JPWO2020085049A1 - Surface-coated fluorophore particles, complexes and light-emitting devices - Google Patents
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Abstract
ある態様の表面被覆蛍光体粒子は、酸窒化物蛍光体または窒化物蛍光体からなる蛍光体粒子と、当該蛍光体粒子の表面に設けられ、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、イットリウムおよびハフニウムよりなる群より選ばれる1種以上の元素を含む金属水酸化物または金属酸化物により構成される被覆層と、を備える。上記表面被覆蛍光体粒子は、以下に定義される熱水抽出電気伝導指数ΔΩが2.0mS/m以下である。(熱水抽出電気伝導指数の算出方法)(1)25℃のイオン交換水の電気伝導率Ω0を測定する。(2)上記イオン交換水30mlに上記表面被覆蛍光体粒子1gを分散させ、耐圧容器に入れて150℃で16時間加熱した後、イオン交換水20mlを追加し25℃に冷却した状態で電気伝導率Ω1を測定する。(3)電気伝導率Ω1と電気伝導率Ω0との差分ΔΩ(=電気伝導率Ω1−電気伝導率Ω0)を熱水抽出電気伝導指数ΔΩとする。The surface-coated phosphor particles of a certain embodiment consist of a phosphor particle composed of an oxynitride phosphor or a nitride phosphor, and a group consisting of aluminum, titanium, zirconium, yttrium and hafnium provided on the surface of the phosphor particles. It comprises a coating layer composed of a metal hydroxide or a metal oxide containing one or more selected elements. The surface-coated phosphor particles have a hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ defined below of 2.0 mS / m or less. (Calculation method of hot water extraction electrical conductivity index) (1) Measure the electrical conductivity Ω0 of ion-exchanged water at 25 ° C. (2) 1 g of the surface-coated phosphor particles are dispersed in 30 ml of the ion-exchanged water, placed in a pressure-resistant container and heated at 150 ° C. for 16 hours, and then 20 ml of ion-exchanged water is added and cooled to 25 ° C. for electrical conduction. Measure the rate Ω1. (3) Let the difference ΔΩ (= electrical conductivity Ω1-electrical conductivity Ω0) between the electrical conductivity Ω1 and the electrical conductivity Ω0 be the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ.
Description
本発明は、表面被覆蛍光体粒子、複合体および発光装置に関する。 The present invention relates to surface coated phosphor particles, composites and light emitting devices.
近年、LEDなどの半導体発光素子と、当該半導体発光素子からの光の一部を吸収し、吸収した光を長波長の波長変換光に変換して発光する蛍光体とを組み合わせた発光装置の開発が進められている。蛍光体としては、結晶構造が比較的安定な窒化物蛍光体や酸窒化物蛍光体が注目されている。 In recent years, development of a light emitting device combining a semiconductor light emitting element such as an LED and a phosphor that absorbs a part of the light from the semiconductor light emitting element and converts the absorbed light into long wavelength wavelength conversion light to emit light. Is underway. As the phosphor, a nitride phosphor and an oxynitride phosphor having a relatively stable crystal structure are attracting attention.
特許文献1には、β型サイアロン蛍光体の輝度を向上させるために、βサイアロン蛍光体の表面に金属の水酸化物を被覆することが開示されている。
特許文献2には、硫化物を含む蛍光体が空気中の水分と反応して加水分解することを抑制する目的で蛍光体粒子の表面をガラス材料でコーティングすることを従来技術として挙げている。そして、蛍光体粒子の封止材への分散性に被膜が与える影響を指摘した上で、蛍光体の封止材への分散性を向上させるべく、蛍光体粒子の表面を金属酸化物を含むコーティング材料粒子で被覆する手法が開示されている。
特許文献3には、蛍光体粒子の表面に設けられた被覆層のガスバリア性を向上させるために、蛍光体粒子の表面に付着させたガラス粉を加熱により溶融することにより、蛍光体粒子の表面に連続な皮膜を形成することが開示されている。Patent Document 1 discloses that the surface of a β-sialon phosphor is coated with a metal hydroxide in order to improve the brightness of the β-sialon phosphor.
Patent Document 2 cites, as a prior art, coating the surface of phosphor particles with a glass material for the purpose of suppressing hydrolysis of a phosphor containing sulfide by reacting with moisture in the air. Then, after pointing out the influence of the coating film on the dispersibility of the phosphor particles in the encapsulant, the surface of the phosphor particles contains a metal oxide in order to improve the dispersibility of the phosphor in the encapsulant. A method of coating with coating material particles is disclosed.
In Patent Document 3, in order to improve the gas barrier property of the coating layer provided on the surface of the phosphor particles, the glass powder adhering to the surface of the phosphor particles is melted by heating to melt the surface of the phosphor particles. It is disclosed that a continuous film is formed on the surface.
発明者らは、蛍光体を封止材により封止した複合体をLEDとともに組み込んだ発光装置の特性を調べたところ、時間経過とともに発光強度がわずかながらに低下するという知見を得た。この現象の原因を検討したところ、封止材を経由して移動した水分が蛍光体に接触することにより、蛍光体中の金属成分がイオン化して水分中に溶出し、徐々に蛍光体の結晶構造が変化することで、蛍光体の波長変換効率が低下し、ひいては発光装置の発光強度の低下につながることを突き止めた。 The inventors investigated the characteristics of a light emitting device in which a composite in which a phosphor was sealed with a sealing material was incorporated together with an LED, and found that the light emitting intensity slightly decreased with the passage of time. As a result of investigating the cause of this phenomenon, when the moisture transferred through the encapsulant comes into contact with the phosphor, the metal component in the phosphor is ionized and eluted in the moisture, and the crystals of the phosphor gradually crystallize. It was found that the change in the structure reduces the wavelength conversion efficiency of the phosphor, which in turn leads to a decrease in the emission intensity of the light emitting device.
本発明によれば、酸窒化物蛍光体または窒化物蛍光体からなる蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子の表面に設けられ、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、イットリウムおよびハフニウムよりなる群より選ばれる1種以上の元素を含む金属水酸化物または金属酸化物により構成される被覆層と、を備え、以下に定義される熱水抽出電気伝導指数ΔΩが2.0mS/m以下である表面被覆蛍光体粒子が提供される。
(熱水抽出電気伝導指数の算出方法)
(1)25℃のイオン交換水の電気伝導率Ω0を測定する。
(2)前記イオン交換水30mlに前記表面被覆蛍光体粒子1gを分散させ、耐圧容器に入れて150℃で16時間加熱した後、イオン交換水20mlを追加し25℃に冷却した状態で電気伝導率Ω1を測定する。
(3)電気伝導率Ω1と電気伝導率Ω0との差分ΔΩ(=電気伝導率Ω1−電気伝導率Ω0)を熱水抽出電気伝導指数ΔΩとする。According to the present invention, one kind selected from the group consisting of phosphor particles composed of an oxynitride phosphor or a nitride phosphor, and aluminum, titanium, zirconium, yttrium and hafnium provided on the surface of the phosphor particles. Surface-coated phosphor particles having a coating layer composed of a metal hydroxide containing the above elements or a metal oxide, and having a hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ defined below of 2.0 mS / m or less. Is provided.
(Calculation method of hot water extraction electrical conductivity index)
(1) Measure the electrical conductivity Ω 0 of the ion-exchanged water at 25 ° C.
(2) 1 g of the surface-coated phosphor particles are dispersed in 30 ml of the ion-exchanged water, placed in a pressure-resistant container and heated at 150 ° C. for 16 hours, and then 20 ml of ion-exchanged water is added and cooled to 25 ° C. for electrical conduction. the rate Ω 1 is measured.
