JP2021059653A - Phosphor and light emitting device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、母体結晶がガーネット構造である蛍光体に関し、さらに、発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)などの固体発光光源とともに、該蛍光体を用いて構成されるディスプレイやプロジェクターなどの映像表示装置や照明装置などの発光装置に関する。 The present invention relates to a phosphor having a garnet structure as a parent crystal, and further, together with a solid-state light emitting source such as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD), an image of a display or a projector configured by using the phosphor Related to light emitting devices such as display devices and lighting devices.
近年、LEDやLDなどの固体発光光源と蛍光体とを組合せた発光装置が広く普及している。この発光装置はディスプレイやプロジェクターなどの映像表示装置や照明装置などの光源として使用されている。この発光装置は、青色領域発光ピーク波長を有する固体発光光源と黄色領域発光ピーク波長を有する蛍光体との組合せによって構成されているものであり、それぞれの発光波長が組み合わさることで放つ白色光を各用途に応じて使用している。 In recent years, a light emitting device that combines a solid-state light source such as an LED or LD and a phosphor has become widespread. This light emitting device is used as a light source for video display devices such as displays and projectors and lighting devices. This light emitting device is composed of a combination of a solid-state light source having a blue region emission peak wavelength and a phosphor having a yellow region emission peak wavelength, and emits white light by combining the respective emission wavelengths. It is used according to each application.
一般的に蛍光体は、母体結晶と発光中心イオンから構成される。よく知られている黄色領域発光ピーク波長を有する蛍光体の1つに、母体結晶としてガーネット構造を有する化合物であるY3Al2(AlO4)3を有し、発光中心イオンとしてCe3+を賦活した蛍光体(Y3Al2(AlO4)3:Ce3+蛍光体)がある。ここで、ガーネット構造とは結晶構造の1つであり、A3B2(CO4)3(A、B、Cには配位可能な元素が配置される)として表すことができる結晶である。このAサイトにY原子、BおよびCサイトにAl原子が配列しているものをY3Al2(AlO4)3と表す。しかしながら、黄色領域発光ピーク波長を有するY3Al2(AlO4)3:Ce3+蛍光体の長波長側端部に含まれる赤色領域発光波長はごくわずかであり、色再現性を改善することが課題として挙げられている。この課題の解決方法の1つとして蛍光体の発光ピーク波長の長波長化がある。 Generally, a phosphor is composed of a parent crystal and a luminescence center ion. One of the well-known phosphors having a yellow region emission peak wavelength has Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 , which is a compound having a garnet structure as a parent crystal, and activates Ce 3+ as an emission center ion. There is a fluorescent substance (Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3 + fluorescent substance). Here, the garnet structure is one of the crystal structures, and is a crystal that can be represented as A 3 B 2 (CO 4 ) 3 (coordinable elements are arranged in A, B, and C). .. Those in which Y atoms are arranged at the A site and Al atoms are arranged at the B and C sites are referred to as Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 . However, the red region emission wavelength contained in the long wavelength side end of the Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3 + phosphor having the yellow region emission peak wavelength is very small, and the color reproducibility can be improved. It is listed as an issue. One of the solutions to this problem is to lengthen the emission peak wavelength of the phosphor.
