荧光体、发光元件及照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及荧光体以及包括该荧光体的发光元件和照明装置。更具体地，其涉及 发射由紫外光至蓝光所激发的橙光的荧光体、发光元件和照明装置。
【背景技术】
[0002] 已知Ca固溶的a-SiAlON荧光体，其由通式CaxEuySi12_(m+n)Al(m+n)OnN16_n表示（其 中，X和y各自为大于0且小于2的值；x+y为大于0且2以下的值；m为2 (x+y)且n为0. 5 以上且2以下的值）（参见专利文献1)。如对专利文献1的荧光体所述，可以通过使用Ca2+ 作为用于稳定晶体结构的金属离子来获得在宽泛的组成范围内稳定并由此具有高发光效 率的晶体结构。可替代地，还提议了包含Li+作为用于稳定结晶结构的金属离子的Li固溶 的a-SiAlON荧光体（参见专利文献2至4)。
[0003] 引用目录
[0004] 专利文献
[0005] [专利文献 1]JP-ANo. 2〇〇2_363554
[0006] [专利文献 2]TONo. 2007/004493
[0007] [专利文献 3]W0No. 2〇10/018873
[0008] [专利文献 4]JP_ANo. 2〇10_2〇2738
[0009] 发明概述
[0010] 技术问题
[0011] Eu活化的Ca固溶的a-SiAlON荧光体，例如专利文献1所述的那些，当它们发射 橙光时呈现出最高的发光效率。另一方面，Li固溶的a-SiAlON荧光体，例如专利文献2至 4中所述的那些，与Ca固溶的a-SiAlON荧光体相比，发射具有蓝移荧光谱（即，向更短的 波长移动）的光，但存在荧光强度随着蓝移而下降的问题。
[0012] 本发明的目的是提供：Li固溶的a-SiAlON荧光体，其包含用于稳定晶体结构的 固溶的Li+，所述荧光体在发光效率方面比以往更高；以及包括该荧光体的发光元件及照明 装置。
[0013] 问题的解决方案
[0014] 发明人深入地研宄了Li固溶的a-SiAlON荧光体的组成与发光效率之间的关系， 其中通常用于减小发射光波长的Li+用于稳定晶体结构，并且发现可以通过将构成荧光体 的初级颗粒的尺寸控制在特定范围内而使焚光体呈现极尚的发光效率，并完成本发明。
[0015] 本发明的荧光体是包含含有（Li和Eu)的a-SiAlON晶体的荧光体，所述晶体的 Li含量为1. 8质量％至3质量％，Eu含量为0. 1质量％至1. 5质量％，并且如激光衍射/ 散射法所测定的，在粒径分布中50%累积体积的粒径（在下文中称为平均粒径）为7ym至 35um〇
[0016] 荧光体优选具有4ym以上的如激光衍射/散射法所测定的在粒径分布中10%累 积体积的粒径（在下文中称为粒径（DlO))以及45ym以下的90%累积体积的粒径（在下 文中称为粒径（D90))。
[0017] 本发明的发光元件包括上述荧光体以及将激发光照射至该荧光体的光源。
[0018] 光源优选为峰值发射波长为240nm至480nm的LED(发光二极管）或LD(激光二 极管）。
[0019] 本发明的照明器具包括上述发光元件。
[0020] 本发明的有益效果
[0021] 根据本发明可以制备荧光体，当所述荧光体发射橙光时，其表现出比以往更高的 发光效率，因为规定了构成Eu活化的Li固溶的a-SiAlON的初级颗粒的尺寸。
[0022] 附图简述
[0023] 图IA和IB是示出比较例1的荧光体的微观结构在为了测定平均粒径而进行的酸 处理之前和之后的变化的扫描电子显微照片。图IA示出在酸处理之前的状态，而图IB示 出在酸处理之后的状态（均为比较例1的荧光体的状态）。
[0024] 图2是示出比较例1的荧光体（在酸处理之前）的如激光衍射/散射法所测定的 粒径分布的图，并且其还示出在为了测量平均粒径而进行的酸处理之后的粒径分布。
[0025] 图3A和3B是示出实施例1的荧光体的微观结构在为了测定平均粒径而进行的酸 处理之前和之后的变化的扫描电子显微照片。图3A示出在酸处理之前的状态，而图3B示 出在酸处理之后的状态（均为实施例1的荧光体的状态）。
[0026] 实施方案描述
[0027] 在下文中，参考附图详细地描述本发明的有利的实施方案。
[0028](第一实施方案）
[0029] 本发明的第一实施方案的荧光体涉及含有（Li和Eu)的a-SiAlON晶体（在下文 中称为Eu活化的Li固溶的a-SiAlON晶体），其Li含量为1.8质量％至3质量％，Eu含量 为0. 1质量％至1.5质量％，并且如激光衍射/散射法所测定的平均粒径为7ym至35ym。
