JP5811041B2

JP5811041B2 - 遠赤色発光蛍光体及びそれを用いた発光装置

Info

Publication number: JP5811041B2
Application number: JP2012128505A
Authority: JP
Inventors: 吉田　智一; 智一吉田
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2032-06-06
Also published as: JP2013253144A

Description

本発明は、発光ダイオード等に使用される蛍光体に関し、特に可視光の短波長側の光によって励起され、遠赤色域に発光スペクトルを有するＭｎ付活の酸化物蛍光体およびそれを用いた発光装置に関する。

発光ダイオード（Light emitting diode：LED）は、白熱灯のような光源の代用品として使用される発光装置である。発光ダイオードはバックライト、ディスプレイ灯、警告灯、表示用灯具、照明用灯具として有用である。またレーザーダイオード（Laser diode:LD）も発光ダイオードと同様に蛍光体と組み合わせた発光装置が種々提案されている。

一般に、植物の栽培用光源として、赤色発光蛍光体と青色発光蛍光体とを配合してなる蛍光体層を具備した蛍光ランプが普及している。

また三波長系蛍光体に遠赤色発光蛍光体を混合した蛍光体層を具備した植物栽培用の蛍光ランプも提案されている。遠赤色光が所定の品種の植物に照射されると、植物のフィトクロム反応によって植物の成長を制御することが可能になることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、この遠赤色光を放射する蛍光体として、鉄付活アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２：Ｆｅ）などが知られており、紫外線を励起源とする植物育成用ランプに使用されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−４１５０６特開平１１−２６３９７１

しかしながら、従来においては、可視光の短波長側の光に励起されて、発光強度の高い遠赤色発光蛍光体が知られていない。特に植物育成用途に好適とされる、遠赤色発光の蛍光体およびそれを用いた発光装置の実用化が望まれているが、従来品では充分な発光特性が得られていない。

以上のことから、本発明は従来の問題を解決すべく、可視光の短波長側の光に励起されて、発光強度の高い遠赤色発光の蛍光体及びそれを用いた発光装置を提供することを目的とする。

上記の問題点を解決すべく、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。本明細書において、可視光の短波長側の光は、特に限定されないが４００ｎｍ〜５００ｎｍの領域をいう。

本発明は、以下の一般式で示される蛍光体に関する。

Ｍ^１Ｍ^２（Ｍ^３ _{１−ｘ−ｙ}Ｍｎ_ｘＭｇ_ｙ）Ｏ_{４＋ｘ/２−ｙ/２}
（ただし、Ｍ^１はＣａ、Ｓｒ、Ｂａの第２族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍ^２はＳｃ、Ｙ、Ｌｎ（ランタノイド）の第３族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍ^３はＡｌ、Ｇａ、Ｉｎの第１３族元素から選ばれる少なくとも１種以上である。ｘ、ｙは、０．００１≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦０．２である。）これにより、可視光の短波長側の光に励起されて遠赤色域に発光する、発光強度の高い酸化物蛍光体を提供することができる。

前記蛍光体は、４価Ｍｎで付活されており、Ｍ^１はＣａ、Ｓｒの第２族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍ^２はＹ、Ｇｄ、Ｌａの第３族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍ^３はＡｌ、Ｇａの第１３族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、ｘ、ｙは、０．００５≦ｘ≦０．０１５、０≦ｙ≦０．０３であることが好ましい。これにより、発光強度の高い蛍光体を提供することができる。

前記蛍光体は、可視光の短波長側の光に励起されて遠赤色に発光する。

前記蛍光体は、７００ｎｍから７４０ｎｍの遠赤色域に発光ピークを有する。

本発明は、可視光の短波長側の光を発する光源と、該光源からの光を吸収して遠赤色に発光する前記蛍光体と、を有する発光装置に関する。

本発明は、以上説明したように構成されているので、可視光の短波長側の光に励起されて遠赤色域に発光する、発光強度に優れた遠赤色発光蛍光体を得ることができる。さらに、本発明の酸化物蛍光体を用いることで、従来よりも発光特性に優れた発光装置を得ることができる。

