JP5331089B2 - 蛍光体およびそれを用いた発光装置 - Google Patents
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Description
l,Ga)5O12蛍光体あるいは2価のユ−ロピウムで付活された(Sr,Ba,Ca)2SiO4蛍光体との組み合わせが主として用いられている。
(一般式(A)中、0.005≦a≦0.4、b+c=12、d+e=16を満足する数である)で実質的に表されるβ型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下であることを特徴とする2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体である。
(一般式(B)中、MIはLi、Na、K、Cs、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0<f≦3.0、0.005≦g≦0.4、h+k=12、m+n=16を満足する数である)で実質的に表されるα型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下であることを特徴とする2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体である。ここにおいて、MIはLiおよびCaから選ばれる少なくとも1種の元素であることが、好ましい。
(一般式(C)中、MIIはアルカリ土類金属元素であり、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、MIIIは3価の金属元素からなり、Al、Ga、In、Sc、Y、La、GdおよびLuから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0.001≦p≦0.05を満足する数である)で実質的に表され、Mnの含有率が5ppm以下であることを特徴とする2価のユーロピウム付活窒化物蛍光体である。ここにおいて、MIIIがAl、GaおよびInから選ばれる少なくとも1種の元素であることが好ましい。
一般式(A):EuaSibAlcOdNe
(一般式(A)中、0.005≦a≦0.4、b+c=12、d+e=16を満足する数である)で実質的に表されるβ型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下である2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体であり、前記黄色系発光蛍光体は、
一般式(B):MIfEugSihAlkOmNn
(一般式(B)中、MIはLi、Na、K、Cs、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0<f≦3.0、0.005≦g≦0.4、h+k=12、m+n=16を満足する数である)で実質的に表されるα型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下である2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体であり、前記赤色系発光蛍光体は、
一般式(C):(MII1-pEup)MIIISiN3
(一般式(C)中、MIIはアルカリ土類金属元素であり、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、MIIIは3価の金属元素からなり、Al、Ga、In、Sc、Y、La、GdおよびLuから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0.001≦p≦0.05を満足する数である)で実質的に表され、Mnの含有率が5ppm以下である2価のユーロピウム付活窒化物蛍光体である、発光装置についても提供する。
前記緑色系発光蛍光体は、
一般式(A):EuaSibAlcOdNe
(一般式(A)中、0.005≦a≦0.4、b+c=12、d+e=16を満足する数である)で実質的に表されるβ型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下である2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体であり、
前記赤色系発光蛍光体は、
一般式(C):(MII1-pEup)MIIISiN3
(一般式(C)中、MIIはアルカリ土類金属元素であり、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、MIIIは3価の金属元素からなり、Al、Ga、In、Sc、Y、La、GdおよびLuから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0.001≦p≦0.05を満足する数である)で実質的に表され、Mnの含有率が5ppm以下である2価のユーロピウム付活窒化物蛍光体である、発光装置についても提供する。
前記黄色系発光蛍光体は、
一般式(B):MIfEugSihAlkOmNn