特許文献1には、Y3Al2(AlO4)3:Ce3+蛍光体に対して、Yサイトの一部をGdに置換した(Y、Gd)3Al2(AlO4)3:Ce3+蛍光体について開示されている。Y3Al2(AlO4)3:Ce3+が黄色領域発光ピーク波長を有するのに対して、特許文献1に記載の(Y、Gd)3Al2(AlO4)3:Ce3+蛍光体は、橙色領域発光ピーク波長を有している。したがって相対的に発光ピーク波長が長波長側に移動したことになる。
In
しかしながら、(Y、Gd)3Al2(AlO4)3:Ce3+蛍光体は、Y3Al2(AlO4)3:Ce3+蛍光体に対して、蛍光体温度が上昇するに伴い発光効率維持率が低下する現象である温度消光が顕著に見られる。温度消光が顕著に見られるということは、蛍光体の温度の変化に伴い出力される蛍光波長も大きく変化することを意味しており、蛍光体温度に対する映像や照明の色度再現性に大きな影響を及ぼすことを示唆している。 However, the luminous efficiency of the (Y, Gd) 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3+ phosphor is higher than that of the Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3+ phosphor as the phosphor temperature rises. Temperature quenching, which is a phenomenon in which the maintenance rate decreases, is noticeable. The fact that temperature quenching is noticeable means that the output fluorescence wavelength changes significantly as the temperature of the phosphor changes, which greatly affects the chromaticity reproducibility of images and lighting with respect to the phosphor temperature. It is suggested that
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、Y3Al2(AlO4)3:Ce3+蛍光体に対して発光ピーク波長が相対的に長波長側に移動し、温度消光が抑制された蛍光体およびこれを用いた発光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the emission peak wavelength shifts to a relatively long wavelength side with respect to the Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3 + phosphor, and the temperature is increased. It is an object of the present invention to provide a phosphor having suppressed quenching and a light emitting device using the same.
本発明に係る蛍光体は、ガーネット構造を母体結晶とし、前記母体結晶にCe3+が発光中心イオンとして賦活されている蛍光体であり、前記蛍光体中にLi+が含まれていることを特徴とする。 The fluorescent substance according to the present invention is a fluorescent substance having a garnet structure as a parent crystal and Ce 3+ being activated as a emission center ion in the parent crystal, and is characterized in that Li + is contained in the fluorescent substance. And.
本発明に係る蛍光体によれば、Y3Al2(AlO4)3:Ce3+蛍光体に対して発光ピーク波長が相対的に長波長側に移動させることができるとともに、温度消光も抑制された蛍光体および発光装置を提供することが可能となる。 According to the phosphor according to the present invention, the emission peak wavelength can be moved to a relatively long wavelength side with respect to the Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3 + phosphor, and temperature quenching is also suppressed. It becomes possible to provide a fluorescent substance and a light emitting device.
第1の態様に係る蛍光体は、母体結晶がガーネット構造であり、前記母体結晶にCe3+が発光中心イオンとして賦活され、かつLi+が含まれている。 In the phosphor according to the first aspect, the parent crystal has a garnet structure, Ce 3+ is activated as a luminescence center ion in the mother crystal, and Li + is contained in the mother crystal.
第2の態様に係る蛍光体は、上記第1の態様において、前記蛍光体が次式(1)で表されてもよい。
M3−xAl2(AlO4)3:Ce3+ xLi+ y、(M=YαLu(1−α)) (1)
なお、αの値の範囲が0.5≦α≦1、
xの値の範囲が0.01≦x≦0.1、
yの値の範囲が0.01≦y≦0.05
As for the fluorescent substance according to the second aspect, the fluorescent substance may be represented by the following formula (1) in the first aspect.
M 3-x Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3 + x Li + y , (M = Y α Lu (1-α) ) (1)
The range of α values is 0.5 ≤ α ≤ 1,
The range of x values is 0.01 ≤ x ≤ 0.1,
The range of y values is 0.01 ≤ y ≤ 0.05
第3の態様に係る発光装置は、第1又は第2の態様の蛍光体と、
光源と、
を備える。
The light emitting device according to the third aspect includes the phosphor of the first or second aspect and the phosphor.
Light source and
To be equipped.
以下、実施の形態に係る蛍光体およびそれを用いた発光装置について添付図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, the phosphor according to the embodiment and the light emitting device using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
<蛍光体>
実施の形態1に係る蛍光体は、ガーネット構造を母体結晶とし、Ce3+が発光中心イオンとして賦活されている蛍光体であり、この蛍光体中にLi+が含まれている。
(Embodiment 1)
<Fluorescent material>
The phosphor according to the first embodiment is a phosphor in which a garnet structure is used as a parent crystal and Ce 3+ is activated as a emission center ion, and Li + is contained in the phosphor.
