JP2019182731A5

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Publication number: JP2019182731A5
Application number: JP2018160831A
Authority: JP
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2038-08-29

Description

化学式（II）において、変数ｃは、希土類アルミン酸塩蛍光体中に含まれるＡｌの量を表し、変数ｃと５の積はＡｌのモル比を表す。化学式（II）において、結晶構造の安定性のため、変数ｃは、好ましくは０．５以上１．１以下（０．５≦ｃ≦１．１）、より好ましくは０．６以上１．０以下（０．６≦ｃ≦１．０）である。変数ｂと変数ｃの和（ｂ＋ｃ）は、好ましくは０．９以上１．１以下（０．９≦ｂ＋ｃ≦１．１）であり、より好ましくは０．９５以上１．１０以下（０．９５≦ｂ＋ｃ≦１．１０）を満たす数である。

第一の焼結体の真密度は、化学式（Ｉ）で表される組成を有する窒化物蛍光体の質量割合（以下、「窒化物蛍光体の質量割合（質量％）」ともいう。）と、前記窒化物蛍光体の真密度と、酸化アルミニウム粒子の質量割合（以下、「酸化アルミニウムの質量割合（質量％）」ともいう。）と、酸化アルミニウム粒子の真密度と、により算出される。第一の焼結体の真密度は、下記式（３−１）により算出される。

第一の焼結体に、更に化学式（II）で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体を含む場合には、第一の焼結体の真密度は、窒化物蛍光体の質量割合（質量％）と、前記窒化物蛍光体の真密度と、化学式（II）で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体の質量割合（以下、「希土類アルミン酸塩蛍光体の質量割合（質量％）」ともいう。）と、前記希土類アルミン酸塩蛍光体の真密度と、酸化アルミニウムの質量割合（質量％）と、酸化アルミニウム粒子の真密度と、により算出される。第一の焼結体の真密度は、下記計算式（３−２）より算出される。

セラミックス複合体
セラミックス複合体は、化学式（Ｉ）で表される組成を有する窒化物蛍光体と、必要に応じて化学式（II）で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体と、酸化アルミニウムとを含み、化学式（Ｉ）で表される組成を有する窒化物蛍光体の含有量が、前記窒化物蛍光体と前記酸化アルミニウムの合計量に対して、０．１質量％以上７０質量％以下である。セラミックス複合体中の化学式（Ｉ）で表される組成を有する窒化物蛍光体の含有量が０．１質量％以上７０質量％以下であると、セラミックス複合体の相対密度を高くすることができ、発光強度が高く、所望の色調に波長変換することができる。セラミックス複合体中の化学式（Ｉ）で表される組成を有する窒化物蛍光体の含有量が０．１質量％未満であると、所望の変換効率が得られない。セラミックス複合体中の化学式（Ｉ）で表される組成を有する窒化物蛍光体の含有量が７０質量％を超えると、セラミックス複合体中の体積当たりの前記窒化物蛍光体の粉体の含有量が多すぎて、所望の色調及び光変換効率を得るためにセラミックス複合体の体積を小さくする必要がある。例えば得られたセラミックス複合体の体積を小さくするためには、セラミックス複合体の厚さを薄くしなければならず、取り扱いが困難となる。また、セラミックス複合体中の化学式（Ｉ）で表される組成を有する窒化物蛍光体の含有量が７０質量％を超えると、相対的にセラミックス複合体中の酸化アルミニウムの量が減少し、セラミックス複合体中で前記窒化物蛍光体と酸化アルミニウムの密着性が低下して空隙が形成され、発光強度が低下する場合がある。セラミックス複合体中の化学式（Ｉ）で表される組成を有する窒化物蛍光体の含有量は、ＩＣＰ発光分光分析法（Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy）を用いて、前記窒化物蛍光体を構成する元素の元素分析によって測定することができる。

