CN103827260B - 荧光体、荧光体的制造方法及发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的荧光体,其是具有下列通式(1)表示基本组成的铕活化硅铝氧氮晶体构成的荧光体,[化1]通式:(Sr1-x,Eux)αSiβAlγOδNω？？？？(1)(式中,x为0<x<1，α为0<α≤4,β、γ、δ及ω在当α为3时的换算数值,满足9<β≤15、1≤γ≤5、0.5≤δ≤3、10≤ω≤30的数);上述荧光体的粒子的球形度在0.65以上,通过紫外光、紫色光或蓝色光激发而绿色发光。
Description
技术领域
本发明的实施方案涉及绿色发光的荧光体、荧光体的制造方法及发光装置。
背景技术
荧光体粉末,例如,可在发光二极管(LED:LightEmittingDiode)等发光装置中使用。发光装置具有,例如,在基板上配置的可发出规定颜色的光的半导体发光元件以及发光部,该发光部把通过从该半导体发光元件射出的紫外光、蓝色光等的光激发,发出可见光的荧光体粉末,含在作为密封树脂的透明树脂固化物中。
作为发光装置的半导体发光元件,例如,可以采用GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlP等。另外,作为荧光体粉末的荧光体,例如,可以采用通过来自半导体发光元件的射出光而激发,分别发出蓝色光、绿色光、黄色光、红色光等光的蓝色荧光体、绿色荧光体、黄色荧光体、红色荧光体等。
发光装置,通过在密封树脂中含有绿色荧光体等各种荧光体粉末,可以调整放射光的颜色。即,通过半导体发光元件、与吸收来自半导体发光元件发出的光,发出所定波长区域光的荧光体粉末加以组合使用,在来自半导体发光元件放射的光与来自荧光体粉末放射的光的作用下,可发出可见光区域的光或白色光。
以前,作为荧光体,已知有含锶的铕活化硅铝氧氮(Si-Al-O-N)结构的荧光体(Sr硅铝氧氮荧光体)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2007/105631号
发明内容
发明要解决的课题
然而,近年来,人们希望具有更高发光效率的Sr硅铝氧氮荧光体。
本发明是鉴于上述情况提出的,目的是提供一种发光效率高的Sr硅铝氧氮结构的荧光体、荧光体的制造方法、及发光装置。
用于解决课题的手段
实施方案的荧光体、荧光体的制造方法及发光装置,认识到只要具有特定组成的Sr硅铝氧氮荧光体粒子形状更近似球形,则采用Sr硅铝氧氮荧光体的发光装置的亮度升高,完成本发明。
作为粒子的形状是否近似球形的判断指标,已知有沃德尔（Wadell）球形度(φ)。
沃德尔球形度(ψ),作为实际粒子的表面积与该粒子具有相同体积的球的表面积之比,用下式(A1)定义。
[数1]
ψ=(具有与粒子相同体积的球的表面积)/(实际粒子的表面积)(A1)
通常,在具有某体积的粒子中,具有球形形状的粒子表面积成为最小的值。因此,沃德尔球形度(ψ),通常的粒子在1以下,粒子形状愈近似球形愈接近1。
Sr硅铝氧氮荧光体,通常属于斜方晶系的低对称晶系。因此,Sr硅铝氧氮荧光体的粒子形状,一般为与球形不同的粒子形状,例如,具有板状、柱状等形状。该粒子形状采用沃德尔球形度(ψ)评价时在0.6以下,为偏离球形的形状。
因此,在半导体发光元件与荧光体组合成的发光装置中,从半导体发光元件射出的光在荧光体表面发生反射,或被荧光体吸收后,从发光的荧光体射出的光,被另外的荧光体表面反射,或边反复进行多重反射,边向外部发出光。
