WO2012033157A1 - β型サイアロン及び発光装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a ⁇ -type sialon and a light emitting device that can be used for a light emitting device using a light emitting diode chip.
- Patent Documents 1 to 4 are disclosed regarding ⁇ -type sialon.
- Patent Document 1 describes a technique for obtaining a high-luminance phosphor by improving the crystallinity by subjecting ⁇ -sialon produced in the first heating step to acid treatment after the second heating step.
- Patent Documents 2 to 4 disclose light-emitting devices using ⁇ -sialon such as LEDs and phosphor lamps.
- an object of the present invention is to provide ⁇ -sialon and a light-emitting device using ⁇ -sialon that can realize high luminous efficiency.
- the ⁇ -type sialon according to the present invention is represented by the general formula: Si 6-z Al z O z N 8-z , and the relationship between the a-axis lattice constant and the chromaticity x of the CIE chromaticity satisfies the formula 1. It contains Eu. a-axis lattice constant ( ⁇ ) ⁇ 0.1075 ⁇ chromaticity x + 7.5742 (formula 1)
- the a-axis lattice constant is measured by powder X-ray diffraction measurement (hereinafter referred to as XRD measurement) using ⁇ -sialon and copper K ⁇ ray.
- the light-emitting device of the present invention uses the ⁇ -sialon as a phosphor, it is possible to increase the luminance of the light-emitting device.
- a ⁇ -sialon manufacturing method includes a mixing step in which raw material powders are mixed to form a raw material mixed powder, and a ⁇ -sialon in which Eu is solid-solved by firing the raw material mixed powder after the mixing step. It comprises a firing step to be generated, an annealing step for annealing the ⁇ -sialon after the firing step, and an acid treatment step for acid-treating the ⁇ -sialon after the annealing step.
- ⁇ Classification process> The obtained ⁇ -sialon was adjusted in particle size with a sonic jet pulverizer (PJM-80SP manufactured by Nippon Pneumatic Kogyo Co., Ltd.), and fine powders of 5 ⁇ m or less were removed by water classification, followed by drying.