(一般式(B)中、MIはLi、Na、K、Cs、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0<f≦3.0、0.005≦g≦0.4、h+k=12、m+n=16を満足する数である)で実質的に表されるα型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下である2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体である、発光装置についても提供する。
本発明の第1の蛍光体は、下記一般式(A)で実質的に表されるβ型SIALON(サイアロン)である2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体である。
上記一般式中、aの値は、0.005≦a≦0.4であり、0.01≦a≦0.2であるのが好ましい。aの値が0.005未満であると、十分な明るさが得られないという不具合があり、またaの値が0.4を超えると、濃度消光などにより、明るさが大きく低下するという不具合がある。また、上記一般式中、b+c=12であり、d+e=16である。
本発明の第2の蛍光体は、下記一般式(B)で実質的に表されるα型SIALONである2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体である。
上記一般式(B)中、MIは、Li、Na、K、Cs、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示す。中でも、LiおよびCaから選ばれる少なくとも1種を用いることにより、これを用いた発光装置においてより明るく発光するものを得ることができることから、MIがLiおよびCaから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
O0.30N15.70などを挙げることができるが、勿論これらに限定されるものではない。
本発明の第3の蛍光体は、下記一般式(C)で実質的に表される2価のユーロピウム付活窒化物蛍光体である。
上記一般式(C)中、MIIはアルカリ土類金属であり、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示す。
u0.010SiAlN3、(Ca0.97Mg0.02Eu0.01)(Al0.99Ga0.01)SiN3、(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3、(Ca0.97Sr0.01Eu0.02)(Al0.98In0.02)SiN3、(Ca0.999Eu0.001)AlSiN3、(Ca0.895Mg0.100Eu0.005)AlSiN3、(Ca0.79Sr0.20Eu0.01)AlSiN3、(Ca0.98Eu0.02)(Al0.95Ga0.05)SiN3などを挙げることができるが、勿論これらに限定されるものではない
。
ても勿論よい。
Fe含有率が10ppm、Mn含有率が2ppmである窒化珪素(Si3N4)粉末143.73g、Fe含有率が5ppm、Mn含有率が1ppmである窒化アルミニウム(AlN)粉末5.06g、Fe含有率が2ppm、Mn含有率が0.5ppmである酸化ユーロピウム(Eu2O3)粉末1.22gをボールミルにより十分混合した。得られた混合物を窒化ホウ素製の坩堝に入れ10気圧の窒素雰囲気中で、2000℃、8時間焼成した。得られた焼成物をボールミルなどにより粉砕した。この粉砕した粉末を窒化ホウ素製の坩堝に入れ、5気圧の窒素雰囲気中で、1700℃、10時間焼成した。得られた焼成物をボールミルにより粉砕した。粉砕後、1Lのビーカ中に純水1Lを入れ、さらに焼成物を投入し、撹拌を行う。所定時間撹拌後、撹拌を止め静置することによって、粉砕時生じた微粒子成分を除去した。この洗浄操作を繰り返し行うことによって、大部分の微粒子成分を除去した。その後、濾過、乾燥(110℃、16時間)した。得られた蛍光体はFe含有率が10ppm、Mn含有率が2ppmであるEu0.03Si11.63Al0.37O0.03N15.97で表されるβ型SIALONであった。
実施例1と同様の方法によって、Fe含有率が50ppm、Mn含有率が15ppmであるEu0.03Si11.63Al0.37O0.03N15.97で表される蛍光体を作製した。
Fe含有率が15ppm、Mn含有率が6ppmである窒化珪素(Si3N4)粉末158.14g、Fe含有率が4ppm、Mn含有率が1ppmである窒化アルミニウム(AlN)粉末19.75g、Fe含有率が2ppm、Mn含有率が0.3ppmである酸化ユ−ロピウム(Eu2O3)粉末2.83g、Fe含有率が1ppm、Mn含有率が0.3ppmである炭酸カルシウム(CaCO3)粉末19.29gをボールミルにより十分混合した。得られた混合物を窒化ホウ素製の坩堝に入れ10気圧の窒素雰囲気中で、1700℃、12時間焼成した。得られた焼成物をボールミルにより粉砕した。粉砕後、1Lのビ−カ中に純水1Lを入れ、さらに焼成物を投入し、撹拌を行った。所定時間撹拌後、撹拌を止め静置することによって、粉砕時生じた微粒子成分を除去した。この洗浄操作を繰り返し行うことによって、大部分の微粒子成分を除去した。その後、濾過、乾燥(110℃、16時間)した。得られた蛍光体はFe含有率が12ppm、Mn含有率が5ppmであるCa0.6Eu0.05Si10.50Al1.50O0.70N15.30で表されるα型SIALONであった。
