JPWO2014061393A1 - 蛍光体、発光装置及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
赤色成分及び緑色成分が多い蛍光体を提供すること、及びこの蛍光体を用いて演色性の高い発光装置及び照明装置を提供すること。式［１］ ＡｗＡｌｘＣｙ：Ｃｅｚで示される組成で、以下の条件を満たすガーネット構造を有した酸窒化物の蛍光体である。式［１］中、Ａ＝（Luａ、Ｙｂ）、ａ＋ｂ＝１、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、Ｃ＝（Ｏｃ、Ｎｄ）、１０≦ｃ＋ｄ≦１６、１．４≦ｃ／ｄ、２≦ｗ＋ｚ≦４、４．０＜ｘ≦７．０であり、ＣｅとＡがモル比で０．０１５≦Ｃｅ／Ａであり、窒素の含有量が０．００７質量％以上である。
Description
本発明は、蛍光体、蛍光体を有する発光装置、発光装置を有する照明装置に関する。
特許文献１には、ＬｕＡＧ：Ｃｅを素材とした緑色蛍光体が開示されている。
特許文献２には、青色又は紫外光を緑色光に変換させるＬｕＡＧ：Ｃｅを用いた有色及び白色光を生成する照明装置が開示されている。
本発明は、波長３５０ｎｍから５００ｎｍの波長光で励起され、赤色光から緑色光が多い蛍光体を提供すること、及びこれにより演色性の高い発光装置を提供することを主な目的とする。
本発明者は、白色発光照明装置の赤色成分や緑色成分を確保して演色性を高めるために、緑色及び赤色の蛍光体を混合して用いると、一方の蛍光体の発光を他方の蛍光体が吸収して発光効率が低下するという新たな課題があることを認識した。
そこで、本発明者は、鋭意検討した結果、ガーネット型構造を有する化合物に、主に希土類元素からなる付活剤が含有されてなる蛍光体で、窒素原子とセリウム原子を多く含有させ、ＬｕをＹに一部置き換えることで、色度Ｘが上昇し、ピーク波長が上昇し、半値幅が上昇し、波長６００〜７００ｎｍの赤色蛍光成分が増大し、緑色から赤色の成分を含んだ蛍光体となることを見出し、本発明を完成するに到った。
本発明は、一般式：ＡｗＡｌｘＣｙ：Ｃｅｚで表され、Ａ＝（Ｌｕａ、Ｙｂ）、ａ＋ｂ＝１、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、Ｃ＝（Ｏｃ、Ｎｄ）、１０≦（ｃ＋ｄ）×ｙ≦１６、１．４≦ｃ／ｄ、２≦ｗ＋ｚ≦４、４．０≦ｘ≦７．０、ＣｅとＡがモル比で０．０１５≦Ｃｅ／Ａであり、窒素含有量が０．００７質量％以上であるガーネット構造を有した蛍光体である。
また、本発明は、この蛍光体を用いた発光装置であり、この発光装置を利用した照明装置である。
また、本発明は、この蛍光体を用いた発光装置であり、この発光装置を利用した照明装置である。
本発明は、波長３５０ｎｍから５００ｎｍの波長光で励起され、赤色光から緑色光が多い蛍光体を提供すること、及びこれにより演色性の高い発光装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態は、下記の式[１]で表されるガーネット構造を有した蛍光体である。
式［１］：ＡｗＡｌｘＣｙ：Ｃｅｚ
前記式［１］中、Ａ＝（Ｌｕａ、Ｙｂ）、ａ＋ｂ＝１、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、Ｃ＝（Ｏｃ、Ｎｄ）、１０≦（ｃ＋ｄ）×ｙ≦１６、１．４≦ｃ／ｄ、２≦ｗ＋ｚ≦４、４．０＜ｘ≦７．０であり、
ＣｅとＡがモル比で０．０１５≦Ｃｅ／Ａであり、
前記蛍光体中の窒素含有量が０．００７質量％以上である。
式［１］：ＡｗＡｌｘＣｙ：Ｃｅｚ
前記式［１］中、Ａ＝（Ｌｕａ、Ｙｂ）、ａ＋ｂ＝１、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、Ｃ＝（Ｏｃ、Ｎｄ）、１０≦（ｃ＋ｄ）×ｙ≦１６、１．４≦ｃ／ｄ、２≦ｗ＋ｚ≦４、４．０＜ｘ≦７．０であり、
ＣｅとＡがモル比で０．０１５≦Ｃｅ／Ａであり、
前記蛍光体中の窒素含有量が０．００７質量％以上である。
本発明の蛍光体は、波長３５０ｎｍから５００ｎｍの波長光（特に波長４２０ｎｍから４７０ｎｍの紫色光〜青色光）で励起され、赤色光及び／又は緑色光が多いという利点を有する。好ましくは、黄色光でありながら赤色光及び緑色光が多い蛍光体である。そして、本発明の蛍光体は、青色の発光素子が発する光により効率良く励起され、可視光を発光し、青色ＬＥＤと組合せて純粋な白色で発光する白色ＬＥＤを製造することができるので、本発明は工業的に極めて有用である。