[0030] [组分]
[0031] 构成本实施方案的荧光体的Eu活化的Li固溶的a-SiAlON晶体由通式 LixEuySi12_(m+riAlm+nOnN16_n(x+y彡 2,m=x+2y)表示。a-SiAlON晶体是a-氮化娃晶体，其 中一部分Si-N键被Al-N键和Al-O键置换，并且Li和Eu在晶体的空隙中固溶以保持电中 性。m和n各自表示以取代形式并入晶胞中的Al-N键和Al-O键的数量。
[0032] [固溶的金属元素]
[0033] 与包含固溶的Ca2+的荧光体相比，在本实施方案的荧光体中，Li+用作用于稳定晶 体结构、不用于蓝移荧光但用于在特定组成范围内改善高荧光强度的金属离子。
[0034] 由用于稳定晶体结构的金属离子的固溶位点数以及还由用于稳定晶体结构的 金属离子的热力学稳定性来限制固溶的a-SiAlON的组成。在Li+的情况下，适于保持 a-SiAlON结构的m和n均为0. 5至2。
[0035] 在本实施方案中的荧光体的情况下，由上述通式表示的荧光体中的一部分Li可 以被选自Mg、Ca、Y和镧系元素（然而，不包括La、Ce和Eu)的一种或多种元素置换，从而 微调荧光性质，同时保持电中性。
[0036] [Li含量：1. 8质量％至3质量％ ]
[0037] 当本实施方案的荧光体中的Li含量过小（具体地，小于1. 8质量％ )时，在荧光 体煅烧步骤中的晶粒生长显著缓慢地进行，难以产生具有高荧光强度的大颗粒。或者，当本 实施方案的荧光体中的Li含量过大（具体地，大于3质量％ )时，除了a-SiAlON晶体之 外，还可能形成诸如LiSi2N3的异相。因此，本实施方案的荧光体中的Li含量优选为1. 8质 量％至3质量％。
[0038] 可以根据为了生产荧光体而掺合的原材料来改变Li含量。具体地，可以通过增加 或降低作为含Li的原材料而掺合的氮化锂和氧化锂的掺合比来调节Li含量。
[0039] [Eu含量：0? 1质量％至1. 5质量％ ]
[0040] 当本实施方案的荧光体中的Eu含量过小（具体地，小于0. 1质量％ )时，Eu对发 射的贡献变小，导致荧光强度降低。或者，当本实施方案的荧光体中的Eu含量过大（具体 地，大于1. 5质量％ )时，可以通过Eu2+离子之间的能量转移产生的荧光浓度淬灭来降低荧 光强度。因此，本实施方案的荧光体中的Eu含宇油量优选为0. 1质量％至1.5质量％。 [0041] 可以根据为了生产荧光体而掺合的原材料来改变Eu含量。具体地，可以通过增加 或降低用作含Eu的原材料的氧化铕和氮化铕的掺合比来调节Eu含量。
[0042] [平均粒径：7ym至 35ym]
[0043] 当本实施方案的荧光体的平均粒径过小（具体地，小于7ym)时，荧光强度可能下 降。或者，当本实施方案的荧光体的平均粒径过大（具体地，大于35ym)时，发射颜色可能 出现色度波动，并且当荧光体安装在发光二极管的发光面上时具有颜色不均。因此，本实施 方案中的荧光体的平均粒径优选为7ym至35ym。如上所述，本文所用的平均粒径是如激 光衍射/散射法所测定的在粒径分布中50%累积体积的粒径（D50)。
[0044] 通常，通过扫描电子显微镜（SEM)照片的图像分析来测定颗粒的直径。该方法允 许精确的测量，条件是单晶颗粒以单分散状态存在，但其不适于测量聚集的晶体颗粒。在高 温固相反应中制备的a-SiAlON常具有包含由多次煅烧颗粒（称为初级颗粒）而产生的二 级颗粒的微结构，因此不可以通过上述SEM法来精确地测定粒径，因为颗粒在彼此顶部以 三维堆积形式存在。
[0045] 因此，在本实施方案的荧光体的测量中，首先溶解构成二级颗粒的初级颗粒之间 的界面层，并且将其通过酸处理而选择性地去除，并且在常用的粒径分布分析仪上测定由 此获得的初级颗粒的粒径及其分布。然后将除a-SiAlON之外的组分溶解，并在以下酸处 理条件下去除：将a-SiAlON粉末在加热下于适量的通过用蒸馏水稀释氢氟酸和硝酸的混 合酸而获得的处理液中搅拌一定时间，并且过滤和洗涤。
[0046] 通过以1:1的比例混合氢氟酸（浓度：46g/100ml至48g/100ml)和硝酸（浓 度：60g/100ml)并用蒸馏水四倍稀释该混合物，从而获得所用的处理液。将处理液加热至 80°C。将20g以下的a-SiAlON粉末分散在100mL处理液中，同时搅拌该溶液，并且使混合 物以该状态保持0. 5小时。通过倾析、洗涤和干燥来收集不溶性粉末，从而得到不含颗粒间 层的a-SiA1