JP2020132813A - β型サイアロン蛍光体、発光部材および発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
β型サイアロン粒子と、
前記β型サイアロン粒子の表面に付着したシリコーンオイルと、を含む、β型サイアロン蛍光体であって、
当該β型サイアロン蛍光体中のシリコーンオイルの含有量をX重量%とし、
当該β型サイアロン蛍光体を用いて、大気雰囲気下、25℃から昇温速度:10℃/分の条件に基づいて、TG−DTA測定で得られる400℃重量減少率をY%としたとき、
Y/Xが、0.45以下である、
β型サイアロン蛍光体が提供される。
発光素子と、
前記発光素子から照射された光を変換して発光する波長変換体と、
を備える、発光部材であって、
前記波長変換体は、上記のβ型サイアロン蛍光体を有する、
発光部材が提供される。
ここで、シリコーンオイルの含有量を、X重量%とし、β型サイアロン蛍光体を用いて、大気雰囲気下、25℃から昇温速度:10℃/分の条件に基づいて、TG−DTA測定で得られる400℃重量減少率をY%とする。
β型サイアロンの加水分解によって、劣化やイオン溶出等が起こり、発光装置の光束が低下する恐れがあった。そこで、加水分解を抑制するため、β型サイアロンの表面をコーティングすることで、水との接触を防げることができれば、有効だと考えた。
平均粒子径d50は、レーザー回折散乱法で測定した体積平均径より算出した値である。
なお、上記表面処理工程の後、必要に応じて公知の工程を追加してもよい。例えば、破砕・分級処理、精製処理、乾燥処理などの後処理を行ってもよい。
本実施形態の波長変換体は、発光素子から照射された光を変換して発光するものであって、上記β型サイアロン蛍光体を有するものである。波長変換体は、β型サイアロン蛍光体からのみで構成されてもよく、β型サイアロン蛍光体が分散した母材を含んでもよい。母材としては、公知のものを使用できるが、例えば、ガラス、樹脂、無機材料などが挙げられる。
本実施形態に係る発光装置は、発光光源(発光素子)と上記波長変換体とを含む発光部材を備える。
発光光源と波長変換体とを組み合わせることによって高い発光強度を有する光を発光させることができる。
(比較例1)
比較例1のβ型サイアロン蛍光体は、以下に記載するように、原料混合粉末を焼成して焼成物を得る焼成工程を実施し、焼成工程後の焼成物に、さらに解砕粉砕処理、分級処理、アニール処理及び酸処理を施して製造した。
α型窒化ケイ素(SN−E10グレード、酸素含有量1.0質量%、宇部興産社製)95.58質量%、窒化アルミニウム(Eグレード、酸素含有量0.8質量%、トクヤマ社製)2.89質量%、酸化アルミニウム(TM−DARグレード、大明化学社製)0.93質量%、及び酸化ユーロピウム(RUグレード、信越化学工業社製)0.60質量%となるように秤量した。当該原料の配合比は、β型サイアロンの一般式:Si6−zAlzOzN8−zにおいて、酸化ユーロピウムを除いて、z=0.25となるように設計した。この原料混合粉末をV型混合機(S−3、筒井理化学器械社製)で10分間乾式混合した。混合後の原料のうち、目開き250μmのナイロン製篩を通過したものを以下の工程に用いた。前記混合物を蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(N−1グレード、デンカ社製)に充填し、カーボンヒーターの電気炉で0.8MPaの加圧窒素雰囲気中、2000℃で15時間放置して焼成を行った。焼成終了後、容器から取り出し、室温になるまで放置した。
得られた塊状の焼成物を、ロールクラッシャーで解砕し、目開き150μmの篩を通過させた粉体を以下の処理に用いた。
前記焼成工程後の粉体を、アルゴンガス雰囲気下、雰囲気圧力0.15MPaで1450℃に8時間保持した。
アニール処理後の粉体を、フッ化水素酸と硝酸の混酸に30分間浸すことにより酸処理を行った。酸処理後の粉体から酸を分離するため、粉体を混酸ごと合成樹脂製フィルタに流し、フィルタ上に残った粉体を水洗いして比較例1のβ型サイアロン蛍光体Aを得た。
比較例1のβ型サイアロン蛍光体A100重量%に、シリコーンオイル(モメンティブ社製TSF−4300)1.0重量部%添加し、これらを混合して混合物を得た。得られた混合物を、β型サイアロン蛍光体Bとして使用した。
シリコーンオイルの添加量を0.5重量%に変更した以外は、比較例2と同様にして得られた混合物を、β型サイアロン蛍光体Cとして使用した。
シリコーンオイルの添加量を3.0重量%に変更した以外は、比較例2と同様にして得られた混合物を、β型サイアロン蛍光体Dとして使用した。
比較例2で得られたβ型サイアロン蛍光体B 30gを蒸発皿に入れ、湿度:59%のドラフト内のホットプレート上で、200℃、2時間の加熱処理を実施し、β型サイアロン蛍光体Eを得た。
比較例2で得られたβ型サイアロン蛍光体B 30gを蒸発皿に入れ、湿度:52%のドラフト内のホットプレート上で、300℃、2時間の加熱処理を実施し、β型サイアロン蛍光体Fを得た。
比較例2で得られたβ型サイアロン蛍光体B 30gを蒸発皿に入れ、湿度:67%のドラフト内のホットプレート上で、350℃、2時間の加熱処理を実施し、β型サイアロン蛍光体Gを得た。