- a sonic jet pulverizer PPM-80SP manufactured by Nippon Pneumatic Kogyo Co., Ltd.
- the a-axis lattice constant of the ⁇ -type sialon of Example 1 was 7.6103, which satisfied the relationship of Equation 1.
- a-axis lattice constant ( ⁇ ) ⁇ 0.1075 ⁇ 0.353 + 7.5742 (Formula 1)
- Example 4 is a light emitting device using the ⁇ -sialon of Example 1.
- the light-emitting device 10 includes an LED chip as the light-emitting light source 12, a first lead frame 13 conducted to the light-emitting light source 12, a second lead frame 14 attached in the vicinity of the first lead frame 13, It has a bonding wire 16 for conducting the light emitting light source 12 and the second lead frame 14, and the light emitting light source 12 is disposed in the concave portion 13b of the first lead frame 13 and filled in the concave portion 13b.
- the wavelength conversion member 15 is covered.
Abstract
一般式：Ｓｉ6-zＡｌzＯzＮ8-zで示され、Ｅｕを含有するβ型サイアロンであり、ａ軸格子定数とＣＩＥ色度の色度ｘとが、式１の関係を満たすβ型サイアロン。 ａ軸格子定数（Å）≦０.１０７５×色度ｘ＋７.５７４２ （式１） さらに、β型サイアロンは、式２及び式３で計算される平均粒径Ｄ５０（μｍ）／ＢＥＴ径（μｍ）が１．９より小さいことが好ましい。 ＢＥＴ径（μｍ）＝６÷（３．２２×ＢＥＴ値（ｍ2／ｇ））（式２） Ｄ５０（μｍ）／ＢＥＴ径（μｍ）＜１．９ （式３）
Description
本発明は、発光ダイオードチップを用いた発光装置に利用可能なβ型サイアロン及び発光装置に関する。
β型サイアロンに関して、特許文献１乃至４が開示されている。特許文献１には、第一の加熱工程で生成したβ型サイアロンを第二の加熱工程後に酸処理することにより、結晶性を向上させて高輝度の蛍光体を得る技術が記載されている。特許文献２乃至４には、ＬＥＤ、蛍光体ランプなどのβ型サイアロンを用いた発光装置が開示されている。
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
従来のβ型サイアロンを用いた蛍光体は、短波長化や狭帯域化を行うと、発光効率が著しく低くなり、発光特性の再現性が乏しかった。このため、従来のβ型サイアロンを用いた白色ＬＥＤ等の発光装置は、十分な輝度を安定して得ることができなかった。
本発明は、上記課題に鑑み、高発光効率を実現できるβ型サイアロン及びβ型サイアロンを用いた発光装置を提供することを目的とする。
本発明に係るβ型サイアロンは、一般式：Ｓｉ6-zＡｌzＯzＮ8-zで示され、ａ軸格子定数とＣＩＥ色度の色度ｘとの関係が、式１を満たす、Ｅｕを含有するものである。
ａ軸格子定数（Å）≦０.１０７５×色度ｘ＋７.５７４２（式１）
ａ軸格子定数（Å）≦０.１０７５×色度ｘ＋７.５７４２（式１）
ａ軸格子定数は、β型サイアロンを銅のＫα線を用いた粉末Ｘ線回折測定（以下、ＸＲＤ測定という。）で測定されるものである。
