CN108603112B - 荧光体和发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的荧光体是在具有石榴石结构的母体石榴石化合物中含有作为发光中心的Ce3+的荧光体，上述母体石榴石化合物是由2种以上的端成分形成的固溶体，上述端成分包含Lu2CaMg2(SiO4)3作为第1端成分。上述母体石榴石化合物优选为包含Al的化合物。本发明的发光装置使用本发明的荧光体(2)，并具备固体发光元件(117)，荧光体(2)被固体发光元件(117)放射的光激发。
Description
技术领域
本发明涉及例如与半导体激光二极管(LD)等固体发光元件一起使用、能够作为在投影仪等显示装置或照明装置的光源中使用的荧光体而广泛被利用的、新型的石榴石荧光体以及使用了该荧光体的发光装置。
背景技术
以往，已知具有被称为“石榴石结构”的晶体结构的化合物。作为该具有石榴石结构的化合物之一，已知Y3Al2(AlO4)3所示的化合物。该Y3Al2(AlO4)3以钇铝石榴石(YAG)的简称广为人知。该Y3Al2(AlO4)3被用于固体激光、透光性陶瓷、荧光体等。
其中，荧光体是通过赋予紫外线激发等的刺激而放射荧光的化合物。在荧光体中，构成荧光体的特定的原子的核外电子被紫外线等激发后，返回基态时，激发状态与基态的能级之差作为可见光被放出。荧光体例如通过在具有石榴石结构的Y3Al2(AlO4)3等化合物中包含作为发光中心的稀土类离子、过渡金属离子(Ce3+、Tb3+、Eu3+、Mn2+、Mn4+、Fe3+、Cr3+等)而得到。
以下，在本说明书中，也将在具有石榴石结构的化合物中含有作为发光中心的稀土类离子、过渡金属离子(Ce3+、Tb3+、Eu3+、Mn2+、Mn4+、Fe3+、Cr3+等)而成的荧光体称为石榴石荧光体。此外，在本说明书中，有时将石榴石荧光体简称为荧光体。
另外，也将在具有石榴石结构的Y3Al2(AlO4)3中，含有作为发光中心的稀土类离子、过渡金属离子(Ce3+、Tb3+、Eu3+、Mn2+、Mn4+、Fe3+、Cr3+等)而成的荧光体称为Y3Al2(AlO4)3荧光体。
此外，方便起见，也将作为发光中心至少含有Ce3+的Y3Al2(AlO4)3荧光体称为Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体。
已知Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体如果照射电子射线、真空紫外线、以及蓝色光等粒子射线或电磁波，则被激发而放射黄绿色的可见光。另外，还已知Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的1/10余辉为100ns以下极短。因此，Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体被广泛利用在大量的发光装置中。
如上所述，Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体放射的光的光色为黄绿色。相对于此，已知如果将构成Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的元素的一部分或全部用离子半径等不同的其他元素置换，就成为放射与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体不同的光色的荧光体。
例如，作为与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比放射短波长的光色的石榴石荧光体，已知将构成Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的Y用Lu置换得到的Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体。Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体放射绿色的可见光。即，Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的发光峰值波长与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的发光峰值波长相比相对较短。
另一方面，已知与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比放射长波长的光色的石榴石荧光体(例如参照专利文献1)。该石榴石荧光体是将构成Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的Y的一部分用Gd置换得到的(Y，Gd)3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体。(Y，Gd)3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体放射从黄绿色到橙色的可见光。
另外，还已知与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比放射长波长的光色的其他的石榴石荧光体(例如参照专利文献2)。该石榴石荧光体是将构成Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的Al的一部分或全部用Mg置换且将(AlO4)基的一部分或全部用(SiO4)基置换得到的Y3(Al，Mg)2((Al，Si)O4)3：Ce3+荧光体。Y3(Al，Mg)2((Al，Si)O4)3：Ce3+荧光体放射从黄绿色到红色的可见光。
此外，还已知与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比放射长波长的光色的其他的石榴石荧光体(例如参照专利文献3)。该石榴石荧光体是将构成Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的Y用Lu和Ca置换、将Al用Mg置换、且将(AlO4)基用(SiO4)基置换而得到的Lu2CaMg2(SiO4)3：Ce3+荧光体。Lu2CaMg2(SiO4)3：Ce3+荧光体放射橙色的可见光。
这些与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长的石榴石荧光体由于与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比在色调方面优异，所以研究在发光装置等中的应用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3503139号公报
专利文献2：国际公开第2010/043287号
专利文献3：日本特表2007－510040号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长的石榴石荧光体存在温度消光大的问题。这里，温度消光是指伴随荧光体温度的上升而发光效率降低的现象。
本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供发光峰值波长相对较长且温度消光被改善了的新型的石榴石荧光体以及使用其的发光装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述课题，本发明的第一方案涉及的荧光体是在具有石榴石结构的母体石榴石化合物中包含作为发光中心的Ce3+的荧光体，上述母体石榴石化合物为由2种以上的端成分形成的固溶体。上述端成分包含Lu2CaMg2(SiO4)3作为第1端成分。
另外，本发明的第二方案涉及的发光装置使用上述荧光体。
附图说明
图1是示意性地表示第1实施方式涉及的发光装置的图。
图2是示意性地表示第2实施方式涉及的发光装置的图。
图3是表示第3实施方式涉及的发光装置的图。
图4是表示实施例1～3的化合物和公知的化合物的XRD图谱的图表。
图5是表示实施例1～3以及比较例1和5的化合物中的(420)面的d值与固溶量x的关系的图表。
图6是表示实施例1～3的化合物的激发光谱和发射光谱的图表。
图7是表示实施例4～6的化合物和公知的化合物的XRD图谱的图表。
图8是表示实施例4～6以及比较例2和5的化合物中的(420)面的d值与固溶量x的关系的图表。
图9是表示实施例4～6的化合物的激发光谱和发射光谱的图表。
图10是表示实施例7～10的化合物和公知的化合物的XRD图谱的图表。
图11是表示实施例7～10以及比较例2的化合物中的(420)面的d值与固溶量x的关系的图表。
图12是表示实施例7～10的化合物的发射光谱的图表。
