JP4617323B2 - 新しい組成の黄色発光Ｃｅ３＋賦活シリケート系黄色蛍光体、その製造方法及び前記蛍光体を包含する白色発光ダイオード - Google Patents
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Description
本発明は、Ce3+で賦活されたシリケート系蛍光体及びこれを利用した白色発光ダイオードに関する。より詳細には、従来の蛍光体に比べて広い波長の発光スペクトルを示し、青色発光ダイオードだけでなく長波長紫外線発光ダイオードを利用して白色光を具現することのできる蛍光体、これを包含する発光ダイオード及びその製造方法に関する。
白色発光ダイオード(以下、発光ダイオードをLEDと略記する)は、従来の一般照明の光源を代替することのできる次世代発光素子の1つである。白色LEDは、消費電力が従来の光源(電球など)より非常に少なく高効率と高輝度を実現し、長寿命と早い応答速度を有するメリットがある。
白色LEDの作製方法は大きく3つの方法に大別することができる。即ち、高輝度の赤色、緑色及び青色LEDを組合せて作製する方法と、長波長紫外線LED上に赤色、緑色及び青色発光蛍光体をコーティングする方法及び青色LED上に黄色発光蛍光体をコーティングする方法などがある。
先ず、第1の方法は、赤色、緑色及び青色LEDチップを組合せて作製する方法であって、3つのLEDチップを組合せて1つの発光装置を作製するので、互に異なる半導体薄膜を利用して青色、緑色、赤色を発光するLEDチップを作製するため、LEDの製造工程に高額の投資費が必要であり、高いコストアップの問題がある。
第２の方法は、長波長紫外線LEDチップ上に赤色、緑色及び青色の発光蛍光体をコーティングする方法であって、国際出願公開公報WO98/039805に開示されている。この方法は、紫外線を3原色蛍光物質に透過させ、三波長白色光を作り出す最も理想的な方法である。しかし、LEDにおいて激しい熱の放出があり、発光効率が良好でなく、なお、長波長紫外線に対する発光効率の良好な蛍光体が未だ発見されていない。日本国の日亜化学と豊田合成の場合も僅か2乃至3ｍＷの出力を現すだけである。その理由は、長波長紫外線LEDチップをコーティングする透明な樹脂が開発されていないので、大部分の場合、有機樹脂を使用している。しかし、前記有機樹脂は紫外線を吸収するとともに劣化させるため、LEDの寿命及び品質を低下させる要因となる問題がある。
最後の第3の方法は、青色LEDチップ上に黄色発光蛍光体をコーティングして白色LEDを作製する技術であって、現在最も広い研究対象になっている。その技術構造が簡単で作製方法が容易であるのみならず、高輝度の白色光を得ることができるというメリットがある。この方法は、前記日亜化学が特許出願した国際出願公開公報WO98/05078号に開示されており、S. Nakamuraの著書(S. Nakamura, “The Blue Laser Diode”, Springer-Verlag, P. 216-219, 1997)にも詳細に説明されている。つまり、LEDから発光された青色の光が、イットリウムアルミニウムガーネット(Y2Al5O12 : Ce3+ ; YAGと略記)の蛍光体に吸収された後、黄色の光を発光させることによって、青色と黄色光の組合せにより白色光が作製されるようにすることである。しかし、前記YAG系の発光蛍光体は、発光波長の特性上、赤色領域の発光強度が相対的に弱いので、優秀な演色性(color rendering)を得ることが難しく、色温度に敏感であるため、照明及びLCDのカラー背景光源としては適合しないという問題がある。
一方、韓国化学研究院によって、Eu2+で賦活されたストロンチウムシリケート蛍光体を提案しているが(韓国特許公開公報第2004-0085039号)、中心波長が約570ｎｍ程度であり、発光の幅が狭いので黄色でないオレンジ色の発光を呈し、青色LEDと結合するときに望む白色光を得ることができないという問題がある。
又、前記青色LEDを利用して白色光を発光させるために、YAG:Ce或はSr3SiO5:Eu2+の他に前記青色LEDによって励起される好適な蛍光物質は発見されていない。つまり、従来は、前記青色LEDを利用して主に前記YAG:Ceの蛍光体によって白色LEDを具現しているのが実情である。以上のような問題を解決するためには、前記YAG:Ce以外の新しい黄色発光蛍光物質が切に要求されている。
