JP5014628B2 - Phosphor, method of manufacturing the same, and lamp - Google Patents

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Description

本発明は、可視光励起が可能な蛍光体に関し、さらに詳しくは白色LEDの高輝度化を行うことを可能にする蛍光体に関するものである。   The present invention relates to a phosphor that can be excited with visible light, and more particularly to a phosphor that can increase the brightness of a white LED.

近年、発光ダイオードを用いた高輝度で長寿命の照明が提案されている。また、発光ダイオード利用の大きな利点には、省エネルギー化がなされる可能性も含まれている。白色発光ダイオードとしては、一つには青色域にピークを持つ発光ダイオードチップと、その領域に吸収帯を持ち黄色域に発光ピークを持つ蛍光体を組み合わせ、発光ダイオードチップからの青色と蛍光体の発する黄色を混合させて白色とする構造が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   In recent years, illumination with high brightness and long life using light emitting diodes has been proposed. In addition, the great advantage of using a light emitting diode includes the possibility of energy saving. As a white light emitting diode, one is a combination of a light emitting diode chip having a peak in the blue region and a phosphor having an absorption band in that region and a light emitting peak in the yellow region. There is known a structure in which a yellow color is mixed to make a white color (for example, see Patent Document 1).

従来の蛍光体としては、赤色はY:Eu、YS:Eu、緑色はLaPO:Tb:Ce、ZnS:Cu、Al、青色はBAM、即ちバリウム・マグネシウム・アルミン酸塩、そしてZnS:Ag等がある(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、何れもエネルギーの高い紫外線や電子線励起で発光するものが多く、エネルギーの低い可視光線で発光するものは極めて少ない。
この中に、アルカリ土類元素・ガリウム、アルミニウム、インジウムの硫化物にユーロピウム(Eu)で付活したものが提案されている(例えば、特許文献3,特許文献4等参照。)。
しかし母体全体を硫化物にすると母体の体色が強くなる場合があり、発光に使われないエネルギーの吸収が生じたりするので、必ずしも発光性で好ましいものではない。
その中で、YAG:Ceは青色LED励起により黄色発光するので白色LEDに利用されているが、励起波長が460nm付近の青色域に限られる。
特開平11−31845号公報 特開平8−085787号公報 特表2004−505167号公報 特表2004−505172号公報
As conventional phosphors, red is Y 2 O 3 : Eu, Y 2 O 2 S: Eu, green is LaPO 4 : Tb: Ce, ZnS: Cu, Al, and blue is BAM, that is, barium, magnesium, and aluminate. Salt, ZnS: Ag, and the like (see, for example, Patent Document 2). However, most of them emit light with high energy ultraviolet rays or electron beam excitation, and very few emit light with low energy visible light.
Among these, a material obtained by activating a sulfide of the alkaline earth elements gallium, aluminum, and indium with europium (Eu) has been proposed (see, for example, Patent Document 3 and Patent Document 4).
However, if the entire base is made of sulfide, the body color of the base may become strong, and energy that is not used for light emission may be absorbed.
Among them, YAG: Ce is used for white LEDs because it emits yellow light by blue LED excitation, but the excitation wavelength is limited to the blue region near 460 nm.
JP-A-11-31845 JP-A-8-085787 JP-T-2004-505167 JP-T-2004-505172

従来、紫外線励起で青色、緑色、黄色、橙色、赤色を発光する蛍光体は多くある。しかし、可視光線で励起して発光するものは限られる。その中で、青色光励起により黄色発光し白色化し得る蛍光体に上記のYAG:Ceがある。但し、YAG:Ceの励起波長は460nm付近に限られ幅広い励起域を有するものではなく、且つ赤色成分の発光も少ない。
本発明は、この励起域を紫外から近紫外に、更には400nmから600nmの可視光領域付近まで拡張させるともに、約630nmの赤色発光を得ることを課題とする。
本発明は、励起光域を紫外線域から400〜600nmの可視光域にまで拡張させることにより、励起光源を幅広く選択して使用できるようにすると共に、発光色を約550nm付近の黄色域だけでなく、赤色を付加した黄色、橙色、さらに630nm付近の赤色に変化させることにより、演色性を向上させることを課題としている。
すなわち、本発明は、可視光励起により黄色、橙色、さらに赤色に発光する蛍光体の提供を目的の一つとする。
本発明によれば、この励起光源として例えば青色LEDをはじめ各種波長を発光するLEDが使用可能となり、入手の容易なLEDを励起光源として赤色の発光あるいは赤味を付加した暖色系白色光を得ることができるようになる。
Conventionally, there are many phosphors that emit blue, green, yellow, orange, and red when excited by ultraviolet rays. However, those that emit light when excited with visible light are limited. Among them, the above-mentioned YAG: Ce is a phosphor capable of emitting yellow light by white light excitation and whitening. However, the excitation wavelength of YAG: Ce is limited to around 460 nm and does not have a wide excitation range, and the red component also emits little light.
An object of the present invention is to expand the excitation region from ultraviolet to near ultraviolet, and further to the vicinity of the visible light region from 400 nm to 600 nm, and to obtain red light emission of about 630 nm.
The present invention extends the excitation light range from the ultraviolet range to the visible light range of 400 to 600 nm, so that a wide range of excitation light sources can be selected and used, and the emission color is limited to the yellow range around 550 nm. However, it is an object to improve color rendering properties by changing the color to yellow, orange with red, or red near 630 nm.
That is, an object of the present invention is to provide a phosphor that emits yellow, orange, and red light when excited by visible light.
According to the present invention, for example, blue LEDs and other LEDs emitting various wavelengths can be used as the excitation light source, and warm-colored white light to which red light emission or redness is added is obtained using an easily available LED as an excitation light source. Will be able to.