图13是表示实施例3、6和9、以及比较例1～5的化合物的发光峰值波长和内量子效率维持率的关系的图表
具体实施方式
以下，对实施方式涉及的荧光体和使用了该荧光体的发光装置详细进行说明。此外，附图的尺寸比率为了说明的方便而被夸大，有时与实际的比率不同。
[荧光体]
首先，对实施方式涉及的荧光体进行说明。
本实施方式涉及的荧光体是在具有石榴石结构的母体石榴石化合物中含有作为发光中心的Ce3+的荧光体。
本实施方式涉及的荧光体与母体石榴石化合物同样具有石榴石结构。因此，本实施方式涉及的荧光体是所谓的石榴石荧光体。
(母体石榴石化合物)
母体石榴石化合物是具有石榴石结构、且含有作为发光中心的Ce3+的成为母体的化合物。其中，石榴石结构是由A3B2(CO4)3(式中，A、B、C表示元素)所示的晶体结构。母体石榴石化合物成为由2种以上的端成分形成的固溶体。
构成作为母体石榴石化合物的固溶体的2种以上的端成分包含Lu2CaMg2(SiO4)3作为必需的第1端成分。另外，构成固溶体的2种以上的端成分优选包含Y3Al2(AlO4)3作为任选的第2端成分。此外，构成固溶体的2种以上的端成分优选包含Lu3Al2(AlO4)3作为任选的第3端成分。
即，作为构成作为母体石榴石化合物的固溶体的2种以上的端成分，至少包含第1端成分。另外，作为与该第1端成分组合的任选的端成分包含选自第2端成分和第3端成分中的1种以上。此外，第2端成分和第3端成分可以均包含在构成固溶体的端成分中。以下，对第1端成分、第2端成分和第3端成分进行详述。
＜第1端成分：Lu2CaMg2(SiO4)3＞
作为第1端成分的Lu2CaMg2(SiO4)3是母体石榴石化合物所必需的端成分。如果母体石榴石化合物是包含第1端成分的固溶体，则所得到的荧光体的发光峰值波长相对较长，容易成为温度消光被改善的新型的荧光体。
如果作为母体石榴石化合物的固溶体中除了作为必需的端成分的第1端成分以外，还包含含有Al的端成分，则所得到的荧光体就成为温度消光进一步被改善的石榴石荧光体。作为该含有Al的端成分，可以使用例如作为第2端成分的Y3Al2(AlO4)3、作为第3端成分的Lu3Al2(AlO4)3。
＜第2端成分：Y3Al2(AlO4)3＞
作为第2端成分的Y3Al2(AlO4)3是与第1端成分Lu2CaMg2(SiO4)3一起使用的任选的端成分。如果母体石榴石化合物为包含第2端成分的固溶体，则所得到的荧光体容易成为与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+相比发光峰值波长相对较长且与放出相同光色的其他石榴石荧光体相比温度消光被改善的荧光体。该荧光体为新型的荧光体。
＜第3端成分：Lu3Al2(AlO4)3＞
作为第3端成分的Lu3Al2(AlO4)3是与第1端成分Lu2CaMg2(SiO4)3一起使用的任选的端成分。如果母体石榴石化合物为包含第3端成分的固溶体，则所得到的荧光体容易成为与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+相比发光峰值波长相对较长且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被改善的荧光体。该荧光体为新型的荧光体。
＜固溶体＞
母体石榴石化合物是包含上述第1端成分Lu2CaMg2(SiO4)3作为必需的端成分的固溶体。另外，母体石榴石化合物是除了第1端成分以外，还具有第1端成分以外的1种以上的端成分的固溶体。如果该第1端成分以外的端成分为含有Al的端成分，则所得到的荧光体与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比，容易成为温度消光进一步被改善的石榴石荧光体。
母体石榴石化合物为作为端成分具有第1端成分Lu2CaMg2(SiO4)3和含有Al的端成分的固溶体时，母体石榴石化合物通常成为包含Al的化合物。这样，如果母体石榴石化合物为包含Al的化合物，则所得到的荧光体与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比，容易成为温度消光被进一步改善的石榴石荧光体。
作为包含Al的端成分，例如优选第2端成分、第3端成分。第2端成分和第3端成分通过将任意1种或2种的端成分与第1端成分组合制成固溶体，可以得到母体石榴石化合物。即，作为构成母体石榴石化合物的固溶体，可以使用例如作为端成分包含第1端成分和第2端成分的固溶体、作为端成分包含第1端成分和第3端成分的固溶体。另外，作为构成母体石榴石化合物的固溶体，例如也能够使用包含第1端成分、第2端成分和第3端成分的固溶体。以下，对构成母体石榴石化合物的固溶体的具体例进行说明。
[第1固溶体]
作为包含第1端成分作为必需的端成分的固溶体的母体石榴石化合物，可以列举例如通式(1)所示的固溶体。
(1－x)Y3Al2(AlO4)3·xLu2CaMg2(SiO4)3 (1)
(式中，x为满足0＜x＜1的数值)
通式(1)所示的固溶体为第1端成分Lu2CaMg2(SiO4)3与第2端成分Y3Al2(AlO4)3的固溶体。如果母体石榴石化合物为通式(1)所示的固溶体，则所得到的荧光体容易成为与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+相比发光峰值波长相对较长、且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被改善的荧光体。该荧光体为新型的荧光体。
在通式(1)中，x通常为0＜x＜1，优选为0.1≤x≤0.9，更优选为0.5≤x≤0.9。如果通式(1)的x在上述范围内，则所得到的荧光体就容易成为与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+相比发光峰值波长相对更长、与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被进一步改善的荧光体。
[第2固溶体]
作为包含第1端成分作为必需的端成分的固溶体的母体石榴石化合物，可以列举例如通式(2)所示的固溶体。
(1－x)Lu3Al2(AlO4)3·xLu2CaMg2(SiO4)3 (2)
(式中，x为满足0＜x＜1的数值)
通式(2)所示的固溶体是第1端成分Lu2CaMg2(SiO4)3和第3端成分Lu3Al2(AlO4)3的固溶体。如果母体石榴石化合物为通式(2)所示的固溶体，则所得到的荧光体容易成为与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+相比发光峰值波长相对较长、且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被改善的荧光体。该荧光体为新型的荧光体。
在通式(2)中，x通常为0＜x＜1，优选为0.1≤x≤0.9，更优选为0.5≤x≤0.9。如果通式(2)的x在上述范围内，则所得到的荧光体容易成为与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+相比发光峰值波长相对更长、且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被进一步改善的荧光体。
在本实施方式中，在母体石榴石化合物为包含Al的化合物的情况下，构成上述母体石榴石化合物的Ca的一部分也可以被置换成Mg。在母体石榴石化合物为包含Al的化合物的情况下，如果构成上述母体石榴石化合物的Ca的一部分被置换成Mg，则所得到的荧光体会变成温度消光进一步被改善的石榴石荧光体，因此优选。作为这样的母体石榴石化合物，可以列举例如作为通式(2)所示的固溶体的母体石榴石化合物的Ca的一部分被置换成Mg的化合物。另外，在母体石榴石化合物为包含Al的化合物的情况下，上述端成分包含Lu3Al2(AlO4)3作为第3端成分时，构成上述母体石榴石化合物的Ca的一部分也可以被置换成Mg。此时，所得到的荧光体也会变成温度消光被进一步改善的石榴石荧光体，因此优选。
(荧光体的组成)
本实施方式涉及的荧光体是在上述母体石榴石化合物中包含作为发光中心的Ce3+的荧光体。
作为在母体石榴石化合物中包含Ce3+的荧光体的组成，可以列举例如通式(3)所示的化合物。
(1－x)(Y1－aCea)3Al2(AlO4)3·x(Lu1－bCeb)2CaMg2(SiO4)3(3)
(式中，x为满足0＜x＜1的数值，a为满足0≤a≤0.2的数值，b为满足0≤b≤0.2的数值，a+b为满足0＜a+b≤0.4的数值。)