(3) Let the difference ΔΩ (= electrical conductivity Ω 1 − electrical conductivity Ω 0 ) between the electrical conductivity Ω 1 and the electrical conductivity Ω 0 be the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ.
また、本発明によれば、上述した表面被覆蛍光体粒子と、前記表面被覆蛍光体粒子を封止する封止材と、を備える複合体が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a composite comprising the above-mentioned surface-coated phosphor particles and a sealing material for sealing the surface-coated phosphor particles.
また、本発明によれば、励起光を発する発光素子と、前記励起光の波長を変換する、上述した複合体と、を備える発光装置が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a light emitting device including a light emitting element that emits excitation light and the above-mentioned composite that converts the wavelength of the excitation light.
本発明によれば、蛍光体粒子を構成する金属成分が水分に溶出することを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress elution of metal components constituting phosphor particles into water.
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。 The above-mentioned objectives and other objectives, features and advantages will be further clarified by the preferred embodiments described below and the accompanying drawings below.
発明者らは、蛍光体粒子を構成する金属成分が水分中にイオンとして溶出することを抑制するための技術を鋭意検討した結果、蛍光体粒子の表面に形成される被覆層の形態を高度に制御することが重要であり、特に、被覆層を構成する材料を選定することを見出し、本発明の完成に至った。以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。 As a result of diligent studies on techniques for suppressing the elution of metal components constituting the phosphor particles as ions in water, the inventors have made the morphology of the coating layer formed on the surface of the phosphor particles highly morphological. It is important to control, and in particular, it has been found that the material constituting the coating layer is selected, and the present invention has been completed. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
(表面被覆蛍光体粒子)
実施形態に係る表面被覆蛍光体粒子は、蛍光体粒子と、当該蛍光体粒子の表面に設けられた被覆層とを備える。以下、本実施形態の表面被覆蛍光体粒子の各構成について説明する。(Surface coating phosphor particles)
The surface-coated phosphor particles according to the embodiment include phosphor particles and a coating layer provided on the surface of the phosphor particles. Hereinafter, each configuration of the surface-coated phosphor particles of the present embodiment will be described.
(蛍光体粒子) (Fluorescent particle)
蛍光体粒子は、酸窒化物蛍光体または窒化物蛍光体からなる。
酸窒化物蛍光体として、Euを含有するα型サイアロン蛍光体、Euを含有するβ型サイアロン蛍光体などが挙げられる。The phosphor particles consist of an oxynitride phosphor or a nitride phosphor.
Examples of the oxynitride phosphor include an α-type sialone phosphor containing Eu and a β-type sialon phosphor containing Eu.
Euを含有するα型サイアロン蛍光体は、一般式:MxEuySi12−(m+n)Al(m+n)OnN16−nで表される。上記一般式中、MはLi、Mg、Ca、Yおよびランタニド元素(ただし、LaとCeを除く)からなる群から選ばれる、少なくともCaを含む1種以上の元素であり、Mの価数をaとしたとき、ax+2y=mであり、xが0<x≦1.5であり、0.3≦m<4.5、0<n<2.25である。Α-sialon phosphor containing Eu, the general formula: represented by M x Eu y Si 12- (m + n) Al (m + n) O n N 16-n. In the above general formula, M is one or more elements containing at least Ca selected from the group consisting of Li, Mg, Ca, Y and lanthanide elements (excluding La and Ce), and has a valence of M. When a is set, ax + 2y = m, x is 0 <x ≦ 1.5, 0.3 ≦ m <4.5, and 0 <n <2.25.
Euを含有するβ型サイアロン蛍光体は、一般式:Si6−zAlzOzN8−z(z=0.005〜1)で表されるβ型サイアロンに発光中心として二価のユーロピウム(Eu2+)を固溶した蛍光体である。Β-sialon phosphor containing Eu, the general formula: Si 6-z Al z O z N 8-z (z = 0.005~1) divalent europium as a luminescent center in the β-sialon represented by It is a phosphor in which (Eu 2+) is dissolved.
窒化物蛍光体として、Euを含有するCASN蛍光体、Euを含有するSCASN蛍光体などが挙げられる。 Examples of the nitride phosphor include a CASN phosphor containing Eu and a SCASN phosphor containing Eu.
Euを含有するCASN蛍光体は、たとえば、式CaAlSiN3:Eu2+で表され、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物からなる結晶を母体とする赤色蛍光体をいう。なお、本明細書におけるEuを含有するCASN蛍光体の定義では、Euを含有するSCASN蛍光体が除かれる。The CASN phosphor containing Eu is, for example, a red phosphor represented by the formula CaAlSiN 3 : Eu 2+ , using Eu 2+ as an activator and having a crystal made of an alkaline earth silicate as a base. In addition, in the definition of the CASN phosphor containing Eu in this specification, the SCASN phosphor containing Eu is excluded.
Euを含有するSCASN蛍光体は、たとえば、式(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+で表され、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物からなる結晶を母体とする赤色蛍光体をいう。The SCASN phosphor containing Eu is represented by, for example, the formula (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu 2+ , a red phosphor having Eu 2+ as an activator and a crystal made of an alkaline earth silicate as a base. To say.
本実施形態の蛍光体粒子は、上述した、Euを含有するα型サイアロン蛍光体、Euを含有するβ型サイアロン蛍光体、Euを含有するCASN蛍光体またはEuを含有するSCASN蛍光体からなることが好ましい。 The phosphor particles of the present embodiment consist of the above-mentioned α-type sialone phosphor containing Eu, β-type sialon phosphor containing Eu, CASN phosphor containing Eu, or SCASN phosphor containing Eu. Is preferable.
なお、蛍光体粒子の粒径は特に限定されず、後述する封止材に対する分散性や所望の波長変換効率を得られるように適宜調整される。 The particle size of the phosphor particles is not particularly limited, and is appropriately adjusted so as to obtain dispersibility with respect to the encapsulant described later and desired wavelength conversion efficiency.
(被覆層)
本実施形態では、上記蛍光体粒子の表面に、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、イットリウムおよびハフニウムよりなる群より選ばれる1種以上の元素を含む金属水酸化物または金属酸化物により構成される被覆層が設けられている。当該金属水酸化物または金属酸化物は、透明性や安定性に優れており、この中でも、水分遮断性、コスト抑制性、蛍光体粒子に対する被覆性などの点から水酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウムが好ましく用いられる。
当該被覆層は、金属水酸化物または金属酸化物からなる複数の粒子が凝集して形成される集合体であってもよいが、金属水酸化物または金属酸化物により構成され、蛍光体粒子を連続的に被覆する連続被覆層であることが好ましい。ここで、連続被覆層は、金属水酸化物または金属酸化物が連続膜となって形成される層状の構造であり、特許文献2に記載の発明のような複数の粒子が密に凝集して形成される集合体とは異なる構造である。連続被覆層は、未貫通凹部が多数形成された凹凸構造を有してもよい。(Coating layer)
In the present embodiment, a coating layer composed of a metal hydroxide or a metal oxide containing one or more elements selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, yttrium and hafnium is formed on the surface of the phosphor particles. It is provided. The metal hydroxide or metal oxide is excellent in transparency and stability, and among them, aluminum hydroxide or aluminum oxide is preferable from the viewpoints of moisture blocking property, cost control property, coating property on phosphor particles, and the like. Used.
