CN108285791B - 氮化物荧光体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氮化物荧光体,是由下述通式(1)表示的氮化物荧光体,以455nm的激发光激发时的发光色坐标(x,y)的x值小于0.43,并且在770nm的反射率为89%以上。LnxSiyNn:Z…(1)(通式(1)中,Ln是除了作为激活剂使用的元素以外的稀土元素,Z是激活剂,x满足2.7≤x≤3.3,y满足5.4≤y≤6.6,n满足10≤n≤12)。
Description
本申请是中国申请号为201480007758.6的发明专利申请的分案申请(原申请的发明名称为“氮化物荧光体及其制造方法”,原申请的申请日为2014年02月06日)。
技术领域
本发明涉及氮化物荧光体、含有该氮化物荧光体的液态介质、含有该氮化物荧光体的发光装置以及含有该发光装置的照明装置。
背景技术
近年来,受节能的潮流的影响,使用LED的照明或背光灯的需求正在增加。这里使用的LED是在发出蓝或近紫外波长的光的LED芯片上配置有荧光体的白色发光LED。作为这种类型的白色发光LED,大多利用在蓝色LED芯片上使用了将来自蓝色LED芯片的蓝色光作为激发光而发出黄色的YAG(钇铝石榴石)荧光体的LED。
但是,YAG荧光体在大输出功率下使用的情况下,存在以下问题:若荧光体的温度上升则亮度降低,即所谓的温度猝灭大的问题,以及寻求更优异的颜色再现范围和显色性而用近紫外线(通常,作为相对于蓝激发的用语,将包含350~420nm左右的紫色的范围称作近紫外线)激发时亮度显著降低的问题。
而且,为解决上述问题,讨论了发黄色光的氮化物荧光体,作为其有力的候补,开发出了例如专利文献1和2中记载的La3Si6N11荧光体(包含镧被置换为其他金属的情况等,以下将这种荧光体统称为LSN荧光体。)等。而且,在专利文献1的[0248]段落中,在专利文献2中的[0131]~[0136]段落中记载了使用各种助熔剂制造LSN荧光体的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2008/132954号
专利文献2:国际公开第2010/114061号
发明内容
专利文献1、2中记载的LSN荧光体与现有的YAG荧光体相比,即使温度上升,亮度的降低也小,而且近紫外线的激发也能够得到充分的发光。但是,受节能的潮流的影响,要求荧光体用更少的激发能量就得到更高的发光亮度。
鉴于上述,本发明提供一种发光亮度更高的、即发光峰强度更高的氮化物荧光体和含有该氮化物荧光体的液态介质。另外本发明提供一种发光亮度更高的发光装置和高品质的照明装置。
本发明人等进行了深入研究,结果注意到本发明的氮化物荧光体与现有的LSN荧光体相比“灰暗”减少。应予说明,本发明中的“灰暗”是指在不激发荧光体的情况下在自然光下通过目视确认荧光体粉末时,看到荧光体的本身颜色略带灰色。
在此,本发明人等着眼于该“灰暗”,发现作为规定发光亮度更高的氮化物荧光体的指标,能够通过特定波长下的反射率来进行规定,从而完成了本发明。
即,本发明的主旨如下。
1.一种氮化物荧光体,是由下述通式(1)表示的氮化物荧光体,以455nm激发光激发时的发光色坐标(x,y)的x值小于0.43,并且在770nm的反射率Ra为89%以上。
LnxSiyNn:Z…(1)
[通式(1)中,
Ln是除了作为激活剂使用的元素以外的稀土元素,
Z是激活剂,
x满足2.7≤x≤3.3,
y满足5.4≤y≤6.6,
n满足10≤n≤12。]
2.一种氮化物荧光体,是由下述通式(1)表示的氮化物荧光体,以455nm激发光激发时的发光色坐标(x,y)的x值为0.43以上,并且在770nm的反射率Ra为87%以上。
LnxSiyNn:Z…(1)
[通式(1)中,
Ln是除了作为激活剂使用的元素以外的稀土元素,
Z是激活剂,
x满足2.7≤x≤3.3,
y满足5.4≤y≤6.6,
n满足10≤n≤12。]
3.一种含荧光体的组合物,其特征在于,含有前项1或2所述的氮化物荧光体和液体介质。
4.一种发光装置,其特征在于,具备第1发光体和通过来自该第1发光体的光的照射而发出可见光的第2发光体,
该第2发光体含有1种以上的前项1或2所述的氮化物荧光体作为第1荧光体。
5.一种图像显示装置,其特征在于,包含前项4所述的发光装置作为光源。
6.一种照明装置,其特征在于,包含前项4所述的发光装置作为光源。
7.一种氮化物荧光体的制造方法,是具有多个煅烧工序的由下述通式(1)表示的氮化物荧光体的制造方法,在煅烧温度为1100℃~1400℃的一次煅烧工序后,使得到的一次煅烧完毕的原料再分散,在1次煅烧温度~1800℃的温度下进行2次煅烧。
LnxSiyNn:Z…(1)
[通式(1)中,
Ln是除作为激活剂使用的元素以外的稀土元素,
Z是激活剂,
x满足2.7≤x≤3.3,
y满足5.4≤y≤6.6,
n满足10≤n≤12。]
根据本发明,能够提供发光亮度更高的、即发光峰强度更高的氮化物荧光体和含有该氮化物荧光体的液态介质。另外,根据本发明,能够提供发光亮度更高的发光装置和高品质的照明装置。
附图说明
图1是对实施例1、实施例2和比较例1中得到的荧光体的发光光谱进行比较的图。
图2是对实施例1、实施例2和比较例1中得到的荧光体的反射光谱(A)进行比较的图。
图3是用于说明实施例1中得到的荧光体的粒子状态的SEM图像。
图4是用于说明实施例2中得到的荧光体的粒子状态的SEM图像。
图5是用于说明比较例1中得到的荧光体的粒子状态的SEM图像。
图6是对实施例3和实施例4中得到的荧光体的发光光谱进行比较的图。
图7是对实施例3和实施例4中得到的荧光体的反射光谱(A)进行比较的图。
图8是对实施例5和比较例2中得到的荧光体的发光光谱进行比较的图。
图9是对实施例5和比较例2中得到的荧光体的反射光谱(A)进行比较的图。
图10是实施例6和实施例7中得到的荧光体的发光光谱的图。
图11是实施例6和实施例7中得到的荧光体的反射光谱(A)的图。
图12是实施例8和实施例9中得到的荧光体的发光光谱的图。
图13是实施例8和实施例9中得到的荧光体的反射光谱(A)的图。
图14是实施例6和实施例7中得到的荧光体的反射光谱(B)的图。
图15是实施例8和实施例9中得到的荧光体的反射光谱(B)的图。
图16表示对在本发明的发光装置的一个例子中的成为激发光源的第1发光体与作为具有荧光体的含荧光体部而构成的第2发光体的位置关系进行表示的立体示意图。
图17(a)是表示通常被称为炮弹型的形态的发光装置的图。图17(b)是表示被称为表面贴装型的形态的发光装置的图。
图18是表示装入发光装置的面发光照明装置的图。
具体实施方式
以下,详细说明本发明的实施方式,但本发明并不限定于以下的实施方式,可以在其主旨范围内实施各种变形。
