JP5370321B2 - 蛍光体及び発光装置 - Google Patents

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本発明は、蛍光体及びその製造方法並びに発光装置に関するものである。
白色光を得る方法として、LEDと蛍光体とを組み合わせて使用して白色光を得る方法が知られている。例えば、青色LEDと蛍光体とを組み合わせて使用する方法がある。
青色LEDと蛍光体とを組み合わせてして白色光を得る方法としては、青色LEDと赤・緑色蛍光体を用いる方法や、青色LEDと黄色蛍光体を用いる方法が知られている。
青色LEDと赤・緑色蛍光体を用いる方法としては、例えば、特許文献1がある。特許文献1には、赤色蛍光体として、例えば、2価の金属元素を含む母材(CaAlSiN)を2価のユーロピウム(Eu2+)で賦活した化合物が記載されている。
一方、青色LEDと黄色蛍光体を用いる方法としては、例えば、黄色蛍光体として、YAG蛍光体やBOS蛍光体を使用する方法が知られている。
特開2006−332269号公報
しかしながら、YAG蛍光体やBOS蛍光体は、600nm以上の赤色成分が乏しいため、青色LEDとの組み合わせでは暖かみが感じられない青白い白色光しか得られなかった。
そこで、青色LEDとの組み合わせで暖かみが感じられる白色光を得ることが可能な黄色〜橙色の蛍光体が求められていた。
従って、本発明の目的は、青色LEDとの組み合わせで暖かみが感じられる白色光を得ることが可能な黄色〜橙色の蛍光体及びその製造方法並びに当該蛍光体を備える発光装置を提供することである。
本発明は、上記目的を達成するために、下記の蛍光体及び発光装置を提供する。
[1] RSi:Eu2+(Rは1種類以上の希土類元素)で表される蛍光体。
[2] 前記Rは、3価で安定な1種類以上の希土類元素であることを特徴とする上記[1]の蛍光体。
[3] 前記Rは、Y、La、Luから選ばれる1種類以上の希土類元素であることを特徴とする上記[1]の蛍光体。
[4] 前記Rは、LuLa(0≦x≦1)であることを特徴とする上記[1]の蛍光体。
[5] 前記Rは、Luであることを特徴とする上記[1]の蛍光体。
[6] 前記Rは、Laであることを特徴とする上記[1]の蛍光体。
[7] 前記Rは、Yであることを特徴とする上記[1]の蛍光体。
[] 上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載の蛍光体を備えることを特徴とする発光装置。
[] 青色LED乃至近紫外LEDを備えることを特徴とする上記[]に記載の発光装置。
本発明によると、青色LEDとの組み合わせで暖かみが感じられる白色光を得ることが可能な黄色〜橙色の蛍光体及びその製造方法並びに当該蛍光体を備える発光装置を提供することができる。
LuSi:Eu2+を各温度で製造した場合のX線回折測定結果を示す図である。 LuSi:Eu2+を各温度で製造した場合の発光スペクトルを示す図である。 LuSi:Eu2+を1550℃で製造した場合(LiCl使用の有無)のX線回折測定結果を示す図である。 LaSi:Eu2+を各温度で製造した場合のX線回折測定結果を示す図である。 LaSi:Eu2+を1450℃で製造した場合の発光スペクトルを示す図である。 Si:Eu2+を各温度で製造した場合のX線回折測定結果を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔蛍光体〕
本発明の実施の形態に係る蛍光体は、RSi:Eu2+(Rは1種類以上の希土類元素)で表される。すなわち、RSi(Rは1種類以上の希土類元素)をEu2+により賦活した蛍光体である。Rの一部がEu2+により置換されることから、(R1−yEuSiと表記することもできる。ここで、0<y<1であり、好ましくは、0.01<y<0.5であり、より好ましくは0.05<y<0.25であり、さらに好ましくは0.05<y<0.15である。
Rは希土類元素、スカンジウム(21Sc)、イットリウム(39Y)、ランタン(57La)〜ルテチウム(71Lu)の17元素から選ばれる1種類以上の元素である。Rは、3価で安定な1種類以上の希土類元素であることが好ましく、Y、La、Lu、Nd、Gd、Ybから選ばれる1種類以上の希土類元素であることがより好ましく、Y、La、Luから選ばれる1種類以上の希土類元素であることがさらに好ましい。