本発明は、前記のような従来技術が有する問題を解決するべく案出された発明であって、本発明の目的は、従来の蛍光体に比べて、広い波長の発光スペクトルを示し、青色LEDだけでなく長波長紫外線LEDを使用して白色光を具現することのできる蛍光体及び蛍光体の製造方法を提供する。
本発明の他の目的は、従来の青色LEDチップ又は長波長紫外線LEDチップと前記LEDチップから出射された光により励起される前記蛍光体を包含するLEDを提供する。
前記の目的を達成するために、本発明による蛍光体は、下記の組成式で表す蛍光体である。
(Sr1-y-zMyNz)3-xSiO5:Ce3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0≦y≦1、Mは周期律表上のアルカリ土類金属から選択され、zは0≦z≦0.5、Nは周期律表上のアルカリ金属から選択される蛍光体を提供する。
本発明は、前記蛍光体により発光する光は、好ましくは、450〜750ｎｍの波長帯を有する蛍光体を提供する。
(Sr1-y-zMyNz)3-xSiO5:Ce3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0≦y≦1、Mは周期律表上のアルカリ土類金属から選択され、zは0≦z≦0.5、Nは周期律表上のアルカリ金属から選択される蛍光体を提供する。
本発明は、前記蛍光体により発光する光は、好ましくは、450〜750ｎｍの波長帯を有する蛍光体を提供する。
また、本発明は、LEDチップと前記LEDチップから出射された光により励起される下記組成式で表す蛍光体を包含するLEDを提供する。
(Sr1-y-zMyNz)3-xSiO5:Ce3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0≦y≦1、Mは周期律表上のアルカリ土類金属から選択され、zは0≦z≦0.5、Nは周期律表上のアルカリ金属から選択される。
(Sr1-y-zMyNz)3-xSiO5:Ce3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0≦y≦1、Mは周期律表上のアルカリ土類金属から選択され、zは0≦z≦0.5、Nは周期律表上のアルカリ金属から選択される。
本発明は、好ましくは、前記LEDチップが青色LEDチップ又は長波長の紫外線LEDチップであるLEDを提供する。
本発明は、好ましくは、前記LEDチップのメーンピーク波長が400〜470ｎｍであるLEDを提供する。
本発明は、好ましくは、前記蛍光体により発光する光は450〜750ｎｍの波長帯を有するLEDを提供する。
また、本発明は、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、シリカ(SiO2)、及び酸化セリウム(CeO2)を混合する段階と、前記混合物を乾燥する段階と、前記乾燥された混合物を還元雰囲気で熱処理する段階を包含してなる下記組成式で表す蛍光体の製造方法を提供する。
(Sr1-y-zMyNz)3-xSiO5:Ce3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0≦y≦1、Mは周期律表上のアルカリ土類金属から選択され、zは0≦z≦0.5、Nは周期律表上のアルカリ金属から選択される。
(Sr1-y-zMyNz)3-xSiO5:Ce3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0≦y≦1、Mは周期律表上のアルカリ土類金属から選択され、zは0≦z≦0.5、Nは周期律表上のアルカリ金属から選択される。
本発明は、好ましくは、前記乾燥段階の温度が80〜150℃下で実行される蛍光体の製造方法を提供する。
本発明は、好ましくは、前記熱処理段階の温度が800〜1600℃下で実行される蛍光体の製造方法を提供する。
本発明は、好ましくは、前記熱処理段階の還元雰囲気は水素含量が混合ガスの全体積を基準に2〜25体積％である室素混合ガスを供給して造成される蛍光体の製造方法を提供する。
以下、本発明の内容をより詳細に説明する。
