JP6640753B2 - 蛍光体組成物及びそれからなる照明器具 - Google Patents

蛍光体組成物及びそれからなる照明器具 Download PDF

Info

Publication number
JP6640753B2
JP6640753B2 JP2016574272A JP2016574272A JP6640753B2 JP 6640753 B2 JP6640753 B2 JP 6640753B2 JP 2016574272 A JP2016574272 A JP 2016574272A JP 2016574272 A JP2016574272 A JP 2016574272A JP 6640753 B2 JP6640753 B2 JP 6640753B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phosphor composition
weight
parts
phosphor
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016574272A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017522412A (ja
Inventor
スリヴァスタヴァ,アロック・マニ
ビアーズ,ウィリアム・ウィンダー
コーエン,ウィリアム・アーウィン
コマンゾ,ホリー・アン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2017522412A publication Critical patent/JP2017522412A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6640753B2 publication Critical patent/JP6640753B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/774Borates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/61Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing fluorine, chlorine, bromine, iodine or unspecified halogen elements
    • C09K11/615Halogenides
    • C09K11/616Halogenides with alkali or alkaline earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/61Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing fluorine, chlorine, bromine, iodine or unspecified halogen elements
    • C09K11/617Silicates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48257Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Description

本発明は、広くには、照明システムに適用することができる緑色発光の蛍光体に関する。より詳しくは、本発明は、半導体照明システムのための緑色発光の蛍光体、並びにこれらの蛍光体及びその混合物を使用する照明器具に関する。
「白色光」の生成は、現時点においては、青色LEDをY3Al512:Ce3+という式を有する「YAG」として知られる黄緑色発光のセリウムをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネットと併せて使用することによって構成されるいわゆる「白色LED」によって実現されている。YAGは、青色光励起のもとでの高い量子効率及び黄色スペクトル領域にピークを有する広い発光スペクトルゆえに、これらの照明システムにおいて歴史的に使用されてきた。
YAGに基づく照明システムの欠点は、比較的乏しい演色性及び高い色温度である。例えば、物体がそのような現時点において使用されている白色LEDのもとで照明されるとき、それらは、自然光によって照らされた色に倣うことができない。