中でも、RがLu1−xLa(0≦x≦1)又はYである、(Lu1−xLaSi:Eu2+(0≦x≦1)及びYSi:Eu2+が好ましい。
本実施の形態に係る蛍光体は、黄色〜橙色に発光する蛍光体であり、黄色の波長領域よりも長波長側(600nm以上の赤色成分)においても発光強度を有するため、青色LEDとの組み合わせで暖かみが感じられる白色光を得ることができる。
〔蛍光体の製造方法〕
本実施の形態に係る上記蛍光体は、例えば、以下のように製造することができる。
Lu、La、Y、Si、Eu等の原料を化学量論比にしたがって秤量し、エタノールによる湿式混合を行なう。混合した試料を乾燥後、アルミナボート上に載せて大気圧、N(96体積%)−H(4体積%)の還元雰囲気下、1200〜1550℃で2〜12時間、焼成する。
(Lu1−xLaSi:Eu2+(0≦x≦1)の場合においては、1250〜1550℃で焼成することが好ましい。また、YSi:Eu2+の場合においては、1200〜1300℃で焼成することが好ましい。焼成の際、反応性を高めるために、LiCl等をフラックスとして添加してもよい。
〔発光装置〕
本発明の実施の形態に係る発光装置は、上記本発明の実施の形態に係る蛍光体を備える。発光装置としては、例えば、一般照明、車載照明、画像表示装置の液晶用バックライト等が挙げられる。
上記本発明の実施の形態に係る蛍光体は、青色LED等の青色光を発する励起光源と組み合わせることにより、白色発光装置を製造することができる。また、青色LEDに換えて、近紫外LED又は紫色LEDを使用して、本実施の形態に係る蛍光体及び青色蛍光体と組み合わせることにより、白色発光装置を製造することができる。
発光装置は、上記本発明の実施の形態に係る蛍光体を備える以外は、公知の方法により製造することができる。
〔本発明の実施の形態の効果〕
本発明の実施の形態によれば、青LEDとの組み合わせで暖かみが感じられる白色光を得ることが可能な黄色〜橙色の蛍光体及びその製造方法並びに当該蛍光体を備える発光装置を提供することできる。
次に実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
〔実施例1〕LuSi:Eu2+
(蛍光体の製造その1)
Lu、Si、Euをモル比で1.8:1.3:0.3となるように秤量し、メノウ乳鉢を使用してエタノールによる湿式混合を行なった。混合した試料を乾燥後、アルミナボート上に載せて大気圧、N(96体積%)−H(4体積%)の還元雰囲気下、1350℃、1450℃、1550℃の各温度で3時間、焼成し、LuSi:Eu2+((Lu0.9Eu0.1Si)を製造した。図1は、LuSi:Eu2+を1350℃、1450℃、1550℃の各温度で製造した場合のX線回折測定結果を示す図である。
図1より、1350℃、1450℃、1550℃のいずれの温度においてもLuSi:Eu2+が合成されたことが確認できる。また、いずれの場合も原料であるLuの残留が確認された。
(発光スペクトル)
1350℃、1450℃、1550℃のそれぞれの温度で焼成して製造したLuSi:Eu2+について、発光スペクトルを測定した。発光スペクトル測定装置として大塚電子株式会社製のMCPD-7000を使用し、温度25℃(室温)で、製造した各蛍光体を波長450nmの光で励起して発光スペクトルの測定をし、測定された発光スペクトルから発光ピーク強度(λp)及び発光ピークの半値幅(FWHM、Full Width at Half Maximum)を求めた。また、蛍光の色度座標(x,y)、相対励起効率(Exc.(%))、及び相対視感効率(Vλ(%))も求めた。図2は、LuSi:Eu2+を各温度で製造した場合の発光スペクトルを示す図である。実線は1350℃、点線は1450℃、1点鎖線は1550℃で焼成した蛍光体を示す。
Figure 0005370321
1350℃、1450℃、1550℃のそれぞれの温度で焼成して製造したLuSi:Eu2+のいずれも目視及び発光スペクトルにより黄色に発光することが確認できた。
(蛍光体の製造その2)
上記蛍光体の製造その1と同様にして、1550℃の温度で焼成し、LuSi:Eu2+((Lu0.9Eu0.1Si)を製造した。但し、焼成の際、LiClをフラックスとして添加した。図3は、LuSi:Eu2+を1550℃で製造した場合(LiCl使用の有無)のX線回折測定結果を示す図である。
図3より、LiClをフラックスとして添加したことにより、原料であるLuの残留が無くなり、単一相でLuSi:Eu2+が合成されたことが確認できる。