β型サイアロンは、β型サイアロンの Brunaure Emmett Teller（以下、ＢＥＴと称する。）値から式２で計算されるＢＥＴ径とβ型サイアロンをレーザー回折散乱法にて測定した平均粒子径Ｄ５０（以下、Ｄ５０という。）との関係が、式３で表される範囲のものが好ましい。
ＢＥＴ径（μｍ）＝６÷（３．２２×ＢＥＴ値（ｍ2／ｇ））（式２）
Ｄ５０（μｍ）／ＢＥＴ径（μｍ）＜１．９ （式３）
ＢＥＴ径（μｍ）＝６÷（３．２２×ＢＥＴ値（ｍ2／ｇ））（式２）
Ｄ５０（μｍ）／ＢＥＴ径（μｍ）＜１．９ （式３）
本発明に係る発光装置は、前記β型サイアロンと発光光源とを備えたものである。
本発明のβ型サイアロンは、紫外線から可視光の幅広い波長域で励起され、高効率で５２０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲内を主波長として緑色発光するため、緑色の蛍光体として優れている。
本発明の発光装置は、前記β型サイアロンを蛍光体として用いるため、発光装置の高輝度化を実現できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
（β型サイアロン）
本発明の実施形態に係るβ型サイアロンは、一般式：Ｓｉ6-ZＡｌZＯZＮ8-Zで示されるβ型サイアロンをホスト結晶に、発光中心としてＥｕ2+を固溶してなるものである。β型サイアロンは、一般式：Ｓｉ6-zＡｌzＯzＮ8-z：Ｅｕ（０＜ｚ≦４．２）とも表記される。
（β型サイアロン）
本発明の実施形態に係るβ型サイアロンは、一般式：Ｓｉ6-ZＡｌZＯZＮ8-Zで示されるβ型サイアロンをホスト結晶に、発光中心としてＥｕ2+を固溶してなるものである。β型サイアロンは、一般式：Ｓｉ6-zＡｌzＯzＮ8-z：Ｅｕ（０＜ｚ≦４．２）とも表記される。
本発明者等は、β型サイアロンにおける結晶構造及び粉体物性と発光効率の関係を調べた結果、式１乃至式３の関係を満たすβ型サイアロンが高い発光効率を示すことを見出した。
ａ軸格子定数（Å）≦０.１０７５×色度ｘ＋７.５７４２ （式１）
ＢＥＴ径（μｍ）＝６÷（３．２２×ＢＥＴ値（ｍ2／ｇ）） （式２）
Ｄ５０（μｍ）／ＢＥＴ径（μｍ）＜１．９ （式３）
ここで、ａ軸格子定数は、β型サイアロンのａ軸の格子定数である。ＢＥＴ値は、比表面積測定法の一つであるＢＥＴ法で求められるβ型サイアロンの比表面積である。Ｄ５０は、体積基準の積算分率における５０％粒径である。
ａ軸格子定数（Å）≦０.１０７５×色度ｘ＋７.５７４２ （式１）
ＢＥＴ径（μｍ）＝６÷（３．２２×ＢＥＴ値（ｍ2／ｇ）） （式２）
Ｄ５０（μｍ）／ＢＥＴ径（μｍ）＜１．９ （式３）
ここで、ａ軸格子定数は、β型サイアロンのａ軸の格子定数である。ＢＥＴ値は、比表面積測定法の一つであるＢＥＴ法で求められるβ型サイアロンの比表面積である。Ｄ５０は、体積基準の積算分率における５０％粒径である。
式１の関係を満たすβ型サイアロンは、電子トラップが減少又は消失して励起電子のエネルギーが有効的に緑色発光に変換され、その結果、発光効率が向上する。
式３の関係を満たさずβ型サイアロンのＤ５０／ＢＥＴ径が１．９よりも大きい場合、粒子表面が平滑ではなく励起光がβ型サイアロン蛍光体粒子表面で散乱され、効果的に蛍光を発しないため発光効率が低いことが判明した。
β型サイアロンにおけるＥｕ含有量は、０．１質量％以上３質量％以下が好ましい。この範囲外では発光強度が低くなる傾向がある。
（β型サイアロンの製造方法）
Ｅｕを含有するβ型サイアロンの製造方法を、図１のフロー図を用いて説明する。
図１に示すように、β型サイアロンの製造方法は、原料粉末を混合して原料混合粉末にする混合工程と、混合工程後の原料混合粉末を焼成してＥｕを固溶したβ型サイアロンを生成する焼成工程と、焼成工程後のβ型サイアロンにアニール処理を行うアニール工程と、アニール工程後のβ型サイアロンに酸処理を行う酸処理工程と、から構成されている。
Ｅｕを含有するβ型サイアロンの製造方法を、図１のフロー図を用いて説明する。
図１に示すように、β型サイアロンの製造方法は、原料粉末を混合して原料混合粉末にする混合工程と、混合工程後の原料混合粉末を焼成してＥｕを固溶したβ型サイアロンを生成する焼成工程と、焼成工程後のβ型サイアロンにアニール処理を行うアニール工程と、アニール工程後のβ型サイアロンに酸処理を行う酸処理工程と、から構成されている。
原料粉末の配合組成に関しては、Ａｌ／Ｏモル比が１.３以下であれば加熱中の粒成長が進行し易く好ましい。Ａｌ／Ｏモル比が１.１以下であるとＢＥＴ径にＤ５０が近づくので好ましい。
図１には記載しなかったが、ＢＥＴ値及びＤ５０の制御のために、酸処理工程の後に、分級処理を実施するのが好ましい。
