JPWO2019150910A1 - β型サイアロン蛍光体及びその製造方法、並びに発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明は、信頼性が高い発光装置を提供することを目的とする。
また、本発明者らは、上記のような特性を有するβ型サイアロン蛍光体をX線光電子分光分析した結果、Al−Kα線を励起X線源として用いたX線光電子分光スペクトルにおいて、特定の2つの位置の結合エネルギーにおける光電子強度(Counts/s)の比が特定の範囲にあることを見出し、本発明を完成するに至った。
また、本発明の実施形態に係る発光装置は、上記のβ型サイアロン蛍光体を含む。
さらに、本発明の実施形態に係るβ型サイアロン蛍光体の製造方法は、β型サイアロン蛍光体及び水の合計質量に対して0.5質量%以上の水を共存させた状態で、150℃以上の温度にてβ型サイアロン蛍光体を熱処理する。
また、本発明によれば、信頼性が高い発光装置を提供することができる。
ここで、X線光電子分光スペクトルは、各光電子強度の結合エネルギーの値から官能基などを特定することができる。結合エネルギーが103.5eVのときの光電子強度は、Si−N結合を示しており、結合エネルギーが102.0eVのときの光電子強度は、Si−O結合の存在を示している。
測定装置:X線光電子分光分析装置(アルバック・ファイ社製PHI5000VersaProbeII)
出力:15kV−50W
測定領域:200μmφ
パスエネルギー:187eV
ステップサイズ:50ms
ここで、本明細書において「クベルカ−ムンク関数の値」とは、物質の反射率を物質固有の吸収の指標となる値に変換する関数であり、吸光係数を散乱係数で除すること(吸光係数/散乱係数)によって得ることができる。
FT−IRを用いたクベルカ−ムンク関数の値(KM値)のスペクトルは、波数の値から官能基などを特定することができる。波数が3650cm-1のときのKM値は、Si−OH結合を示しており、波数が2600cm-1のときのKM値は、β型サイアロン蛍光体の構造由来のピークを示している。
ここで、波数が3400cm-1のときのKM値は、吸着水のO−H結合を示している。
0.2<A/Bを満たす場合、吸着水のO−H結合に比べて酸化層のSi−OH結合の割合が高くなるため、β型サイアロン蛍光体の表面が加水分解して酸化層が十分に形成されていると考えられる。そのため、発光装置中でβ型サイアロン蛍光体の温度が上昇した際に、アンモニウムイオンなどのイオン性物質が発生し難くなり、発光装置の信頼性が向上する。
ここで、波数が3200cm-1のときのKM値は、酸化層のAl−OH結合を示している。
0.7<C/Bを満たす場合、吸着水のO−H結合に比べて酸化層のAl−OH結合の割合が高くなるため、β型サイアロン蛍光体の表面が加水分解して酸化層が十分に形成されていると考えられる。そのため、発光装置中でβ型サイアロン蛍光体の温度が上昇した際に、アンモニウムイオンなどのイオン性物質が発生し難くなり、発光装置の信頼性が向上する。
また、本実施形態の発光装置は、種々の発光素子を含むことができる。発光素子としては、特に限定されないが、好ましくは240〜480nmの波長の光を発する紫外LED又は青色LED、より好ましくは440〜470nmの波長の光を発する青色LEDである。例えば、上記のβ型サイアロン蛍光体は、紫外LED又は青色LEDと組み合わせることにより、白色発光装置(白色LED)を得ることができる。
β型サイアロン蛍光体(デンカ株式会社製GR−SW529B)95質量%とイオン交換水5質量%とを混合した。次に、内側をテフロン(登録商標)ライニングされたSUS316製容器(50cc)に混合物20gを入れた後、密閉状態にて、温度200℃で168時間、熱処理を行った。熱処理時の容器内のゲージ圧を測定したところ1.62MPaであった。次に、熱処理後のβ型サイアロン蛍光体を、イオン交換水をかけながらナイロン篩(目開き150μm)に通した後、孔径が10μm以下の濾紙を用いて濾過した。濾物をイオン交換水3Lで洗浄して濾過を再度行った後、80℃で25時間乾燥させることにより、実施例1のβ型サイアロン蛍光体を得た。
熱処理を200℃で48時間行ったこと以外は実施例1と同様の条件で処理を行うことにより、実施例2のβ型サイアロン蛍光体を得た。なお、熱処理時の容器内のゲージ圧を測定したところ1.62MPaであった。
実施例2のβ型サイアロン蛍光体を、大気中、大気圧にて150℃で5時間、更に熱処理を行うことにより、実施例3のβ型サイアロン蛍光体を得た。
実施例2のβ型サイアロン蛍光体を、大気中、大気圧にて80℃で5時間、更に熱処理を行うことにより、実施例4のβ型サイアロン蛍光体を得た。
熱処理を150℃で48時間行ったこと以外は実施例1と同様の条件で処理を行うことにより、実施例5のβ型サイアロン蛍光体を得た。なお、熱処理時のゲージ圧を測定したところ0.52MPaであった。
β型サイアロン蛍光体(デンカ株式会社製GR−SW529B)99.5質量%とイオン交換水0.5質量%とを混合したこと以外は実施例2と同様の条件で処理を行うことにより、実施例6のβ型サイアロン蛍光体を得た。なお、熱処理時のゲージ圧を測定したところ0.68MPaであった。
