(57)【要約】【課題】α−サイアロン蛍光材料、その製造方法およびその材料の製造装置を提供する。【解決手段】α−サイアロンを有する蛍光材料の製造方法は、α−サイアロンの前駆体を提供する工程と、前駆体と点火剤を混合し、反応混合物を得る工程と、点火剤を燃焼させ、反応混合物の反応を誘発して蛍光材料を得る工程と、を備えてなる。【選択図】図３
2012107186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
α−サイアロンを有する蛍光材料の製造方法であって、
α−サイアロンの前駆体を提供する工程と、
前記前駆体と点火剤を混合し、反応混合物を得る工程と、
前記点火剤を燃焼させ、前記反応混合物の反応を誘発して蛍光材料を得る工程とを備えてなることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記反応混合物を断熱装置に配置する工程と、
前記反応混合物と前記断熱装置との間に絶縁性粉体を充填する工程と、
前記反応混合物をチァンバーに配置する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記前駆体は少なくとも一つの反応インゴットを含み、且つ前記前駆体と前記点火剤を混合する工程の期間中において、前記反応インゴットは前記点火剤によって包まれており、
前記点火剤を燃焼させる工程は前記反応混合物を加熱することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記点火剤はＴｉ／Ｃ混合物、Ｍｇ／Ｆｅ３Ｏ４混合物、Ａｌ／Ｆｅ３Ｏ４混合物及びＡｌ／Ｆｅ２Ｏ３混合物よりなる群から選ばれた少なくとも一つであるか、或いは少なくとも二つ以上の組合せを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記点火剤はＭｇ／Ｆｅ３Ｏ４混合物を含み、前記Ｍｇ／Ｆｅ３Ｏ４混合物にはＭｇ対Ｆｅ３Ｏ４のモル比が１〜８であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記前駆体は固体窒素源を含み、前記固体窒素源はＮａＮ３、ＫＮ３及びＢａ３Ｎ２よりなる群から選ばれた少なくとも一つである、或いは少なくとも二つ以上の組合せを含み、
前記前駆体はハロゲン化アンモニウム源を含み、
前記前駆体は、前記点火剤と混合し合うような複数の反応インゴットを含み、且つ前記点火剤を燃焼させる工程は前記複数の反応インゴットを連続して加熱することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】
α−サイアロンを含有する蛍光材料であって、
化学式はＭｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ａｙであり、
Ｍは陽イオンであり、
ｘはＭの相対モル数であり、
Ａは活性化剤イオンであり、
ｙはＡの相対モル数であることを特徴とする蛍光材料。
【請求項８】
前記蛍光材料はさらにナトリウム、塩素及び鉄よりなる群から選ばれた少なくとも一つの元素をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の蛍光材料。
【請求項９】
前記蛍光材料は塩化ナトリウムをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の蛍光材料。
【請求項１０】
前記ＭはＭｇ、Ｃａ及びＹよりなる群から選ばれた少なくとも一つの元素を含み、前記ＡはＥｕ、Ｃｅ、Ｔｂ及び希土類元素よりなる群から選ばれた少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする請求項７に記載の蛍光材料。
【請求項１１】
α−サイアロンを有する蛍光材料の製造装置であって、
前記蛍光材料を製造するための原料を収容する断熱装置と、
前記断熱装置に隣接して配置され、前記蛍光材料を製造するために前記原料を加熱するためのヒーターと、を備えてなることを特徴とする製造装置。
【請求項１２】
前記断熱装置と前記ヒーターはチャンバー内に配置されており、
前記断熱装置と前記蛍光材料を製造するための前記原料との間にさらに絶縁性粉体が配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の製造装置。
【請求項１３】