[母体結晶]
母体結晶であるガーネット構造は、A3B2(CO4)3の化学式で表される結晶構造を指す。化学式中、A、B、Cの部分にはそれぞれ配位可能な元素を配置することができるが、所望の蛍光ピーク波長を実現でき、外的環境に対する信頼性が高いという観点および、目的とする発光ピーク波長を得やすいという観点から母体結晶の成分はY3Al2(AlO4)3または、Yの一部がLuで置換された(Y,Lu)3Al2(AlO4)3であることが望ましい。YおよびLuの比率をそれぞれαと(1−α)とで表し、上記式中の(Y,Lu)を(YαLu(1−α))と表すと、αの値の範囲は0.5≦α≦1であることが望ましい。αが0.5よりも小さくなると母体結晶中のLu3Al2(AlO4)3の割合が増加し、目的とする発光ピーク波長が得られなくなるため好ましくない。
[Maternal crystal]
The garnet structure, which is the parent crystal, refers to the crystal structure represented by the chemical formula of A 3 B 2 (CO 4 ) 3. Although coordinable elements can be arranged in the parts A, B, and C in the chemical formula, the desired fluorescence peak wavelength can be realized and the reliability with respect to the external environment is high. From the viewpoint of easily obtaining the emission peak wavelength, the components of the parent crystal are Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 or (Y, Lu) 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 in which a part of Y is replaced with Lu. Is desirable. When the ratio of Y and Lu is expressed by α and (1-α), respectively, and (Y, Lu) in the above equation is expressed as (Y α Lu (1-α) ), the range of the value of α is 0. It is desirable that 5 ≦ α ≦ 1. When α becomes smaller than 0.5, the ratio of Lu 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 in the mother crystal increases, and the target emission peak wavelength cannot be obtained, which is not preferable.
[発光中心イオン]
発光中心イオンとしては、例えば、Mn2+、Mn4+、Eu2+、Eu3+などが挙げられるが、所望の蛍光ピーク波長を実現できるという観点からCe3+を選択することが望ましい。発光中心イオンの発光寿命が長い場合、励起光によって基底状態から励起状態に遷移した電子が再度基底状態に戻るまでに時間を要する。よって、励起光強度が強くなっていくと、励起状態から基底状態に戻ってくることができない電子が増加し、結果として輝度飽和という現象が生じる。Ce3+は、発光中心イオンの中でも発光寿命が数十nsecと比較的短い。このような観点からも発光中心イオンはCe3+が好ましい。
また、Ce3+の原子比xは、0.01≦x≦0.1の範囲に存在することが好ましい。xが0.01未満である場合、所望の蛍光強度を得ることができないため好ましくない。また、xが0.1より大きい場合、濃度消光と呼ばれる現象が発生し、蛍光強度が減少するため、好ましくない。
[Luminescent center ion]
Examples of the emission center ion include Mn 2+ , Mn 4+ , Eu 2+ , Eu 3+, and the like, but it is desirable to select Ce 3+ from the viewpoint of realizing a desired fluorescence peak wavelength. When the emission lifetime of the emission center ion is long, it takes time for the electrons that have transitioned from the ground state to the excited state by the excitation light to return to the ground state again. Therefore, as the excitation light intensity increases, the number of electrons that cannot return from the excited state to the ground state increases, and as a result, a phenomenon called luminance saturation occurs. Ce 3+ has a relatively short emission lifetime of several tens of nsec among the emission center ions. From this point of view, the emission center ion is preferably Ce 3+.
Further, the atomic ratio x of Ce 3+ preferably exists in the range of 0.01 ≦ x ≦ 0.1. If x is less than 0.01, the desired fluorescence intensity cannot be obtained, which is not preferable. Further, when x is larger than 0.1, a phenomenon called concentration quenching occurs and the fluorescence intensity decreases, which is not preferable.
