堝内で、酸化アルミニウムと酸化イットリウムと酸化セリウムのそれぞれの融点以上の温度で加熱して、融液とし、
前記坩堝の底の穴部にＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２又はＡｌ_２Ｏ_３の種結晶を接触させ、
前記種結晶に前記融液が濡れた状態を確認後に、
前記坩堝と前記種結晶との間隔を５．０ｍｍ／分以上１０．０ｍｍ／分以下の速度で離間させて前記融液を凝固させ、
前記種結晶について蛍光体を成長させる。

第７の態様に係る蛍光体の製造方法は、上記第６の態様において、前記蛍光体の融液は、
前記酸化アルミニウムと前記酸化イットリウムと前記酸化セリウムとについて、アルミニウムＡｌ、セリウムＣｅ、イットリウムＹの各元素の合計を１００モル％として、７５モル％以上８５モル％以下のアルミニウムを含み、且つ、０．０２モル％以上０．４モル％以下のセリウムを含み、且つ、残部がイットリウムである。

以下、実施の形態に係る蛍光体について添付図面を参照しながら詳述する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る蛍光体１００の断面図である。
実施の形態１に係る蛍光体１００は、発光性を有するマトリックス相１０１と熱伝導性を有するマトリックス相１０２と、上記発光性を有するマトリックス相と、上記熱伝導性を有するマトリックス相の一方または両方で囲まれた空隙１０３と、から構成されている。また、この空隙１０３は、蛍光体１００内に分散していることを特徴とする。

上記蛍光体１００では、発光性を有するマトリックス相１０１と、熱伝導性を有するマトリックス相１０２と、が３次元的に複合化されている。例えば、発光性を有するマトリックス相１０１と、熱伝導性を有するマトリックス相１０２と、が互いに不規則に入り組んだ構造を有する。また、発光性を有するマトリックス相１０１と、熱伝導性を有するマトリックス相１０２のいずれかの母材中に他方が不規則な島状に分布してもよい。それぞれが櫛歯状に構成されていてもよい。このように発光性を有するマトリックス相１０１と熱伝導性を有するマトリックス相１０２との接触面積を大きくすることによって発光性を有するマトリックス相１０１で発生する熱を効率よく熱伝導性を有するマトリックス相１０２に伝えることができる。なお、図１の構造は一例であって、蛍光体１００の構造は上記構造に限定されない。

また、この蛍光体１００によれば、レーザー光を照射した際、蛍光体１００中の空隙１０３によって、蛍光体１００内部での光の散乱が発生し、レーザー光の照射面とは反対側へ導波したレーザー光の抜けが低減され、色むらを抑制することができる。

以下、蛍光体１００を構成する要素ごとに詳述する。

（発光性を有するマトリックス相）
発光性を有するマトリックス相１０１は、母体結晶を構成する一部の元素が、発光源となる元素に置換された構造を有する。母体結晶の構造としては数多く存在する結晶の中でも、ガーネット構造を有するＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２あるいはＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２であることが望ましい。この構造はＹ_２Ｏ_３あるいはＬｕ_２Ｏ_３と、この後に述べる熱伝導性を有するマトリックス相１０２であるＡｌ_２Ｏ_３とからなり、複合体を作製する観点では非常に好適である。

また、発光源となる元素としては、ランタノイド系元素が挙げられるが、その中でもＣｅ元素を選択することが望ましい。上述したように発光源となる元素は、母体結晶を構成する一部の元素と置換されるが、特に、Ｃｅは、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２あるいはＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２の一部であるＹ元素あるいはＬｕ元素と置換した際に、それぞれ黄色および緑色の優れた発光を示すことから好適である。

（熱伝導性を有するマトリックス相）
熱伝導性を有するマトリックス相１０２は、物性として熱伝導率の高いものを選択することができ、金属酸化物や金属窒化物などが知られているが、不活性ガス雰囲気下でも安定である金属酸化物を使用することが望ましい。中でも、発光性を有するマトリックス相１０１を構成する酸化物の１つであり複合体を形成しやすいという観点からＡｌ２Ｏ３を使用することがさらに好ましい。