(荧光体的种类)
本发明的荧光体是由下述通式(1)表示的氮化物荧光体。
LnxSiyNn:Z…(1)
[通式(1)中,
Ln是除了作为激活剂使用的元素以外的稀土元素,
Z是激活剂,
x满足2.7≤x≤3.3,
y满足5.4≤y≤6.6,
n满足10≤n≤12。]
通式(1)中的Z表示激活剂。作为激活剂,可举出铕(Eu)、铈(Ce)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)和镱(Yb)等。
其中,Z优选含有Eu或Ce,更优选在全部激活剂中含有80摩尔%以上的Ce,进一步优选在全部激活剂中含有95摩尔%以上的Ce,最优选单独含有Ce。
通式(1)中的Ln是除了作为上述激活剂使用的元素以外的稀土元素,例如可举出镧(La)、钇(Y)、钆(Gd)等。
其中,Ln优选含有La,优选在全部Ln中含有80摩尔%以上的La,更优选含有95摩尔%以上的La,最优选单独含有La。
对于单独含有La的氮化物荧光体,其氮化物荧光体的发光色坐标x容易小于0.43。另外,除了La以外含有Y或Gd作为Ln的氮化物荧光体成为其发光色坐标x为0.43以上的荧光体。即,由于上述Y或Gd与La的离子半径相近,电荷也相等,因此从对得到的荧光体的发光亮度的影响小,能够改变发光色坐标x的方面考虑而优选。
应予说明,使发光色坐标x为0.43以上时,除了将La与Y或Gd并用作为Ln之外,还可举出将Ln的一部分用钙(Ca)或锶(Sr)等置换。
本发明的氮化物荧光体的激活剂的浓度,相对于Ln通常优选为0.001摩尔%以上,更优选为0.01摩尔%以上,进一步优选为0.1摩尔%以上,另外通常优选为50摩尔%以下,更优选为30摩尔%以下,进一步优选为15摩尔%以下。
若在上述范围内,则不易发生浓度猝灭,进而不易产生显示本发明的荧光体以外的化学组成的异相,因此从发光特性良好的方面考虑而优选。
对于通式(1)中的x、y、n,根据下述观点设定其元素摩尔比。通式(1)中的元素的摩尔比(x:y:n)即化学计量组成为3:6:11。实际上,由于氧引起的缺损和电荷补偿等而产生过量或不足。过量或不足的允许范围通常为1成强,优选为1成左右。如果为该范围,则是作为荧光体能够使用的范围。
即,x通常是满足2.5≤x≤3.5的值,其下限值优选为2.7,进一步优选为2.9,另外其上限值优选为3.3,进一步优选为3.1。另外,y通常是满足5.4≤y≤6.6的值,其下限值优选为5.7,另外其上限值优选为6.3。n通常是满足10≤c≤12的值,其下限值优选为10.5,另外其上限值优选为11.5。
本发明的荧光体因为满足电荷守恒定律,所以有时同时置换成其他元素,其结果Si或N位点部分被氧等置换,这样的荧光体也可以适当地使用。
另外,作为荧光体整体的组成,只要能够得到本发明的效果,也可以进行部分氧化或卤化等而含有一定量的氧等杂质。通式(1)的荧光体中的氧/(氧+氮)的比例(摩尔比)只要能够得到本发明通式(1)的荧光体就可以是任意的,但通常为5%以下,优选1%以下,更优选0.5%以下,进一步优选0.3%以下,特别优选0.2%以下。
(荧光体的粒径)
本发明的荧光体的体积中值粒径通常为0.1μm以上,其中优选为0.5μm以上,另外,通常为35μm以下,其中优选为25μm以下。
若为上述下限值以上,则所得到的荧光体的发光亮度良好而且荧光体粒子难以凝聚,在这一点上是优选的。另外,若为上述上限值以下,则不易产生涂布不均或分配器等的堵塞,在这一点上是优选的。
应予说明,体积中值粒径例如可以用库尔特计数器法测定,作为代表性的装置,可以使用BeckManCoulter公司的“Multisizer”等进行测定。应予说明,只要能够进行相同的测定就不限定于上述装置。
(本发明的荧光体的反射率)
作为荧光体反射率的测定方法,如下所述,可举出反射率的测定方法(A)、(B)这两种方法。
测定方法如下所述,反射率的测定方法(A)是对试样(粉末荧光体)照射白色光,将反射的光在检测器侧分光而测定其强度的方法。将使用该反射率的测定方法(A)测定的反射率记为“Ra(%)”。
另一方面,反射率的测定方法(B)是将分光得到的光(特定波长的光)入射至试样而测定反射的光的强度的方法。将使用该反射率的测定方法(B)测定的反射率记为“Rb(%)”。
本发明的氮化物荧光体以在770nm测定的值规定为其反射率Ra。对本发明的氮化物荧光体在反射率的测定方法(A)中选择770nm的特定波长的理由如下进行说明。
由通式(1)表示的氮化物荧光体的激发光谱区域为300nm~520nm,另外发光光谱区域为480nm~760nm。在此,意味着测定激发光谱区域的波长的反射率Ra时,荧光体吸收所入射的光。因此在规定荧光体本身特性的本发明中是不适合的。
另外,测定发光光谱区域的波长的反射率Ra时,其反射率Ra的值中也包含荧光体的发光部分。因此在规定荧光体本身特性的本发明中是不适合的。从以上观点考虑,选择了不影响荧光体的吸收和发光,并能够正确地规定荧光体本身颜色的770nm的波长。
应予说明,以下,对“反射率Ra的测定方法(A)”、“反射率Rb的测定方法(B)”进行记载,但它们都是基于JIS标准Z8722和Z8717的测定方法。
[反射率Ra的测定方法(A):将反射光分光]
反射率Ra的测定使用150W氙灯作为激发光源、使用积分球作为集光装置、使用MCPD7000多通道光谱测定装置(大塚电子公司制)作为光谱测定装置。
首先,对作为标准白板的对激发光具有几乎100%的反射率R的物质、即Labsphere制“Spectralon”(对波长450nm的激发光具有99%的反射率R)照射150W氙灯,在380nm~780nm的波长范围内使用光谱测定装置,测定各波长的反射强度,经过利用个人计算机进行的灵敏度校正等信号处理而得到反射光谱。
接下来,为了保证测定精度,将作为测定对象的荧光体粉末使表面十分平滑地装入比色皿中,利用相同的方法测定各波长的反射强度,由与标准白板的反射强度的比例得到试样的反射光谱。
应予说明,测定本发明的反射率Ra所使用的仪器只要能够进行与上述同等的测定,则不限定于上述测定仪器,也可以使用其他测定仪器,但优选使用上述测定仪器。
本发明的荧光体以455nm的激发光激发时的发光色坐标(x,y)的x值小于0.43时,反射率Ra为89%以上。另外,本发明的荧光体以455nm的激发光激发时的发光色坐标(x,y)的x值为0.43以上时,反射率Ra为87%以上。
应予说明,本发明中,如上所述以x值为0.43进行情况划分是基于如下理由。即,x值小于0.43时,发光位于较短波侧,呈现接近绿色的发光。这样的荧光体有主要适用于背光灯用途的趋势。
另外,x值为0.43以上时,发光位于较长波侧,呈现从黄色向橙色靠近的发光。这样的荧光体有主要适用于照明用途的趋势。