多数の蛍光体が、過去数年において提案されてきているが、LEDに適した蛍光体の範囲は限られている。したがって、白色光を発する半導体照明システムにおいて演色の改善をもたらす新規な緑色発光の蛍光体について、ニーズが存在する。
独国特許出願公開第10 2012 021570号明細書
要約すると、本発明の実施形態の大部分は、約36重量部の炭酸カルシウムと、約40重量部の酸化ホウ素と、約20重量部の酸化アルミニウムと、約3重量部の酸化ユーロピウムとを組合せ、次いでこの組合せを焼成することから導き出される蛍光体組成物を提供する。
一実施形態では、式Ca1-xEuxAlB37(式中、0<x<0.5)の蛍光体組成物が提供される。この組成物は、炭酸カルシウム、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、及び酸化ユーロピウムを組合せ、この組合せを焼成することによって形成される。
いくつかの実施形態は、照明器具に関する。照明器具は、光源と、この光源に放射に関して結合させられた蛍光体材料とを備える。蛍光体材料は、約36重量部の炭酸カルシウムと、約40重量部の酸化ホウ素と、約20重量部の酸化アルミニウムと、約3重量部の酸化ユーロピウムとを組合せ、次いでこの組合せを焼成することから導き出される。
本発明のこれらの特徴、態様、及び利点、並びに他の特徴、態様、及び利点が、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を検討することによって、よりよく理解されると考えられ、添付の図面において、類似の文字は、図面の全体を通して類似の部分を表している。
本発明の一実施形態による照明器具の概略の断面図である。 本発明の別の実施形態による照明器具の概略の断面図である。 本発明の典型的な実施形態による400nmの励起波長を使用する蛍光体組成物の発光スペクトルを示している。
本明細書及び特許請求の範囲の至る所において使用される近似の表現は、それが関与する基本機能に変化をもたらすことなく変動することが許され得る量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「約」などの1つ以上の用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。いくつかの例において、近似の表現は、その値を測定する計器の精度に対応することができる。
下記の詳しい説明及び以下の特許請求の範囲において、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「この(the)」は、文脈からそのようでないことが明らかでない限り、指示対象が複数である場合を含む。
本明細書において使用されるとき、「してもよい」及び「であってよい」という用語は、一式の状況における発生、或いは特定の特性、特徴、又は機能の所持の可能性を示し、さらには/もしくは適格とされた動詞に関連する能力、性能、もしくは可能性のうちの1つ以上を表現することによって別の動詞を適格とする。したがって、「してもよい」及び「であってよい」は、修飾される用語が、示される能力、機能、又は使用について明らかに妥当、可能、又は適切であることを示しつつ、状況によっては、修飾される用語が場合によっては妥当、可能、又は適切でない可能性も考慮する。例えば、いくつかの状況においては、或る事象又は能力を期待することができるが、他の状況においては、その事象又は能力が生じ得ず、この区別が、用語「してもよい」及び「であってよい」によって表現される。
本明細書において使用されるとき、用語「蛍光体」又は「蛍光体材料」或いは「蛍光体組成物」は、単一の蛍光体組成物及び2つ以上の蛍光体組成物の混合物の両方を指して使用され得る。本明細書において使用されるとき、用語「ランプ」又は「照明器具」或いは「照明システム」は、例えば蛍光体材料、発光ダイオードなど、励起されたときに発光を生じる1以上の素子によって生成され得る可視及び/又は紫外光のあらゆる発生源を指す。
用語「置換」及び「ドープ」は、材料に或る量の元素を添加することを指す。典型的には、材料中の元素が、そのような添加において別の元素によって部分的又は完全に置き換えられる。本明細書において説明される蛍光体を、CaAlB37:Eu2+と表すことができることに、注意すべきである。当業者であれば理解できるとおり、この種の表記は、蛍光体がCa1-xEuxAlB37という組成を含み、xは0.0から0.5まで変化し得ることを意味する。
