白色固体光源用希土類含有セラミックス蛍光体材料の原子レベル制御と光機能発現

白光固态光源用含稀土陶瓷荧光粉材料的原子能级控制及光学函数表达

• 批准号: 09J00050
• 负责人: 西浦 聖太郎
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J00050/
• 关键词: 白色LED; 透光性セラミックス; 希土類イオン; 蛍光体; 希十類イオン

1.研究成果本研究では,白色固体光源用希土類含有透光性セラミックス蛍光体材料の作製とその評価を試みた.この透光性セラミックスを,共沈法により得られるナノ粉体を用いた焼結法により作製した.この材料では,内部での散乱を減らすために光学等方体である立方晶系の結晶を用いる必要がある.本研究では,透光性セラミックスの組成として,立方晶系(光学等方体)の結晶構造を持ち,高い耐熱特性および優れた発光特性を持つCe:YAGを選択した.試料から、465nm励起において530nm付近をピークに持つCe3+の5d→4f遷移によるブロードな黄色発光が見られた.また,厚さの増加に伴って,励起光の強度が減少しCe3+の発光が増加することがわかった.その色度座標は厚さ0.60~0.75mmの範囲で,色度図で白色領域に近い座標(x,y)=(0.3~0.35,0.4~0.5)を示し,青色光との組み合わせにより白色光を実現できることがわかった.また,各種発光特性の評価とともに、デバイス化する上で重要な特性である温度依存性を測定した.具体的には,吸収スペクトル(Ce:YAG),発光スペクトル(Ce:GdYAG)を測定した.吸収スペクトルの温度依存性の測定において,330nmの吸収バンドは温度の増加とともに増加し,460nmの吸収バンドは温度の増加とともに減少した.この傾向は基底準位の分裂および分裂後の準位から励起準位への遷移確率の違いにより説明できると考えられる.発光積分強度の温度依存性は,低温においてはGdの添加量によらずほぼ同じ傾向を示した.しかし,高温においては,Gdの添加量の増加に伴って,温度消光がより低温で起こった.発光ピーク波長は,温度上昇に伴い,20nm程度長波長シフトしていた.また,各試料の量子収率の最高値は,85.0～97.6%と高い値を示した.2.意義・重要性省エネルギー化を提唱する昨今において,低消費電力で駆動するLEDを用いた一般照明用白色LEDの開発は必須である.このことから,希土類含有透光性セラミックスを用いて高い耐熱特性および演色性を持った一般照明用白色LEDが実現した時のインパクトは非常に大きいと考えられる.また,添加する希土類と母体結晶の原子レベル制御により,用途に応じて電球色や昼光色などの発光色も十分に実現可能である.材料の光機能発現に関する学術的価値もさることながら,世界の照明機器市場に与える工業的価値は計り知れないものとなる.

1. Research Results This study is aimed at evaluating the preparation and use of rare earths for white solid-state light sources containing translucent materials. This light transmittance is obtained by coprecipitation method and prepared by sintering method. This material is not only scattered but also optically cubic. In this study, the composition of light transmittance, crystal structure of cubic crystal system (optical isobaric), high heat resistance and excellent light emission characteristics of Ce:YAG were selected. Sample excitation at 465nm, excitation at 530nm, excitation at 5330 nm, excitation at 5430 nm, excitation at 530 nm, excitation at 53 The intensity of excitation light decreases due to the increase of Ce3+ emission. The chromaticity coordinates of the blue light range from 0.60 mm to 0.75 mm, and the chromaticity coordinates of the white light range from (x,y)=(0.3~ 0.35, 0.4 ~0.5). The temperature dependence of various light emission characteristics was determined. Specifically, absorption and emission of Ce:YAG were measured. The temperature dependence of the absorption spectrum was measured. The absorption spectrum temperature at 330nm increased and the absorption spectrum temperature at 460nm decreased. The tendency of this phenomenon is to divide the base level and to divide the post-division level, to excite the initial level and to transfer the accuracy of the deviation. The temperature dependence of the integral intensity of luminescence shows the same tendency at low temperature. High temperature, high temperature,Gd content increase, temperature extinction, low temperature rise. Light emission wavelength, temperature rise,20nm long wavelength. The highest quantum yield of each sample is 85.0 ~97.6% and the highest value is shown. 2. Significance and importance of saving energy and improving the quality of the LED. White LEDs for general lighting have high heat resistance and color rendering properties. The addition of rare earths and parent crystals to the atom can be used to control the color of the sphere and daylight. The academic value of light function development of materials is related to the world lighting machine market and the industrial value of light function development.

项目成果

Transparent Ce3+:GdYAG ceramic phosphors for white LED

• DOI: 10.1117/12.874118
• 发表时间: 2011-02
• 作者: S. Nishiura;S. Tanabe;K. Fujioka;Y. Fujimoto

White LED Based on Transparent Ceramic YAG : Ce for Power Illumination

基于透明陶瓷 YAG : Ce 的白光 LED 用于功率照明

• 发表时间: 2009
• 作者: S.Tanabe;S.Nishiura
• 通讯作者: S.Nishiura

Properties of Tranparent Ce : YAG Ceramic Phosphors for White LED

用于白光 LED 的透明 Ce: YAG 陶瓷荧光粉的特性

• 发表时间: 2009
• 作者: 田部勢津久;西浦聖太郎;藤岡加奈;藤本靖
• 通讯作者: 藤本靖

Optical properties of transparent GdYAG : Ce ceramics for white LED

透明 GdYAG 的光学特性：用于白光 LED 的 Ce 陶瓷

• 发表时间: 2010
• 作者: Ryosuke KAKINAMI;柿並良佑;柿並良佑;Ryosuke KAKINAMI;柿並良佑;ピエール・ブーレッツ;ルイ・サラ=モランス;Shotaro Nishiura;相島光太郎;Shotaro Nishiura;Shotaro Nishiura;西浦聖太郎;Setsuhisa Tanabe
• 通讯作者: Setsuhisa Tanabe

Preparation and luminescence properties of glass ceramics precipitated with M_2MgSi_2O_7 : Eu^<2+> (M=Sr, Ca) phosphor for white light source

白光源用M_2MgSi_2O_7沉淀玻璃陶瓷:Eu^2(M=Sr,Ca)荧光粉的制备及发光性能

• 发表时间: 2009
• 期刊: J.Select.Top.Quant.Electron. 15[4]
• 作者: S.Nishiura;S.Tanabe
• 通讯作者: S.Tanabe