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、以下の各発明を含んでいる。すなわち、
(1) 母体成分に酸化ガリウム、付活剤にユーロピウムを含有する蛍光体であって、希土類元素の酸化物もしくはオキシ硫化物のうちの1種以上、アルカリ土類金属の酸化物もしくは硫化物のうちの1種以上、硫黄もしくは硫黄化合物のうちの1種以上を含有してなり、前記母体成分がR (R:希土類元素)およびGa の複合酸化物を主成分とし、さらに、硫黄(S)の含有量が、3〜20質量%である蛍光体、
(2) 前記希土類元素が、ランタン、ガドリニウム、イッテルビウム、及びイットリウムのうちいずれか1種以上である(1)に記載の蛍光体、
(3) 前記酸化ガリウムのGaの一部がAl,In,Ge,Siのうちいずれか1種以上で置換されてなる(1)または(2)に記載の蛍光体、
(4) ユーロピウムの含有量が、ガリウムと希土類元素の合計100原子に対して0.5〜10原子である(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の蛍光体、
(5) 前記母体成分のR (R:希土類元素)およびGa の複合酸化物が、3R ・5Ga の複合酸化物である(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の蛍光体、
(6) X線回折において、主たる回折ピークとしてd値が2.74Å,2.51Å,1.64Å,3.07Åの複合酸化物のピークを有する(1)乃至(5)のいずれか1つに記載の蛍光体、
(7) 波長300nmから波長500nmの励起光により、波長530nmから波長560nmにピークを有する発光スペクトルが得られる(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の蛍光体、
(8) 波長440nmから波長600nmの励起光により、波長630nmから波長640nmにピークを有する発光スペクトルが得られる(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の蛍光体、
(9) (1)乃至(8)のいずれかに記載の蛍光体を製造する方法であって、酸化ガリウム、希土類元素の酸化物、酸化ユーロピウム、アルカリ土類金属の化合物をモル比がそれぞれ(2〜4):(1〜3):(0.025〜0.5):(1〜12)となるように混合した後、熱処理する蛍光体の製造方法、
(10) さらに、前記モル比においてアルカリ金属化合物を0〜2モル(0を含まない)のモル比率で添加する(9)に記載の蛍光体の製造方法、
(11) 熱処理が、還元性雰囲気で行われる(9)または(10)に記載の蛍光体の製造方法、
(12) 熱処理が、還元性雰囲気で熱処理した後、さらに不活性ガス雰囲気で熱処理するものである(9)または(10)に記載の蛍光体の製造方法、
(13) 熱処理が、還元性雰囲気で熱処理した後、硫化水素0〜1vol%、水素を0〜2vol%、残部が不活性ガスである雰囲気中で熱処理するものである(9)または(10)に記載の蛍光体の製造方法、
(14) 還元性雰囲気が、硫化水素および水素を含、残部が不活性ガスからなる(11)乃至(13)のいずれか1つに記載の蛍光体の製造方法、
(15) アルカリ土類金属化合物が、MgO、CaO、SrO、BaOのうちいずれか1種以上である(9)乃至(14)のいずれか1つに記載の蛍光体の製造方法、
(16) (9)乃至(15)のいずれか1つに記載の蛍光体の製造方法により製造された蛍光体、
(17) (16)に記載の蛍光体と、該蛍光体を励起する光源として紫外から緑色の発光を示す発光ダイオードとを備えたランプ、
(18) 上記蛍光体を励起する光源の発光波長が300nmから600nmである(17)に記載のランプ、
(19) 上記蛍光体を励起する光源である発光ダイオードが窒化ガリウム系化合物半導体からなるものである(17)または(18)に記載のランプ、の各発明である。
The present invention has been made to solve the above problems, and includes the following inventions. That is,
(1) A phosphor containing gallium oxide as a base component and europium as an activator, comprising at least one kind of rare earth element oxide or oxysulfide, alkaline earth metal oxide or sulfide including one or more, Ri Na contain one or more of sulfur or sulfur compounds, wherein the matrix component is R 2 O 3: as a main component a complex oxide of (R a rare earth element) and Ga 2 O 3 further, the content of sulfur (S) is 3 to 20% by mass Ru phosphor,
(2) The phosphor according to (1), wherein the rare earth element is one or more of lanthanum, gadolinium, ytterbium, and yttrium.
(3) The phosphor according to (1) or (2), wherein a part of Ga of the gallium oxide is substituted with at least one of Al, In, Ge, and Si
(4) The phosphor according to any one of (1) to (3), wherein the content of europium is 0.5 to 10 atoms with respect to a total of 100 atoms of gallium and rare earth elements,
(5) The composite oxide of R 2 O 3 (R: rare earth element) and Ga 2 O 3 as the base component is a composite oxide of 3R 2 O 3 · 5Ga 2 O 3 (1) to (4) The phosphor according to any one of
(6) In X-ray diffraction, any one of (1) to (5) having a complex oxide peak having a d value of 2.74Å, 2.51Å, 1.64Å, and 3.07Å as a main diffraction peak The phosphor according to claim 1,
(7) The phosphor according to any one of (1) to (6), wherein an emission spectrum having a peak from a wavelength of 530 nm to a wavelength of 560 nm is obtained by excitation light having a wavelength of 300 nm to 500 nm.
(8) The phosphor according to any one of (1) to (6), wherein an emission spectrum having a peak from a wavelength of 630 nm to a wavelength of 640 nm is obtained by excitation light having a wavelength of 440 nm to 600 nm.
(9) A method for producing the phosphor according to any one of (1) to (8), wherein gallium oxide, a rare earth element oxide, europium oxide, and an alkaline earth metal compound are each in a molar ratio ( 2-4): (1-3): (0.025-0.5): (1-12) After mixing so that it may become, the manufacturing method of the fluorescent substance heat-processed,
(10) The method for producing a phosphor according to (9), wherein the alkali metal compound is further added at a molar ratio of 0 to 2 mol (not including 0) in the molar ratio.
(11) The method for producing a phosphor according to (9) or (10), wherein the heat treatment is performed in a reducing atmosphere,
(12) The method for producing a phosphor according to (9) or (10), wherein the heat treatment is a heat treatment in a reducing atmosphere and then a heat treatment in an inert gas atmosphere.
(13) After the heat treatment is performed in a reducing atmosphere, heat treatment is performed in an atmosphere in which hydrogen sulfide is 0 to 1 vol%, hydrogen is 0 to 2 vol%, and the balance is an inert gas (9) or (10) A method for producing the phosphor according to claim 1,
(14) The method for producing a phosphor according to any one of (11) to (13), wherein the reducing atmosphere contains hydrogen sulfide and hydrogen, and the balance is made of an inert gas.
(15) The method for producing a phosphor according to any one of (9) to (14), wherein the alkaline earth metal compound is at least one of MgO, CaO, SrO, and BaO.
(16) A phosphor manufactured by the method for manufacturing a phosphor according to any one of (9) to (15),
(17) A lamp comprising the phosphor according to (16) and a light emitting diode that emits ultraviolet to green light as a light source for exciting the phosphor,
(18) The lamp according to (17), wherein an emission wavelength of a light source for exciting the phosphor is 300 nm to 600 nm,
(19) Each of the inventions of the lamp according to (17) or (18), wherein the light emitting diode which is a light source for exciting the phosphor is made of a gallium nitride compound semiconductor.

本発明の好ましい実施形態における蛍光体は、励起波長として300nmの紫外域から400〜600nmの可視光域まで幅広い波長が使用でき、しかも発光波長を黄色から赤色まで変化させることができるので、高輝度且つ、演色性に優れた白色LEDの作成に用いることができるものとなる。
この様に多様性に富むため、デイスプレイ、液晶バックライト、白色LED、照明用LEDに利用することが可能となる。
The phosphor in a preferred embodiment of the present invention can use a wide wavelength range from 300 nm ultraviolet to 400 to 600 nm as an excitation wavelength, and can change the emission wavelength from yellow to red. And it can be used for preparation of white LED excellent in color rendering.
Thus, since it is rich in diversity, it can be used for a display, a liquid crystal backlight, a white LED, and an illumination LED.

本発明の好ましい実施態様における蛍光体は、母体成分に酸化ガリウム、付活剤にユーロピウムを含有する蛍光体であって、希土類元素の酸化物もしくはオキシ硫化物のうちの1種以上、アルカリ土類金属の酸化物もしくは硫化物のうちの1種以上、硫黄もしくは硫黄化合物のうちの1種以上を含有してなる蛍光体である。
本発明の好ましい実施態様における蛍光体は、希土類元素の酸化物(R:Rは希土類元素)と酸化ガリウム(Ga)の複合酸化物、その他の酸化物、オキシ硫化物を含んでなる蛍光体であって、発光剤として2価のユーロピウムイオン(Eu+2)で付活させ、硫黄イオン(S−2)で励起波長を拡張したものである。
本発明の好ましい実施態様における蛍光体は、bB・cGa・dR:Eu:Sで示される。ここで、Bはアルカリ土類金属の酸化物、RはEuを除く希土類元素、Euはユーロピウム、Sは硫黄を示し、b:c:dの値はモル比で(1〜12):(2〜4):(1〜3)である。
本発明の好ましい実施態様における蛍光体においては、主母体であるGaのGa一部をAl、In、Ge、Siのいずれか1種以上の元素の酸化物で置換したものも使用できる。このような酸化物を使用することにより、発光特性が改善される。さらに蛍光体製造時の熱処理で焼結し難くなると共に、以後の蛍光体を粉末加工する際の粉体の取り扱いが容易となる場合がある。
希土類元素の酸化物としては、発光剤であるEuを除く希土類元素のうち、La、Gd、Yb、Yの酸化物が使用できる。そして赤色付加あるいは赤色発光させるためには、Y及びGdの酸化物がより好ましい。
The phosphor in a preferred embodiment of the present invention is a phosphor containing gallium oxide as a matrix component and europium as an activator, and one or more of rare earth oxides or oxysulfides, alkaline earths The phosphor contains one or more of metal oxides or sulfides and one or more of sulfur or sulfur compounds.
In a preferred embodiment of the present invention, the phosphor comprises a rare earth element oxide (R 2 O 3 : R is a rare earth element) and a gallium oxide (Ga 2 O 3 ) composite oxide, other oxides, and oxysulfides. It is a phosphor comprising, activated with divalent europium ions (Eu +2 ) as a luminescent agent, and extended in excitation wavelength with sulfur ions (S −2 ).
The phosphor in a preferred embodiment of the present invention is represented by bB.cGa 2 O 3 .dR 2 O 3 : Eu: S. Here, B is an alkaline earth metal oxide, R is a rare earth element excluding Eu, Eu is europium, S is sulfur, and the value of b: c: d is a molar ratio of (1-12) :( 2 ~ 4): (1-3).
In the phosphor according to a preferred embodiment of the present invention, a phosphor in which Ga part of Ga 2 O 3 which is the main matrix is replaced with an oxide of at least one of Al, In, Ge and Si can be used. . By using such an oxide, the light emission characteristics are improved. Further, it may be difficult to sinter by heat treatment at the time of manufacturing the phosphor, and it may be easy to handle the powder when the subsequent phosphor is powder processed.
As rare earth element oxides, oxides of La, Gd, Yb, and Y can be used among rare earth elements excluding Eu as a luminescent agent. In order to add red or emit red light, oxides of Y and Gd are more preferable.