セラミックス複合体は、化学式（II）で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体を更に含み、セラミックス複合体中の前記窒化物蛍光体及び前記希土類アルミン酸塩蛍光体の合計の含有量が０．２質量％以上８０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５質量％以上７５質量％以下、さらに好ましくは１．０質量％以上７０質量％以下、よりさらに好ましくは２質量％以上７０質量％以下である。セラミックス複合体中の前記窒化物蛍光体及び前記希土類アルミン酸塩蛍光体の合計の含有量が、０．２質量％以上８０質量％以下であれば、１５０℃以上の高温で使用した場合であっても、発光強度の低下を抑制し、高い発光強度を維持することができる。

実施例１
粉体混合工程
レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した中心粒径２０．０μｍのＣｅ_０．１５Ｌａ_２．７５Ｓｉ_６Ｎ_１１で表される組成を有する窒化物蛍光体を１質量部（混合粉体又は成形体１００質量％に対して１質量％）と、ＦＳＳＳ法により測定した平均粒径１.０μｍのα−酸化アルミニウム粒子（品名：ＡＫＰ-７００、住友化学工業株式会社製、酸化アルミニウムの純度９９．５質量％）９９質量部とを秤量し、乳鉢及び乳棒を用いて混合し、成形体用の混合粉体を準備した。
成形体準備工程
混合粉体を金型に充填し、７ＭＰａ（７１．３８ｋｇｆ／ｃｍ^２）の圧力で直径２８．５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円筒形状の成形体をプレス形成した。得られた成形体を包装容器に入れて真空包装し、冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）装置（神戸製鋼所（KOBELCO）社製）により、圧力媒体に水を用いて、１７６ＭＰａでＣＩＰ処理を行った。
一次焼成工程
得られた成形体を焼成炉（富士電波工業株式会社製）、窒素ガス雰囲気（窒素：９９体積％以上）で、１３５０℃、０．９ＭＰａで６時間保持して、一次焼成を行い、第一の焼結体を得た。得られた第一の焼結体１をセラミックス複合体とした。実施例１から１４の第一の焼結体又は第二の焼結体からなるセラミックス複合体中の窒化物蛍光体の含有量（質量％）は、混合粉体又は成形体における窒化物蛍光体の質量割合とほぼ等しい。

実施例１１
窒化物蛍光体を５質量部と、α−酸化アルミニウム粒子を９５質量部とを混合した混合粉体を準備し、一次焼成温度を１４５０℃とした以外は、実施例１と同様にして、第一の焼結体１１を得て、セラミックス複合体とした。

比較例１
粉体混合工程
実施例１と同様の窒化物蛍光体を５質量部と、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）粒子（日亜化学工業株式会社製、フッ化カルシウム純度９９．５質量％、ＦＳＳＳ法による平均粒径：９.０μｍ）を９５質量部とを混合した混合粉体を準備した。
成形体準備工程
混合粉体を金型に充填し、７ＭＰａ（７１．３８ｋｇｆ／ｃｍ^２）の圧力で直径２８．５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円筒形状の成形体を形成した。得られた成形体を包装容器に入れて真空包装し、冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）装置（神戸製鋼所（KOBELCO）社製）により、圧力媒体に水を用いて、１７６ＭＰａでＣＩＰ処理を行った。
一次焼成工程
得られた成形体を焼成炉（富士電波工機株式会社製）、窒素ガス雰囲気（窒素：９９体積％以上）で、１２００℃、０．９ＭＰａで６時間保持して、一次焼成を行い、第一の焼結体を得たが相対密度は８１.６％であった。第一の焼結体の発光は確認できなかった。発光が確認できず、相対密度も８１.６％と小さかったため、第一の焼結体のＨＩＰ処理は実施しなかった。第一の焼結体の相対密度が９０％未満の場合は、第一の焼結体に含まれる空隙が多く、ＨＩＰ処理により二次焼成を行っても得られる第二の焼結体の相対密度を９０％以上に高くすることはできないためである。