アニール工程における加熱温度、処理時間、窒素分圧を調整することで、β型サイアロンの分解を押さえ、Ｓｉが発生することなく、前記式１乃至式３の関係を成り立たせる。
Ｄ５０は、５μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下である。Ｄ５０があまりに小さいと発光効率が低くなり、あまりに大きいと発光装置に用いた場合に分散状態が悪くなる傾向にある。
（発光装置）
本発明のβ型サイアロンを用いた発光装置について、図２を参照しつつ説明する。
発光装置は、発光光源と上述のβ型サイアロンを用いたものであり、図２は発光装置の断面を模式的に示したものである。
図２に示すように、本発明の発光装置１０は、発光光源１２としてのＬＥＤチップと、発光光源１２を搭載する第１のリードフレーム１３と、第２のリードフレーム１４と、発光光源１２と第１のリードフレーム１３とを被覆する波長変換部材１５と、発光光源１２と第２のリードフレーム１４を電気的につなぐボンディングワイヤ１６と、これらを覆う合成樹脂製のキャップ１９で形成されている。波長変換部材１５は、β型サイアロン１８と、β型サイアロン１８を分散しつつ配合した封止樹脂１７とからなる。第１のリードフレーム１３の上部１３ａにはＬＥＤチップ搭載用の凹部１３ｂが設けられている。凹部１３ｂは、その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を有していると共に、凹部１３ｂの内面が反射面となっている。この反射面の底面にＬＥＤチップ１２の下面側の電極がダイボンディングされている。ＬＥＤチップ１２の上面に形成されている他方の電極は、ボンディングワイヤ１６を介して第２のリードフレーム１４の表面と接続されている。
本発明のβ型サイアロンを用いた発光装置について、図２を参照しつつ説明する。
発光装置は、発光光源と上述のβ型サイアロンを用いたものであり、図２は発光装置の断面を模式的に示したものである。
図２に示すように、本発明の発光装置１０は、発光光源１２としてのＬＥＤチップと、発光光源１２を搭載する第１のリードフレーム１３と、第２のリードフレーム１４と、発光光源１２と第１のリードフレーム１３とを被覆する波長変換部材１５と、発光光源１２と第２のリードフレーム１４を電気的につなぐボンディングワイヤ１６と、これらを覆う合成樹脂製のキャップ１９で形成されている。波長変換部材１５は、β型サイアロン１８と、β型サイアロン１８を分散しつつ配合した封止樹脂１７とからなる。第１のリードフレーム１３の上部１３ａにはＬＥＤチップ搭載用の凹部１３ｂが設けられている。凹部１３ｂは、その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を有していると共に、凹部１３ｂの内面が反射面となっている。この反射面の底面にＬＥＤチップ１２の下面側の電極がダイボンディングされている。ＬＥＤチップ１２の上面に形成されている他方の電極は、ボンディングワイヤ１６を介して第２のリードフレーム１４の表面と接続されている。
発光光源１２としては、各種ＬＥＤチップを用いることができ、特に好ましくは、近紫外から青色光の波長として３５０ｎｍから５００ｎｍの光を発生するＬＥＤチップである。発光光源１２としては、ＧａＮやＩｎＧａＮなどの窒化物半導体からなるものがあり、組成を調整することにより所定の波長の光を発する発光光源１２となる。
発光装置１０の波長変換部材５に用いるβ型サイアロンには、他の色を発光する蛍光体を混在させることもできる。他の色を発光する蛍光体としては、α型サイアロン、ＣａＡｌＳｉＮ3、ＹＡＧがあり、これらに固溶される元素としては、ユーロピウム、セリウム、ストロンチウム、カルシウムがある。
本発明に係る発光装置１０は、発光光源１２とβ型サイアロン１８、その他の蛍光体とを組み合わせることによって、様々な色を発光させることができる。５２０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを持つ緑色を発光させる場合には、β型サイアロン１８単体と発光光源１２として３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長を有する近紫外光や可視光を照射すればよい。さらに波長６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の赤色発光蛍光体、青色発光蛍光体、黄色発光蛍光体又は橙発光蛍光体の単体又は混合体を組み合わせることによって、白色光やいわゆる電球色などを、適宜発光させることができる。