然而,当产生这样光的反射现象时,发生光的能量损失。因此,如通过计算机模拟等,作为荧光体的粒子形状,则可以预测表面积小的球形粒子是合适的。
在该情况下,本发明人等对Sr硅铝氧氮荧光体的粒子形状的球状化进行了模索。其结果认识到,如把荧光体制造的工艺条件设定在特定的条件下,则可以提高荧光体粒子的球形度。而且,还认识到,如采用该球形度高的荧光体的发光装置,能够大幅改善亮度水平。
实施方案的荧光体,解决了上述问题点,是具有下述通式(1)
[化1]
通式:(Sr1-x,Eux)αSiβAlγOδNω(1)
(式中,x为0<x<1，α为0<α≤4，β、γ、δ及ω在当α为3时的换算值,满足9<β≤15、1≤γ≤5、0.5≤δ≤3、10≤ω≤30之数)表示基本组成的铕活化硅铝氧氮晶体构成的荧光体,其特征在于,上述荧光体的粒子球形度在0.65以上,通过紫外光、紫色光或蓝色光的激发而绿色发光。
另外,实施方案的荧光体的制造方法,解决了上述问题点,该方法是制造上述荧光体的荧光体制造方法,其特征在于,该方法具有分级工序:作为荧光体原料的荧光体原料混合物含0.05～0.5质量%的碳,上述荧光体原料混合物烧成而得到的荧光体粉末中,从粒径小的粒子依次累计部分的小粒子部分,通过分级,将以上述荧光体粉末的20质量%以下的范围除去。
另外,实施方案的发光装置,解决了上述问题点,其特征在于,该装置具有:基板；在该基板上配置的可发出紫外光、紫色光或蓝色光的半导体发光元件；以及被覆该半导体发光元件的发光面而形成的、通过来自上述半导体发光元件的射出光的激发而发出可见光的荧光体发光部；上述荧光体包含权利要求1～5任何一项所述的荧光体。
发明效果
本发明的Sr硅铝氧氮结构的荧光体及发光装置,发光效率高。
本发明的荧光体制造方法,能有效制造发光效率高的Sr硅铝氧氮结构的荧光体及发光装置。
附图说明
图1为发光装置的发光光谱之一例。
具体实施方式
对实施方案的荧光体、荧光体的制造方法及发光装置加以说明。实施方案的荧光体,是通过紫外光、紫色光或蓝色光的激发而绿色发光的绿色荧光体。
[绿色荧光体]
本发明的绿色荧光体,是具有下述通式(1)
[化2]
通式:(Sr1-x,Eux)αSiβAlγOδNω(1)
(式中,x为0<x<1，α为0<α≤4，β、γ、δ及ω在当α为3时换算的值,满足9<β≤15、1≤γ≤5、0.5≤δ≤3、10≤ω≤30的数)表示基本组成的铕活化硅铝氧氮晶体构成的荧光体。另外,本发明的荧光体,通过紫外光、紫色光或蓝色光激发而绿色发光。该绿色发光的荧光体,以下也称为“Sr硅铝氧氮绿色荧光体”。另外,本发明的荧光体,粒子的球形度在0.65以上。
在这里,对具有通式(1)表示的基本组成的铕活化硅铝氧氮晶体,以及与Sr硅铝氧氮绿色荧光体的关系加以说明。
具有通式(1)表示基本组成的铕活化硅铝氧氮晶体为斜方晶系的单晶。
另一方面,Sr硅铝氧氮绿色荧光体为具有通式(1)表示的基本组成的铕活化硅铝氧氮晶体的1个构成的晶体、或该铕活化硅铝氧氮晶体的2个以上凝集而成的晶体的集合体。
通常,Sr硅铝氧氮绿色荧光体为处于单晶粉末的形态。
该Sr硅铝氧氮绿色荧光体的粉末,平均粒径通常在1μm以上100μm以下、优选5μm以上80μm以下、更优选8μm以上80μm以下、尤其优选8μm以上40μm以下。这里的所谓平均粒径,是按照科塔(Coulter)计算法的测定值,意指体积累积分布的中央值D50。该粉末粒子的形状,为不同于通常的板状或柱状的球形。
Sr硅铝氧氮绿色荧光体为上述铕活化硅铝氧氮晶体的2个以上凝集而成的晶体集合体时,可通过粉碎,分离为上述各个铕活化硅铝氧氮晶体。