実施例１に係る蛍光体の励起スペクトルである。実施例１に係る蛍光体の発光スペクトルである。実施例４に係る蛍光体の励起スペクトルである。実施例４に係る蛍光体の発光スペクトルである。

以下、本発明に係る蛍光体及びそれを用いた発光装置、並びに、それらの製造方法について、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
＜蛍光体＞
実施の形態に係る酸化物の蛍光体は、４価Ｍｎで付活され、可視光の短波長側の光に励起されて遠赤色域に発光する。該蛍光体は、一般式がＭ^１Ｍ^２（Ｍ^３ _{１−ｘ−ｙ}Ｍｎ_ｘＭｇ_ｙ）Ｏ_{４＋ｘ/２−ｙ/２}で示され、式中のＭ^１はＣａ、Ｓｒ、Ｂａの第２族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍ^２はＳｃ、Ｙ、Ｌｎ（ランタノイド）の第３族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍ^３はＡｌ、Ｇａ、Ｉｎの第１３族元素から選ばれる少なくとも１種以上である。ｘ、ｙは、０．００１≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦０．２である。ここでＬｎ（ランタノイド）とは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕを意味する。

特に、Ｍ^１はＣａ、Ｓｒであり、Ｍ^２はＹ、Ｇｄ、Ｌａであり、Ｍ^３はＡｌ、Ｇａであり、ｘ、ｙは、０．００１≦ｘ≦０．０３、０≦ｙ≦０．０３であることが好ましい。さらに、Ｍ^１はＣａであり、Ｍ^２はＹであり、Ｍ^３はＡｌであり、ｘ、ｙは、０．００５≦ｘ≦０．０１５、０≦ｙ≦０．０３であることが好ましい。Ｍｎは付活剤として働くため、０．００１ｍｏｌ以上有していればよく、０．２ｍｏｌ以下であれば効率よく作用する。
＜発光スペクトル＞
酸化物の蛍光体は、可視光の短波長側の光を吸収して、励起光の発光ピーク波長よりも長波長側に蛍光体の発光ピーク波長を有する。可視光の短波長側の光は、主に青色光領域となる。具体的には４００ｎｍ〜５００ｎｍに発光ピーク波長を有する励起光源からの光により励起され、７００から７４０ｎｍの波長の範囲に発光ピーク波長を有する。励起光源には４２０ｎｍ〜５００ｎｍに主発光ピーク波長を有する光源を用いることが好ましく、更に４４０〜４８０ｎｍに発光ピーク波長を有する光源を用いることが好ましい。
＜製造方法＞
原料となるＣａＣＯ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｎＣＯ_３を所定の組成となるように秤量する。また、ＡｌＦ_３のようなフラックスを用いることもできる。フラックスも含むこれらの原料混合物を坩堝に充填し、蓋をして、大気中１０００℃〜１８００℃で数時間焼成を行う。これにより、所定の酸化物蛍光体を生成することができる。

ＣａＣＯ_３の全部若しくは一部をＳｒＣＯ_３、ＢａＣＯ_３に代えることもできる。また、Ｙ_２Ｏ_３の全部若しくは一部をＳｃ_２Ｏ_３、Ｌｎ_２Ｏ_３に代えることもできる。また、Ａｌ_２Ｏ_３の全部若しくは一部をＧａ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３に代えることもできる。さらに、ＭｎＣＯ_３の全部若しくは一部をＭｎＯ_２に代えることもできる。

以下、実施例１〜１０に係る４価Ｍｎ付活酸化物蛍光体について説明する。

表１は、実施例１〜１０に係る酸化物蛍光体の仕込み組成、励起ピーク波長（^４Ａ_２→^４Ｔ_２）、発光ピーク波長（^２Ｅ→^４Ａ_２）、相対発光ピーク強度（％）を示す。図１は、実施例１に係る酸化物蛍光体の励起スペクトルを示す。図２は、実施例１に係る酸化物蛍光体の発光スペクトルを示す。図３は、実施例４に係る酸化物蛍光体の励起スペクトルを示す。図４は、実施例４に係る酸化物蛍光体の発光スペクトルを示す。

