JP2536752B2 - 螢光体 - Google Patents

螢光体

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JP2536752B2 JP62098360A JP9836087A JP2536752B2 JP 2536752 B2 JP2536752 B2 JP 2536752B2 JP 62098360 A JP62098360 A JP 62098360A JP 9836087 A JP9836087 A JP 9836087A JP 2536752 B2 JP2536752 B2 JP 2536752B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、螢光体に関し、さらに詳しくは、テルビウ
ム及びセリウムを付活剤として含む希土類リン酸塩螢光
体の改良に関する。
〔従来の技術〕
従来、希土類を付活剤とする緑色螢光体として、テル
ビウム付活ケイ酸イットリウム螢光体(Y2SiO5:Tb)、
テルビウム付活リン酸ランタン螢光体(LaPO4:Tb)等の
テルビウムを付活剤とするもの、セリウム及びテルビウ
ム付活ケイ酸イットリウム螢光体(Y2SiO5:Ce、Tb)、
セリウム及びテルビウム付活リ酸ランタン(LaPO4:Ce、
Tb)等のセリウム及びテルビウムを付活剤とするもの、
などが知られている。これらの螢光体はテルビウムに依
る発光のため、発光スペクトルの半値巾が非常に狭く、
高演色性三波長ランプに適した特性を有している。特
に、セリウム及びテルビウム付活リン酸ランタン螢光体
は、高効率で製造コストが安価であることから、三波長
型ランプ用緑色螢光体として広汎に用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
一般の蛍光ランプ製造においては、蛍光膜形成工程に
おいて、蛍光体を塗布したガラス管は4百数十度乃至5
百数十度で焼成される。一方、近年多数製造されるよう
になったボール球タイプの蛍光ランプ等の特殊蛍光ラン
プは、前記蛍光膜形成工程後、さらに650℃乃至800℃程
度の高温で蛍光膜を形成したガラス管を加熱し規定の曲
管に曲げることによって製造される。ところが従来のテ
ルビウム及びセリウム付活希土類リン酸塩は、この曲管
化のための高温処理をすることにより輝度が大幅に低下
するという欠点があった。
そこで製造工程において高温処理を要する蛍光ランプ
については、高温処理による劣化(以下熱劣化という)
が少ないかあるいはない蛍光体の提供が望まれている。
そこで本発明は、熱劣化の少ないテルビウム及びセリウ
ム付活希土類リン酸塩蛍光体の提供を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、前記問題点を解決するために、下記組成式
で表わされる希土類リン酸塩螢光体を提供する。
Ln1-x-yCexTbyPo4・aM2O3 (式中、Lnはイットリウム(Y)、ランタン(La)、ガ
ドリニウム(Gd)、ルテチウム(Lu)からなる群から選
ばれる少なくとも1種の希土類元素を表し、Mはスカン
ジウム(Sc)、ガリウム(Ga)、プラセオジム(Pr)、
ネオジム(Nd)、ユーロピウム(Eu)及びエルビウム
(Er)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を
表し、a、x及びyはそれぞれ0.0001≦a≦0.08、及び
0<x+y<1なる条件を満たす数である。)。本発明
の蛍光体中、熱劣化が特に小さく、安定であることから
Mがスカンジウム(Sc)及び/又はガリウム(Ga)であ
り、a値範囲が0.0002≦a≦0.02であるか、又はMがプ
ラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、ユーロピウム(E
u)及びエルビウム(Er)からなる群から選ばれる少な
くとも1種の元素であり、a値範囲が0.0001≦a≦0.00
2の範囲にあることが特に好ましい。
本発明の蛍光体は、波長253.7nmの紫外線の励起下で
高輝度緑色発光を示し、従来の蛍光体に比べて熱劣化が
少ないという特長を有している。つまり、本発明の蛍光