前記絶縁性粉体はセラミックス粉体を含むことを特徴とする請求項１２に記載の製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蛍光材料、特にα−サイアロンを有する蛍光材料、その製造装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネと環境保護のニーズの下で、高効率、省エネ、環境保護を満たす「グリーン」照明光源の開発は、現在国内外で必要且つ重要な研究課題である。白光ＬＥＤは将来従来の照明器具に取って代わる重要技術となるとされており、白熱電球及び蛍光灯に比較して、ＬＥＤは高発光効率（発光効率は１ワット当たり１００ルーメン（１００ｌｍ／Ｗ）、潜在的な技術的目標は２００ｌｍ／Ｗ）、低発熱量（熱輻射が少ない）、低消費電力（低電圧、低起動電流）、高い設計自由度（体積が小さく、光色／色温度が変調可能で、指向性光源で、軽薄短小の製品を開発する容易さ）、高い信頼性（長寿命、低起動温度、耐震）、速い応答速度（高い周波数で動作可能）、環境保護（水銀がゼロで、廃棄物処理のコストが低く、壊れにくい）、平面的な実装化などのメリットが挙げられる。
【０００３】
現在、酸化物系蛍光粉及び硫化物系蛍光粉の関連特許は発展の限界に来ており、且つ特許技術が一方的に独占されたとの問題があり、また、ＹＡＧ：Ｃｅ３＋（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）やＴＡＧ：Ｃｅ３＋（Ｔｂ３Ａｌ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｔｅｒｂｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）などの現在実用化された蛍光粉は不十分な発光効率や低熱安定性などの問題が存在し、硫化物系蛍光粉は毒性や低い化学・熱安定性などの問題が存在している。現在白光ＬＥＤは高出力化に伴ない、操作温度が増加し、酸化物系及び硫化物系の蛍光粉の熱安定性が良くないため、蛍光の発光色が変わり、その結果、ＬＥＤに色ずれなどの問題が生じる。その一方、窒素酸化物であるα−ＳｉＡｌＯＮの蛍光材料は無毒性、優れた化学安定・熱安定性、高エネルギー効率、高発光強度及び調整可能な化学組成・発光波長などの多くの利点が挙げられ、このため、ＬＥＤ蛍光材料の次世代材料としての潜在的候補とされている。しかし、現在α−ＳｉＡｌＯＮ系の蛍光材料はその合成が厳しい条件（例えば、高温、高圧、長時間の反応）で行われなければならず、生産しにくく、生産量が少なく、設備及び原料のコストが高いため、α−ＳｉＡｌＯＮ系の蛍光材料の応用の進展が限られている。いくつかの従来の技術を例示してそれらの不十分なところを次の通り説明する。
【０００４】
まずは固相法（Ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｍｅｔｈｏｄ）である。これは窒素酸化物及び窒化物を合成する一種のよく見られる方法であり、通常、反応前駆体を高温に置き、シリル基の窒素酸化物又は窒化物系蛍光粉を合成する場合に、反応物として主にＳｉ３Ｎ４が使用され、Ｓｉ３Ｎ４の化学反応性が劣るため、合成時、約１５００〜２０００℃と非常に高い温度が必要で、他の反応物として金属元素（例えば、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｅｕ）や金属の窒化物（例えば、ＡｌＮ、Ｃａ３Ｎ２、ＥｕＮ）、金属の酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＳｉＯ２）が挙げられ、これらの原料を均一に混合した後、窒素ガスを保護ガスとして反応物が高温で酸化または分解するのを防止し、圧力が通常０．１〜１．０ＭＰａの範囲であり、反応時間が数時間かかり、且つ通常生成物が後続の粉砕などの工程を経る必要があり、且つ一部の文献において、反応物を冷間静水圧プレスすることにより反応物をインゴットに圧縮したり、熱圧焼結用装置を使用して反応を行ったりする必要があることが示されている。さらに、この方法は高温で長時間焼成するので、粉体に大量の凝集又は焼結などの現象を生じさせて生成物の粒径を大きくし、このとき、粉砕の過程により後処理されると、粉体に結晶の欠陥を生じさせる発光効率を低減し、粉体の粒径も効率的に制御することができず、さらに、設備（例えば、冷間静水圧プレス用設備及び熱圧焼結炉等）が高価であったり使用する窒化物の原料コストが高かったりするなどの欠点がある。