在通式(1)中,x为满足0<x<1、优选0.025≤x≤0.5、更优选0.25≤x≤0.5的数。
当x为0时,在烧成工序得到的烧成体不成荧光体,当x为1时,Sr硅铝氧氮绿色荧光体的发光效率降低。
另外,当x在0<x<1范围内,数愈小,Sr硅铝氧氮绿色荧光体的发光效率愈易降低。另外,当x在0<x<1范围内,数愈大,由于Eu浓度过剩,易发生浓度消光。
因此,即使x处于0<x<1中,满足0.025≤x≤0.5的数是优选的,满足0.25≤x≤0.5的数是更优选的。
通式(1)中,Sr的综合下标(1-x)α是满足0<(1-x)α<4的数。另外,Eu的综合下标xα是满足0<xα<4的数。即,在通式(1)中,Sr及Eu的综合下标,分别为满足超过0而小于4的数。
在通式(1)中,Sr与Eu的合计量用α表示。该合计量α为一定值3时,通过规定β、γ、9
δ及ω的数值,通式(1)的α、β、γ、δ及ω的比例达到明确的特定值。
通式(1)中,β、γ、δ及ω是当α为3时换算的数值。
通式(1)中,Si的下标β，是当α为3时换算的数值,满足9<β≤15的数。
通式(1)中,Al的下标γ,是当α为3时换算的数值,满足1≤γ≤5的数。
通式(1)中,O的下标δ,是当α为3时换算的数值,满足0.5≤δ≤3的数。
通式(1)中,N的下标ω,是当α为3时换算的数值,满足10≤ω≤30的数。
通式(1)中,当下标β、γ、δ及ω分别为上述范围以外的数时,烧成时得到的荧光体的组成,有与通式(1)表示的斜方晶系的Sr硅铝氧氮绿色荧光体不同的担心。
本发明的Sr硅铝氧氮绿色荧光体,球形度在0.65以上。这里的所谓球形度,意指沃德尔球形度(ψ)。
当球形度在0.65以上时,Sr硅铝氧氮绿色荧光体的亮度水平升高,是优选的。
通过接收紫外光、紫色光或蓝色光而激发的由通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体,发出发光峰波长在500nm以上540nm以下范围内的绿色光。
Sr硅铝氧氮绿色荧光体,例如,可采用以下所示方法制造。
[绿色荧光体的制造方法]
由通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体,例如,碳酸锶SrCO3、氮化铝AlN、氮化硅Si3N4、氧化铕Eu2O3、及氧化物等各原料,进行干式混合,配制荧光体原料混合物,可通过该荧光体原料混合物在氮氛围气中进行烧成而制作。
荧光体原料混合物,当含碳的荧光体原料混合物为100质量%时,含碳为0.05～0.5质量%。当荧光体原料混合物含碳时,绿色荧光体粉末的球形度升高,是优选的。
当碳的配合量超过0.5质量%时,因碳的残留,荧光体的亮度易降低。碳作为粉末是优选的。
另外,荧光体原料混合物,作为溶剂,也可含有作为反应促进剂的氟化钾等碱金属或碱土类金属氟化物、或氯化锶SrCl2等。
把荧光体原料混合物填充至耐火坩埚中。作为耐火坩埚,可以采用,例如氮化硼坩埚、炭坩埚等。
使耐火坩埚中填充的荧光体原料混合物烧成。烧成装置,可以采用配置耐火坩埚的内部烧成氛围气的组成及压力、以及烧成温度及烧成时间保持在所定条件下的装置。作为这样的烧成装置,例如,可以采用电炉。
作为烧成氛围气,可以采用惰性气体。作为惰性气体,例如,可以采用N2气、Ar气、N2与H2的混合气等。
一般情况下,从荧光体原料混合物烧成荧光体粉末时,从相对于荧光体粉末含氧O过剩的荧光体原料混合物,使适量氧O消失,可以得到所定组成的荧光体粉末。
从荧光体原料混合物烧成荧光体粉末时,烧成氛围气中的N2,具有从荧光体原料混合物使适量的氧O消失的作用。