体は、初期輝度の高い蛍光ランプを提供するのに非常に
有用である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の蛍光体は、例えば以下に述べる製造方法によ
って製造される。
まず、蛍光体原料としては (i) 酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ランタン(La
2O3)、酸化ガドリニウム(Gd2O3)、及び酸化ルテチウ
ム(Lu2O3)からなる第1の化合物群並びに高温で容易
にY2O3、La2O3、Gd2O3、Lu2O3に変わりうるイットリウ
ム化合物、ランタン化合物、ガドリニウム化合物、ルテ
チウム化合物からなる第2の化合物群からなる化合物群
より選ばれる化合物の少なくとも一種、 (ii) 酸化セリウム(Ce2O3)及び高温で容易にCe2O3
に変わりうるセリウム化合物からなる化合物群より選ば
れる化合物の少なくとも一種、 (iii) 酸化テルビウム(Tb4O7)及び高温で容易にTb
2O3に変わりうるテルビウム化合物からなる化合物群よ
り選ばれる化合物の少なくとも一種、 (iv) 第1リン酸アンモニウム((NH4)H2PO4)及び
第2リン酸アンモニウム((NH42HPO4)よりなる第1
の化合物群、並びに高温で容易にリン酸源となりうる第
2の化合物群、からなる化合物群より選ばれる化合物の
少なくとも一種、 (v) 酸化スカンジウム(Sc2O3)、酸化ガリウム(G
a2O3)、酸化プラセオジム(Pr6O11)、酸化ネオジム
(Nd2O3)、酸化サマリウム(Sm2O3)、酸化ユーロピウ
ム(Eu2O3)、酸化エルビウム(Er2O3)からなる第1の
化合物群、並びに、高温で容易にSc2O3、Ga2O3、Pr
2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Er2O3に変わりうるスカン
ジウム化合物、ガリウム化合物、プラセオジウム化合
物、ネオジム化合物、サマリウム化合物、ユーロピウム
化合物、エルビウム化合物、からなる第2の化合物群か
らなる化合物群より選ばれる化合物の少なくとも一種、 を用いるか、もしくは Y、La、Gd、Luの少なくとも1種と、Tb及びCeの共沈
酸化物、 (ii) 第1リン酸アンモニウム((NH4)H2PO4)及び
第2リン酸アンモニウム((NH42HPO4)よりなる第1
の化合物群、並びに、高温で容易にリン酸源となりうる
第2の化合物群からなる化合物群より選ばれる化合物の
少なくとも一種、 (iii) 酸化スカンジウム(Sc2O3)、酸化ガリウム
(Ga2O3)、酸化プラセオジム(Pr6O11)、酸化ネオジ
ム(Nd2O3)、酸化サマリウム(Sm2O3)、酸化ユーロピ
ウム(Eu2O3)、酸化エルビウム(Er2O3)からなる第1
の化合物群、並びに、高温で容易にSc2O3、Ga2O3、Pr2O
3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Er2O3に変わりうるスカンジ
ウム化合物、ガリウム化合物、プラセオジム化合物、ネ
オジム化合物、サマリウム化合物、ユーロピウム化合
物、エルビウム化合物からなる第2の化合物群からなる
化合物群、より選ばれる化合物の少なくとも一種 が用いられる。
前記各蛍光体原料を、例えば、 Ln1-x-yCexTbyPO4・aM2O3 (式中、LnはY、La、Gd及びLuからなる群から選ばれる
少なくとも1種の希土類元素を表し、MはSc、Ga、Pr、
Nd、Sm、Eu及びErからなる群から選ばれる少なくとも1
種の希土類元素を表わし、a、x及びyはそれぞれ0.00
01≦a≦0.08及び0<x+yなる関係を満足する数であ
る。)なる混合組成式を満たすように秤取し、充分に混
合する。混合はボールミル、ミキサーミル、乳鉢等を用
いて乾式で行ってもよいし、水等を媒体としてペースト
状態にして湿式で行ってもよい。
次に、上記蛍光体原料混合物をアルミナルツボ、石英
ルツボ等の耐熱性容器に充填して、焼成を行う。焼成
は、空気中、アルゴンガス雰囲気、窒素ガス雰囲気等の
中性雰囲気中、あるいは、少量の水素ガスを含む窒素ガ
ス雰囲気、炭素ガス雰囲気等の還元性雰囲気で、約700