在通式(3)中，a通常为0≤a≤0.2，优选为0.001≤a≤0.05，更优选为0.005≤a≤0.03。b通常为0≤b≤0.2，优选为0.001≤b≤0.15，更优选为0.005≤b≤0.1。a+b通常为0＜a+b≤0.4，优选为0.002≤a+b≤0.2，更优选为0.01≤a+b≤0.13。如果通式(3)的a、b和a+b在上述范围内，则所得到的荧光体就容易成为与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+相比发光峰值波长相对更长、且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被进一步改善的荧光体。
在通式(3)中，x通常为0＜x＜1，优选为0.1≤x≤0.9，更优选为0.5≤x≤0.9。如果通式(3)的x在上述范围内，则所得到的荧光体就容易成为与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+相比发光峰值波长相对更长、且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被进一步改善的荧光体。
通式(3)所示的荧光体的具体例为0.1(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.9(Y0.98Ce0.02)3Al5O12、0.5(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.5(Y0.98Ce0.02)3Al5O12、0.9(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.1(Y0.98Ce0.02)3Al5O12等。
另外，作为在母体石榴石化合物中包含Ce3+的荧光体的组成，可以列举例如通式(4)所示的化合物。
(1－x)(Lu1－cCec)3Al2(AlO4)3·x(Lu1－dCed)2CaMg2(SiO4)3(4)
(式中，x为满足0＜x＜1的数值，c为满足0≤c≤0.2的数值，d为满足0≤d≤0.2的数值，c+d为满足0＜c+d≤0.4的数值。)
在通式(3)中，c通常为0≤c≤0.2，优选为0.001≤c≤0.05，更优选为0.005≤c≤0.03。d通常为0≤d≤0.2，优选为0.001≤d≤0.15，更优选为0.005≤d≤0.1。c+d通常为0＜c+d≤0.4，优选为0.002≤c+d≤0.2，更优选为0.01≤b≤0.13。如果通式(3)的c、d和c+d在上述范围内，则所得到的荧光体就容易成为与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+相比发光峰值波长相对更长、且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被进一步改善的荧光体。
在通式(4)中，x通常为0＜x＜1，优选为0.1≤x≤0.9，更优选为0.5≤x≤0.9。如果通式(4)的x在上述范围内，则所得到的荧光体就容易成为与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+相比发光峰值波长相对更长、且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被进一步改善的荧光体。
通式(4)所示的荧光体的具体例为0.1(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.9(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12、0.5(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.5(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12、0.9(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.1(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12等。
(效果)
根据实施方式涉及的荧光体，能够提供发光峰值波长在560nm以上且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被改善的新型的石榴石荧光体。
[发光装置]
接着，对实施方式涉及的发光装置参照图1～3进行说明。
实施方式涉及的发光装置114是使用上述荧光体的发光装置。具体而言，实施方式涉及的发光装置114使用上述荧光体，具备作为激发源的固体发光元件117，荧光体被固体发光元件117放射的光激发。
图1是示意性地表示第1实施方式涉及的发光装置的图。图2是示意性地表示第2实施方式涉及的发光装置的图。图3是表示第3实施方式涉及的发光装置的图。在图1和2中概略性地表示第1和第2实施方式涉及的发光装置，图3中详细表示第3实施方式涉及的发光装置。这些实施方式涉及的发光装置114用于半导体发光装置、照明光源、照明装置、带有LED背光的液晶面板、LED投影仪、激光投影仪等。
[第1实施方式]
如图1所示，第1实施方式涉及的发光装置114A包括荧光体2和激发荧光体2的激发源117。图1中作为第1实施方式表示的发光装置114A是激发源117对荧光体2照射作为激发线或激发光的一次光3的方向与荧光体2放射输出光113的方向为相同方向的结构的发光装置。发光装置114A优选用于白色LED光源、荧光灯、电子管等。
荧光体2是包含上述实施方式涉及的荧光体的荧光体。荧光体2可以由多种荧光体构成。荧光体2至少包含上述实施方式涉及的荧光体，根据需要可以包含上述实施方式涉及的荧光体。
荧光体2通常被成形为板状、膜状等而成为波长转换部件。波长转换部件例如通过将荧光体2的粉末分散在透明树脂中进行固定、或将荧光体2彼此通过无机粘结剂进行粘合而得到。另外，波长转换部件通常形成在基板等的表面，成为包括波长转换部件和基板的波长转换体。作为发光装置114A中使用的基板，可以使用具有透光性的基板。作为具有透光性的基板，可以使用例如玻璃基板、透光性陶瓷基板等。这样，发光装置114A中的荧光体2通常成为在具有透光性的基板上形成有包含荧光体2的波长转换部件的波长转换体。
激发源117为用于激发荧光体2所含的上述实施方式涉及的荧光体的、生成一次光3的光源。作为激发源117，可以使用例如放射α射线、β射线、电子射线等的粒子线或γ射线、X射线、真空紫外线、紫外线、可见光等电磁波的粒子线或电磁波的放射装置。其中，作为可见光，优选紫色光或蓝色光等短波长可见光。如果激发源117放射紫色光或蓝色光等短波长可见光，则容易提高发光装置的输出功率。
作为激发源117，具体而言可以使用各种放射线发生装置、电子束放射装置、放电光发生装置、固体发光元件或固体发光装置等。作为代表性的激发源117，可以列举电子枪、X射线管球、稀有气体放电装置、水银放电装置、发光二极管、包含半导体激光的激光发生装置、无机或有机的电致发光元件等。
如图1所示，在发光装置114A中，被激发源117放射的作为激发线或激发光的一次光3激发的荧光体2放射输出光113。输出光113沿与一次光3相同的方向被放射。从发光装置114A放射的输出光113例如作为照明光或显示光利用。
[第2实施方式]
如图2所示，第2实施方式涉及的发光装置114B具备荧光体2和激发荧光体2的激发源117。图2中作为第2实施方式表示的发光装置114B是激发源117对荧光体2照射作为激发线或激发光的一次光3的方向与荧光体2放射输出光113的方向为相反的方向的结构的发光装置。即，图2中作为第2实施方式所示的发光装置114B与图1中作为第1实施方式所示的发光装置114A相比，激发源117和荧光体2的配置、以及输出光113相对于一次光3的方向不同。发光装置114B优选用于等离子体显示装置、使用带反射板的荧光体轮的光源装置及投影仪等。
第2实施方式涉及的发光装置114B与第1实施方式涉及的发光装置114A相比，除了激发源117和荧光体2的配置不同以外都相同。此外，严格来说，发光装置114B的包含荧光体2的部件和发光装置114A的包含荧光体2的部件在固定荧光体2的基板的种类等上存在不同。但是，荧光体2本身在发光装置114A和114B中是相同的。因此，图2中作为第2实施方式所示的发光装置114B和在图1中作为第1实施方式所示的发光装置114A中，对相同部件标注相同符号，并省略或简化构成和作用的说明。
如图2所示，第2实施方式涉及的发光装置114B具备荧光体2和激发荧光体2的激发源117。该荧光体2和激发源117与第1实施方式涉及的发光装置114A中所使用的荧光体2和激发源117相同，因此省略对于部件的说明。