熱処理前のβ型サイアロン蛍光体(デンカ株式会社製GR−SW529B)を比較例1とした。
β型サイアロン蛍光体(デンカ株式会社製GR−SW529B)を、大気中、大気圧にて200℃で168時間、熱処理を行った。次に、熱処理後のβ型サイアロン蛍光体を、イオン交換水をかけながらナイロン篩(目開き150μm)に通した後、孔径が10μm以下の濾紙を用いて濾過した。濾物をイオン交換水3Lで洗浄して濾過を再度行った後、80℃で25時間乾燥させることにより、比較例2のβ型サイアロン蛍光体を得た。
熱処理を100℃で48時間行ったこと以外は実施例1と同様の条件で処理を行うことにより、比較例3のβ型サイアロン蛍光体を得た。なお、熱処理時のゲージ圧を測定したところ0.13MPaであった。
熱処理を50℃で48時間行ったこと以外は実施例1と同様の条件で処理を行うことにより、比較例4のβ型サイアロン蛍光体を得た。なお、熱処理時のゲージ圧を測定したところ0.02MPaであった。
β型サイアロン蛍光体(デンカ株式会社製GR−SW529B)を水と混合せず、β型サイアロン蛍光体20gを用いたこと以外は実施例2と同様の条件で処理を行うことにより、比較例5のβ型サイアロン蛍光体を得た。なお、熱処理時のゲージ圧を測定したところ0.06MPaであった。
X線光電子分光分析及びフーリエ変換赤外吸収分析は、上記した条件で測定を行った。また、信頼性評価は下記の通りにして行った。
実施例及び比較例で得られたβ型サイアロン蛍光体2.5g、シリコーン樹脂(東レダウコーニング株式会社製OE6656)47.5gを自転公転式の混合機(株式会社シンキー製あわとり練太郎(登録商標)ARE−310)で混合した。次に、凹型のパッケージ本体の底部に発光素子(LED)を配置して基板上の電極とワイヤボンディングした後、発光素子を覆うように混合物をマイクロシリンジから注入し、150℃で硬化させた。その後、110℃×10時間のポストキュアを行って封止することにより、LEDパッケージとした。発光素子には、発光ピーク波長が448nm、大きさが1.0mm×0.5mmの大きさのものを用いた。
次に、直流安定化電源と接続したLEDパッケージを85℃、85%RHの恒温恒湿槽に入れ、90mAで通電して点灯させた状態にて1000時間暴露を行った。暴露前後のLEDパッケージの全光束を測定し、暴露後のLEDパッケージの全光束保持率を算出した。全光束保持率が93%以上であれば、信頼性が高いと判定することができる。
上記の各評価結果を表2に示す。
これに対して比較例1のβ型サイアロン蛍光体は、熱処理を行わなかったため、表面に酸化層が十分に形成されておらず、2.5≦Y/Xとなった(Si−N結合に対するSi−O結合の割合が低くなった)。その結果、このβ型サイアロン蛍光体は、温度上昇の際にアンモニウムイオンなどのイオン性物質が発生してしまい、LEDパッケージの全光束保持率(信頼性)が低下したと考えられる。
更なる熱処理を行う場合であっても、実施例4のように熱処理温度が100℃未満であった場合、LEDパッケージの全光束保持率(信頼性)の向上効果は十分に得られなかった。
Claims (8)
- Al−Kα線を励起X線源として用いたX線光電子分光スペクトルにおいて、結合エネルギーが103.5eVのときの光電子強度をX、結合エネルギーが102.0eVのときの光電子強度をYとした場合に、2.5>Y/Xを満たすβ型サイアロン蛍光体。
- FT−IRを用いたクベルカ−ムンク関数の値(KM値)のスペクトルにおいて、波数が3650cm-1のときのKM値をA、波数が2600cm-1のときのKM値をDとした場合に、0.15<A/Dを満たす、請求項1に記載のβ型サイアロン蛍光体。
- FT−IRを用いたクベルカ−ムンク関数の値(KM値)のスペクトルにおいて、波数が3650cm-1のときのKM値をA、波数が3400cm-1のときのKM値をBとした場合に、0.2<A/Bを満たす、請求項1又は2に記載のβ型サイアロン蛍光体。
- FT−IRを用いたクベルカ−ムンク関数の値(KM値)のスペクトルにおいて、波数が3200cm-1のときのKM値をC、波数が3400cm-1のときのKM値をBとした場合に、0.7<C/Bを満たす、請求項1〜3のいずれか一項に記載のβ型サイアロン蛍光体。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のβ型サイアロン蛍光体を含む発光装置。
- β型サイアロン蛍光体及び水の合計質量に対して0.5質量%以上の水を共存させた状態で、150℃以上の温度にてβ型サイアロン蛍光体を熱処理する、β型サイアロン蛍光体の製造方法。
- 前記熱処理が0.05MPa以上のゲージ圧下にて行われる、請求項6に記載のβ型サイアロン蛍光体の製造方法。
- 前記熱処理の後、大気中、100℃以上の温度で更に熱処理する、請求項6又は7に記載のβ型サイアロン蛍光体の製造方法。
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