(57)【要約】【課題】励起光の透過を抑制し、色むらの発生が抑制されると同時に、出力密度の高いレーザー光照射下において、発光強度を維持できる蛍光体を提供する。【解決手段】蛍光体は、発光材料と熱伝導材料とが三次元的に複合化されて構成されているＭＧＣ蛍光体と、透過防止部と、を有する蛍光体であって、ＭＧＣ蛍光体は、蛍光物質である発光材料と、金属酸化物である熱伝導材料とが３次元的に複合化されて構成されており、透過防止部は、透明材料に粒子が分散されて構成されており、ＭＧＣ蛍光体の少なくとも一部に透過防止部が接触している。【選択図】図1Ａ
2019052210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光材料と熱伝導材料とが三次元的に複合化されて構成されているＭＧＣ蛍光体と、
透過防止部と、
を有する蛍光体であって、
前記ＭＧＣ蛍光体は、蛍光物質である発光材料と、金属酸化物である熱伝導材料とが３次元的に複合化されて構成されており、
前記透過防止部は、透明材料に粒子が分散されて構成されており、
前記ＭＧＣ蛍光体の少なくとも一部に前記透過防止部が接触している、ことを特徴とする蛍光体。
【請求項２】
前記発光材料、および前記熱伝導材料の少なくとも一方が金属酸化物であり、前記発光材料においては前記金属酸化物中の金属元素が発光中心元素に置き換わった構造である、請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
前記発光材料は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２を母結晶として、母結晶中のＹ原子の一部がＣｅ原子に置き換わった発光材料か、またはＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２を母結晶として、母結晶中のＬｕ原子の一部がＣｅ原子に置き換わった発光材料であり、
前記熱伝導材料がＡｌ２Ｏ３またはＺｎＯである、請求項２に記載の蛍光体。
【請求項４】
前記透明材料は、シリコーン樹脂である、請求項１から３のいずれか一項に記載の蛍光体。
【請求項５】
前記粒子が分散された前記透過防止部は、凸レンズ形状である、請求項１から４のいずれか一項に記載の蛍光体。
【請求項６】
前記粒子は、酸化チタン粒子、窒化アルミニウム粒子、または発光体粒子である、請求項１から４のいずれか一項に記載の蛍光体。
【請求項７】
前記発光体粒子は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２を母結晶として、Ｙ原子の一部がＣｅ原子に置き換わった発光材料の粒子である、請求項６に記載の蛍光体。
【請求項８】
前記粒子の平均粒径は、３５０ｎｍ以上５０μｍ以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の蛍光体。
【請求項９】
前記粒子の前記透明材料への添加量は、０．１体積％以上、４０体積％以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載の蛍光体。
【請求項１０】
発光材料の原料粉末と熱伝導材料の原料粉末を混合し、坩堝に投入する工程と、
前記坩堝を加熱し、前記発光材料と前記熱伝導材料を溶融混合させる工程と、
前記発光材料及び前記熱伝導材料の溶融混合物を、引き上げまたは引下げて、冷却固化させ、前記発光材料と前記熱伝導材料を３次元的に複合化させたＭＧＣ蛍光体を形成する工程と、
透明材料と粒子を均一混合する工程と、
前記均一混合した前記透明材料と前記粒子とを前記ＭＧＣ蛍光体に密着させて、固化させる工程と、
を含む蛍光体の製造方法。
【請求項１１】
前記透明材料が、高分子モノマーであって、
前記均一混合する工程が、高分子モノマーと粒子の均一混合する工程であって、
前記密着させて、固化させる工程が、前記高分子モノマーを重合する工程である
請求項１０に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項１２】
前記透明材料が、熱可塑性樹脂であって、
前記均一混合する工程が、熱溶融させた前記熱可塑性樹脂と粒子の均一混合する工程であって、
前記密着させて、固化させる工程が、前記熱可塑性樹脂を冷却固化する工程である、