本発明による蛍光体は、LED、特に白色LEDの製造において非常に有用であり、本発明の蛍光体は下記の組成式で表すことができる。
(Sr1-y-zMyNz)3-xSiO5:Ce3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0≦y≦1、Mは周期律表上のアルカリ土類金属、例えば、Mg、Ca、Baなどから選択される少なくとも1つの元素を包含し、zは0≦z≦0.5、Nは周期律表上のアルカリ金属、例えば、Li、Na、K、Rbなどから選択される少なくとも１つの元素を包含して構成される。
(Sr1-y-zMyNz)3-xSiO5:Ce3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0≦y≦1、Mは周期律表上のアルカリ土類金属、例えば、Mg、Ca、Baなどから選択される少なくとも1つの元素を包含し、zは0≦z≦0.5、Nは周期律表上のアルカリ金属、例えば、Li、Na、K、Rbなどから選択される少なくとも１つの元素を包含して構成される。
前記組成による本発明の蛍光体は、SrとSiが母体を形成し、Ce3+は活性剤として作用する。この時、Ceの量が0.001より少ない場合は活性剤としての役割を充分果すことができなく、１より多い場合は、濃度消光現像(concentration quenching effect)を起して輝度の低下が大きくなるので好ましくない。
前記本発明の蛍光体組成式の中、ｙは0の値を有することができ、Srは必要に従ってMg、Ca、Baなどのアルカリ土類金属元素に置換することもできる。この時、前記置換されるMがBaである場合は、前記組成式において、ｙは0＜y≦0.9であるものがBaとSrのイオン半径の差異が大きくないので、イオン置換の側面から見て望ましく、前記MがCa、Mgである場合は、Srとのイオン半径の差異がBaの場合より大きいため、母体の象形性が円滑でないので前記組成式においてｙは0＜y≦0.5であることが好ましい。
また、前記式において、ｚは０の値を有することができ、必要によりCe3+がSr2+の位置に置換されるため、電荷バランス(charge balance)を合せるために1価のアルカリ金属元素を置換することもできる。この時、前記NがLi、Naの場合はSrとイオン半径の差異が大きいので、母体の象形性に好ましくない。従って、前記組成式において、ｚは0＜ｚ≦0.3であることが好ましく、NがKである場合は、前記組成式において、ｚは0＜ｚ≦0.5であることが好ましい。また、あまり多く置換される場合は、格子内のイオン半径の差異が大きくなるので、母体上に構造の反りがあってやはり好ましくない。
前記本発明による蛍光体は、下記のような方法に従って製造される。
本発明の好ましい実施例においては、前記蛍光体の原料物質として炭酸ストロンチウム(SrCO3)、シリカ(SiO2)、酸化セリウム(CeO2)が使用される。この時、必要に従って、SrはMg、Ca、Baなどのアルカリ土類金属元素に置換することができることは前述の通りである。
本発明のCe3+賦活シリケート系蛍光体は、前記主原料である炭酸ストロンチウム(SrCO3)、シリカ(SiO2)、及び酸化セリウム(CeO2)を混合する段階と、前記混合物を乾燥する段階と、前記乾燥された混合物を還元雰囲気下で熱処理する段階を通じて製造することができる。
前記の各工程段階をより具体的に説明する。
まず、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、シリカ(SiO2)、及び酸化セリウム(CeO2)を称量(weighing)した後、所定の溶媒下で混合する。
より詳述すると、前記物質を望む組成の所定比率に合せて称量し、効果的な混合のために前記溶媒としてはエタノール或はアセトンを使用する。また、前記溶媒混合物を、ボールミル(Ball mill)又は瑪瑙乳鉢(agate mortar) のような混合機を使用して均一な組成になるべく混合する。