アルカリ土類金属の化合物としては、Mg,Ca,Sr,Baの酸化物あるいは炭酸塩のいずれも使用可能である。アルカリ土類金属の酸化物Bは発光の色調を変えるため好ましく使用される。例えば黄色光を得るにはCaOが最も好ましく、青緑色を帯びた黄色光を得るにはBaOを使用し、緑色を帯びた黄色光を得るにはMgOが使用できる。
母体として使用される酸化物の種類や比率によって、発光する波長を幅広く変化させることが可能となる。
蛍光体製造工程で形成される希土類元素のオキシ硫化物や、アルカリ土類金属の硫化物、その他の硫化物も母体として使用される。ここで希土類元素のオキシ硫化物とはRSの形をなすもので、原料の硫化処理工程で希土類元素の酸化物が一部硫化したものである。
As the alkaline earth metal compound, any of oxides or carbonates of Mg, Ca, Sr, and Ba can be used. Alkaline earth metal oxide B is preferably used to change the color tone of light emission. For example, CaO is most preferable for obtaining yellow light, BaO is used for obtaining yellowish light with a bluish green color, and MgO can be used for obtaining yellowish light with a greenish color.
Depending on the type and ratio of the oxide used as the base material, the wavelength of light emission can be widely changed.
Rare earth element oxysulfides, alkaline earth metal sulfides, and other sulfides formed in the phosphor manufacturing process are also used as a base material. Here, the rare earth element oxysulfide is in the form of R 2 O 2 S, and is an oxide of the rare earth element partially sulfided in the raw material sulfidation process.

本発明の蛍光体においては、アルカリ金属化合物を添加することも可能であり、例えばLi,Na,Kの酸化物あるいは炭酸塩が使用できる。例えばLiO は、緑色系の発光性を改良するのに効果があるが、必ずしも必須成分ではなく発色波長に応じて添加すればよい。 In the phosphor of the present invention, an alkali metal compound can be added, and for example, an oxide or carbonate of Li, Na, K can be used. For example, Li 2 O is effective in improving the green light-emitting property, but it is not necessarily an essential component and may be added according to the color development wavelength.

ユーロピウム(Eu)は発光剤として作用する。本発明の好ましい実施形態における蛍光体では、Euの一部をSm,Tm,Yb,Ceの希土類元素のいずれか1種以上で置換したものであっても良い。 従来の酸化物系蛍光体では、陰イオンは酸素であり紫外線により励起しても可視光域にエネルギー吸収帯を有さないため、可視光線で励起して発光するものは極めて少なかった。本発明の好ましい実施態様ではこの励起域を可視域まで広げるため、ユーロピウムを2価に還元しつつ、母体酸化物をほとんど硫化することなくユーロピウムイオンまたは該イオンの近傍を部分硫化する。
蛍光体に含まれる発光剤であるEuは、その一部または全部が2価イオンとなっていることが好ましく、かなりの比率で還元されて2価イオンとなっていることが、求める発光波長を得るためにさらに好ましい。2価のユーロピウムを発光剤として使うことで、3価のユーロピウムを発光剤とした場合に比較して、ブロードで演色性の良い発光を得ることができる。発光剤としてEuを使用すると共に、ユーロピウムイオンまたは該イオンの近傍を部分硫化することにより、励起波長域を紫外域から近紫外、さらに可視域の青色部まで拡張させることができ、青色LEDなどの可視光励起光源の使用が可能となり、より多様な色調の発光が得られるようになるために好ましい。
このような効果を発揮するEuの含有量は、ガリウムと希土類元素の合計100原子に対して0.5〜10原子が好ましく、1〜4原子の範囲がより好ましい。
Europium (Eu) acts as a luminescent agent. In the phosphor according to a preferred embodiment of the present invention, a part of Eu may be substituted with one or more of Sm, Tm, Yb, and Ce rare earth elements. In the conventional oxide-based phosphor, the anion is oxygen and does not have an energy absorption band in the visible light region even when excited by ultraviolet rays. In a preferred embodiment of the present invention, in order to extend this excitation region to the visible region, europium ions or the vicinity of the ions are partially sulfided while reducing the base oxide to almost no sulfidation while reducing europium bivalently.
It is preferable that part or all of Eu, which is a luminescent agent contained in the phosphor, be divalent ions, and that it be reduced to a divalent ion by a considerable ratio to obtain a desired emission wavelength. More preferred for obtaining. By using divalent europium as the luminescent agent, it is possible to obtain light emission with broad and good color rendering as compared with the case where trivalent europium is used as the luminescent agent. By using Eu as a luminescent agent and partially sulfiding the europium ion or the vicinity of the ion, the excitation wavelength range can be expanded from the ultraviolet range to the near ultraviolet, and further to the blue portion of the visible range. It is preferable because a visible light excitation light source can be used and light emission of various colors can be obtained.
The content of Eu exhibiting such effects is preferably 0.5 to 10 atoms, more preferably 1 to 4 atoms, based on a total of 100 atoms of gallium and rare earth elements.

上述の通り硫黄(S)は、励起域を可視光部にまで拡張するために有効である。
アルカリ土類金属の酸化物、希土類元素の酸化物、あるいは酸化ガリウムの存在下でSを含むガスを流すと、Sと親和力の大きなアルカリ土類金属と2価状態のEuが優先的に反応し、且つ希土類元素の酸化物の一部がオキシ硫化物になると考えられる。このように発光剤であるEu周辺の酸化物の酸素とイオウが一部置換されて発光部を部分硫化することによって、蛍光体を励起するための吸収波長を可視領域へ長波長化させるとともに、発光色を黄色から赤色まで変化させることが可能となる。
この部分硫化処理による反応生成物は、X線回折によってもd値が2.74Å,2.51Å,1.64Å,3.07Åなどの希土類元素とガリウムの複合酸化物のピークであることが確認されている。しかし、例えばd値が3.20Å,3.00Å,1.85Å,2.82Åなどの硫化ガリウムGaの結晶性のピークは認められない。このような状態をもたらすSの含有量は、3〜20wt%が好ましく、より好ましくは5〜15wt%程度である。この硫黄の分析は、例えば炭素・硫黄分析装置(LECO社製)で測定することができる。
As described above, sulfur (S) is effective for extending the excitation range to the visible light region.
When a gas containing S in the presence of an alkaline earth oxide, rare earth oxide, or gallium oxide is flowed, alkaline earth metal having a high affinity for S and Eu in a divalent state react preferentially. In addition, it is considered that a part of the rare earth element oxide becomes an oxysulfide. Thus, by partially replacing oxygen and sulfur in the oxide around Eu, which is a luminescent agent, and partially sulfiding the light emitting part, the absorption wavelength for exciting the phosphor is lengthened to the visible region, The emission color can be changed from yellow to red.
It is confirmed by X-ray diffraction that the reaction product by this partial sulfidation treatment is a peak of a complex oxide of rare earth elements and gallium, such as d values of 2.74, 2.51, 1.64, and 3.07. Has been. However, the crystalline peak of gallium sulfide Ga 2 S 3 such as d value of 3.20Å, 3.00Å, 1.85Å, 2.82Å is not recognized. The content of S that brings about such a state is preferably 3 to 20 wt%, more preferably about 5 to 15 wt%. This analysis of sulfur can be measured by, for example, a carbon / sulfur analyzer (manufactured by LECO).