荧光体2与图1中作为第1实施方式所示的发光装置114A同样，通常被成形为板状、膜状等而成为波长转换部件。该波长转换部件与第1实施方式涉及的发光装置114A相同，因此省略说明。另外，波长转换部件通常被形成在基板等的表面，成为包括波长转换部件和基板的波长转换体。作为发光装置114B所使用的基板，与第1实施方式涉及的发光装置114A不同，使用不具有透光性的基板。作为不具有透光性的基板，可以使用例如金属基板、非透光性陶瓷基板等。这样，发光装置114B中的荧光体2通常成为在不具有透光性的基板上形成有包含荧光体2的波长转换部件的波长转换体。
激发源117与图1中作为第1实施方式所示的发光装置114A相同，因此省略说明。
如图2所示，在发光装置114B中，被激发源117放射的作为激发线或激发光的一次光3激发的荧光体2放射输出光113。输出光113沿与一次光3相反的方向被放射。从发光装置114B放射的输出光113例如作为照明光或显示光利用。
[第3实施方式]
图3中作为第3实施方式表示的发光装置114C具备作为包含上述实施方式涉及的荧光体和基板116的波长转换体的荧光板115、和激发荧光板115中的荧光体的激发源117。发光装置114C为投影仪用的光源装置的例子。
图3中作为第3实施方式表示的发光装置114C与图1中作为第1实施方式表示的发光装置114A在使用上述实施方式涉及的荧光体、且具备激发源117的方面是一致的。因此，在表示第3实施方式涉及的发光装置114C的图3中，对与表示第1实施方式涉及的发光装置114A的图1相同的构成标注相同的符号，并省略或简化构成和作用的说明。
在第3实施方式涉及的发光装置114C中，上述实施方式涉及的荧光体成为作为包含荧光体和基板116的波长转换体的荧光板115。该荧光板115是包含上述实施方式涉及的荧光体的部件，因此，是将第1和第2实施方式涉及的发光装置114A和114B中的荧光体2具体化的部件。以下，对第3实施方式涉及的发光装置114C更具体地进行说明。
第3实施方式涉及的发光装置114C具备作为包含上述实施方式涉及的荧光体和基板116的波长转换体的荧光板115、和作为激发荧光板115所含的荧光体2的激发源117的第一光源117a。
作为激发源117的第一光源117a，可以使用例如在400nm以上且低于480nm的波长区域内具有发光峰的、发出紫或蓝色光的固体发光元件。作为这样的固体发光元件，使用例如蓝色LD。在发光装置114C中，至少第一光源117a放射的紫色光或蓝色光113直接或间接地照射到形成于荧光板115上的荧光体上。
第一光源117a设置有多个。第一光源117a放射的紫色光或蓝色光被反射镜118反射，被第一透镜119a聚光后，照射到荧光板115中的荧光体上。
被荧光板115的反射面反射的、荧光体放射的蓝绿色或绿色的光成分113被第一聚光透镜120a聚光。光成分113之后被第一光轴转换镜121a、第二透镜119b、第二光轴转换镜121b、第三透镜119c、第三光轴转换镜121c反复进行光轴转换和聚光。反复进行了光轴转换和聚光的光成分113经过向出射透镜122的入射，从发光装置114C射出。
此外，发光装置114C也能够制成用于显示多种颜色的发光装置114。这种情况下，例如作为激发源117还使用放射与第一光源117a不同的颜色的光成分的第二光源117b。
(效果)
根据实施方式涉及的发光装置，能够提供发光峰值波长相对较长、温度消光被改善的发光装置。
实施例
以下，利用实施例和比较例更加详细地说明实施方式，但实施方式不限定于这些实施例和比较例。
使用利用固相反应的合成法，合成了实施例和比较例涉及的荧光体，评价其特性。此外，在本实施例和比较例中，使用以下的化合物粉末作为原料。
氧化钇(Y2O3)：纯度3N、信越化学工业株式会社制
氧化镥(Lu2O3)：纯度3N、信越化学工业株式会社制
氧化钆(Gd2O3)：纯度3N、关东化学株式会社制
碳酸钙(CaCO3)：纯度2N5、关东化学株式会社制
氧化镁(MgO)：纯度4N、株式会社高纯度化学研究所制
氧化铈(CeO2)：纯度4N、信越化学工业株式会社制
氧化铝(θ－Al2O3)：纯度4N5、住友化学株式会社制AKP－G008
二氧化硅(SiO2)：纯度＞3N、日本AEROSIL株式会社制AEROSIL200
另外，比较例中，作为反应促进剂使用了以下的化合物粉末。
氟化铝(AlF3)：纯度3N、株式会社高纯度化学研究所制
碳酸钾(K2CO3)：纯度2N5、关东化学株式会社制
此外，合成温度对每个化合物而言最适值不同，因此对于各个化合物而言选择最适合的合成温度。
[实施例1]
首先，以表1所示的比例称量各原料。然后，将这些原料与适量的纯水一起加入玻璃烧杯中，使用磁力搅拌器充分搅拌，得到浆料状的混合原料。然后，将该浆料状的混合原料移到容器中，使用干燥机在150℃下干燥3小时。将干燥后的混合原料利用研钵和研棒粉碎，由此得到烧制原料。
然后，将烧制原料移到带盖的氧化铝坩埚中，使用箱型电炉，在1400℃的大气中主烧制2小时。
将主烧制后的烧制物再次用研棒和研钵轻轻破碎，作为被还原处理物。将该被还原处理物转移至氧化铝坩埚中，使用管状气氛炉，在1350～1500℃的还原性气体气氛中进行1小时的还原处理。此外，作为用于形成还原性气体气氛的还原性气体，使用96体积％N2+4体积％H2的氮氢混合气体，将还原性气体的流量设为100cc/min。还原处理后，得到了0.1(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.9(Y0.98Ce0.02)3Al5O12。
[实施例2]
除了将各原料的配合比例如表1所示变更以外，与实施例1同样地操作，得到了0.5(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.5(Y0.98Ce0.02)3Al5O12。
[实施例3]
除了将各原料的配合比例如表1所示变更以外，与实施例1同样地操作，得到了0.9(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.1(Y0.98Ce0.02)3Al5O12。
[比较例1]
首先，以表1所示的比例称量各原料和反应促进剂。接着，将这些原料与适量的纯水一起加入玻璃烧杯中，使用磁力搅拌器充分搅拌，得到浆料状的混合原料。然后，将该浆料状的混合原料转移至容器中，使用干燥机在150℃下干燥3小时。将干燥后的混合原料使用研钵和研棒粉碎，由此得到了烧制原料。
然后，将烧制原料转移至氧化铝坩埚中，使用管状气氛炉，在1500℃的还原性气体气氛中烧制2小时。此外，作为用于形成还原性气体气氛的还原性气体使用96体积％N2+4体积％H2的氮氢混合气体，将还原性气体的流量设为100cc/min。还原处理后，得到作为Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的(Y0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3。
[比较例2]
除了将各原料和反应促进剂的配合比例如表1所示变更以外，与比较例1同样地操作，得到了作为公知的Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的(Lu0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3。
[比较例3]
除了将各原料和反应促进剂的配合比例如表1所示变更以外，与比较例1同样地操作，得到了作为公知的(Y，Gd)3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体的(Y0.38Gd0.6Ce0.02)3Al2(AlO4)3。
[比较例4]
除了将各原料和反应促进剂的配合比例如表1所示变更以外，与比较例1同样地操作，得到了作为公知的Y3(Al，Mg)2((Al，Si)O4)3：Ce3+荧光体的(Y0.98Ce0.02)3AlMg(AlO4)2(SiO4)：Ce3+。
[比较例5]
首先，以表1所示的比例称量各原料。然后，将这些原料与适量的纯水一起加入玻璃烧杯中，使用磁力搅拌器充分搅拌，得到了浆料状的混合原料。然后，将该浆料状的混合原料转移至容器中，使用干燥机在150℃下干燥3小时。将干燥后的混合原料使用研钵和研棒粉碎，由此得到了烧制原料。
然后，将烧制原料移到带盖的氧化铝坩埚中，使用箱型电炉，在1400℃的大气中进行2小时主烧制。
将主烧制后的烧制物再次使用研棒和研钵轻轻破碎，作为被还原处理物。将该被还原处理物转移至氧化铝坩埚中，使用管状气氛炉，在1350℃的还原性气体气氛中进行1小时的还原处理。此外，作为用于形成还原性气体气氛的还原性气体使用96体积％N2+4体积％H2的氮氢混合气体，将还原性气体的流量设为100cc/min。还原处理后，得到了作为公知的Lu2CaMg2(SiO4)3：Ce3+荧光体的(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2(SiO4)3：Ce3+。
(实施例1～3、比较例1～5的评价)