另外,烧成氛围气中的Ar,从荧光体原料混合物烧成荧光体粉末时,具有向荧光体原料混合物不供给多余的氧O的作用。
另外,烧成氛围气中的H2,从荧光体原料混合物烧成荧光体粉末时,作为还原剂的作用,与N2相比,可从荧光体原料混合物使更多的氧O消失。
因此,当惰性气体中含H2时,与惰性气体中不含H2的场合相比,可使烧成时间缩短。但是,当惰性气体中的H2含量过多时,所得到的荧光体粉末的组成,易与通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体产生不同,因此,荧光体粉末的发光强度有减弱的担心。
当惰性气体为N2气、或N2与H2的混合气时,惰性气体中的N2与H2的摩尔比为:N2:H2通常为10:0～1:9、优选8:2～2:8、更优选6:4～4:6。
当惰性气体中的N2与H2的摩尔比,处于上述范围内,即,通常为10:0～1:9时,通过短时间的烧成,可以得到结晶结构的缺陷少的高品质单晶荧光体粉末。
惰性气体中的N2与H2的摩尔比,向烧成装置的腔内连续供给的N2与H2,使N2与H2的流量比例达到上述比例,同时,通过把腔内的混合气连续地排出,上述比例,即通常可达到10:0～1:9。
作为烧成氛围气的惰性气体,由于在烧成装置的腔内形成气流地流通,故烧成可均匀地进行,是优选的。
作为烧成氛围气的惰性气体的压力,通常为0.1MPa(约1个大气压)～1.0MPa(约10个大气压)、优选0.4MPa～0.8MPa。
当烧成氛围气的压力低于0.1MPa时,与烧成前放入坩埚的荧光体原料混合物相比,烧成后得到的荧光体粉末的组成,易与通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体不同,因此,荧光体粉末的发光强度有变弱的担心。
当烧成氛围气的压力超过1.0MPa时,与压力1.0MPa以下的场合相比,烧成条件未特别变化,但由于能量的无用消耗,故是不优选的。
烧成温度,通常为1400℃～2000℃、优选1750℃～1950℃、更优选1800℃～1900℃。
当烧成温度处于1400℃～2000℃的范围内时,通过短时间烧成,可以得到结晶结构的缺陷少的高品质单晶的荧光体粉末。
当烧成温度低于1400℃时,所得到的荧光体粉末,通过紫外光、紫色光或蓝色光激发而射出光的颜色,有达不到所希望的颜色的担心。即,在想要制造以通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体时,通过紫外光、紫色光或蓝色光激发而射出的光的颜色有不是绿色的担心。
当烧成温度超过2000℃时,因烧成时的N与O的消失程度加大,故得到的荧光体粉末的组成,易与通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体不同,因此,荧光体粉末的发光强度有变弱的担心。
烧成时间通常为0.5小时～20小时、优选1小时～10小时、更优选1小时～5小时、尤其优选1.5小时～2.5小时。
当烧成时间低于0.5小时或超过20小时时,故得到的荧光体粉末的组成,易与通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体不同,因此,荧光体粉末的发光强度有变弱的担心。
烧成时间,当烧成温度高时,处在0.5小时～20小时范围内的短时间是优选的,当烧成温度低时,处在0.5小时～20小时范围内的长时间是优选的。