【０００５】
次は気体圧縮焼結法（Ｇａｓ−ｐｒｅｓｓｉｎｇ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，  ＧＰＳ）である。これは固相法によく似ており、同様に金属の窒化物などを反応物として使用し、異なるところでは、使用する気体の圧力が高く、１〜１０ＭＰａの範囲であり、また、高い反応操作温度が約１８００〜２２００℃であり、且つ熱圧焼結を使用することなく、高い窒素圧力を利用することにより、反応物と窒素との接触する機会を多くなり、得られる生成物も後続の粉砕などの工程を経る必要がある。前記ＧＰＳ法では固相法に比べると、フラックスの用量及び反応時間を少なくすることができるというメリットがあり、固相法のような方法では窒化物又は窒素酸化物を高温及び常圧の窒素の下で焼結することができるが、共有結合のために、常圧下の原子移動度が低いため、常圧下で焼結時に多くのフラックス剤を加える必要があり、その結果、構造の強度が劣る。この問題に対し、窒素圧力を上げると、短時間で均一に凝集した蛍光粉体を得られ、また、反応温度が１８００℃以上であると、α−Ｓｉ３Ｎ４又はα−ＳｉＡｌＯＮが分解してＳｉが生成されやすく、このため、圧力を上げることにより、反応物及び生成物が昇華したり分解したりするという現象の発生を抑制することができるが、前記ＧＰＳ法では使用する圧力及び温度が非常に高く、設備の建設コストの向上と安全上の不安をもたらすため、工業上の大量生産に適せず、また、生成物が複雑な粉砕工程を経るので、蛍光粉体に大量の欠陥が形成されて、蛍光効率が低下し、且つ使用する窒化物の原料コストが高価であることなどの欠点がある。
【０００６】
また別の方法は気体還元および窒化法（Ｇａｓ−ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｎｉｔｒｉｄａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ，  ＧＲＮ）である。窒素酸化物系蛍光粉体を合成するこの方法は前述した二法と比較すると有効かつ経済的な方法であり、通常酸化物を反応前駆体として使用し、反応物をアルミナ中或いは石英管中に置き、ＮＨ３又はＮＨ３−ＣＨ４などの気体を還元剤及び窒素源として通し、反応温度が約１３００〜１６００℃であればよく、高温下でＮＨ３又はＮＨ３−ＣＨ４などの気体が分解してＨ２及びＮ２の気体が生成されて酸化物が窒化物に化学的に還元される。前記方法は前述した二種の方法と比較すると、反応温度が約２００℃程度下がるという低い反応温度下でα−ＳｉＡｌＯＮの蛍光粉体を合成することができ、また、反応が通常常圧下で行われ、且つ反応物が通常酸化物であるというメリットがあり、このため、高価な設備や反応原料が要らず、固相法及びＧＰＳ法より反応物が安く、且つ通される還元雰囲気が炭素熱還元法の使用による残留炭素という問題を解決することができ、粒径が固相法等より小さく、後粉砕工程が要らないが、この反応が高温下で爆発性ＮＨ３−ＣＨ４ガスにより行われ、且つ反応が大量生産に対応できず、かなり危険で且つ反応が長時間かかるので、エネルギー消費量が多くなるなどの欠点がある。
【０００７】
また別の方法は炭素熱還元法（Ｃａｒｂｏｔｈｅｒｍａｌ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ，  ＣＲＮ）である。この方法は気体還元および窒化法（ＧＲＮ法）に類似し、異なるところは炭素粉を還元剤として使用すること及び窒素ガスを窒素源として使用することにある。炭素熱還元法も酸化物を前駆体として使用し、炭素粉と混合された後、高温及び窒素雰囲気に入れて反応させることができ、この反応は高温中で炭素と酸素が反応してＣＯなどの気体を生成しやすく、且つ窒素が酸素の空隙に入って反応することにより窒化物を形成する。この方法のメリットはＧＲＮ法のように、設備及び反応物が安く、反応温度及び圧力が低く、欠点は反応において炭素量を正確に制御する必要があり、過剰炭素が高温でＳｉＣを生成し、且つ未反応の炭素が製品の光学特性を大きく低減して蛍光強度に大きく影響する。強い蛍光強度を達成するために、炭素のない雰囲気で高温熱処理を行うことによって、炭素を除去するステップが必要であり、それによって生産工程が複雑になり、且つ高温熱処理が粒径の増加等の影響をもたらす可能性がある。
【０００８】