＜晶体结构解析＞
首先，进行实施例1～3的化合物的晶体结构解析。图4是表示实施例1～3的化合物和公知的化合物的X射线衍射(XRD)图谱的图表。此外，XRD图谱利用X射线衍射装置(制品名：MultiFlex、株式会社Rigaku制)评价。
在图4中，将实施例1的XRD图谱作为(a)表示，将实施例2的XRD图谱作为(b)表示，将实施例3的XRD图谱作为(c)表示。另外，为了参考，将收录于PDF(Power DiffractionFiles，粉末衍射文件)中的Al5Y3O12的图谱(PDF No.33－0040)作为(d)表示。
将图4所示的各图谱进行比较，可知如下内容。即可知，实施例1～3的XRD图谱与(d)所示的Al5Y3O12的图谱在形状方面上的特征基本一致。
这样的XRD图谱的一致表示实施例1～3的化合物以具有与Al5Y3O12相同的石榴石结构的化合物为主体。而且，如果考虑称量比例，则实施例1的化合物可以说是化合物(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12与化合物(Y0.98Ce0.02)3Al5O12的固溶体。实施例1的化合物的具体的组成可以说是0.1(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.9(Y0.98Ce0.02)3Al5O12。
另外，实施例2的化合物可以说是化合物(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12与化合物(Y0.98Ce0.02)3Al5O12的固溶体。实施例2的化合物的具体的组成可以说为0.5(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.5(Y0.98Ce0.02)3Al5O12。
此外，实施例3的化合物可以说是化合物(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12与化合物(Y0.98Ce0.02)3Al5O12的固溶体。实施例3的化合物的具体的组成可以说为0.9(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.1(Y0.98Ce0.02)3Al5O12。
图5是表示实施例1～3以及比较例1和5的化合物中的(420)面的d值与固溶量x的关系的图表。具体而言，图5是表示将上述化合物作为(1－x)(Y0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2(SiO4)3所示的固溶体表示时的x与d值的关系的图表。(420)面的d值是指相邻的(420)面的间隔。
图5的图表如下制作。首先，根据化合物的XRD图谱的33°附近的主峰((420)面的衍射线)的XRD衍射角(2θ)，计算各化合物的(420)面的d值。然后，根据各化合物的d值和各化合物的(1－x)(Y0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2(SiO4)3所示的组成，制作表示x与d值的关系的图表。
此外，比较例1和比较例5的化合物的XRD图谱利用与实施例1～3同样的X射线衍射装置测定。
如图5所示，可知d值与x几乎成比例地减少。即，由图5可知，随着增加x，荧光体的(420)面的面间隔连续减小。
这样由于d值与x几乎成比例地减少，所以图4和图5可是说是表示化合物(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12和化合物(Y0.98Ce0.02)3Al5O12形成固溶体的数据。
另外，图4和图5所示的解析结果表示作为发光中心至少包含Ce3+且以端成分Y3Al2(AlO4)3与端成分Lu2CaMg2(SiO4)3的固溶体为母体的荧光体的存在和该荧光体的合成事实。其中，端成分Y3Al2(AlO4)3与端成分Lu2CaMg2(SiO4)3的固溶体具体为(1－x)Y3Al2(AlO4)3·xLu2CaMg2(SiO4)3所示的化合物。
此外，这样的固溶体以往未知，也不能从现有技术中预测。这样的固溶体通过实验验证首次确认。
＜紫外线照射试验＞
进行对实施例1～3的化合物照射紫外线(波长365nm)的紫外线照射试验。
对实施例1的化合物照射紫外线(波长365nm)时，目测观察到黄绿色的荧光。即，实施例1的化合物是放射黄绿色光的荧光体。
对实施例2的化合物照射紫外线(波长365nm)时，目测观察到黄色的荧光。即，实施例2的化合物是放射黄色光的荧光体。
对实施例3的化合物照射紫外线(波长365nm)时，目测观察到橙色的荧光。即，实施例3的化合物是放射橙色光的荧光体。
＜激发特性和发光特性的测定＞
对实施例1～3的化合物测定激发特性和发光特性。激发特性和发光特性利用分光荧光光度计(日本分光株式会社制FP－6500)测定。
图6是表示实施例1～3的化合物的激发光谱和发射光谱的图表。具体而言，图6中将实施例1的化合物0.1(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.9(Y0.98Ce0.02)3Al5O12的发射光谱作为21a、将激发光谱作为22a表示。另外，图6中将实施例2的化合物0.5(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.5(Y0.98Ce0.02)3Al5O12的发射光谱作为21b，将激发光谱作为22b表示。此外，图6中将实施例3的化合物0.9(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.1(Y0.98Ce0.02)3Al5O12的发射光谱作为21c、将激发光谱作为22c表示。
此外，激发峰值波长设为发射光谱测定时的激发波长，发光峰值波长设为激发光谱测定时的监测波长。另外，图6的发射光谱和激发光谱均为将峰值作为1进行标准化表示的图。
由图6可知，实施例1～3的荧光体的激发光谱在蓝色的波长区域具有激发强度的最大值。具体而言，实施例1～3的荧光体的激发光谱均在453nm处具有激发强度的最大值。由这些结果可知，实施例1～3的荧光体如果被照射蓝色光则强烈发光。
另外，由图6可知实施例1～3的荧光体的发射光谱包含来自Ce3+的电子能量跃迁的光谱成分。这是由于实施例1～3的荧光体的发射光谱成为以来自Ce3+的电子能量跃迁的发射光谱为主体的形状。
而且，由图6可知实施例1～3的荧光体的发射光谱分别在554nm、570nm和597nm处具有发光峰。由这些结果可知实施例1～3的荧光体是与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长的荧光体。
由图4～6可知，(1－x)(Y0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2(SiO4)3所示的荧光体能够将发光峰控制在554nm以上且低于597nm的范围内。(1－x)(Y0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2(SiO4)3所示的荧光体容易将发光峰控制在对提高照明的演色性有用的560nm以上且低于590nm的范围内。
由以上的实施例1～3的结果可知母体石榴石化合物是端成分Y3Al2(AlO4)3与端成分Lu2CaMg2(SiO4)3进行整个区域固溶而得到的化合物。另外，由以上的实施例1～3的结果可知，能够将在母体石榴石化合物中含有Ce3+而成的荧光体的发光峰值波长控制在535nm以上且低于610nm、特别是控制在545nm以上且低于590nm。
[实施例4～6]
除了将各原料的配合比例如表1所示变更以外，与实施例1同样操作得到0.1(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.9(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12(实施例4)。
另外，除了将各原料的配合比例如表1所示变更以外，与实施例1同样操作得到0.5(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.5(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12(实施例5)。
此外，除了将各原料的配合比例如表1所示变更以外，与实施例1同样操作得到0.9(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.1(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12(实施例6)。