（空隙）
ここでの空隙１０３とは、発光性を有するマトリックス相と、熱伝導性を有するマトリックス相の一方または両方で囲まれた空間を意味する。この空隙１０３の境界で、光散乱が発生し、更に空隙が蛍光体中で分散していることからレーザー光の照射面とは反対側へ導波したレーザー光の抜けが低減され、色むらを抑制することおよび蛍光強度を増大させることが可能となる。青色光の導波を抑制するために光学的干渉を発現させるという観点から、入射光の波長が４５０ｎｍの場合は、空隙の平均径はその近傍となる３５０ｎｍ以上とすることが好ましい。ここでの空隙の平均径とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察によって取得した蛍光体の断面画像を、画像解析処理にてマトリックス相と空隙とに分け、各空隙部の長径を測定し、空隙数で除した値とする。

光の取り出し効率の低下を抑制するという観点から、空隙１０３の平均径は、５μｍ以下とすることがさらに好ましい。また、蛍光体１００中における空隙１０３の割合としては、０．０１ｖｏｌ％以上、５ｖｏｌ％以下とすることが望ましい。０．０１ｖｏｌ％より少ない場合、所望の散乱効果を得ることができない。５ｖｏｌ％より多い場合、光の取り出し効率の低下するため、十分な光量が得ることができない。よって、０．０１ｖｏｌ％以上、５ｖｏｌ％以下とすることが好適である。

（蛍光体の製造方法）
本実施の形態１に係る蛍光体１００を作製するために結晶引下げ装置を使用できる。図２の（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態１における引下げプロセスを表す概略図である。
（１）蛍光体の融液の原料として、例えば、酸化アルミニウムと酸化イットリウムと酸化セリウムと、の各粉末と、を坩堝に入れる。酸化アルミニウムと酸化イットリウムと酸化セリウムと、の各粉末は、アルミニウムＡｌ、セリウムＣｅ、イットリウムＹの各元素の合計を１００モル％として、７５モル％以上８５モル％以下のアルミニウムを含み、且つ、０．０２モル％以上０．４モル％以下のセリウムを含み、且つ、残部がイットリウムとなるように用意する。

なお、アルミニウムのモル分率が７０モル％以下では発光性を有するマトリックス相を構成するＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２の粗大化を生じるおそれがある。一方、アルミニウムのモル分率が９０モル％以上では熱伝導性を有するマトリックス相を構成するＡｌ_２Ｏ_３の粗大化を生じるおそれがある。セリウムのモル分率が０．０１モル％以下では発光性を有するマトリックス相を構成するＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２内で発光中心の役割を果たすセリウムが少ないため蛍光出力が低下する。一方、セリウムのモル分率が０．４５モル％以上では発光性を有するマトリックス相を構成するＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２内で近接するセリウムが多くなる。近接するセリウムが多くなると基底状態から励起状態に電子が遷移した場合に拡がる電子雲が互いに重なり合うこととなる。これにより励起状態にある電子が近接する電子雲に移動する確率が高くなり、基底状態に戻る前に失活する場合がある。したがって、蛍光出力および蛍光出力維持率は低下する。
なお、上記イットリウムＹに代えてルテチウムＬｕを用いてもよい。この場合、酸化イットリウムに代えて酸化ルテチウムを用いる。

（２）この結晶引下げ装置は、高周波コイル５と、耐火材６と、融液４を内部に有する坩堝３とを備える。この結晶引下げ装置では、加熱源として高周波コイル５を有しており、高周波誘導加熱の原理により、結晶引下げ装置内に設置されている坩堝３が加熱される（図２（ａ））。このときの加熱温度は、原料粉末が完全に溶融するように、例えば、１９００℃以上２０００℃以下とする。これによって、上記原料の酸化アルミニウムと酸化イットリウムと酸化セリウムとが溶融した融液４となる。坩堝３を保温するために周囲は耐火材６で覆われている。したがって、坩堝３内の融液４は高周波コイル５との物理的な接触なしに加熱される。

（３）坩堝３の底面には小さな穴が開いている。この坩堝３の底面に種結晶２を接触させる（図２（ｂ））。なお、種結晶２には、例えば、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２あるいはＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２の種結晶、又は、Ａｌ_２Ｏ_３の種結晶を用いることができる。
（４）融液４が種結晶２の面に濡れ広がったことを確認した後に種結晶２を引き下げることで融液４を凝固させる（図２（ｃ））。なお、種結晶２を引き下げる場合に限られず、坩堝３を引き上げてもよい。あるいは、坩堝３の底面の穴と種結晶２との間隔を離間させるように、少なくとも一方を移動させてもよい。
これによって、発光性を有するマトリックス相１０１と熱伝導性を有するマトリックス相１０２と、空隙１０３と、から構成された蛍光体ロッド１を得ることができる。

