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單晶熒光體、含熒光體構(gòu)件以及發(fā)光裝置的制造方法

文檔序號:9528937閱讀:640來源:國知局
單晶熒光體、含熒光體構(gòu)件以及發(fā)光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及單晶熒光體、含熒光體構(gòu)件以及發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往,已知如下發(fā)光裝置(例如,參照專利文獻(xiàn)1、2):其具備包括發(fā)出藍(lán)色系的光 的LED(LightEmittingDiode:發(fā)光二極管)的發(fā)光元件以及受該發(fā)光元件的光激勵而發(fā) 出黃色系的光的熒光體,通過這些發(fā)光色的混合發(fā)射白色光。
[0003] 在專利文獻(xiàn)1所述的發(fā)光裝置中,使用YAG:Ce多晶熒光體陶瓷板作為發(fā)出黃色系 的光的焚光體。
[0004] 在專利文獻(xiàn)2所述的發(fā)光裝置中,使用通過鈰來激活的釔鋁石榴石(YAG:Ce)系多 晶熒光體粉末作為發(fā)出黃色系的光的熒光體。
[0005] 現(xiàn)有摶術(shù)f獻(xiàn) [0006]專利f獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :特開2010-24278號公報
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :特許第3503139號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的問題
[0010] 本發(fā)明的目的之一在于,提供發(fā)出以往沒有的顏色的熒光的YAG系單晶熒光體以 及具備該單晶熒光體的含熒光體構(gòu)件和發(fā)光裝置。
[0011] 用于解決問題的方案
[0012] 為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的一方式提供下述[1]~[3]的單晶熒光體。
[0013] [1] -種單晶熒光體,具有用組分式(YlabLuaCeb)3+cAl5c012(0 彡a彡 0.9994, 0.0002彡b彡0.0067, -0.016彡c彡0.315)表示的組分,激勵光的峰值波長為450nm 且溫度為25°C時的發(fā)光光譜的CIE色度坐標(biāo)X、y滿足-0. 4377x+0. 7384 <y< -0. 458 5χ+0· 7504 的關(guān)系。
[0014] [2]根據(jù)上述[1]所述的單晶熒光體,上述單晶熒光體的組分式中的a的數(shù)值范圍 為 0· 0222 彡a彡 0· 9994。
[0015] [3]根據(jù)上述[1]所述的單晶熒光體,上述單晶熒光體的組分式中的a的值為0。
[0016] 另外,為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的其它方式提供下述[4]~[7]的發(fā)光裝置。
[0017] [4] -種發(fā)光裝置,具有:發(fā)光元件,其發(fā)出藍(lán)色系的光;以及黃色系熒光體,其吸 收上述發(fā)光元件發(fā)出的光而發(fā)出黃色系的熒光,上述黃色系熒光體是上述[1]~[3]中的 任1項所述的單晶熒光體。
[0018] [5]根據(jù)上述[4]所述的發(fā)光裝置,還具有紅色系熒光體,該紅色系熒光體吸收上 述發(fā)光元件發(fā)出的光而發(fā)出紅色系的熒光。
[0019] [6]根據(jù)上述[4]所述的發(fā)光裝置,上述單晶熒光體與上述發(fā)光元件是間隔開設(shè) 置的。
[0020] [7]根據(jù)上述[4]所述的發(fā)光裝置,上述單晶熒光體為平板狀。
[0021] 另外,為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的其它方式提供下述[8]、[9]的含熒光體構(gòu)件。
[0022] [8] -種含熒光體構(gòu)件,具有:透明構(gòu)件;以及顆粒狀熒光體,其分散在上述透明 構(gòu)件中,上述顆粒狀熒光體是上述[1]~[3]中的任1項所述的單晶熒光體。
[0023] [9]根據(jù)上述[8]所述的含熒光體構(gòu)件,上述透明構(gòu)件為透明無機(jī)材料。
[0024] 另外,為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的其它方式提供下述[10]的發(fā)光裝置。
[0025] [10] -種發(fā)光裝置,具有:發(fā)光元件,其發(fā)出藍(lán)色系的光;以及上述[8]所述的含 熒光體構(gòu)件。
[0026] 發(fā)明效果
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一方式,能夠提供發(fā)出以往沒有的顏色的熒光的YAG系單晶熒光體 以及具備該單晶熒光體的含熒光體構(gòu)件和發(fā)光裝置。
【附圖說明】
[0028] 圖1是表示評價時使用的第1實施方式的單晶熒光體的組分分布的坐標(biāo)圖。
[0029] 圖2是表示評價時使用的第1實施方式的單晶熒光體的CIE(X,y)色度分布的坐 標(biāo)圖。
[0030] 圖3A是第2實施方式的發(fā)光裝置的垂直截面圖。
[0031] 圖3B是發(fā)光裝置所包含的發(fā)光元件及其周邊部的放大圖。
[0032] 圖4是示出單晶熒光體發(fā)出的光(熒光)的CIE色度以及由發(fā)光元件發(fā)出的光和 單晶熒光體發(fā)出的光混合而成的光的CIE色度的色度圖。