ガーネット構造とは、ガーネット（Ａ３Ｂ５Ｏ１２；Ａは２価の金属イオンでＣａ、Ｍｇ及びＦｅからなる群から選ばれる一つ以上の元素。Ｂは３価の金属イオンでＡｌ、Ｆｅ及びＣｒからなる群より選ばれる１種以上の元素。Ｏは酸素）に代表される結晶構造と同形の結晶構造をいう。
Ｌｕはルテチウムであり、Ｙはイットリウムであり、ルテチウム又はイットリウムの一部をＳｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍの単種又は複数種を置換したものでもよい。
Ｃｅはセリウムであり、セリウムの一部をＰｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＭｎの単種又は複数種を置換したものでもよい。
Ａｌはアルミニウムであり、アルミニウムの一部をＧａ、Ｓｉ及びＩｎ単種又は複数種を置換したものでもよい。
Ｏは酸素であり、Ｎは窒素である。
Ｃｅはセリウムであり、セリウムの一部をＰｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＭｎの単種又は複数種を置換したものでもよい。
Ａｌはアルミニウムであり、アルミニウムの一部をＧａ、Ｓｉ及びＩｎ単種又は複数種を置換したものでもよい。
Ｏは酸素であり、Ｎは窒素である。
前記ｂの範囲は、好ましくは０．０２≦ｂ≦０．７であり、より好ましくは０．０４２≦ｂ≦０．６２５である。
前記（ｃ＋ｄ）×ｙの範囲は、好ましくは１０≦（ｃ＋ｄ）×ｙ≦１６、より好ましくは１１≦（ｃ＋ｄ）×ｙ≦１６であり、さらに好ましくは１１．６≦（ｃ＋ｄ）×ｙ≦１５．８である。
前記ｃ／ｄの範囲の下限値は、好ましくは１．４≦ｃ／ｄであり、より好ましくは１００≦ｃ／ｄであり、さらに好ましくは２００≦ｃ／ｄであり、より好ましくは３００≦ｃ／ｄであり、より好ましくは３５０≦ｃ／ｄである。また、前記ｃ／ｄの範囲の上限値は、好ましくはｃ／ｄ≦３０００であり、より好ましくはｃ／ｄ≦２５００である。
前記ｃ／ｄの範囲の下限値は、好ましくは１．４≦ｃ／ｄであり、より好ましくは１００≦ｃ／ｄであり、さらに好ましくは２００≦ｃ／ｄであり、より好ましくは３００≦ｃ／ｄであり、より好ましくは３５０≦ｃ／ｄである。また、前記ｃ／ｄの範囲の上限値は、好ましくはｃ／ｄ≦３０００であり、より好ましくはｃ／ｄ≦２５００である。
前記ｗ＋ｚの範囲は、好ましくは２≦ｗ＋ｚ≦４であり、より好ましくは２．６≦ｗ＋ｚ≦３．６である。
前記ｘの範囲は、好ましくは４．０＜ｘ≦７．０であり、より好ましくは５．０≦ｘ≦７．０である。
前記ｘの範囲は、好ましくは４．０＜ｘ≦７．０であり、より好ましくは５．０≦ｘ≦７．０である。
前記ＣｅとＡがモル比で、その下限値は、好ましくは０．０１５≦Ｃｅ／Ａであり、より好ましくは０．０２≦Ｃｅ／Ａであり、より好ましくは０．０２６≦Ｃｅ／Ａであり、その上限値は、好ましくはＣｅ／Ａ≦０．５００、より好ましくはＣｅ／Ａ≦０．４００、さらに好ましくはＣｅ／Ａ≦０．３００である。
前記窒素含有量の下限値は、好ましくは０．００７質量％以上であり、より好ましくは０．００９質量％以上である。前記窒素含有量の上限値は、特に限定されないが、好ましくは０．１質量％以下であり、より好ましくは０．０８質量％である。
また、Ｌｕ、Ｙ、Ｃｅ、Ａｌのモル比は、好ましくはＬｕ：Ｙ：Ｃｅ：Ａｌ＝０．９０〜２．３２：０．１０〜１．５０：０．１８〜１．５０：５．００〜７．００である。さらに好ましくは、Ｏ、Ｎのモル比は、Ｏ：Ｎ＝１２．０９〜１５．７５：０．００９〜０．０４５である。
また、Ｌｕ、Ｙ、Ｃｅ、Ａｌのモル比は、好ましくはＬｕ：Ｙ：Ｃｅ：Ａｌ＝０．９０〜２．３２：０．１０〜１．５０：０．１８〜１．５０：５．００〜７．００である。さらに好ましくは、Ｏ、Ｎのモル比は、Ｏ：Ｎ＝１２．０９〜１５．７５：０．００９〜０．０４５である。
モル比でＣｅ／Ａの値があまりに小さいとＣｅの含有効果が発揮されず、赤色成分が減少してしまうため、０．０１５以上である。
窒素の含有量があまりに小さいと赤色成分が減少してしまうため、０．００７質量％以上である。
イットリウムが含有されないと赤色成分の減少が起こるため、イットリウムの含有は必須である。
アルミニウムにおけるｘの値はあまりに小さいと発光強度の顕著な低下が起こり、あまりに大きくても発光強度の低下が起こるため、４．０より大きく、７．０以下である。