特定の用途が、LEDによって生み出される紫外(UV)、紫色、又は青色の放射の全般照明又は他の目的のための所望の色の光又は白色光への変換に関連して、本明細書において説明される。しかしながら、本発明が、UV、紫色、及び/又は青色レーザ、並びに他の光源からの放射の白色光への変換にも適用可能であることを、理解すべきである。
本発明のいくつかの実施形態は、式Ca1-xEuxAlB37(式中、0<x<0.5)の蛍光体組成物に向けられる。この組成物は、成分化合物、すなわち炭酸カルシウム、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、及び酸化ユーロピウムを組合せ、この組合せを焼成することによって形成される。特定の場合において、xは、約0.05〜約0.1の範囲である。
第1のステップにおいて、成分化合物の粉末が、適切な量にて混合される。一実施形態では、炭酸カルシウムの量は、約35重量部〜約40重量部の範囲である。一実施形態では、酸化ホウ素の量は、約40重量部〜約45重量部の範囲である。一実施形態では、酸化アルミニウムの量は、約18重量部〜約22重量部の範囲である。一実施形態では、酸化ユーロピウムの量は、約2.5重量部〜約4重量部の範囲である。合計の重量部は、100重量部であってよいが、合計は、100部よりも多くても、少なくてもよい。原材料の他に挙げられた原材料に対する割合は、上述のとおりである。混合は、技術的に公知の任意の技法による製粉を含むことができる。
いくつかの実施形態では、組合せ又は混合物は、約36重量部の炭酸カルシウム、約40重量部の酸化ホウ素、約20重量部の酸化アルミニウム、及び約3重量部の酸化ユーロピウムを組合せることによって形成される。
次のステップにおいて、第1のステップにおいて形成された混合物が、還元性雰囲気のもとで高温で焼成される。焼成は、数分間又は数時間にわたる高温での加熱を含むことができる。一実施形態では、焼成は、還元性環境において、約1000℃未満の温度で行われる。いくつかの実施形態では、焼成温度は、約500℃〜約1000℃の範囲であってよい。
還元性環境は、チッ素含有雰囲気である。90体積%のチッ素含有から、実質的に純粋なチッ素まで、水素とチッ素との混合物を使用することができる。しかしながら、通常は、還元性環境は、約90体積%〜約99体積%のチッ素を含むことができる。焼成環境は、アルゴンなどの他の不活性ガスも含むことができる。複数のガスの組合せを利用することができるが、プロセス設計が考慮されるべきであり、複数の搬送ガスの使用が利点をもたらさず、或いは無視し得る利点しかもたらさないのであれば、いくつかの場合において、水素及びチッ素のみの利用を優先することができる。
いくつかの実施形態では、焼成ステップは、1つ以上の部分ステップを含むことができ、部分ステップのうちの1つ以上を、例えば異なる温度又は圧力並びに/或いは異なる環境を使用して実行することができる。部分ステップは、焼成の前の部分ステップのうちの1つ以上における混合物の製粉をさらに含むことができる。
いくつかの実施形態では、蛍光体組成物が、約36重量部の炭酸カルシウム、約40重量部の酸化ホウ素、約20重量部の酸化アルミニウム、及び約3重量部の酸化ユーロピウムを組合せ、この組合せを焼成することから導き出される。成分化合物が最初に混合され、得られた混合物が製粉され、上述と同じ処理条件のもとで焼成される。一実施形態では、蛍光体組成物は、式Ca1-xEuxAlB37(式中、0<x<0.5)を有する。特定の場合において、xは、約0.05〜約0.1の範囲である。一実施形態では、蛍光体組成物は、式Ca1-xEuxAlB37(式中、0<x<0.5)と比べて実質的に異なる式を有することができる。
きわめて一般的に、本明細書における検討の簡潔さという利益のために、本明細書に記載のとおりに炭酸カルシウム、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、及び酸化ユーロピウムを組合せることによって形成される蛍光体組成物を、本明細書の全体を通して、「CaAlB組成物」又は「CaAlB蛍光体」と称することができる。
さらに、蛍光体組成物を、追加の賦活イオンでさらにドープすることができる。本明細書において使用されるとき、用語「賦活イオン」は、発光中心を形成し、蛍光体の発光に関与する蛍光体にドープされたイオン(例えば、Ce3+)を指す。追加の賦活イオンとして、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Tm、Er、Ho、Nd、Bi、Pb、Yb、Mn、Ag、Cu、又はこれらの任意の組合せのイオンを挙げることができる。