(实施例4～6的评价)
对实施例4～6的化合物与实施例1同样进行晶体结构解析、紫外线照射试验、以及激发特性和发光特性的测定。
＜晶体结构解析＞
图7是表示实施例4～6的化合物和公知的化合物的X射线衍射(XRD)图谱的图表。
在图7中，将实施例4的XRD图谱作为(e)表示，将实施例5的XRD图谱作为(f)表示，将实施例6的XRD图谱作为(g)表示。另外，为了参考，将收录于PDF(Power DiffractionFiles)中的Al5Y3O12的图谱(PDFNo.33－0040)作为(d)表示。
将图7所示的各图谱进行比较，可知如下内容。即可知实施例4～6的XRD图谱与(d)所示的Al5Y3O12的图谱在形状方面的特征基本一致。
这样的XRD图谱的一致表示实施例4～6的化合物以具有与Al5Y3O12相同的石榴石结构的化合物为主体。而且，如果考虑称量比例，则实施例4的化合物可以说是化合物(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12与化合物(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的固溶体。实施例4的化合物的具体的组成可以说是0.1(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.9(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12。
另外，实施例5的化合物可以说是化合物(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12与化合物(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的固溶体。实施例5的化合物的具体的组成可以说是0.5(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.5(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12。
此外，实施例6的化合物可以说是化合物(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12与化合物(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的固溶体。实施例6的化合物的具体的组成可以说是0.9(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.1(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12。
图8是表示实施例4～6以及比较例2和5的化合物中的(420)面的d值与固溶量x的关系的图表。具体而言，图8是表示将上述化合物作为(1－x)(Lu0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2(SiO4)3所示的固溶体表示时的x与d值的关系的图表。(420)面的d值是指相邻的(420)面的间隔。
图8的图表如下制作。首先，根据化合物的XRD图谱的33°附近的主峰((420)面的衍射线)的XRD衍射角(2θ)，计算各化合物的(420)面的d值。然后，根据各化合物的d值与各化合物的(1－x)(Lu0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2(SiO4)3所示的组成，制作表示x与d值的关系的图表。
此外，比较例2的化合物的XRD图谱使用与实施例1～3同样的X射线衍射装置测定。
如图8所示，可知d值与x几乎成比例地增加。即，由图8可知随着增加x，荧光体的(420)面的面间隔连续增大。
这样由于d值与x几乎成比例地增加，所以图7和图8可是说是表示化合物(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12与化合物(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12形成固溶体的数据。
另外，图7和图8所示的解析结果表示作为发光中心至少包含Ce3+且以端成分Lu3Al2(AlO4)3与端成分Lu2CaMg2(SiO4)3的固溶体为母体的荧光体的存在和该荧光体的合成事实。其中，端成分Lu3Al2(AlO4)3与端成分Lu2CaMg2(SiO4)3的固溶体具体为(1－x)Lu3Al2(AlO4)3·xLu2CaMg2(SiO4)3所示的化合物。
此外，这样的固溶体以往未知，也不能从现有技术中预测。这样的固溶体由实验验证首次确认
＜紫外线照射试验＞
进行对实施例4～6的化合物照射紫外线(波长365nm)的紫外线照射试验。
对实施例4的化合物照射紫外线(波长365nm)时，目测观察到绿色的荧光。即，实施例4的化合物是放射黄绿色光的荧光体。
对实施例5的化合物照射紫外线(波长365nm)时，目测观察到黄色的荧光。即，实施例5的化合物是放射黄色光的荧光体。
对实施例6的化合物照射紫外线(波长365nm)时，目测观察到橙色的荧光。即，实施例6的化合物是放射橙色光的荧光体。
＜激发特性和发光特性的测定＞
对实施例4～6的化合物与实施例1同样测定激发特性和发光特性。
图9是表示实施例4～6的化合物的激发光谱和发射光谱的图表。具体而言，图9中将实施例4的化合物0.1(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.9(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的发射光谱作为21d、将激发光谱作为22d表示。另外，图9中将实施例5的化合物0.5(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.5(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的发射光谱作为21e、将激发光谱作为22e表示。此外，图9中将实施例6的化合物0.9(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2Si3O12·0.1(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的发射光谱作为21f、将激发光谱作为22f表示。
此外，激发峰值波长设为发射光谱测定时的激发波长，发光峰值波长设为激发光谱测定时的监测波长。另外，图9的发射光谱和激发光谱均为以峰值为1进行标准化表示的图。
由图9可知实施例4～6的荧光体的激发光谱在蓝色的波长区域具有激发强度的最大值。具体而言，实施例4～6的荧光体的激发光谱分别在446nm(实施例4)、448nm(实施例5)和457nm(实施例6)处具有激发强度的最大值。由这些结果可知实施例4～6的荧光体如果被照射蓝色光则强烈发光。
另外，由图9可知实施例4～6的荧光体的发射光谱包含来自Ce3+的电子能量跃迁的光谱成分。这是由于实施例4～6的荧光体的发射光谱成为以来自Ce3+的电子能量跃迁的发射光谱为主体的形状。
而且，由图9可知实施例4～6的荧光体的发射光谱在525nm、558nm和596nm处具有发光峰。由这些结果可知实施例4～6的荧光体为与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长的荧光体。
由图7～9可知(1－x)(Lu0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2(SiO4)3所示的荧光体能够将发光峰控制在525nm以上且低于596nm的范围内。(1－x)(Lu0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2CaMg2(SiO4)3所示的荧光体容易将发光峰控制在对提高照明的演色性有用的560nm以上且低于590nm的范围内。
由以上的实施例4～6的结果可知，母体石榴石化合物是端成分Lu3Al2(AlO4)3与端成分Lu2CaMg2(SiO4)3进行整个区域固溶而得到的化合物。另外，由以上的实施例4～6的结果可知，能够将母体石榴石化合物中含有Ce3+的荧光体的发光峰值波长控制在515nm以上且低于610nm、特别是525nm以上且低于590nm。
[实施例7～10]
除了将各原料的配合比例如表1所示变更以外，与实施例1同样操作，得到0.1(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12·0.9(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12(实施例7)。