比較例3で得られたβ型サイアロン蛍光体C 30gを蒸発皿に入れ、湿度:80%のドラフト内のホットプレート上で、300℃、2時間の加熱処理を実施し、β型サイアロン蛍光体Hを得た。
比較例4で得られたβ型サイアロン蛍光体D 30gを蒸発皿に入れ、湿度:34%のドラフト内のホットプレート上で、300℃、2時間の加熱処理を実施し、β型サイアロン蛍光体Iを得た。
比較例2〜4において、添加されたシリコーンオイルはすべてβ型サイアロン粒子に付着したことが確認されたため、シリコーンオイルの添加量を付着量とした。
一方、実施例1〜5において、シリコーンオイルの添加量から、各実施例の加熱温度(200℃、300℃、350℃)・加熱時間(2時間)で加熱処理したときのシリコーンオイルの揮発分を除いた残分を付着量とした。
評価結果を表1に示す。
大気雰囲気下、25℃から昇温速度:10℃/分の条件に基づいて、TG−DTA測定により、β型サイアロン蛍光体についての、400℃重量減少率(%)を得た。
表1中、Y/Xは、400℃重量減少率/シリコーンオイル量を表す。
実施例2、比較例1の各β型サイアロン蛍光体について、FT−IR測定を行い、赤外吸収スペクトルを取得した。得られた赤外吸収スペクトルを図1に示す。
図1の結果、実施例2には、1260cm−1にSi−CH3対称変角振動由来のピークが認められるが、比較例1には、そのピークが認められなかった。
各実施例および各比較例のβ型サイアロン蛍光体を搭載したLEDパッケージの信頼性試験を以下の要領で評価した。信頼性試験によって得られた結果を表1に示す。
β型サイアロン蛍光体のLEDパッケージへの搭載は、ケース凹型の底部に設置されたLED上面の電極とリードフレームとをワイヤボンディングした後、液体状のシリコーン樹脂(OE6656、東レダウコーニング社製)に混合したβ型サイアロン蛍光体をマイクロシリンジからケース凹部に注入して行った。β型サイアロン蛍光体の搭載後、120℃で硬化させた後、110℃×10時間のポストキュアを施して封止した。LEDは、発光ピーク波長448nmで、チップ1.0mm×0.5mmの大きさのものを用いた。
信頼性試験の合格条件は、光束維持率が95%以上である。各実施例のβ型サイアロン蛍光体E〜Iによって、高信頼性の表面被覆蛍光体粒子を実現できることが示された。
実施例1のシリコーンオイルに代えて、オレイン酸を使用した以外は同様にして、β型サイアロン蛍光体Jが得られた。β型サイアロン蛍光体Jを用いた場合、パッケージの作製過程の加熱によってオレイン酸が黒色化し、パッケージ輝度が15%低下する結果が示された。
Claims (8)
- β型サイアロン粒子と、
前記β型サイアロン粒子の表面に付着したシリコーンオイルと、を含む、β型サイアロン蛍光体であって、
当該β型サイアロン蛍光体中のシリコーンオイルの含有量をX重量%とし、
当該β型サイアロン蛍光体を用いて、大気雰囲気下、25℃から昇温速度:10℃/分の条件に基づいて、TG−DTA測定で得られる400℃重量減少率をY%としたとき、
Y/Xが、0.45以下である、
β型サイアロン蛍光体。 - 請求項1に記載のβ型サイアロン蛍光体であって、
当該β型サイアロン蛍光体を用いて、FT−IR測定で得られた赤外吸収スペクトルにおいて、Si−CH3由来のピークが存在する、
β型サイアロン蛍光体。 - 請求項1または2に記載のβ型サイアロン蛍光体であって、
前記シリコーンオイルが、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、およびこれらの変性体からなる群から選ばれる一または二以上を含む、
β型サイアロン蛍光体。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のβ型サイアロン蛍光体であって、
前記シリコーンオイルの含有量は、前記β型サイアロン蛍光体100重量%に対して、0.01重量%以上10重量%以下である、
β型サイアロン蛍光体。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のβ型サイアロン蛍光体であって、
前記β型サイアロン粒子の平均粒子径d50が0.1μm以上50μm以下である、
β型サイアロン蛍光体。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のβ型サイアロン蛍光体であって、
前記β型サイアロン粒子が、一般式Si6−zAlzOzN8−z:Eu2+(0<z≦4.2)で示され、Eu2+を固溶させたβ型サイアロンで構成される、
β型サイアロン蛍光体。 - 発光素子と、
前記発光素子から照射された光を変換して発光する波長変換体と、
を備える、発光部材であって、
前記波長変換体は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のβ型サイアロン蛍光体を有する、
発光部材。 - 請求項7に記載の発光部材を備える、発光装置。
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