前記のように、均一な組成を得るためにはボールミルなどの混合機で充分に混合し、混合された混合物をオーブン(天火)によって乾燥する。ここでオーブンの乾燥温度は80〜150℃の範囲、乾燥時間は1〜24時間に設定することができる。以後、乾燥された混合物を高純度アルミナチューブに仕込み、前記アルミナチューブを電気炉に格納した後、水素・窒素混合ガスの還元雰囲気下で熱処理を行う。ここで、熱処理温度が800℃未満の場合には、Ce3+賦活炭酸ストロンチウムの単一結晶が完全に生成されなくなり発光効率が減少し、一方、1600℃を超える場合には、過反応により輝度が急激に低下することもある。従って、前記熱処理の温度は、800〜1600℃とし、熱処理の時間は1〜36時間に設定することが好ましい。
前記混合ガスは、還元雰囲気のために室素と水素の混合ガスを利用するが、混合ガスの全体積対比水素含量が2〜25体積(ｖ/ｖ)％の混合ガスを使用する。
前記のように熱処理して焼成した後、常温まで冷却し、前記混合・焼成物を充分粉砕して5〜20μｍ直径のサイズを有する粉末状になった蛍光体を得ることになる。このように作製された粉末状蛍光体をGaN、ZnOなどによって製造された、420〜470ｎｍ付近の波長を有する青色LEDチップ又は400〜420ｎｍ付近の波長を有する長波長紫外線LEDチップにコーティングする。このとき、好ましくは1乃至40重量％の前記粉末蛍光体をエポキシ樹脂又はシリコン系樹脂と混合してLEDチップにコーティングした後、130〜200℃の温度で硬化させ、本発明の白色LEDを作製することになる。
本発明によりCe3+賦活炭酸ストロンチウムシリケート系黄色蛍光体を製造することができ、広い波長の発光スペクトルを有し、青色LEDチップを励起エネルギー源として使用することにより効率的な発光能を有する蛍光体を得ることができる。
また、本発明の蛍光体を長波長紫外線LEDチップに適用する場合にも高輝度の発光が確認され、望む白色光を具現することができる。
本発明の蛍光体は、青色LEDチップ、長波長紫外線LEDチップ及び液晶ディスプレイの背面光源に適用したとき、非常に高輝度の発光効率を表すため、照明、ノートブック、携帯電話などの液晶ディスプレイ用背面光源に使用する場合、特に効果的であることが確認された。
以下、本発明を添付した図面を参照して好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による青色LEDチップ及び長波長紫外線LEDチップを使用した白色LEDの構造が概略的に例示されている。図１を参照するとき、本発明による青色LEDチップ或は長波長紫外線LEDチップを使用した白色LEDは、反射カップ11と前記反射カップ11上に設置されるInGaN系のLEDチップ13(長波長紫外線LEDの場合はGaN系のLEDチップ)と前記LEDチップ13から出射された光によって励起される蛍光体17と、前記LEDチップ13に連結される電極線15及び前記LEDチップ13を封入する光透光性エポキシ19を包含して構成される。より詳細には、前記InGaN系のLEDチップ13は電極線15により外部電源と連結され、電源の印加により前記InGaN系LEDチップ13から出射された光により励起される蛍光体17が、エポキシ樹脂19と混合されて、LEDチップ13の外部に形成される。なお、本発明によるLEDの構成は前記の構成例に限定されるものではなく、従来技術における構成要素を付加、変更、削除することが可能である。即ち、前記蛍光体17は、エポキシ樹脂の他にシリコン樹脂とも混合され、前記LEDチップ13の周囲をモールディングする方法によっても白色LEDを構成することができる。前記のような構成により長波長紫外線の白色LEDも形成される。つまり、光透光性樹脂としてエポキシ樹脂の他にシリコン樹脂も使用することができる。前記蛍光体17は、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂と混合され前記LEDチップ13の外部で前記LEDチップ13の発光層から出射された光を前記蛍光体17の励起光源とする。
ここで、白色光が具現される過程をさらに詳細に説明する。前記LEDチップ13から出射された青色光は、前記Ce3+賦活ストロンチウムシリケート系蛍光体を通過する。このとき、一部の光はCe3+賦活ストロンチウムシリケート系蛍光体からなる黄色蛍光体を励起させて黄色の現出に使用されるとともに、残りの光は青色光のまま透過することになる。このように前記LEDチップ13から出射された青色光が前記黄色蛍光体を通過しながら励起された黄色光と、前記黄色蛍光体をそのまま透過した青色光が互に重畳されて白色の光を具現する。
