蛍光体及びその製造方法、並びにランプ
【課題】発光特性及び汎用性に優れ、安価に安定した発光が得られる蛍光体及びそれを用いたランプを提供する。
【解決手段】ガーネット構造を主体とする蛍光体にＶ族元素を添加してなる。好ましくは、前記蛍光体が、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を母体成分とし、さらに付活剤を含有した、ガーネット構造を有する蛍光体を含むものとされている。また、光源としてＬＥＤを備え、上述の蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、波長変換するランプとされている。
【解決手段】ガーネット構造を主体とする蛍光体にＶ族元素を添加してなる。好ましくは、前記蛍光体が、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を母体成分とし、さらに付活剤を含有した、ガーネット構造を有する蛍光体を含むものとされている。また、光源としてＬＥＤを備え、上述の蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、波長変換するランプとされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光励起が可能な蛍光体に関し、特に、光源からの第１次の発光波長を変換して、第２次の発光波長として発光するための蛍光体及びその製造方法、並びにランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍光体とが組み合わせられた、小型であり、高輝度且つ長寿命のランプが提案されている。また、このようなランプは、ＬＥＤを用いることによって省電力化が可能となり、例えば、ディスプレー、バックライト光源、信号機、及び各種インジケータ等、種々の幅広い用途に使用されている。
【０００３】
上述のようなＬＥＤと蛍光灯とが組み合わされたランプは、光源であるＬＥＤの第１次の発光波長が１種類であっても、１種類又は複数種類の蛍光体を用いてＬＥＤの発光波長を変換し、第２次の発光波長とすることにより、任意の色調のランプを得ることができるというものである。
これにより、安定した発光が得られるランプが安価に得られ、上述のような幅広い用途に使用されている。
【０００４】
上述のような、ＬＥＤを光源としたランプに用いられる蛍光体として、母体成分がイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ＝Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）であり、付活材にセリウム（Ｃｅ）を含有した、ガーネット構造を有する蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ＝Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）が広く知られている。
このような、ガーネット構造を有するＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、温度特性に優れ、広い励起波長を持つとともに光波長の変換効率が高く、特に４６０ｎｍ付近の青色域において効率良く励起することから、青色ＬＥＤ励起によって黄色発光する白色ランプ用として用いられている他、ＬＥＤを用いたランプに広く用いられている。
【０００５】
ＬＥＤから出射される第１次の発光波長を、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体で波長変換して第２次の発光波長とすることにより、発光色を任意の色調とするランプとして、例えば特許文献１に記載のものがある。
【特許文献１】特許第３０６５２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を用いたランプでは、上記構成により、ＬＥＤの出射光を効率良く波長変換して任意の色調としている。
しかしながら、特許文献１に記載の蛍光体を用いたランプでは、第２次の発光強度が充分には得られず、また、発光波長（励起波長）を任意の帯域に変更する場合には、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体の成分組成の一部を置換する必要がある。
このため、発光強度を向上させるとともに、発光波長を容易に変更できる蛍光体の開発が強く求められていた。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、発光特性及び汎用性に優れ、安定した発光特性が安価な構成で得られる蛍光体及びその製造方法、並びにランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、以下の各発明を含んでいる。
すなわち、
（１） ガーネット構造を主体とする蛍光体に、Ｖ族元素を添加したことを特徴とする蛍光体、
（２） 前記蛍光体が、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を母体成分とし、さらに付活剤を含有した、ガーネット構造を有する蛍光体を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
（３） 前記Ｖ族元素の含有量が、５０ｍｏｌｅ％以下であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の蛍光体、
（４） 前記Ｖ族元素の含有量が、２５ｍｏｌｅ％以下であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の蛍光体、
（５） 前記Ｖ族元素がＰであり、燐化合物の状態で添加されてなることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の蛍光体、
（６） Ｙ化合物と、Ａｌ化合物と、Ｃｅ化合物と、Ｖ族元素の化合物とを混合して焼成し、ガーネット構造を主体とする蛍光体とすることを特徴とする蛍光体の製造方法、
（７） Ｙ酸化物と、Ａｌ酸化物と、Ｃｅ酸化物を所定の組成比になるように配合し、更に、燐化合物を添加して焼成することを特徴とする上記（６）に記載の蛍光体の製造方法、
（８） Ｙ酸化物としてＹ２Ｏ３を、Ａｌ酸化物としてＡｌ２Ｏ３を、Ｃｅ酸化物としてＣｅＯ２を、燐化合物としてＨ３ＰＯ４を用いることを特徴とする上記（７）に記載の蛍光体の製造方法、
（９） 不活性ガス中で焼成することを特徴とする上記（６）〜（８）の何れか１項に記載の蛍光体の製造方法、
（１０） 上記（６）〜（９）に記載の製造方法で得られる蛍光体、
（１１） 光源としてＬＥＤを備え、上記（１）〜（５）及び（１０）の何れか１項に記載の蛍光体を備え、該蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、波長変換することを特徴とするランプ、
（１２） 光源としてＬＥＤを備え、上記（１）〜（５）及び（１０）の何れか１項に記載の蛍光体を備え、該蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、白色光を発光することを特徴とするランプ、
の各発明である。
【０００９】