請求項１０に記載の蛍光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として蛍光体、特に高出力密度を有するレーザー光を用いて励起させ白色光を得るための蛍光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色レーザーダイオードを発光源とするレーザーにより蛍光体を励起し、通常のＬＥＤよりもさらなる高輝度な白色光を得るための開発研究が盛んに行われている。このような白色光は、エネルギーの消費量が少なく、高輝度であることから、自動車用のヘッドライトや、内視鏡用の光源、高輝度プロジェクターへの応用が可能であり、大きな需要が見込まれている。しかしながら、レーザー光の出力密度を上げていくと蛍光体上の微小な面積に光エネルギーが集中することになるため発熱量が増加する。そのため、この発熱量増加による温度消光や蛍光体自体の劣化が問題となる。従って、これらのレーザー励起光源に対応した蛍光体としては、出力密度の高いレーザー光照射下においても、その発光量を維持することのできる耐熱性の高い蛍光体が必要とされる。
【０００３】
特許文献１では、ＬＥＤなどでもしばしば使用される、シリコーン樹脂中に蛍光体粉末が分散された蛍光体が開示されている。また、出力密度の高いレーザー光照射下において、発光量を維持するという要求特性を満たすための蛍光体として、例えば、特許文献２では、発光材料と熱伝導材料が三次元的に複合化されたＭＧＣ（Ｍｅｌｔ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）蛍光体が提案されている。このＭＧＣ蛍光体では、励起光である出力密度の高いレーザー光が照射された際に、蛍光体を構成する発光材料からは蛍光を発する。一方、発光による発熱は、発光材料と三次元的に複合化された熱伝導材料により、発光スポット外に伝熱されることにより、発光材料の過熱が抑制される。結果として、発光材料の温度が上がり過ぎることによる温度消光が抑制されることとなり、出力密度の高いレーザー光照射下においても一定の発光量が維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７４２７３号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４／０６５３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のシリコーン樹脂中に蛍光体粉末が分散された構成では、出力密度の高いレーザー光照射により、蛍光体の分散媒であるシリコーン樹脂が劣化変色し、発光輝度が低下するという課題がある。
【０００６】
また、特許文献２の発光材料と熱伝導材料が三次元的に複合化されたＭＧＣ蛍光体においては、熱伝導材料は入射レーザー光を蛍光に変換する機能がない。このため、特に出力密度の高いレーザー光である場合、入射されたレーザーの一部は熱伝導材料内を反射しながら導波され、また乱反射しＭＧＣ蛍光体外に射出する。その結果、蛍光に変換された光に入射されたレーザー光が混ざることとなり色むらの発生原因となり、均一な照射を行うことが出来ない。
【０００７】
本発明は、色むらの発生が抑制されると同時に、出力密度の高いレーザー光照射下において、発光強度を維持することのできる蛍光体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る蛍光体は、発光材料と熱伝導材料とが三次元的に複合化されて構成されているＭＧＣ蛍光体と、
透過防止部と、
を有する蛍光体であって、
前記ＭＧＣ蛍光体は、蛍光物質である発光材料と、金属酸化物である熱伝導材料とが３次元的に複合化されて構成されており、
前記透過防止部は、透明材料に粒子が分散されて構成されており、
前記ＭＧＣ蛍光体の少なくとも一部に前記透過防止部が接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る蛍光体の構成によれば、出力密度の高いレーザー光の照射条件下においても、ＭＧＣ蛍光体内の発光材料から発せられた熱は、熱伝導材料により伝熱することでＭＧＣ蛍光体の温度上昇が抑制され、温度消光が起こることなく、発光強度が維持される。また、粒子が透明材料に配合された透過防止部により、ＭＧＣ蛍光体を透過したレーザー光が散乱、反射されることにより、蛍光に励起レーザー光が混ざることなく、色むらの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】実施の形態１に係る蛍光体１０の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの蛍光体に含まれるＭＧＣ蛍光体のミクロ構造の断面模式図である。
【図２Ａ】実施例２に係る蛍光体１０ａの断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの蛍光体に含まれるＭＧＣ蛍光体のミクロ構造の断面模式図である。