窒素の含有量があまりに小さいと赤色成分が減少してしまうため、０．００７質量％以上である。
イットリウムが含有されないと赤色成分の減少が起こるため、イットリウムの含有は必須である。
アルミニウムにおけるｘの値はあまりに小さいと発光強度の顕著な低下が起こり、あまりに大きくても発光強度の低下が起こるため、４．０より大きく、７．０以下である。
本発明の蛍光体における窒素原子は、ガーネット型構造を有する化合物の結晶格子内及び／又は結晶格子間に存在する。
本発明の蛍光体は、Ｌｕ、Ｙ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｏ及びＮを含んだ化合物同士を混合した後、焼成することで製造できる。
前記蛍光体の製造において、加圧窒素雰囲気中で、原料混合粉を焼成するのが好適である。アルゴン雰囲気中でもよい。前記加圧は、好ましくは０．１〜１０ＭＰａであり、より好ましくは０．１〜２ＭＰａであり、さらに好ましくは０．５〜１．５ＭＰａである。焼成温度は、好ましくは１０００〜２０００℃であり、より好ましくは１５００〜２０００℃である。焼成時間は、好ましくは０．５〜２４ｈであり、より好ましくは１〜１２ｈである。
前記蛍光体の製造において、加圧窒素雰囲気中で、原料混合粉を焼成するのが好適である。アルゴン雰囲気中でもよい。前記加圧は、好ましくは０．１〜１０ＭＰａであり、より好ましくは０．１〜２ＭＰａであり、さらに好ましくは０．５〜１．５ＭＰａである。焼成温度は、好ましくは１０００〜２０００℃であり、より好ましくは１５００〜２０００℃である。焼成時間は、好ましくは０．５〜２４ｈであり、より好ましくは１〜１２ｈである。
他の発明の第２実施形態は、発光素子と、上述の蛍光体とを有する発光装置である。
前記発光素子としては、３５０ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長の光を発するものであれば適宜採用できる。上述の蛍光体は単独だけでなく、上述の蛍光体の発光を阻害しない範囲で赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体など他の蛍光体との併用をすることもできる。
前記発光素子としては、３５０ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長の光を発するものであれば適宜採用できる。上述の蛍光体は単独だけでなく、上述の蛍光体の発光を阻害しない範囲で赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体など他の蛍光体との併用をすることもできる。
図１は、本実施形態の発光装置の構成の一例を示す図であり、本発明の発光装置はこれに限定されるものではない。図１に示すように、本実施形態の発光装置１０は、発光素子１（例えば、青色ＬＥＤチップ）と、発光素子の発光面に搭載されている蛍光体２とを備え、蛍光体２の一部又は全部に前述した本発明の蛍光体が用いられている。
蛍光素子１としては、紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）及び青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）等の各種ＬＥＤ、蛍光体ランプ及びレーザダイオード（ＬＤ）等を使用することができ、ＬＥＤが好適である。また蛍光体２としては、前述した本発明の蛍光体のみを使用してもよいが、赤色発光蛍光体、橙色発光蛍光体、黄色発光蛍光体、緑色発光蛍光体及び青色発光蛍光体等を組み合わせて使用することができる。これにより、発光装置としての発光色を調整することができる。
本実施形態の発光装置１０は、導電性端子（リードフレーム）６の上に発光素子１が搭載され、導電性端子６上に容器（枠体）５の中に蛍光体２を分散させた封止樹脂４により発光素子１を封止している。発光素子１は、導電線（ボンディングワイヤ）３により、他の導電性端子（リードフレーム）７に接続されている。
前記発光装置は、その周囲を任意に可視光透過性樹脂で被覆（モールド）したものでもよい。可視光透過性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。当該可視光透過性樹脂には、必要に応じて粘度調整剤、拡散剤、紫外線吸収剤等の添加剤を含有させてもよい。