本発明の発光装置１０は、β型サイアロン１８の発光強度が高いため、高い発光強度を有する。さらに、β型サイアロン１８の有する熱的にも化学的にも安定である特徴を反映して、本発明の発光装置１０は、高温で使用しても輝度低下が小さく、長寿命である。
以下、本発明の実施例についてさらに詳細に説明する。
＜混合工程＞
原料粉末として、α型窒化ケイ素粉末（宇部興産社製ＳＮ－Ｅ１０グレード、酸素含有量１．１７質量％、β相含有量４．５質量％）、窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製Ｆグレード、酸素含有量０．８４質量％）、酸化アルミニウム粉末（大明化学社製ＴＭ－ＤＡＲグレード）、酸化ユーロピウム粉末（信越化学工業社製ＲＵグレード）を用いた。原料粉末中のＡｌ量から計算したｚ値が０．２５、酸化ユーロピウム粉末以外の酸素量から計算したｚ値が０．２５、酸化ユーロピウム粉末を０．２９モル％となるように配合し、１ｋｇの原料混合物粉末を得た。このときＡｌ／Ｏモル比は１．０であった。
次に、上記原料粉末を、ロッキングミキサー（愛知電機社製、ＲＭ－１０）を用いて６０分乾式で混合し、更に目開き１５０μｍのステンレス製篩を全通させ、蛍光体焼成用の原料混合粉末を得た。
＜混合工程＞
原料粉末として、α型窒化ケイ素粉末（宇部興産社製ＳＮ－Ｅ１０グレード、酸素含有量１．１７質量％、β相含有量４．５質量％）、窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製Ｆグレード、酸素含有量０．８４質量％）、酸化アルミニウム粉末（大明化学社製ＴＭ－ＤＡＲグレード）、酸化ユーロピウム粉末（信越化学工業社製ＲＵグレード）を用いた。原料粉末中のＡｌ量から計算したｚ値が０．２５、酸化ユーロピウム粉末以外の酸素量から計算したｚ値が０．２５、酸化ユーロピウム粉末を０．２９モル％となるように配合し、１ｋｇの原料混合物粉末を得た。このときＡｌ／Ｏモル比は１．０であった。
次に、上記原料粉末を、ロッキングミキサー（愛知電機社製、ＲＭ－１０）を用いて６０分乾式で混合し、更に目開き１５０μｍのステンレス製篩を全通させ、蛍光体焼成用の原料混合粉末を得た。
＜焼成工程＞
原料混合粉末を、容積０．７リットルの窒化ホウ素製容器（電気化学工業社製Ｎ－１グレード）に充填し、カーボンヒーターの電気炉にて、０．９ＭＰａの加圧窒素雰囲気中、２０００℃で１５時間の焼成を行った。得られた合成物は、緩く凝集した塊状であるので軽度の解砕を行った後、目開き１５０μｍの篩を通して粉末状のβ型サイアロンを得た。
原料混合粉末を、容積０．７リットルの窒化ホウ素製容器（電気化学工業社製Ｎ－１グレード）に充填し、カーボンヒーターの電気炉にて、０．９ＭＰａの加圧窒素雰囲気中、２０００℃で１５時間の焼成を行った。得られた合成物は、緩く凝集した塊状であるので軽度の解砕を行った後、目開き１５０μｍの篩を通して粉末状のβ型サイアロンを得た。
＜分級工程＞
得られたβ型サイアロンを音速ジェット粉砕機（日本ニューマチック工業社製ＰＪＭ－８０ＳＰ）で粒度の調整を行い、さらに水中分級処理によって５μｍ以下の微粉を除去した後、乾燥を行った。
得られたβ型サイアロンを音速ジェット粉砕機（日本ニューマチック工業社製ＰＪＭ－８０ＳＰ）で粒度の調整を行い、さらに水中分級処理によって５μｍ以下の微粉を除去した後、乾燥を行った。
＜アニール工程＞
分級工程を経たβ型サイアロンを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）に充填し、カーボンヒーターの電気炉で大気圧のアルゴン雰囲気中、１４５０℃で８時間の加熱処理を行った。得られた粉末は、焼結に伴う収縮はなく、加熱前とほとんど同じ性状であり、目開き４５μｍの篩を全て通過した。篩を通過したβ型サイアロンに対し、ＸＲＤ測定によって結晶相の同定を行った。ＸＲＤ測定の結果、実施例１のβ型サイアロンは単相からなるという結果を得たが、微量のＳｉが検出された。
分級工程を経たβ型サイアロンを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）に充填し、カーボンヒーターの電気炉で大気圧のアルゴン雰囲気中、１４５０℃で８時間の加熱処理を行った。得られた粉末は、焼結に伴う収縮はなく、加熱前とほとんど同じ性状であり、目開き４５μｍの篩を全て通過した。篩を通過したβ型サイアロンに対し、ＸＲＤ測定によって結晶相の同定を行った。ＸＲＤ測定の結果、実施例１のβ型サイアロンは単相からなるという結果を得たが、微量のＳｉが検出された。