综上所述,在本发明中,发光色坐标和反射率Ra规定了根据用途优选使用的范围。
使用发光色坐标的x值进行评价的意义在于,像荧光体那样在较宽的波长范围发光时,表现发光整体的x坐标与用发光峰值波长表示相比更能体现该荧光体的特性。应予说明,x值的下限通常相对于小于0.43优选为0.15以上,在0.43以上的情况下,作为上限优选为0.6以下。另外,y值通常优选为0.3~0.7。
[反射率的测定方法(B):分光得到的入射光]
反射光谱使用岛津制作所制UV-3100PC紫外可见自记分光光度计,将光源侧的狭缝宽度设定为2.0nm,将取样间隔设定为1nm,将扫描速度设定为中速来进行测定,所述分光光度计具备卤素灯50W作为光源,具备积分球作为集光装置。
首先,在分光光度计试样室内的积分球装置中,将标准白板设置在测定架的对象侧和试样侧,在380nm~780nm的波长范围向对象侧和试样侧的试样仅照射通过衍射光栅分光器而分光得到的光,测定反射强度,经过利用个人计算机进行的灵敏度校正等信号处理进行基线校正。
接下来,将作为测定对象的荧光体粉末放入带石英玻璃的测定用比色皿,轻弹后盖上盖,然后放置于试样架的试样侧,用相同的方法测定反射强度,由与标准白板的反射强度的比例得到试样的反射光谱。
应予说明,测定本发明的反射率Rb所使用的仪器只要能够进行与上述同等的测定,就不限定于上述测定仪器,也可以使用其他测定仪器,但优选使用上述测定仪器。
本发明的荧光体在反射率的测定方法(B)中,在发光峰值波长的反射率Rb(EP)(%)与在770nm的反射率Rb(770)(%)之比优选为0.8以上,更优选为0.83以上。如果在该范围内,则更容易得到本发明的效果,在这一点上是优选的。
<起到效果的理由>
对于通过成为本发明的构成而得到发光峰强度高的荧光体的理由,推测为如下。本发明的氮化物荧光体与现有的LSN荧光体相比,“灰暗”减少。对产生该“灰暗”的LSN荧光体的特有机制进行说明。
LSN荧光体经原料混合后在氮气氛围下进行煅烧。在该煅烧过程中,不易产生LSN的晶体,但有如果一旦生成晶体则迅速进行晶体生长的趋势。若晶体生长迅速,则原料易于偏离化学计量组成,容易产生荧光体晶体的不均匀性或晶体的缺损。
这样生成的荧光体的晶体的不均匀性或缺损成为灰暗。即,在770nm的反射率Ra为特定值以上的本发明的规定确定了晶体的不均匀性或晶体缺损少的高品质的氮化物荧光体。
(本发明的荧光体的制造方法)
本发明的荧光体的制造方法只要能够得到本发明的荧光体和效果就没有特别限制,例如可举出基于控制迅速的晶体生长的构思的方法。作为抑制迅速的晶体生长的构思,例如可举出具有多次煅烧工序,在该煅烧工序之间进行原料的再分散的方法,或使用熔点高的荧光体的原料的方法等。
作为本发明的荧光体的制造方法,优选在煅烧温度为1100℃~1400℃的一次煅烧工序后,使得到的一次煅烧完毕的原料再分散,在1次煅烧温度~1900℃的温度下进行2次煅烧的制造方法。
(原料)
作为本发明中使用的原料(Ln源、Si源),例如可举出含有作为荧光体母体的构成元素的Ln、Si、根据需要用于调整发光波长等而添加的元素或作为激活剂元素的Z的金属、合金或化合物。
作为Ln源、Si源的化合物,例如可举出构成荧光体的各种元素的氮化物、氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、草酸盐、羧酸盐和卤化物等。具体种类可以考虑获得目标物的反应性或煅烧时的NOx、SOx等的产生量的高低等从这些金属化合物中进行适当选择,从本发明的荧光体是含氮荧光体的观点出发,优选使用氮化物和/或氮氧化物。其中,因为也发挥作为氮源的作用,所以优选使用氮化物。
作为氮化物和氮氧化物的具体例,可举出LaN、Si3N4或CeN等构成荧光体的元素的氮化物,以及La3Si6N11或LaSi3N5等构成荧光体的元素的复合氮化物等。
另外,上述的氮化物也可以含有微量氧。氮化物中的氧/(氧+氮)的比例(摩尔比)只要能够得到本发明的荧光体就可以是任意的,但在不含有来自吸附水分的氧的情况下通常为5%以下,优选为1%以下,更优选为0.5%以下,进一步优选为0.3%以下,特别优选为0.2%以下。如果氮化物中氧的比例过高则有可能亮度降低。
另外,优选原料的一部分使用荧光体的母体、荧光体本身。荧光体母体或荧光体已经完成了成为荧光体母体的反应,只是有助于生长,因此,难以产生反应热等,且在其他原料的氮化即将失控时,发挥控制反应失控、散热的作用,所以优选添加原料整体的1~10质量%左右。
在使用氧化物等的情况下,特别是在其使用量多的情况下,为了防止向荧光体中混入必要以上的氧,在煅烧初期优选进行例如在含有氨或氢的气氛中进行加热等除去氧的工序。这些原料可以使用前述专利文献1、2(国际公开第2008/132954号、国际公开第2010/114061号)中记载的各种原料。特别是对于使用合金的方法在专利文献2中有详述。当然,也可以使用合金,并且在此基础上添加作为生长辅助剂使用的助熔剂。
(生长辅助剂:助熔剂的添加)
对于助熔剂,在专利文献1、2中也有详细记载,可以使用其中记载的助熔剂。
即,不限于以下例示,但例如可举出NH4Cl、NH4F·HF等卤化铵;Na2CO3、Li2CO3等碱金属碳酸盐;LiCl、NaCl、KCl、CsCl、LiF、NaF、KF、CsF等碱金属卤化物;CaCl2、BaCl2、SrCl2、CaF2、BaF2、SrF2、MgCl2、MgF2等碱土金属卤化物;BaO等碱土金属氧化物;B2O3、H3BO3、Na2B4O7等硼氧化物、硼酸和碱金属或碱土金属的硼酸盐化合物;Li3PO4、NH4H2PO4等磷酸盐化合物;AlF3等卤化铝;ZnCl2、ZnF2等卤化锌、氧化锌等锌化合物;Bi2O3等周期表第15族元素化合物;Li3N、Ca3N2、Sr3N2、Ba3N2、BN等碱金属、碱土金属或第13族元素的氮化物等。
并且,作为助熔剂,例如也可举出LaF3、LaCl3、GdF3、GdCl3、LuF3、LuCl3、YF3、YCl3、ScF3、ScCl3等稀土元素的卤化物,La2O3、Gd2O3、Lu2O3、Y2O3、Sc2O3等稀土元素的氧化物。
作为上述助熔剂,优选卤化物,具体而言,例如优选碱金属卤化物、碱土金属卤化物、Zn的卤化物、稀土元素的卤化物。另外,卤化物中,优选氟化物、氯化物。
在此,对于上述助熔剂中有潮解性的助熔剂,优选使用无水物。另外,对于并用的助熔剂,可以以任意的组合和比例并用2种以上。作为特别优选的并用的助熔剂,优选MgF2、CeF3、LaF3、YF3或GdF3等。其中YF3或GdF3等具有改变发光色的色度坐标(x,y)的效果。
另外,在专利文献1、2中没有具体记载的助熔剂中,含有铷或铯的卤化物等的助熔剂因为阳离子的尺寸大,不易被困在荧光体中,所以优选。另外,激活剂的卤化物也可以兼作原料和助熔剂,所以优选。这些助熔剂的使用量相对于投入的荧光体优选0.1质量%~20质量%。