【図３Ａ】実施例１３に係る蛍光体１０ｂの断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの蛍光体に含まれるＭＧＣ蛍光体のミクロ構造の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の態様に係る蛍光体は、発光材料と熱伝導材料とが三次元的に複合化されて構成されているＭＧＣ蛍光体と、
透過防止部と、
を有する蛍光体であって、
前記ＭＧＣ蛍光体は、蛍光物質である発光材料と、金属酸化物である熱伝導材料とが３次元的に複合化されて構成されており、
前記透過防止部は、透明材料に粒子が分散されて構成されており、
前記ＭＧＣ蛍光体の少なくとも一部に前記透過防止部が接触している、ことを特徴とする。
【００１２】
第２の態様に係る蛍光体は、上記第１の態様において、前記発光材料、および前記熱伝導材料の少なくとも一方が金属酸化物であり、前記発光材料においては前記金属酸化物中の金属元素が発光中心元素に置き換わった構造であってもよい。
【００１３】
第３の態様に係る蛍光体は、上記第２の態様において、前記発光材料は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２を母結晶として、母結晶中のＹ原子の一部がＣｅ原子に置き換わった発光材料か、またはＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２を母結晶として、母結晶中のＬｕ原子の一部がＣｅ原子に置き換わった発光材料であり、
前記熱伝導材料がＡｌ２Ｏ３またはＺｎＯであってもよい。
【００１４】
第４の態様に係る蛍光体は、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記透明材料は、シリコーン樹脂であってもよい。
【００１５】
第５の態様に係る蛍光体は、上記第１から第４のいずれかの態様において、前記粒子が分散された前記透過防止部は、凸レンズ形状であってもよい。
【００１６】
第６の態様に係る蛍光体は、上記第１から第４のいずれかの態様において、前記粒子は、酸化チタン粒子、窒化アルミニウム粒子、または発光体粒子であってもよい。
【００１７】
第７の態様に係る蛍光体は、上記第６の態様において、前記発光体粒子は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２を母結晶として、Ｙ原子の一部がＣｅ原子に置き換わった発光材料の粒子であってもよい。
【００１８】
第８の態様に係る蛍光体は、上記第１から第７のいずれかの態様において、前記粒子の平均粒径は、３５０ｎｍ以上５０μｍ以下であってもよい。
【００１９】
第９の態様に係る蛍光体は、上記第１から第８のいずれかの態様において、前記粒子の前記透明材料への添加量は、０．１体積％以上、４０体積％以下であってもよい。
【００２０】
第１０の態様に係る蛍光体の製造方法は、発光材料の原料粉末と熱伝導材料の原料粉末を混合し、坩堝に投入する工程と、
前記坩堝を加熱し、前記発光材料と前記熱伝導材料を溶融混合させる工程と、
前記発光材料及び前記熱伝導材料の溶融混合物を、引き上げまたは引下げて、冷却固化させ、前記発光材料と前記熱伝導材料を３次元的に複合化させたＭＧＣ蛍光体を形成する工程と、
透明材料と粒子を均一混合する工程と、
前記均一混合した前記透明材料と前記粒子とを前記ＭＧＣ蛍光体に密着させて、固化させる工程と、
を含む。
【００２１】
第１１の態様に係る蛍光体の製造方法は、上記第１０の態様において、前記透明材料が、高分子モノマーであって、
前記均一混合する工程が、高分子モノマーと粒子の均一混合する工程であって、
前記密着させて、固化させる工程が、前記高分子モノマーを重合する工程であってもよい。
【００２２】
第１２の態様に係る蛍光体の製造方法は、上記第１０の態様において、前記透明材料が、熱可塑性樹脂であって、
前記均一混合する工程が、熱溶融させた前記熱可塑性樹脂と粒子の均一混合する工程であって、
前記密着させて、固化させる工程が、前記熱可塑性樹脂を冷却固化する工程であってもよい。
【００２３】
以下、本実施の形態に係る蛍光体及びその製造方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
【００２４】
（実施の形態１）
図１Ａは、実施の形態１における蛍光体１０の断面図である。図１Ｂは、ＭＧＣ蛍光体１１のミクロ構造２０の断面模式図である。