表１に示すように、実施例８から１１に係るセラミックス複合体は、Ｃｅ_０．１５Ｌａ_２．７５Ｓｉ_６Ｎ_１１で表される窒化物蛍光体の含有量が５質量％であり、一次焼成の温度を１２５０℃以上１４５０℃以下の範囲で変化させて第一の焼結体８から１１を得てセラミックス複合体としたものである。表１に示すように、実施例８のセラミックス複合体は、一次焼成の温度が１２５０℃と低く、第一の焼結体８の相対密度が８６.２％と低いことから、第一の焼結体８中に空隙が存在すると推測される。このことから実施例８のセラミックス複合体は、相対発光強度が６１.０％と低くかった。表１に示すように、実施例９のセラミックス複合体は、一次焼成の温度が１３００℃であり、第一の焼結体９の相対密度は８９．６％と相対密度が９０％以下であることから、第一の焼結体９中に若干の空隙が存在すると推測され、相対発光強度が６９.３％と低くなった。表１に示すように、実施例１０のセラミックス複合体は、一次焼成の温度が１４００℃であり、第一の焼結体１０の相対密度が９６.１％と高くなり、空隙が抑制され緻密化されていることから、相対発光強度が２０５.０％と高くなった。実施例１１のセラミックス複合体は、一次焼成の温度が１４５０℃と高いことから、第一の焼結体１１は相対密度が９６.４％と高くなった。その一方で、実施例１１のセラミックス複合体は、相対発光強度が１２９.１％と第一の焼結体１０よりも低いことから、一次焼成の温度が高いため、窒化物蛍光体中の窒素と、酸化アルミニウム中の酸素が反応して、窒化物蛍光体の結晶構造が一部分解していると推測された。

実施例１５
粉体混合工程
レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した中心粒径２０．０μｍのＣｅ_０．１５Ｌａ_２．７５Ｓｉ_６Ｎ_１１で表される組成を有する窒化物蛍光体を１質量部（混合粉体又は成形体１００質量％に対して１質量％）と、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した中心粒径が２５．０μｍの（Ｙ_{０．９９５}Ｃｅ_{０．００５}）_３Ａｌ_５Ｏ_１２で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体を１９質量部（混合粉体又は成形体１００質量％に対して１９質量％）と、ＦＳＳＳ法により測定した平均粒径１.０μｍのα−酸化アルミニウム粒子（品名：ＡＫＰ-７００、住友化学工業株式会社製、酸化アルミニウムの純度９９．５質量％）８０質量部（混合粉体又は成形体１００質量％に対して８０質量％）を、秤量し、乳鉢及び乳棒を用いて混合し、成形体用の混合粉体を準備した。
成形体準備工程
混合粉体を金型に充填し、７ＭＰａ（７１．３８ｋｇｆ／ｃｍ^２）の圧力で直径２８．５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円筒形状の成形体をプレス形成した。得られた成形体を包装容器に入れて真空包装し、冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）装置（神戸製鋼所（KOBELCO）社製）により、圧力媒体に水を用いて、１７６ＭＰａでＣＩＰ処理を行った。
一次焼成工程
得られた成形体を焼成炉（富士電波工業株式会社製）、窒素ガス雰囲気（窒素：９９体積％以上）で、１４００℃、０．９ＭＰａで６時間保持して、一次焼成を行い、第一の焼結体を得た。得られた第一の焼結体をセラミックス複合体とした。実施例１５から２０及び比較例５の第一の焼結体からなるセラミックス複合体中の窒化物蛍光体の含有量（質量％）、希土類アルミン酸塩蛍光体の含有量、及びα−酸化アルミニウムの含有量は、混合粉体又は成形体における窒化物蛍光体の質量割合、希土類アルミン酸塩蛍光体の質量割合、α−酸化アルミニウムの質量割合とほぼ等しい。