(原料的混合)
在使用荧光体制造用合金的情况下,所含有的金属元素的组成只要与由上述式(1)表示的晶相中包含的金属元素的组成一致,就可以仅煅烧荧光体制造用合金或根据需要混合助熔剂进行煅烧。
另一方面,在不使用荧光体制造用合金或其组成不一致的情况下,将具有其它组成的荧光体制造用合金、金属单体、金属化合物等与荧光体制造用合金混合,调整成原料中含有的金属元素的组成与由上述式(1)表示的晶相中含有的金属元素的组成一致,进行煅烧。
本发明的荧光体的情况下,La与Si与N的理论上的组成比优选为3:6:11,作为类似摩尔比的化合物,存在1:3:5的化合物,因此,为了防止该化合物的产生,也优选将La或La与置换La位点的元素的摩尔比提高。
此时,可以将La或La与置换La位点的元素的摩尔比从理论组成的1:2变更到1:1.5左右的范围。该组成比的变更在原料中的氧的比例高时特别优选。
应予说明,也可举出通过相比化学计量组成过量地投入原料而制成本发明的荧光体的方法。例如,过量地投入Ln源(La源、Y源)时,形成LSN晶相后,多余的Ln源被排出到晶相之外。Ln源被排出到晶体之外时,反应时形成的异相也被排出。因此,推测LSN晶相成为提高了晶体品质的晶体。
荧光体原料混合本身使用公知的方法即可。特别优选与溶剂一起投入锅中一边利用球磨机粉碎原料一边进行混合的方法,可以使用以干式进行混合、过筛的方法等。在溶剂中分散、混合时,当然除去溶剂,根据需要缓解干燥凝聚。这些操作优选在氮气氛围中进行。
另外,在通过后述的多次煅烧来制造本发明的荧光体的情况下,优选助熔剂在煅烧温度最高的工序前混合,过筛等后进行充分混合。
(煅烧工序)
这样得到的原料混合物(也称为荧光体前体)通常填充在坩埚或托盘等容器,放入能够控制气氛的加热炉。此时,作为容器的材质,优选与金属化合物的反应性低的材质,例如可举出氮化硼、氮化硅、碳、氮化铝、钼、钨等。其中,因耐腐蚀性优异而优选钼、氮化硼。应予说明,上述的材质可以仅使用1种,也可以以任意的组合和比例并用2种以上。
特别在进行后述的多次煅烧的情况下,使晶体的核生成、除去氧等的1次煅烧的温度较低,所以坩埚的自由度高,可以使用氮化硼、氧化铝、钼或钨这样的材质或在氮化硼坩埚的内侧涂布有钼等糊料的坩埚等。但在最后使荧光体生长的2次煅烧中,防止混入杂质,并且在热失控反应开始时能够立即除去所产生的热。优选金属制的坩埚,特别优选钨或钼的坩埚。
而且,可以通过煅烧原料混合物来得到本发明的荧光体。但是,上述的原料混合物优选在保持40%以下的体积填充率的状态下进行煅烧。应予说明,体积填充率可以通过(混合粉末的堆积密度)/(混合粉末的理论密度)×100[%]而求得。
本发明的荧光体可以通过在公知的专利文献1或专利文献2中记载的制造方法的基础上,引入在煅烧中消除不均匀性的方法而得到。作为该方法,例如可举出使用不断搅拌原料的流化床的方法和使煅烧中的坩埚振动的方法等,优选以在煅烧中引起原料搅拌的方式进行。
在这样的方法的中,可优选举出使用回转窑的方法。使坩埚振动等的方法由于难以使上下完全翻转,所以认为,根据条件,因原料的比重差等反而会增加不均匀性。
针对此,在使用回转窑的情况下,特别在窑内部设置妨碍板等时,原料不因比重等的差而分离,被充分搅拌,因此容易得到本发明的荧光体。此时,在使用较小型炉的情况下,旋转速度可以在与可得到使颜料等分散时的最大效率的旋转速度相比慢的范围内选择,认为在内径超过50cm的炉中,每分钟旋转2圈左右即可得到本发明的效果。另外,如果使用回转窑,则在氮化反应热失控的情况下,产生的热立刻被除去,从该方面考虑也容易得到本发明的反射率高的荧光体。
另外,作为最不需要设备投资的简便的方法,是在煅烧原料形成荧光体时,将煅烧工序分为多次,在中途再混合的方法,通过搅拌、更优选过筛使原料再分散的方法。该方法由于将煅烧工序分为多次,所以容易使炉的生产能力下降。因此最优选将煅烧分为1次煅烧、2次煅烧这2次,在1次煅烧后进行再分散、例如过筛等。
此时,最优选的1次煅烧的温度是开始生成荧光体母体,其后产生晶体生长的核的温度。该温度根据原料略有不同,优选1100℃~1400℃。作为更优选的下限值,优选1150℃以上,最优选1250℃。
下限值侧只要生长的核产生且该核不生长至必要以上即可,因此,即使温度低,只要花费相应的时间即可。另一方面,难以适当地控制1次煅烧时间,因此上限为1400℃以下,更优选为1350℃以下,最优选为1300℃以下。
另外,作为1次煅烧的时间,当为1200~1350℃时,优选2小时~20小时。如果为1100~1200℃,则优选4小时~10小时,在1350℃以上时,优选5小时以下。
作为煅烧的温度程序,如果原料被加热至必要以上,反应迅速进行,则容易损害得到的1次煅烧物的稳定,因此,在比1次煅烧温度低100℃左右的范围,优选以1~10℃/分钟左右升温,加热至目标温度的100℃以内时,优选设定为1~2℃/分钟左右的升温速度。在1250℃煅烧时的一个例子在实施例1中示出。
煅烧的氛围优选氮气氛围或氨气氛围,更优选在氮中混合10%以下的氢而成的氛围。如果氢的量多则有***的危险。因此最优选4%以下。
如上所述,根据需要在这样得到的1次烧结物中加入助熔剂等,然后再分散,例如通过用研钵的再分散或过筛,能够防止因加热引起的凝聚,提高原料的均匀性,防止灰暗的产生,如权利要求所记载,可以用在770nm的反射率来对其进行评价。该操作优选在氮气氛围或非活性气氛中进行。此时气氛中的氧浓度优选1vol%以下,特别优选控制在100ppm以下。
使用筛网时的筛网的开孔尺寸即使大也可以得到与其相应的效果,但优选为1mm以下,更优选为100μm以下。将这样得到的1次煅烧物进行2次煅烧。再次填充到前述的坩埚中,在能够控制气氛的炉中煅烧。
作为2次煅烧的煅烧温度可以使用专利文献1、2中记载的条件,具体而言,优选为1次煅烧温度~1900℃,更优选为1400℃~1700℃。
作为其煅烧的温度模式,特别适用于原料中含有合金的情况,在其氮化热生成激烈的1150~1400℃的煅烧温度区域的至少引起放热峰的突起的温度区域,优选以1.5℃/分钟以下的低速度升温进行煅烧。
升温速度的上限通常为1.5℃/分钟以下,优选为0.5℃/分钟以下,更优选为0.1℃/分钟以下。下限没有特别限制,可以根据作为工业生产的经济性观点而定。在此,发热峰是指通过TG-DSC(热重·差热)测定而求得的发热峰。
2次煅烧通过在填充了含氢氮气的状态下或者在使含氢氮气流通的状态下加热荧光体原料而进行,此时的压力可以是与大气压相比略有减压、大气压或加压中的任一状态。但是为了防止大气中的氧混入,优选为大气压以上。
若使压力小于大气压,则在加热炉密闭性差的情况下,可能混入大量的氧而无法得到特性高的荧光体。含氢氮气的压力以表压计优选至少0.1MPa以上。或者,也可以在20MPa以上的高压下进行加热。另外,优选200MPa以下。