在烧成后的耐火坩埚中,生成由荧光体粉末构成的烧成体。烧成体,通常为弱固化的块状。当烧成体用乳棒等加以轻轻地粉碎时,可得到荧光体粉末。粉碎得到的荧光体粉末,成为通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体粉末。
经过以上工艺得到的Sr硅铝氧氮绿色荧光体,其粒子形状为板状或柱状，不同于球形。本发明人等,对荧光体粒子形状加以球形化的方法进行研究的结果认识到,通式(1)表示的组成范围内的荧光体烧成氛围气的氧浓度对其粒子形状有很大的影响。
即,认识到,通过在低氧氛围气中进行烧成,Sr硅铝氧氮绿色荧光体为板状的粒子,其厚度增加,变成圆柱状,变成更近似球形的粒子形状。通过在该低氧氛围气中的烧成,Sr硅铝氧氮绿色荧光体粒子的沃德尔球形度(Ψ),从0.4～0.5左右的形状,提高至0.5～0.6左右。
这里的所谓沃德尔球形度(Ψ),可采用下述方法求出。首先,采用科塔计算法测定粉末的荧光体的粒度分布。在得到的粒度分布中,把某种粒径Di中个数频率作为Ni。这里的所谓科塔计算法,是根据粒子的体积的电压变化规定粒度的方法,所谓粒径Di,意指与通过电压变化规定的与实际的粒子同体积的球形粒子的直径。
采用这些个数频率Ni及粒径Di,计算粉末荧光体的比表面积(S)。比表面积为粉体的表面积用其重量除所得到的值,作为每单位重量的表面积加以定义。
具有粒径Di的粒子的重量,为(4π/3)×(Di/2)3×Ni×ρ(式中,ρ为粉体的密度)。粉体的重量,该重量对各粒径加以累加的以下式(A2)表示。
[数2]
Σ{(4π/3)×(Di/2)3×Ni×ρ}(A2)
另外,具有粒径Di的粒子表面积为4π×(Di/2)2×Ni。然而,由于实际的粒子形状不是球形,故实际的比表面积系用沃德尔球形度(Ψ)除所得到的值{4π×(Di/2)2×Ni}/Ψ,对各粒径加以累加而成。
因此,粉末荧光体的比表面积(S)用下式(A3)表示。
[数3]
S=[Σ{4π×(Di/2)2×Ni}/Ψ]/[Σ{(4π/3)×(Di/2)3×Ni×ρ}]
=(6/ρ/Ψ)×{Σ(Di2×Ni)}/{Σ(Di3×Ni)}(A3)
实际上,可以认为沃德尔球形度(Ψ)对各粒径有少许不同的值,可以解释为作为全部粉体与球形偏离的平均值。
另一方面,作为测定粉体的粒径的方法,已知有通气法(投影(Blaine)法、费歇尔(Fisher)法)等。该方法是在两端开放的金属制管子中填装粉体,使空气通过该粉体层,即通气,从空气通过容易度来规定粒径,该粒径称作比表面积粒径(d)。比表面积粒径(d)与比表面积(S)具有下式(A4)的关系。
[数4]
S=6/ρ/d(A4)
因此,沃德尔球形度(Ψ),通过对从粒度分布计算的比表面积与从通气法的粒径计算的比表面积加以对比,用下式(A5)求出。
[数5]
Ψ=d×{Σ(Di2×Ni)}/{Σ(Di3×Ni)}(A5)
粒度分布的粒径,通常作为粒径范围表示,本发明中粒径Di为粒径范围的中间值,为了提高精度,每0.2μm作为粒径范围。当把粒度分布在对数标准概率纸上作图时,2条直线近似。因此,从该2个标准概率分布,可容易得到每0.2μm的个数频率数据。
作为在低氧氛围气中烧成荧光体的方法,例如,可以考虑氢气的导入。然而,更有效的方法是,在原料混合中混入碳粉末0.05～0.5质量%以下的方法。
混入碳粉末超过0.5质量%时,因其碳残留而招致荧光体的亮度降低。通过采用低氧氛围气中烧成荧光体的方法,荧光体的发光波长发生变动时,可通过调整Eu浓度加以修正。
如上所述,在低氧氛围气中烧成荧光体时,可以得到沃德尔球形度(Ψ)高的荧光体。然而,得到的荧光体用SEM观察的结果表明,粒径小的小粒子荧光体中,偏离球形的可能性大。在这里,本发明中采用分级工序,进行这些小粒子分级、加以去除,可把荧光体粉末的沃德尔球形度提高达到0.65以上。