[0033] 圖5是示出通過發(fā)光元件、單晶熒光體和紅色系熒光體的組合發(fā)出的混合光的 CIE色度的色度圖。
[0034] 圖6示出模擬時使用的發(fā)光元件、單晶熒光體、紅色系熒光體的發(fā)光光譜。將這些 發(fā)光光譜稱為基本光譜。
[0035] 圖7A是第3實施方式的發(fā)光裝置的垂直截面圖。
[0036] 圖7B是發(fā)光裝置所包含的發(fā)光元件及其周邊部的放大圖。
[0037] 圖7C是發(fā)光元件的俯視圖。
[0038] 圖8是第4實施方式的發(fā)光裝置的垂直截面圖。
[0039] 圖9是第5實施方式的發(fā)光裝置的垂直截面圖。
[0040] 圖10是第6實施方式的發(fā)光裝置的垂直截面圖。
【具體實施方式】
[0041] [第1實施方式]
[0042] 〔單晶熒光體〕
[0043] 第1實施方式的單晶熒光體是通過Ce來激活的YAG系單晶熒光體,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)表示的組分。 在此,Ce置換到Y(jié)位置,作為激活劑發(fā)揮功能(成為發(fā)光中心)。另一方面,Lu置換到Y(jié)位 置,但不作為激活劑發(fā)揮功能。
[0044] 此外,有時上述的熒光體的組分中的一部分原子會占據(jù)晶體結(jié)構(gòu)上的不同位置。 另外,上述的組分式中的組分比的0的值記載為12,但上述的組分由于不可避免地混入或 者欠缺的氧的存在,因而也包含組分比的〇的值從12稍稍偏離的組分。另外,組分式中的 c的值在單晶熒光體的制造上是不可避免地變化的值,但在-0. 016 <c< 0. 315程度的數(shù) 值范圍內(nèi)的變化對單晶熒光體的物性幾乎沒有影響。
[0045] 第1實施方式的單晶焚光體能夠通過例如CZ法(CzochralskiMethod:柴氏拉晶 法)、EFG法(EdgeDefinedFilmFedGrowthMethod:定邊膜喂法)、布里奇曼法、FZ法 (FloatingZoneMethod:浮區(qū)法)、伯努利法等液相生長法得到。將通過這些液相生長法 得到的單晶熒光體錠切斷而加工成平板狀或粉碎而加工成粉末狀,由此,能夠用于后述的 發(fā)光裝置。
[0046] 表示Ce濃度的上述組分式中的b的數(shù)值的范圍為0. 0002 <b< 0. 0067,其原因 是,在b的數(shù)值小于0. 0002的情況下,由于Ce濃度過低,因而激勵光的吸收變小,會產(chǎn)生 外部量子效率過小的問題,在大于〇. 0067的情況下,很可能在培養(yǎng)單晶熒光體錠時產(chǎn)生裂 縫、空隙等,晶體質(zhì)量下降。
[0047]〔單晶熒光體的制造〕
[0048] 作為本實施方式的單晶熒光體的制造方法的一例,以下敘述利用CZ法的制造方 法。
[0049] 首先,準(zhǔn)備高純度(99. 99%以上)的乙03、1^203、(^02^1 203的粉末作為起始原料, 進(jìn)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這些。另外,在 制造不包含Lu的單晶熒光體的情況下,不使用Lu的原料粉末。
[0050] 接著,將得到的混合粉末放入到銥制的坩堝內(nèi),將坩堝收納于陶瓷制的筒狀容器。 然后,利用卷繞在筒狀容器周圍的高頻線圈將30kW的高頻能量供應(yīng)給坩堝使其產(chǎn)生感應(yīng) 電流來加熱坩堝。由此,使混合粉末熔融而得到熔體。
[0051] 接著,準(zhǔn)備作為YAG單晶的晶種,在使其頂端接觸熔體后,一邊使其以10rpm的轉(zhuǎn) 速旋轉(zhuǎn),一邊以lmm/h以下的提拉速度提拉,以1960°C以上的提拉溫度在< 111 >方向培養(yǎng) 單晶熒光體錠。在筒狀容器內(nèi)以每分鐘2L的流量澆注氮,在大氣壓下并在氮氣氛中進(jìn)行該 單晶熒光體錠的培養(yǎng)。
[0052] 如此,得到例如直徑約2. 5cm且長度約5cm的單晶熒光體錠。通過將得到的單晶 熒光體錠切成所希望的大小,能夠得到例如用于發(fā)光裝置的平板狀的單晶熒光體。另外,通 過將單晶熒光體錠粉碎,能夠得到顆粒狀的單晶熒光體。
[0053] 〔單晶熒光體的評價〕
[0054] 制造組分不同的多個第1實施方式的單晶熒光體,進(jìn)行了組分的分析、CIE色度及 內(nèi)部量子效率的評價。
[0055] 組分分析是通過高頻電感耦合等離子體(ICP)發(fā)光分光分析法進(jìn)行的。另外,針 對Ce濃度極小的單晶熒光體,同時還使用了ICP質(zhì)量分析法(ICP-MS)。
[0056] 在CIE色度坐標(biāo)的評價中,使用CIE1931等色函數(shù)求出了激勵光的峰值波長為 450nm時的單晶熒光體的發(fā)光光譜的CIE色度坐標(biāo)。
[0057] 內(nèi)部量子效率的評價是使用具備積分半球單元的量子效率測定系統(tǒng)進(jìn)行的。以 下,敘述單晶熒光體的內(nèi)部量子效率的具體的測定方法。
[0058] 首先,對設(shè)置在積分半球單元內(nèi)的作為標(biāo)準(zhǔn)試料的硫酸鋇粉末照射激勵光,測定 激勵光光譜。接著,對設(shè)置在積分半球單元內(nèi)的硫酸鋇上的單晶熒光體照射激勵光,測定激 勵反射光光譜和熒光發(fā)光光譜。接著,將在積分半球單元內(nèi)漫反射的激勵光照射到設(shè)置在 硫酸鋇上的單晶熒光體,測定二次激勵熒光發(fā)光光譜。
[0059] 然后,將從熒光發(fā)光光譜求出的光量子數(shù)與從二次激勵熒光發(fā)光光譜求出的光量 子數(shù)之差除以從激勵光光譜求出的光量子數(shù)與從激勵反射光光譜求出的光量子數(shù)之差,由 此,求出內(nèi)部量
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