单晶荧光体、含荧光体构件以及发光装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及单晶荧光体、含荧光体构件以及发光装置。
【背景技术】
[0002] 以往，已知如下发光装置（例如，参照专利文献1、2):其具备包括发出蓝色系的光 的LED(LightEmittingDiode:发光二极管）的发光元件以及受该发光元件的光激励而发 出黄色系的光的荧光体，通过这些发光色的混合发射白色光。
[0003] 在专利文献1所述的发光装置中，使用YAG:Ce多晶荧光体陶瓷板作为发出黄色系 的光的焚光体。
[0004] 在专利文献2所述的发光装置中，使用通过铈来激活的钇铝石榴石（YAG:Ce)系多 晶荧光体粉末作为发出黄色系的光的荧光体。
[0005] 现有抟术f献 [0006]专利f献
[0007] 专利文献1 :特开2010-24278号公报
[0008] 专利文献2 :特许第3503139号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 本发明的目的之一在于，提供发出以往没有的颜色的荧光的YAG系单晶荧光体以 及具备该单晶荧光体的含荧光体构件和发光装置。
[0011] 用于解决问题的方案
[0012] 为了达到上述目的，本发明的一方式提供下述[1]~[3]的单晶荧光体。
[0013] [1] -种单晶荧光体，具有用组分式（YlabLuaCeb)3+cAl5c012(0 彡a彡 0.9994， 0.0002彡b彡0.0067, -0.016彡c彡0.315)表示的组分，激励光的峰值波长为450nm 且温度为25°C时的发光光谱的CIE色度坐标X、y满足-0. 4377x+0. 7384 <y< -0. 458 5χ+0· 7504 的关系。
[0014] [2]根据上述[1]所述的单晶荧光体，上述单晶荧光体的组分式中的a的数值范围 为 0· 0222 彡a彡 0· 9994。
[0015] [3]根据上述[1]所述的单晶荧光体，上述单晶荧光体的组分式中的a的值为0。
[0016] 另外，为了达到上述目的，本发明的其它方式提供下述[4]~[7]的发光装置。
[0017] [4] -种发光装置，具有：发光元件，其发出蓝色系的光；以及黄色系荧光体，其吸 收上述发光元件发出的光而发出黄色系的荧光，上述黄色系荧光体是上述[1]~[3]中的 任1项所述的单晶荧光体。
[0018] [5]根据上述[4]所述的发光装置，还具有红色系荧光体，该红色系荧光体吸收上 述发光元件发出的光而发出红色系的荧光。
[0019] [6]根据上述[4]所述的发光装置，上述单晶荧光体与上述发光元件是间隔开设 置的。
[0020] [7]根据上述[4]所述的发光装置，上述单晶荧光体为平板状。
[0021] 另外，为了达到上述目的，本发明的其它方式提供下述[8]、[9]的含荧光体构件。
[0022] [8] -种含荧光体构件，具有：透明构件；以及颗粒状荧光体，其分散在上述透明 构件中，上述颗粒状荧光体是上述[1]~[3]中的任1项所述的单晶荧光体。
[0023] [9]根据上述[8]所述的含荧光体构件，上述透明构件为透明无机材料。
[0024] 另外，为了达到上述目的，本发明的其它方式提供下述[10]的发光装置。
[0025] [10] -种发光装置，具有：发光元件，其发出蓝色系的光；以及上述[8]所述的含 荧光体构件。
[0026] 发明效果
[0027] 根据本发明的一方式，能够提供发出以往没有的颜色的荧光的YAG系单晶荧光体 以及具备该单晶荧光体的含荧光体构件和发光装置。
【附图说明】
[0028] 图1是表示评价时使用的第1实施方式的单晶荧光体的组分分布的坐标图。
[0029] 图2是表示评价时使用的第1实施方式的单晶荧光体的CIE(X，y)色度分布的坐 标图。
[0030] 图3A是第2实施方式的发光装置的垂直截面图。
[0031] 图3B是发光装置所包含的发光元件及其周边部的放大图。
[0032] 图4是示出单晶荧光体发出的光（荧光）的CIE色度以及由发光元件发出的光和 单晶荧光体发出的光混合而成的光的CIE色度的色度图。
[0033] 图5是示出通过发光元件、单晶荧光体和红色系荧光体的组合发出的混合光的 CIE色度的色度图。
[0034] 图6示出模拟时使用的发光元件、单晶荧光体、红色系荧光体的发光光谱。将这些 发光光谱称为基本光谱。
[0035] 图7A是第3实施方式的发光装置的垂直截面图。
[0036] 图7B是发光装置所包含的发光元件及其周边部的放大图。
[0037] 图7C是发光元件的俯视图。
