JP5978980B2 - イットリウムセリウムアルミニウムガーネット蛍光体の製造方法 - Google Patents
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Description
白色LEDは、前述の通り、青色LEDの発光の一部を緑色もしくは黄色蛍光体で変換することで白色光を得ることが一般的であるが、演色性を向上させ色温度を下げた暖色系の白色LEDとするために更に赤色蛍光体が用いられることもある。しかしながら、赤色蛍光体を使用することは2種類以上の異なる蛍光体を混合して使用することになり、白色LEDとして色度のばらつきの原因となりうることから、青色LEDとYAG蛍光体の組み合わせのものを前提として検討されることが多い。
〔1〕 イットリウムとセリウムの合計に対するセリウムのモル比が4モル%以上15モル%以下であり、イットリウム及びセリウムの合計に対してアルミニウムのモル比が5/3以上5.5/3以下の組成比に調製されたイットリウム、セリウム、アルミニウムの各化合物を含む原料を平均粒径5〜100μmの大きさに造粒し、これをプラズマ中で高温溶融し、生成した粒子を非酸化性雰囲気中で結晶化熱処理することを特徴とするイットリウムセリウムアルミニウムガーネット蛍光体の製造方法。
〔2〕 結晶化熱処理の温度が900℃以上1,700℃以下である〔1〕に記載の蛍光体の製造方法。
〔3〕 原料におけるイットリウムとセリウムの合計に対するセリウムのモル比が7モル%以上15モル%以下である〔1〕又は〔2〕に記載の蛍光体の製造方法。
〔4〕 上記非酸化性雰囲気が還元雰囲気である〔1〕乃至〔3〕のいずれかに記載の蛍光体の製造方法。
〔5〕 上記化合物が、酸化物及び水酸化物から選ばれる〔1〕乃至〔4〕のいずれかに記載の蛍光体の製造方法。
〔6〕 上記造粒した原料を中心温度が3,000℃以上のプラズマ中で高温溶融し、溶融された粒子を急速に冷却してアモルファス状の球状の粒子を生成する〔1〕乃至〔5〕のいずれかに記載の蛍光体の製造方法。
〔7〕 450nm励起光で励起させたときの発光色が、xy色度座標上のx値で0.47以上であるイットリウムセリウムアルミニウムガーネット蛍光体を製造する〔1〕乃至〔6〕のいずれかに記載の蛍光体の製造方法。
〔8〕 ガーネット相以外の相を含まないイットリウムセリウムアルミニウムガーネット蛍光体を製造する〔1〕乃至〔7〕のいずれかに記載の蛍光体の製造方法。
〔9〕 構成成分としてY,Al,Ce,O以外の元素を含まないイットリウムセリウムアルミニウムガーネット蛍光体を製造する〔1〕乃至〔8〕のいずれかに記載の蛍光体の製造方法。
蛍光体の原料となるイットリウム、セリウム、アルミニウムの化合物については、酸化物、水酸化物、炭酸塩、鉱酸塩、ハロゲン化物、有機酸塩などのいずれを用いてもよい。得られる蛍光体が酸化物であることから、酸化物、水酸化物を用いることが好ましい。これらの原料については蛍光体各粒子の組成の均一性を得る観点から、できるだけ小さい粒子であることが好ましく、原料となる各化合物の平均粒径は1μm以下であるとよい。これらの原料をセリウム濃度が4〜15モル%になるように調製する。また、イットリウムとセリウムの合計に対してアルミニウムが5/3〜5.5/3のモル比になるように混合する。混合された原料は平均粒径が5〜100μm、好ましくは10〜65μmの粒径になるように造粒される。造粒する方法として、スプレードライ法、噴霧熱分解法、転動造粒法などが挙げられるが、混合される原料、目的とする蛍光体の粒径によって使い分けることができる。
なお、平均粒径はレーザー光回折法による粒度分布測定装置によって求めることができ、質量平均値D50(即ち、累積質量が50%となるときの粒子径又はメジアン径)として測定することができる。
YaCebAlcOd (1)
(ここで、0.04≦b/(a+b)≦0.15、a+b=3、5.0≦c≦5.5、12≦d≦12.75)
[実施例1]