另外，除了将各原料的配合比例如表1所示变更以外，与实施例1同样操作，得到0.5(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12·0.5(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12(实施例8)。
此外，除了将各原料的配合比例如表1所示变更以外，与实施例1同样操作，得到0.9(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12·0.1(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12(实施例9)。
另外，除了将各原料的配合比例如表1所示变更以外，与实施例1同样操作，得到(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12(实施例10)。
(实施例7～10的评价)
对实施例7～10的化合物，与实施例1同样操作进行晶体结构解析、紫外线照射试验和发光特性的测定。
＜晶体结构解析＞
图10是表示实施例7～10的化合物和公知的化合物的X射线衍射(XRD)图谱的图表。
在图10中，将实施例7的XRD图谱作为(h)表示，将实施例8的XRD图谱作为(i)表示，将实施例9的XRD图谱作为(j)表示，将实施例10的XRD图谱作为(k)表示。另外，为了参考，将收录于PDF(PowerDiffraction Files)中的Al5Y3O12的图谱(PDF No.33－0040)作为(d)表示。
将图10所示的各图谱进行比较，可知如下内容。即，可知实施例7～10的XRD图谱与(d)所示的Al5Y3O12的图谱在形状方面的特征基本一致。
这样的XRD图谱的一致表示实施例7～10的化合物以具有与Al5Y3O12相同的石榴石结构的化合物为主体。而且，如果考虑称量比例，则实施例7的化合物可以说是化合物(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12与化合物(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的固溶体。实施例7的化合物的具体的组成可以说为0.1(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12·0.9(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12。
另外，实施例8的化合物可以说是化合物(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12与化合物(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的固溶体。实施例8的化合物的具体的组成可以说为0.5(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12·0.5(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12。
此外，实施例9的化合物可以说是化合物(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12与化合物(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的固溶体。实施例9的化合物的具体的组成可以说为0.9(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12·0.1(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12。
另外，实施例10的化合物的具体的组成可以说是(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12。
图11是表示实施例7～10以及比较例2的化合物中的(420)面的d值与固溶量x的关系的图表。具体而言，图11是表示将上述化合物作为(1－x)(Lu0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2(SiO4)3所示的固溶体表示时的x与d值的关系的图表。(420)面的d值是指相邻的(420)面的间隔。
图11的图表如下制作。首先，根据化合物的XRD图谱的33°附近的主峰((420)面的衍射线)的XRD衍射角(2θ)，计算各化合物的(420)面的d值。接着，根据各化合物的d值和各化合物的(1－x)(Lu0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2(SiO4)3所示的组成，制作表示x与d值的关系的图表。
如图11所示，可知d值与x几乎成比例地增加。即，由图11可知随着增加x，荧光体的(420)面的面间隔连续地增大。
这样在图11中，d值与x几乎成比例地增加。因此，图10和图11可以说是表示化合物(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12与化合物(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12形成固溶体的数据。
另外，图10和图11所示的解析结果表示作为发光中心至少包含Ce3+且以端成分Lu3Al2(AlO4)3与端成分Lu2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12的固溶体为母体的荧光体的存在。此外，图10和图11所示的解析结果表示该荧光体的合成事实。其中，端成分Lu3Al2(AlO4)3与端成分Lu2(Ca0.9Mg0.1)Mg2(SiO4)3的固溶体具体是(1－x)Lu3Al2(AlO4)3·xLu2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12所示的化合物。
＜紫外线照射试验＞
进行对实施例7～10的化合物照射紫外线(波长365nm)的紫外线照射试验。
在对实施例7的化合物照射紫外线(波长365nm)时，目测观察到了绿色的荧光。即，实施例7的化合物是放射绿色光的荧光体。
在对实施例8的化合物照射紫外线(波长365nm)时，目测观察到了黄色的荧光。即，实施例8的化合物是放射黄色光的荧光体。
在对实施例9的化合物照射紫外线(波长365nm)时，目测观察到了橙色的荧光。即，实施例9的化合物是放射橙色光的荧光体。
在对实施例10的化合物照射紫外线(波长365nm)时，目测观察到了橙色的荧光。即，实施例10的化合物是放射橙色光的荧光体。
＜发光特性的测定＞
对实施例7～10的化合物与实施例1同样测定发光特性。
图12是表示实施例7～10的化合物的发射光谱的图表。具体而言，图12中将实施例7的化合物0.1(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12·0.9(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的发射光谱作为21g表示。另外，图12中将实施例8的化合物0.5(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12·0.5(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的发射光谱作为21h表示。此外，图12中将实施例9的化合物0.9(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12·0.1(Lu0.98Ce0.02)3Al5O12的发射光谱作为21i表示。此外，图12中将实施例10的化合物(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2Si3O12的发射光谱作为21j表示。
此外，发光峰值波长设为发射光谱的峰值处的波长。另外，图12的发射光谱均是将峰值设为1进行标准化而表示的。
另外，由图12可知实施例7～10的荧光体的发射光谱包含来自Ce3+的电子能量跃迁的光谱成分。这是由于实施例7～10的荧光体的发射光谱成为以来自Ce3+的电子能量跃迁的发射光谱为主体的形状。
而且，由图12可知实施例7～10的荧光体的发射光谱在534nm、545nm、582nm和590nm处具有发光峰。由这些结果可知实施例7～10的荧光体是与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长的荧光体。