なお、固体中と融液中とに存在できる溶存酸素量は異なり、一般的に固体中の方が小さい。このため、融液を引き下げて凝固させる際に、固体中に存在できなくなった酸素が融液側へと拡散する。引下げあるいは引き上げの坩堝３の底面の穴と種結晶２との離間速度を５．０ｍｍ／分以上１０．０ｍｍ／分以下の速度で制御することで酸素が拡散する前に凝固することができ、固体中に空隙を作製することが可能となる。空隙の大きさおよび分散状態を制御することができる。これによって、発光性を有するマトリックス相１０１と熱伝導性を有するマトリックス相１０２と、空隙１０３から構成された蛍光体ロッド１を得ることができる。

以下、実施例に基づき、さらに具体的な説明をする。
（実施例）
（１）前記融液４の原料となる純度９９．９％の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末と酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）粉末と、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）粉末と、を所定の比率で混合し、坩堝３にいれる。坩堝の底部には、５ｍｍ角、高さ２ｍｍの突起が設けられており、さらに突起の５ｍｍ角の底面中央には、φ１ｍｍの貫通孔が設けられている。坩堝３の内径は２０ｍｍ、内壁高さは３０ｍｍである。そして、不活性ガス雰囲気下にて高周波コイル５の出力を上昇させる。このとき溶融温度は、原料粉末が完全に溶融するように１９００℃以上２０００℃以下とした。
（２）その後、種結晶２を坩堝３の底部と接触させる。すると、坩堝３の底から融液４が種結晶２に濡れ始める。種結晶２には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２の種結晶又はＡｌ_２Ｏ_３の種結晶を用いる。
（３）種結晶２の表面に融液４が濡れ広がったことを確認した後、種結晶を徐々に引下げて融液４を凝固させる。具体的には、坩堝３の底部の貫通孔に対して５．０ｍｍ／分以上、１０．０ｍｍ／分以下の離間速度で種結晶を引き下げる。
これにより、種結晶２について蛍光体が成長した蛍光体ロッド１が作製できる。

蛍光体ロッド１の断面形状は、上述の坩堝３底面の突起と、同サイズ、同形状となり、５ｍｍ角である。得られた蛍光体ロッド１は、公知の方法で切断、研磨などの加工により所望の厚みの蛍光体１００とする。本実施例においては厚みを１００μｍとした。つまり本実施例における蛍光体１００のサイズは５ｍｍ角、厚み１００μｍである。

実施の形態１の蛍光体１００の効果を明らかにするために、異なる条件によって作製した蛍光体を用意した。

以下、本実施例における実施例および比較例として挙げた蛍光体の作製条件について詳述する。

実施例１は、種結晶の引き下げ速度が６．０ｍｍ／分であって、発光性を有するマトリックス相１０１としてＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、熱伝導性を有するマトリックス相１０２としてＡｌ_２Ｏ_３、空隙１０３として平均径４５０ｎｍの空隙１０３が存在している場合の例である。

実施例２は、種結晶の引き下げ速度が５．０ｍｍ／分である点、及び、空隙１０３の平均径が３５０ｎｍである点を除いて実施例１と同様である。

実施例３は、種結晶の引き下げ速度が１０．０ｍｍ／分である点、及び、空隙１０３の平均径が５μｍである点を除いて実施例１と同様である。

実施例４は、発光性を有するマトリックス相１０１がＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅである点を除いて実施例１と同様である。

実施例５は、種結晶の引き下げ速度が５．５ｍｍ／分である点、及び、空隙１０３が０．０１ｖｏｌ％である点を除いて実施例１と同様である。

実施例６は、種結晶の引き下げ速度が７．０ｍｍ／分である点、及び、空隙１０３が５ｖｏｌ％である点を除いて実施例１と同様である。

比較例１は、種結晶を引き下げることなく結晶化させ、空隙１０３が存在していない、蛍光体１００である。

比較例２は、種結晶の引き下げ速度が４．５ｍｍ／分である点、及び、熱伝導性を有するマトリックス相を有さず、空隙１０３の平均径が３００ｎｍである点を除いて実施例１と同様である。