The coating layer may be an aggregate formed by aggregating a plurality of particles made of a metal hydroxide or a metal oxide, but is composed of a metal hydroxide or a metal oxide and forms phosphor particles. It is preferably a continuous coating layer that continuously coats. Here, the continuous coating layer has a layered structure in which a metal hydroxide or a metal oxide is formed as a continuous film, and a plurality of particles as in the invention described in Patent Document 2 are densely aggregated. It has a structure different from that of the formed aggregate. The continuous coating layer may have a concavo-convex structure in which a large number of non-penetrating recesses are formed.
被覆層による蛍光体粒子の表面被覆率は50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましい。被覆層による表面被覆率を上記のようにすることにより、蛍光体粒子の金属成分がイオンとして溶出する量をより一層抑制することができる。なお、被覆層は、蛍光体粒子の表面全体を被覆することが好ましい。 The surface coverage of the phosphor particles by the coating layer is preferably 50% or more, more preferably 70% or more. By setting the surface coverage of the coating layer as described above, the amount of the metal component of the phosphor particles eluted as ions can be further suppressed. The coating layer preferably covers the entire surface of the phosphor particles.
被覆層による表面被覆率は、X線光電子分光(XPS)測定によって評価することができる。具体的には、蛍光体粒子に含まれ、被覆層を構成する金属水酸化物または金属酸化物中に含まれない元素であるSiに着目し、XPS測定により、当該Siの蛍光体粒子表面における含有率(atm%:原子パーセント)を得る。後述する表面処理を行わず、金属水酸化物または金属酸化物による被覆が存在しない蛍光体粒子におけるSiの含有率をA1とし、表面被覆率の算出対象となる蛍光体粒子におけるSiの含有率をA2としたとき、以下の式により被覆層による表面被覆率を算出することができる。
表面被覆率(%)=(A1−A2)/A1×100The surface coverage by the coating layer can be evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement. Specifically, we focus on Si, which is an element contained in the phosphor particles and not contained in the metal hydroxide or metal oxide constituting the coating layer, and by XPS measurement, on the surface of the phosphor particles of the Si. The content rate (atm%: atomic percent) is obtained. Without performing the surface treatment described later, the Si content in the phosphor particles having no metal hydroxide or coating with the metal oxide is set to A1, and the Si content in the phosphor particles for which the surface coating ratio is to be calculated is defined as A1. When A2 is used, the surface coverage of the coating layer can be calculated by the following formula.
Surface coverage (%) = (A1-A2) / A1 × 100
被覆層の厚みの下限は0.01μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましい。また、被覆層の厚みの上限は10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましい。被覆層の厚みを0.01μm以上とすることにより、蛍光体粒子に含まれる金属成分がイオンとして溶出する量をより一層抑制することができる。また、被覆層の厚みを10μm以下とすることにより、表面被覆蛍光体粒子の波長変換効率の低下を抑制することができる。 The lower limit of the thickness of the coating layer is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more. The upper limit of the thickness of the coating layer is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less. By setting the thickness of the coating layer to 0.01 μm or more, the amount of metal components contained in the phosphor particles eluted as ions can be further suppressed. Further, by setting the thickness of the coating layer to 10 μm or less, it is possible to suppress a decrease in the wavelength conversion efficiency of the surface-coated phosphor particles.
(熱水抽出電気伝導指数)
本実施形態の表面被覆蛍光体粒子は、以下に定義される熱水抽出電気伝導指数ΔΩが2.0mS/m以下である。
(熱水抽出電気伝導指数の算出方法)
(1)25℃のイオン交換水の電気伝導率Ω0を測定する。
(2)上記イオン交換水30mlに表面被覆蛍光体粒子1gを超音波分散機などの分散装置を用いて分散させ、耐圧容器に入れて150℃で16時間加熱した後、イオン交換水20mlを追加し、25℃に冷却した状態で電気伝導率Ω1を測定する。
(3)電気伝導率Ω1と電気伝導率Ω0との差分ΔΩ(=電気伝導率Ω1−電気伝導率Ω0)を熱水抽出電気伝導指数ΔΩとする。
上記熱水抽出電気伝導指数は、値が小さいほど、蛍光体粒子から水へ溶出した金属イオンの量が少ないことを示す指標となる。(Hot water extraction electrical conductivity index)
The surface-coated phosphor particles of the present embodiment have a hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ defined below of 2.0 mS / m or less.
(Calculation method of hot water extraction electrical conductivity index)
(1) Measure the electrical conductivity Ω 0 of the ion-exchanged water at 25 ° C.
(2) 1 g of surface-coated phosphor particles are dispersed in 30 ml of the above ion-exchanged water using a disperser such as an ultrasonic disperser, placed in a pressure-resistant container and heated at 150 ° C. for 16 hours, and then 20 ml of ion-exchanged water is added. Then, the electrical conductivity Ω 1 is measured in a state of being cooled to 25 ° C.
(3) Let the difference ΔΩ (= electrical conductivity Ω 1 − electrical conductivity Ω 0 ) between the electrical conductivity Ω 1 and the electrical conductivity Ω 0 be the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ.
The smaller the value of the hot water extraction electrical conductivity index, the smaller the amount of metal ions eluted from the phosphor particles into water.
(表面被覆蛍光体粒子の製造方法)
金属酸化物で構成される被覆層を備える表面被覆蛍光体粒子の製造方法の一例として、(1)蛍光体粒子表面に金属水酸化物を含む物質(粒子など)による被覆層を形成する工程と、(2)加熱処理を施すことにより、金属水酸化物を金属酸化物に変化させるとともに被覆層を連続被覆層に変換し、金属酸化物を含む連続被覆層を備える表面被覆蛍光体粒子を得る工程と、を含む製造方法が挙げられる。この製造方法においては加熱処理によって連続被覆層に変換できるように、金属水酸化物を含む粒子による被覆層を緻密な被覆とすることが重要となる。
このような表面被覆蛍光体粒子の製造方法として、以下、製造方法例1乃至3の3例を挙げて説明する。(Manufacturing method of surface-coated phosphor particles)
As an example of a method for producing surface-coated phosphor particles having a coating layer composed of a metal oxide, (1) a step of forming a coating layer with a substance (particles or the like) containing a metal hydroxide on the surface of the phosphor particles. , (2) By performing heat treatment, the metal hydroxide is changed to a metal oxide and the coating layer is converted into a continuous coating layer to obtain surface-coated phosphor particles having a continuous coating layer containing the metal oxide. Examples include a process and a manufacturing method including. In this production method, it is important that the coating layer made of particles containing metal hydroxide is densely coated so that it can be converted into a continuous coating layer by heat treatment.
As a method for producing such surface-coated phosphor particles, three examples of production method Examples 1 to 3 will be described below.
[製造方法例1]
製造方法例1は、スラリー調製工程、攪拌工程、pH調整工程、撹拌・洗浄・濾過工程、乾燥工程および加熱工程を有する。各工程の詳細を以下に説明する。[Manufacturing method example 1]
Production Method Example 1 includes a slurry preparation step, a stirring step, a pH adjusting step, a stirring / washing / filtering step, a drying step, and a heating step. Details of each step will be described below.