また、前記発光装置の外形形状としては、砲弾型、チップ型及び多セグメント型等が挙げられる。
蛍光素子１としては、紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）及び青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）等の各種ＬＥＤ、蛍光体ランプ及びレーザダイオード（ＬＤ）等を使用することができ、ＬＥＤが好適である。また蛍光体２としては、前述した本発明の蛍光体のみを使用してもよいが、赤色発光蛍光体、橙色発光蛍光体、黄色発光蛍光体、緑色発光蛍光体及び青色発光蛍光体等を組み合わせて使用することができる。これにより、発光装置としての発光色を調整することができる。
本実施形態の発光装置１０は、導電性端子（リードフレーム）６の上に発光素子１が搭載され、導電性端子６上に容器（枠体）５の中に蛍光体２を分散させた封止樹脂４により発光素子１を封止している。発光素子１は、導電線（ボンディングワイヤ）３により、他の導電性端子（リードフレーム）７に接続されている。
前記発光装置は、その周囲を任意に可視光透過性樹脂で被覆（モールド）したものでもよい。可視光透過性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。当該可視光透過性樹脂には、必要に応じて粘度調整剤、拡散剤、紫外線吸収剤等の添加剤を含有させてもよい。
また、前記発光装置の外形形状としては、砲弾型、チップ型及び多セグメント型等が挙げられる。
本実施形態の発光装置１０は、発光素子１から、励起光として波長３５０〜５００ｎｍの紫外線から紫、青、緑の可視光（特に４２０〜４７０ｎｍの青色光）を出射し、ガーネット型構造を有する化合物等からなる蛍光体２に照射する。励起光の照射によってガーネット型構造を有する化合物等は、５４６ｎｍ以上（好適には５４６〜５５５ｎｍ）の波長域にビークを持つ光を発する。本実施形態の発光装置１０に用いられているガーネット型構造を有する化合物は外部量子効率及び色度が良好である。好適には、外部量子効率が４０％以上及び色度Ｘ０．３８８以上（好適には、色度Ｘ０．３８８〜０．４５０）を有する。これにより、本実施形態の発光装置１０は、赤色光及び緑色光が多く、高い蛍光強度を有する。
他の発明の第３実施形態は、かかる本発明の蛍光体を含む発光装置を有する照明装置である。前記照明装置は、本発明の蛍光体を含む発光装置を１個又は複数集積してなるものでもよい。集積する発光装置の数及び配置は、照明装置の大きさ、照度等に応じて適宜選択してもよい。
前記照明装置としては、特に限定されないが、商用交流電源に点灯モジュールの交流入力端子を接続し、この点灯モジュールの直流出力端子に、単数又は複数の発光装置を直列又は並列に接続したものがある。
照明装置の型としては、特に限定されないが、例えば、電球型、蛍光灯型、ダウンライト型、面照明型等がある。
前記照明装置としては、特に限定されないが、商用交流電源に点灯モジュールの交流入力端子を接続し、この点灯モジュールの直流出力端子に、単数又は複数の発光装置を直列又は並列に接続したものがある。
照明装置の型としては、特に限定されないが、例えば、電球型、蛍光灯型、ダウンライト型、面照明型等がある。
図２Ａに示す本実施形態の照明装置１００ａでは、可視光透過性樹脂で被覆した発光装置１０ａが２個以上で回路基板１１０に搭載されている。
回路基板１１０には、発光装置１０ａを駆動するための駆動回路が形成されている。
発光装置１０ａの数及び回路基板１１０上への発光装置１０ａの配列は、照明装置１００の利用目的に応じて任意にすることができる。例えば、照明装置１００が線状に発光する光源として利用される場合は複数の発光装置１０ａが線状に配置され、照明装置１００の面状に発光する装置として利用される場合は、複数の発光装置１０ａが二次元的に配置され、照明装置１００ａが点灯光源として利用される場合は１つの発光装置１０ａが用いられる。これにより、照明装置１００ａは、黄色光でありながら赤色光及び緑色光が多い光を発することができる。
回路基板１１０には、発光装置１０ａを駆動するための駆動回路が形成されている。