比較例３は、種結晶の引き下げ速度が２５．０ｍｍ／分である点、及び、熱伝導性を有するマトリックス相を有さず、空隙１０３の平均径が２０μｍである点を除いて実施例１と同様である。

比較例４は、種結晶の引き下げ速度が５．３ｍｍ／分である点、及び、熱伝導性を有するマトリックス相を有さず、空隙１０３が０．００５ｖｏｌ％である点を除いて実施例１と同様である。

比較例５は、種結晶の引き下げ速度が７．５ｍｍ／分である点、及び、熱伝導性を有するマトリックス相を有さず、空隙１０３が７ｖｏｌ％である点を除いて実施例１と同様である。

以上の蛍光体１００について、青色レーザーを照射した際、照射した反対側から放射する光の色むらおよび蛍光強度について評価した。

（色むら）
図３は、作製した測定試料９である蛍光体の色むらを測定するために使用した測定装置を表す概略図である。この測定装置は、青色レーザー７、ｆ２００レンズ８、測定試料９、ｆ７５平凸レンズ１０、光検出器１１を備える。

測定試料９である蛍光体に照射する青色レーザー７は、出力５Ｗ、波長４５０ｎｍであり、その径を０．５ｍｍとなるようにし、蛍光体９から放射された光をｆ７５平凸レンズ１０にてコリメート光にする。次いで、もう1つのｆ７５平凸レンズ１０にて光検出器１１に集光することで、蛍光体９から放射された直後の光の状態を検出できるように設定した。

実施例および比較例における蛍光体９に対し、青色レーザー７を入射した面とは反対面から放射される発光成分を光検出器１１に集光させ、中心部におけるスペクトルを測定する。

中心部のスペクトルの波長４５０ｎｍにおける強度Ｉｂと波長５３０ｎｍの強度Ｉｙの比Ｉｂ／Ｉｙを求める。実施例４については、蛍光色が黄色ではなく、緑色であるため、中心部のスペクトルの波長４５０ｎｍにおける強度Ｉｂと波長５０５ｎｍの強度Ｉｇの比Ｉｂ／Ｉｇを求める。色むらの判定基準については下記の通りとした。
・青色レーザーの抜けが改善し車載ヘッドライト用途に用いることが可能な範囲としてＩｂ／Ｉｙまたは、Ｉｂ／Ｉｇが０．３以下を◎とした。
・青色レーザーの抜けが改善し一般照明用途に用いることが可能な範囲としてＩｂ／Ｉｙまたは、Ｉｂ／Ｉｇが０．３より大きく、０．６以下を○とした。
・青色レーザーの抜けが不十分な範囲としてＩｂ／Ｉｙまたは、Ｉｂ／Ｉｇが０．６より大きい場合△とした。

（蛍光強度）
図４は、作製した蛍光体９の蛍光強度を測定するために使用した測定装置を表す概略図である。この測定装置は、青色レーザー７、ｆ２００レンズ８、測定試料９、ｆ７５平凸レンズ１０、青色光カットフィルター１２、光強度検出器１３を備える。

実施例および比較例における蛍光体に対し、青色レーザー７を入射した面とは反対面から放射される蛍光成分を光強度検出器１３に集光させ、蛍光強度を測定する。

なお、光強度検出器１３の検出上限を超えない範囲で測定するために、照射する青色レーザー７のエネルギー密度を１．５Ｗ／ｍｍ^２に調整した。また、青色光が黄色光に変換された蛍光強度のみを測定するために、光強度検出器１３の前に青色光カットフィルター１２を設置した。蛍光強度の判定基準については下記の通りとした。
・光学製品の中でも車載ヘッドライト用途に用いることが可能な範囲として蛍光出力が４０ｍＷ以上を◎とした。
・光学製品の中でも一般照明用途に用いることが可能な範囲として蛍光出力が３０ｍＷ以上を○とした。
・光学製品への適用に適合してない範囲として蛍光出力が３０ｍＷ未満を△とした。

