JPWO2009041297A1 - 蛍光体およびそれを用いたledランプ - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、上記の青色発光ダイオードとBOSSあるいはYAG,TAGなどの黄色発光蛍光体とを組み合わせて形成し、輝度特性が優位である従来のタイプ1の白色LEDの問題点は、その放射光(白色光)を構成する赤色発光成分が不足しており、照明用途として用いられた場合に照明対象物の色をより自然なものとして再現する演色性が低くなる欠点があった。そのために、特に自然な色が重要視される物品の販売店舗用の照明装置や物品の色の見分けを要する作業場用の照明装置としては不適になる問題点があり、現在も種々の観点から技術的改良が継続されている。
Ln3αxAl5−x−yβyO12:Ce ……(1)
(但し、LnはY,Lu,Gdから選択される少なくとも1種の元素であり、α及びβは対をなす元素であり、その組合せ(α,β)は(Mg,Si),(B,Sc)および(B,In)のいずれかであり、x,yは原子比でそれぞれx<2,y<2,0.9≦x/y≦1.1なる関係式を満たす係数である。)で表されることを特徴とする。
γuLn3−u−vωvαxAl5−x−yβyO12:Ce ……(2)
(但し、LnはY,Lu,Gdから選択される少なくとも1種の元素であり、α及びβは対をなす元素であり、この組合せ(α,β)は(Mg,Si),(B,Sc)および(B,In)のいずれかであり、γ及びωはやはり対をなす元素であり、この組合せ(γ,ω)は(Ca,Zr),(Ca,Hf),(Sr,Zr)および(Sr,Hf)のいずれかであり、x,yはそれぞれ原子比でx<2,y<2,0.9≦x/y≦1.1なる関係式を満たす係数である一方、u,vはそれぞれ原子比でu≦0.5,v≦0.5,0.9≦u/v≦1.1なる関係式を満たす係数である)で表されることを特徴とする。
本発明に係る蛍光体およびそれを用いたLEDランプによれば、従来のYAG系蛍光体の主成分であるアルミニウム成分の一部を所定量のマグネシウム(Mg)およびけい素(Si)などのα成分とβ成分との組み合わせで置換して構成されるために、蛍光体の発光ピーク波長が長波長側にシフトし、従来不足しがちな赤色発光成分を十分に補った黄赤色光を放出する蛍光体が得られる。また、希土類元素成分の一部を所定量のカルシウム(Ca)およびジルコニウム(Zr)などのγ成分とω成分との組み合わせで置換して構成されるために、蛍光体の発光ピーク波長が長波長側にシフトし、従来不足しがちな赤色発光成分を十分に補った黄赤色光を放出する蛍光体が得られる。
Ln3αxAl5−x−yβyO12:Ce ……(1)
(但し、LnはY,Lu,Gdから選択される少なくとも1種の元素であり、α及びβは対をなす元素であり、(α,β)の組合せは(Mg,Si),(B,Sc)および(B,In)のいずれかであり、x,yはそれぞれ原子比でx<2,y<2,0.9≦x/y≦1.1なる関係式を満たす係数である)。すなわち、本発明の蛍光体は、YAG系蛍光体を構成するAl成分の一部をα成分およびβ成分で置換したセリウム(Ce)付活アルミン酸塩蛍光体である。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.1Al4.98Si0.1O12:Ce)および黄橙色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.5Al4Si0.5O12:Ce)をそれぞれシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次に、これらのスラリーをあらかじめ所定の発光色度になる割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより、実施例1に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩Y3Mg0.01Al4.98Si0.01O12:Ce)および黄橙色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.6Al3.8Si0.6O12:Ce)をそれぞれシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこれらのスラリーをあらかじめ所定の発光色度になる割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより実施例2に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.02Al4.96Si0.02O12:Ce)および黄橙色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.8Al3.4Si0.8O12:Ce)をそれぞれシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこれらのスラリーをあらかじめ所定の発光色度になる割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより実施例3に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.01Al4.98Si0.01O12:Ce)および黄橙色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.5Al4Si0.5O12:Ce)をそれぞれシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこれらのスラリーをあらかじめ所定の発光色度になる割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより実施例4に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3B0.2Al4.6Sc0.2O12:Ce)および黄橙色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.7Al3.6Si0.7O12:Ce)をそれぞれシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこれらのスラリーをあらかじめ所定の発光色度になる割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより実施例5に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムガドリニウムアルミン酸塩(組成式:(Y,Gd)3Al5O12:Ce)をシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこのスラリーを発光ダイオード上に塗布した後に、