(分级工序)
分级工序,从荧光体原料混合物烧成得到的荧光体粉末中的小粒径粒子,依次累计部分的小粒子部分,通过分级,除去上述荧光体粉末20质量%以下范围的工序。
作为分级方法,例如,可以采用:使用筛的方法,或把荧光体分散、静置在水中,从粒径的沉降差去除小粒子的方法。采用这样的分级去除小粒子的量,相对于分级前的荧光体量达到20质量%以下。
表1示出荧光体粉末的球形度的变化与本发明的发光装置的亮度关系之一例。作为荧光体,采用组成为Sr2.7Eu0.3Si13Al3O2N21的荧光体。
[表1]
从表1可知,球形度与发光亮度之间有相关关系。而且,通过采用本发明的Sr硅铝氧氮绿色荧光体,可有效改善发光装置的亮度。
[发光装置]
发光装置,是采用上述通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体的发光装置。
具体的是,发光装置具有:基板；在该基板上配置的、射出紫外光、紫色光或蓝色光的半导体发光元件；以及发光部,该发光部含有被覆该半导体发光元件的发光面而形成的、通过来自半导体发光元件的射出光而激发而发出可见光的荧光体，荧光体为含有通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体的发光装置。因此,发光装置射出绿色光。
另外,发光装置,当向发光部中添加Sr硅铝氧氮绿色荧光体,又含有蓝色荧光体及Sr硅铝氧氮结构的Sr硅铝氧氮红色荧光体等红色荧光体时,则也可制成通过从各色的荧光体射出的红色光、蓝色光及绿色光等各色光的混合色,从发光装置的射出面射出白光的白色光发光装置。
还有,发光装置,作为荧光体,也可含有通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体与Sr硅铝氧氮红色荧光体。作为荧光体,含有Sr硅铝氧氮绿色荧光体与Sr硅铝氧氮红色荧光体两种时,可得到温度特性良好的发光装置。
(基板)
作为基板,例如,可以采用氧化铝、氮化铝(AlN)等陶瓷、玻璃环氧树脂等。当基板为氧化铝板或氮化铝板时,导热性高,由于可以抑制LED光源的温度上升,故是优选的。
(半导体发光元件)
半导体发光元件,配置在基板上。
作为半导体发光元件,可以采用射出紫外光、紫色光或蓝色光的半导体发光元件。这里的所谓紫外光、紫色光或蓝色光,意指在紫外光、紫色光或蓝色光的波长区域内有峰波长的光。紫外光、紫色光或蓝色光,优选在370nm以上470nm以下范围内有峰波长的光。
作为射出紫外光、紫色光或蓝色光的半导体发光元件,例如,可以采用紫外发光二极管、紫色发光二极管、蓝色发光二极管、紫外激光二极管、紫色激光二极管及蓝色激光二极管等。还有,当半导体发光元件为激光二极管时,上述峰波长,意指峰振荡波长。
(发光部)
发光部,是通过把从半导体发光元件射出的紫外光、紫色光或蓝色光激发而射出可见光的荧光体含在透明树脂固化物中,被覆半导体发光元件的发光面而形成。
发光部中使用的荧光体,至少含上述Sr硅铝氧氮绿色荧光体。另外,荧光体也可含Sr硅铝氧氮红色荧光体。
另外,发光部中使用的荧光体,也可含有上述Sr硅铝氧氮绿色荧光体以及,Sr硅铝氧氮绿色荧光体以外的荧光体。作为Sr硅铝氧氮绿色荧光体以外的荧光体,例如,可以采用红色荧光体、蓝色荧光体、绿色荧光体、黄色荧光体、紫色荧光体、橙色荧光体等。作为荧光体,通常采用粉末状。
发光部中,荧光体含在透明树脂固化物中。通常,荧光体分散在透明树脂固化物中。