[賦活イオン]
賦活イオンとしては、例えば、結晶工学的観点から様々な元素が挙げられるが、所望の蛍光ピーク波長を実現できるという観点からLi+を選択することが望ましい。Li+は、今回好ましい母体結晶のサイトに置換される条件を満たしておらず、母体結晶のサイト間に存在していると考えられる。これにより、各サイト間の結晶間距離などが変化し、光学特性に影響を与えたものと考えられる。
Li+の原子比yは、0.01≦y≦0.05の範囲に存在することが好ましい。yが0.01未満である場合、所望の蛍光ピーク波長を示す蛍光体を得ることができないため好ましくない。また、yが0.05より大きい場合は作製することが困難であり、好ましくない。
[Activated ion]
Examples of the activating ion include various elements from the viewpoint of crystal engineering, and it is desirable to select Li + from the viewpoint of achieving a desired fluorescence peak wavelength. It is considered that Li + does not satisfy the condition of being replaced with the preferred matrix crystal sites this time, and exists between the matrix crystal sites. It is considered that this changed the inter-crystal distance between each site and affected the optical characteristics.
The atomic ratio y of Li + preferably exists in the range of 0.01 ≦ y ≦ 0.05. When y is less than 0.01, it is not preferable because a phosphor exhibiting a desired fluorescence peak wavelength cannot be obtained. Further, when y is larger than 0.05, it is difficult to produce it, which is not preferable.
[蛍光体]
以上のことをまとめると、蛍光体の構成として、化学式は、
M3−xAl2(AlO4)3:Ce3+ xLi+ y、(M=(YαLu(1−α)))
と記載でき、αの値の範囲が0.5≦α≦1、xの値の範囲が0.01≦x≦0.1、yの値の範囲が0.01≦y≦0.05であることが好ましい。
[Fluorescent material]
To summarize the above, the chemical formula of the composition of the phosphor is
M 3-x Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3 + x Li + y , (M = (Y α Lu (1-α) ))
The value range of α is 0.5 ≦ α ≦ 1, the value range of x is 0.01 ≦ x ≦ 0.1, and the value range of y is 0.01 ≦ y ≦ 0.05. It is preferable to have.
[発光装置]
図1は、実施の形態1に係る発光装置10の構造を示した図である。この発光装置10は、励起光2を照射する励起光源1と、励起光2を受けて蛍光4を発光する蛍光体3と、を備える。、4は蛍光をそれぞれ示している。励起光源1は、励起波長として365nmのものや450nmのものが一般的に挙げられるが、実施の形態1における蛍光体3を効率的に励起することができるという観点から450nmを選択することが好ましい。励起光源1は、蛍光体3の直下に設置し、励起光2を蛍光体3に照射する。蛍光体3は、励起光2を受けることで蛍光4を放つ。
[Light emitting device]
FIG. 1 is a diagram showing the structure of the light emitting device 10 according to the first embodiment. The light emitting device 10 includes an
以下、実施例および比較例に基づき、さらに具体的な説明をする。
蛍光体の合成には様々な合成法が知られているが、固相反応法を利用し実施例および比較例に示す蛍光体を合成し、光学特性を評価した。
Hereinafter, more specific description will be given based on Examples and Comparative Examples.
Although various synthetic methods are known for synthesizing fluorescent substances, the fluorescent substances shown in Examples and Comparative Examples were synthesized by using the solid-phase reaction method, and the optical characteristics were evaluated.
(実施例1)
<蛍光体の合成>
(原料)
本合成法にて使用した原料粉末を以下に示す。
・酸化イットリウム(Y2O3 信越化学工業株式会社製 純度:>99.99%)
・酸化ルテチウム(Lu2O3 和光純薬工業株式会社製 純度:>99.5%)
・酸化アルミニウム(Al2O3 住友化学株式会社製 純度:≧99.99%)
・酸化セリウム(CeO2 信越化学工業株式会社製 純度:>99.99%)
・酸化ガドリニウム(Gd2O3 株式会社高純度化学研究所製 純度:>99.9%)
・酸化リチウム(Li2O 株式会社高純度化学研究所製 純度:>99.0%)
(Example 1)
<Synthesis of phosphor>
(material)
The raw material powder used in this synthesis method is shown below.