本発明の蛍光体は、上記（１）〜（５）に記載の構成により、発光強度及び発光波長を変化させることができる。また、Ｖ族元素の種類及び含有量により、発光強度及び発光波長が変化するので、所望する蛍光体特性に合わせて添加元素及び添加量を変えることにより、任意の特性を有する蛍光体が得られる。
また、本発明の蛍光体の製造方法は、上記（６）〜（９）に記載の構成により、所望する蛍光体特性に合わせて添加元素及び添加量を変えることで、任意の特性を有する、上記（１０）に記載の蛍光体が得られる。
また、本発明の蛍光体を用いたランプは、上記（１１）及び（１２）に記載の構成により、第１次の光源であるＬＥＤの発光波長を蛍光体で変換して第２次の発光波長とすることで、任意の色調で発光する、発光強度の大きい波長変換型のランプが得られる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の蛍光体及びその製造方法によれば、上記構成及び作用により、蛍光体の第２次の発光波長を任意の色調の波長とすることができるとともに、発光強度を向上させることができる。
これにより、ＬＥＤからの第１次の発光波長が同一波長であっても、１種類又は複数種類の蛍光体材料をそれぞれ用いることで、出力が高く発光特性に優れた光を任意の色調で得ることができる。
従って、高輝度且つ長寿命であるとともに、小型で汎用性に優れたランプが安価な構成で得られる。
本発明の蛍光体を用いたランプは、汎用性に優れていることから、ディスプレー、液晶バックライト、白色ＬＥＤ、照明用ＬＥＤ等、幅広い用途に用いることが可能となり、特に白色のＬＥＤランプとして用いた場合に高い効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の蛍光体及びそれを用いたランプの実施形態について説明する。
【００１２】
［蛍光体］
本発明の蛍光体は、ガーネット構造を主体とする蛍光体にＶ族元素を添加して概略構成される。
本発明の蛍光体は、例えば、光源となるＬＥＤ等の発光素子上に層形成され、光源励起で任意の色調で発光させることができるとともに、その発光強度を高めることができるというものである。
以下、本発明の蛍光体の成分組成について詳述する。
【００１３】
「付活剤」
本発明の好ましい実施形態における蛍光体は、ガーネット構造を主体とする前記蛍光体が、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ＝Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を母体成分とし、付活剤として、例えばセリウム（Ｃｅ）等を含有した、ガーネット構造を有する蛍光体を含んでなる。
本実施形態の蛍光体は、Ｃｅが付活剤として含有されていることにより、発光効率が高められている。
なお、蛍光体に含有される付活剤は、Ｃｅには限定されず、適宜選択して用いることができる。
【００１４】
図４のグラフに示すように、Ｃｅの含有量を増してゆくに従って、蛍光体の発光波長が高波長となる。このため、図３のグラフに示す発光強度が低下しない範囲でＣｅの添加量を調整し、所望の発光波長を得ることが好ましい。
本発明の蛍光体を、蛍光体を発光素子上に層形成して配することにより、発光強度を高めながら、所望の発光波長を得ることができる。
【００１５】
「Ｖ族元素」
本発明の蛍光体では、ＹＡＧ：Ｃｅ等のガーネット構造を主体とする蛍光体にＶ族元素を添加する。
本発明の蛍光体に添加されるＶ族元素は、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの群から選択される、少なくとも１種以上からなり、ガーネット構造を主体とする蛍光体に上記Ｖ族元素を添加することにより、発光強度が顕著に向上する。
また、蛍光体に添加するＶ族元素の種類及び量により、発光強度及び発光波長が変化する。添加するＶ族元素及び該Ｖ族元素の添加量を、所望する蛍光体特性に合わせて適宜設定することにより、任意の特性を有する蛍光体を得ることができる。
【００１６】
本発明の蛍光体は、Ｖ族元素の含有量が、５０ｍｏｌｅ％以下であることが好ましく、２５ｍｏｌｅ％以下であることがより好ましい。
蛍光体に含有されるＶ族元素の含有量を上記範囲とすることにより、発光強度及び発光特性をより効率的に向上させることができる。
Ｖ族元素の含有量が５０ｍｏｌｅ％を越えると、上述の作用が得られにくくなる。
【００１７】
また、本発明の蛍光体では、上記Ｖ族元素がＰ（燐）であることが好ましく、また、蛍光体に含有されるＰは、燐化合物の状態で添加されることが好ましい。
燐化合物としては、例えば、Ｈ３ＰＯ４等の燐酸化合物等が挙げられ、適宜選択して添加することができる。
蛍光体に含有されるＶ族元素をＰとすることにより、発光強度がより一層向上する。
【００１８】
［製造方法］
本発明の蛍光体の製造方法は、Ｙ化合物と、Ａｌ化合物と、Ｃｅ化合物と、Ｖ族元素の化合物とを混合して焼成し、ガーネット構造を主体とする蛍光体を得る方法として概略構成される。
また、本発明の蛍光体の製造方法は、Ｙ酸化物と、Ａｌ酸化物と、Ｃｅ酸化物を所定の組成比になるように配合し、更に、燐化合物を添加して焼成する方法とすることができる。
【００１９】
本発明の蛍光体を製造する場合、例えば、原料としてＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２の各々を用いて、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅとなるように配合し、これに、Ｖ族元素として燐化合物であるＨ３ＰＯ４等を、所望する発光強度及び波長が得られる量で添加する。
そして、所定の温度及び時間で焼成することにより、本発明の蛍光体を得ることができる。
【００２０】
本発明の蛍光体を製造する際、添加するＶ族元素としてＰを用い、Ｈ３ＰＯ４を添加する場合、図１のグラフに示すように、該Ｈ３ＰＯ４の添加濃度を高くするのに従って発光強度が向上する。また、図２のグラフに示すように、Ｈ３ＰＯ４の添加濃度の変化に伴う、蛍光体の発光波長の大きな変化は無い。
このため、蛍光体へのＨ３ＰＯ４の添加濃度は、発光強度に影響を受けず、所望する発光強度が得られる添加濃度を適宜選択することができる。
本発明の蛍光体は、Ｈ３ＰＯ４の添加によってＰを含有することにより、高い発光強度及び発光特性が得られる。
【００２１】
また、本発明の蛍光体を製造する際、付活剤としてＣｅを用い、ＣｅＯ２を添加する場合、上述したように、発光強度が低下しない範囲でＣｅの添加量を調整し、所望の発光波長が得られる添加濃度を適宜選択することができる。
【００２２】
本発明の蛍光体を上記条件によって焼成する際の雰囲気は、Ｈ２、Ａｒ等の不活性ガス、Ｎ２等の雰囲気とすることができ、適宜採用することができるが、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中で行なうことが好ましい。
Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中で焼成することにより、蛍光体の発光強度をより向上させることができる（図１を参照）。
【００２３】
［ランプ］
