白色LED用黄色α-サイアロン蛍光体の発光特性制御と高輝度化に関する研究

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本年度は前年度に開発されたEu^<2+>ドープしたα-サイアロン黄色蛍光体の発光性能向上を目的として、結晶粒径や結晶形態制御、表面欠陥制御および不純物の除去を実施することによって最適プロセス条件を確立し、実用的で高発光効率・高輝度蛍光体を得られた。その研究業績は、1.サイアロン蛍光体の発光強度のホスト組成依存性、2.短波長黄色サイアロン蛍光体の開発、3.高発光効率白色LEDの試作、に大別される。以下に各々の研究の概要を示す。1.α-サイアロン蛍光体の発光強度のホスト組成依存性高輝度蛍光体を開発するためサイアロン蛍光体の結晶粒径や結晶形態とホスト組成との関係を研究した。異なったmとn値がある様々な組成が設計された。結果としては、mとn値が小さくなるとサイアロン蛍光体の粒子の結晶が不完全する傾向にあり、蛍光強度が弱くなった。一方、mとn値が大きくなると高品値結晶及び大きい粒子が得られた。これら蛍光体粒子の表面欠陥が減少し、蛍光強度は高い。すなわち、大きいmとn値があるサイアロン蛍光体が粒成長しやすい、発光効率の改善に有利なことが分かった。その結果m=1.5とn=1.7の組成の発光強度が市販YAG(P46-Y3)の1.5倍になった。2.短波長黄色サイアロン蛍光体の開発黄緑発光するα-サイアロン蛍光体の探索を行い、結晶場を制御することにより短波長Li-α-サイアロン黄色蛍光体を見出した,その蛍光体の発光波長はCa系より15-30nm程度青色側にシフトした。Li-α-サイアロン蛍光体が高色温度白色LEDへ応用が可能である。3.高発光効率白色LEDの試作Li-α-サイアロン黄緑蛍光体と青色LED素子を用いて、相関色温度の異なる白色LEDを試作した。試作した白色LEDの投入電力に対する視感効率が55-58lm/wであった。また、いろんなLi-α-サイアロン蛍光体を用いることで、昼光色から電球色にわたる全ての白色において、高い効率を実現した。