このようにGaおよびRの複合酸化物、その他の希土類元素の酸化物、オキシ硫化物等が母体を構成する蛍光体であって、2価のユーロピウムイオンで付活させ、硫黄イオンでユーロピウムイオンの近傍を部分硫化することにより、励起波長域を300nmの紫外域から可視光域の600nmまで拡張させるとともに、青色LEDなどの可視光励起光源を使用して波長530nmから640nmの発光までが得られるようになる。 Thus, a composite oxide of Ga 2 O 3 and R 2 O 3 , oxides of other rare earth elements, oxysulfides, etc. are phosphors constituting the matrix, and activated with divalent europium ions, By partially sulfiding the vicinity of the europium ion with sulfur ions, the excitation wavelength range is expanded from the 300 nm ultraviolet range to the visible light range 600 nm, and light emission with a wavelength of 530 nm to 640 nm using a visible light excitation light source such as a blue LED is used. Until now.

次に、本発明の好ましい実施態様における黄色蛍光体の製造方法について説明する。
本発明の好ましい実施態様における蛍光体の製造方法は、酸化ガリウム、希土類元素酸化物、酸化ユーロピウム及びアルカリ土類金属の酸化物あるいは炭酸塩を、モル比がそれぞれ(2〜4):(1〜3):(0.025〜0.5):(1〜12)となるように混合した後、硫黄を含む還元性雰囲気中で800℃以上で熱処理する。酸化ガリウムに代えてAl,In,GeO ,SiO のいずれか1種以上を加えることもできる。
前記アルカリ土類金属の酸化物としてはMgO、CaO、SrO、BaOのうちいずれか1種以上、あるいはアルカリ土類金属の炭酸塩(MgCO,CaCO,SrCO,BaCO等)のうちいずれか1種以上を使用することができる。青色LED励起で黄色発光をさせて白色光を得るにはCaOを使用するのが最も好ましい。BaOあるいはMgOは青緑味を帯びた白色になる。黄色発光を得るための好ましいCaO量は、上記モル比で2〜4モルである。
必要により原料として酸化リチウム(LiO)等のアルカリ金属の酸化物を2モル以下の範囲で添加することもできる。
Next, a method for producing a yellow phosphor according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
In a preferred embodiment of the present invention, the phosphor production method comprises gallium oxide, rare earth element oxide, europium oxide, and alkaline earth metal oxide or carbonate in a molar ratio of (2-4) :( 1 3): (0.025 to 0.5): After mixing to be (1 to 12), heat treatment is performed at 800 ° C. or higher in a reducing atmosphere containing sulfur. Instead of gallium oxide, any one or more of Al 2 O 3 , In 2 O 3 , GeO 2 , and SiO 2 can be added.
As the alkaline earth metal oxide, any one or more of MgO, CaO, SrO, BaO or alkaline earth metal carbonates (MgCO 3 , CaCO 3 , SrCO 3 , BaCO 3, etc.) 1 or more types can be used. In order to obtain white light by emitting yellow light with blue LED excitation, it is most preferable to use CaO. BaO or MgO becomes a bluish white. The preferable amount of CaO for obtaining yellow light emission is 2-4 mol in the said molar ratio.
If necessary, an alkali metal oxide such as lithium oxide (Li 2 O) can be added in a range of 2 mol or less as a raw material.

この蛍光体の構成成分はX線回折により3R・5Gaの複合酸化物を主成分とし、その他RS、R、CaGaなどのピークが顕れる。なお、ガリウムの硫化物、例えばGaのd値(3.20Å、3.00Å、1.85Å)は認められない。
このようにして得られた蛍光体は、波長300nmから波長500nmの励起光により、波長530nmから波長560nmのピーク波長を有する発光スペクトルが得られる。
The constituents of this phosphor are mainly composed of a composite oxide of 3R 2 O 3 · 5Ga 2 O 3 by X-ray diffraction, and other peaks such as R 2 O 2 S, R 2 O 3 , and CaGa 2 S 4 appear. . It should be noted that d values (3.20, 3.00, 1.85) of gallium sulfide, for example, Ga 2 S 3 are not recognized.
In the phosphor thus obtained, an emission spectrum having a peak wavelength from 530 nm to 560 nm can be obtained by excitation light having a wavelength from 300 nm to 500 nm.

硫化処理の硫黄源としては、粉末硫黄、二硫化炭素、硫化ナトリウムのいずれも使用可能であるが、好ましくは硫化水素を用いる。この時、母体全体を硫化物、或はオキシ硫化物にする必要はなく、主母体である酸化希土と酸化ガリウムの複合酸化物の結晶相を変化させない程度の部分硫化を行うことが好ましく、たとえば、ユーロピウムの近傍に存在する酸素原子の一部を硫黄原子で置換する程度とすることがさらに好ましい。
この硫化処理は、アルゴンガス或は、窒素ガス等の不活性ガスに、硫化水素と水素ガスを混合した還元性ガスを使用して、Euを2価のイオンに還元する処理と同時に硫化処理を行うことが好ましい。
還元・硫化処理の場合の硫化水素ガスの濃度は、2〜20Vol%、好ましくは5〜10Vol%である。この混合ガス中に、0.5〜10Vol%の水素ガスを添加するとさらに好ましい。
この場合の熱処理時間は800〜1200℃、好ましくは900〜1100℃で行う。
熱処理時間は1〜10時間程度が好ましく、より好ましくは1〜5時間程度である。
As the sulfur source for the sulfiding treatment, any of powdered sulfur, carbon disulfide and sodium sulfide can be used, but preferably hydrogen sulfide is used. At this time, it is not necessary to make the whole base sulfide or oxysulfide, and it is preferable to perform partial sulfidation to such an extent that the crystal phase of the composite oxide of rare earth oxide and gallium oxide as the main base is not changed, For example, it is more preferable that a part of oxygen atoms existing in the vicinity of europium is replaced with sulfur atoms.
This sulfidation treatment uses a reducing gas in which hydrogen sulfide and hydrogen gas are mixed with an inert gas such as argon gas or nitrogen gas, and simultaneously performs sulfidation treatment to reduce Eu to divalent ions. Preferably it is done.
The concentration of hydrogen sulfide gas in the reduction / sulfurization treatment is 2 to 20 Vol%, preferably 5 to 10 Vol%. It is more preferable to add 0.5 to 10% by volume of hydrogen gas to the mixed gas.
In this case, the heat treatment time is 800 to 1200 ° C, preferably 900 to 1100 ° C.
The heat treatment time is preferably about 1 to 10 hours, more preferably about 1 to 5 hours.