〔実施例〕
以下、本発明における好適な実施例を図面を参照して説明する。ただ、以下の実施例は本発明の請求範囲を限定するものではなく、本発明の属する技術分野の当業者であれば、特許請求範囲に記載された発明の思想及び領域の範囲内で多様に修正・変更することができる。
以下、本発明における好適な実施例を図面を参照して説明する。ただ、以下の実施例は本発明の請求範囲を限定するものではなく、本発明の属する技術分野の当業者であれば、特許請求範囲に記載された発明の思想及び領域の範囲内で多様に修正・変更することができる。
〔実施例1〕Ce3+賦活炭酸ストロンチウムシリケート系蛍光体(以下、“本発明による蛍光体”と略記することもある)の製造
前記実施形態の製造工程段階に対する説明を具体的に実験した。即ち、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、シリカ(SiO2)、及び酸化セリウム(CeO2)、炭酸リチウム(Li2CO3)を2.94：1：0.03：0.03のモル比で称量し、これらを混合させる溶媒としてエタノールを使用してボールミル又は瑪瑙乳鉢を使用して均一な造成になるよう充分混合した。次いで、オーブンによる乾燥段階において乾燥温度は120℃、乾燥時間は24時間に設定した。前記乾燥工程の後、熱処理温度を1350℃、熱処理時間を36時間に設定した。ここで、還元雰囲気を造成するために、混合ガスの全体積対比2〜25体積％の水素混合ガスを使用した。前記のような実験過程を通じてSr2.94Li0.03SiO5：Ce3+ 0.03の組成式で表すCe3+賦活炭酸ストロンチウムシリケート系黄色蛍光体を得た。次いで、460ｎｍ付近のメーンピークを有するInGaNのLEDチップを使用して図１に図示するような白色LEDを製造した。
前記実施形態の製造工程段階に対する説明を具体的に実験した。即ち、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、シリカ(SiO2)、及び酸化セリウム(CeO2)、炭酸リチウム(Li2CO3)を2.94：1：0.03：0.03のモル比で称量し、これらを混合させる溶媒としてエタノールを使用してボールミル又は瑪瑙乳鉢を使用して均一な造成になるよう充分混合した。次いで、オーブンによる乾燥段階において乾燥温度は120℃、乾燥時間は24時間に設定した。前記乾燥工程の後、熱処理温度を1350℃、熱処理時間を36時間に設定した。ここで、還元雰囲気を造成するために、混合ガスの全体積対比2〜25体積％の水素混合ガスを使用した。前記のような実験過程を通じてSr2.94Li0.03SiO5：Ce3+ 0.03の組成式で表すCe3+賦活炭酸ストロンチウムシリケート系黄色蛍光体を得た。次いで、460ｎｍ付近のメーンピークを有するInGaNのLEDチップを使用して図１に図示するような白色LEDを製造した。
図２は、本発明による黄色発光蛍光体のXRD回折パターンを示すグラフである。図２から確認できるように本発明による蛍光体は、正方晶系相(Tetragonal phase)のストロンチウムシリケート相が好適に形成されたことを確認することができる。
図３は、本発明による黄色発光蛍光体(実線)との比較例としてオレンジ色の発光Eu2+賦活炭酸ストロンチウムシリケート系蛍光体(破線)及びYAG:Ce系蛍光体(点線)の光ルミネセンス(PL)を測定した結果である。比較例のオレンジ色発光Eu2+賦活炭酸ストロンチウムシリケート系蛍光体の場合、緑色領域の発光強度が弱いので演色特性が劣る反面、本発明の蛍光体は広い波長のスペクトルを示して緑色領域から赤色領域まで優秀な発光強度を示している。
図4は、本発明の黄色発光蛍光体と従来のYAG系蛍光体及びEu2+賦活ストロンチウムシリケート系蛍光体をそれぞれInGaNチップの上に塗布して製造した白色LEDに対する発光スペクトルを示すグラフである。グラフの実線は前記本発明の実験で得た黄色発光蛍光体(組成式：Sr2.94Li0.03SiO5：Ce3+ 0.03)を使用して製造した白色LEDのスペクトルを示し、点線は既存のInGaNチップを使用したLEDのスペクトルを示す。