上述の実施形態では説明したとおりの蛍光体組成物は、近UV又は青色領域(約350nm〜約470nmの波長域)の放射を吸収し、緑色光を放射する。このように、これらの蛍光体組成物を、照明器具において全般照明及び他の目的に適した光を生成するために使用することができる。いくつかの実施形態では、蛍光体組成物を、照明器具において玩具、交通信号、バックライト、などの用途のための緑色光を生成するために使用することができる。いくつかの実施形態では、蛍光体組成物を、白色光を生じるために(混合物において)他の蛍光体と組合せて使用することができる。
好都合には、これらの組成物は、約480nm〜約650nmの比較的狭い波長域内の発光スペクトルを生成する。発光スペクトルは、従来からのガーネット蛍光体(例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネットY3Al512:Ce3+)と比べたとき、黄色領域において弱められ、青領域に向かって動かされる。一実施形態では、本発明において開示されるとおりの蛍光体組成物のピーク発光は、約520nm〜約620nmの波長域に存在する。一実施形態では、ピーク発光は、約530nm〜約580nmの波長域に存在する。例えば、図3が、典型的な組成物Ca0.95Eu0.05AlB37の発光スペクトルを示している。
すでに述べたように、照明器具に一般的に用いられる従来からのガーネット蛍光体(例えば、YAG)は、黄緑色の発光(ピーク発光〜580nm)を生む。これらのガーネットが、白色光を生じるために混合物において赤色発光の蛍光体と組合せて使用されるとき、赤色−緑色のコントラスト(赤色−緑色の分離と称されることもある)は、黄色領域におけるそれらの効率的な発光ゆえに、あまり良好でない。
本発明の蛍光体組成物は、従来からのガーネット蛍光体と比べて、より狭く且つ青色へと移動した発光を生むという利点を有する。例えば、今回の緑色発光のCaAlB組成物が、混合物において赤色発光の蛍光体と組合せて使用されるとき、LEDに基づく照明システム/装置は、従来からのガーネットを使用することによって多くの場合に達成される演色性と比べて、改善された演色性を有する白色光を生じる。今回のCaAlB組成物の黄色領域における不足は、従来からの黄色−緑色ガーネットを使用する白色LEDとの比較において、物体をこれらの照明システムのもとで眺めたときの赤色−緑色のコントラストの改善(又は、赤色−緑色の分離の改善)につながる。いくつかの実施形態では、今回のCaAlB組成物を使用する混合物の赤色−緑色のコントラストの改善は、従来からのガーネットを含む混合物の赤色−緑色のコントラストに基づき、少なくとも約5%である。いくつかの特定の実施形態では、赤色−緑色のコントラストの改善は、少なくとも約10%である。加えて、今回のCaAlB組成物のこれらの青色へと移動させられた緑色の発光は、例えば交通信号及びバックライトにおいて、緑色の発光装置に使用されたときに、色覚異常に対して追加の利点を提供する。
本発明のいくつかの実施形態は、光源に放射に関して結合させられた蛍光体材料を含む照明器具に向けられる。蛍光体材料は、上述の実施形態では開示したとおりの蛍光体組成物を含む。一実施形態では、光源は、例えば発光ダイオード(LED)又は有機発光デバイス(OLED)など、半導体放射源であってよい。「放射に関して結合」は、光源からの放射が蛍光体材料へと伝えられ、蛍光体が別の波長の放射を発することを意味する。光源からの光と蛍光体材料から発せられる光との組合せを、所望の色の発光又は白色光を生じるために使用することができる。例えば、白色光を発するLEDデバイスが、青色発光InGaN LEDチップに基づくことができる。青色発光LEDチップを、青色の放射の一部を例えば緑色の発光又は白色の発光などの補色へと変換するために、蛍光体組成物又は蛍光体混合物で覆うことができる。
照明器具又はデバイスの例(ただし、これらに限られるわけではない)として、蛍光灯などの発光ダイオード(LED)による励起のためのデバイス、陰極線管、プラズマディスプレイ装置、液晶表示装置(LCD)、有色ランプなどにおけるUV励起デバイス、バックライト用ランプ、液晶システム、プラズマ画面、キセノン励起ランプ、及びUV励起マーキングシステムが挙げられる。これらの用途は、あくまでも例示にすぎず、すべてを述べ尽くすものではない。