(スラリー調製工程)
蛍光体粉末、イオン交換水、および金属水酸化物を含む物質をそれぞれ適量混合し、蛍光体含有スラリーを調製する。ここで得られるスラリーのpHは、蛍光体粒子の表面電位と金属水酸化物を含む物質の表面電位が共に正の値をとる範囲内とすることが好ましい。蛍光体粒子および金属水酸化物を含む物質の各表面電位は、たとえば、ゼータ電位測定装置により測定することができる。なお、金属水酸化物を含む物質として水酸化アルミニウムを用いる場合には、ゾル状態の水酸化アルミニウム(慣習的にアルミナゾルと呼ばれる場合がある)や水酸化アルミニウム水溶液の形態で使用することができる。(Slurry preparation process)
An appropriate amount of each of a substance containing phosphor powder, ion-exchanged water, and metal hydroxide is mixed to prepare a phosphor-containing slurry. The pH of the slurry obtained here is preferably in a range in which both the surface potential of the phosphor particles and the surface potential of the substance containing the metal hydroxide take positive values. Each surface potential of the substance containing the phosphor particles and the metal hydroxide can be measured by, for example, a zeta potential measuring device. When aluminum hydroxide is used as the substance containing the metal hydroxide, it can be used in the form of aluminum hydroxide in a sol state (conventionally referred to as alumina sol) or an aluminum hydroxide aqueous solution.
(攪拌工程)
スラリー調製工程で得られたスラリーを、スターラーなどの攪拌手段や攪拌装置を用いて、蛍光体粉末および金属水酸化物を含む物質が十分に分散するように攪拌する。(Stirring process)
The slurry obtained in the slurry preparation step is stirred by using a stirring means such as a stirrer or a stirring device so that the substance containing the phosphor powder and the metal hydroxide is sufficiently dispersed.
(pH調整工程)
pH調整工程では、得られたスラリーにアルカリ剤を所定の滴下速度で滴下することにより、pHが9以上になるように調整される。アルカリ剤としては、NH3水溶液、NaOH水溶液などのアルカリ性水溶液が挙げられる。アルカリ剤の添加によりpH値が増加する過程で、金属水酸化物を含む物質の表面電位が正となり、蛍光体粒子の表面電位が負となる。このことにより、蛍光体粒子の表面に金属水酸化物を含む物質が緻密に付着しやすくなる。
具体的には、蛍光体粒子としてβ型サイアロン蛍光体粒子を用い、金属水酸化物を含む物質としてアルミナゾルを用いた場合には、pHが6.5以上で水酸化アルミニウムの表面電位が正となり、β型サイアロン蛍光体粒子の表面電位が負となる。このことにより、両者の間に静電引力が働くため、β型サイアロン蛍光体粒子の表面に水酸化アルミニウムを含む物質が密に付着しやすくなる。(PH adjustment process)
In the pH adjusting step, the pH is adjusted to 9 or more by dropping an alkaline agent onto the obtained slurry at a predetermined dropping rate. Examples of the alkaline agent include alkaline aqueous solutions such as NH 3 aqueous solution and NaOH aqueous solution. In the process of increasing the pH value due to the addition of the alkaline agent, the surface potential of the substance containing the metal hydroxide becomes positive, and the surface potential of the phosphor particles becomes negative. As a result, the substance containing the metal hydroxide is likely to adhere to the surface of the phosphor particles in a dense manner.
Specifically, when β-type sialon phosphor particles are used as the phosphor particles and alumina sol is used as the substance containing the metal hydroxide, the surface potential of aluminum hydroxide becomes positive at a pH of 6.5 or higher. , The surface potential of β-type sialon phosphor particles becomes negative. As a result, an electrostatic attraction acts between the two, so that the substance containing aluminum hydroxide tends to adhere densely to the surface of the β-type sialon phosphor particles.
なお、pH調整工程において、アルカリ剤としてアルカリ性水溶液を用いる場合には、アルカリ性水溶液の濃度、滴下速度や滴下時間を調節することにより、蛍光体粒子の表面に付着する金属水酸化物を含む物質の厚さや表面被覆率を制御することができる。 When an alkaline aqueous solution is used as the alkaline agent in the pH adjustment step, the concentration of the alkaline aqueous solution, the dropping rate and the dropping time of the substance containing the metal hydroxide adhering to the surface of the phosphor particles can be adjusted. The thickness and surface coverage can be controlled.
(撹拌・洗浄・濾過工程)
上記pH調整工程により得られたスラリーを、スターラーなどの攪拌手段を用いて蛍光体粒子が十分に分散するように攪拌し、イオン交換水などの洗浄液を用いて洗浄する。その後、吸引濾過などの濾過手段により、蛍光体粉末(金属水酸化物を含む物質で被覆された蛍光体粒子)を取り出す。(Stirring / cleaning / filtration process)
The slurry obtained by the above pH adjustment step is stirred using a stirring means such as a stirrer so that the phosphor particles are sufficiently dispersed, and washed with a washing liquid such as ion-exchanged water. Then, the phosphor powder (phosphor particles coated with a substance containing a metal hydroxide) is taken out by a filtration means such as suction filtration.
(乾燥工程)
得られた蛍光体粉末が十分に乾燥するように所定時間の加熱処理を実行し、表面が金属水酸化物を含む物質で密に被覆された複数の蛍光体粒子からなる蛍光体粉末を得る。(Drying process)
Heat treatment is carried out for a predetermined time so that the obtained fluorescent powder is sufficiently dried to obtain a fluorescent powder composed of a plurality of phosphor particles whose surface is densely coated with a substance containing a metal hydroxide.
(加熱工程)
得られた蛍光体粉末に加熱処理を施すことにより、蛍光体粒子の表面を密に被覆する金属水酸化物を含む層を酸化して金属酸化物に変えるとともに、金属酸化物で構成される連続被覆層という連続的な膜状の形態を作り出す。蛍光体粉末を加熱する際の温度は、500℃以上1000℃以下が好ましく、特に、金属水酸化物を含む物質としてアルミナゾルを用いる場合には、加熱温度を500℃以上600℃以下とすることが好ましい。以上の工程により、蛍光体粒子の表面に金属酸化物で構成される連続被覆層が形成された表面被覆蛍光体粒子が製造される。(Heating process)
By heat-treating the obtained phosphor powder, a layer containing a metal hydroxide that densely coats the surface of the phosphor particles is oxidized to be converted into a metal oxide, and a continuous layer composed of the metal oxide is formed. Creates a continuous film-like morphology called a coating layer. The temperature at which the phosphor powder is heated is preferably 500 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and in particular, when alumina sol is used as the substance containing the metal hydroxide, the heating temperature may be 500 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. preferable. Through the above steps, surface-coated phosphor particles in which a continuous coating layer composed of a metal oxide is formed on the surface of the phosphor particles are produced.
[製造方法例2]
製造方法例2は、スラリー調製工程、攪拌工程、撹拌・洗浄・濾過工程、乾燥工程および加熱工程を有する。製造方法例1では、攪拌工程の後にアルカリ剤を添加してpHを調整したが、製造方法例2では、スラリー調製工程においてアルカリ剤を添加してpHを調整する。[Manufacturing method example 2]
Production method example 2 has a slurry preparation step, a stirring step, a stirring / washing / filtering step, a drying step, and a heating step. In Production Method Example 1, the pH was adjusted by adding an alkaline agent after the stirring step, but in Production Method Example 2, the pH was adjusted by adding an alkaline agent in the slurry preparation step.