実施例１に係る、一般式がＣａ_１．００Ｙ_１．００Ａｌ_{０．９９０}Ｍｎ_{０．０１０}Ｏ_{４．００５}で表わされる４価Ｍｎ付活酸化物蛍光体は、以下の方法により作製した。

所定の仕込み組成比となるように、原料となるＣａＣＯ_３を７．５３ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を８．５０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を３．７５ｇ、ＭｎＣＯ_３を０．０９ｇ秤量し、フラックスとしてＡｌＦ_３を０．１３ｇ添加して混合した原料混合物をアルミナ坩堝に充填し、蓋をして、大気中１４００℃で６時間焼成を行った。これにより４価Ｍｎ付活酸化物蛍光体を得た。この蛍光体は、４６０ｎｍ付近の青色光で励起することにより、主発光ピークが７１２ｎｍの遠赤色発光を示した。

原料としてＣａＣＯ_３を７．５４ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を８．５１ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を３．７８ｇ、ＭｎＣＯ_３を０．０５ｇ、ＡｌＦ_３を０．１３ｇ使用する以外は実施例１と同様に行い、一般式がＣａ_１．００Ｙ_１．００Ａｌ_{０．９９５}Ｍｎ_{０．００５}Ｏ_{４．００２５}で表わされる実施例２に係る酸化物蛍光体を得た。実施例２に係る蛍光体の４６０ｎｍ励起での相対発光ピーク強度は実施例１の９７％であった。

原料としてＣａＣＯ_３を７．５２ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を８．４８ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を３．７３ｇ、ＭｎＣＯ_３を０．１４ｇ、ＡｌＦ_３を０．１３ｇ使用する以外は実施例１と同様に行い、一般式がＣａ_１．００Ｙ_１．００Ａｌ_{０．９８５}Ｍｎ_{０．０１５}Ｏ_{４．００７５}で表わされる実施例３に係る酸化物蛍光体を得た。実施例３に係る蛍光体の４６０ｎｍ励起での相対発光ピーク強度は実施例１の８５％であった。

原料としてＣａＣＯ_３を７．５５ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を８．５１ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を３．７２ｇ、ＭｎＣＯ_３を０．０９ｇ、ＭｇＯを０．０３ｇ、ＡｌＦ_３を０．１３ｇ使用する以外は実施例１と同様に行い、一般式がＣａ_１．００Ｙ_１．００Ａｌ_０．９８Ｍｇ_０．０１Ｍｎ_０．０１Ｏ_{４．０００}で表わされる実施例４に係る酸化物蛍光体を得た。実施例４に係る蛍光体の４６０ｎｍ励起での相対発光ピーク強度は実施例１の１４４％であり、Ｍｇ^２＋による電荷保障の効果が確認された。

原料としてＣａＣＯ_３を７．５６ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を８．５３ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を３．６９ｇ、ＭｎＣＯ_３を０．０９ｇ、ＭｇＯを０．０６ｇ、ＡｌＦ_３を０．１３ｇ使用する以外は実施例１と同様に行い、一般式がＣａ_１．００Ｙ_１．００Ａｌ_０．９７Ｍｇ_０．０２Ｍｎ_０．０１Ｏ_{３．９９５}で表わされる実施例５に係る酸化物蛍光体を得た。実施例５に係る蛍光体の４６０ｎｍ励起での相対発光ピーク強度は実施例１の１３５％であった。

原料としてＣａＣＯ_３を７．５７ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を８．５４ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を３．６６ｇ、ＭｎＣＯ_３を０．０９ｇ、ＭｇＯを０．０９ｇ、ＡｌＦ_３を０．１３ｇ使用する以外は実施例１と同様に行い、一般式がＣａ_１．００Ｙ_１．００Ａｌ_０．９６Ｍｇ_０．０３Ｍｎ_０．０１Ｏ_{３．９９０}で表わされる実施例６に係る酸化物蛍光体を得た。実施例６に係る蛍光体の４６０ｎｍ励起での相対発光ピーク強度は実施例１の１２８％であった。