図1が、本発明のいくつかの実施形態による照明器具又はランプ10を示している。ランプ10は、発光ダイオード(LED)チップ12と、LEDチップへと電気的に取り付けられたリード14とを備える。リード14は、LEDチップ12に電流を供給することで、LEDチップ12による放射を生じさせる。LEDチップ12は、例えば約250nm超且つ約550nm未満の発光波長を有する式IniGajAlkN(式中、0≦i、0≦j、0≦k、且つi+j+k=1)のチッ化物半導体に基づく任意の半導体青色又は紫外光源であってよい。より詳しくは、チップ12は、約300nm〜約500nmのピーク発光波長を有する近UV又は青色発光LEDであってよい。そのようなLEDは、技術的に公知である。照明器具10において、蛍光体材料(後述されるとおり)は、LEDチップ12の表面に配置され、チップ12に放射に関して結合させられる。蛍光体材料を、技術的に公知の任意の適切な方法によってLEDチップ12へと堆積させることができる。LEDチップ12によって発せられた光が、蛍光体材料によって発せられた光と混ざり合い、所望の発光(矢印24によって示されている)が生み出される。
さらに、本明細書において説明される本発明の典型的な構造の一般的な説明は、無機LEDに基づく光源に向けられているが、とくに断りのない限り、LEDチップを有機の発光構造又は他の放射源で置き換えることができ、LEDチップ又は半導体への言及が、任意の適切な放射源の代表例にすぎないことを理解すべきである。
図1を参照すると、LEDチップ12を、LEDチップ及びカプセル材料20を囲む外皮18の内側に封入することができる。外皮18は、例えばガラス又はプラスチックであってよい。LEDチップ12を、カプセル材料20によって囲むことができる。カプセル材料20は、低温ガラス、熱可塑性又は熱硬化性ポリマー、或いは例えばシリコーン又はエポキシ樹脂などの技術的に公知の樹脂であってよい。別の実施形態では、ランプ10は、外側の外皮18を有さずにカプセル材料だけを備えることができる。
ランプ10の種々の構造が、技術的に公知である。例えば、いくつかの実施形態では、蛍光体材料を、LEDチップ12上に直接配置する代わりに、カプセル材料内に点在させることができる。いくつかの他の実施形態では、蛍光体材料をLEDチップを覆って形成する代わりに、蛍光体材料で外皮の表面を覆うことができる。さらに、いくつかの実施形態では、ランプは、複数のLEDチップを備えることができる。図1に関して論じられたこれらの種々の構造を、組合せることが可能であり、蛍光体材料は、任意の2つの場所又は3つのすべての場所に位置でき、或いは外皮から離れた場所などの任意の他の適切な場所に位置することができ、LEDに一体化されてもよい。さらに、異なる蛍光体混合物を、構造の異なる部分に使用することができる。
いくつかの実施形態では、照明器具は、LEDとの組合せにおける蛍光灯又は電球型蛍光ランプ(CFL)であってよい。例えば、LEDが生み出す光と蛍光体が生み出す光との組合せを、優れた色のコントラストを有する可視光を生じるために使用することができる。この場合、LEDを、ランプ10のガラス製の外皮18を覆う蛍光体組成物によって生成される光へと、青色領域の一部などの可視スペクトルの選択された波長領域の光を追加し、或いは補うために、例えばCFLランプなどの蛍光灯の基部に取り付けることができる。
上述の構造のいずれにおいても、LEDに基づく照明器具10は、発せられた光を散乱又は拡散させるための複数の粒子(図示されていない)をさらに含むことができる。これらの散乱粒子は、一般に、カプセル材料20に埋め込まれると考えられる。散乱粒子として、例えば、Al23(アルミナ)又はTiO2(チタニア)から作られた粒子を挙げることができる。散乱粒子は、LEDチップ12から発せられる光を、好ましくは無視し得る量の吸収にて、効果的に散乱させることができる。
すでに示唆されているとおり、蛍光体材料は、照明器具から白色光を生じるための蛍光体混合物を形成するための追加の蛍光体組成物をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、蛍光体混合物は、白色光を発するLED照明システムに適用可能であってよい。一実施形態では、蛍光体混合物は、上述のとおりの蛍光体組成物(例えば、CaAlB蛍光体)と、約590nm〜約680nmの広い波長域にピーク発光を有する追加の蛍光体組成物とを含む。