製造方法例1のように、攪拌工程の後にアルカリ剤を添加してpHを調整すれば、金属水酸化物を含む物質による被覆層を、より緻密な被覆層とすることができる。アルカリ剤を添加する速度を調整することもでき、これにより、被覆の緻密性をさらに向上させることも可能である。このような緻密な被覆層とすることで、その後の加熱処理によって連続被覆層を安定的に得ることができる。
一方、製造方法例2のように、スラリー調製工程においてpHを調整すれば、製造工程の短縮化を図ることができる。If the pH is adjusted by adding an alkaline agent after the stirring step as in Production Method Example 1, the coating layer made of a substance containing a metal hydroxide can be made into a more dense coating layer. The rate at which the alkaline agent is added can also be adjusted, which can further improve the denseness of the coating. By forming such a dense coating layer, a continuous coating layer can be stably obtained by the subsequent heat treatment.
On the other hand, if the pH is adjusted in the slurry preparation step as in Example 2 of the manufacturing method, the manufacturing step can be shortened.
[製造方法例3]
製造方法例3は、スラリー調製工程、攪拌工程、pH調整工程、撹拌・洗浄・濾過工程、乾燥工程および加熱工程を有する。各工程の詳細を以下に説明する。
製造方法例1および製造方法例2では、連続被覆層の出発原料として金属水酸化物を含む物質が用いられているが、製造方法例3では、連続被覆層の出発原料として、金属水酸化物の前駆物質が用いられる。[Manufacturing method example 3]
Production Method Example 3 has a slurry preparation step, a stirring step, a pH adjusting step, a stirring / washing / filtering step, a drying step, and a heating step. Details of each step will be described below.
In Production Method Example 1 and Production Method Example 2, a substance containing a metal hydroxide is used as a starting material for the continuous coating layer, but in Production Method Example 3, a metal hydroxide is used as a starting material for the continuous coating layer. Precursor is used.
(スラリー調製工程)
本例では、蛍光体粉末、イオン交換水、および金属水酸化物の前駆物質をそれぞれ適量にて混合し、蛍光体含有スラリーを調製する。金属水酸化物が水酸化アルミニウムである場合には、その前駆物質としてアルミン酸Naが用いられる。得られるスラリーは、通常は強アルカリ性であり、具体的には、pH12以上が好ましく、pH13以上がより好ましい。このスラリーに、塩酸、硫酸などの酸を添加することにより、金属水酸化物を析出させる。これにより、蛍光体粉末、イオン交換水、および金属水酸化物を含む蛍光体含有スラリーが得られる。ここで得られる蛍光体含有スラリーのpHは、蛍光体粒子の表面電位と金属水酸化物の表面電位が共に負の値をとる範囲内であり、具体的には、pH11以上が好ましく、pH12以上がより好ましい。(Slurry preparation process)
In this example, a phosphor powder, ion-exchanged water, and a precursor of a metal hydroxide are mixed in appropriate amounts to prepare a phosphor-containing slurry. When the metal hydroxide is aluminum hydroxide, sodium aluminate is used as a precursor thereof. The obtained slurry is usually strongly alkaline, specifically, pH 12 or higher is preferable, and pH 13 or higher is more preferable. A metal hydroxide is precipitated by adding an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid to this slurry. As a result, a phosphor-containing slurry containing a fluorescent powder, ion-exchanged water, and a metal hydroxide is obtained. The pH of the phosphor-containing slurry obtained here is within a range in which both the surface potential of the phosphor particles and the surface potential of the metal hydroxide take negative values. Specifically, pH 11 or higher is preferable, and pH 12 or higher is preferable. Is more preferable.
(攪拌工程)
スラリー調製工程で得られたスラリーを、スターラーなどの攪拌手段や攪拌装置を用いて、蛍光体粉末および金属水酸化物が十分に分散するように攪拌する。(Stirring process)
The slurry obtained in the slurry preparation step is stirred by using a stirring means such as a stirrer or a stirring device so that the phosphor powder and the metal hydroxide are sufficiently dispersed.
(pH調整工程)
pH調整工程では、得られたスラリーに塩酸、硫酸などの酸を所定の滴下速度で滴下することにより、pHが9以下になるように調整される。酸の添加によりpH値が低下する過程で、金属水酸化物の表面電位および蛍光体粒子の表面電位のうち、一方の表面電位が正となり、他方の表面電位が負となることにより、蛍光体粒子の表面に金属水酸化物が緻密に付着しやすくなる。
具体的には、蛍光体粒子としてβ型サイアロン蛍光体粒子を用い、アルミン酸Naを含むスラリーから水酸化アルミニウムを析出させた場合には、pHが10以下で水酸化アルミニウムの表面電位が正となり、β型サイアロン蛍光体粒子の表面電位が負となる。このことにより、両者の間に静電引力が働くため、β型サイアロン蛍光体粒子の表面に水酸化アルミニウムが密に付着しやすくなる。
なお、pH調整工程において、スラリーに滴下する酸の濃度、滴下速度や滴下時間を調節することにより、蛍光体粒子の表面に付着する金属水酸化物の厚さや表面被覆率を制御することができる。(PH adjustment process)
In the pH adjusting step, an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid is added dropwise to the obtained slurry at a predetermined dropping rate to adjust the pH to 9 or less. In the process of lowering the pH value due to the addition of acid, one of the surface potential of the metal hydroxide and the surface potential of the phosphor particles becomes positive, and the other surface potential becomes negative, so that the phosphor Metal hydroxides tend to adhere densely to the surface of the particles.
Specifically, when β-type sialon phosphor particles are used as the phosphor particles and aluminum hydroxide is precipitated from a slurry containing sodium aluminate, the pH is 10 or less and the surface potential of aluminum hydroxide becomes positive. , The surface potential of β-type sialon phosphor particles becomes negative. As a result, an electrostatic attraction acts between the two particles, so that aluminum hydroxide tends to adhere densely to the surface of the β-type sialon phosphor particles.
In the pH adjusting step, the thickness and surface coverage of the metal hydroxide adhering to the surface of the phosphor particles can be controlled by adjusting the concentration of the acid dropped on the slurry, the dropping rate and the dropping time. ..
pH調整の後、製造方法例1と同様に、攪拌工程、pH調整工程、撹拌・洗浄・濾過工程、乾燥工程および加熱工程を実施することにより、蛍光体粒子の表面に金属酸化物で構成される連続被覆層が形成された表面被覆蛍光体粒子が製造される。
なお、製造方法例3では、スラリー調製工程(前駆物質から金属水酸化物を析出させる工程)での酸の添加の後、攪拌工程を実施し、さらに酸を添加してpHを調整している。これとは別の方法として、スラリー調製工程と攪拌工程を並行して行い、スラリー調製工程から連続的に酸を添加してpHを調整することにより、金属水酸化物の表面電位および蛍光体粒子の表面電位のうち、一方の表面電位を正とし、他方の表面電位を負としてもよい。After adjusting the pH, the surface of the phosphor particles is composed of a metal oxide by carrying out a stirring step, a pH adjusting step, a stirring / washing / filtering step, a drying step and a heating step in the same manner as in Production Method Example 1. Surface-coated phosphor particles on which a continuous coating layer is formed are produced.
In Production Method Example 3, after the addition of the acid in the slurry preparation step (step of precipitating the metal hydroxide from the precursor), the stirring step is carried out, and the acid is further added to adjust the pH. .. As another method, the slurry preparation step and the stirring step are performed in parallel, and the pH is adjusted by continuously adding an acid from the slurry preparation step to adjust the surface potential of the metal hydroxide and the phosphor particles. Of the surface potentials of the above, one surface potential may be positive and the other surface potential may be negative.