図４を参照するとき、本発明による蛍光体により励起されて放出される光の波長は、460〜750ｎｍの広い波長のスペクトルを示し、前記蛍光体を使用して製造された白色LEDは420〜730ｎｍの広い波長のスペクトルを示し、輝度も比較例と比べてさらに改善されていることを確認することができた。従って、本発明による蛍光体を使用することにより、色純度の改善が可能となり、青色LEDチップや長波長紫外線LEDチップ又は、能動発光型液晶ディスプレイに使用する場合、高効率の蛍光物質として利用することができる。
〔実施例2〕長波長紫外線LEDチップと本発明の蛍光体とを使用した白色LEDの製造
前記実施例1のCe3+賦活炭酸ストロンチウムシリケート系蛍光体を405ｎｍ付近のメーンピークを有するGaNの長波長紫外線LEDチップに使用して図１の図示と同様な長波長紫外線白色LEDを製造した。
前記実施例1のCe3+賦活炭酸ストロンチウムシリケート系蛍光体を405ｎｍ付近のメーンピークを有するGaNの長波長紫外線LEDチップに使用して図１の図示と同様な長波長紫外線白色LEDを製造した。
図５は、本発明の蛍光体(組成式：Sr2.94Li0.03SiO5：Ce3+ 0.03)を使用して製造した白色LEDチップと既存のInGaNチップを使用したLEDチップを比較したグラフである。ここで、実線は本発明の実験で得た蛍光体(Sr2.94Li0.03SiO5：Ce3+ 0.03)を使用して製造した白色LEDチップのスペクトルを示し、点線はYAG系蛍光体を使用したLEDチップのスペクトルを示す。GaN又はZnO長波長紫外線LEDチップを使用する場合、YAG系蛍光体は吸収が殆どないので、黄色発光が殆ど現れないため、白色光の現出ができない反面、本発明の蛍光体は波長405ｎｍにおいても優秀な励起特性を示して広い領域で黄色の発光ができるので、長波長紫外線蛍光体と結合して優秀な白色光を示した。本発明の蛍光体は、長波長紫外線LEDチップによって450〜750ｎｍの広い波長のスペクトルを示し、メーンピークも広く変るので、色純度の改善が可能となり長波長紫外線LEDチップ及び能動発光型液晶ディスプレイに使用する場合、高効率の黄色発光物質として利用することができる。
図６は、波長460ｎｍをメーンピークとするLEDチップと本発明の蛍光体を使用して製造された白色LEDを対象として電流によってスペクトルを測定したグラフである。図６のグラフのように、印加電流の増加に従って、波長460ｎｍメーンピークのLEDと本発明による蛍光体の発光強度がさらに増加する優秀な特性を示した。
〔実施例3〕
本発明による蛍光体の組成式の中、MがBaである場合(y=0.2)であって、原料である炭酸ストロンチウム(SrCO3)、炭酸バリウム(BaCO3)、シリカ(SiO2)、及び酸化セリウム(CeO2)、炭酸リチウム(Li2CO3)を2.352：0.588：1：0.03：0.03のモル比で称量し、前記実施例1に記述した方法によって蛍光体を合成し、その発光スペクトルを図7、図8に示した。図7において、y=0である場合と同様に、450ｎｍの青色光で励起させたとき、メーン波長が略540ｎｍの広くかつ強い黄色発光バンドを示した。従って、この蛍光体も青色LEDチップをコーティングして、白色光を発光する白色LEDに使用可能のことが確認された。また、図8に405ｎｍの長波長紫外線で励起させたとき、発光スペクトルを示し、この場合にも450ｎｍから750ｎｍまでの広くかつ強い黄色発光バンドを示した。従って、この蛍光体も長波長紫外線LEDチップをコーティングして、白色光を発光する白色LEDに使用できることが確認された。
本発明による蛍光体の組成式の中、MがBaである場合(y=0.2)であって、原料である炭酸ストロンチウム(SrCO3)、炭酸バリウム(BaCO3)、シリカ(SiO2)、及び酸化セリウム(CeO2)、炭酸リチウム(Li2CO3)を2.352：0.588：1：0.03：0.03のモル比で称量し、前記実施例1に記述した方法によって蛍光体を合成し、その発光スペクトルを図7、図8に示した。図7において、y=0である場合と同様に、450ｎｍの青色光で励起させたとき、メーン波長が略540ｎｍの広くかつ強い黄色発光バンドを示した。従って、この蛍光体も青色LEDチップをコーティングして、白色光を発光する白色LEDに使用可能のことが確認された。また、図8に405ｎｍの長波長紫外線で励起させたとき、発光スペクトルを示し、この場合にも450ｎｍから750ｎｍまでの広くかつ強い黄色発光バンドを示した。従って、この蛍光体も長波長紫外線LEDチップをコーティングして、白色光を発光する白色LEDに使用できることが確認された。