＜酸処理工程＞
アニール工程を経たβ型サイアロンを、５０％フッ化水素酸と７０％硝酸の１：１混酸中に浸した後、水洗及び乾燥して実施例１のβ型サイアロンを得た。
アニール工程を経たβ型サイアロンを、５０％フッ化水素酸と７０％硝酸の１：１混酸中に浸した後、水洗及び乾燥して実施例１のβ型サイアロンを得た。
＜評価＞
実施例１のβ型サイアロンの評価について表１を参照しつつ詳細に説明する。
実施例１のβ型サイアロンの評価について表１を参照しつつ詳細に説明する。
実施例１のβ型サイアロンは、ＸＲＤ測定の結果、ａ軸格子定数は７．６１０３Å、ｃ軸格子定数は２．９１２１Åであり、β型サイアロン以外の結晶からのピークは検出されなかった。
実施例１のβ型サイアロンの蛍光スペクトルを、分光蛍光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製、Ｆ４５００）を用いて測定した。４５５ｎｍの青色光を励起光として蛍光スペクトルのピーク波長の高さを測定した。同一条件で測定した化成オプト社製ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（Ｐ４６－Ｙ３）のピーク波長の高さに対する相対値を発光ピーク強度として求めた。励起光には、分光したキセノンランプ光源を使用した。実施例１のβ型サイアロンの発光ピーク強度は２０１％であった。
実施例１のβ型サイアロンのＣＩＥ色度は、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、非特許文献１に準じて行った。実施例１のβ型サイアロンのＣＩＥ色度は、色度ｘ＝０．３５３、色度ｙ＝０．６２５であった。
色度ｘ＝０．３５３から、式１式の右辺値は７．６１２１であった。実施例１のβ型サイアロンのａ軸格子定数は、７．６１０３であり、式１の関係を満たしていた。
ａ軸格子定数（Å）≦ ０.１０７５×０．３５３＋７.５７４２ （式１）
ａ軸格子定数（Å）≦ ０.１０７５×０．３５３＋７.５７４２ （式１）
レーザー散乱法による粒度分布測定から得られたβ型サイアロンの平均粒径Ｄ５０は８．５μｍであり、Ｄ１０は４．８μｍ、Ｄ９０は１３．４μｍであった。Ｄ１０、Ｄ９０は、体積基準の積算分率での１０％粒径、９０粒径である。
実施例１のβ型サイアロンのＢＥＴをガス吸着法により測定し、ＢＥＴ多点解析により求めたＢＥＴ値は、０．２５ｍ2/ｇであった。このＢＥＴ値から前記式２でＢＥＴ径を計算すると７．５μｍであり、式３でのＤ５０（μｍ）／ＢＥＴ径（μｍ）は、１．１４であった。
実施例２のβ型サイアロンは、実施例１での分級工程中の水中分級処理を、１０μｍ以下の微粉を除去する水中分級処理とした以外は、実施例１と同様に製造したものである。
ＸＲＤ測定の結果、実施例２のβ型サイアロンのａ軸格子定数は７．６１２０８Å、ｃ軸格子定数は２．９１２７３Åであり、β型サイアロン以外の回折ピークは検出されず、発光ピーク強度は２２８％であり、ＣＩＥ色度は、色度ｘ＝０．３６３、色度ｙ＝０．６１８であった。
ＸＲＤ測定の結果、実施例２のβ型サイアロンのａ軸格子定数は７．６１２０８Å、ｃ軸格子定数は２．９１２７３Åであり、β型サイアロン以外の回折ピークは検出されず、発光ピーク強度は２２８％であり、ＣＩＥ色度は、色度ｘ＝０．３６３、色度ｙ＝０．６１８であった。
色度ｘ＝０．３６３から、式１の右辺値は７．６１３２であり、実施例２のβ型サイアロンのａ軸格子定数の値は７．６１２０８であることから、式１の関係を満たしていた。
実施例２のβ型サイアロンの平均粒径Ｄ５０は１４．７μｍであり、Ｄ１０は７．９８μｍ、Ｄ９０は１４．７μｍであり、ＢＥＴ値は０．１９３ｍ2/ｇ、ＢＥＴ径は９．７μｍ、Ｄ５０（μｍ）／ＢＥＴ径（μｍ）は１．５２であった。
実施例３のβ型サイアロンは、実施例１の分級工程中の水中分級処理を、１５μｍ以下の微粉を除去する水中分級処理にした以外は、実施例１と同様に製造したものである。
ＸＲＤ測定の結果、実施例３のβ型サイアロンのａ軸格子定数は７．６１１９Å、ｃ軸格子定数は２．９１３５Åであり、β型サイアロン以外の回折ピークは検出されなかった。発光ピーク強度は２３３％であり、ＣＩＥ色度は、色度ｘ＝０．３６５、色度ｙ＝０．６１５であった。