由图10～12可知(1－x)(Lu0.98Ce0.02)3Al2(AlO4)3·x(Lu0.97Ce0.03)2(Ca0.9Mg0.1)Mg2(SiO4)3所示的荧光体能够控制特定波长区域的发光峰。具体而言，可知上述式所示的荧光体能够将发光峰控制在534nm以上且低于590nm的范围内。上述式所示的荧光体容易将发光峰控制在对提高照明的演色性有用的560nm以上且低于590nm的范围内。
由以上的实施例7～10的结果可知母体石榴石化合物是端成分Lu3Al2(AlO4)3与端成分Lu2(Ca0.9Mg0.1)Mg2(SiO4)3进行整个区域固溶而得到的化合物。另外，由以上的实施例7～10的结果可知，能够将在母体石榴石化合物中含有Ce3+的荧光体的发光峰值波长控制在515nm以上且低于610nm、特别是控制在534nm以上且低于590nm。
(温度消光的评价)
对实施例3、实施例6、实施例9和比较例1～5的荧光体评价温度消光。温度消光利用具有瞬间多通道测光***(制品名：MCPD－9800、大塚电子株式会社制)的量子效率测定***(制品名：QE－1100、大塚电子株式会社制)评价。具体而言，利用量子效率测定***所具有的加热机构，将
实施例3、实施例6、实施例9和比较例1～5的荧光体以10℃或20℃增量从30℃加热到200℃。而且，每次在以10℃或20℃增量加热时，测定内量子效率。
将荧光体温度为150℃时的内量子效率相对于荧光体温度为30℃时的内量子效率的比例作为内量子效率维持率(％)，并作为荧光体的温度消光的尺度。内量子效率维持率成为评价荧光体的温度消光的指标。内量子效率维持率和荧光体的温度消光具有荧光体的内量子效率维持率越高则荧光体的温度消光越小的关系。
图13是表示实施例3、6和9、以及比较例1～5的化合物的发光峰值波长与内量子效率维持率的关系的图表。
此外，图13所示的发光峰值波长是利用瞬间多通道测光***，在25℃的温度下测定的各个荧光体的发射光谱的强度最大值。
由图13可知实施例3的荧光体的发光峰值波长与比较例1的荧光体相比相对较长。另外可知，实施例3的荧光体的内量子效率维持率高于比较例3～5的荧光体的内量子效率维持率。
由这些结果可知，实施例3的荧光体是与Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长、且与放出相同光色的其他石榴石荧光体相比温度消光被改善的荧光体。
另外，由图13所示的结果表明所示的结果教示了作为发光中心至少含有Ce3+且以端成分Y3Al2(AlO4)3与端成分Lu2CaMg2(SiO4)3的固溶体为母体的荧光体具有以下特性。即表明教示了以上述固溶体为母体的荧光体的是与比Y3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长、发光峰值波长为560nm以上、且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比较温度消光被改善的荧光体。一直以来以往并不知道有兼备这样的兼顾发光峰值波长为560nm以上的特性和与放出相同光色的其他石榴石荧光体相比温度消光被改善的特性的荧光体。此外，端成分Y3Al2(AlO4)3与端成分Lu2CaMg2(SiO4)3的固溶体具体得为(1－x)Y3Al2(AlO4)3·xLu2CaMg2(SiO4)3所示的化合物。
此外，由图13可知，实施例6的荧光体的发光峰值波长与比较例2的荧光体相比相对较长。另外可知实施例6的荧光体的内量子效率维持率高于比较例3～5的荧光体的内量子效率维持率。
由这些结果可知实施例6的荧光体是与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长、且与放出相同光色的其他石榴石荧光体相比温度消光被改善的荧光体。
另外，图13所示的结果教示了作为发光中心至少包含Ce3+且以端成分Lu3Al2(AlO4)3与端成分Lu2CaMg2(SiO4)3的固溶体为母体的荧光体具有以下特性。即教示了以上述固溶体为母体的荧光体是与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长、发光峰值波长为560nm以上、且温度消光被改善的荧光体。以往并不知道有这样的兼顾发光峰值波长为560nm以上的特性和与放出相同光色的其他石榴石荧光体相比温度消光被改善的特性的荧光体。此外，端成分Lu3Al2(AlO4)3与端成分Lu2CaMg2(SiO4)3的固溶体具体为(1－x)Lu3Al2(AlO4)3·xLu2CaMg2(SiO4)3所示的化合物。
此外，由图13可知实施例9的荧光体的发光峰值波长与比较例2的荧光体相比相对较长。另外可知实施例9的荧光体的内量子效率维持率高于比较例3～5的荧光体。
由这些结果可知，实施例9的荧光体是与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长、且与放出相同光色的其他的石榴石荧光体相比温度消光被改善的荧光体。
另外，图13所示的结果教示了作为发光中心至少含有Ce3+的且以端成分Lu3Al2(AlO4)3与端成分Lu2(Ca0.9Mg0.1)Mg2(SiO4)3的固溶体为母体的荧光体具有以下特性。即，教示了以上述固溶体为母体的荧光体是与Lu3Al2(AlO4)3：Ce3+荧光体相比发光峰值波长相对较长、发光峰值波长为560nm以上、且温度消光被改善的荧光体。以往并不知道有这样的兼顾发光峰值波长为560nm以上的特性和与放出相同光色的其他石榴石荧光体相比温度消光被改善的特性的荧光体。此外，端成分Lu3Al2(AlO4)3与端成分Lu2(Ca0.9Mg0.1)Mg2(SiO4)3的固溶体具体为(1－x)Lu3Al2(AlO4)3·xLu2(Ca0.9Mg0.1)Mg2(SiO4)3所示的化合物。
根据以上的实施例1～10可知，本实施方式涉及的荧光体可以采用在组成、发光中心的种类的方面各式各样的变形例、固溶体等。
将日本特愿2016－044532号(申请日：2016年3月8日)的全部内容援引于此。
以上，依照实施例说明了本实施方式的内容，但本实施方式不限于这些记载，能够进行各种变形和改良，这对于本领域技术人员是不言而喻的。
产业上的可利用性
根据本发明涉及的荧光体，能够提供发光峰值波长相对较长且温度消光被改善的新型的石榴石荧光体。根据本发明涉及的发光装置，能够提供使用发光峰值波长相对较长且温度消光被改善的荧光体、放出特别是黄色～红色的发光成分的比例多的输出光的发光装置。
另外，根据本发明涉及的发光装置，通过使用本发明涉及的荧光体，可以得到特别是黄色至橙色的光成分的发挥性能优异的各种发光装置。因此，本发明涉及的荧光体和发光装置对照明光源和发光光源、以及使用它们的电子设备有用。
符号说明
2 荧光体
3 激发光
4 输出光
114、114A、114B、114C 发光装置
117 激发源
Claims (9)
1.一种荧光体，其特征在于，其在具有石榴石结构的母体石榴石化合物中包含作为发光中心的Ce3+，
所述母体石榴石化合物为由2种以上的端成分形成的固溶体，所述端成分包含Lu2CaMg2(SiO4)3作为第1端成分，
所述端成分包含Y3Al2(AlO4)3作为第2端成分。
2.一种荧光体，其特征在于，其在具有石榴石结构的母体石榴石化合物中包含作为发光中心的Ce3+，
所述母体石榴石化合物为由2种以上的端成分形成的固溶体，所述端成分包含Lu2CaMg2(SiO4)3作为第1端成分，
所述端成分包含Lu3Al2(AlO4)3作为第3端成分。
3.根据权利要求1所述的荧光体，其特征在于，所述端成分包含Lu3Al2(AlO4)3作为第3端成分。
4.根据权利要求1所述的荧光体，其特征在于，所述母体石榴石化合物由通式(1)表示，
(1－x)Y3Al2(AlO4)3·xLu2CaMg2(SiO4)3 (1)
式中，x为满足0＜x＜1的数值。
5.根据权利要求2所述的荧光体，其特征在于，所述母体石榴石化合物由通式(2)表示，
(1－x)Lu3Al2(AlO4)3·xLu2CaMg2(SiO4)3 (2)
式中，x为满足0＜x＜1的数值。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的荧光体，其特征在于，构成所述母体石榴石化合物的Ca的一部分被置换为Mg。
7.根据权利要求5所述的荧光体，其特征在于，构成所述母体石榴石化合物的Ca的一部分被置换为Mg。
8.一种发光装置，其特征在于，其使用权利要求1～7中任一项所述的荧光体。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，具备固体发光元件，
所述荧光体被所述固体发光元件所放射的光激发。
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