本実施の形態１に係る蛍光体１０では、ＭＧＣ蛍光体１１と、透過防止部１６とを有する。透過防止部１６は、透明材料１２と、粒子１３を含む。また、発光材料１５と熱伝導材料１４が三次元的に複合化され、ＭＧＣ蛍光体１１を構成している。また、粒子１３は、透明材料１２中に分散され、透過防止部１６を構成している。さらに、透過防止部１６を構成している透明材料１２は、ＭＧＣ蛍光体１１の少なくとも一面に密着している。
【００２５】
この蛍光体１０の構成によれば、出力密度の高いレーザー光の照射条件下においても、ＭＧＣ蛍光体１１内の発光材料１５から発せられた熱は、熱伝導材料１４により伝熱することでＭＧＣ蛍光体１１の温度上昇が抑制され、温度消光が起こることなく、発光強度が維持される。また、粒子１３が透明材料に配合された透過防止部１６により、ＭＧＣ蛍光体１１を透過したレーザー光が散乱、反射されることにより、蛍光に励起レーザー光が混ざることなく、色むらの発生を抑制することが可能となる。
【００２６】
以下に、この蛍光体１０を構成する部材について説明する。
【００２７】
（ＭＧＣ蛍光体）
ＭＧＣ蛍光体１１は、図１Ｂに示されるように、そのミクロ構造２０において、蛍光物質である発光材料１５と、金属酸化物である熱伝導材料１４とが３次元的に複合化されて構成されている。ＭＧＣ蛍光体１１では、例えば、発光材料１５と熱伝導材料１４とはお互いに不規則に入り組んだ構造を有する。また、発光材料１５と熱伝導材料１４のいずれかの母材中に他方が不規則な島状に分布してもよい。それぞれが櫛歯状に構成されていてもよい。このように発光材料１５と熱伝導材料１４との接触面積を大きくすることによって発光材料１５で発生する熱を効率よく熱伝導材料１４に伝えることができる。なお、図１Ｂの構造は一例であって、ＭＧＣ蛍光体１１は、上記構造に限定されない。
【００２８】
（発光材料）
発光材料としては、母結晶（母体）に金属元素が発光イオンとして賦活した酸化物や窒化物、硫化物などとすることができる。母結晶の組成として、Ｂ、Ｇｄ、Ｏ、Ｓ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｋ、Ｖ、Ｌａ、Ｃｌ、Ｐ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃａ、Ｍｇ等の元素を１種類以上用いることができる。また、発光中心元素として、Ｚｎ、Ｈｏ、Ｔｂ、Ｎｄ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｔｍ等が１種類以上賦活され用いられている無機発光材料とすることができる。なかでも、ＭＧＣ蛍光体を製造する工程において、坩堝内で溶融させ易く、また、後述する熱伝導材料として好適に使用できるＡｌ２Ｏ３と共晶させ易いという観点から、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２を母結晶とし、母結晶中のＹ原子の一部がＣｅ原子に置き換わった、発光材料（以下、Ｃｅ：ＹＡＧとも記載する。なお、記載は、［発光中心元素］：［母結晶］の順である。）やＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２を母結晶とし、母結晶中のＬｕ原子の一部がＣｅ原子に置き換わった、発光材料（以下、Ｃｅ：ＬｕＡＧとも記載する）を好適に使用することができる。
【００２９】
（熱伝導材料）
熱伝導材料としては、金属酸化物や金属窒化物、金属炭化物などのセラミクス材料を用いることができる。金属酸化物としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯやその他、希土類酸化物などが上げられる。中でも、透明度が高く、前述のＣｅ：ＹＡＧ蛍光体や、Ｃｅ：ＬｕＡＧ蛍光体と共晶しやすいという観点からＡｌ２Ｏ３が、また屈折率が低く、入射レーザー光が導波されにくいという観点からはＺｎＯが好ましい。
【００３０】
（透過防止部）
透過防止部１６は、透明材料１２に粒子１３が分散されて構成されている。この透過防止部１６は、ＭＧＣ蛍光体１１の少なくとも一部に接触している。例えば、透過防止部１６は、図１Ａに示すように、凸レンズ形状であってもよい。この場合、図２Ａに示すように、ＭＧＣ蛍光体１１の一面の少なくとも一部に透過防止部１６が設けられていてもよい。また、図３Ａに示すように、ＭＧＣ蛍光体１１の一面にわたって層状の透過防止部１６が設けられていてもよい。
【００３１】
（透明材料）
透明材料としては、後述する粒子を分散させることができ、ＭＧＣ蛍光体上に成形できるものであれば限定するものではない。例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、メタクリルスチレン重合体、酢酸セルロース、ポリカーボネート、ポリエステル、ＰＥＴ、三フッ化ビニリデン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィン、トリアセテートなどを単独で使用することも出来、これらを２種類以上混合して使用することもできる。中でも、耐熱性が高いという観点からシリコーン樹脂を使用することが好ましい。