さらに別の方法は、水熱法（Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ  ｍｅｔｈｏｄ）である。この方法は窒素酸化物蛍光粉の合成にまれに応用されるが、酸化物の蛍光粉の合成により多く応用される。本法は使用試薬が通常硝酸化合物であり、溶剤に溶けやすく、必要に応じＮａＯＨ等を使用して溶液のｐＨ値を調整する。反応においてまず、溶液を低温（約２００℃）で攪拌し、そうすると、反応物から析出物が生成され、この析出物（すなわち前駆体）を水洗い、遠心分離し、濾過し、乾燥させ、そして、窒素雰囲気の高温炉に入れて焼成し、水素を還元雰囲気として通す。この方法のメリットは反応物が溶解及び析出のステップにより均一に混合され、焼成温度が約１０００℃で行なわれるため、省エネであり、欠点は全工程が複雑で、且つ水素を使用して還元することがあるので、この方法では安全上の不安があり、且つ製品の結晶相が十分に強くなく、蛍光の発光効率が低い等の欠点があって、改善の余地がある。
【０００９】
一般の燃焼合成法（Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）は一般にα−サイアロンセラミック材料を合成するための燃焼合成法であり、反応物は金属や金属酸化物、金属窒化物等であり、均一に混合された後に反応器に入れ、窒素の気圧を２．０〜８．０ＭＰａと極めて高圧にし、その反応物を発火させる。この方法は次のメリットを有する：すなわち、製造工程が単純で、エネルギー消費量が少なく、且つ装置が単純で、大量生産が可能で、コストが低い。しかし、変換率を向上するために、非常に高圧下で反応させる必要があるので、合成のための安全上の危惧があって、工業上の応用にあまり適さない。反応圧力が十分高くないときは、適切でない制御によって生成物の凝集又は発火不能などの現象をもたらす可能性があるため、変換率が低く且つ複雑な粉砕工程が必要であり、また、反応過程における速い温度上昇及び温度降下のため、生成物（粉体の場合）に高濃度の結晶欠陥が含まれる可能性があるので、蛍光粉体の蛍光強度が劣る。
【００１０】
そこで、出願人は従来の技術の不十分な点に鑑みて、上述した科学技術、産業上の問題及びニーズの理解に基づき、本案「α−サイアロン蛍光材料及びその製造方法並びに製造装置」を発明した。本発明のα−サイアロン蛍光材料はサイアロンを主な格子とする窒素酸化物蛍光材料であり、高発光強度、優れた熱安定性、簡単な製造工程、低い生産コスト及び高純度の生成物などの特性を有し、上述した従来の手段の不十分な点を改善することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高発光強度、優れた熱安定性を有したα−サイアロン蛍光材料と、製造プロセスが簡単でコストが低いその材料の製造方法と、その材料の製造装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの観点によれば、上記目的を達成するための本発明は、α−サイアロンを有する蛍光材料の製造方法を提供することである。該製造方法は、α−サイアロンの前駆体を提供する工程と、前駆体と点火剤を混合し、反応混合物を得る工程と、点火剤を燃焼させ、反応混合物の反応を誘発して蛍光材料を得る工程と、を備えてなることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するための本発明の１つの態様は、該製造方法は反応混合物を断熱装置に供給する工程を含み、絶縁性粉体を反応混合物と断熱装置の間に充填する工程を含む。
【００１４】
本発明の１つの態様は、前駆体が少なくとも一つの反応インゴットを含み、且つ前駆体と点火剤を混合する工程の期間中において、前記反応インゴットは前記点火剤によって包まれており、前記点火剤を燃焼させる工程は前記反応混合物を加熱することによって行われることである。
【００１５】
本発明のまた１つの態様は、前記点火剤はＴｉ／Ｃ混合物、Ｍｇ／Ｆｅ３Ｏ４混合物、Ａｌ／Ｆｅ３Ｏ４混合物及びＡｌ／Ｆｅ２Ｏ３混合物よりなる群から選ばれた少なくとも一つであるか、或いは少なくとも二つ以上の組合せを含むことである。
【００１６】
本発明のまた１つの態様は、前記点火剤はＭｇ／Ｆｅ３Ｏ４混合物を含み、前記Ｍｇ／Ｆｅ３Ｏ４混合物にはＭｇ対Ｆｅ３Ｏ４のモル比が１〜８であることである。
【００１７】