発光装置１０ａの数及び回路基板１１０上への発光装置１０ａの配列は、照明装置１００の利用目的に応じて任意にすることができる。例えば、照明装置１００が線状に発光する光源として利用される場合は複数の発光装置１０ａが線状に配置され、照明装置１００の面状に発光する装置として利用される場合は、複数の発光装置１０ａが二次元的に配置され、照明装置１００ａが点灯光源として利用される場合は１つの発光装置１０ａが用いられる。これにより、照明装置１００ａは、黄色光でありながら赤色光及び緑色光が多い光を発することができる。
図２Ｂに示す照明装置１００ｂでは、可視光透過性樹脂で被覆した発光装置１０ａ及び青色ＬＥＤ１１がそれぞれ回路基板１１０に搭載されている。発光装置１０ａ及びＬＥＤ１１を１セットとして、複数以上配置してもよい。なお、駆動回路及び発送装置の配列等は照明装置１００ａと同じ構成を採用することができる。これにより、照明装置１００ｂは、本発明の発光装置と青色の発光装置と組み合わせて白色光を発することができる。
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。そして、表１及び表２を参照しつつ、比較例と対比して実施例を説明する。
〔実施例１〕
実施例１の蛍光体は、表１に示すように、一般式：（Ｌｕａ、Ｙｂ）ｗＡｌｘ（Ｏｃ、Ｎｄ）ｙ：Ｃｅｚで表され、ａ＋ｂ＝１、ａ＝０．６６７、ｂ＝０．３３３、（ｃ＋ｄ）×ｙ＝１５．７９５、ｃ／ｄ＝３５０、ｗ＋ｚ＝３．００、ｘ＝７．０００、ｙ＝１５．７９５、Ｃｅ／（Ｌｕ＋Ｙ）＝０．２１４、窒素含有量０．０７２質量％の蛍光体である。
蛍光体におけるそれぞれの値は、ＩＣＰおよび酸素―窒素測定機（ＨＯＲＩＢＡ製ＥＭＧＡ―９２０）で測定したものである。
なお、表１及び表２に示す蛍光体の各値は原料配合時の値であり、目標値である。
実施例１の蛍光体は、表１に示すように、一般式：（Ｌｕａ、Ｙｂ）ｗＡｌｘ（Ｏｃ、Ｎｄ）ｙ：Ｃｅｚで表され、ａ＋ｂ＝１、ａ＝０．６６７、ｂ＝０．３３３、（ｃ＋ｄ）×ｙ＝１５．７９５、ｃ／ｄ＝３５０、ｗ＋ｚ＝３．００、ｘ＝７．０００、ｙ＝１５．７９５、Ｃｅ／（Ｌｕ＋Ｙ）＝０．２１４、窒素含有量０．０７２質量％の蛍光体である。
蛍光体におけるそれぞれの値は、ＩＣＰおよび酸素―窒素測定機（ＨＯＲＩＢＡ製ＥＭＧＡ―９２０）で測定したものである。
なお、表１及び表２に示す蛍光体の各値は原料配合時の値であり、目標値である。
実施例１で製造された蛍光体の外部量子効率、色度Ｘ、及び、ピーク波長の結果を表１に示す。実施例１の蛍光体は、外部量子効率、色度Ｘ、及びピーク波長のいずれの測定値においても優秀なものであった。
本試験の〔実施例〕として合格基準は、外部量子効率で４０％以上、色度Ｘで０．３８８以上、ピーク波長で５４６．０ｎｍ以上である。
本試験において、表１及び２の外部量子効率、ピーク波長は、分光光度計（大塚電子社製ＭＣＰＤ−７０００）により測定した。
＜蛍光スペクトル＞
本試験において、ピーク波長は、分光光度計（大塚電子社製ＭＣＰＤ−７０００）により、次のように求めた。
試料の蛍光体を凹型のセルを表面が平滑になる様に充填し、積分球を取り付けた。この積分球に、発光光源（Ｘｅランプ）から４５５ｎｍの波長に分光した単色光（青色光）を、光ファイバーを用いて導入した。この単色光を励起源として、蛍光体試料に照射し、試料の蛍光スペクトル測定を行った。得られた蛍光スペクトルからピーク波長を求めた。
本試験において、ピーク波長は、分光光度計（大塚電子社製ＭＣＰＤ−７０００）により、次のように求めた。
試料の蛍光体を凹型のセルを表面が平滑になる様に充填し、積分球を取り付けた。この積分球に、発光光源（Ｘｅランプ）から４５５ｎｍの波長に分光した単色光（青色光）を、光ファイバーを用いて導入した。この単色光を励起源として、蛍光体試料に照射し、試料の蛍光スペクトル測定を行った。得られた蛍光スペクトルからピーク波長を求めた。
＜外部量子効率＞
本試験において、発光効率（外部量子効率）は、分光光度計（大塚電子社製ＭＣＰＤ−７０００）により、次のように求めた。
試料部に反射率が９９％の標準反射板（Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ社製、スペクトラロン）をセットし、波長４５５ｎｍの励起光のスペクトルを測定した。その際、４５０ｎｍから４６５ｎｍの波長範囲のスペクトルから励起光フォトン数（Ｑｅｘ）を算出した。次いで、試料部にサンプルをセットし、得られたスペクトルデータから励起反射光フォトン数（Ｑｒｅｆ）及び蛍光フォトン数（Ｑｅｍ）を算出した。