また、透過防止部を後述する製造方法により、凸レンズ形状とすると、ＭＧＣ蛍光体から発せられた蛍光の集光効果も期待でき、光取り出し効率を向上させるという観点から好ましい。
【００３２】
（粒子）
粒子としては、限定するものではないが、例えば公知のセラミクス粒子を使用することができる。粒子は、少なくともＭＧＣ蛍光体を透過してきた入射レーザー光に対して、散乱、反射などの光学的な干渉が可能でなければならないことから、その平均粒径は少なくとも入射レーザーの波長程度よりも大きいことが望ましく、また、ＭＧＣ蛍光体から発せられた蛍光の射出を妨げない大きさとすることが好ましい。例えば入射レーザー光の波長が４５０ｎｍの場合、粒子の平均粒径は３５０ｎｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましいが、入射レーザー光の波長が４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の青色のレーザーであることが実用上多いという観点から粒子の平均粒径もまた４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。平均粒径が３５０ｎｍよりも小さい場合には、透過してきたレーザーとの光学的な干渉が小さくなり、散乱や反射などによる透過防止の効果が期待できない。また、平均粒径が５０μｍよりも大きい場合には、ＭＧＣ蛍光体から発せられた蛍光の射出が妨げられることになる。
粒子の例としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化ホウ素粒子、窒化珪素粒子といったセラミクス粒子の他、本実施形態における前記発光相の母結晶と同様の組成を持つセラミクス粒子などの種類から選択することができる。またこれらは単独種類でも複数種類を組み合わせて使用することもできる。
【００３３】
また、粒子の透明材料への添加量としては、０．１体積％以上、４０体積％以下とすることができる。０．１体積％より少ないと、ＭＧＣ蛍光体を透過してきたレーザー光の散乱、反射効果が十分得られず、また４０体積％より多いと、ＭＧＣ蛍光体における発光の取り出しが抑制され、十分な光量が得られず好ましくない。
【００３４】
また、粒子は、セラミクス粒子中の特定の金属元素が発光元素で置き換わった、発光材料の粒子とすることもできる。この場合には、ＭＧＣ蛍光体を透過してきたレーザー光により発光材料の粒子が励起、発光し、発光量の総量が増加することになり好ましい。発光材料の粒子としては、本実施形態の前記発光材料において記載した発光材料を組成とする粒子を入射レーザー光の波長に応じて適宜使用することができる。
【００３５】
（蛍光体の製造方法）
本実施の形態における蛍光体１０の製造プロセスを説明する。
（１）まず、透明材料が熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂である場合には、それらのモノマー液体に、粒子を添加し、攪拌や混練といった公知の方法でモノマー液体と粒子を混合する。透明材料が熱可塑性樹脂の場合には、熱溶融させた透明樹脂相に粒子を添加し、攪拌や混練といった公知の方法で熱溶融樹脂と粒子を混合する。
【００３６】
（２）次に、ＭＧＣ蛍光体を製造する。ＭＧＣ蛍光体の製造プロセスとしては公知の方法により製造することができる。
ａ）たとえば坩堝内に発光材料および熱伝導材料の原料となる粉末をそれぞれ配合する。発光材料の原料として、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粉末と酸化セリウム粉末（ＣｅＯ２）、熱伝導材料の原料として酸化アルミニウム粉末（Ａｌ２Ｏ３）を選ぶことができる。
ｂ）これらの粉末を所定の比率にて混合し、坩堝をこれら原料の融点以上、たとえば約１９００℃に加熱し溶融混合させる。加熱方法としては公知の方法により加熱することができるが、温度制御し易く、坩堝部分を局所的に加熱することができ、また引き上げや引下げといった方法で溶融液体を冷却しながら引き出すことが出来るという観点から誘導加熱や抵抗加熱が好適に使用できる。
ｃ）予め底部に孔を開けた坩堝を使用する場合には、底部の孔から染み出した溶融液体に溶融液体を種結晶となる結晶を融着させて、一定速度で引きおろしながら、冷却することでロッド状ＭＧＣ蛍光体が得られる。