本発明の好ましい実施形態におけるランプは、光源としてＬＥＤを備え、上述した本発明の蛍光体を備えて概略構成され、前記蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、波長変換する。
【００２４】
本発明のランプは、光源としてＬＥＤを備え、該ＬＥＤからの第１次の発光波長が、本発明の蛍光体を用いて第２次の発光波長に変換されることにより、出射光が任意の色調の波長となるとともに、発光強度が顕著に向上する。
【００２５】
本発明のランプに光源として用いられるＬＥＤとしては、発光波長が（☆２５０ｎｍから６００ｎｍ）に発光可能なものであれば特に限定されず、例えばＺｎＳｅやＩＩＩ族窒化物半導体等が使用できる。
ＩＩＩ族窒化物半導体は、ＩｎαＡｌβＧａ１−αーβＮ（ 但し、０≦α、０≦β、α＋β≦１）で表されるものである。この中で、効率の点から窒化ガリウム系化合物半導体が好ましく用いられる。このような窒化ガリウム系化合物半導体は、ＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法等により、発光素子として基板上に形成される。
窒化ガリウム系化合物半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造、あるいはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。また、半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を、量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や、多重量子井戸構造とすることもできる。
【００２６】
本発明の蛍光体をＬＥＤ上に設けてランプとする場合、少なくとも１種以上の蛍光体を単層又は複数層として層状に積層配置しても良いし、複数の蛍光体を単一の層内に混合して配置した構成としても良い。
ＬＥＤ上に蛍光体を設ける形態としては、ＬＥＤの表面を被覆するコーティング部材に蛍光体を混合する形態、ＬＥＤのモールド部材に蛍光体を混合する形態、或いはモールド部材に被せる被覆体に蛍光体を混合する形態、更にはＬＥＤランプの投光側前方に蛍光体を混合した透光可能なプレートを配置する形態等が挙げられる。
また、蛍光体を設ける形態としては、ＬＥＤ上のモールド部材に少なくとも１種以上の蛍光体を添加した構成としても良い。更に、１種以上の蛍光体からなる蛍光体層を、発光素子の外側に設けた構成としても良い。
ＬＥＤの外側に蛍光体を設ける形態としては、ＬＥＤのモールド部材の外側表面に、蛍光体を層状に塗布する形態、或いは蛍光体をゴム、樹脂、エラストマー、低融点ガラス等に分散させた成形体（例えばキャップ状）を作製し、これを発光素子に被覆する形態、又は前記成形体を平板状に加工し、これをＬＥＤの前方に配置する形態等が挙げられる。
蛍光体を樹脂に混ぜる場合には、樹脂に対する蛍光体の仕込み比として、例えば、質量％で、０．００１％から５０％の範囲とすることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。最適な仕込み比は、蛍光体の効率、粒径、比重、樹脂の粘性等によって異なり、これらに応じて仕込み比を決定するのが一般的である。
【００２７】
以上説明したように、本発明の蛍光体及びそれを用いたランプによれば、上述した構成及び作用により、蛍光体の第２次の発光波長を任意の色調の波長とすることができるとともに、発光強度を向上させることができる。これにより、ＬＥＤからの第１次の発光波長が同一波長であっても、１種類又は複数種類の蛍光体材料をそれぞれ用いることで、出力が高く発光特性に優れた光を任意の色調で得ることができる。
従って、高輝度且つ長寿命であるとともに、小型で汎用性に優れたランプが安価な構成で得られる。
【００２８】
なお、本発明の蛍光体及びそれを用いたランプは、特に４６０ｎｍ付近の青色域において効率良く励起させることができるため、青色ＬＥＤを光源として用い、青色ＬＥＤ励起によって蛍光体が黄色発光して白色光が得られるＬＥＤランプに用いた場合に、上述の優れた効果が一層顕著なものになる。
また、本発明のランプは、汎用性に優れていることから、ディスプレー、液晶バックライト、白色ＬＥＤ、照明用ＬＥＤ等、幅広い用途に用いることが可能となる。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例を示して本発明の蛍光体及びそれを用いたランプを具体的に説明するが、本発明の蛍光体及びそれを用いたランプは、以下の実施例の内容に限定されるものでは無い。
【００３０】
［実施例１］
図１及び図２は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２の各々を、Ｙ２．９１Ｃｅ０．０９Ａｌ５Ｏ１２となるように配合し、これに、５族元素としてＨ３ＰＯ４を用い、添加量と焼成雰囲気を変えて合成した蛍光体の、最大発光ピーク高さの相対強度（発光強度）、及び最大発光ピーク高さの波長（発光波長）を示すグラフである。
【００３１】
図１及び図２に示すデータの焼成雰囲気としては、「Ａｒ」及び「Ｎ２」はほぼ１００％のガスを用い、「Ｈ２」は４％の水素と９６％の窒素の混合ガスを用い、「大気」は大気雰囲気で焼成した。
【００３２】
比較用の蛍光体は、化成オプト社製ＴＹＰＥ:ＫＸ６９２Ｂとした。
この蛍光体は、一般的に入手可能な参照用蛍光体として用いられている同社のＴＹＰＥ：Ｐ４６−Ｙ３に対して１２０〜１３０％の発光強度を持つ、入手可能な蛍光体としては最も発光強度の大きい蛍光体であり、本実施例では、この蛍光体（ＴＹＰＥ：ＫＸ６９２Ｂ）の発光強度を１００％とした時の相対強度を示している。
【００３３】
図１のグラフに、Ｈ３ＰＯ４添加量と発光強度との関係を示す。
この関係より、Ｈ３ＰＯ４の添加量が増加すると発光強度は大きくなり、前記比較用の蛍光体に対して１２０％以上の発光強度が得られることがわかる。また、不活性ガス雰囲気（Ａｒ，Ｎ２）で焼成した場合に、その効果が大きい事がわかる。
【００３４】
図１のグラフに示すように、本例では、蛍光体に添加するＨ３ＰＯ４の量が、ｍｏｌｅ％で１〜５％の範囲の濃度になる量とされている。図１に示す結果より、本発明の蛍光体は、ＰとしてＨ３ＰＯ４を添加することにより、発光強度が向上するとともに、蛍光体の焼成雰囲気を、不活性ガスのＡｒ雰囲気中とすることにより、発光強度がより一層向上することが明らかである。
【００３５】
図２のグラフに、Ｈ３ＰＯ４添加量と発光波長との関係を示す。
この関係より、本発明の蛍光体は、Ｈ３ＰＯ４の添加に関わらず、発光波長の変化は小さく、非常に使用しやすい蛍光体であることがわかる。
【００３６】
図２のグラフに示すように、本例の蛍光体の発光波長は、Ｈ３ＰＯ４添加量がｍｏｌｅ％で１〜５％の範囲である場合、Ｈ３ＰＯ４の添加量に大きく影響されることが無い。このため、所望する発光波長に関わらず、Ｈ３ＰＯ４の添加量を決定することができる。
従って、本発明の蛍光体では、高い発光強度を所望する場合には、Ｈ３ＰＯ４添加量を上記範囲内で増量することにより、発光波長に大きな影響を与えること無く、蛍光体の発光強度を向上できることが明らかである。
【００３７】
［実施例２］