其后,流通含有氮的气体,用该气体对体系内进行充分置换。根据需要,也可以将体系内真空排气后流通气体。
2次煅烧时的加热时间(在最高温度下的保持时间)可以是荧光体原料与氮反应所需的时间,但通常为1分钟以上,优选为10分钟以上,更优选为30分钟以上,进一步优选为60分钟以上。如果加热时间小于1分钟则可能氮化反应没有完成而无法得到特性高的荧光体。另外,加热时间的上限由生产效率决定,通常为50小时以下,优选24小时以下。
2次煅烧的煅烧是将填充有荧光体原料混合物的煅烧容器放入加热炉内。作为在此使用的煅烧装置,只要能够得到本发明的效果就可以是任意的,但优选能够控制装置内气氛的装置,进一步优选也能够控制压力的装置。例如优选热等静压装置(HIP)、电阻加热式真空加压气氛热处理炉等。
另外,在加热开始前,优选在煅烧装置内流通含有氮的气体,用该含氮气体对体系内进行充分置换。根据需要,也可以将体系内真空排气后流通含氮气体。
作为煅烧时使用的含氮气体,可举出含有氮元素的气体,例如氮、氨、或氮与氢的混合气体等。另外,含氮气体可以仅使用1种,也可以以任意的组合和比例并用2种以上。其中,作为含氮气体优选含有氢的氮气(含氢氮气)。应予说明,从安全方面考虑优选含氢氮气中的氢的混合比例为4体积%以下、即***极限外。
应予说明,在本发明中也优选在上述煅烧后减慢升温速度。
(后处理工序)
本发明的制造方法中,除上述工序以外还可以根据需要进行其他工序。例如,在上述煅烧工序后,可以根据需要进行粉碎工序、清洗工序、分级工序、表面处理工序或干燥工序等。
(粉碎工序)
在粉碎工序中可以使用例如锤磨机、辊磨机、球磨机、气流磨、带式混合机、V型混合器或亨舍尔混合机等粉碎机,或使用研钵和研磨棒的粉碎等。此时,为了抑制所生成的荧光体晶体的破坏,推进以二次颗粒的破碎等为目的的处理,例如优选在氧化铝、氮化硅、ZrO2或玻璃等的容器中放入与这些容器相同的材质或铁芯聚氨酯等的球,以10分钟~24小时左右进行球磨处理。这时,也可以使用0.05质量%~2质量%的有机酸或六偏磷酸等的碱式磷酸盐等分散剂。
(清洗工序)
清洗工序例如可以用去离子水等水、乙醇等有机溶剂或氨水等碱性水溶液等对荧光体表面进行。
为了除去所使用的助熔剂等、除去附着在荧光体表面的杂质相而改善发光特性等的目的,例如也可以使用盐酸、硝酸、硫酸、王水、氢氟酸和硫酸的混合物等无机酸;含有乙酸等有机酸等的酸性水溶液。
这些方法详细记载在专利文献1、2中,按照其中的记述进行即可。
(分级工序)
分级工序例如可以通过进行水筛或者使用各种气流分级机或振动筛等各种分级机来进行。其中,使用利用尼龙筛网的干式分级时,能够得到体积平均粒径10μm左右的分散性良好的荧光体。另外,将利用尼龙筛网的干式分级和淘析处理组合使用时,能够得到体积中值粒径20μm左右的分散性良好的荧光体。
在此,在水筛或淘析处理中,通常优选以0.1质量%~10质量%左右的浓度使荧光体颗粒分散在水介质中。另外,为了抑制荧光体的变质,通常使水介质的pH为4以上,优选为5以上,另外,通常为9以下,优选为8以下。
另外,在得到上述那样的体积中值径的荧光体颗粒时,从作业效率和收率的平衡的方面出发,水筛和淘析处理优选进行例如在得到50μm以下的颗粒后再得到30μm以下的颗粒这样的2阶段的筛分处理。另外,作为下限,优选进行筛分出通常为1μm以上、优选为5μm以上的颗粒的处理。
(干燥工序)
将这样完成了清洗的荧光体在100℃~200℃左右干燥。根据需要,也可以进行防止干燥凝聚的程度的分散处理(例如过筛等)。
(蒸气加热处理工序)
对本发明的荧光体而言,可以对经过上述工序制造的荧光体在蒸气存在下、优选为水蒸气存在下静置,进行蒸气加热处理。通过进行该上述加热工序,能够进一步提高荧光体的亮度。
设有蒸气加热处理工序时,温度通常为50℃以上,优选80℃以上,更优选100℃以上,另外,通常为300℃以下,优选200℃以下,更优选170℃以下。若温度过低,则有难以得到吸附水存在于荧光体表面所产生的效果的趋势,若过高,则有时荧光体颗粒的表面会变得粗糙。
蒸气加热处理工序中的湿度(相对湿度)通常为50%以上,优选为80%以上,特别优选为100%。若湿度过低,则有难以得到吸附水存在于荧光体表面所产生的效果的倾向。应予说明,只要是能够得到吸附水层形成的效果的程度,液相也可以共存在湿度为100%的气相中。
蒸气加热处理工序中的压力通常为常压以上,优选为0.12MPa以上,更优选为0.3MPa以上,另外,通常为10MPa以下,优选为1MPa以下,更优选为0.6MPa以下。若压力过低,则有难以得到蒸气加热处理工序的效果的倾向,若压力过高,则处理装置变得大型化,而且有时会出现作业上的安全性的问题。
在该蒸气存在下保持荧光体的时间根据上述的温度、湿度和压力而有所不同,通常越是高温、越是高湿度、越是高压,保持时间就越短。如果列举出具体的时间范围,通常为0.5小时以上,优选为1小时以上,更优选为1.5小时以上,另外,通常为200小时以下,优选为100小时以下,更优选为70小时以下,进一步优选为50小时以下。
作为用于满足上述条件的情况下进行蒸气加热工序的具体方法,可以例示出在高压釜中于高湿度、高压下放置的方法。在此,除了高压釜以外,或者代替使用高压釜,可以使用高压锅等能够与高压釜相同程度地在高温·高湿条件下进行操作的装置。
作为高压锅,例如可以使用TPC-412M(ESPEC株式会社制)等,由此,能够将温度控制在105℃~162.2℃,将湿度控制在75~100%(其中,因温度条件而异),将压力控制在0.020MPa~0.392MPa(0.2kg/cm2~4.0kg/cm2)。
若在高压釜中保持荧光体而进行蒸气加热工序,则能够在高温、高压且高湿度的环境下形成特殊的水层,因此能够以特别短的时间使吸附水存在于荧光体表面。如果例举具体条件,在压力为常压(0.1MPa)以上且在蒸气存在的环境下将上述荧光体放置0.5小时以上即可。
(表面处理工序)
在使用本发明的荧光体制造发光装置时,为了进一步提高耐湿性等耐候性,或为了提高在后述的发光装置的含荧光体部的树脂中的分散性,根据需要,可以用不同物质覆盖荧光体表面一部分等的表面处理。
表面处理可以在蒸气加热处理工序之前实施,也可以在蒸气加热处理工序以后实施,只要不是妨碍蒸气加热处理所产生的特殊的吸附水的存在、或具有除去所吸附的水的效果,即便同时实施两种处理也没问题。
(含荧光体的组合物)
本发明的含荧光体的组合物含有本发明的荧光体和液体介质。将本发明的荧光体用于发光装置等用途时,优选以使该荧光体分散于液态介质中的方式,即,优选以含荧光体的组合物的形式使用。
作为可用于本发明的含荧光体的组合物的液态介质,只要在所希望的使用条件下显示液态的性质,使本发明的荧光体很好地分散,并且不发生不好的反应等,就可以根据目的等选择任意的液体介质。