本発明のまた１つの態様は、前記前駆体が固体窒素源を含み、前記固体窒素源はＮａＮ３、ＫＮ３及びＢａ３Ｎ２よりなる群から選ばれた少なくとも一つである、或いは少なくとも二つ以上の組合せを含み、前記前駆体はハロゲン化アンモニウム源を含み、前記前駆体は、前記点火剤と混合し合うような複数の反応インゴットを含み、且つ前記点火剤を燃焼させる工程は前記複数の反応インゴットを連続して加熱することによって行われる製造方法である。
【００１８】
本発明の１つの観点によれば、α−サイアロンを含有する蛍光材料を提供することである。該蛍光材料は、化学式はＭｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ａｙであり、Ｍは陽イオンであり、ｘはＭに対するモル数であり、Ａは活性化剤イオンであり、ｙはＡに対するモル数であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の１つの態様は、前記蛍光材料はさらにナトリウム、塩素及び鉄よりなる群から選ばれた少なくとも一つの元素をさらに含むことを特徴とする蛍光材料であり、前記蛍光材料はまた塩化ナトリウムをさらに含むことを特徴とする蛍光材料である。
【００２０】
本発明のまた１つの態様は、前記ＭはＭｇ、Ｃａ及びＹよりなる群から選ばれた少なくとも一つの元素を含み、前記ＡはＥｕ、Ｃｅ、Ｔｂ及び希土類元素よりなる群から選ばれた少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする蛍光材料である。
【００２１】
本発明のさらに１つの観点は、α−サイアロンを有する蛍光材料の製造装置であって、前記蛍光材料を製造するための原料を収容する断熱装置と、前記断熱装置に隣接して配置され、前記蛍光材料を製造するために前記原料を加熱するためのヒーターと、を備えてなることを特徴とする製造装置である。
【００２２】
本発明のまた１つの態様は、前記断熱装置と前記ヒーターはチャンバー内に配置されており、前記断熱装置と前記蛍光材料を製造するための前記原料との間にさらに絶縁性粉体が配置されていることを特徴とする製造装置である。
【００２３】
本発明のまた１つの態様は、前記絶縁性粉体はセラミックス粉体を含むことを特徴とする製造設備である。
【００２４】
本発明の上記の対象および利点は、以下の詳細な説明及び付帯する図面を参酌することによって当業者にはより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による、α−サイアロンを含有する蛍光材料の製造装置の一態様を示す図である。
【図２】本発明による、インゴットと反応インゴットの製造プロセスの一態様を示す図である。
【図３】本発明による断熱装置の構成の一態様を示す図である。
【図４】本発明による、断熱装置に配置されていた反応インゴットを示す図である。
【図５】本発明による、α−サイアロン蛍光材料の成分分析の一態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本願発明のその他の利点及び特徴については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかとなるであろう。下記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
【００２７】
本発明の各発明者は、窒化物セラミックス粉体（主にＡｌＮとＳｉ３Ｎ４）の合成と開発に関する経験、及び燃焼合成上の技術に基づいて、従来方法で窒素酸化物蛍光粉体を合成することによる問題や欠点を改善するために、新たに窒素酸化物蛍光材料、α−サイアロンの新規の合成方法を発明した。この方法は反応物の間の高温下の自動燃焼スプレッド反応によって合成することであり、速い反応、省エネルギー、容易なプロセス、低い合成圧力、簡便な装置、安い原料コスト及び優れた製品性能を有している。
【００２８】
本発明によるＳｉＡｌＯＮ蛍光粉は、化学式がＭｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ａｙであり、窒化珪素が主格子とし、窒化珪素の珪素―窒素結合がアルミニウム−酸素結合とアルミニウム−窒素結合によって替わられ、主格子の電荷が陽イオンによって中和され、活性化剤がドーピングされてなったものである。その中、Ｍは陽イオン、Ｓｉは珪素、Ａｌはアルミニウム、Ｏは酸素、Ｎは窒素、Ａは活性化剤イオンである。ｘはＭに対するモル数であり、ｙはＡに対するモル数である。先ず、本発明の装置、一部の製造プロセスを一般的に説明する。主格子の陽イオン（Ｍ）はＭｇ、Ｃａ及びＹよりなる群から選ばれた少なくとも一つの元素を含み、活性化剤のイオン（Ａ）はＥｕ、Ｃｅ、Ｔｂ及び希土類元素よりなる群から選ばれた少なくとも一つの元素を含む。