図３及び図４は、Ｙ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２の各々を、Ｙ（３−ｘ）ＣｅｘＡｌ５Ｏ１２となるように配合し、これに、５族元素としてＨ３ＰＯ４を用い、３ｍｏｌｅ％と一定量添加し、ＣｅＯ２濃度ｘ（ｍｏｌｅ％）を変化させ、焼成雰囲気を変えて合成した蛍光体の、最大発光ピーク高さの相対強度（発光強度）と最大発光ピーク高さの波長（発光波長）を示すグラフである。
【００３８】
図３及び図４に示すデータの焼成雰囲気としては、「Ｎ２」はほぼ１００％のガスを用い、「Ｈ２」は４％の水素と９６％の窒素の混合ガスを用いた。
【００３９】
比較用の蛍光体は、実施例１と同様、化成オプト社製ＴＹＰＥ：ＫＸ６９２Ｂとした。
【００４０】
図３のグラフに、蛍光体にＨ３ＰＯ４を添加した状態での、ＣｅＯ２（Ｃｅ）濃度と発光強度との関係を示す。
この関係より、Ｈ３ＰＯ４を添加した状態において、Ｃｅ濃度に応じて発光強度が大きくなり、Ｎ２雰囲気では、前記比較用の蛍光体に対して１２０％以上の発光強度が得られることがわかる。
【００４１】
図３のグラフに示すように、本例の蛍光体は、蛍光体に付活剤として添加するＣｅＯ２の量が、ｍｏｌｅ％で０．５〜５％のＣｅ濃度になる量とされている。図３に示す結果より、本発明の蛍光体の発光強度が向上していることが明らかである。また、Ｎ２及びＨ２雰囲気中ともに、上記範囲のＣｅ濃度における発光強度が１００％以上であり、Ｃｅ濃度が上記範囲である場合に、高い発光強度が得られることが明らかである。
【００４２】
図４のグラフに、蛍光体にＨ３ＰＯ４を添加した状態での、ＣｅＯ２（Ｃｅ）濃度と発光波長との関係を示す。
この関係より、Ｈ３ＰＯ４を添加した状態において、Ｃｅ濃度に応じて発光波長が大きく変化し、この変化は、一般的に知られているＧｄの置換効果より大きい事がわかる。この関係より、用途に合わせてＣｅＯ２濃度を選択すれば、発光強度と発光波長のバランスが取れた蛍光体の作製が可能になり、非常に使いやすい蛍光体であることが明らかである。
【００４３】
図４のグラフに示すように、本例では、蛍光体に含有されるＣｅ濃度が、ｍｏｌｅ％で０．５〜５％の範囲である場合、発光波長がほぼＣｅ濃度に応じて変動している。図４に示す結果より、本発明の蛍光体は、ＣｅＯ２添加量の設定によって所望する発光波長が得られ、特に蛍光体の焼成をＮ２雰囲気中で行なった場合には、Ｃｅ濃度と発光波長とがほぼ比例関係となることが明らかである。
また、上述した図３のグラフに示すように、Ｃｅ濃度が上記範囲である場合の発光強度は１００％以上であることから、ＣｅＯ２添加量が上記Ｃｅ濃度の範囲となる量であれば、高い発光強度が得られることが明らかである。
これらの結果より、Ｃｅ等の付活剤を含有してなる本発明の蛍光体は、高い発光強度を有しながら、所望の発光波長を容易に得られることが明らかである。
【００４４】
［実施例３］
図５は、Ｙ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２の各々を、Ｙ２．９１Ｃｅ０．０９Ａｌ５Ｏ１２となるように配合し、これに、５族元素である各種P（燐）化合物を添加し、焼成雰囲気を変えて合成した場合の、蛍光体原料合成時に添加したPの濃度と、蛍光体が合成された後の蛍光体中のPの濃度との関係を示すグラフである。
図５において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、各々、P化合物の種類と焼成雰囲気を変えて実施した例である
【００４５】
図５のグラフに示す関係より、蛍光体原料合成時に添加したPの濃度と、蛍光体が合成された後の蛍光体中のPの濃度は、ある程度相関があるものの、P源の化合物の種類、合成温度、合成雰囲気等の条件によって変化することがわかる。
従って、適正なP濃度は、これらの条件と、所望する蛍光体の特性によって適宜選択し、決定する必要があることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の蛍光体及びそれを用いたランプは、ディスプレー、バックライト光源、信号機、及び各種インジケータ等、種々の幅広い用途に使用することができ、産業上の利用価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の蛍光体の一例を説明する図であり、実施例１におけるＨ３ＰＯ４の添加量と発光強度との関係を示したグラフである。
【図２】本発明の蛍光体の一例を説明する図であり、実施例１におけるＨ３ＰＯ４の添加量と発光波長との関係を示したグラフである。
【図３】本発明の蛍光体の一例を説明する図であり、実施例２において、Ｈ３ＰＯ４濃度を３ｍｏｌｅ％に固定した場合の、Ｃｅ２Ｏ３濃度と発光強度との関係を示したグラフである。
【図４】本発明の蛍光体の一例を説明する図であり、実施例２において、Ｈ３ＰＯ４濃度を３ｍｏｌｅ％に固定した場合の、Ｃｅ２Ｏ３濃度と発光波長との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の蛍光体の一例を説明する図であり、実施例３において、蛍光体合成時のＰ濃度と、蛍光体合成後のＰ濃度との関係を示したグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光励起が可能な蛍光体に関し、特に、光源からの第１次の発光波長を変換して、第２次の発光波長として発光するための蛍光体及びその製造方法、並びにランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍光体とが組み合わせられた、小型であり、高輝度且つ長寿命のランプが提案されている。また、このようなランプは、ＬＥＤを用いることによって省電力化が可能となり、例えば、ディスプレー、バックライト光源、信号機、及び各種インジケータ等、種々の幅広い用途に使用されている。
【０００３】
上述のようなＬＥＤと蛍光灯とが組み合わされたランプは、光源であるＬＥＤの第１次の発光波長が１種類であっても、１種類又は複数種類の蛍光体を用いてＬＥＤの発光波長を変換し、第２次の発光波長とすることにより、任意の色調のランプを得ることができるというものである。
これにより、安定した発光が得られるランプが安価に得られ、上述のような幅広い用途に使用されている。
【０００４】
上述のような、ＬＥＤを光源としたランプに用いられる蛍光体として、母体成分がイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ＝Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）であり、付活材にセリウム（Ｃｅ）を含有した、ガーネット構造を有する蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ＝Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）が広く知られている。
このような、ガーネット構造を有するＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、温度特性に優れ、広い励起波長を持つとともに光波長の変換効率が高く、特に４６０ｎｍ付近の青色域において効率良く励起することから、青色ＬＥＤ励起によって黄色発光する白色ランプ用として用いられている他、ＬＥＤを用いたランプに広く用いられている。
【０００５】