℃ないし1300℃の温度で1回もしくは、2回行う。2回
焼成を行う場合には、1回目の焼成終了後蛍光体混合物
を室温に戻した後、必要により該混合物をほぐし、次い
で再度焼成を行う。
焼成においては、付活剤となるテルビウム及びセリウ
ムの原子価を確実に3価にするために、少なくとも最終
回の焼成、(焼成が1回である場合には、1回目の焼
成)は、中性雰囲気、あるいは還元性雰囲気で行なうの
が望ましい。焼成時間は、耐熱性容器に充填される蛍光
体原料混合物の重量等によって異なるが、一般に上記焼
成温度範囲においては2ないし5時間が適当である。
尚、焼成の際に反応を促進させる融剤としてアルカリ金
属の化合物や、ホウ素化合物を使用すればより低温、短
時間での合成が可能となる。
上記本焼成の前に、所望により約600℃〜900℃の温度
で空気中で仮焼することができる。仮焼時間は、蛍光体
原料混合物の重量あるいは焼成温度等によって異なる
が、一般に約30分〜数時間とするのが好ましい。仮焼
後、蛍光体混合物は一般に室温に戻し、該混合物をほぐ
した後に前記本焼成に付す。
焼成後、得られる焼成物を粉砕、洗浄、乾燥、篩分け
等、蛍光体製造において一般に採用される各操作によっ
て処理して、本発明の蛍光体を得る。
本発明の蛍光体は、前述のように、紫外線等の励起下
で高輝度の緑色発光を示すものであるので、主として緑
色発光成分を有する各種ランプに汎用性がある。なおか
つ、本発明の蛍光体の熱劣化に強い特性は実際に蛍光ラ
ンプを製作する場合、初期輝度の高い蛍光ランプを提供
するのに有用である。即ち、本発明の蛍光体は、650℃
以上の高温(通常は850℃以下)で熱処理される蛍光ラ
ンプに使用された場合においても高輝度の蛍光ランプを
提供することができる。もっとも、上記高温のごとき熱
処理を行なわない従来の蛍光ランプに用いても、蛍光膜
形成工程の焼成で劣化することはなく、高温熱処理を要
する蛍光ランプと同様に高輝度の蛍光ランプを提供でき
ることは勿論である。
本発明の蛍光体を用いた高輝度の曲管タイプの蛍光ラ
ンプは、通常用いられている方法と同様の方法で製造す
ることができる。例えば、本発明の蛍光体を用いた蛍光
膜を常法により形成したガラス管を、約700℃に加熱し
てガラスを軟化させた後、短時間のうちにガラス管を曲
管化し、放冷後、希ガス等を充填して、曲管タイプの蛍
光ランプを得ることができる。
〔実施例〕
次に、実施例によって本発明を説明する。
実施例1〜4、比較例 La源、Ce源、Tb源としてLa、Ce、Tbの共沈酸化物、リ
ン酸源として(NH42HPO4、Sc源として、Sc2O3を化学
量論的に所定の混合組成式となるように秤取し、充分混
合した後、該混合粉末をアルミナルツボに入れて、空気
中で700℃、2時間仮焼した。室温に放冷後、焼成物を
粉砕し、再び石英ルツボに入れて、還元雰囲気中で1200
℃、2時間焼成し、所定の処理を加えることにより、表
1に示すような実施例1〜4の蛍光体を調製した。な
お、同時に比較のため、Scを含まない蛍光体も同様の手
法で調製した(比較例)。
実施例番号1〜4の蛍光体について、波長253.7nmの
紫外線励起のもとで輝度を測定した。この輝度測定値
を、Scを添加しない蛍光体(比較例)の輝度を100とし
た相対値であらわし、Sc2O3のモル組成比との関係を第
1図に示す。
次に、実施例1〜4及びScを添加しない従来品(比較
例)の蛍光体を、空気中で700℃、30分間ベーキング処
理し、輝度の熱劣化を調べた。Scを添加しない従来品
(比較例)のベーキング処理前の輝度を100としてベー
キング処理後の各螢光体の輝度を相対値であらわし(表
1)、Sc2O3のモル組成比との関係を第1図に示す。
第1図から実施例1〜4の蛍光体は、ベーキング前の
輝度では比較例の蛍光体と同等もしくは多少劣っている
ものの、ベーキング後については、比較例の蛍光体に比
べて明らかに高い輝度を示した。
実施例5〜7 La源、Ce源、Tb源としてLa、Ce、Tbの共沈酸化物、リ
ン酸源として(NH42HPO4、Y源としてY2O3、Gd源とし
てGd2O3、Lu源としてLu2O3、及びSc源としてSc2O3を化
学量論的に所定の混合組成式となるように秤取した後、
実施例1〜4と同様の操作により、下表に示すような実