-
-Lutetium oxide (Lu 2 O 3 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Purity:> 99.5%)
-Aluminum oxide (Al 2 O 3 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. Purity: ≧ 99.99%)
-Cerium oxide (CeO 2 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Purity:> 99.99%)
-Gadolinium oxide (Gd 2 O 3 manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd. Purity:> 99.9%)
-Lithium oxide (Li 2 O, manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd. Purity:> 99.0%)
(i)まず、Li+源となる酸化リチウム以外について、所定の比率にて秤量した各原料粉末をメノウ乳鉢中に入れ、メノウ乳棒を用いて十分に粉砕および混合することで混合粉末を得た。それぞれの原料粉末を十分混合するために揮発性を有するエタノールを混合粉末中に投入し、湿式中で混合した。
(ii)その後、得られた混合粉末をアルミナボート内に投入した。Li+源となる酸化リチウムは前記混合粉末の同量となるように秤量し、前記混合粉末とは別のアルミナボート内に投入した。
(iii)用意した2つのアルミナボードを管状炉(YAMADA DENKI Co.,LTD製 型番:TSR−630)内に入れ、1300℃、3時間の条件にて焼成した。このとき、管状炉内を不活性ガス雰囲気にするために、100ml/minの条件で窒素ガスをフローさせた。焼成後、Li+源となる酸化リチウムはアルミナボード内で原形をとどめていないが、混合粉末は白色から橙黄色の蛍光体粉末へと変化した。
(iv)取り出した蛍光体粉末は再度メノウ乳鉢内に入れ、メノウ乳棒を用いて粉砕および混合し、評価する蛍光体粉末を得た。
(I) First, with respect to lithium oxide as a Li + source, each raw material powder weighed at a predetermined ratio was placed in an agate mortar and sufficiently pulverized and mixed using an agate pestle to obtain a mixed powder. .. In order to sufficiently mix each raw material powder, volatile ethanol was added into the mixed powder and mixed in a wet state.
(Ii) Then, the obtained mixed powder was put into an alumina boat. Lithium oxide as a Li + source was weighed so as to have the same amount as the mixed powder, and was put into an alumina boat separate from the mixed powder.
(Iii) The two prepared alumina boards were placed in a tube furnace (YAMADA DENKI Co., manufactured by LTD, model number: TSR-630) and fired at 1300 ° C. for 3 hours. At this time, nitrogen gas was flowed under the condition of 100 ml / min in order to create an inert gas atmosphere in the tubular furnace. After firing, the Li + source lithium oxide did not retain its original shape in the alumina board, but the mixed powder changed from white to orange-yellow phosphor powder.
(Iv) The taken-out fluorescent powder was placed in the agate mortar again, pulverized and mixed using an agate pestle to obtain a fluorescent powder to be evaluated.
(実施例2および実施例4)
各原料粉末の比率を表1に示すように変更したこと、Li+源となる酸化リチウムは混合粉末の倍量となるように秤量し、混合粉末とは別のアルミナボート内に投入したこと以外は実施例1と同様にして蛍光体粉末を得た。
(Example 2 and Example 4)
Except that the ratio of each raw material powder was changed as shown in Table 1, the Li + source lithium oxide was weighed to double the amount of the mixed powder, and was put into an alumina boat separate from the mixed powder. Obtained a phosphor powder in the same manner as in Example 1.
(実施例3)
各原料粉末の比率を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして蛍光体粉末を得た。
(Example 3)
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of each raw material powder was changed as shown in Table 1.
(比較例1から比較例2)
各原料粉末の比率を表1に示すように変更したこと、特にLi+源となる酸化リチウムを除いたこと以外は、実施例1と同様にして蛍光体粉末を得た。
(Comparative Example 1 to Comparative Example 2)
A phosphor powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of each raw material powder was changed as shown in Table 1, and in particular, lithium oxide as a Li + source was removed.
<光学特性の評価>
作製した蛍光体粉末は、以下に示す3点について光学特性を評価した。
<Evaluation of optical characteristics>
The prepared fluorescent powder was evaluated for optical characteristics at the following three points.