ＬＥＤから出射される第１次の発光波長を、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体で波長変換して第２次の発光波長とすることにより、発光色を任意の色調とするランプとして、例えば特許文献１に記載のものがある。
【特許文献１】特許第３０６５２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を用いたランプでは、上記構成により、ＬＥＤの出射光を効率良く波長変換して任意の色調としている。
しかしながら、特許文献１に記載の蛍光体を用いたランプでは、第２次の発光強度が充分には得られず、また、発光波長（励起波長）を任意の帯域に変更する場合には、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体の成分組成の一部を置換する必要がある。
このため、発光強度を向上させるとともに、発光波長を容易に変更できる蛍光体の開発が強く求められていた。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、発光特性及び汎用性に優れ、安定した発光特性が安価な構成で得られる蛍光体及びその製造方法、並びにランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、以下の各発明を含んでいる。
すなわち、
（１） ガーネット構造を主体とする蛍光体に、Ｖ族元素を添加したことを特徴とする蛍光体、
（２） 前記蛍光体が、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を母体成分とし、さらに付活剤を含有した、ガーネット構造を有する蛍光体を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
（３） 前記Ｖ族元素の含有量が、５０ｍｏｌｅ％以下であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の蛍光体、
（４） 前記Ｖ族元素の含有量が、２５ｍｏｌｅ％以下であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の蛍光体、
（５） 前記Ｖ族元素がＰであり、燐化合物の状態で添加されてなることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の蛍光体、
（６） Ｙ化合物と、Ａｌ化合物と、Ｃｅ化合物と、Ｖ族元素の化合物とを混合して焼成し、ガーネット構造を主体とする蛍光体とすることを特徴とする蛍光体の製造方法、
（７） Ｙ酸化物と、Ａｌ酸化物と、Ｃｅ酸化物を所定の組成比になるように配合し、更に、燐化合物を添加して焼成することを特徴とする上記（６）に記載の蛍光体の製造方法、
（８） Ｙ酸化物としてＹ２Ｏ３を、Ａｌ酸化物としてＡｌ２Ｏ３を、Ｃｅ酸化物としてＣｅＯ２を、燐化合物としてＨ３ＰＯ４を用いることを特徴とする上記（７）に記載の蛍光体の製造方法、
（９） 不活性ガス中で焼成することを特徴とする上記（６）〜（８）の何れか１項に記載の蛍光体の製造方法、
（１０） 上記（６）〜（９）に記載の製造方法で得られる蛍光体、
（１１） 光源としてＬＥＤを備え、上記（１）〜（５）及び（１０）の何れか１項に記載の蛍光体を備え、該蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、波長変換することを特徴とするランプ、
（１２） 光源としてＬＥＤを備え、上記（１）〜（５）及び（１０）の何れか１項に記載の蛍光体を備え、該蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、白色光を発光することを特徴とするランプ、
の各発明である。
【０００９】
本発明の蛍光体は、上記（１）〜（５）に記載の構成により、発光強度及び発光波長を変化させることができる。また、Ｖ族元素の種類及び含有量により、発光強度及び発光波長が変化するので、所望する蛍光体特性に合わせて添加元素及び添加量を変えることにより、任意の特性を有する蛍光体が得られる。
また、本発明の蛍光体の製造方法は、上記（６）〜（９）に記載の構成により、所望する蛍光体特性に合わせて添加元素及び添加量を変えることで、任意の特性を有する、上記（１０）に記載の蛍光体が得られる。
また、本発明の蛍光体を用いたランプは、上記（１１）及び（１２）に記載の構成により、第１次の光源であるＬＥＤの発光波長を蛍光体で変換して第２次の発光波長とすることで、任意の色調で発光する、発光強度の大きい波長変換型のランプが得られる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の蛍光体及びその製造方法によれば、上記構成及び作用により、蛍光体の第２次の発光波長を任意の色調の波長とすることができるとともに、発光強度を向上させることができる。
これにより、ＬＥＤからの第１次の発光波長が同一波長であっても、１種類又は複数種類の蛍光体材料をそれぞれ用いることで、出力が高く発光特性に優れた光を任意の色調で得ることができる。
従って、高輝度且つ長寿命であるとともに、小型で汎用性に優れたランプが安価な構成で得られる。
本発明の蛍光体を用いたランプは、汎用性に優れていることから、ディスプレー、液晶バックライト、白色ＬＥＤ、照明用ＬＥＤ等、幅広い用途に用いることが可能となり、特に白色のＬＥＤランプとして用いた場合に高い効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の蛍光体及びそれを用いたランプの実施形態について説明する。
【００１２】
［蛍光体］
本発明の蛍光体は、ガーネット構造を主体とする蛍光体にＶ族元素を添加して概略構成される。
本発明の蛍光体は、例えば、光源となるＬＥＤ等の発光素子上に層形成され、光源励起で任意の色調で発光させることができるとともに、その発光強度を高めることができるというものである。
以下、本発明の蛍光体の成分組成について詳述する。
【００１３】
「付活剤」
本発明の好ましい実施形態における蛍光体は、ガーネット構造を主体とする前記蛍光体が、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ＝Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を母体成分とし、付活剤として、例えばセリウム（Ｃｅ）等を含有した、ガーネット構造を有する蛍光体を含んでなる。
本実施形態の蛍光体は、Ｃｅが付活剤として含有されていることにより、発光効率が高められている。
なお、蛍光体に含有される付活剤は、Ｃｅには限定されず、適宜選択して用いることができる。
【００１４】
図４のグラフに示すように、Ｃｅの含有量を増してゆくに従って、蛍光体の発光波長が高波長となる。このため、図３のグラフに示す発光強度が低下しない範囲でＣｅの添加量を調整し、所望の発光波長を得ることが好ましい。
本発明の蛍光体を、蛍光体を発光素子上に層形成して配することにより、発光強度を高めながら、所望の発光波長を得ることができる。
【００１５】
「Ｖ族元素」
本発明の蛍光体では、ＹＡＧ：Ｃｅ等のガーネット構造を主体とする蛍光体にＶ族元素を添加する。