単一相で合成されたLuSi:Eu2+について目視及び発光スペクトルにより黄色に発光することが確認できた。
〔実施例2〕LaSi:Eu2+
(蛍光体の製造)
La、Si、Euをモル比で1.8:1.3:0.3となるように秤量し、メノウ乳鉢を使用してエタノールによる湿式混合を行なった。混合した試料を乾燥後、アルミナボート上に載せて大気圧、N(96体積%)−H(4体積%)の還元雰囲気下、1250℃、1350℃、1450℃、1550℃の各温度で3時間、焼成し、LaSi:Eu2+((La0.9Eu0.1Si)を製造した。図4は、LaSi:Eu2+を1250℃、1350℃、1450℃、1550℃の各温度で製造した場合のX線回折測定結果を示す図である。
図4より、1250℃、1350℃、1450℃、1550℃のいずれの温度においてもLaSi:Eu2+が合成されたことが確認できる。また、1250℃及び1350℃の場合には原料であるLaの残留が確認され、1550℃の場合にはLaSiNO12及びLaSiNOの合成が確認された。1450℃の場合には、単一相でLaSi:Eu2+が合成できた。
(発光スペクトル)
1450℃の温度で焼成して製造したLaSi:Eu2+について、発光スペクトルを測定した。発光スペクトル測定装置として大塚電子株式会社製のMCPD-7000を使用し、温度25℃(室温)で、製造した蛍光体を波長450nmの光で励起して発光スペクトルの測定をし、測定された発光スペクトルから発光ピーク強度(λp)及び発光ピークの半値幅(FWHM、Full Width at Half Maximum)を求めた。また、蛍光の色度座標(x,y)、相対励起効率(Exc.(%))、及び相対視感効率(Vλ(%))も求めた。図5は、LaSi:Eu2+を1450℃で製造した場合の発光スペクトルを示す図である。
Figure 0005370321
1450℃の温度で焼成して製造したLaSi:Eu2+について目視及び発光スペクトルにより橙色に発光することが確認できた。
また、1350℃の温度で焼成して製造したLaSi:Eu2+について目視により橙色に発光することが確認できた。
〔実施例3〕YSi:Eu2+
(蛍光体の製造)
、Si、Euをモル比で1.8:1.3:0.3となるように秤量し、メノウ乳鉢を使用してエタノールによる湿式混合を行なった。混合した試料を乾燥後、アルミナボート上に載せて大気圧、N(96体積%)−H(4体積%)の還元雰囲気下、1250℃、1350℃、1450℃、1550℃の各温度で3時間、焼成し、YSi:Eu2+((Y0.9Eu0.1Si)を製造した。図6は、YSi:Eu2+を各温度で製造した場合のX線回折測定結果を示す図である。
図6より、1250℃、1350℃、1450℃、1550℃のいずれの温度においてもYSi:Eu2+が合成されたことが確認できる。また、1250℃、1350℃及び1450℃の場合には原料であるYの残留が確認され、1350℃及び1450℃の場合にはYSi14の合成が確認され、1550℃の場合にはYSiNO12の合成が確認された。
1250℃の温度で焼成して製造したYSi:Eu2+について目視により橙色に発光することが確認できた。

Claims (9)

  1. Si:Eu2+(Rは1種類以上の希土類元素)で表される蛍光体。
  2. 前記Rは、3価で安定な1種類以上の希土類元素であることを特徴とする請求項1記載の蛍光体。
  3. 前記Rは、Y、La、Luから選ばれる1種類以上の希土類元素であることを特徴とする請求項1記載の蛍光体。
  4. 前記Rは、LuLa(0≦x≦1)であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。
  5. 前記Rは、Luであることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。
  6. 前記Rは、Laであることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。
  7. 前記Rは、Yであることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の蛍光体を備えることを特徴とする発光装置。
  9. 青色LED乃至近紫外LEDを備えることを特徴とする請求項に記載の発光装置。
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