作为液态介质的例子,可举出有机硅树脂、环氧树脂、聚乙烯基系树脂、聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、聚酯系树脂等。这些液态介质可以单独使用1种,也可以以任意的组合和比例并用2种以上。应予说明,也可以使上述液态介质含有有机溶剂。
液体介质的使用量等的具体方式根据用途适当地调整即可,可以应用国际公开第2010/114061号的“[3.含荧光体的组合物]”一项中记载的事项。
(发光装置)
对本发明的发光装置进行说明。本发明的发光装置是具有第1发光体和通过来自该第1发光体的光的照射而发出可见光的第2发光体的发光装置,作为该第2发光体,含有第1荧光体而成,该第1荧光体含有1种以上的本发明的荧光体。
对这些第一发光体、用于本发明的荧光体以外的第2发光体的具体例和发光装置的方式,可以应用国际公开第2010/114061号的“[4.发光装置]”一项中记载的事项。
(发光装置的实施方式)
例举具体的实施方式对本发明的发光装置进行更详细的说明,但本发明的发光装置并不限定于以下的实施方式,在不脱离本发明主旨的范围内可以任意地实施变更。
将表示本发明的发光装置的一个例子中的成为激发光源的第1发光体与作为具有荧光体的含荧光体部而构成的第2发光体的位置关系的立体示意图示于图16。图16中的符号1表示含荧光体部(第2发光体),符号2表示作为激发光源(第1发光体)的面发光型GaN系LD,符号3表示基板。为了形成相互接触的状态,各个分别地制作LD(2)和含荧光体部(第2发光体)(1),可以利用粘接剂、其他方法使它们的表面彼此接触,也可以在LD(2)的发光面上将含荧光体部(第2发光体)制膜(成型)。其结果,能够成为使LD(2)与含荧光体部(第2发光体)(1)接触的状态。
成为这样的装置构成时,能够避免来自激发光源(第1发光体)的光被含荧光体部(第2发光体)的膜面反射而漏到外面的所谓光量损失,因此能够使装置整体的发光效率良好。
图17(a)是一般被称为炮弹型的形式的发光装置的代表例,是表示具有激发光源(第1发光体)和含荧光体部(第2发光体)的发光装置的一个实施例的截面示意图。在该发光装置(4)中,符号5表示装配引线,符号6表示内引线,符号7表示激发光源(第1发光体),符号8表示含荧光体树脂部,符号9表示导电性金属线,符号10表示模制部件。
图17(b)是被称为表面贴装型的形式的发光装置的代表例,是表示具有激发光源(第1发光体)和含荧光体部(第2发光体)的发光装置的一个实施例的截面示意图。图中,符号22表示激发光源(第1发光体),符号23表示作为含荧光体部(第2发光体)的含有荧光体的树脂部,符号24表示框架,符号25表示导电性金属线,符号26和符号27表示电极。
(发光装置的用途)
本发明的发光装置的用途没有特别限制,能够用于使用通常的发光装置的各种领域,但由于颜色再现范围广,且显色性也高,其中尤其适合用作照明装置、图像显示装置的光源。
(照明装置)
本发明的照明装置具备本发明的发光装置。在将本发明的发光装置应用于照明装置时,也可以将前述那样的发光装置适当地组装入公知的照明装置中使用。例如可举出如图18所示的组装有上述发光装置(4)的面发光照明装置(11)。
图18是示意地表示本发明的照明装置的一个实施方式的截面图。如该图18所示,该面发光照明装置如下形成:在使内表面为白色的平滑面等光不透过性的方形的保持箱(12)的底面设置多个发光装置(13)(相当于前述发光装置(4)),在其外侧设置用于驱动发光装置(13)的电源和电路等(未图示)地进行配置,为了发光的均匀化而在相当于保持箱(12)的盖部的位置固定乳白色的丙烯酸板等扩散板(14)。
而且,通过驱动面发光照明装置(11),对发光装置(13)的激发光源(第1发光体)施加电压而发出光,作为含荧光体部(第2发光体)的含有荧光体的树脂部中的上述荧光体吸收该发光的一部分,发出可见光,另一方面,通过与未被荧光体吸收的蓝色光等的混色而得到显色性高的发光,该光透过扩散板(14),向附图上方射出,在保持箱(12)的扩散板(14)面内得到均匀的明亮的照明光。
(图像显示装置)
本发明的图像显示装置具备本发明的发光装置。在将本发明的发光装置作为图像显示装置的光源使用的情况下,该图像显示装置的具体的构成没有限制,但优选与滤色器一并使用。例如,作为图像显示装置,制成利用了彩色液晶显示元件的彩色图像显示装置时,可以通过将上述发光装置作为背光灯,将利用液晶的光阀和具有红、绿、蓝的像素的滤色器组合而形成图像显示装置。
实施例
以下,示出实施例、比较例对本发明进一步进行具体说明,但本发明并不限定于以下的实施例,可以在不脱离本发明主旨的范围内任意地变更。
在后述的各实施例和各比较例中,荧光体粒子的各种评价按以下方法进行。
[发光光谱的测定方法]
对于发光光谱,使用具备150W氙灯作为激发光源、具备多通道CCD检测器C7041(Hamamatsu Photonics公司制)作为光谱测定装置的荧光测定装置(日本分光公司制)进行测定。使来自激发光源的光通过焦距为10cm的衍射光栅分光器,仅使波长455nm的激发光的通过光纤照射到荧光体。
利用焦距为25cm的衍射光栅分光器将通过激发光的照射而从荧光体产生的光进行分光,在300nm~800nm的波长范围内利用光谱测定装置来测定各波长的发光强度,经过利用个人计算机进行的灵敏度校正等的信号处理而得到发光光谱。应予说明,测定时将受光侧分光器的狭缝宽度设定为1nm进行测定。
另外,从得到的发光光谱读取发光峰值波长和半峰宽。发光峰强度和亮度用将LP-B4[(Ba,Eu)MgAl10O17](Kasei Optonix公司制)在波长365nm激发时的峰强度作为基准值100的相对值来表示。该相对发光峰强度和亮度优选为高值。
[反射率的测定方法(A)]
对于反射光谱,使用150W氙灯作为激发光源,使用积分球作为集光装置,使用大塚电子制MCPD7000多通道光谱测定装置作为光谱测定装置。首先,在作为标准白板的对激发光具有几乎100%的反射率R的物质、即Labsphere制“Spectralon”(相对波长450nm的激发光具有99%的反射率R)上放置石英盖玻片,使150W氙灯的白色光通过光纤并进行照射,在380nm~780nm的波长范围内使用光谱测定装置,测定各波长的反射强度,经过利用个人计算机进行的灵敏度校正等信号处理而得到反射光谱。
接下来,为了保证测定精度,将作为测定对象的荧光体粉末以使表面十分平滑的方式装入比色皿后盖上石英盖玻片,用相同方法测定各波长的反射强度,由与标准白板的反射强度的比例得到试样的反射光谱。
[反射率的测定方法(B)]
对于反射光谱,使用具备卤素灯50W作为光源、具备积分球作为集光装置的岛津制作所制UV-3100PC紫外可见自记分光光度计,将光源侧的狭缝宽度设定为2.0nm,将取样间隔设定为1nm,将扫描速度设定为中速进行测定。