施例5〜7の蛍光体を調製した。また、輝度について
も、ベーキング処理の前後で、実施例1〜4と同様に測
定した(表1)。
表から明らかなように、Laの一部をY、Gd、Luで置換
した場合についても、Scの添加は、ベーキング処理後の
高輝度の保持に有効であった。
実施例8、9 La源、Ce源、Tb源としてLa、Ce、Tbの共沈酸化物、リ
ン酸源として(NH42HPO4、Ga源としてGa2O3をそれぞ
れ使用し、所望の混合組成になように秤量、混合した
後、実施例1〜4と同様の操作により、実施例8、9の
蛍光体を調製した。輝度についても、ベーキングの前後
について、実施例1〜4と同様に測定した(表2)。
Gaの添加もScと同じ効果を有し、熱劣化を抑制するこ
とが判明した。また、添加モル比を変化させた実験か
ら、Gaの添加効果はScとほぼ同じ範囲にあることが、明
らかとなった。
実施例10〜14 La源、Ce源、Tb源として、La、Ce、Tbの共沈酸化物、
リン酸源として(NH42HPO4、Pr源としてPr6O11、Nd源
としてNd2O3、Sm源としてSm2O3、Eu源としてEu2O3、Er
源としてEr2O3をそれぞれ使用し、所望の混合組成にな
るように秤量、混合した後、実施例1〜4と同様の操作
により、実施例10〜14の蛍光体を調製した。輝度につい
ても、ベーキングの前後について、実施例1〜4と同様
に測定した(表2)。
表2からわかるように、Pr、Nd、Sm、Eu、及びErの添
加は、Sc、Gaと同様に、輝度の熱劣化を抑制する効果が
あることが判明した。実施例10〜14における添加濃度の
近傍について、実験を重ねた結果、Pr、Nd、Sm、Eu、Er
については0.001以下の添加モル比(ただし0は含まな
い)で効果をもつことが明らかとなった。
〔発明の効果〕 本発明の蛍光体は高温(例えば約650℃〜800℃)にお
ける熱処理に付されても、劣化が少ない蛍光体である。
本発明の蛍光体は、製造工程において上記の如き高温熱
処理が必要なボール球タイプ(曲管タイプ)の蛍光ラン
プ用に特に適したものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、相対輝度と(La、Ce、Tb)PO4・aSc2O3蛍光
体1モル中のSc2O3のモル数との関係を示す。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テルビウム(Tb)及びセリウム(Ce)を付
    活剤として含み、下記組成式で表わされる希土類リン酸
    塩螢光体。 Ln1-x-yCexTbyPo4・aM2O3 (式中、Lnはイットリウム(Y)、ランタン(La)、ガ
    ドリニウム(Gd)、ルテチウム(Lu)からなる群から選
    ばれる少なくとも1種の希土類元素を表し、Mはスカン
    ジウム(Sc)、ガリウム(Ga)、プラセオジム(Pr)、
    ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(E
    u)及びエルビウム(Er)からなる群から選ばれる少な
    くとも1種の希土類元素を表し、a、x及びyはそれぞ
    れ0.0001≦a≦0.08、及び0<x+y<1なる条件を満
    たす数である。)。
  2. 【請求項2】前記Mがスカンジウム(Sc)及び/又はガ
    リウム(Ga)である特許請求の範囲第1項記載の希土類
    リン酸塩螢光体。
  3. 【請求項3】前記aの値が0.0002≦a≦0.02である特許
    請求の範囲第2項記載の希土類リン酸塩螢光体。
  4. 【請求項4】前記Mがピラセオジム(Pr)、ネオジム
    (Nd)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)及びエ
    ルビウム(Er)からなる群から選ばれる少なくとも1種
    の元素である特許請求の範囲第1項記載の希土類リン酸
    塩螢光体。
  5. 【請求項5】前記aの値が0.0001<a≦0.002の範囲で
    ある特許請求の範囲第4項記載の希土類リン酸塩螢光
    体。
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