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化させることにより、従来構成を有する比較例1に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.03Al4.94Si0.03O12:Ce)および黄橙色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.8Al3.4Si0.8O12:Ce)をそれぞれシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこれらのスラリーをあらかじめ所定の発光色度になる割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布した後に、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより、実施例6に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3B0.1Al4.8Sc0.1O12:Ce)および黄橙色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.5Al4Si0.5O12:Ce)をそれぞれシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこれらのスラリーをあらかじめ所定の発光色度になる割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより実施例7に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.06Al4.88Si0.06O12:Ce)および黄橙色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.5Al4Si0.5O12:Ce)をそれぞれシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこれらのスラリーをあらかじめ所定の発光色度になる割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより、実施例8に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3B0.1Al4.8In0.1O12:Ce)および黄橙色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.5Al4Si0.5O12:Ce)をそれぞれシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこれらのスラリーをあらかじめ所定の発光色度になる割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより、実施例9に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.1Al4.8Si0.1O12:Ce)および黄橙色発光蛍光体としてのセリウム付活イットリウムマグネシウムアルミノケイ酸塩(組成式:Y3Mg0.6Al3.8Si0.6O12:Ce)をそれぞれシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこれらのスラリーをあらかじめ所定の発光色度になる割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより、実施例10に係る白色発光LEDランプを調製した。
黄色発光蛍光体としてのユーロピウム付活ストロンチウムバリウムオルソケイ酸塩(組成式:(Sr,Ba)2SiO4:Eu)をシリコーン樹脂と15質量%の濃度で混合した。次にこのスラリーを発光ダイオード上に塗布した後に、温度140℃で熱処理して樹脂を硬化せしめることにより、従来の比較例2に係る白色発光LEDランプを調製した。
上記表1に示す結果から明らかなように、アルミニウム成分の一部を所定量のマグネシウム(Mg)およびけい素(Si)等のα成分とβ成分との組み合わせで置換して構成した蛍光体を使用した各実施例に係るLEDランプにおいては、各蛍光体の発光ピーク波長が長波長側にシフトするために、従来不足しがちな赤色発光成分を十分に補った黄赤色光を放出する蛍光体が得られている。したがって、この蛍光体と所定の発光ピーク波長を有する青色発光ダイオードとを組み合わせて構成しているために、従来と同等以上の高い輝度と演色性とを兼ね備える白色LEDランプが得られた。
表2に示すように希土類元素Lnの一部を、γ成分とω成分とを組み合わせて置換した組成を有する各種蛍光体を調製し、各蛍光体を実施例1と同様な条件で発光ダイオード3の上面側に樹脂で埋め込んで蛍光体層4を形成することにより、図2に示す構造と同一の構造を有するLEDランプをそれぞれ調製した。そして、調製した各LEDランプについて、実施例1と同一条件で発光特性を測定し、下記表2に示す結果を得た。
上記表2に示す結果から明らかなように、Al成分に対するMgなどのα成分およびSiなどのβ成分の置換を行うと共に、さらに希土類元素Lnの一部をγ成分とω成分とを組み合わせて置換した蛍光体を用いたLEDランプにおいては、特に赤色光成分が効果的に増加する場合もあり、より発光の演色性が改善されることが判明した。
Claims (3)
- 組成が下記化学式(1)
Ln3αxAl5−x−yβyO12:Ce ……(1)
(但し、LnはY,Lu,Gdから選択される少なくとも1種の元素であり、α及びβは対をなす元素であり、その組合せ(α,β)は(Mg,Si),(B,Sc)および(B,In)のいずれかであり、x,yはそれぞれ原子比でx<2,y<2,0.9≦x/y≦1.1なる関係式を満たす係数である。)で表されることを特徴とする蛍光体。 - 組成が下記化学式(2)
γuLn3−u−vωvαxAl5−x−yβyO12:Ce ……(2)
(但し、LnはY,Lu,Gdから選択される少なくとも1種の元素であり、α及びβは対をなす元素であり、その組合せ(α,β)は(Mg,Si),(B,Sc)および(B,In)のいずれかであり、γ及びωはやはり対をなす元素であり、その組合せ(γ,ω)は(Ca,Zr),(Ca,Hf),(Sr,Zr)および(Sr,Hf)のいずれかであり、x,yはそれぞれ原子比でx<2,y<2,0.9≦x/y≦1.1なる関係式を満たす係数である一方、u,vはそれぞれ原子比でu≦0.5,v≦0.5,0.9≦u/v≦1.1なる関係式を満たす係数である)で表されることを特徴とする蛍光体。 - 発光ピーク波長が430〜470nmである青色発光ダイオードと前記請求項1または請求項2記載の蛍光体とを組合せて成ることを特徴とするLEDランプ。
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