ＸＲＤ測定の結果、実施例３のβ型サイアロンのａ軸格子定数は７．６１１９Å、ｃ軸格子定数は２．９１３５Åであり、β型サイアロン以外の回折ピークは検出されなかった。発光ピーク強度は２３３％であり、ＣＩＥ色度は、色度ｘ＝０．３６５、色度ｙ＝０．６１５であった。
色度ｘ＝０．３６５から、式１の右辺値は７．６１３４であり、実施例３のβ型サイアロンのａ軸格子定数の値は７．６１１９であることから、式１の関係を満たしていた。
実施例３のβ型サイアロンの平均粒径Ｄ５０は１４．８μｍであり、Ｄ１０は８．４μｍ、Ｄ９０は２５．５μｍであり、ＢＥＴ値は０．２３５ｍ2/ｇ、ＢＥＴ径は７．９μｍ、Ｄ５０（μｍ）／ＢＥＴ径（μｍ）は、１．８７であった。
（比較例１）
比較例１は、アニール工程を経ずに製造したものである。それ以外は実施例１と同様に製造した。
比較例１のβ型サイアロンでは、ＸＲＤ測定の結果、β型サイアロンと第二相としての２θ＝３３°から３８°付近に複数の微小な回折線が観察された。その中で最も高い回折線強度はβ型サイアロンの（１０１）面の回折線強度に対して１％以下であった。ａ軸格子定数は７．６１２０Å、ｃ軸格子定数は２．９１３５Åであった。
比較例１では発光ピーク強度は１２３％であり、ＣＩＥ色度は、色度ｘ＝０．３３８、色度ｙ＝０．６３７であり、色度ｘ＝０．３３８から式１の右辺を計算すると、７．６１０５であり、ａ軸格子定数の値（７．６１２Å）より小さかった。他の値は、表１に示すとおりである。
比較例１は、アニール工程を経ずに製造したものである。それ以外は実施例１と同様に製造した。
比較例１のβ型サイアロンでは、ＸＲＤ測定の結果、β型サイアロンと第二相としての２θ＝３３°から３８°付近に複数の微小な回折線が観察された。その中で最も高い回折線強度はβ型サイアロンの（１０１）面の回折線強度に対して１％以下であった。ａ軸格子定数は７．６１２０Å、ｃ軸格子定数は２．９１３５Åであった。
比較例１では発光ピーク強度は１２３％であり、ＣＩＥ色度は、色度ｘ＝０．３３８、色度ｙ＝０．６３７であり、色度ｘ＝０．３３８から式１の右辺を計算すると、７．６１０５であり、ａ軸格子定数の値（７．６１２Å）より小さかった。他の値は、表１に示すとおりである。
（比較例２）
比較例２では、原料粉中のＡｌ量から計算したｚ値が０．２５、酸化ユーロピウム粉末以外の酸素量から計算したｚ値が０．２２、酸化ユーロピウム粉末を０．２９モル％となるように配合してＡｌ/Ｏモル比１．１４とし、実施例１の水中分級処理を、２０μｍ以下の微粉を除去する水中分級処理とした以外は、実施例１と同様に処理して、β型サイアロンを得た。
比較例２のβ型サイアロンでは、ＸＲＤ測定の結果、サイアロン以外のピークは検出されなかった。ａ軸格子定数は７．６１０５Å、ｃ軸格子定数は２．９１２２Åであった。発光ピーク強度は１９９％であり、ＣＩＥ色度は、色度ｘ＝０．３６、色度ｙ＝０．６１８であり、他の値は、表１に示すとおりであった。色度ｘ＝０．３６から、式１の右辺を計算すると、７．６１０３となり、式１の関係を満たしていなかった。
比較例２では、原料粉中のＡｌ量から計算したｚ値が０．２５、酸化ユーロピウム粉末以外の酸素量から計算したｚ値が０．２２、酸化ユーロピウム粉末を０．２９モル％となるように配合してＡｌ/Ｏモル比１．１４とし、実施例１の水中分級処理を、２０μｍ以下の微粉を除去する水中分級処理とした以外は、実施例１と同様に処理して、β型サイアロンを得た。
比較例２のβ型サイアロンでは、ＸＲＤ測定の結果、サイアロン以外のピークは検出されなかった。ａ軸格子定数は７．６１０５Å、ｃ軸格子定数は２．９１２２Åであった。発光ピーク強度は１９９％であり、ＣＩＥ色度は、色度ｘ＝０．３６、色度ｙ＝０．６１８であり、他の値は、表１に示すとおりであった。色度ｘ＝０．３６から、式１の右辺を計算すると、７．６１０３となり、式１の関係を満たしていなかった。
表１に示すように、実施例１乃至３のβ型サイアロンは、何れも式１、式２及び式３の関係を満たし、比較例１及び２のβ型サイアロンに比べて高い発光ピーク強度を示した。
実施例４は、実施例１のβ型サイアロンを用いた発光装置である。以下、図２を参照して詳細に説明する。
発光装置１０は、発光光源１２としてのＬＥＤチップと、この発光光源１２に導通された第１のリードフレーム１３と、第１のリードフレーム１３の近傍に取り付けられた第２のリードフレーム１４と、発光光源１２と第２のリードフレーム１４とを導通させるボンディングワイヤ１６とを有し、発光光源１２は、第１のリードフレーム１３の凹部１３ｂの中に配置され、この凹部１３ｂ内に充填された波長変換部材１５に覆われている。波長変換部材１５は、β型サイアロン１８を配合した封止樹脂１７を有し、発光装置１０の上面は、合成樹脂製のキャップ１９に覆われている。図２の符号１３ａは、第１のリードフレーム１３の上部である。