本発明の蛍光体に添加されるＶ族元素は、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの群から選択される、少なくとも１種以上からなり、ガーネット構造を主体とする蛍光体に上記Ｖ族元素を添加することにより、発光強度が顕著に向上する。
また、蛍光体に添加するＶ族元素の種類及び量により、発光強度及び発光波長が変化する。添加するＶ族元素及び該Ｖ族元素の添加量を、所望する蛍光体特性に合わせて適宜設定することにより、任意の特性を有する蛍光体を得ることができる。
【００１６】
本発明の蛍光体は、Ｖ族元素の含有量が、５０ｍｏｌｅ％以下であることが好ましく、２５ｍｏｌｅ％以下であることがより好ましい。
蛍光体に含有されるＶ族元素の含有量を上記範囲とすることにより、発光強度及び発光特性をより効率的に向上させることができる。
Ｖ族元素の含有量が５０ｍｏｌｅ％を越えると、上述の作用が得られにくくなる。
【００１７】
また、本発明の蛍光体では、上記Ｖ族元素がＰ（燐）であることが好ましく、また、蛍光体に含有されるＰは、燐化合物の状態で添加されることが好ましい。
燐化合物としては、例えば、Ｈ３ＰＯ４等の燐酸化合物等が挙げられ、適宜選択して添加することができる。
蛍光体に含有されるＶ族元素をＰとすることにより、発光強度がより一層向上する。
【００１８】
［製造方法］
本発明の蛍光体の製造方法は、Ｙ化合物と、Ａｌ化合物と、Ｃｅ化合物と、Ｖ族元素の化合物とを混合して焼成し、ガーネット構造を主体とする蛍光体を得る方法として概略構成される。
また、本発明の蛍光体の製造方法は、Ｙ酸化物と、Ａｌ酸化物と、Ｃｅ酸化物を所定の組成比になるように配合し、更に、燐化合物を添加して焼成する方法とすることができる。
【００１９】
本発明の蛍光体を製造する場合、例えば、原料としてＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２の各々を用いて、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅとなるように配合し、これに、Ｖ族元素として燐化合物であるＨ３ＰＯ４等を、所望する発光強度及び波長が得られる量で添加する。
そして、所定の温度及び時間で焼成することにより、本発明の蛍光体を得ることができる。
【００２０】
本発明の蛍光体を製造する際、添加するＶ族元素としてＰを用い、Ｈ３ＰＯ４を添加する場合、図１のグラフに示すように、該Ｈ３ＰＯ４の添加濃度を高くするのに従って発光強度が向上する。また、図２のグラフに示すように、Ｈ３ＰＯ４の添加濃度の変化に伴う、蛍光体の発光波長の大きな変化は無い。
このため、蛍光体へのＨ３ＰＯ４の添加濃度は、発光強度に影響を受けず、所望する発光強度が得られる添加濃度を適宜選択することができる。
本発明の蛍光体は、Ｈ３ＰＯ４の添加によってＰを含有することにより、高い発光強度及び発光特性が得られる。
【００２１】
また、本発明の蛍光体を製造する際、付活剤としてＣｅを用い、ＣｅＯ２を添加する場合、上述したように、発光強度が低下しない範囲でＣｅの添加量を調整し、所望の発光波長が得られる添加濃度を適宜選択することができる。
【００２２】
本発明の蛍光体を上記条件によって焼成する際の雰囲気は、Ｈ２、Ａｒ等の不活性ガス、Ｎ２等の雰囲気とすることができ、適宜採用することができるが、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中で行なうことが好ましい。
Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中で焼成することにより、蛍光体の発光強度をより向上させることができる（図１を参照）。
【００２３】
［ランプ］
本発明の好ましい実施形態におけるランプは、光源としてＬＥＤを備え、上述した本発明の蛍光体を備えて概略構成され、前記蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、波長変換する。
【００２４】
本発明のランプは、光源としてＬＥＤを備え、該ＬＥＤからの第１次の発光波長が、本発明の蛍光体を用いて第２次の発光波長に変換されることにより、出射光が任意の色調の波長となるとともに、発光強度が顕著に向上する。
【００２５】
本発明のランプに光源として用いられるＬＥＤとしては、発光波長が（☆２５０ｎｍから６００ｎｍ）に発光可能なものであれば特に限定されず、例えばＺｎＳｅやＩＩＩ族窒化物半導体等が使用できる。
ＩＩＩ族窒化物半導体は、ＩｎαＡｌβＧａ１−αーβＮ（ 但し、０≦α、０≦β、α＋β≦１）で表されるものである。この中で、効率の点から窒化ガリウム系化合物半導体が好ましく用いられる。このような窒化ガリウム系化合物半導体は、ＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法等により、発光素子として基板上に形成される。
窒化ガリウム系化合物半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造、あるいはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。また、半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を、量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や、多重量子井戸構造とすることもできる。
【００２６】
本発明の蛍光体をＬＥＤ上に設けてランプとする場合、少なくとも１種以上の蛍光体を単層又は複数層として層状に積層配置しても良いし、複数の蛍光体を単一の層内に混合して配置した構成としても良い。
ＬＥＤ上に蛍光体を設ける形態としては、ＬＥＤの表面を被覆するコーティング部材に蛍光体を混合する形態、ＬＥＤのモールド部材に蛍光体を混合する形態、或いはモールド部材に被せる被覆体に蛍光体を混合する形態、更にはＬＥＤランプの投光側前方に蛍光体を混合した透光可能なプレートを配置する形態等が挙げられる。
また、蛍光体を設ける形態としては、ＬＥＤ上のモールド部材に少なくとも１種以上の蛍光体を添加した構成としても良い。更に、１種以上の蛍光体からなる蛍光体層を、発光素子の外側に設けた構成としても良い。
ＬＥＤの外側に蛍光体を設ける形態としては、ＬＥＤのモールド部材の外側表面に、蛍光体を層状に塗布する形態、或いは蛍光体をゴム、樹脂、エラストマー、低融点ガラス等に分散させた成形体（例えばキャップ状）を作製し、これを発光素子に被覆する形態、又は前記成形体を平板状に加工し、これをＬＥＤの前方に配置する形態等が挙げられる。
蛍光体を樹脂に混ぜる場合には、樹脂に対する蛍光体の仕込み比として、例えば、質量％で、０．００１％から５０％の範囲とすることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。最適な仕込み比は、蛍光体の効率、粒径、比重、樹脂の粘性等によって異なり、これらに応じて仕込み比を決定するのが一般的である。
【００２７】
以上説明したように、本発明の蛍光体及びそれを用いたランプによれば、上述した構成及び作用により、蛍光体の第２次の発光波長を任意の色調の波長とすることができるとともに、発光強度を向上させることができる。これにより、ＬＥＤからの第１次の発光波長が同一波長であっても、１種類又は複数種類の蛍光体材料をそれぞれ用いることで、出力が高く発光特性に優れた光を任意の色調で得ることができる。