次に、本発明の好ましい実施態様における赤色蛍光体の製造方法について説明する。
本発明の好ましい実施態様における蛍光体の製造方法は、酸化ガリウム、希土類酸化物、酸化ユーロピウム及び酸化カルシウムをモル比がそれぞれ(2〜4):(1〜3):(0.025〜0.5):(2〜12)となるように混合した後、硫黄または硫黄化合物を含む還元性雰囲気中で900℃以上に熱処理する。赤色発光の蛍光体を得るには、アルカリ土類金属として酸化カルシウムあるいは炭酸カルシウムを用いるのが好ましい。酸化カルシウム量は上記モル比で4〜10モルであると特に好ましい。
次に、上記方法により得られた蛍光体を不活性ガス雰囲気にて、温度800〜1200℃、より好ましくは900〜1100℃で3〜10時間熱処理する。この不活性ガス中に水素ガスを2vol%以下、および硫化水素ガスを1vol%以下添加しても良い、なお0〜5vol%の空気を添加しても差し支えない。この空気の量が多すぎると、発光剤の2価Euイオンが3価Euイオンに酸化され、さらに部分硫化された発光部も酸化物状態に変わるので、赤色発光は失活する傾向がある。
この熱処理により蛍光体中の硫黄含有量は減少し、黄色発光は消失する。そして代わりに波長約630nmの赤色発光強度が増加する。この赤色螢光体の励起波長は440〜600nmである。
Next, a method for producing a red phosphor according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
In the method for producing a phosphor in a preferred embodiment of the present invention, the molar ratio of gallium oxide, rare earth oxide, europium oxide and calcium oxide is (2-4) :( 1-3) :( 0.025-0. 5): After mixing to be (2-12), heat treatment is performed at 900 ° C. or higher in a reducing atmosphere containing sulfur or a sulfur compound. In order to obtain a red-emitting phosphor, calcium oxide or calcium carbonate is preferably used as the alkaline earth metal. The amount of calcium oxide is particularly preferably 4 to 10 mol in the above molar ratio.
Next, the phosphor obtained by the above method is heat-treated in an inert gas atmosphere at a temperature of 800 to 1200 ° C., more preferably 900 to 1100 ° C. for 3 to 10 hours. Hydrogen gas may be added to the inert gas at 2 vol% or less, and hydrogen sulfide gas may be added at 1 vol% or less, or 0 to 5 vol% air may be added. If the amount of air is too large, the divalent Eu ions of the luminescent agent are oxidized to trivalent Eu ions, and the light-emitting portion that is further partially sulfided also changes to an oxide state, so that red light emission tends to be deactivated.
This heat treatment reduces the sulfur content in the phosphor, and the yellow light emission disappears. Instead, the red emission intensity at a wavelength of about 630 nm increases. The excitation wavelength of this red phosphor is 440 to 600 nm.

得られた赤色蛍光体の構成成分はX線回折により、3R・5Ga複合酸化物を主成分とし、その他RS、R、CaSなどのピークが顕れる。なおガリウムの硫化物、例えばGaのd値(3.20Å、3.00Å、1.85Å、2.82Å)は認められない。このことから、結晶性のGaの含有はないか、含有されていても微量であると考えられる。
このようにして得られた蛍光体は、波長440nmから波長600nmの励起光により、波長630nmから波長640nmのピーク波長の発光スペクトルを有する。
Constituent components of the obtained red phosphor are mainly composed of 3R 2 O 3 · 5Ga 2 O 3 complex oxide and other peaks such as R 2 O 2 S, R 2 O 3 , and CaS are revealed by X-ray diffraction. . Note sulfide gallium, for example, d values of Ga 2 S 3 (3.20Å, 3.00Å , 1.85Å, 2.82Å) is not observed. From this, it is considered that the crystalline Ga 2 S 3 is not contained or is contained in a trace amount even if it is contained.
The phosphor thus obtained has an emission spectrum having a peak wavelength from 630 nm to 640 nm by excitation light having a wavelength from 440 nm to 600 nm.

この蛍光体は構成成分を同じとし、酸化カルシウムの配合量および熱処理時のガス濃度および温度を調節する事により、黄色、赤味付加した黄色、更に赤色まで発光色を変化できる。よって求める色調の蛍光体に合った処理条件、処理段階で随時硫化反応を終了させれば目的の発光色を得ることができる。
さらに、蛍光体の構成成分が同じなので、黄色蛍光体又は赤色蛍光体を任意の割合で混合して、色調を調整することができる。例えば、黄色蛍光体に赤色蛍光体を5〜20wt%混合すれば赤色が付加された白色光が得られる。さらに白色点に近い暖色系白色光を得るには、10wt%程度の混合率がより好ましい。なお、母体構成成分が同じなので、混合してもお互いの発光が阻害し合って発光強度が大きく低下するような現象は認められない。
This phosphor has the same constituent components, and the emission color can be changed from yellow, reddish yellow, and further red by adjusting the amount of calcium oxide and the gas concentration and temperature during heat treatment. Therefore, the target emission color can be obtained if the sulfurization reaction is terminated at any time in the processing conditions and processing steps suitable for the desired color tone phosphor.
Further, since the constituent components of the phosphor are the same, the color tone can be adjusted by mixing the yellow phosphor or the red phosphor at an arbitrary ratio. For example, if 5 to 20 wt% of a red phosphor is mixed with a yellow phosphor, white light with red added can be obtained. Furthermore, in order to obtain warm white light close to the white point, a mixing ratio of about 10 wt% is more preferable. In addition, since the matrix constituent components are the same, even if they are mixed, a phenomenon in which the light emission is inhibited and the light emission intensity is greatly reduced is not recognized.

次に、ランプ等の発光装置について説明する。
本発明の好ましい実施態様における蛍光体を使用してランプ等の発光装置を形成する場合には、300nmから600nmの波長域に発光する半導体発光素子を組み合わせて発光装置を構成することが可能である。半導体発光素子は、発光スペクトルが250nmから600nmに発光可能なものであれば際限なく使用可能であり、例えばZnSeやIII族窒化物半導体などが使用できる。III族窒化物半導体は、InαAlβGa1−αーβN( 但し、0≦α、0≦β、α+β≦1)で表されるものである。この中で効率の点から窒化ガリウム系化合物半導体が好ましく用いられる。これらはMOCVD法やHVPE法等により発光素子として基板上に形成される。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やpn接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
Next, a light emitting device such as a lamp will be described.
In the case of forming a light-emitting device such as a lamp using the phosphor according to a preferred embodiment of the present invention, a light-emitting device can be configured by combining semiconductor light-emitting elements that emit light in a wavelength region of 300 to 600 nm. . The semiconductor light emitting device can be used without limitation as long as the emission spectrum can emit light from 250 nm to 600 nm, and for example, ZnSe or a group III nitride semiconductor can be used. Group III nitride semiconductor, In α Al β Ga 1- α over beta N (where, 0 ≦ α, 0 ≦ β , α + β ≦ 1) is represented by. Of these, gallium nitride compound semiconductors are preferably used from the viewpoint of efficiency. These are formed on the substrate as light emitting elements by MOCVD, HVPE, or the like. Examples of the semiconductor structure include a homostructure, a heterostructure, or a double heterostructure having a MIS junction, a PIN junction, a pn junction, or the like. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. In addition, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed in a thin film in which a quantum effect is generated can be used.