发光部中使用的透明树脂固化物,是透明树脂,即透明性高的树脂固化物。作为透明树脂,例如,可以采用硅酮树脂、环氧树脂等。硅酮树脂与环氧树脂相比,由于其UV耐性高,故是优选的。另外,硅酮树脂中的二甲基硅酮树脂,由于UV耐性高,故是更优选的。
发光部,由相对荧光体100质量份,透明树脂固化物以20～1000质量份的比例构成是优选的。当透明树脂固化物相对荧光体的比例处在该范围内时,发光部的发光强度高。
发光部的膜厚,通常为80μm以上800μm以下、优选150μm以上600μm以下。当发光部的膜厚在80μm以上800μm以下时,在从半导体发光元件射出的紫外光、紫色光或蓝色光的泄漏量少的状态下,可以确保实用的亮度。当发光部的膜厚在150μm以上600μm以下时,发光部的发光更加明亮。
发光部,例如,首先,把透明树脂与荧光体加以混合,配制成荧光体分散在透明树脂中的荧光体浆料,然后,把荧光体浆料于半导体发光元件或球状物内面上涂布、固化而得到。
当荧光体浆料于半导体发光元件上涂布时,发光部形成接触、被覆半导体发光元件的形态。另外,当荧光体浆料于球状物内面上涂布时,发光部与半导体发光元件分离,达到在球状物内面上形成的形态。该发光部于球状物内面上形成的形态的发光装置,称作远程荧光型(remotephosphor-type)LED发光装置。
荧光体浆料,例如,通过加热至100℃～160℃使其固化。
图1为发光装置的发光光谱之一例。
具体的是,作为半导体发光元件,采用射出峰波长为400nm紫色光的紫色LED,同时,作为荧光体,仅采用具有由Sr2.7Eu0.3Si13Al3O2N21表示基本组成的Sr硅铝氧氮绿色荧光体,于25℃绿色发光的发光装置的发光光谱。
还有,紫色LED,顺向下降电压Vf为3.199V、顺向电流If为20mA。
如图1所示,采用通式(1)表示的Sr硅铝氧氮绿色荧光体作为荧光体的绿色发光装置,即使在采用紫色光等短波长的激发光时,发光强度也高。
实施例
以下所示实施例,不能解释为对本发明的限定。
[实施例1]
(绿色荧光体的制作)
首先,分别称量SrCO3337g、AlN104g、Si3N4514g、Eu2O344g、及碳粉末1g,往其中添加适量熔剂,进行干式混合,配制成荧光体原料混合物。然后,把该荧光体原料混合物填充至氮化硼坩埚中。
把填充了荧光体原料混合物的氮化硼坩埚,放在电炉内,于0.7MPa(约7个大气压)的氮氛围气中,于1850℃烧成2小时,结果是坩埚中得到烧成粉末的块。
把该块粉碎后,往烧成粉末中添加相当于烧成粉末质量的10倍量的纯水,搅拌10分钟,过滤,得到烧成粉末。再对该烧成粉末的反复进行洗涤操作4次,合计洗涤5次。
<分级工序>
其次,添加与洗涤同样的,达到烧成粉末质量的10倍量的纯水,搅拌10分钟后停止搅拌,放置一定时间后,通过把上清液与小粒子荧光体一起排出,进行分级。分级操作进行3次。过滤分级后的烧成粉末,干燥后,用筛孔45微米的尼龙筛进行筛分,结果得到本发明的烧成粉末。
分析该烧成粉末的结果是,由表2所示组成构成的单晶Sr硅铝氧氮绿色荧光体。
[表2]
(发光装置的制作)
采用得到的Sr硅铝氧氮绿色荧光体,制作发光装置。
(绿色荧光体及发光装置的评价)
对得到的Sr硅铝氧氮绿色荧光体,测定球形度,测定使用该Sr硅铝氧氮绿色荧光体的发光装置的发光效率。发光效率于室温(25℃)进行测定,以下述比较例1的室温下发光效率(lm/W)作为100时的相对值(%)表示。
还有,比较例1,除荧光体原料混合物中不配合碳粉末，同时不采用分级工序以外,与实施例1同样操作,制作荧光体。
球形度、发光效率的测定结果示于表2。