従って、高輝度且つ長寿命であるとともに、小型で汎用性に優れたランプが安価な構成で得られる。
【００２８】
なお、本発明の蛍光体及びそれを用いたランプは、特に４６０ｎｍ付近の青色域において効率良く励起させることができるため、青色ＬＥＤを光源として用い、青色ＬＥＤ励起によって蛍光体が黄色発光して白色光が得られるＬＥＤランプに用いた場合に、上述の優れた効果が一層顕著なものになる。
また、本発明のランプは、汎用性に優れていることから、ディスプレー、液晶バックライト、白色ＬＥＤ、照明用ＬＥＤ等、幅広い用途に用いることが可能となる。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例を示して本発明の蛍光体及びそれを用いたランプを具体的に説明するが、本発明の蛍光体及びそれを用いたランプは、以下の実施例の内容に限定されるものでは無い。
【００３０】
［実施例１］
図１及び図２は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２の各々を、Ｙ２．９１Ｃｅ０．０９Ａｌ５Ｏ１２となるように配合し、これに、５族元素としてＨ３ＰＯ４を用い、添加量と焼成雰囲気を変えて合成した蛍光体の、最大発光ピーク高さの相対強度（発光強度）、及び最大発光ピーク高さの波長（発光波長）を示すグラフである。
【００３１】
図１及び図２に示すデータの焼成雰囲気としては、「Ａｒ」及び「Ｎ２」はほぼ１００％のガスを用い、「Ｈ２」は４％の水素と９６％の窒素の混合ガスを用い、「大気」は大気雰囲気で焼成した。
【００３２】
比較用の蛍光体は、化成オプト社製ＴＹＰＥ:ＫＸ６９２Ｂとした。
この蛍光体は、一般的に入手可能な参照用蛍光体として用いられている同社のＴＹＰＥ：Ｐ４６−Ｙ３に対して１２０〜１３０％の発光強度を持つ、入手可能な蛍光体としては最も発光強度の大きい蛍光体であり、本実施例では、この蛍光体（ＴＹＰＥ：ＫＸ６９２Ｂ）の発光強度を１００％とした時の相対強度を示している。
【００３３】
図１のグラフに、Ｈ３ＰＯ４添加量と発光強度との関係を示す。
この関係より、Ｈ３ＰＯ４の添加量が増加すると発光強度は大きくなり、前記比較用の蛍光体に対して１２０％以上の発光強度が得られることがわかる。また、不活性ガス雰囲気（Ａｒ，Ｎ２）で焼成した場合に、その効果が大きい事がわかる。
【００３４】
図１のグラフに示すように、本例では、蛍光体に添加するＨ３ＰＯ４の量が、ｍｏｌｅ％で１〜５％の範囲の濃度になる量とされている。図１に示す結果より、本発明の蛍光体は、ＰとしてＨ３ＰＯ４を添加することにより、発光強度が向上するとともに、蛍光体の焼成雰囲気を、不活性ガスのＡｒ雰囲気中とすることにより、発光強度がより一層向上することが明らかである。
【００３５】
図２のグラフに、Ｈ３ＰＯ４添加量と発光波長との関係を示す。
この関係より、本発明の蛍光体は、Ｈ３ＰＯ４の添加に関わらず、発光波長の変化は小さく、非常に使用しやすい蛍光体であることがわかる。
【００３６】
図２のグラフに示すように、本例の蛍光体の発光波長は、Ｈ３ＰＯ４添加量がｍｏｌｅ％で１〜５％の範囲である場合、Ｈ３ＰＯ４の添加量に大きく影響されることが無い。このため、所望する発光波長に関わらず、Ｈ３ＰＯ４の添加量を決定することができる。
従って、本発明の蛍光体では、高い発光強度を所望する場合には、Ｈ３ＰＯ４添加量を上記範囲内で増量することにより、発光波長に大きな影響を与えること無く、蛍光体の発光強度を向上できることが明らかである。
【００３７】
［実施例２］
図３及び図４は、Ｙ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２の各々を、Ｙ（３−ｘ）ＣｅｘＡｌ５Ｏ１２となるように配合し、これに、５族元素としてＨ３ＰＯ４を用い、３ｍｏｌｅ％と一定量添加し、ＣｅＯ２濃度ｘ（ｍｏｌｅ％）を変化させ、焼成雰囲気を変えて合成した蛍光体の、最大発光ピーク高さの相対強度（発光強度）と最大発光ピーク高さの波長（発光波長）を示すグラフである。
【００３８】
図３及び図４に示すデータの焼成雰囲気としては、「Ｎ２」はほぼ１００％のガスを用い、「Ｈ２」は４％の水素と９６％の窒素の混合ガスを用いた。
【００３９】
比較用の蛍光体は、実施例１と同様、化成オプト社製ＴＹＰＥ：ＫＸ６９２Ｂとした。
【００４０】
図３のグラフに、蛍光体にＨ３ＰＯ４を添加した状態での、ＣｅＯ２（Ｃｅ）濃度と発光強度との関係を示す。
この関係より、Ｈ３ＰＯ４を添加した状態において、Ｃｅ濃度に応じて発光強度が大きくなり、Ｎ２雰囲気では、前記比較用の蛍光体に対して１２０％以上の発光強度が得られることがわかる。
【００４１】
図３のグラフに示すように、本例の蛍光体は、蛍光体に付活剤として添加するＣｅＯ２の量が、ｍｏｌｅ％で０．５〜５％のＣｅ濃度になる量とされている。図３に示す結果より、本発明の蛍光体の発光強度が向上していることが明らかである。また、Ｎ２及びＨ２雰囲気中ともに、上記範囲のＣｅ濃度における発光強度が１００％以上であり、Ｃｅ濃度が上記範囲である場合に、高い発光強度が得られることが明らかである。
【００４２】
図４のグラフに、蛍光体にＨ３ＰＯ４を添加した状態での、ＣｅＯ２（Ｃｅ）濃度と発光波長との関係を示す。
この関係より、Ｈ３ＰＯ４を添加した状態において、Ｃｅ濃度に応じて発光波長が大きく変化し、この変化は、一般的に知られているＧｄの置換効果より大きい事がわかる。この関係より、用途に合わせてＣｅＯ２濃度を選択すれば、発光強度と発光波長のバランスが取れた蛍光体の作製が可能になり、非常に使いやすい蛍光体であることが明らかである。
【００４３】
図４のグラフに示すように、本例では、蛍光体に含有されるＣｅ濃度が、ｍｏｌｅ％で０．５〜５％の範囲である場合、発光波長がほぼＣｅ濃度に応じて変動している。図４に示す結果より、本発明の蛍光体は、ＣｅＯ２添加量の設定によって所望する発光波長が得られ、特に蛍光体の焼成をＮ２雰囲気中で行なった場合には、Ｃｅ濃度と発光波長とがほぼ比例関係となることが明らかである。
また、上述した図３のグラフに示すように、Ｃｅ濃度が上記範囲である場合の発光強度は１００％以上であることから、ＣｅＯ２添加量が上記Ｃｅ濃度の範囲となる量であれば、高い発光強度が得られることが明らかである。
これらの結果より、Ｃｅ等の付活剤を含有してなる本発明の蛍光体は、高い発光強度を有しながら、所望の発光波長を容易に得られることが明らかである。
【００４４】
［実施例３］
図５は、Ｙ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２の各々を、Ｙ２．９１Ｃｅ０．０９Ａｌ５Ｏ１２となるように配合し、これに、５族元素である各種P（燐）化合物を添加し、焼成雰囲気を変えて合成した場合の、蛍光体原料合成時に添加したPの濃度と、蛍光体が合成された後の蛍光体中のPの濃度との関係を示すグラフである。
図５において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、各々、P化合物の種類と焼成雰囲気を変えて実施した例である
【００４５】
図５のグラフに示す関係より、蛍光体原料合成時に添加したPの濃度と、蛍光体が合成された後の蛍光体中のPの濃度は、ある程度相関があるものの、P源の化合物の種類、合成温度、合成雰囲気等の条件によって変化することがわかる。