前述の組成の場合には、発光材料がＣｅ：ＹＡＧであり、熱伝導材料がＡｌ２Ｏ３であり、これらが三次元的に複合化されたＭＧＣ蛍光体を得ることができる。または同様の坩堝から、溶融液面より所謂引き上げ法による一方向凝固によりロッド状ＭＧＣ蛍光体を製造してもよい。このロッド状ＭＧＣ蛍光体を公知の方法で切断、研磨することで所望の厚みを有する板状のＭＧＣ蛍光体を得ることができる。
【００３７】
（３）次に、前述した粒子を配合した透明材料を、ＭＧＣ蛍光体の表面に塗布し硬化させる。使用した透明材料が熱可塑性樹脂である場合には、熱溶融させた状態でＭＧＣ蛍光体表面に塗布し冷却させることにより、透過防止部を形成させればよい。一方、透明材料がモノマー液体を硬化してなる高分子材料である場合には、硬化させる前のモノマー液体をＭＧＣ蛍光体表面に塗布し、熱または光など適当な方法で硬化させ、透過防止部を形成すればよい。また、透過防止部を凸レンズ形状に形成する場合には、これらの液体の界面張力を利用して液滴状態で塗布、硬化させることが簡便で生産プロセスの簡易化という観点で好ましい。
【００３８】
なお、後述の実施例に示すように、粒子と透明材料との混合と、ＭＧＣ蛍光体の製造と、は、いずれを先に行ってもよい。あるいは、それぞれ並列に行ってもよい。
【００３９】
（実施例）
以下、実施例および比較例について具体的に説明する。
実施例１は、ＭＧＣ蛍光体における発光材料としてＣｅ：ＹＡＧ、熱伝導材料としてＡｌ２Ｏ３、透過防止部を構成する透明樹脂として耐熱性ジメチルシリコーン樹脂、粒子として平均粒径５００ｎｍの酸化チタン粒子を使用した例である。
【００４０】
（１）まず、ＭＧＣ蛍光体を製造する。
ａ）イリジウム製の坩堝内に所定の量の、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の粉末を所定量添加する。坩堝の底部には、５ｍｍ角、高さ２ｍｍの突起が設けられており、さらに突起の５ｍｍ角の底面中央には、直径１ｍｍφの貫通孔が設けられている。坩堝の内径は２０ｍｍ、内壁高さは３０ｍｍである。
ｂ）次に、坩堝を円筒形の断熱材容器内に設置し、断熱材を円筒形の石英管内に設置する。さらに石英管を誘導加熱用コイルの内側に設置する。石英管の上下にそれぞれ窒素ガスの出口と入り口が設けられた蓋を設置する。
ｃ）石英管内に窒素をフローしながら内部を窒素で充填し酸化抑制雰囲気とする。この状態で前記誘導加熱用コイルに交流電流を通電し、石英管内部を誘導加熱する。断熱材には覗き穴が設けられており、コイルの隙間とこの覗き穴および石英管を通して、放射温度計を使用するなど公知の方法で坩堝側面の温度を測定することが可能である。
ｄ）坩堝側面の温度が約１９００℃に加熱され、前記坩堝底部の孔から溶融液体が染み出したことを確認した後、この染み出し液体にＡｌ２Ｏ３の５ｍｍ角の結晶を接触させ、表面張力を利用し、例えば３ｍｍ／秒の一定速度で引きおろす。界面張力により、坩堝内部の溶融液体が順次、孔から引き出される。引き出された溶融液体は、坩堝底部にぬれ広がり、坩堝底部の突起の断面形状を維持しつつ引きおろされ、引きおろされながら坩堝底部の突起から距離が離れるに伴い、冷却により固化し、ロッド状のＭＧＣ蛍光体を得ることができる。ロッドの引下げ方向と垂直な方向の断面形状は上述の坩堝底面の突起断面と、同サイズ、同形状となり、５ｍｍ角である。得られたロッド状のＭＧＣ蛍光体は、公知の方法で切断、研磨などの加工により所望の厚みを有する板状のＭＧＣ蛍光体とすることが可能である。本実施例においては厚みを１００μｍとした。つまり本実施例におけるＭＧＣ蛍光体のサイズは５ｍｍ角、厚み１００μｍの板状体とした。
【００４１】
（２）次に、シリコーン樹脂中に酸化チタンが分散された透過防止部を、板状ＭＧＣ蛍光体上に形成する。
ａ）ビーカー内において、ジメチルシリコーン樹脂のモノマー液体１００ｍｌ中に平均粒径５００ｎｍの酸化チタンを４．２４ｇ添加し、攪拌用モーターに設置した攪拌翼により攪拌し分散させる。尚、シリコーン樹脂の比重を１．０４、酸化チタンの比重を４．２とし、酸化チタンの添加量は１．０体積％と見積もった。攪拌の工程で気泡を多く噛みこんだ場合には、減圧脱泡などの手段により、気泡を除去することができる。
ｂ）このようにして得た酸化チタンが分散されたジメチルシリコーン樹脂のモノマー液体を、上述のＭＧＣ蛍光体の片面に液滴として、適量滴下し凸レンズ形状の液滴とする。このとき、液滴がＭＧＣ蛍光体の片面前面を覆うように滴下した。液滴中には酸化チタン粒子が分散されていることとなる。
ｃ）最後に、１５０℃で約４時間加熱し、耐熱性ジメチルシリコーン樹脂を熱硬化させることでＭＧＣ蛍光体の表面に透明部材と粒子から形成される透過防止部が形成され、本発明における蛍光体を得ることができる。