純度99.9質量%、平均粒径1.0μmの酸化イットリウム粉末と、純度99.9質量%、平均粒径0.5μmの酸化アルミニウム粉末と、純度99.9質量%、平均粒径0.2μmの酸化セリウム粒子とを、各々2.85:5.00:0.15の含有比率(Y、Al、Ceのモル比、この場合、イットリウムとセリウムの合計に対するアルミニウムのモル比([Al]/([Y]+[Ce]))が5/3になり、かつセリウム濃度([Ce]/([Y]+[Ce])×100)が5モル%になる。)で混合し、1,000gの混合粉を得た。得られた混合粉を脱イオン水1,500g、ポリアクリル酸アンモニウム10g、カルボキシメチルセルロース2gと共にボールミルで6時間混合した。得られたスラリーから、2流体ノズルを用いて造粒し、平均粒径15μmの粒子を得た。次に、得られた粒子を1,000℃、2時間、大気中で熱処理し、有機成分を除去した(混合粒子)。
次いで、得られた球状粒子を1%水素を含有するアルゴンガス中で1,350℃、5時間の加熱処理を行い、蛍光体粒子を得た。図2に、この蛍光体粒子を電子顕微鏡で観察した結果を示す。
また、この蛍光体粒子を450nm励起光(波長450nmにピークを有する光)で発光させたときの色度を測定したところ(色度測定装置、大塚電子社製、型式QE1100)、xy色度座標で、x=0.485であった。
純度99.9質量%、平均粒径1.0μmの酸化イットリウム粉末と、純度99.9質量%、平均粒径3.0μmの酸化アルミニウム粉末と、純度99.9質量%、平均粒径0.2μmの酸化セリウム粉末とを、各々2.85:5.00:0.15の含有比率(Y、Al、Ceのモル比、この場合、イットリウムとセリウムの合計に対するアルミニウムのモル比([Al]/([Y]+[Ce]))が5/3になり、かつセリウム濃度([Ce]/([Y]+[Ce])×100)が5モル%になる。)で混合し、1,000gの混合粉を得た。得られた混合粉に、更にフラックスとしてフッ化バリウム200g添加して十分に混合し、アルミナ坩堝に充填して、水素2%、アルゴン98%ガス雰囲気中、1,400℃で4時間熱処理した。得られた焼成体を、水洗、分離、乾燥して、蛍光体粒子を得た。
また、この蛍光体粒子のX線回折分析を行ったところ、主相がイットリウムアルミニウムガーネット相の回折ピークとよく合致し、ガーネット相であることが分かった。また、ガーネット相以外の相として、BaCeOF3などを確認した。
また、この蛍光体粒子を450nm励起光で発光させたときの色度を測定したところ、xy色度座標で、x=0.460であった。
実施例1と比較例1を比較すると、セリウム濃度〔[Ce]/([Y]+[Ce])×100(モル%)〕が同じにも拘らず、実施例1の方がxy色度座標のx値が大きかった。
純度99.9質量%、平均粒径1.0μmの酸化イットリウム粉末と、純度99.9質量%、平均粒径0.5μmの酸化アルミニウム粉末と、純度99.9質量%、平均粒径0.2μmの酸化セリウム粒子とを、イットリウムとセリウムの合計に対するアルミニウムのモル比([Al]/([Y]+[Ce]))が5.5/3になり、かつセリウム濃度([Ce]/([Y]+[Ce])×100)が2,2.5,3,4,7,10,15モル%になる混合粉をそれぞれ1,000g製造した。次いで、混合粉を脱イオン水1,500g、ポリアクリル酸アンモニウム10g、カルボキシメチルセルロース2gと共にボールミルで6時間混合した。得られたスラリーを、スプレードライヤーを用いて造粒し、平均粒径20μmの粒子を得た。次に、得られた粒子を1,000℃、2時間、大気中で熱処理し、有機成分を除去した(混合粒子)。
次いで、得られた球状粒子を1%水素を含有するアルゴンガス中で1,500℃、4時間の加熱処理を行い、7種類の蛍光体粒子を得た。
また、それぞれの蛍光体粒子を450nm励起光で発光させたときの色度を測定したところ、xy色度座標で、セリウム濃度が増えるに従ってx値が大きくなることが確認された。