[0038] 图8是第4实施方式的发光装置的垂直截面图。
[0039] 图9是第5实施方式的发光装置的垂直截面图。
[0040] 图10是第6实施方式的发光装置的垂直截面图。
【具体实施方式】
[0041] [第1实施方式]
[0042] 〔单晶荧光体〕
[0043] 第1实施方式的单晶荧光体是通过Ce来激活的YAG系单晶荧光体，具有用（IabL uaCeb) 3+cA15c012 (0 彡a彡 0· 9994,0· 0002 彡b彡 0· 0067,-0· 016 彡c彡 0· 315)表示的组分。 在此，Ce置换到Y位置，作为激活剂发挥功能（成为发光中心）。另一方面，Lu置换到Y位 置，但不作为激活剂发挥功能。
[0044] 此外，有时上述的荧光体的组分中的一部分原子会占据晶体结构上的不同位置。 另外，上述的组分式中的组分比的0的值记载为12,但上述的组分由于不可避免地混入或 者欠缺的氧的存在，因而也包含组分比的〇的值从12稍稍偏离的组分。另外，组分式中的 c的值在单晶荧光体的制造上是不可避免地变化的值，但在-0. 016 <c< 0. 315程度的数 值范围内的变化对单晶荧光体的物性几乎没有影响。
[0045] 第1实施方式的单晶焚光体能够通过例如CZ法（CzochralskiMethod:柴氏拉晶 法）、EFG法（EdgeDefinedFilmFedGrowthMethod:定边膜喂法）、布里奇曼法、FZ法 (FloatingZoneMethod:浮区法）、伯努利法等液相生长法得到。将通过这些液相生长法 得到的单晶荧光体锭切断而加工成平板状或粉碎而加工成粉末状，由此，能够用于后述的 发光装置。
[0046] 表示Ce浓度的上述组分式中的b的数值的范围为0. 0002 <b< 0. 0067,其原因 是，在b的数值小于0. 0002的情况下，由于Ce浓度过低，因而激励光的吸收变小，会产生 外部量子效率过小的问题，在大于〇. 0067的情况下，很可能在培养单晶荧光体锭时产生裂 缝、空隙等，晶体质量下降。
[0047]〔单晶荧光体的制造〕
[0048] 作为本实施方式的单晶荧光体的制造方法的一例，以下叙述利用CZ法的制造方 法。
[0049] 首先，准备高纯度（99. 99%以上）的乙03、1^203、(^02^1 203的粉末作为起始原料， 进行干式混合，得到混合粉末。此外，Y、Lu、Ce和A1的原料粉末不限于上述这些。另外，在 制造不包含Lu的单晶荧光体的情况下，不使用Lu的原料粉末。
[0050] 接着，将得到的混合粉末放入到铱制的坩埚内，将坩埚收纳于陶瓷制的筒状容器。 然后，利用卷绕在筒状容器周围的高频线圈将30kW的高频能量供应给坩埚使其产生感应 电流来加热坩埚。由此，使混合粉末熔融而得到熔体。
[0051] 接着，准备作为YAG单晶的晶种，在使其顶端接触熔体后，一边使其以10rpm的转 速旋转，一边以lmm/h以下的提拉速度提拉，以1960°C以上的提拉温度在< 111 >方向培养 单晶荧光体锭。在筒状容器内以每分钟2L的流量浇注氮，在大气压下并在氮气氛中进行该 单晶荧光体锭的培养。
[0052] 如此，得到例如直径约2. 5cm且长度约5cm的单晶荧光体锭。通过将得到的单晶 荧光体锭切成所希望的大小，能够得到例如用于发光装置的平板状的单晶荧光体。另外，通 过将单晶荧光体锭粉碎，能够得到颗粒状的单晶荧光体。
[0053] 〔单晶荧光体的评价〕
[0054] 制造组分不同的多个第1实施方式的单晶荧光体，进行了组分的分析、CIE色度及 内部量子效率的评价。
[0055] 组分分析是通过高频电感耦合等离子体（ICP)发光分光分析法进行的。另外，针 对Ce浓度极小的单晶荧光体，同时还使用了ICP质量分析法（ICP-MS)。
[0056] 在CIE色度坐标的评价中，使用CIE1931等色函数求出了激励光的峰值波长为 450nm时的单晶荧光体的发光光谱的CIE色度坐标。
[0057] 内部量子效率的评价是使用具备积分半球单元的量子效率测定系统进行的。以 下，叙述单晶荧光体的内部量子效率的具体的测定方法。
[0058] 首先，对设置在积分半球单元内的作为标准试料的硫酸钡粉末照射激励光，测定 激励光光谱。接着，对设置在积分半球单元内的硫酸钡上的单晶荧光体照射激励光，测定激 励反射光光谱和荧光发光光谱。接着，将在积分半球单元内漫反射的激励光照射到设置在 硫酸钡上的单晶荧光体，测定二次激励荧光发光光谱。
[0059] 然后，将从荧光发光光谱求出的光量子数与从二次激励荧光发光光谱求出的光量 子数之差除以从激励光光谱求出的光量子数与从激励反射光光谱求出的光量子数之差，由 此，求出内部量