【００４２】
図２Ａは、実施例２に係る蛍光体１０ａの断面図である。図２Ｂは、図２Ａの蛍光体に含まれるＭＧＣ蛍光体のミクロ構造２０ａの断面模式図である。
実施例２は、透過防止部１６がＭＧＣ蛍光体１１と接触している箇所が図２Ａに示すようにＭＧＣ蛍光体１１の片面の一部である点、を除いて、実施例１と同様である。
実施例３は、透過防止部を構成する透明材料がポリエチレンである点を除いて、実施例１と同様である。本実施例では、透明材料が熱可塑性樹脂であるため、ラボプラストミルにおいて１５０℃に加熱した１００ｍｌのポリエチレン中に、酸化チタンを４．２４ｇ添加し、混練による分散を実施し、ポリエチレンが冷却固化する前にＭＧＣ蛍光体に酸化チタンが分散されたポリエチレンを凸レンズ形状に滴下し冷却することで透過防止部を形成した。
【００４３】
実施例４は、ＭＧＣ蛍光体を構成する発光材料がＣｅ：ＬｕＡＧである点を除き、実施例１と同様である。
実施例５は、粒子が窒化アルミニウムである点を除き、実施例１と同様である。
実施例６は、ＭＧＣ蛍光体の熱伝導材料が酸化亜鉛である点を除き、実施例１と同様である。
実施例７は、粒子の平均粒径が、３５０ｎｍである点を除いて実施例１と同様である。
実施例８は、粒子の平均粒径が、５０μｍである点を除いて実施例１と同様である
実施例９は、粒子の添加量が０．１体積％である点を除いて実施例１と同様である。
実施例１０は、粒子の添加量が４０体積％である点を除いて実施例１と同様である。
実施例１１は、ＭＧＣ蛍光体の製造方法が引き上げ法である点を除いて実施例１と同様である。引き上げ法により製造する際には、イリジウム製の坩堝において、底部に穴は開いておらず、坩堝内で抵抗加熱により溶融混合している酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の液面から、引き上げを行った。
実施例１２は、粒子がＣｅ：ＹＡＧからなる発光体粒子である点と、その平均粒径が３０μｍである点を除いて実施例１と同様である。
【００４４】
図３Ａは、実施例１３に係る蛍光体１０ｂの断面図である。図３Ｂは、図３Ａの蛍光体に含まれるＭＧＣ蛍光体のミクロ構造２０ｂの断面模式図である。
実施例１３は、透過防止部の形状がフィルム形状である点を除いて、実施例１と同様であり、その断面を図３Ａに示した。透明材料に粒子が配合された液体をスキージ塗布など公知の方法で塗布することで、透過防止部の形状をフィルム形状とすることができる。透過防止部の形状がフィルム形状である場合、本発明における蛍光体が板状形状となり、嵩高さが低減され、製品への適用を行い易くなるという観点からよい。
【００４５】
比較例１は、実施例１における透明樹脂層が設置されていない、ＭＧＣ蛍光体である。
比較例２は、粒子の平均粒径が３００ｎｍである点を除いて実施例１と同様である。
比較例３は、粒子の平均粒径が７５μｍである点を除いて実施例１と同様である。
比較例４は、粒子の添加量が０．０５体積％である点を除いて実施例１と同様である。
比較例５は、粒子の添加量が５０体積％である点を除いて実施例１と同様である。
【００４６】
以上の蛍光体について、強度５Ｗの青色レーザーを透過防止層の反対側から入射した際の、透過防止部側から発光する蛍光の発光強度と色むらを評価した。尚、青色レーザー光の波長は４５０ｎｍであり、レンズで集光し、本発明の蛍光体における透過防止部の反対側に５０Ｗ／ｍｍ２のエネルギー密度が照射されるよう調整した。実施例２においては、透過防止部の反対側の面において、透過防止部と相対する位置に、青色レーザー光を入射した。
【００４７】
それぞれの評価項目の概要及び判定基準を下記に説明する。
【００４８】
（色むら）
色むらの評価にあたって、実施例、比較例における蛍光体に対し、青色レーザーを入射する面の反対面からの蛍光を、レンズでコリメートし一定の平行光線となるように調整する。この平行光線の断面において、中心部のスペクトルを測定する。中心部のスペクトルの波長４５０ｎｍにおける強度Ｉｂと波長５７０ｎｍの強度Ｉｙの比Ｉｂ／Ｉｙを求める。実施例４については、中心部のスペクトルの波長４５０ｎｍにおける強度Ｉｂと波長５３５ｎｍの強度Ｉｇの比Ｉｂ／Ｉｇを求める。
判定基準
青色レーザーの透過抑制効果が特に優れた範囲として  Ｉｂ／Ｉｙまたは、Ｉｂ／Ｉｇが０．３以下を◎とした
青色レーザーの透過抑制効果が優れた範囲として  Ｉｂ／Ｉｙまたは、Ｉｂ／Ｉｇが０．３より大きく、０．６以下を○とした
青色レーザーの透過抑制効果が不十分な範囲として  Ｉｂ／Ｉｙまたは、Ｉｂ／Ｉｇが０．６より大きい場合△とした
【００４９】
（発光強度）