純度99.9質量%、平均粒径1.0μmの酸化イットリウム粉末と、純度99.9質量%、平均粒径0.5μmの酸化アルミニウム粉末と、純度99.9質量%、平均粒径0.2μmの酸化セリウム粉末とを、イットリウムとセリウムの合計に対するアルミニウムのモル比([Al]/([Y]+[Ce]))が5.5/3になり、かつセリウム濃度([Ce]/([Y]+[Ce])×100)が2,3,4,7,10モル%になる混合粉をそれぞれ1,000g製造した。得られた混合粉に、更にフラックスとしてフッ化バリウム200g添加して十分に混合し、アルミナ坩堝に充填して、水素2%、アルゴン98%ガス雰囲気中、1,400℃で4時間熱処理した。得られた焼成体を、水洗、分離、乾燥して、蛍光体粒子を得た。
また、この蛍光体粒子のX線回折分析を行ったところ、主相がイットリウムアルミニウムガーネット相の回折ピークとよく合致し、ガーネット相であることが分かった。また、ガーネット相以外の相として、BaCeOF3などを確認した。
また、それぞれの蛍光体粒子を450nm励起光で発光させたときの色度を測定したところ、xy色度座標で、セリウム濃度が4モル%まではセリウムが増えるに従ってx値が大きくなることが確認されたが、それを超えるセリウム含有率ではx値はそれ以上ほとんど大きくならなかった。
セリウム濃度([Ce]/([Y]+[Ce])×100)が4モル%未満である参考例1〜3と比較例2,3では参考例の方がxy色度座標のx値がわずかに大きかった。また、セリウム濃度([Ce]/([Y]+[Ce])×100)が4モル%以上である実施例2〜5と比較例4〜6では実施例の方がxy色度座標のx値が大きかった。
2 導電性ワイヤ
3 YAG:Ce蛍光体
4 パッケージ
5 樹脂封止部
Claims (9)
- イットリウムとセリウムの合計に対するセリウムのモル比が4モル%以上15モル%以下であり、イットリウム及びセリウムの合計に対してアルミニウムのモル比が5/3以上5.5/3以下の組成比に調製されたイットリウム、セリウム、アルミニウムの各化合物を含む原料を平均粒径5〜100μmの大きさに造粒し、これをプラズマ中で高温溶融し、生成した粒子を非酸化性雰囲気中で結晶化熱処理することを特徴とするイットリウムセリウムアルミニウムガーネット蛍光体の製造方法。
- 結晶化熱処理の温度が900℃以上1,700℃以下である請求項1に記載の蛍光体の製造方法。
- 原料におけるイットリウムとセリウムの合計に対するセリウムのモル比が7モル%以上15モル%以下である請求項1又は2に記載の蛍光体の製造方法。
- 上記非酸化性雰囲気が還元雰囲気である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。
- 上記化合物が、酸化物及び水酸化物から選ばれる請求項1乃至4のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。
- 上記造粒した原料を中心温度が3,000℃以上のプラズマ中で高温溶融し、溶融された粒子を急速に冷却してアモルファス状の球状の粒子を生成する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。
- 450nm励起光で励起させたときの発光色が、xy色度座標上のx値で0.47以上であるイットリウムセリウムアルミニウムガーネット蛍光体を製造する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。
- ガーネット相以外の相を含まないイットリウムセリウムアルミニウムガーネット蛍光体を製造する請求項1乃至7のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。
- 構成成分としてY,Al,Ce,O以外の元素を含まないイットリウムセリウムアルミニウムガーネット蛍光体を製造する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。
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