追加の蛍光体は、ラインエミッタ(line emitter)であり、赤色光を生じる錯フッ化物であってよい。適切な例として、例えば(Na,K,Rb,Cs,NH42[(Ti,Ge,Sn,Si,Zr,Hf)F6]:Mn4+など、Mn4+でドープされた錯フッ化物が挙げられる。特定の場合、Mn4+でドープされた錯フッ化物は、K2[SiF6]:Mn4+(「PFS」)である。他の例(ただし、これらに限られるわけではない)は、2価のユーロピウム(Eu2+)で賦活された赤色発光チッ化物/オキシチッ化物蛍光体である。
上記列挙の蛍光体は、限定を意図したものではない。本発明の蛍光体組成物と非反応性の混合物を形成する市販及び非市販の任意の他の蛍光体が、混合物において使用可能であり、今回の技術の範囲に包含されると考えられる。さらに、例えば、本明細書に記載の蛍光体の波長から実質的に異なる波長において、可視スペクトル領域の至る所で発光する蛍光体など、いくつかの追加の蛍光体を使用することができる。これらの追加の蛍光体を、混合物において、得られる光の白色をカスタマイズし、改善された光質を有する光源を生じるために使用することができる。
本明細書において挙げられた一般式の各々は、挙げられた他のすべての一般式から独立である。具体的には、式において数字の代わりとして使用され得るx、y、z、及び他の変数は、他の式又は組成において見かけることができるx、y、z、及び他の変数のいかなる使用とも関係がない。
蛍光体材料が2つ以上の蛍光体の混合物を含む場合、蛍光体混合物における個々の蛍光体の各々の比は、例えば色温度などの所望される光出力の特徴に応じて、さまざまであってよい。蛍光体混合物における各々の蛍光体の相対の量を、スペクトル重みに関して表すことができる。スペクトル重みは、デバイスの全体としての発光スペクトルに対する各々の蛍光体の相対の寄与量である。すべての個々の蛍光体及びLED光源からの残余の流出(あれば)のスペクトル重みの量が、合計で100%にならなければならない。
蛍光体混合物の製作に使用される蛍光体を、成分化合物の粉末を混合し、次いで混合物を還元性雰囲気のもとで焼成することによって生成でき、或いは技術的に公知の任意の技術によって生成することができる。当業者にとって公知であるとおり、蛍光体混合物における各々の蛍光体の相対割合を、それらの発光が照明デバイス又は器具において混合されて使用されるときに、CIE(国際照明委員会)色度図における所定のccx及びccy値の可視光が生み出されるように、調節することができる。すでに述べたように、好ましくは白色光が生成される。
各々の蛍光体に適切なスペクトル重みを割り当てることによって、白色電球のための色空間の該当部分をカバーするスペクトルの混合を生じることができる。この具体的な例が、下記に示される。種々の所望のCCT、CRI、及び色度点について、混合物に含まれるべき各々の蛍光体の適切な量を決定することができる。このようにして、蛍光体混合物をカスタマイズすることで、ほぼ任意のCCT又は色度点を、対応する容認可能なCRIにて生成することができる。
本発明、とくには本明細書に記載の混合物を使用することによって、全般照明にとって関心の低い色温度範囲(2500K〜4000K)に関して、高い赤色−緑色のコントラスト、高い光度、及び容認可能なCRI値を有するランプをもたらすことができる。表2が、典型的な混合物の光度及びCRI値を示している。
以下の実施例は、あくまでも説明のためのものにすぎず、請求される発明の範囲についてのいかなる種類の限定とも解釈されてはならない。
2つのサンプル、すなわち実験用混合物及び比較用混合物を、表1に後掲されるとおりに作成した。個々の蛍光体の発光スペクトルを得て、表1に提示の混合物の発光スペクトルを予測するための計算に用いた。図3が、Ca0.98Eu0.02AlB37の発光スペクトルを示している。この組成物は、約540nmにピーク発光を有する。計算は、光源によって発せられるあらゆる可視光も含んだ。
表2は、表1の2つのサンプル混合物のスペクトル特性を示している。実験用混合物は、2500K〜3000Kの低いCCTにおいて容認可能な光度及びCRI値を保ちつつ高い赤色−緑色のコントラストを有する白色光を生じる。
本発明の特定の特徴だけを本明細書において図示及び説明してきたが、当業者であれば、多数の修正及び変更に想到できるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲が、そのようなすべての修正及び変更を本発明の真の精神の範囲に包含されるものとして含むように意図されていることを、理解すべきである。