首先,在分光光度计试样室内的积分球装置内,在测定架的对象侧和试样侧安装标准白板,在380nm~780nm的波长范围内,对对象侧和试样侧的试样仅照射通过衍射光栅分光器而分光的光,测定反射强度,经过利用个人计算机进行的灵敏度校正等信号处理进行基线校正。
接下来,将成为测定对象的荧光体粉末装入带石英玻璃的比色皿,轻弹后盖上盖,然后放置于试样架的试样侧,用相同的方法测定反射强度,由与标准白板的反射强度的比例求得试样的反射光谱。
(实施例1)
在充满氮的手套箱内,使用LaN、Si3N4(宇部兴产制SN-E10)、CeF3(高纯度化学制)按投入组成成为表1的组成比的方式进行原料的调合。即,称量LaN(17.67g)、Si3N4(10.81g)、CeF3(1.52g),将其在氧化铝研钵上进行充分混合,从中分取出约3g,填充在钼坩埚内。
将此作为一次煅烧,放入带温度调节器的电阻加热式电炉内,在大气压下,在混合气体(氮96体积%、氢4体积%)2升/分钟的流通条件下,以升温速度5℃/分钟从室温加热至1200℃,以升温速度1℃/分钟从1200℃加热至1250℃升,其后保持4小时后放冷至室温。
将得到的试样放入充满氮的手套箱内,用筛子进行筛分至100μm以下。接下来,将得到的试样全部填充至钼坩埚内,将此作为主煅烧,置于带温度调节器的电阻加热式电炉内,在大气压下,在混合气体(氮96体积%、氢4体积%)2升/分钟的流通条件下,以升温速度5℃/分钟从室温加热至1200℃,以升温速度1℃/分钟从1200℃加热至1400℃,以升温速度2℃/分钟从1400℃加热至1525℃,其后保持12小时后放冷至室温。
将得到的试样在氧化铝研钵上粉碎,通过酸洗除去杂质。将得到的荧光体的特性评价结果示于表2,将发光光谱示于图1,将反射光谱(A)示于图2,将SEM图像示于图3。以455nm激发时的发光峰强度为64,另外在波长770nm评价反射率Ra的结果为89%。
(实施例2)
将一次煅烧的保持温度从1250℃变更为1300℃,除此之外,用与实施例1相同的方法进行荧光体的合成。将得到的荧光体的特性评价结果示于表2,将发光光谱示于图1,将反射光谱(A)示于图2,将SEM图像示于图4。以455nm激发时的发光峰强度为62,另外在波长770nm评价反射率Ra的结果为92%。
(比较例1)
不进行一次煅烧仅进行主煅烧,除此之外,用与实施例1相同的方法进行荧光体的合成。
将得到的荧光体的特性评价结果示于表2,将发光光谱示于图1,将反射光谱(A)示于图2,将SEM图像示于图5。以455nm激发时的发光峰强度为52,另外在波长770nm评价反射率的结果为80%。根据这些结果可知,通过进行一次煅烧后,再次过筛,其后进行煅烧,由此能够得到反射率高、发光峰强度高的LSN荧光体。
已知以往LSN荧光体由于原料中或气氛中存在氧,所以135荧光体的生成量增加。因此,也担心一旦从煅烧炉中取出而混入氧,则135荧光体的生成量增大,反射率和发光峰强度均可能降低。但是,认为实施中由充分分散的效果带来的改善发挥了大于由氧混入等造成的反射率等降低的效果。
[表1]
表1原料的投入组成
[表2]
表2荧光体的特性评价结果
(实施例3)
按投入组成成为表3的组成比的方式使用GdF3(高纯度化学公司制),除此之外,以与实施例1相同的方法,进行荧光体的合成。将得到的荧光体的特性评价结果示于表4,将发光光谱示于图6,将反射光谱(A)示于图7。以455nm激发时的发光峰强度为54,另外在波长770nm评价反射率Ra的结果为87%。
(实施例4)
按投入组成成为表3的组成比的方式使用YF3(高纯度化学公司制),除此之外,以与实施例1相同的方法,进行荧光体的合成。将得到的荧光体的特性评价结果示于表4,将发光光谱示于图6,将反射光谱(A)示于图7。以455nm激发时的发光峰强度为56,另外在波长770nm评价的反射率Ra的结果为87%。
[表3]
表3原料的投入组成
[表4]
表4荧光体的特性评价结果
(实施例5)
在充满氮的手套箱内,按投入组成成为表5的组成比的方式使用LaSi(高纯度化学制)、Si3N4(宇部兴产制SN-E10)、CeF3(高纯度化学制)进行原料的调合。
即,称量LaSi(2.34g)、Si3N4(0.66g)、CeF3(0.18g),将其在氧化铝研钵上进行充分混合,将其全部填充在钼坩埚内。将此作为一次煅烧,放入带温度调节器的电阻加热式电炉内,在大气压下,在混合气体(氮96体积%、氢4体积%)2.5升/分钟的流通条件下,以升温速度5℃/分钟从室温加热至1200℃,以升温速度1℃/分钟从1200℃加热至1300℃,其后保持4小时后放冷至室温。将得到的试样放入充满氮的手套箱内,用筛子筛分至100μm以下。
接下来,将得到的试样全部填充到钼坩埚内,将此作为主煅烧,置于带温度调节器的电阻加热式电炉内,在大气压下炉内、混合气体(氮96体积%、氢4体积%)2.5升/分钟的流通条件下,以升温速度5℃/分钟从室温加热至1200℃,以升温速度1℃/分钟从1200℃加热至1400℃,以升温速度2℃/分钟从1400℃加热至1525℃,其后保持12小时后放冷至室温。
将得到的试样在氧化铝研钵上粉碎,通过酸洗除去杂质。
将得到的荧光体的特性评价结果示于表6,将发光光谱示于图8,将反射光谱(A)示于图9。以455nm激发时的发光峰值波长为532nm,发光峰强度为52,反射率Ra为89%。
另外,反射率(B)的测定结果是,在发光峰值波长532nm的反射率Rb为69%,在770nm的反射率Rb为84%。
(比较例2)
不进行一次煅烧仅进行主煅烧,除此之外,以与实施例5相同的方法进行荧光体的合成。
将得到的荧光体的特性评价结果示于表6,将发光光谱示于图8,将反射光谱(A)示于图9。以455nm激发时的发光峰值波长为532nm,发光峰强度为49,反射率为87%。
另外,反射率(B)的测定结果是,在发光峰值波长532nm的反射率为64%,在770nm的反射率为82%。
[表5]
表5原料的投入组成
[表6]
表6荧光体的特性评价结果
如表6所示,本发明的荧光体的相对发光峰强度优异。
(实施例6)
使用LaSi、CaO(高纯度化学制)、Si3N4(宇部兴产制SN-E10)和CeF3(高纯度化学制),按投入组成成为表7的组成比的方式进行称量。将称量的全部原料在塑料袋内充分混合后,通过尼龙筛网的筛子而制成原料粉。应予说明,从称量到调合的操作在氧浓度为1%以下的氮气氛的手套箱内实施。
将调合的原料粉填充于Mo坩埚内,放置于钨加热器的电炉内。对装置内进行真空排气后,导入含氢氮气(氮:氢=96:4(体积比))直到变为大气压。其后在1250℃保持4小时后开始降温,结束煅烧处理,得到一次煅烧粉。将得到的一次煅烧粉放入氧浓度为1%以下的氮气氛的手套箱内,用筛子筛分至100μm以下。