（総合判定）
各実施例および比較例において、色むら、蛍光強度ともに◎のものを◎、少なくとも△が１個以上あるものを△、それ以外のものを○とした。

表１に各条件の試料について測定し、判定した結果を示す。

実施例１と比較例１との対比から、実施の形態１に係る蛍光体は、色むらを抑制しながら高い蛍光強度を実現できる蛍光体であることが分かる。

実施例２と比較例２との対比より、空隙の平均径が３５０ｎｍの場合は、色むらを抑制し高い蛍光強度を実現できることがわかるが、空隙の平均径が３５０ｎｍより小さい３００ｎｍの場合は、色むらの発生を十分抑制することができないことがわかる。
実施例３と比較例３との対比より、空隙の平均径が５μｍの場合は、色むらを抑制し高い蛍光強度を実現できることがわかるが、空隙の平均径が５μｍより大きい２０μｍでは、蛍光強度が十分でないことがわかる。

実施例１および実施例４の対比よりガーネット構造を有するＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２あるいはLu３Ａｌ５Ｏ１２を母体結晶として利用すると優れた蛍光強度を得られることがわかる。

実施例５と比較例４との対比より、空隙が０．０１ｖｏｌ％の場合、色むらを抑制し、高い蛍光強度を実現できることがわかるが、空隙が０．０１ｖｏｌ％より低い０．００５ｖｏｌ％の場合では、色むらの発生を十分抑制することができないことがわかる。

実施例６と比較例５との対比より、空隙が５ｖｏｌ％の場合、色むらを抑制し、高い蛍光強度を実現できることがわかるが、空隙が５ｖｏｌ％より高い７ｖｏｌ％の場合では、蛍光強度が十分でないことがわかる。

本発明に係る蛍光体は、高エネルギー密度を有するレーザー光照射下において色むらが少なく、蛍光強度に優れていることから、高輝度照明として利用できる可能性が高い。

１蛍光体ロッド
２種結晶
３坩堝
４融液
５高周波コイル
６耐火材
７青色レーザー
８ｆ２００レンズ
９測定試料（蛍光体）
１０ｆ７５平凸レンズ
１１光検出器
１２青色光カットフィルター
１３光強度検出器
１００蛍光体
１０１発光性を有するマトリックス相
１０２熱伝導性を有するマトリックス相
１０３空隙

Claims

発光性を有するマトリックス相と、熱伝導性を有するマトリックス相と、が３次元的に複合化された蛍光体であって、
前記発光性を有するマトリックス相と、前記熱伝導性を有するマトリックス相の一方または両方で囲まれた空隙が前記３次元的に複合化された蛍光体中に分散している、蛍光体。
前記発光性を有するマトリックス相は金属酸化物であり、前記金属酸化物中の一部の金属元素がランタノイド元素に置換された構造であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
前記熱伝導性を有するマトリックス相は、金属酸化物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。
前記発光性を有するマトリックス相と、前記熱伝導性を有するマトリックス相の一方または両方で囲まれた空隙の平均径が、３５０ｎｍ以上５μｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の蛍光体。
前記蛍光体中の前記空隙の体積分率である空隙率が、０．０１ｖｏｌ％以上、５ｖｏｌ％%以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の蛍光体。
蛍光体の融液の原料となる酸化アルミニウムと酸化イットリウムと酸化セリウムとの各粉末と、を坩堝内で、酸化アルミニウムと酸化イットリウムと酸化セリウムのそれぞれの融点以上の温度で加熱して、融液とし、
前記坩堝の底の穴部にＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２又はＡｌ_２Ｏ_３の種結晶を接触させ、
前記種結晶に前記融液が濡れた状態を確認後に、
前記坩堝と前記種結晶との間隔を５．０ｍｍ／分以上１０．０ｍｍ／分以下の速度で離間させて前記融液を凝固させ、
前記種結晶について蛍光体を成長させる、蛍光体の製造方法。
前記蛍光体の融液は、
前記酸化アルミニウムと前記酸化イットリウムと前記酸化セリウムとについて、アルミニウムＡｌ、セリウムＣｅ、イットリウムＹの各元素の合計を１００モル％として、７５モル％以上８５モル％以下のアルミニウムを含み、且つ、０．０２モル％以上０．４モル％以下のセリウムを含み、且つ、残部がイットリウムである、請求項６に記載の蛍光体の製造方法。