【００２９】
勿論、陽イオン（Ｍ）は他の元素や化合物によって替わられてもよい。表１を参照する。
【００３０】
【表１】
2012107186.tif 000003
【００３１】
また、活性化剤のイオン（Ａ）は、他の元素や化合物によって替わられてもよい。表２を参照する。
【００３２】
【表２】
2012107186.tif 000004
【００３３】
図１は本発明によるα−サイアロンを含有する蛍光材料の製造装置を示す図である。図１にはチャンバー２が開示されて、気体をチャンバー２から排気すること及び気体をチャンバー２へ導入することが行われるように、チャンバー２には給気口２１と排気口２０が配置されている。チャンバー２には、チャンバー２内の気体を抜き取り真空にするための真空ポンプ２２が配置されている。チャンバー２には、チャンバー２内の気圧を測るための圧力計２４と、チャンバー２内の真空度を測るための真空計２５が配置されている。さらに、チャンバー２には、温度計（図に示せず）を収容するための温度計ポート２３が配置されている。一般的に、温度計ポート２３は、熱電対線で作られ、チャンバー２内の熱電対接触部（図に示せず）とチャンバー２外の温度測定装置（図に示せず）とを接続するものである。
【００３４】
図１にはさらに、α−サイアロンを含有する蛍光材料を生産する原料を収容する断熱装置１が配置されている。断熱装置１の上方にはヒーター２７（通常タングステンコイル）が吊り下げられて、ワイヤー２６に接続されて電力をヒーター２７へ提供するものである。原料が断熱装置１内に放置されると、ヒーター２７で加熱して原料を反応させて、本発明のα−サイアロンを含有する蛍光材料を得ることができる。
【００３５】
本発明はさらに、α−サイアロンを含有する蛍光材料の製造方法を提供する。該製造方法は、インゴットを提供する工程と、該インゴットと点火剤を混合し、反応インゴットを得る工程と、該点火剤を燃焼させ、該反応混合物の反応（一般的に、窒化反応）を誘発し、蛍光材料を得る工程と、を備えてなる。インゴット及び反応インゴットの製造について、インゴット及び反応インゴットの製造プロセスを示す図２を参照する。
【００３６】
図２には、一般的に粉状を呈するインゴット原料３’が開示されている。インゴット原料３’をインゴット鋳型３０に入れて、プレス５で粉状を呈するインゴット原料３’を圧縮して、インゴット３を得る。粉状を呈する点火剤原料４’を用意する。反応インゴット鋳型４０に一部の点火剤原料４’を入れて、インゴット３を反応インゴット鋳型４０に入れて、さらに反応インゴット鋳型４０に点火剤原料４’を補充して、反応インゴット鋳型４０内の点火剤原料４’とインゴット３をプレス５で圧縮して、反応インゴット４を得る。図２から見れば、インゴット原料３’と点火剤原料４’を混合するために、好ましくは点火剤原料４’でインゴット３を覆う、ことが分かる。そうすると、図１に示すように、ヒーター２７が外から反応インゴット４を加熱するので、点火剤原料４’は容易に加熱されて十分に燃焼することができる、という長所がある。
【００３７】
点火剤原料４’でインゴット３を覆うことによる作用を説明する。先ず、点火剤が速やか燃焼して発生した高温は、短時間に十分の熱量を提供して、インゴット内の反応物を分解すること、及び窒素酸化物を生成することに供される。また、点火剤が燃焼して生成した生成物は、構造上密度が高く、窒素ガスの漏出を防ぐことができ、反応インゴット内の固体窒素源からの窒素ガスを保持することで、窒素酸化物を生成することにも役立つ。もう一つの長所は、点火剤が点火して燃焼し続けると、省エネルギーのためにヒーターを切ることができる。さらに、点火剤が密接にインゴットに隣接しているので、その間の熱伝導効率が高く、直接にヒーターを用いることよりも有効である。点火剤は、Ｔｉ／Ｃ混合物、Ｍｇ／Ｆｅ３Ｏ４混合物、Ａｌ／Ｆｅ３Ｏ４混合物及びＡｌ／Ｆｅ２Ｏ３混合物よりなる群から選ばれた少なくとも一つである、或いは少なくとも二つ以上の組合せを含む。
【００３８】
図３は本発明による断熱装置の構成を示す図である。断熱装置１はベース１０を含み、ベース１０上に容器１１が設置されている。容器１１には、反応インゴット４（図１を参照）を収容する内部空間１１０がある。容器１１には、断熱装置１表面の温度を測るための熱電対接触部（図に示せず）を収容する穴１２をさらに備えていてもよい。