実施例、比較例における蛍光体の蛍光出力を測定するためにＭＧＣ蛍光体の透過防止部が設けられた側からの蛍光成分の光出力を測定した。すなわち、レーザーは透過防止部の反対側から入射し、蛍光成分をレンズでコリメートし、さらにレンズで光出力検出器に集光した。照射するレーザー光の出力密度を１．５Ｗ／ｍｍ２に調整し、光出力検出器の検出上限を超えない範囲で蛍光成分の光出力を測定した。光出力検出器には、ＭＧＣ蛍光体を抜けてきた青色レーザーが入射しないよう、蛍光のみの出力を測定するように光出力検出器の手前に青色光カットフィルターを設置し、蛍光成分の光のみ測定できるようにした。
判定基準
光学製品への適用に特に適合している範囲として  蛍光出力が４０ｍＷ以上を◎とした。
光学製品への適用に適合している範囲として  蛍光出力が３０ｍＷ以上を○とした。
光学製品への適用に適合しない範囲として  蛍光出力が３０ｍＷ未満を△とした。
【００５０】
（総合判定）
各実施例および比較例において、色むら、発光強度ともに◎のものを◎、少なくとも△が１個以上あるものを△、それ以外のものを○とした。
各実施例及び比較例について、上記評価項目の結果を表１に示した。
【００５１】
【表１】
2019052210.tif 000003
【００５２】
表１に示した評価結果から次のことが分かる。
実施例１と比較例１との比較から、本発明の蛍光体は色むらを抑制しながら高い発光強度を実現できる蛍光体であることが分かる。
実施例２により、透過防止部はＭＧＣ蛍光体の少なくとも一部に密着していればよいことが分かる。
実施例１と実施例１３の比較では、実施例１において発光強度が高く、透過防止部が凸レンズ形状を形成していることにより、蛍光が集光され、発光強度が向上していることがわかる。
実施例３では、透明材料がポリエチレンであり、本発明における透明材料は熱可塑性樹脂であってもよいことが分かる。
実施例１では、発光材料が、Ｃｅ：ＹＡＧであり、熱伝導材料がＡｌ２Ｏ３である。また実施例４では発光材料が、Ｃｅ：ＬｕＡＧであり、熱伝導材料がＡｌ２Ｏ３である。また実施例６では、発光材料が、Ｃｅ：ＹＡＧであり、熱伝導材料がＺｎＯである。以上の実施例１、実施例４、実施例６より本発明における発光材料、熱伝導材料は金属酸化物が母体であればよいことがわかる。
【００５３】
実施例１および実施例５より、本発明における粒子は酸化チタンまたは窒化アルミニウムとすることができることがわかる。
実施例７と比較例２との比較より、粒子の平均粒径として、３５０ｎｍでは色むらを抑制し、高い発光強度を実現できることがわかる。一方、平均粒径が３５０ｎｍより小さい３００ｎｍでは、色むらの発生を十分抑制することができないことがわかる。
実施例８と比較例３との比較より、粒子の平均粒径として、５０μｍでは色むらを抑制し、高い発光強度を実現できることがわかるが、平均粒径が５０μｍより大きい７５μｍでは発光強度が十分でないことがわかる。
実施例９と比較例４との比較より、粒子の添加量として、０．１体積％は色むらを抑制し、高い発光強度を実現できることがわかるが、添加量が０．１体積％より低い０．０５体積％では、色むらの発生を十分抑制することができないことがわかる。
実施例１０と比較例５との比較より、粒子の添加量として、４０体積％は色むらを抑制し、高い発光強度を実現できることがわかるが、添加量が４０体積％より高い５０体積％では、発光強度が十分でないことがわかる。
実施例１では、ＭＧＣ蛍光体の製造方法は引下げ法であり、実施例１１では、ＭＧＣ蛍光体の製造方法は、引上げ法であることから、ＭＧＣ蛍光体の製造方法は、引下げまたは引上げの双方が可能であることがわかる。
実施例１２より、粒子を発光材料とすることで、さらなる発光強度の向上が可能であることがわかる。
【００５４】
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上説明したように、本発明に係る蛍光体は、出力密度の高いレーザー光の照射下においても色むらが少なく、発光強度の高い蛍光体とすることができ、産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１０ａ、１０ｂ  蛍光体
１１  ＭＧＣ蛍光体
１２  透明材料
１３  粒子
１４  熱伝導材料
１５  発光材料
１６  透過防止部
２０、２０ａ、２０ｂ  ＭＧＣ蛍光体のミクロ構造
【図１Ａ】
2019052210.tif 000004
【図１Ｂ】
2019052210.tif 000005
【図２Ａ】
2019052210.tif 000006
【図２Ｂ】
2019052210.tif 000007
【図３Ａ】
2019052210.tif 000008
【図３Ｂ】
2019052210.tif 000009