半導体発光素子上に設ける蛍光体層は、少なくとも1種以上の蛍光体を単層又は複数層として層状に積層配置しても良いし、複数の蛍光体を単一の層内に混合して配置しても良い。上記発光素子上に蛍光体層を設ける形態としては、発光素子の表面を被覆するコーティング部材に蛍光体を混合する形態、モールド部材に蛍光体を混合する形態、或いはモールド部材に被せる被覆体に蛍光体を混合する形態、更にはLEDランプの投光側前方に蛍光体を混合した透光可能なプレートを配置する形態等が挙げられる。
また、上記蛍光体は発光素子上のモールド部材に少なくとも1種以上の蛍光体を添加しても良い。更に、上記蛍光体の1種以上の蛍光体層を、発光素子の外側に設けても良い。
発光素子の外側に設ける形態としては、発光素子のモールド部材の外側表面に蛍光体を層状に塗布する形態、或いは蛍光体をゴム,樹脂,エラストマー、低融点ガラス等に分散させた成形体(例えばキャップ状)を作製し、これを発光素子に被覆する形態、又は前記成形体を平板状に加工し、これを発光素子の前方に配置する形態等が挙げられる。
蛍光体を樹脂に混ぜる場合には、樹脂に対する蛍光体の仕込み比として、例えば0.001質量%から50質量%の範囲を用いることができるが必ずしもこれに限定されるものではない。最適な仕込み比は、蛍光体の効率、粒径、比重、樹脂の粘性などによって異なり、これらに応じた仕込み比を決定するのが一般的である。
The phosphor layer provided on the semiconductor light emitting device may be arranged in a layered manner in which at least one kind of phosphors is a single layer or a plurality of layers, or a plurality of phosphors are mixed and arranged in a single layer. You may do it. As a form of providing the phosphor layer on the light emitting element, a form in which the phosphor is mixed with a coating member that covers the surface of the light emitting element, a form in which the phosphor is mixed with the mold member, or a fluorescent substance is applied to the covering on the mold member. The form which mixes a body, Furthermore, the form which arrange | positions the translucent plate which mixed the fluorescent substance in the light emission side front of an LED lamp, etc. are mentioned.
Moreover, you may add at least 1 sort (s) or more of fluorescent substance to the mold member on a light emitting element. Furthermore, you may provide the 1 or more types of fluorescent substance layer of the said fluorescent substance on the outer side of a light emitting element.
As a form provided on the outside of the light emitting element, a form in which the phosphor is applied in a layered manner on the outer surface of the mold member of the light emitting element, or a molded body in which the phosphor is dispersed in rubber, resin, elastomer, low-melting glass (for example, And a form in which the light-emitting element is coated with the light-emitting element, or a form in which the molded body is processed into a flat plate shape and disposed in front of the light-emitting element.
When the phosphor is mixed with the resin, the charging ratio of the phosphor to the resin can be, for example, in the range of 0.001% by mass to 50% by mass, but is not necessarily limited thereto. The optimum charging ratio varies depending on the efficiency of the phosphor, the particle diameter, the specific gravity, the viscosity of the resin, and the charging ratio is generally determined according to these.

(実施例1)
炭酸カルシウムを8.0g、酸化ガリウムを22.5g、酸化イットリウムを18.0gr、酸化ユーロピウムを1.41gの量で秤量し、充分混合した。それをアルミナルツボに入れアルゴンガス中に硫化水素を7Vol%、水素ガスを5Vol%添加して調整された還元性反応ガスを流しつつ、925℃で3時間硫化処理をした。得られた蛍光体中のイオウ含有量は12wt%であった。X線回折測定で確認したところ主成分は3Y・5Ga複合酸化物のd値:2.74Å、3.07Å、2.51Åに一致した。この蛍光体の構成成分は3Y・5Ga、YS、Y、CaGa:Eu:Sで示されるもので、ピーク波長が約553nmの黄色蛍光体であった。この蛍光体は、ブラックライト、近紫外LED、青色LED励起により黄色発光した。この蛍光体の励起―発光スペクトルを図1に示す。図1の発光スペクトルは励起波長460nmの場合を示す。
Example 1
8.0 g of calcium carbonate, 22.5 g of gallium oxide, 18.0 gr of yttrium oxide, and 1.41 g of europium oxide were weighed and mixed well. This was put in an alumina crucible and subjected to sulfiding treatment at 925 ° C. for 3 hours while flowing a reducing reaction gas adjusted by adding 7 vol% of hydrogen sulfide and 5 vol% of hydrogen gas in argon gas. The sulfur content in the obtained phosphor was 12 wt%. As a result of X-ray diffraction measurement, the main component coincided with d values of 3Y 2 O 3 · 5Ga 2 O 3 composite oxide: 2.742, 3.07Å, and 2.51Å. The constituents of this phosphor are 3Y 2 O 3 .5Ga 2 O 3 , Y 2 O 2 S, Y 2 O 3 , CaGa 2 S 4 : Eu: S, and have a peak wavelength of about 553 nm. It was a body. This phosphor emitted yellow light by black light, near-ultraviolet LED, and blue LED excitation. The excitation-emission spectrum of this phosphor is shown in FIG. The emission spectrum of FIG. 1 shows the case where the excitation wavelength is 460 nm.

(実施例2)
炭酸カルシウムを8.0g、酸化ガリウムを22.5g、酸化ガドリニウムを29.0gr、酸化ユーロピウムを1.41gの量で秤量し、充分混合した。それをアルミナルツボに入れアルゴンガス中に硫化水素を7Vol%、水素ガスを5Vol%添加して調整された還元性反応ガスを流しつつ、925℃で3時間硫化処理をした。得られた蛍光体をX線回折測定で確認したところ主成分は3Gd・5Ga複合酸化物のd値:2.77Å、3.09Å、2.53Åに一致した。
この蛍光体の構成成分は、3Gd・5Ga、GdS、CaGa:Eu:Sで示されるもので、ピーク波長が約553nmの黄色蛍光体であった。この蛍光体は、ブラックライト、近紫外LED、青色LED励起により黄色発光した。
引き続きこの黄色蛍光体を緩やかに赤色化処理した。すなわち、硫化水素ガスと水素ガスの添加を中止し、アルゴンガス雰囲気中で925℃の温度で1時間熱処理した。この処理によりメインピーク波長が553nmで、サブピーク波長が630nmの赤味が付加された黄色蛍光体が得られた。この蛍光体の励起―発光スペクトルを図2に示す。図2の発光スペクトルは励起波長460nmの場合を示す。
(Example 2)
8.0 g of calcium carbonate, 22.5 g of gallium oxide, 29.0 gr of gadolinium oxide, and 1.41 g of europium oxide were weighed and mixed well. This was put in an alumina crucible and subjected to sulfiding treatment at 925 ° C. for 3 hours while flowing a reducing reaction gas adjusted by adding 7 vol% of hydrogen sulfide and 5 vol% of hydrogen gas in argon gas. When the obtained phosphor was confirmed by X-ray diffraction measurement, the main component coincided with the d values of the 3Gd 2 O 3 · 5Ga 2 O 3 composite oxide: 2.77Å, 3.09Å, and 2.53Å.
The constituents of this phosphor were 3Gd 2 O 3 .5Ga 2 O 3 , Gd 2 O 2 S, CaGa 2 S 4 : Eu: S, and were yellow phosphors having a peak wavelength of about 553 nm. . This phosphor emitted yellow light by black light, near-ultraviolet LED, and blue LED excitation.
Subsequently, the yellow phosphor was gently reddished. That is, the addition of hydrogen sulfide gas and hydrogen gas was stopped, and heat treatment was performed in an argon gas atmosphere at a temperature of 925 ° C. for 1 hour. By this treatment, a yellow phosphor with a main peak wavelength of 553 nm and a sub-peak wavelength of 630 nm added with redness was obtained. The excitation-emission spectrum of this phosphor is shown in FIG. The emission spectrum of FIG. 2 shows the case where the excitation wavelength is 460 nm.