(フォトルミネッセンス(PL)測定)
PL測定は、分光蛍光光度計(日立ハイテクノロジーズ製 型番:F−7100)を用いて行った。
(1)まず、得られた試料をメーカー指定のサンプルセルに入れ、分光蛍光光度計内にあるサンプルホルダーにセットした。
(2)次にソフトウェア上で以下に示す測定条件を設定した。励起側スリット幅:5.0nm、蛍光側スリット幅:1.0nm、ホトマル電圧:600V、励起波長:450nm、蛍光波長測定範囲:470nm〜800nm。
図2は、設定した条件にて測定した実施例2および比較例2の蛍光スペクトルを示す図である。
(3)各実施例および比較例にて挙げたサンプルをそれぞれ測定し、蛍光ピーク波長を記録した。
(4)搭載を目論む商品に適用する際、必要となる蛍光ピーク波長の範囲は580nm以上630nm以下であるので、この範囲内のサンプルについては判定を〇、この範囲外のサンプルについては×とした。
(Photoluminescence (PL) measurement)
PL measurement was performed using a spectrofluorometer (Hitachi High-Technologies model number: F-7100).
(1) First, the obtained sample was placed in a sample cell specified by the manufacturer and set in a sample holder in a spectrofluorometer.
(2) Next, the following measurement conditions were set on the software. Excitation side slit width: 5.0 nm, fluorescence side slit width: 1.0 nm, photomal voltage: 600 V, excitation wavelength: 450 nm, fluorescence wavelength measurement range: 470 nm to 800 nm.
FIG. 2 is a diagram showing fluorescence spectra of Example 2 and Comparative Example 2 measured under set conditions.
(3) The samples listed in each Example and Comparative Example were measured, and the fluorescence peak wavelength was recorded.
(4) When applied to products intended for mounting, the required fluorescence peak wavelength range is 580 nm or more and 630 nm or less, so the judgment was 〇 for samples within this range and × for samples outside this range. ..
(量子効率(QE)測定)
QE測定は、分光蛍光光度計(日本分光株式会社製 型番:FP−6500)を用いて行った。
(1)まず、得られた試料をメーカー指定のサンプルセルに入れ、分光蛍光光度計内にあるサンプルホルダーにセットした。
(2)次にソフトウェア上で以下に示す測定条件を設定した。測定モード:Emission、励起バンド幅:5.0nm、蛍光バンド幅:5.0nm、ホトマル電圧:205V、励起波長:450nm、蛍光波長測定範囲:430nm〜800nm。
(3)各実施例および比較例にて挙げたサンプルをそれぞれ測定し、量子効率を記録した。
(4)搭載を目論む商品に適用する際、必要となる量子効率は80%以上であるので、この範囲内のサンプルについては判定を〇、この範囲外のサンプルについては×とした。
(Quantum efficiency (QE) measurement)
The QE measurement was performed using a spectrofluorometer (manufactured by JASCO Corporation, model number: FP-6500).
(1) First, the obtained sample was placed in a sample cell specified by the manufacturer and set in a sample holder in a spectrofluorometer.
(2) Next, the following measurement conditions were set on the software. Measurement mode: Emission, excitation bandwidth: 5.0 nm, fluorescence bandwidth: 5.0 nm, photomal voltage: 205 V, excitation wavelength: 450 nm, fluorescence wavelength measurement range: 430 nm to 800 nm.
(3) The samples listed in each Example and Comparative Example were measured, and the quantum efficiency was recorded.
(4) Since the required quantum efficiency is 80% or more when applied to products that are intended to be installed, the judgment is 0 for samples within this range, and × for samples outside this range.
(蛍光強度維持率測定)
蛍光強度維持率測定は、分光蛍光光度計(日本分光株式会社製 型番:FP−6500)を用いて行った。
(1)まず、分光蛍光光度計内に温度調整が可能なサンプルホルダーをセットした。得られた試料をメーカー指定のサンプルセルに入れ、分光蛍光光度計内にセットした温度調整が可能なサンプルホルダーにセットした。
(2)次にソフトウェア上で以下に示す測定条件を設定した。測定モード:Emission、励起バンド幅:5.0nm、蛍光バンド幅:5.0nm、ホトマル電圧:205V、励起波長:450nm、蛍光波長測定範囲:430nm〜800nm、サンプルホルダー温度:25℃および150℃。
(3)各実施例および比較例にて挙げたサンプルをそれぞれしサンプルホルダー温度が25℃および150℃の状態で蛍光強度を記録した。その後、サンプルホルダーが25℃時に測定した蛍光強度と比較してサンプルホルダーが150℃時に測定した蛍光強度の割合を求め、蛍光強度維持率とした。
(4)搭載を目論む商品に適用する際、必要となる蛍光強度維持率は80%以上であるので、この範囲内のサンプルについては判定を〇、この範囲外のサンプルについては×とした。
(Measurement of fluorescence intensity maintenance rate)
The fluorescence intensity maintenance rate was measured using a spectroscopic fluorometer (manufactured by JASCO Corporation, model number: FP-6500).