励起反射光フォトン数は、励起光フォトン数と同じ波長範囲で、蛍光フォトン数は、４６５ｎｍから８００ｎｍの範囲で算出した。得られた三種類のフォトン数から外部量子効率（＝Ｑｅｍ／Ｑｅｘ×１００）、吸収率（＝（Ｑｅｘ−Ｑｒｅｆ）／Ｑｅｘ×１００）、内部量子効率（＝Ｑｅｍ／（Ｑｅｘ−Ｑｒｅｆ）×１００）を求めた。
本試験において、発光効率（外部量子効率）は、分光光度計（大塚電子社製ＭＣＰＤ−７０００）により、次のように求めた。
試料部に反射率が９９％の標準反射板（Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ社製、スペクトラロン）をセットし、波長４５５ｎｍの励起光のスペクトルを測定した。その際、４５０ｎｍから４６５ｎｍの波長範囲のスペクトルから励起光フォトン数（Ｑｅｘ）を算出した。次いで、試料部にサンプルをセットし、得られたスペクトルデータから励起反射光フォトン数（Ｑｒｅｆ）及び蛍光フォトン数（Ｑｅｍ）を算出した。
励起反射光フォトン数は、励起光フォトン数と同じ波長範囲で、蛍光フォトン数は、４６５ｎｍから８００ｎｍの範囲で算出した。得られた三種類のフォトン数から外部量子効率（＝Ｑｅｍ／Ｑｅｘ×１００）、吸収率（＝（Ｑｅｘ−Ｑｒｅｆ）／Ｑｅｘ×１００）、内部量子効率（＝Ｑｅｍ／（Ｑｅｘ−Ｑｒｅｆ）×１００）を求めた。
＜色度Ｘ（ＣＩＥｘ）＞
本試験において、表１及び２の色度Ｘは、ＣＩＥ１９３１（ＸＹＺ表色系）の値であり、瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製ＭＣＰＤ−７０００）により測定した。
色度Ｘ（ＣＩＥｘ）は、瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製ＭＣＰＤ−７０００）にて積分球を用い、４５５ｎｍの励起に対する蛍光を集光した全光束の蛍光スペクトル測定を行って求めた。測定方法は、参考文献「大久保和明、他著、「ＮＢＳ標準蛍光体の量子効率の測定」、照明学会誌、第８３巻、第２号、ｐｐ８７−９３、平成１１年」に準じて行った。
本試験において、表１及び２の色度Ｘは、ＣＩＥ１９３１（ＸＹＺ表色系）の値であり、瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製ＭＣＰＤ−７０００）により測定した。
色度Ｘ（ＣＩＥｘ）は、瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製ＭＣＰＤ−７０００）にて積分球を用い、４５５ｎｍの励起に対する蛍光を集光した全光束の蛍光スペクトル測定を行って求めた。測定方法は、参考文献「大久保和明、他著、「ＮＢＳ標準蛍光体の量子効率の測定」、照明学会誌、第８３巻、第２号、ｐｐ８７−９３、平成１１年」に準じて行った。
＜組成分析値における各Ｌｕ、Ｙ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ及び窒素含有量＞
表１及び２の蛍光体の各値は、原料混合粉を、アルカリ融解法により溶解させた後、ＩＣＰ発光分析装置（株式会社リガク製 ＣＩＲＯＳ−１２０）により測定して求めた値である。表１及び２の窒素含有量（質量％）については、酸素―窒素測定機（ＨＯＲＩＢＡ製ＥＭＧＡ―９２０）により測定した値である。
表１及び２の蛍光体の各値は、原料混合粉を、アルカリ融解法により溶解させた後、ＩＣＰ発光分析装置（株式会社リガク製 ＣＩＲＯＳ−１２０）により測定して求めた値である。表１及び２の窒素含有量（質量％）については、酸素―窒素測定機（ＨＯＲＩＢＡ製ＥＭＧＡ―９２０）により測定した値である。
＜製造方法：混合工程＞
実施例１の蛍光体は、表には示さなかったが、原料としてＬｕ２Ｏ３（和光純薬工業株式会社製）２２．８６質量％、Ｙ２Ｏ３（和光純薬工業株式会社製）６．４９質量％、ＣｅＯ２（和光純薬工業株式会社製、和光特級）２９．６６質量％、Ａｌ２Ｏ３（大明化学社製ＴＭ−ＤＡＲグレード）４１．００質量％を配合したものである。原料時のＬｕ、Ｙ、Ｃｅ、Ａｌのモル比はＬｕ：Ｙ：Ｃｅ：Ａｌ＝１．０：０．５：１．５：７．０であった。
実施例１の蛍光体は、表には示さなかったが、原料としてＬｕ２Ｏ３（和光純薬工業株式会社製）２２．８６質量％、Ｙ２Ｏ３（和光純薬工業株式会社製）６．４９質量％、ＣｅＯ２（和光純薬工業株式会社製、和光特級）２９．６６質量％、Ａｌ２Ｏ３（大明化学社製ＴＭ−ＤＡＲグレード）４１．００質量％を配合したものである。原料時のＬｕ、Ｙ、Ｃｅ、Ａｌのモル比はＬｕ：Ｙ：Ｃｅ：Ａｌ＝１．０：０．５：１．５：７．０であった。