(実施例3)
炭酸カルシウムを8.0g、酸化ガリウムを22.5g、酸化ガドリニウムを29.0gr、酸化ユーロピウムを1.41gの量で秤量し、充分混合した。それをアルミナルツボに入れアルゴンガス中に硫化水素を7Vol%、水素ガスを5Vol%添加して調整された還元性反応ガスを流しつつ、925℃で3時間硫化処理をした。この黄色蛍光体を引き続きアルゴンガス雰囲気にて950℃で3時間熱処理をして赤色蛍光体を得た。得られた蛍光体の硫黄含有量は約5wt%であった。この蛍光体の構成成分は3Gd・5Ga、GdS、CaS:Eu:Sで示されるもので、ピーク波長が約635nmの赤色蛍光体であった。この蛍光体は青色LED励起により赤色発光した。
(Example 3)
8.0 g of calcium carbonate, 22.5 g of gallium oxide, 29.0 gr of gadolinium oxide, and 1.41 g of europium oxide were weighed and mixed well. This was put in an alumina crucible and subjected to sulfiding treatment at 925 ° C. for 3 hours while flowing a reducing reaction gas adjusted by adding 7 vol% of hydrogen sulfide and 5 vol% of hydrogen gas in argon gas. This yellow phosphor was subsequently heat treated at 950 ° C. for 3 hours in an argon gas atmosphere to obtain a red phosphor. The obtained phosphor had a sulfur content of about 5 wt%. The constituents of this phosphor were 3Gd 2 O 3 .5Ga 2 O 3 , Gd 2 O 2 S, and CaS: Eu: S, and were red phosphors having a peak wavelength of about 635 nm. This phosphor emitted red light when excited by a blue LED.

(実施例4)
炭酸カルシウムを24.0g、酸化ガリウムを22.5g、酸化イットリウムを18.0gr、酸化ユーロピウムを2.82gの量で秤量し、充分混合した。それをアルミナルツボに入れアルゴンガス中に硫化水素を7Vol%、水素ガスを5Vol%添加して調整された還元性反応ガスを流しつつ、950℃で4時間硫化処理をした。引き続きアルゴンガス雰囲気にて950℃で4時間熱処理をした。得られた蛍光体中のイオウ含有量は12wt%であった。X線回折測定で確認したところ主成分は3Y・5Ga複合酸化物のd値:2.74Å、3.07Å、2.51Åに一致した。
この蛍光体の構成成分は3Y・5Ga、YS、CaS:Eu:Sで示されるもので、ピーク波長が約630nmの赤色蛍光体であった。この蛍光体は青色LED励起により赤色発光した。
この蛍光体の励起―発光スペクトルを図3に示す。図3の発光スペクトルは励起波長460nmの場合を示す。
Example 4
24.0 g of calcium carbonate, 22.5 g of gallium oxide, 18.0 gr of yttrium oxide, and 2.82 g of europium oxide were weighed and mixed well. It was placed in an alumina crucible and subjected to sulfiding treatment at 950 ° C. for 4 hours while flowing a reducing reaction gas adjusted by adding 7 vol% of hydrogen sulfide and 5 vol% of hydrogen gas in argon gas. Subsequently, heat treatment was performed at 950 ° C. for 4 hours in an argon gas atmosphere. The sulfur content in the obtained phosphor was 12 wt%. As a result of X-ray diffraction measurement, the main component coincided with d values of 3Y 2 O 3 · 5Ga 2 O 3 composite oxide: 2.742, 3.07Å, and 2.51Å.
The constituents of this phosphor were 3Y 2 O 3 .5Ga 2 O 3 , Y 2 O 2 S, and CaS: Eu: S, and were red phosphors having a peak wavelength of about 630 nm. This phosphor emitted red light when excited by a blue LED.
The excitation-emission spectrum of this phosphor is shown in FIG. The emission spectrum of FIG. 3 shows the case where the excitation wavelength is 460 nm.

(実施例5)
炭酸ストロンチウムを23.6g、酸化ガリウムを22.5g、酸化イットリウムを18.0gr、酸化ユーロピウムを1.41gの量で秤量し、充分混合した。それをアルミナルツボに入れアルゴンガス中に硫化水素を7Vol%、水素ガスを5Vol%添加して調整された還元性反応ガスを流しつつ、950℃で3時間硫化処理をした。得られた蛍光体はオレンジ色の体色を示し、X線回折測定で確認したところ主成分は3Y・5Ga複合酸化物のd値:2.74Å、3.07Å、2.51Åに一致した。
この蛍光体は近紫外LED、青色LED励起によって橙味を帯びた黄色を発光した。
この蛍光体を引き続きアルゴンガス雰囲気にて1000℃で3時間熱処理をしたが発光色は変わらず、赤色発光は得られなかった。この蛍光体の構成成分は3Y・5Ga、YS、SrS:Eu:Sで示される。
(Example 5)
23.6 g of strontium carbonate, 22.5 g of gallium oxide, 18.0 gr of yttrium oxide, and 1.41 g of europium oxide were weighed and mixed well. This was put in an alumina crucible and subjected to sulfiding treatment at 950 ° C. for 3 hours while flowing a reducing reaction gas adjusted by adding 7 vol% of hydrogen sulfide and 5 vol% of hydrogen gas in argon gas. The obtained phosphor had an orange body color, and as a result of confirmation by X-ray diffraction measurement, the main component was d value of 3Y 2 O 3 · 5Ga 2 O 3 composite oxide: 2.74Å, 3.07Å, 2 Matched 51 Å.
This phosphor emitted yellowish yellow light when excited by near-ultraviolet LED and blue LED.
This phosphor was subsequently heat-treated at 1000 ° C. for 3 hours in an argon gas atmosphere, but the emission color did not change and no red emission was obtained. The constituents of this phosphor are represented by 3Y 2 O 3 .5Ga 2 O 3 , Y 2 O 2 S, SrS: Eu: S.

(実施例6)
炭酸マグネシウムを20.2g、酸化ガリウムを22.5g、酸化イットリウムを18.0gr、酸化ユーロピウムを2.82gの量で秤量し、充分混合した。それをアルミナルツボに入れ、アルゴンガス中に硫化水素を7Vol%、水素ガスを5Vol%添加して調整された還元性反応ガスを流しつつ、925℃で3時間硫化処理をした。得られた蛍光体は黄緑色の体色を示した。この蛍光体を引き続きアルゴンガス雰囲気にて1000℃で3時間熱処理をしたが発光色は変わらず、赤色発光は得られなかった。
(Example 6)
20.2 g of magnesium carbonate, 22.5 g of gallium oxide, 18.0 gr of yttrium oxide, and 2.82 g of europium oxide were weighed and mixed well. This was put in an alumina crucible, and sulfidation treatment was performed at 925 ° C. for 3 hours while flowing a reducing reaction gas adjusted by adding 7 vol% of hydrogen sulfide and 5 vol% of hydrogen gas in argon gas. The obtained phosphor showed a yellowish green color. This phosphor was subsequently heat-treated at 1000 ° C. for 3 hours in an argon gas atmosphere, but the emission color did not change and no red emission was obtained.

(実施例7)
炭酸バリウムを23.7g、酸化ガリウムを11.2g、酸化イットリウムを9.0gr、酸化ユーロピウムを1.41gを秤量し、充分混合した。これをアルミナルツボに入れ、アルゴンガス中に硫化水素を7Vol%、水素ガスを5Vol%添加して調整された還元性反応ガスを流しつつ、950℃で3時間硫化処理をした。得られた蛍光体は青緑色の体色を示した。この蛍光体を引き続きアルゴンガス雰囲気にて1000℃で3時間熱処理をしたが発光色は変わらず、赤色発光は得られなかった。
(Example 7)
23.7 g of barium carbonate, 11.2 g of gallium oxide, 9.0 gr of yttrium oxide, and 1.41 g of europium oxide were weighed and mixed well. This was put in an alumina crucible and subjected to sulfiding treatment at 950 ° C. for 3 hours while flowing a reducing reaction gas adjusted by adding 7 vol% of hydrogen sulfide and 5 vol% of hydrogen gas in argon gas. The obtained phosphor showed a blue-green body color. This phosphor was subsequently heat-treated at 1000 ° C. for 3 hours in an argon gas atmosphere, but the emission color did not change and no red emission was obtained.