(1) First, a sample holder whose temperature can be adjusted was set in the spectrofluorometer. The obtained sample was placed in a sample cell specified by the manufacturer and set in a temperature-adjustable sample holder set in a spectrofluorometer.
(2) Next, the following measurement conditions were set on the software. Measurement mode: Emission, excitation bandwidth: 5.0 nm, fluorescence bandwidth: 5.0 nm, photomal voltage: 205 V, excitation wavelength: 450 nm, fluorescence wavelength measurement range: 430 nm to 800 nm, sample holder temperature: 25 ° C. and 150 ° C.
(3) The samples listed in each Example and Comparative Example were sampled, and the fluorescence intensity was recorded at the sample holder temperatures of 25 ° C. and 150 ° C., respectively. Then, the ratio of the fluorescence intensity measured by the sample holder at 150 ° C. was determined as compared with the fluorescence intensity measured by the sample holder at 25 ° C., and used as the fluorescence intensity maintenance rate.
(4) Since the required fluorescence intensity maintenance rate is 80% or more when applied to a product to be mounted, the judgment is 0 for samples within this range and x for samples outside this range.
(総合判定)
総合判定として各実施例および比較例において、PL測定、量子効率、蛍光強度維持率の判定がすべて〇のものについては総合判定を〇(良)、各判定結果のうち1つでも×があるものについては総合判定を×(不可)とした。
(Comprehensive judgment)
As a comprehensive judgment, in each Example and Comparative Example, if the judgments of PL measurement, quantum efficiency, and fluorescence intensity maintenance rate are all 〇, the comprehensive judgment is 〇 (good), and even one of the judgment results has ×. The overall judgment was x (impossible).
図3の表1に実施例1から実施例4および比較例1と比較例2の組成および各種測定結果を示す。 Table 1 of FIG. 3 shows the compositions of Examples 1 to 4, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and various measurement results.
実施例1および実施例3は、母体結晶のM部の比率をそれぞれ変化させたものである。実施例1のようにM部がYおよびLuと共存している(α=0.5)場合、実施例3のようにM部がY(α=1.0)のみの場合と比較して蛍光ピーク波長は10nm程度短波長側にシフトしている。これはM部に置換するLuが増えたことで、いわゆるLu3Al5O12成分が増加したことによるものと示唆される。しかしながら、どちらにもLi+が添加されていることにより発光ピーク波長は光学製品搭載時に必要な条件となる580nm以上630nm以下をクリアしている。比較例1は、実施例1と比較してLi+が添加されていないものであるが、発光ピーク波長をみると546.4nmであり、Li+の添加有無が発光ピーク波長のシフトに大きく影響していることが分かる。これはLi+の添加の効果によって母体結晶内に歪が生じ、発光中心イオンを含む結晶の配位環境を変化させるためであると考える。 In Example 1 and Example 3, the ratio of the M part of the mother crystal was changed, respectively. When the M part coexists with Y and Lu as in Example 1 (α = 0.5), as compared with the case where the M part is only Y (α = 1.0) as in Example 3. The fluorescence peak wavelength is shifted to the short wavelength side by about 10 nm. It is suggested that this is due to the increase in the so-called Lu 3 Al 5 O 12 component due to the increase in Lu to be replaced with the M part. However, since Li + is added to both of them, the emission peak wavelength clears 580 nm or more and 630 nm or less, which is a necessary condition when mounting an optical product. In Comparative Example 1, Li + was not added as compared with Example 1, but the emission peak wavelength was 546.4 nm, and the presence or absence of the addition of Li + greatly affected the shift of the emission peak wavelength. You can see that it is doing. It is considered that this is because the effect of the addition of Li + causes distortion in the parent crystal and changes the coordination environment of the crystal containing the emission center ion.