この原料をカワタ社のスーパーミキサーにて混合した後、分級した。分級の工程は、原料を目開き８５０μｍのナイロン製篩を通過させる工程であった。
＜製造方法：焼成工程＞
分級した原料を、内寸で直径８ｃｍ×高さ８ｃｍの蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器（電気化学工業社製Ｎ−１グレード）に５０ｇ充填し、内寸で１００ｃｍ×５０ｃｍ×高さ１３ｃｍの上蓋付き黒鉛ボックス内部に当該窒化ホウ素製容器を配置した。この黒鉛ボックスごと電気炉で０．７ＭＰａの加圧窒素雰囲気中、１５時間１７００℃にされた焼成処理を行った。この焼成処理によって原料を蛍光体へ焼成させた。
焼成処理後の蛍光体を室温まで徐冷し、解砕し、目開き２５０μｍの篩を通ったものに限定して分級した。分級後の蛍光体が実施例１の蛍光体である。
分級した原料を、内寸で直径８ｃｍ×高さ８ｃｍの蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器（電気化学工業社製Ｎ−１グレード）に５０ｇ充填し、内寸で１００ｃｍ×５０ｃｍ×高さ１３ｃｍの上蓋付き黒鉛ボックス内部に当該窒化ホウ素製容器を配置した。この黒鉛ボックスごと電気炉で０．７ＭＰａの加圧窒素雰囲気中、１５時間１７００℃にされた焼成処理を行った。この焼成処理によって原料を蛍光体へ焼成させた。
焼成処理後の蛍光体を室温まで徐冷し、解砕し、目開き２５０μｍの篩を通ったものに限定して分級した。分級後の蛍光体が実施例１の蛍光体である。
〔実施例２〕
実施例２の蛍光体は、主に実施例１の蛍光体よりルテチウムのモル比を多くし、その分セリウムのモル比を少なくしたものである。実施例２は、特に言及した以外、実施例１と同様に製造したものであり、後述する実施例と比較例においても同様である。
実施例２の蛍光体は、主に実施例１の蛍光体よりルテチウムのモル比を多くし、その分セリウムのモル比を少なくしたものである。実施例２は、特に言及した以外、実施例１と同様に製造したものであり、後述する実施例と比較例においても同様である。
〔実施例３〕
実施例３の蛍光体は、主に実施例２の蛍光体よりさらにルテチウムのモル比を多くし、その分セリウムのモル比を少なくしたものである。
実施例３の蛍光体は、主に実施例２の蛍光体よりさらにルテチウムのモル比を多くし、その分セリウムのモル比を少なくしたものである。
〔実施例４〕
実施例４の蛍光体は、主に実施例１の蛍光体よりアルミニウムと酸素のモル比を少なくしたものである。
実施例４の蛍光体は、主に実施例１の蛍光体よりアルミニウムと酸素のモル比を少なくしたものである。
〔実施例５〕
実施例５の蛍光体は、主に実施例２の蛍光体よりアルミニウムと酸素のモル比を少なくしたものである。
実施例５の蛍光体は、主に実施例２の蛍光体よりアルミニウムと酸素のモル比を少なくしたものである。
〔実施例６〕
実施例６の蛍光体は、主に実施例３の蛍光体よりアルミニウムと酸素のモル比を少なくしたものである。
実施例６の蛍光体は、主に実施例３の蛍光体よりアルミニウムと酸素のモル比を少なくしたものである。
〔実施例７〕
実施例７の蛍光体は、主に実施例６の蛍光体よりセリウムのモル比を多くしたものである。
実施例７の蛍光体は、主に実施例６の蛍光体よりセリウムのモル比を多くしたものである。
〔実施例８〕
実施例８の蛍光体は、主に実施例６の蛍光体よりルテチウムのモル比を少なくしたものである。
実施例８の蛍光体は、主に実施例６の蛍光体よりルテチウムのモル比を少なくしたものである。
〔実施例９〕
実施例９の蛍光体は、主にイットリウムのモル比を少なくしたものである。
実施例９の蛍光体は、主にイットリウムのモル比を少なくしたものである。
〔実施例１０〕
実施例１０の蛍光体は、主にイットリウムのモル比を多くしたものである。
実施例１０の蛍光体は、主にイットリウムのモル比を多くしたものである。
〔比較例１〕
比較例１の蛍光体のＣｅ／（Ｌｕ＋Ｙ）は０．００８であり、セリウムの比率が少ないものである。
比較例１の蛍光体のＣｅ／（Ｌｕ＋Ｙ）は０．００８であり、セリウムの比率が少ないものである。
〔比較例２〕
比較例２の蛍光体のＣｅ／（Ｌｕ＋Ｙ）は０．００６であり、セリウムの比率が少ないものである。