ここで、たとえば、金属酸化物の種類や量、金属酸化物を蛍光体粒子の表面に付着させる方法等を適切に選択することにより、上記熱水抽出電気伝導指数を制御することが可能である。これらの中でも、たとえば、蛍光体粒子の表面に金属水酸化物を含む物質を密に付着させるためのpH調整条件、蛍光体粒子の表面に密に付着した金属水酸化物を含む物質を金属酸化物に変換するための加熱条件等が、上記熱水抽出電気伝導指数を所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。 Here, for example, the hot water extraction electrical conductivity index can be controlled by appropriately selecting the type and amount of the metal oxide, the method of adhering the metal oxide to the surface of the phosphor particles, and the like. .. Among these, for example, pH adjustment conditions for densely adhering a substance containing a metal hydroxide to the surface of a phosphor particle, and metal oxidation of a substance containing a metal hydroxide densely adhered to the surface of a phosphor particle. The heating conditions for converting into a substance and the like can be mentioned as factors for setting the hot water extraction electrical conductivity index in a desired numerical range.
本実施形態の表面被覆蛍光体粒子によれば、熱水抽出電気伝導指数ΔΩが2.0mS/m以下となるように、蛍光体粒子の表面に金属酸化物によって構成される被覆層を形成することで、表面被覆蛍光体粒子の周囲に水分が存在する場合に、当該水分が蛍光体粒子内部に侵入することが抑制される。この結果として、水分により溶出するイオン量が低下し、蛍光体粒子の劣化が抑制される。 According to the surface-coated phosphor particles of the present embodiment, a coating layer composed of a metal oxide is formed on the surface of the phosphor particles so that the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ is 2.0 mS / m or less. As a result, when water is present around the surface-coated phosphor particles, the water is suppressed from entering the inside of the phosphor particles. As a result, the amount of ions eluted by the water is reduced, and the deterioration of the phosphor particles is suppressed.
(発光装置)
図1は、実施形態に係る発光装置の構造を示す概略断面図である。図1に示すように、発光装置10は、発光素子20、ヒートシンク30、ケース40、第1リードフレーム50、第2リードフレーム60、ボンディングワイヤ70、ボンディングワイヤ72および複合体80を備える。(Light emitting device)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the light emitting device according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the
発光素子20はヒートシンク30上面の所定領域に実装されている。ヒートシンク30上に発光素子20を実装することにより、発光素子20の放熱性を高めることができる。なお、ヒートシンク30に代えて、パッケージ用基板を用いてもよい。
The
発光素子20は、励起光を発する半導体素子である。発光素子20としては、たとえば、近紫外から青色光に相当する300nm以上500nm以下の波長の光を発生するLEDチップを使用することができる。発光素子20の上面側に配設された一方の電極(図示せず)が金線などのボンディングワイヤ70を介して第1リードフレーム50の表面と接続されている。また、発光素子20の上面に形成されている他方の電極(図示せず)は、金線などのボンディングワイヤ72を介して第2リードフレーム60の表面と接続されている。
The
ケース40には、底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部が形成されている。発光素子20は、上記凹部の底面に設けられている。発光素子20を取り囲む凹部の壁面は反射板の役目を担う。
The
複合体80は、ケース40によって壁面が形成される上記凹部に充填されている。複合体80は、発光素子20から発せられる励起光の波長を長波長化する波長変換部材である。複合体80として、本実施形態の複合体が用いられ、樹脂などの封止材84中に本実施形態の表面被覆蛍光体粒子82が分散されている。発光装置10は、発光素子20の光と、この発光素子20の光を吸収し励起される表面被覆蛍光体粒子82から発生する光との混合色を発する。発光装置10は、発光素子20の光と表面被覆蛍光体粒子82から発生する光との混色により白色を発光することが好ましい。
The complex 80 is filled in the recess where the wall surface is formed by the
本実施形態の発光装置10では、上述したように、熱水抽出電気伝導指数ΔΩが2.0mS/m以下である表面被覆蛍光体粒子82を用いることにより、水分よって封止材84中に蛍光体粒子からイオンが溶出することを抑制することができ、ひいては、発光装置10の発光強度の低下を抑制することで、発光装置10の信頼性の向上を図ることができる。
In the
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
たとえば、図1では、実施形態に係る発光装置として表面実装型のLEDが例示されているが、実施形態に係る発光装置は砲弾型のLEDとしてもよい。Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.
For example, in FIG. 1, a surface mount type LED is exemplified as the light emitting device according to the embodiment, but the light emitting device according to the embodiment may be a bullet type LED.
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
(製造例1:β型サイアロン)
宇部興産社製α型窒化ケイ素粉末(SN−E10グレード、酸素含有量1.0質量%)95.43質量%、トクヤマ社製窒化アルミニウム粉末(Fグレード、酸素含有量0.8質量%)3.04質量%、大明化学社製酸化アルミニウム粉末(TM−DARグレード)0.74質量%、信越化学工業社製酸化ユーロピウム粉末(RUグレード)0.79質量%をV型混合機(筒井理化学器械社製S−3)を用い混合し、さらに目開き250μmの篩を全通させ凝集を取り除き、原料混合粉末を得た。ここでの配合比(質量%)は、β型サイアロンの一般式:Si6−zAlzOzN8−zにおいて、酸化ユーロピウムを除いて、Si/Al比から算出してz=0.25となるように設計したものである。(Production Example 1: β-type Sialon)
Ube Kosan Co., Ltd. α-type silicon nitride powder (SN-E10 grade, oxygen content 1.0% by mass) 95.43% by mass, Tokuyama Co., Ltd. aluminum nitride powder (F grade, oxygen content 0.8% by mass) 3 .04% by mass, aluminum oxide powder (TM-DAR grade) manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd. 0.74% by mass, Europium oxide powder (RU grade) manufactured by Shinetsu Chemical Industry Co., Ltd. 0.79% by mass, V-type mixer (Tsutsui Rikagaku Kikai) The mixture was mixed using S-3) manufactured by the same company, and further passed through a sieve having a mesh size of 250 μm to remove agglomerates to obtain a raw material mixed powder. The compounding ratio (mass%) here is calculated from the Si / Al ratio in the general formula of β-type sialon: Si 6-z Al z Oz N 8-z , excluding europium oxide, and z = 0. It was designed to be 25.
上記配合比の組成を有する原料混合粉末200gを、内径10cm、高さ10cmの蓋付きの円筒型窒化ホウ素容器(デンカ社製、N−1グレード)に充填し、カーボンヒーターの電気炉で0.8MPaの加圧窒素雰囲気中、2000℃で12時間の加熱処理を行った。加熱処理後の試料は緩く凝集した塊状となっていたので、この塊をハンマーにより、粗砕した後、超音速ジェット粉砕器(日本ニューマチック工業株式会社製、PJM−80SP)により粉砕した。粉砕条件は、試料供給速度を50g/分、粉砕エア圧力を0.3MPaとした。この粉砕粉末を目開き45μmの篩を通過させた。尚、篩の通過率は95%であった。 200 g of a raw material mixed powder having the composition of the above compounding ratio is filled in a cylindrical boron nitride container (manufactured by Denka, N-1 grade) with a lid having an inner diameter of 10 cm and a height of 10 cm, and is used in an electric furnace of a carbon heater. Heat treatment was performed at 2000 ° C. for 12 hours in a pressurized nitrogen atmosphere of 8 MPa. Since the sample after the heat treatment was in the form of loosely agglomerated lumps, the lumps were roughly crushed with a hammer and then crushed with a supersonic jet crusher (PJM-80SP, manufactured by Nippon Pneumatic Industries Co., Ltd.). The crushing conditions were a sample supply rate of 50 g / min and a crushing air pressure of 0.3 MPa. The pulverized powder was passed through a sieve having an opening of 45 μm. The passing rate of the sieve was 95%.