実施例2および実施例4は、実施例1および実施例3の各x値を増加し、かつ母体結晶のM部の比率を変化させたものである。実施例1および実施例3と同様にM部がY(α=1.0)のみの場合と比較して蛍光ピーク波長は10nm程度短波長側にシフトしているが、先ほど述べた理由と同様であると考える。比較例2は、実施例4と比較してLi+が添加されていないものであるが、発光ピーク波長をみると553.0nmであり、この結果からもLi+の添加有無が発光ピーク波長のシフトに大きく影響していることが分かる。 In Example 2 and Example 4, each x value of Example 1 and Example 3 was increased, and the ratio of the M part of the mother crystal was changed. Similar to Examples 1 and 3, the fluorescence peak wavelength is shifted to the shorter wavelength side by about 10 nm as compared with the case where the M part is only Y (α = 1.0), but for the same reason as described above. I believe that. In Comparative Example 2, Li + was not added as compared with Example 4, but the emission peak wavelength was 553.0 nm, and from this result, the presence or absence of addition of Li + was the emission peak wavelength. It can be seen that it has a great influence on the shift.
これらをまとめると、実施例1から実施例4については発光ピーク波長および、量子効率、蛍光強度維持率は良好である。よって総合判定は〇である。しかしながら、Li+の添加がない比較例1および比較例2においては、量子効率および蛍光強度維持率は良好であるもの発光ピーク波長は判定条件をクリアできない。よって、比較例1と比較例2の総合評価は×となる。 Summarizing these, the emission peak wavelength, the quantum efficiency, and the fluorescence intensity retention rate are good in Examples 1 to 4. Therefore, the overall judgment is 〇. However, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in which Li + is not added, although the quantum efficiency and the fluorescence intensity retention rate are good, the emission peak wavelength cannot clear the determination conditions. Therefore, the overall evaluation of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is x.
上記の実施例に示すように、本実施例によれば、高出力光源による照射に対しても温度上昇による発光強度の低下が抑制でき、かつ長波長領域の発光特性を有する優れた橙色蛍光体を提供することが可能となる。 As shown in the above embodiment, according to this embodiment, an excellent orange phosphor capable of suppressing a decrease in emission intensity due to a temperature rise and having emission characteristics in a long wavelength region even when irradiated with a high-power light source. Can be provided.
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び/又は実施例のうちの任意の実施の形態及び/又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び/又は実施例が有する効果を奏することができる。 It should be noted that the present disclosure includes appropriately combining any of the various embodiments and / or examples described above, and the respective embodiments and / or embodiments. The effects of the examples can be achieved.
以上のように、本発明に係る蛍光体によれば、発光ピーク波長が相対的に長波長側に移動し、温度消光が抑制された蛍光体および発光装置を提供することが可能となり、高輝度照明やプロジェクターなどに展開することが可能である。 As described above, according to the phosphor according to the present invention, it is possible to provide a phosphor and a light emitting device in which the emission peak wavelength is relatively shifted to the long wavelength side and temperature quenching is suppressed, and the brightness is high. It can be deployed in lighting and projectors.
1 励起光源
2 励起光
3 蛍光体
4 蛍光
10 発光装置
1 Excitation
Claims (3)
M3−xAl2(AlO4)3:Ce3+ xLi+ y (1)
M=YαLu(1−α)、
なお、αの値の範囲が0.5≦α≦1、
xの値の範囲が0.01≦x≦0.1、
yの値の範囲が0.01≦y≦0.05 The fluorescent substance according to claim 1, which is represented by the following formula (1).
M 3-x Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3 + x Li + y (1)
M = Y α Lu (1-α) ,
The range of α values is 0.5 ≤ α ≤ 1,
The range of x values is 0.01 ≤ x ≤ 0.1,
The range of y values is 0.01 ≤ y ≤ 0.05
光源と、
を備えた、発光装置。 The fluorescent substance according to claim 1 or 2,
Light source and
A light emitting device equipped with.
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