実施例2と同様の方法によって、Fe含有率が74ppm、Mn含有率が21ppmであるCa0.6Eu0.05Si10.50Al1.50O0.70N15.30で表されるα型SIALONを作製した。
Fe含有率が3ppm、Mn含有率が1ppmである窒化カルシウム(Ca3N2)粉末35.34g、Fe含有率が4ppm、Mn含有率が1ppmである窒化アルミニウム(AlN)粉末29.61g、Fe含有率が9ppm、Mn含有率が5ppmである窒化珪素(Si3N4)粉末33.78g、Fe含有率が2ppm、Mn含有率が0.3ppmである酸化ユ−ロピウム(Eu2O3)1.27gをボールミルにより十分混合した。得られた混合物を窒化ホウ素製の坩堝に入れ、窒素雰囲気中で、1500℃、5時間焼成した。得られた焼成物をボールミルにより粉砕した。粉砕後、1Lのビ−カ中に純水1Lを入れ、さらに焼成物を投入し、撹拌を行った。所定時間撹拌後、撹拌を止め静置することによって、粉砕時生じた微粒子成分を除去した。この洗浄操作を繰り返し行うことによって、大部分の微粒子成分を除去した。その後、濾過、乾燥(110℃、16時間)する。得られた蛍光体はFe含有率が5ppm、Mn含有率が2ppmであるCa0.990Eu0.010SiAlN3で表される窒化物蛍光体であった。
実施例3と同様の方法によって、Fe含有率が21ppm、Mn含有率が10ppmであるCa0.990Eu0.010SiAlN3蛍光体を作製した。
実施例1〜3、比較例1〜3で得られた蛍光体を用い、日立製分光光度計(F−2500)にて450nmの励起光を照射し、540nm付近の発光のピーク高さを測定した。結果を表1に示す。
表2に示すような各種蛍光体について、実施例1〜3とそれぞれ同様な方法で作製し、評価試験を行った。
発光素子として、440nmにピ−ク波長を有する窒化ガリウム(GaN)系半導体を用いた。波長変換部には、黄色系発光蛍光体としてFe含有率が12ppm、Mn含有率が5ppmであるCa0.6Eu0.05Si10.50Al1.50O0.70N15.30(α型SIALON)なる組成のもの(実施例2)を用いた。この蛍光体を所定のシリコーン樹脂中に分散して波長変換部を形成し、発光装置を作製した。
Fe含有率が74ppm、Mn含有率が21ppmであるCa0.6Eu0.05Si10.50Al1.50O0.70N15.30(α型SIALON)で表される黄色系発光蛍光体を波長変換部に用いたこと以外は、実施例15と同様にして発光装置を作製した。
実施例15、比較例15で作製した発光装置について、順電流20mAを通電し、その特性(光度)を評価した。その結果を表3に示す。
表4に示すような発光素子と蛍光体の組み合わせで、実施例15と同様の方法で発光装置を作製し、評価試験を行った。
2 発光素子
3,22 波長変換部
4 緑色系発光蛍光体
5 赤色系発光蛍光体
6 媒体
23 黄色系発光蛍光体
Claims (14)
- 一般式(A):EuaSibAlcOdNe
(一般式(A)中、0.005≦a≦0.4、b+c=12、d+e=16を満足する数である)
で実質的に表されるβ型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下であることを特徴とする2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体。 - 一般式(B):MIfEugSihAlkOmNn
(一般式(B)中、MIはLi、Na、K、Cs、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0<f≦3.0、0.005≦g≦0.4、h+k=12、m+n=16を満足する数である)
で実質的に表されるα型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下であることを特徴とする2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体。 - MIはLiおよびCaから選ばれる少なくとも1種の元素であることを特徴とする請求項2に記載のα型SIALONである2価のユ−ロピウム付活酸窒化物蛍光体。
- 一般式(C):(MII1-pEup)MIIISiN3
(一般式(C)中、MIIはアルカリ土類金属元素であり、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、MIIIは3価の金属元素からなり、Al、Ga、In、Sc、Y、La、GdおよびLuから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0.001≦p≦0.05を満足する数である)
で実質的に表され、Mnの含有率が5ppm以下であることを特徴とする2価のユーロピウム付活窒化物蛍光体。 - MIIIがAl、GaおよびInから選ばれる少なくとも1種の元素であることを特徴とする請求項4に記載の2価のユーロピウム付活窒化物蛍光体。
- 一次光を発する発光素子と、前記一次光の一部を吸収して、一次光の波長よりも長い波長を有する二次光を発する波長変換部とを備えた発光装置であって、前記波長変換部は緑色系発光蛍光体、黄色系発光蛍光体および赤色系発光蛍光体から選ばれる少なくともいずれかを含み、