将得到的试样全部填充于Mo坩埚内,将此作为主煅烧,用与一次煅烧相同的方法,在1550℃保持8小时后开始降温,结束煅烧处理,得到荧光体。
将煅烧的荧光体通过尼龙筛网的筛子后,在1N的盐酸中搅拌1小时,水洗·用120℃的热风干燥器干燥后通过尼龙筛网的筛子而得到实施例6的荧光体。将得到的荧光体的特性评价结果示于表8,将发光光谱示于图10,将反射光谱(A)示于图11,将反射光谱(B)示于图14。以455nm激发时的发光峰值波长为541nm,发光峰强度为45,反射率Ra为87%。另外,在发光峰值波长532nm的反射率Rb为70%,在770nm的反射率Rb为83%。
(实施例7)
使用LaSi、CaO(高纯度化学制)、Si3N4(宇部兴产制SN-E10)和CeF3(高纯度化学制),按投入组成成为表7的组成比的方式进行称量。将称量的全部原料在塑料袋内充分混合后,通过尼龙筛网的筛子而制成原料粉。应予说明,从称量到调合的操作在氧浓度为1%以下的氮气氛的手套箱内实施。
将调合的原料粉填充于Mo坩埚内,放置于钨加热器的电炉内。对装置内进行真空排气后,导入含氢氮气(氮:氢=96:4(体积比))直到变为大气压。其后在1175℃保持4小时后开始降温,结束煅烧处理,得到一次煅烧粉。将得到的一次煅烧粉放入氧浓度为1%以下的氮气氛的手套箱内内,用筛子筛分至100μm以下。
将得到的试样全部填充于Mo坩埚内,用与一次煅烧相同的方法在1250℃保持4小时后开始降温,结束煅烧处理,得到二次煅烧粉。得到的二次煅烧粉用与一次煅烧相同的方法进行处理。
将得到的试样全部填充于Mo坩埚内,将此作为主煅烧,用与一次煅烧和二次煅烧相同的方法在1550℃保持8小时后开始降温,结束煅烧处理,得到荧光体。
将煅烧的荧光体通过尼龙筛网的筛子后,在1N的盐酸中搅拌1小时,水洗·用120℃的热风干燥器干燥后通过尼龙筛网的筛子而得到实施例7的荧光体。将得到的荧光体的特性评价结果示于表8,将发光光谱示于图10,将反射光谱(A)示于图11,将反射光谱(B)示于图14。以455nm激发时的发光峰值波长为541nm,发光峰强度为44,反射率Ra为88%。另外,在发光峰值波长532nm的反射率Rb为70%,在770nm的反射率Rb为81%。
[表7]
原料的投入组成
[表8]
荧光体的特性评价结果
如表8所示,本发明的荧光体的发光峰强度优异。
(实施例8)
(原料的调合)
将作为原料的La:Si=1:1(摩尔比)的合金、Si3N4以La:Si=3:5.9(摩尔比)的方式进行称量。将CeF3和Y2O3按CeF3/(合金+Si3N4)=6.0wt%且Y2O3/(合金+Si3N4)=7.6质量%的方式进行称量。向其中以相对于原料全体质量为2质量%的方式称量作为原料的La3Si6N11:Ce荧光体。将称好的原料全部在塑料袋内充分混合后,通过尼龙筛网的筛子制成原料粉。应予说明从称量到调合的操作在氧浓度为1%以下的氮气氛的手套箱内实施。
(煅烧)
将调合好的原料粉填充于Mo坩埚内,放置于钨加热器的电炉内。对装置内进行真空排气后,导入含氢氮气(氮:氢=96:4(体积比))直到变成大气压。其后在1550℃保持8小时后开始降温,结束煅烧处理,得到荧光体。
(清洗)
将煅烧的荧光体通过尼龙筛网的筛子后,在1N的盐酸中搅拌1小时,水洗·用120℃的热风干燥器干燥后通过尼龙筛网的筛子而得到实施例8的荧光体。将得到的荧光体的特性评价结果示于表9,将发光光谱示于图12,将反射光谱(A)示于图13。以455nm激发时的发光峰值波长为543nm,发光峰强度为46,反射率Ra为90%。
另外,将反射光谱(B)示于图15。在发光峰值波长543nm的反射率Rb为73%,在770nm的反射率为86%。
(实施例9)
原料的称量~煅烧~清洗与实施例8同样地地实施。
(蒸气加热处理)
将上述清洗工序中得到的荧光体放入高压釜(平山制作所制HICLAVE HG-50)内,静置20小时。高压釜内的环境为饱和水蒸气、135℃。其后将取出的荧光体用140℃的热风干燥器干燥2小时,得到实施例9的荧光体。
将得到的荧光体的特性评价结果示于表9,将发光光谱示于图12,将反射光谱(A)示于图13。以455nm激发时的发光峰值波长为545nm,发光峰强度为51,反射率Ra为92%。
另外,将反射光谱(B)示于图15。在发光峰值波长545nm的反射率Rb为82%,在770nm的反射率Rb为89%。
[表9]
荧光体的特性评价结果
如表9所示,本发明的荧光体的发光峰强度优异。
用特定的方式对本发明进行了详细说明,但可以在不未脱离本发明的意图和范围的情况下进行各种变更和变形,这对本领域技术人员来说是显而易见的。应予说明本申请基于2013年2月7日申请的日本专利申请(特愿2013-022444),并以引用的方式援引其全部内容。
产业上的可利用性
根据本发明,能够提供一种高亮度的LSN荧光体,特别是用于白色LED用的情况下,能够适用于照明用、显示器的背光灯用。另外,本发明的制造方法能够以比以往更短的时间制造高亮度的荧光体。
符号说明
1 含荧光体部(第2发光体)
2 激发光源(第1发光体)(LD)
3 基板
4 发光装置
5 装配引线
6 内引线
7 激发光源(第1发光体)
8 含有荧光体的树脂部
9 导电性金属线
10 模制部件
11 面发光照明装置
12 保持箱
13 发光装置
Claims (6)
1.一种氮化物荧光体,是由下述通式(1)表示的氮化物荧光体,以455nm的激发光激发时的发光色坐标(x,y)的x值小于0.43,并且在770nm的反射率Ra为89%以上,
LnxSiyNn:Z…(1)
通式(1)中,
Ln是除了Ce以外的稀土元素,
Z是Ce,
x满足2.7≤x≤3.3,
y满足5.4≤y≤6.6,
n满足10≤n≤12。
2.一种氮化物荧光体,是由下述通式(1)表示的氮化物荧光体,以455nm的激发光激发时的发光色坐标(x,y)的x值为0.43以上,并且,在770nm的反射率Ra为87%以上,
LnxSiyNn:Z…(1)
通式(1)中,
Ln是除了Ce以外的稀土元素,
Z是Ce,
x满足2.7≤x≤3.3,
y满足5.4≤y≤6.6,
n满足10≤n≤12。
3.一种含荧光体的组合物,其特征在于,含有权利要求1或2所述的氮化物荧光体和液体介质。
4.一种发光装置,其特征在于,具备第1发光体和通过来自该第1发光体的光的照射而发出可见光的第2发光体,
该第2发光体含有1种以上的权利要求1或2所述的氮化物荧光体作为第1荧光体。
5.一种图像显示装置,其特征在于,包含权利要求4所述的发光装置作为光源。
6.一种照明装置,其特征在于,包含权利要求4所述的发光装置作为光源。
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