(実施例8)
実施例1の黄色蛍光体10.0grに実施例4の赤色螢光体1.0grを添加し充分混合した。得られた混合蛍光体は460nm発光の青色LEDで励起すると、赤味を帯びた暖色系白色光を発した。使用した黄色及び赤色発光体は、構成成分がほとんど同じなのでお互いの発光が阻害されることは無く、良好な演色性を有する暖色系の白色合成光が発光することが確認された。
(Example 8)
To 10.0 gr of the yellow phosphor of Example 1, 1.0 gr of the red phosphor of Example 4 was added and mixed well. When the obtained mixed phosphor was excited by a blue LED emitting 460 nm, it emitted reddish warm white light. Since the yellow and red light emitters used have almost the same constituent components, the light emission of each other is not hindered, and it has been confirmed that warm-colored white synthesized light having good color rendering properties is emitted.

本発明の蛍光体を利用すれば、白色LEDまたは照明用LED用の蛍光体として、産業上の利用価値は極めて大きい。   If the phosphor of the present invention is used, the industrial utility value is very large as a phosphor for white LED or illumination LED.

黄色蛍光体の励起―発光スペクトル図である。FIG. 3 is an excitation-emission spectrum diagram of a yellow phosphor. 赤色付加黄色蛍光体の励起―発光スペクトル図である。FIG. 3 is an excitation-emission spectrum diagram of a red addition yellow phosphor. 赤色蛍光体の励起―発光スペクトル図である。FIG. 3 is an excitation-emission spectrum diagram of a red phosphor.

Claims (19)

母体成分に酸化ガリウム、付活剤にユーロピウムを含有する蛍光体であって、希土類元素の酸化物もしくはオキシ硫化物のうちの1種以上、アルカリ土類金属の酸化物もしくは硫化物のうちの1種以上、硫黄もしくは硫黄化合物のうちの1種以上を含有してなり、前記母体成分がR (R:希土類元素)およびGa の複合酸化物を主成分とし、さらに、硫黄(S)の含有量が、3〜20質量%であることを特徴とする蛍光体。 A phosphor containing gallium oxide as a matrix component and europium as an activator, and one or more of oxides or oxysulfides of rare earth elements, oxides or sulfides of alkaline earth metals seed above, Ri Na contain one or more of sulfur or sulfur compounds, wherein the matrix component is R 2 O 3: a compound oxide of (R a rare earth element) and Ga 2 O 3 as a main component, further, the content of sulfur (S) is a phosphor characterized by 3-20% by mass Rukoto. 前記希土類元素が、ランタン、ガドリニウム、イッテルビウム、及びイットリウムのうちいずれか1種以上であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。   The phosphor according to claim 1, wherein the rare earth element is at least one of lanthanum, gadolinium, ytterbium, and yttrium. 前記酸化ガリウムのGaの一部がAl,In,Ge,Siのうちいずれか1種以上で置換されてなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蛍光体。   3. The phosphor according to claim 1, wherein a part of Ga of the gallium oxide is substituted with at least one of Al, In, Ge, and Si. ユーロピウムの含有量が、ガリウムと希土類元素の合計100原子に対して0.5〜10原子であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の蛍光体。   The phosphor according to any one of claims 1 to 3, wherein a content of europium is 0.5 to 10 atoms with respect to a total of 100 atoms of gallium and rare earth elements. 前記母体成分のRR of the matrix component 2 O 3 (R:希土類元素)およびGa(R: rare earth element) and Ga 2 O 3 の複合酸化物が、3RThe composite oxide of 3R 2 O 3 ・5Ga・ 5Ga 2 O 3 の複合酸化物であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の蛍光体。The phosphor according to any one of claims 1 to 4, wherein the phosphor is a composite oxide of the above. X線回折において、主たる回折ピークとしてd値が2.74Å,2.51Å,1.64Å,3.07Åの複合酸化物のピークを有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の蛍光体。   6. The X-ray diffraction has a complex oxide peak having d values of 2.74, 2.51, 1.64, and 3.07 as main diffraction peaks. The phosphor according to item 1. 波長300nmから波長500nmの励起光により、波長530nmから波長560nmにピークを有する発光スペクトルが得られることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の蛍光体。   The phosphor according to any one of claims 1 to 6, wherein an emission spectrum having a peak from a wavelength of 530 nm to a wavelength of 560 nm is obtained by excitation light having a wavelength of 300 nm to 500 nm. 波長440nmから波長600nmの励起光により、波長630nmから波長640nmにピークを有する発光スペクトルが得られることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の蛍光体。   The phosphor according to any one of claims 1 to 6, wherein an emission spectrum having a peak from a wavelength of 630 nm to a wavelength of 640 nm is obtained by excitation light having a wavelength of 440 nm to 600 nm. 請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の蛍光体を製造する方法であって、
酸化ガリウム、希土類元素の酸化物、酸化ユーロピウム、アルカリ土類金属の化合物をモル比がそれぞれ(2〜4):(1〜3):(0.025〜0.5):(1〜12)となるように混合した後、熱処理することを特徴とする蛍光体の製造方法。
A method for producing the phosphor according to any one of claims 1 to 8,
Molar ratios of gallium oxide, rare earth oxide, europium oxide, and alkaline earth metal compound are (2-4) :( 1-3) :( 0.025-0.5) :( 1-12), respectively. And then heat-treating the mixture so as to obtain a phosphor.
さらに、前記モル比においてアルカリ金属化合物を0〜2モル(0を含まない)のモル比率で添加することを特徴とする請求項9に記載の蛍光体の製造方法。   Furthermore, the manufacturing method of the fluorescent substance of Claim 9 characterized by adding an alkali metal compound in the molar ratio of 0-2 mol (it does not contain 0) in the said molar ratio. 熱処理が、還元性雰囲気で行われることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to claim 9 or 10, wherein the heat treatment is performed in a reducing atmosphere. 熱処理が、還元性雰囲気で熱処理した後、さらに不活性ガス雰囲気で熱処理するものであることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to claim 9 or 10, wherein the heat treatment is performed in a reducing atmosphere and then in an inert gas atmosphere. 熱処理が、還元性雰囲気で熱処理した後、硫化水素0〜1vol%、水素を0〜2vol%、残部が不活性ガスである雰囲気中で熱処理するものであることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の蛍光体の製造方法。   The heat treatment is performed in a reducing atmosphere, followed by heat treatment in an atmosphere containing 0 to 1 vol% hydrogen sulfide, 0 to 2 vol% hydrogen, and the balance being an inert gas. Item 11. A method for producing a phosphor according to Item 10. 還元性雰囲気が、硫化水素および水素を含み、残部が不活性ガスからなることを特徴とする請求項11乃至請求項13のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to any one of claims 11 to 13, wherein the reducing atmosphere contains hydrogen sulfide and hydrogen, and the balance is made of an inert gas. アルカリ土類金属化合物が、MgO、CaO、SrO、BaOのうちいずれか1種以上である請求項9乃至請求項14のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to any one of claims 9 to 14, wherein the alkaline earth metal compound is at least one of MgO, CaO, SrO, and BaO. 請求項9乃至請求項15のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法により製造された蛍光体。   A phosphor manufactured by the phosphor manufacturing method according to any one of claims 9 to 15. 請求項16に記載の蛍光体と、該蛍光体を励起する光源として紫外から緑色の発光を示す発光ダイオードとを備えたランプ。   A lamp comprising: the phosphor according to claim 16; and a light emitting diode that emits ultraviolet to green light as a light source for exciting the phosphor. 上記蛍光体を励起する光源の発光波長が300nmから600nmであることを特徴とする請求項17に記載のランプ。   The lamp according to claim 17, wherein an emission wavelength of a light source for exciting the phosphor is 300 nm to 600 nm. 上記蛍光体を励起する光源である発光ダイオードが窒化ガリウム系化合物半導体からなるものであることを特徴とする請求項17または請求項18に記載のランプ。   The lamp according to claim 17 or 18, wherein the light emitting diode as a light source for exciting the phosphor is made of a gallium nitride compound semiconductor.
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