Claims (23)

  1. 6重量部の炭酸カルシウムと、40重量部の酸化ホウ素と、20重量部の酸化アルミニウムと、3重量部の酸化ユーロピウムとを組合せることと
    その組合せを焼成することと、を含む、
    一般式(Ca 1―x Eu )AlB (式中、0<x<0.5)を有する蛍光体組成物の製造方法
  2. 0.05≦x≦0.10である、請求項に記載の蛍光体組成物の製造方法
  3. 20nm〜620nmの波長域にピーク発光を有する、請求項1に記載の蛍光体組成物の製造方法
  4. 30nm〜580nmの波長域にピーク発光を有する、請求項1に記載の蛍光体組成物の製造方法
  5. 炭酸カルシウムと、酸化ホウ素と、酸化アルミニウムと、酸化ユーロピウムとを組合せることと
    該組合せを焼成することと、を含む、
    式Ca1−xEuAlB(式中、0<x<0.5)の蛍光体組成物の製造方法
  6. 炭酸カルシウムの量が、35重量部〜40重量部の範囲である、請求項に記載の蛍光体組成物の製造方法
  7. 酸化ホウ素の量が、40重量部〜45重量部の範囲である、請求項に記載の蛍光体組成物の製造方法
  8. 酸化アルミニウムの量が、18重量部〜22重量部の範囲である、請求項に記載の蛍光体組成物の製造方法
  9. 酸化ユーロピウムの量が、2.5重量部〜4重量部の範囲である、請求項に記載の蛍光体組成物の製造方法
  10. 焼成が、500℃〜1000℃の範囲内の温度で実行される、請求項に記載の蛍光体組成物の製造方法
  11. 焼成が、チッ素含有環境において実行される、請求項に記載の蛍光体組成物の製造方法
  12. 20nm〜620nmの波長域にピーク発光を有する、請求項に記載の蛍光体組成物の製造方法
  13. 30nm〜580nmの波長域にピーク発光を有する、請求項に記載の蛍光体組成物の製造方法
  14. 光源と、該光源に放射に関して結合させられた蛍光体材料とを備えており、該蛍光体材料は、一般式(Ca 1―x Eu )AlB (式中、0<x<0.5)を有する蛍光体組成物を含む、照明器具の製造方法であって、当該方法が、
    6重量部の炭酸カルシウムと、40重量部の酸化ホウ素と、20重量部の酸化アルミニウムと、3重量部の酸化ユーロピウムとを組合せることと
    その組合せを焼成することを含んでいる、照明器具の製造方法
  15. 0.05≦x≦0.10である、請求項14に記載の照明器具の製造方法
  16. 蛍光体組成物は、520nm〜620nmの波長域にピーク発光を有する、請求項14に記載の照明器具の製造方法
  17. 蛍光体材料は、追加の蛍光体組成物を含む、請求項14に記載の照明器具の製造方法
  18. 追加の蛍光体組成物は、590nm〜650nmの波長域にピーク発光を有する、請求項17に記載の照明器具の製造方法
  19. 追加の蛍光体組成物は、(Na,K,Rb,Cs,NH[(Ti,Ge,Sn,Si,Zr,Hf)F]:Mn4+を含む、請求項18に記載の照明器具の製造方法
  20. 蛍光体材料は、式(Ca1−xEu)AlB(式中、0<x<0.5)の蛍光体組成物を、1〜70%のスペクトル重みにて含む、請求項14に記載の照明器具の製造方法
  21. 光源は、発光ダイオード(LED)デバイスを含む、請求項14に記載の照明器具の製造方法
  22. 蛍光体材料は、式(Ca1−xEu)AlB(式中、0<x<0.5)の蛍光体組成物と、式(Na,K,Rb,Cs,NH[(Ti,Ge,Sn,Si,Zr,Hf)F]:Mn4+の赤色発光蛍光体組成物とを含む、請求項14に記載の照明器具の製造方法
  23. 530nm〜580nmの波長域にピーク発光を有する、式(Ca1−xEu)AlB(式中、0<x<0.5)の蛍光体組成物。
JP2016574272A 2014-07-02 2015-06-24 蛍光体組成物及びそれからなる照明器具 Active JP6640753B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/322,076 2014-07-02
US14/322,076 US9328878B2 (en) 2014-07-02 2014-07-02 Phosphor compositions and lighting apparatus thereof
PCT/US2015/037362 WO2016003720A1 (en) 2014-07-02 2015-06-24 Phosphor compositions and lighting apparatus thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017522412A JP2017522412A (ja) 2017-08-10
JP6640753B2 true JP6640753B2 (ja) 2020-02-05