比較例２の蛍光体のＣｅ／（Ｌｕ＋Ｙ）は０．００６であり、セリウムの比率が少ないものである。
〔比較例３〕
比較例３の蛍光体は、実施例６と同じ原料を用いたが、焼成工程での雰囲気を真空にして、窒素含有量を０．００３％にしたものである。
比較例３の蛍光体は、実施例６と同じ原料を用いたが、焼成工程での雰囲気を真空にして、窒素含有量を０．００３％にしたものである。
〔比較例４〕
比較例４の蛍光体は、実施例３とほぼ同じ原料を用いたが、比較例３と同様に、焼成工程での雰囲気を真空にして、窒素含有量を０．００３％にしたものである。
比較例４の蛍光体は、実施例３とほぼ同じ原料を用いたが、比較例３と同様に、焼成工程での雰囲気を真空にして、窒素含有量を０．００３％にしたものである。
〔比較例５〕
比較例５の蛍光体は、イットリウムを原料に用いなかったものである。
比較例５の蛍光体は、イットリウムを原料に用いなかったものである。
〔比較例６〕
比較例６の蛍光体は、アルミニウムを権利範囲外の４モルにしたものである。
比較例６の蛍光体は、アルミニウムを権利範囲外の４モルにしたものである。
表１の実施例１乃至実施例３及び比較例２、実施例４乃至実施例６及び比較例１を対比するとセリウムを増量させ窒素含有量を増やすと、色度Ｘが高くなり、ピーク波長が大きくなった。
表１の実施例２、実施例９、実施例１０、実施例６及び比較例５を対比するとイットリウムを増量すると色度Ｘが高くなり、ピーク波長が大きくなり、赤色成分の強度が増大していた。比較例５のようにイットリウムを配合しないと赤色成分の強度が減少した。
表１の実施例３、実施例６、比較例３及び比較例４を対比すると窒素雰囲気で焼成することで窒素が含有され、色度Ｘが高くなり、ピーク波長が大きくなり、赤色成分の強度が増大していた。
表１の実施例１乃至実施例６及び比較例６を対比すると酸化アルミニウムを減量すると外部量子効率の低下があった。
以上のように、窒素原子とセリウム原子を多く含有させ、ＬｕをＹに一部置き換えることで、色度Ｘが上昇し、ピーク波長が上昇し、半値幅が上昇し、波長６００〜７００ｎｍの赤色蛍光成分が増大し、緑色から赤色の成分を含んだ蛍光体が得られた。
〔実施例１１〕
実施例１１の発明は、発光装置であり、図１に示すように、上述の蛍光体と、発光素子とを有するものである。実施例１１の発光装置は、蛍光体として実施例１乃至１０を用いると、表１に示すような良好な効果を発揮していた。
実施例１１の発明は、発光装置であり、図１に示すように、上述の蛍光体と、発光素子とを有するものである。実施例１１の発光装置は、蛍光体として実施例１乃至１０を用いると、表１に示すような良好な効果を発揮していた。
〔実施例１２〕
実施例１２の発明は、照明装置であり、図示は省略したが、実施例１１の発光装置を有する電球型の照明装置である。この照明装置は、蛍光体として実施例１乃至１０を用いると、表１に示すような良好な効果を発揮していた。
また、図２Ａ及びＢの照明装置でも同様に良好な効果を発揮する。
実施例１２の発明は、照明装置であり、図示は省略したが、実施例１１の発光装置を有する電球型の照明装置である。この照明装置は、蛍光体として実施例１乃至１０を用いると、表１に示すような良好な効果を発揮していた。
また、図２Ａ及びＢの照明装置でも同様に良好な効果を発揮する。
１ 青色ＬＥＤチップ
２ 蛍光体
３ 導電線
４ 封止樹脂
５ 容器
６ 導電性端子
７ 他の導電性端子
１０，１０ａ 発光装置
１１ 青色ＬＥＤ
１００ａ、１００ｂ 照明装置
１１０ 回路基板
２ 蛍光体
３ 導電線
４ 封止樹脂
５ 容器
６ 導電性端子
７ 他の導電性端子
１０，１０ａ 発光装置
１１ 青色ＬＥＤ
１００ａ、１００ｂ 照明装置
１１０ 回路基板
Claims (3)
- 一般式：（Ｌｕａ、Ｙｂ）ｗＡｌｘ（Ｏｃ、Ｎｄ）ｙ：Ｃｅｚで表され、
ａ＋ｂ＝１、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、１０≦（ｃ＋ｄ）×ｙ≦１６、１．４≦ｃ／ｄ、２≦ｗ＋ｚ≦４、４．０＜ｘ≦７．０であり、
Ｃｅと（Ｌｕ＋Ｙの合計）がモル比で０．０１５≦Ｃｅ／（Ｌｕ＋Ｙ）であり、
窒素含有量が０．００７質量％以上である、ガーネット構造を有した蛍光体。 - 発光素子と、請求項１に記載の蛍光体を有する発光装置。
- 請求項２記載の発光装置を有する照明装置。
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