上記篩を通過した粉砕粉末20gを、内径5cm、高さ3.5cmの蓋付き円筒型窒化ホウ素容器に充填し、カーボンヒーターの電気炉で、大気圧アルゴン雰囲気中、1500℃で8時間のアニール処理を行った。アニール処理を行った粉末に対して、50%フッ化水素酸と70%硝酸の1:1混酸中、75℃で30分間浸す酸処理を行った。そのまま酸処理後の粉末を沈殿させ、上澄み液と微粉を除去するデカンテーションを溶液のpHが5以上で上澄み液が透明になるまで繰り返し、最終的に得られた沈殿物をろ過、乾燥し、製造例1の蛍光体粒子(β型サイアロン蛍光体粉末)を得た。粉末X線回折測定を行った結果、存在する結晶相はβ型サイアロン単相であった。ICP発光分光分析により、測定したSi、Al及びEu含有量は、それぞれ57.7、2.29、0.62質量%であった。Si、Al含有量から算出したz値は0.24であった。製造例1の配合比は、表1に記載した。 20 g of the crushed powder passed through the above sieve is filled in a cylindrical boron nitride container with a lid having an inner diameter of 5 cm and a height of 3.5 cm, and annealed at 1500 ° C. for 8 hours in an electric furnace of a carbon heater in an atmospheric pressure argon atmosphere. Processing was performed. The annealed powder was subjected to acid treatment by immersing it in a 1: 1 mixed acid of 50% hydrofluoric acid and 70% nitric acid at 75 ° C. for 30 minutes. The powder after acid treatment is precipitated as it is, and decantation for removing the supernatant and fine particles is repeated until the pH of the solution is 5 or more and the supernatant becomes transparent, and the finally obtained precipitate is filtered and dried. The phosphor particles of Production Example 1 (β-type sialon phosphor powder) were obtained. As a result of powder X-ray diffraction measurement, the existing crystal phase was β-type sialon single phase. The Si, Al and Eu contents measured by ICP emission spectroscopic analysis were 57.7, 2.29 and 0.62% by mass, respectively. The z value calculated from the Si and Al contents was 0.24. The compounding ratio of Production Example 1 is shown in Table 1.
(実施例1)
製造例1の蛍光体粒子(β型サイアロン蛍光体粉末)に以下の手順により表面処理を実施した。(Example 1)
The phosphor particles (β-type sialon phosphor powder) of Production Example 1 were surface-treated by the following procedure.
[表面処理]
(1)製造例1の蛍光体粒子10g、イオン交換水150ml、アルミナゾル(アルミナゾル520−A、日産化学社製)7.11gを混合し、スラリーを調製した。得られたスラリーのpHは4.1であった。pH4.1における、水酸化アルミニウムの表面電位および蛍光体粒子の表面電位をそれぞれゼータ電位測定装置を用いて測定したところ、水酸化アルミニウムの表面電位が44mV、蛍光体粒子の表面電位が16mVであった。
(2)スターラーを用いて、上記スラリーを15分間攪拌した。
(3)上記スラリーに0.05重量%アンモニア水を徐々に滴下し、滴下時間3分後にpHが9になるように調整した。pHが9における、水酸化アルミニウムの表面電位および蛍光体粒子の表面電位をそれぞれゼータ電位測定装置を用いて測定したところ、水酸化アルミニウムの表面電位が13mV、蛍光体粒子の表面電位が−25mVであった。
(4)スターラーを用いて、上記スラリーを60分間攪拌し、イオン交換水を用いて洗浄した後、吸引濾過を行い、蛍光体粉末を得た。
(5)得られた蛍光体粉末を105℃で15時間乾燥した。
(6)乾燥処理後の蛍光体粉末に、電気炉を用いて600℃、1時間の加熱処理を施し、実施例1の表面被覆蛍光体粒子を得た。
実施例1の表面被覆蛍光体粒子について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察を行った。図2は、実施例1の表面被覆蛍光体粒子のSEM像である。図2に示すように、蛍光体粒子の表面に酸化アルミニウムが点在することなく、酸化アルミニウムが連続的に被覆することにより連続被覆層が形成されていることが確認された。[surface treatment]
(1) A slurry was prepared by mixing 10 g of the phosphor particles of Production Example 1, 150 ml of ion-exchanged water, and 7.11 g of alumina sol (alumina sol 520-A, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.). The pH of the obtained slurry was 4.1. When the surface potential of aluminum hydroxide and the surface potential of the phosphor particles at pH 4.1 were measured using a zeta potential measuring device, the surface potential of aluminum hydroxide was 44 mV and the surface potential of the phosphor particles was 16 mV. rice field.
(2) The slurry was stirred for 15 minutes using a stirrer.
(3) 0.05 wt% aqueous ammonia was gradually added dropwise to the slurry, and the pH was adjusted to 9 after 3 minutes of the addition time. When the surface potential of aluminum hydroxide and the surface potential of the phosphor particles at pH 9 were measured using a zeta potential measuring device, the surface potential of aluminum hydroxide was 13 mV and the surface potential of the phosphor particles was -25 mV. there were.
(4) The slurry was stirred for 60 minutes using a stirrer, washed with ion-exchanged water, and then suction-filtered to obtain a phosphor powder.
(5) The obtained fluorescent powder was dried at 105 ° C. for 15 hours.
(6) The fluorescent powder after the drying treatment was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour using an electric furnace to obtain surface-coated fluorescent particles of Example 1.
The surface-coated phosphor particles of Example 1 were observed using a scanning electron microscope (SEM). FIG. 2 is an SEM image of the surface-coated phosphor particles of Example 1. As shown in FIG. 2, it was confirmed that the continuous coating layer was formed by continuously coating the aluminum oxide without interspersing the surface of the phosphor particles.
(実施例2)
製造例1の蛍光体粒子について、上記表面処理のうち(1)のアルミナゾルの代わりにAERODISP W 630(Evonik Resource Efficiency GmbH社製)4.74gを添加し、得られたスラリーのpHが5.0になったことを除いて、実施例1と同様な表面処理を実施したものを実施例2の表面被覆蛍光体粒子とした。pH5.0における、水酸化アルミニウムの表面電位および蛍光体粒子の表面電位をそれぞれゼータ電位測定装置を用いて測定したところ、水酸化アルミニウムの表面電位が42mV、蛍光体粒子の表面電位が11mVであった。
実施例2の表面被覆蛍光体粒子について、SEMを用いて観察を行った。図3は、実施例1の表面被覆蛍光体粒子のSEM像である。図3に示すように、蛍光体粒子の表面に酸化アルミニウムが点在することなく、酸化アルミニウムが連続的に被覆することにより連続被覆層が形成されていることが確認された。(Example 2)
To the phosphor particles of Production Example 1, 4.74 g of AERODISP W 630 (manufactured by Evonik Resources Efficiency GmbH) was added instead of the alumina sol of (1) in the above surface treatment, and the pH of the obtained slurry was 5.0. The surface-coated phosphor particles of Example 2 were those subjected to the same surface treatment as in Example 1 except that the particles were the same as in Example 1. When the surface potential of aluminum hydroxide and the surface potential of the phosphor particles at pH 5.0 were measured using a zeta potential measuring device, the surface potential of aluminum hydroxide was 42 mV and the surface potential of the phosphor particles was 11 mV. rice field.