Family

ID=53540864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016574272A Active JP6640753B2 (ja) 2014-07-02 2015-06-24 蛍光体組成物及びそれからなる照明器具

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9328878B2 (ja)
EP (1) EP3164463B1 (ja)
JP (1) JP6640753B2 (ja)
KR (1) KR102496975B1 (ja)
CN (1) CN106459757B (ja)
AU (1) AU2015284531B2 (ja)
BR (1) BR112016029420A2 (ja)
CA (1) CA2953501C (ja)
MX (1) MX2016017104A (ja)
MY (1) MY183107A (ja)
PH (1) PH12016502454A1 (ja)
TW (1) TWI655270B (ja)
WO (1) WO2016003720A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6872788B2 (ja) * 2017-05-01 2021-05-19 国立研究開発法人産業技術総合研究所 化合物、それを用いた蛍光体、および化合物の製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5043308A (en) 1989-03-29 1991-08-27 Amoco Corporation Crystalline rare earth aluminum borates
US7573072B2 (en) 2004-03-10 2009-08-11 Lumination Llc Phosphor and blends thereof for use in LEDs
US7575697B2 (en) 2004-08-04 2009-08-18 Intematix Corporation Silicate-based green phosphors
JP4902114B2 (ja) 2004-12-16 2012-03-21 日亜化学工業株式会社 発光装置
DE102007039260A1 (de) 2007-08-20 2009-02-26 Merck Patent Gmbh LCD-Hintergrundbeleuchtung mit LED-Leuchtstoffen
RU2423757C1 (ru) 2007-08-30 2011-07-10 Нития Корпорейшн Светоизлучающее устройство
US8546845B2 (en) 2007-12-03 2013-10-01 Koninklijke Philips N.V. Light emitting device comprising a green emitting sialon-based material
TWI361829B (en) * 2008-03-20 2012-04-11 Ind Tech Res Inst White light illumination device
US8274215B2 (en) 2008-12-15 2012-09-25 Intematix Corporation Nitride-based, red-emitting phosphors
WO2010029654A1 (ja) 2008-09-11 2010-03-18 三井金属鉱業株式会社 緑色蛍光体
US8329060B2 (en) 2008-10-22 2012-12-11 General Electric Company Blue-green and green phosphors for lighting applications
DE102012021570A1 (de) 2012-11-02 2014-05-22 Merck Patent Gmbh Eu-aktivierte Leuchtstoffe
JP2013077825A (ja) 2012-11-26 2013-04-25 Dexerials Corp 緑色発光蛍光体粒子、色変換シート、発光装置及び画像表示装置組立体

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170026603A (ko) 2017-03-08
EP3164463B1 (en) 2018-10-10
EP3164463A1 (en) 2017-05-10
US9328878B2 (en) 2016-05-03
CN106459757B (zh) 2019-02-05
BR112016029420A2 (pt) 2017-08-22
MY183107A (en) 2021-02-15
CA2953501C (en) 2024-05-07
AU2015284531A1 (en) 2017-01-19
KR102496975B1 (ko) 2023-02-07
MX2016017104A (es) 2017-05-03
WO2016003720A1 (en) 2016-01-07
AU2015284531B2 (en) 2018-09-06
TWI655270B (zh) 2019-04-01
CN106459757A (zh) 2017-02-22
US20160003423A1 (en) 2016-01-07
CA2953501A1 (en) 2016-01-07
JP2017522412A (ja) 2017-08-10
TW201615802A (zh) 2016-05-01
PH12016502454A1 (en) 2017-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7274045B2 (en) Borate phosphor materials for use in lighting applications
EP2760970B1 (en) Phosphor materials and related devices
US9890328B2 (en) Phosphor compositions and lighting apparatus thereof
US8440104B2 (en) Kimzeyite garnet phosphors
TW201623473A (zh) 磷組成物及其照明裝置
WO2014061393A1 (ja) 蛍光体、発光装置及び照明装置
KR102503519B1 (ko) 옥시플루오라이드 인광체 조성물 및 이의 조명 장치
JP6640753B2 (ja) 蛍光体組成物及びそれからなる照明器具
KR102662497B1 (ko) 인광체 조성물 및 이것의 조명 기구
TWM497853U (zh) 具殼核結構螢光材料的光源裝置
TW201920611A (zh) 磷光體組成物及其照明設備

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180614

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190528

RD12 Notification of acceptance of power of sub attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7432

Effective date: 20190722

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20190723

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6640753

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250