原料としてＣａＣＯ_３を５．９９ｇ、Ｇｄ_２Ｏ_３を１０．８５ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を２．９６ｇ、ＭｎＣＯ_３を０．０７ｇ、ＭｇＯを０．０２ｇ、ＡｌＦ_３を０．１０ｇ使用する以外は実施例１と同様に行い、一般式がＣａ_１．００Ｇｄ_１．００Ａｌ_０．９８Ｍｇ_０．０１Ｍｎ_０．０１Ｏ_４．００で表わされる実施例７に係る酸化物蛍光体を得た。実施例７に係る蛍光体の４６０ｎｍ励起での相対発光ピーク強度は実施例１の５２％であった。

原料としてＳｒＣＯ_３を８．１７ｇ、Ｌａ_２Ｏ_３を８．９４ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を２．７１ｇ、ＭｎＣＯ_３を０．０７ｇ、ＭｇＯを０．０２ｇ、ＡｌＦ_３を０．０９ｇ使用する以外は実施例１と同様に行い、一般式がＳｒ_１．００Ｌａ_１．００Ａｌ_０．９８Ｍｇ_０．０１Ｍｎ_０．０１Ｏ_４．００で表わされる実施例８に係る酸化物蛍光体を得た。実施例８に係る蛍光体の４６０ｎｍ励起での相対発光ピーク強度は実施例１の４％であった。

原料としてＳｒＣＯ_３を７．７８ｇ、Ｇｄ_２Ｏ_３を９．４７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を２．５８ｇ、ＭｎＣＯ_３を０．０６ｇ、ＭｇＯを０．０２ｇ、ＡｌＦ_３を０．０９ｇ使用する以外は実施例１と同様に行い、一般式がＳｒ_１．００Ｇｄ_１．００Ａｌ_０．９８Ｍｇ_０．０１Ｍｎ_０．０１Ｏ_４．００で表わされる実施例９に係る酸化物蛍光体を得た。実施例９に係る蛍光体の４６０ｎｍ励起での相対発光ピーク強度は実施例１の２７％であった。

原料としてＳｒＣＯ_３を７．３５ｇ、Ｌａ_２Ｏ_３を８．０４ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を４．４４ｇ、ＭｎＣＯ_３を０．０６ｇ、ＭｇＯを０．０２ｇ、ＡｌＦ_３を０．０８ｇ使用する以外は実施例１と同様に行い、一般式がＳｒ_１．００Ｌａ_１．００Ｇａ_０．９８Ｍｇ_０．０１Ｍｎ_０．０１Ｏ_４．００で表わされる実施例１０に係る酸化物蛍光体を得た。実施例１０に係る蛍光体の４６０ｎｍ励起での相対発光ピーク強度は実施例１の１１％であった。

本発明の４価Ｍｎ付活酸化物蛍光体及びこれらを用いた発光装置は、特に青色発光ダイオードを光源とする植物育成用照明に好適に利用できる。

Claims

以下の一般式で示される蛍光体。
Ｍ^１Ｍ^２（Ｍ^３ _{１−ｘ−ｙ}Ｍｎ_ｘＭｇ_ｙ）Ｏ_{４＋ｘ/２−ｙ/２}
（ただし、Ｍ^１はＣａ、Ｓｒ、Ｂａの第２族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍ^２はＳｃ、Ｙ、Ｌｎ（ランタノイド）の第３族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍ^３はＡｌ、Ｇａ、Ｉｎの第１３族元素から選ばれる少なくとも１種以上である。ｘ、ｙは、０．００１≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦０．２である。）
前記蛍光体は、４価Ｍｎで付活されており、Ｍ^１はＣａ、Ｓｒの第２族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍ^２はＹ、Ｇｄ、Ｌａの第３族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍ^３はＡｌ、Ｇａの第１３族元素から選ばれる少なくとも１種以上であり、ｘ、ｙは、０．００１≦ｘ≦０．０３、０≦ｙ≦０．０３である、請求項１に記載の蛍光体。
前記蛍光体は、可視光の短波長側の光に励起されて遠赤色に発光することを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光体。
前記蛍光体は、７００ｎｍから７４０ｎｍの遠赤色域に発光ピークを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蛍光体。
可視光の短波長側の光を発する光源と、該光源からの光を吸収して遠赤色に発光する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蛍光体と、を有する発光装置。