前記緑色系発光蛍光体は、
一般式(A):EuaSibAlcOdNe
(一般式(A)中、0.005≦a≦0.4、b+c=12、d+e=16を満足する数である)
で実質的に表されるβ型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下である2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体であり、
前記黄色系発光蛍光体は、
一般式(B):MIfEugSihAlkOmNn
(一般式(B)中、MIはLi、Na、K、Cs、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0<f≦3.0、0.005≦g≦0.4、h+k=12、m+n=16を満足する数である)
で実質的に表されるα型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下である2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体であり、
前記赤色系発光蛍光体は、
一般式(C):(MII1-pEup)MIIISiN3
(一般式(C)中、MIIはアルカリ土類金属元素であり、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、MIIIは3価の金属元素からなり、Al、Ga、In、Sc、Y、La、GdおよびLuから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0.001≦p≦0.05を満足する数である)
で実質的に表され、Mnの含有率が5ppm以下である2価のユーロピウム付活窒化物蛍光体である、発光装置。 - 一次光を発する発光素子と、前記一次光の一部を吸収して、一次光の波長よりも長い波長を有する二次光を発する波長変換部とを備えた発光装置であって、前記波長変換部は複数の緑色系発光蛍光体および赤色系発光蛍光体を含み、
前記緑色系発光蛍光体は、
一般式(A):EuaSibAlcOdNe
(一般式(A)中、0.005≦a≦0.4、b+c=12、d+e=16を満足する数である)
で実質的に表されるβ型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下である2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体であり、
前記赤色系発光蛍光体は、
一般式(C):(MII1-pEup)MIIISiN3
(一般式(C)中、MIIはアルカリ土類金属元素であり、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、MIIIは3価の金属元素からなり、Al、Ga、In、Sc、Y、La、GdおよびLuから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0.001≦p≦0.05を満足する数である)
で実質的に表され、Mnの含有率が5ppm以下である2価のユーロピウム付活窒化物蛍光体である、発光装置。 - 一次光を発する発光素子と、前記一次光の一部を吸収して、一次光の波長よりも長い波長を有する二次光を発する波長変換部とを備えた発光装置であって、前記波長変換部は複数の黄色系発光蛍光体を含み、
前記黄色系発光蛍光体は、
一般式(B):MIfEugSihAlkOmNn
(一般式(B)中、MIはLi、Na、K、Cs、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0<f≦3.0、0.005≦g≦0.4、h+k=12、m+n=16を満足する数である)
で実質的に表されるα型SIALONであって、Mnの含有率が10ppm以下である2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体である、発光装置。 - 前記黄色系発光蛍光体として、上記一般式(B)中、MIがLiおよびCaから選ばれる少なくとも1種の元素である、2価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体を用いたことを特徴とする、請求項6または8に記載の発光装置。
- 前記赤色系発光蛍光体として、上記一般式(C)中、MIIIがAl、GaおよびInから選ばれる少なくとも1種の元素である、2価のユーロピウム付活窒化物蛍光体を用いたことを特徴とする、請求項6または7に記載の発光装置。
- 前記発光素子が窒化ガリウム系半導体素子であり、当該発光素子からの一次光が波長430〜480nmの範囲内にあることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の発光装置。
- 白色LEDであることを特徴とする請求項7に記載の発光装置。
- LCD用バックライト光源に用いられるものである、請求項12に記載の発光装置。
- 一般照明機器として用いられるものである、請求項7に記載の発光装置。
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