The surface-coated phosphor particles of Example 2 were observed using SEM. FIG. 3 is an SEM image of the surface-coated phosphor particles of Example 1. As shown in FIG. 3, it was confirmed that the continuous coating layer was formed by continuously coating the aluminum oxide without interspersing the surface of the phosphor particles.
(比較例1)
製造例1の蛍光体粒子について、上記表面処理を実施しないものを比較例1とした。比較例1の蛍光体粒子について、SEMを用いて観察を行った。図4は、比較例1の蛍光体粒子のSEM像である。図4に示すように、比較例1の蛍光体粒子は表面が全て露出している。(Comparative Example 1)
The phosphor particles of Production Example 1 that were not subjected to the above surface treatment were designated as Comparative Example 1. The phosphor particles of Comparative Example 1 were observed using SEM. FIG. 4 is an SEM image of the phosphor particles of Comparative Example 1. As shown in FIG. 4, the surface of the phosphor particles of Comparative Example 1 is completely exposed.
[熱水抽出電気伝導指数の算出方法]
各実施例の表面被覆蛍光体粒子および比較例1の蛍光体粒子の熱水抽出電気伝導指数を以下の要領で算出した。熱水抽出電気伝導指数について得られた結果を表2に示す。
(1)25℃のイオン交換水の電気伝導率Ω0を測定した。
(2)上記イオン交換水30mlに表面被覆蛍光体粒子(または蛍光体粒子)1gを超音波分散機により分散させ、耐圧容器に入れて150℃で16時間加熱した後、イオン交換水20mlを追加し25℃に冷却した状態で電気伝導率Ω1を測定した。
(3)電気伝導率Ω1と電気伝導率Ω0との差分ΔΩ(=電気伝導率Ω1−電気伝導率Ω0)を熱水抽出電気伝導指数ΔΩとした。[Calculation method of hot water extraction electrical conductivity index]
The hot water extraction electrical conductivity index of the surface-coated phosphor particles of each example and the phosphor particles of Comparative Example 1 was calculated as follows. Table 2 shows the results obtained for the hot water extraction electrical conductivity index.
(1) The electric conductivity Ω 0 of the ion-exchanged water at 25 ° C. was measured.
(2) 1 g of surface-coated phosphor particles (or phosphor particles) are dispersed in 30 ml of the above ion-exchanged water by an ultrasonic disperser, placed in a pressure-resistant container and heated at 150 ° C. for 16 hours, and then 20 ml of ion-exchanged water is added. The electrical conductivity Ω 1 was measured while cooled to 25 ° C.
(3) The difference ΔΩ (= electrical conductivity Ω 1 − electrical conductivity Ω 0 ) between the electrical conductivity Ω 1 and the electrical conductivity Ω 0 was defined as the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ.
[信頼性試験]
各実施例の表面被覆蛍光体粒子および比較例1の蛍光体粒子を搭載したLEDパッケージの信頼性試験を以下の要領で評価した。信頼性試験によって得られた結果を表2に示す。
LEDパッケージは図1に示した発光装置の構造に準じたものを用いた。
蛍光体のLEDパッケージへの搭載は、ケース凹型の底部に設置されたLED上面の電極とリードフレームとをワイヤボンディングした後、液体状のシリコーン樹脂(OE6656、東レダウコーニング株式会社製)に混合した蛍光体粒子をマイクロシリンジからケース凹部に注入して行った。蛍光体粒子の搭載後、120℃で硬化させた後、110℃×10時間のポストキュアを施して封止した。LEDは、発光ピーク波長448nmで、チップ1.0mm×0.5mmの大きさのものを用いた。[Reliability test]
The reliability test of the surface-coated phosphor particles of each example and the LED package equipped with the phosphor particles of Comparative Example 1 was evaluated as follows. The results obtained by the reliability test are shown in Table 2.
The LED package used was one that conformed to the structure of the light emitting device shown in FIG.
To mount the phosphor on the LED package, the electrode on the upper surface of the LED installed on the bottom of the concave case and the lead frame were wire-bonded and then mixed with a liquid silicone resin (OE6656, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.). The phosphor particles were injected into the recesses of the case from a microsyringe. After mounting the fluorescent particles, the particles were cured at 120 ° C., and then post-cured at 110 ° C. for 10 hours for sealing. As the LED, an LED having an emission peak wavelength of 448 nm and a chip size of 1.0 mm × 0.5 mm was used.
上述の要領にて得られた、各実施例の表面被覆蛍光体粒子および比較例1の蛍光体粒子を搭載したLEDパッケージについて、光束を測定し、初期値L0とした。また、85℃、85%RHで500時間放置後、取り出して室温で乾燥した際の光束L1を測定し、信頼係数M(=L1/L0×100)を算出した。信頼性試験の合格条件は、信頼係数Mが95%以上である。これは高信頼性の蛍光体粒子でなくては達成できない値である。実施例1および実施例2の表面被覆蛍光体粒子を搭載したLEDパッケージでは、上記合格条件を満たすことが確認された。この結果は、実施例1および実施例2の表面被覆蛍光体粒子では、蛍光体粒子の表面に形成された被覆層により、蛍光体粒子を構成する金属成分が水分に溶出することが抑制されたことに起因すると推測される。
この出願は、2018年10月24日に出願された日本出願特願2018−200304号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2018-200304 filed on October 24, 2018, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
Claims (6)
前記蛍光体粒子の表面に設けられ、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、イットリウムおよびハフニウムよりなる群より選ばれる1種以上の元素を含む金属水酸化物または金属酸化物により構成される被覆層と、
を備え、
以下に定義される熱水抽出電気伝導指数ΔΩが2.0mS/m以下である、表面被覆蛍光体粒子。
(熱水抽出電気伝導指数の算出方法)
(1)25℃のイオン交換水の電気伝導率Ω0を測定する。
(2)前記イオン交換水30mlに前記表面被覆蛍光体粒子1gを分散させ、耐圧容器に入れて150℃で16時間加熱した後、イオン交換水20mlを追加し25℃に冷却した状態で電気伝導率Ω1を測定する。
(3)電気伝導率Ω1と電気伝導率Ω0との差分ΔΩ(=電気伝導率Ω1−電気伝導率Ω0)を熱水抽出電気伝導指数ΔΩとする。With phosphor particles composed of an oxynitride phosphor or a nitride phosphor,
A coating layer provided on the surface of the phosphor particles and composed of a metal hydroxide or a metal oxide containing one or more elements selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, yttrium and hafnium.
With
Surface-coated phosphor particles having a hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ defined below of 2.0 mS / m or less.
(Calculation method of hot water extraction electrical conductivity index)
(1) Measure the electrical conductivity Ω 0 of the ion-exchanged water at 25 ° C.
(2) 1 g of the surface-coated phosphor particles are dispersed in 30 ml of the ion-exchanged water, placed in a pressure-resistant container and heated at 150 ° C. for 16 hours, and then 20 ml of ion-exchanged water is added and cooled to 25 ° C. for electrical conduction. the rate Ω 1 is measured.
(3) Let the difference ΔΩ (= electrical conductivity Ω 1 − electrical conductivity Ω 0 ) between the electrical conductivity Ω 1 and the electrical conductivity Ω 0 be the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ.
を備える複合体。The surface-coated fluorescent particle according to any one of claims 1 to 4, and a sealing material for sealing the surface-coated fluorescent particle.
Complex with.
前記励起光の波長を変換する請求項5に記載の複合体と、
を備える発光装置。 A light emitting element that emits excitation light and
The complex according to claim 5, which converts the wavelength of the excitation light, and
A light emitting device equipped with.
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