発光装置１０は、発光光源１２としてのＬＥＤチップと、この発光光源１２に導通された第１のリードフレーム１３と、第１のリードフレーム１３の近傍に取り付けられた第２のリードフレーム１４と、発光光源１２と第２のリードフレーム１４とを導通させるボンディングワイヤ１６とを有し、発光光源１２は、第１のリードフレーム１３の凹部１３ｂの中に配置され、この凹部１３ｂ内に充填された波長変換部材１５に覆われている。波長変換部材１５は、β型サイアロン１８を配合した封止樹脂１７を有し、発光装置１０の上面は、合成樹脂製のキャップ１９に覆われている。図２の符号１３ａは、第１のリードフレーム１３の上部である。
波長変換部材１５は、予め個別にシランカップリング剤（信越シリコーン社製ＫＢＥ４０２）でシランカップリング処理したβ型サイアロン１８を、封止樹脂１７としてのエポキシ樹脂（サンユレック社製ＮＬＤ－ＳＬ－２１０１）に混練して作製した。発光光源１２は、発光波長４５０ｎｍの青色ＬＥＤチップを用いた。β型サイアロン１８は、実施例１のβ型サイアロンと、Ｃａ0.66Ｅｕ0.04Ｓｉ9.9Ａｌ2.1Ｏ0.7Ｎ15.3の組成を持つＣａ－α型サイアロン：Ｅｕ蛍光体との混合体である。Ｃａ－α型サイアロン：Ｅｕの発光ピーク波長は５８５ｎｍである。
実施例５は、実施例４の「実施例１のβ型サイアロン」を「実施例３のβ型サイアロン」に変更した以外は、実施例４と同様のものである。
（比較例３）
比較例３の発光装置は、実施例４の「実施例１のβ型サイアロン」を「比較例１のβ型サイアロン」に変更した以外は、実施例４と同様のものである。
比較例３の発光装置は、実施例４の「実施例１のβ型サイアロン」を「比較例１のβ型サイアロン」に変更した以外は、実施例４と同様のものである。
（比較例４）
比較例４の発光装置は、実施例４の「実施例１のβ型サイアロン」を「比較例２のβ型サイアロン」に変更した以外は、実施例４と同様のものである。
比較例４の発光装置は、実施例４の「実施例１のβ型サイアロン」を「比較例２のβ型サイアロン」に変更した以外は、実施例４と同様のものである。
実施例４、５及び比較例３、４の発光装置１０を同一通電条件で発光させ、輝度計により同一条件下での中心照度及びＣＩＥ色度（ＣＩＥ１９３１）を測定した。色度座標（ｘ、ｙ）が（０．３１、０．３２）の白色発光装置で中心照度を比較した。実施例４、５、比較例１、２の発光装置１０の明るさは、比較例３の発光装置の明るさを基準（１００％）にすると、それぞれ、実施例４では１２５％、実施例５では１３６％、比較例３では１００％、比較例４では１１７％であった。
本発明の実施例のβ型サイアロンは、３５０乃至５００ｎｍの波長の光を発する紫外ＬＥＤチップまたは青色ＬＥＤチップを励起光として、強度の高い緑色を発光させることができる。このため、上記実施例のβ型サイアロンに加えて他色発光する別の蛍光体を組み合わせて用いることで、発光特性の良好な白色ＬＥＤを実現できる。
１０：発光装置
１２：発光光源
１３：第１のリードフレーム
１３ａ：第１のリードフレームの上部
１３ｂ：第１のリードフレームの凹部
１４：第２のリードフレーム
１５：波長変換部材
１６：ボンディングワイヤ
１７：封止樹脂
１８：β型サイアロン
１９：キャップ
１２：発光光源
１３：第１のリードフレーム
１３ａ：第１のリードフレームの上部
１３ｂ：第１のリードフレームの凹部
１４：第２のリードフレーム
１５：波長変換部材
１６：ボンディングワイヤ
１７：封止樹脂
１８：β型サイアロン
１９：キャップ
Claims (3)
- 一般式：Ｓｉ6-zＡｌzＯzＮ8-zで示されＥｕを固溶したβ型サイアロンであって、
ａ軸格子定数とＣＩＥ色度の色度ｘとの関係が、式１で表されるβ型サイアロン。
ａ軸格子定数(Å)≦０.１０７５×色度ｘ＋７．５７４２（式１） - 前記β型サイアロンのＢＥＴ値から式２で計算されるＢＥＴ径と、前記β型サイアロンをレーザー回折散乱法にて測定した平均粒子径Ｄ５０との関係が、式３で表される請求項１記載のβ型サイアロン。
ＢＥＴ径(μｍ)＝６÷（３．２２×ＢＥＴ値(ｍ2／ｇ)）（式２）
平均粒子径Ｄ５０(μｍ)／ＢＥＴ径(μｍ)＜１．９ （式３） - 請求項１又は２に記載のβ型サイアロンと、発光光源とを備える発光装置。
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