〔実施例4〕
本発明による蛍光体の組成式の中、Nを除外(z＝0)した場合であって、原料である炭酸ストロンチウム(SrCO3)、シリカ(SiO2)、及び酸化セリウム(CeO2)を2.97：1：0.03のモル比で称量し、前記実施例1に記述した方法によって蛍光体を合成し、その発光スペクトルを図9、図10に示した。
本発明による蛍光体の組成式の中、Nを除外(z＝0)した場合であって、原料である炭酸ストロンチウム(SrCO3)、シリカ(SiO2)、及び酸化セリウム(CeO2)を2.97：1：0.03のモル比で称量し、前記実施例1に記述した方法によって蛍光体を合成し、その発光スペクトルを図9、図10に示した。
図9において、y=0である場合と同様に、450ｎｍの青色光で励起させたとき、メーン波長が略540ｎｍの広くかつ強い黄色発光バンドを示した。従って、この蛍光体も青色LEDチップをコーティングして、白色光を発光する白色LEDに使用できることが確認された。また、図10に405ｎｍの長波長紫外線で励起させたとき、発光スペクトルを示し、この場合にも450nmから750ｎｍまでの広くかつ強い黄色発光バンドを示した。従って、この蛍光体も長波長紫外線LEDチップをコーティングして、白色光を発光する白色LEDに使用できることが確認された。
11：反射カップ
13：LEDチップ
15：電極線
17：蛍光体
19：エポキシ樹脂
13：LEDチップ
15：電極線
17：蛍光体
19：エポキシ樹脂
Claims (8)
- 下記の組成式で表す蛍光体であって、前記蛍光体により発光する光は、450〜750ｎｍの波長帯を有することを特徴とする蛍光体。
(Sr1-y-zMyNz)3-xSiO5:Ce3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0であり、Mは周期律表上のアルカリ土類金属から選択され、zは0＜z≦0.5、NはＬｉである。） - 発光ダイオードチップと前記発光ダイオードチップから出射された光により励起される下記組成式で表す蛍光体を包含し、前記蛍光体により発光する光は、450〜750ｎｍの波長帯を有することを特徴とする発光ダイオード。
(Sr 1-y-z M y N z ) 3-x SiO 5 :Ce 3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0であり、Mは周期律表上のアルカリ土類金属から選択され、zは0＜z≦0.5、NはＬｉである。 - 前記発光ダイオードチップは、青色発光ダイオードチップ又は長波長紫外線発光ダイオードチップであることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
- 前記発光ダイオードチップは、メーンピーク波長が400〜470ｎｍ であることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
- 炭酸ストロンチウム(SrCO 3 )、シリカ(SiO 2 )、及び酸化セリウム(CeO 2 )を混合する段階；前記混合物を乾燥する段階；及び前記乾燥された混合物を還元雰囲気で熱処理する段階を包含し、下記の組成式で表され、450〜750ｎｍの波長帯を有する光を発光する蛍光体の製造方法。
(Sr 1-y-z M y N z ) 3-x SiO 5 :Ce 3+ x
式中、xは0＜x≦1、yは0であり、Mは周期律表上のアルカリ土類金属から選択され、zは0＜z≦0.5、NはＬｉである。 - 前記乾燥段階の温度は、80〜150℃下で実行されることを特徴とする請求項５に記載の蛍光体の製造方法。
- 前記熱処理段階の温度は、800〜1600℃下で実行されることを特徴とする請求項５に記載の蛍光体の製造方法。
- 前記熱処理段階の還元雰囲気は、水素含量が混合ガスの全体積を基準に2〜25体積％である室素混合ガスを供給して造成されることを特徴とする請求項５に記載の蛍光体の製造方法。
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