[比较例1]
除荧光体原料混合物中不配合碳粉末，同时不采用分级工序以外,与实施例1同样操作,制作荧光体。
对得到的绿色荧光体,与实施例1同样操作,测定球形度、使用它的发光装置的发光效率。球形度、发光效率的测定结果示于表2。
[实施例2～10、比较例2～10]
(绿色荧光体的制作)
荧光体原料混合物中的碳粉末的配合量按表2所示加以改变,得到表2所示基本组成的烧成粉末,同时,烧成粉末的分级工序按表2所示进行,此外,与实施例1同样操作,制作绿色荧光体(实施例2～10)。
除荧光体原料混合物中不配合碳粉末,同时不进行分级工序以外,与实施例2～10的各实施例同样操作,制作荧光体(比较例2～10)。
对得到的绿色荧光体(实施例2～10、比较例2～10),与实施例1同样操作,测定球形度及使用它的发光装置的发光效率。球形度、发光效率的测定结果示于表2。
还有,实施例2～10的发光效率,除荧光体原料混合物中不配合碳粉末,同时不进行分级工序以外,同样进行操作,制作的比较例的发光效率(lm/W)作为100时的相对值(%)表示。
具体的是,实施例2～10的发光效率,分别以比较例2～10的发光效率(lm/W)作为100时的相对值(%)表示。
由表2可知,采用本发明工艺的高球形度的荧光体及采用它的发光装置,与原有的荧光体及采用它的发光装置相比,发光效率提高。
还有,对本发明的几个实施方案作了说明,这些实施方案是作为例子提出的,而不是对发明的范围加以限定。这些新的实施方案,可采用其他各种形态进行实施而得到,在不偏离本发明宗旨的范围内,可作各种省略、置换、变更。这些实施方案或其变形,包括在本发明的范围及宗旨内,同时,包含在专利权利要求范围中记载的发明及其等同的范围内。
Claims (7)
1.荧光体,其是通过分级而得到的荧光体，所述分级是：作为荧光体原料的荧光体原料混合物含碳0.05～0.5质量％,烧成上述荧光体原料混合物而得到的荧光体粉末中的粒径小的粒子依次累计部分的小粒子部分,采用分级,将以上述荧光体粉末的20质量％以下的范围除去，其特征在于,其是具有下列通式(1)表示的基本组成的铕活化硅铝氧氮晶体构成的荧光体,上述荧光体属于斜方晶系，上述荧光体的粒子球形度在0.65以上,通过紫外光、紫色光或蓝色光激发而绿色发光，
[化1]
通式:(Sr1-x,Eux)αSiβAlγOδNω(1)
式中,x为0<x<1，α为3,β、γ、δ及ω在当α为3时的换算数值,满足9<β≤15、1≤γ≤5、0.5≤δ≤3、10≤ω≤30的数。
2.按照权利要求1所述的荧光体,其特征在于,上述紫外光、紫色光或蓝色光是在370nm以上470nm以下的范围内具有峰波长的光。
3.按照权利要求1或2所述的荧光体,其特征在于,平均粒径在5μm以上80μm以下。
4.按照权利要求1或2所述的荧光体,其特征在于,发光峰波长为500nm以上540nm以下。
5.按照权利要求3所述的荧光体,其特征在于,发光峰波长为500nm以上540nm以下。
6.发光装置,其特征在于,其中具有:基板；在该基板上配置的、射出紫外光、紫色光或蓝色光的半导体发光元件；以及发光部,该发光部含有被覆该半导体发光元件的发光面而形成的、通过来自半导体发光元件的射出光激发而发出可见光的荧光体；上述荧光体包含权利要求1～5的任何一项所述的荧光体。
7.按照权利要求6所述的发光装置,其特征在于,上述半导体发光元件为射出在370nm以上470nm以下范围内有峰波长的光的发光二极管或激光二极管。
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