従って、適正なP濃度は、これらの条件と、所望する蛍光体の特性によって適宜選択し、決定する必要があることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の蛍光体及びそれを用いたランプは、ディスプレー、バックライト光源、信号機、及び各種インジケータ等、種々の幅広い用途に使用することができ、産業上の利用価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の蛍光体の一例を説明する図であり、実施例１におけるＨ３ＰＯ４の添加量と発光強度との関係を示したグラフである。
【図２】本発明の蛍光体の一例を説明する図であり、実施例１におけるＨ３ＰＯ４の添加量と発光波長との関係を示したグラフである。
【図３】本発明の蛍光体の一例を説明する図であり、実施例２において、Ｈ３ＰＯ４濃度を３ｍｏｌｅ％に固定した場合の、Ｃｅ２Ｏ３濃度と発光強度との関係を示したグラフである。
【図４】本発明の蛍光体の一例を説明する図であり、実施例２において、Ｈ３ＰＯ４濃度を３ｍｏｌｅ％に固定した場合の、Ｃｅ２Ｏ３濃度と発光波長との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の蛍光体の一例を説明する図であり、実施例３において、蛍光体合成時のＰ濃度と、蛍光体合成後のＰ濃度との関係を示したグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガーネット構造を主体とする蛍光体に、Ｖ族元素を添加したことを特徴とする蛍光体。
【請求項２】
前記蛍光体が、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を母体成分とし、さらに付活剤を含有した、ガーネット構造を有する蛍光体を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
前記Ｖ族元素の含有量が、５０ｍｏｌｅ％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光体。
【請求項４】
前記Ｖ族元素の含有量が、２５ｍｏｌｅ％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光体。
【請求項５】
前記Ｖ族元素がＰであり、燐化合物の状態で添加されてなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の蛍光体。
【請求項６】
Ｙ化合物と、Ａｌ化合物と、Ｃｅ化合物と、Ｖ族元素の化合物とを混合して焼成し、ガーネット構造を主体とする蛍光体とすることを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項７】
Ｙ酸化物と、Ａｌ酸化物と、Ｃｅ酸化物を所定の組成比になるように配合し、更に、燐化合物を添加して焼成することを特徴とする請求項６に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項８】
Ｙ酸化物としてＹ２Ｏ３を、Ａｌ酸化物としてＡｌ２Ｏ３を、Ｃｅ酸化物としてＣｅＯ２を、燐化合物としてＨ３ＰＯ４を用いることを特徴とする請求項７に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項９】
不活性ガス中で焼成することを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか１項に記載の製造方法によって得られる蛍光体。
【請求項１１】
光源としてＬＥＤを備え、請求項１〜５及び請求項１０の何れか１項に記載の蛍光体を備え、該蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、波長変換することを特徴とするランプ。
【請求項１２】
光源としてＬＥＤを備え、請求項１〜５及び請求項１０の何れか１項に記載の蛍光体を備え、該蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、白色光を発光することを特徴とするランプ。
【請求項１】
ガーネット構造を主体とする蛍光体に、Ｖ族元素を添加したことを特徴とする蛍光体。
【請求項２】
前記蛍光体が、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を母体成分とし、さらに付活剤を含有した、ガーネット構造を有する蛍光体を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
前記Ｖ族元素の含有量が、５０ｍｏｌｅ％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光体。
【請求項４】
前記Ｖ族元素の含有量が、２５ｍｏｌｅ％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光体。
【請求項５】
前記Ｖ族元素がＰであり、燐化合物の状態で添加されてなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の蛍光体。
【請求項６】
Ｙ化合物と、Ａｌ化合物と、Ｃｅ化合物と、Ｖ族元素の化合物とを混合して焼成し、ガーネット構造を主体とする蛍光体とすることを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項７】
Ｙ酸化物と、Ａｌ酸化物と、Ｃｅ酸化物を所定の組成比になるように配合し、更に、燐化合物を添加して焼成することを特徴とする請求項６に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項８】
Ｙ酸化物としてＹ２Ｏ３を、Ａｌ酸化物としてＡｌ２Ｏ３を、Ｃｅ酸化物としてＣｅＯ２を、燐化合物としてＨ３ＰＯ４を用いることを特徴とする請求項７に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項９】
不活性ガス中で焼成することを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか１項に記載の製造方法によって得られる蛍光体。
【請求項１１】
光源としてＬＥＤを備え、請求項１〜５及び請求項１０の何れか１項に記載の蛍光体を備え、該蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、波長変換することを特徴とするランプ。
【請求項１２】
光源としてＬＥＤを備え、請求項１〜５及び請求項１０の何れか１項に記載の蛍光体を備え、該蛍光体によって前記ＬＥＤの出射光を吸収し、白色光を発光することを特徴とするランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１９７６０８（Ｐ２００７−１９７６０８Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９３２３（Ｐ２００６−１９３２３）
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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