【００３９】
図４は本発明による、断熱装置に設置されている反応インゴットを示す図である。断熱装置１はベース１０を含み、ベース１０上に容器１１が設置されている。容器１１には、反応インゴット４を収容する内部空間１１０がある。各反応インゴット４に多少の寸法上の許容範囲があり、反応インゴット４を内部空間１１０に入れる際に、反応インゴット４と内部空間１１０の壁との衝突を防止するために、反応インゴット４と内部空間１１０の壁との間に隙間があるようにする。その隙間がある場合に、断熱装置１の断熱効果を保つために（つまり、両者間の隙間による空気対流のせいで熱が発散することを防止するために）、反応インゴット４と内部空間１１０の壁との間にある隙間に、絶縁性粉体６を充填する。絶縁性粉体６は一般的にセラミックス粉体であってもよい。絶縁性粉体６の作用は、放熱を防止することだけでなく、固体窒素源からガス散逸現象を遅らせることもある。従って、転換率を向上し、集塊作用を減少させ、製品の蛍光強度を増加することができる。
【００４０】
図５は本発明によるα−サイアロンを含有する蛍光材料の成分分析図である。図５から見れば、製品には塩素とナトリウムがある。よって、塩化ナトリウムがある。
【００４１】
総体的に言えば、断熱装置による長所は下記の数点にある。先ず、断熱材料は保温機能を有し、反応インゴットが燃焼された後、内部から散逸した窒素源による熱対流現象を減少させ、且つ熱輻射が直接に外部へ散逸することを減少させることができる。よって、反応温度も従来技術よりさらに上昇でき、高温時間も従来技術よりさらに持続でき、蛍光の強度もさらに向上できる。また、反応温度がより上昇し持続時間がより長くなるので、製品の純度は向上し、製品中の不純物は減少し、洗淨などのステップも不要で、製造プロセスの複雑度を減少させることができる。その上、断熱装置と反応インゴットとの間に粉体があるので、内部から散逸したガスが同伴した粉末はセラミックス粉体によって濾過され、断熱装置のチャンバーの汚染を減少することができる。さらに、隔熱装置の使用のため、点火剤をやや少なく用いれば、断熱装置が不要で所望の反応温度に達することができる。よって、製造コストが減少し、エネルギーの使用効率を向上することができる。
【００４２】
上記目的を達成するための本発明は、α−サイアロンを含有する蛍光粉体の製造方法を提供するものである。該製造方法は、α−サイアロンのインゴットを提供する工程と、インゴットと点火剤を混合し、反応インゴットを得る工程と、点火剤を燃焼させ、反応インゴットの窒素化反応を誘発して蛍光材料を得る工程と、を備えてなる。ここで述べた点火剤は上記の点火剤原料４’であり、上記の、外部から燃焼点火剤でインゴット３を覆う方式は良い選択肢である。
【００４３】
断熱装置に反応インゴットを配置するステップはここでは繰り返さない。断熱装置には、単一の反応インゴットが配置されるとは限らなく、一つ以上の反応インゴットが配置されてもよい。図２を参照する。反応インゴット鋳型４０が十分大きくなると、一部の点火剤原料４’が充填された後、複数のインゴット３を反応インゴット鋳型４０内に配置することができ、後のステップは上記と同じである。すると、複数のインゴット３を含む、容積の大きい反応インゴットができる。もちろん、点火剤原料４’によって外部から覆われた反応インゴット４を複数、チャンバー１１０に（図３を参照）設置してもよく、点火の順序は同時または前後してもよい。点火剤原料は一般的にＭｇとＦｅ３Ｏ４からなる混合物でもよく、好ましくはＭｇ対Ｆｅ３Ｏ４のモル比が１〜８である。
【００４４】
前記インゴットはさらに固体窒素源或いはハロゲン化アンモニウム源を含んでいる。ハロゲン化アンモニウムの作用は下記のようにある。（１）自分自身の、分解時の吸熱反応によって、燃焼温度を降下させ、固体含窒素化合物の分解を緩やかにし、固体窒素源が十分に利用されるようにすることができる。（２）ハロゲン化アンモニウムが分解して生成したハロゲンは金属とともにハロゲン化物形態の活性化剤を形成し、その活性化剤の反応によって窒素化物の生成を促進することができる。（３）ハロゲン化アンモニウム、固体含窒素化合物が分解して生成した金属蒸気が反応して塩類を生成して、金属蒸気の散逸を減少させ、製造設備に対する浸食作用を防止することができる。固体窒素源の作用は、下記のようにある。（１）熱分解した後、窒素源を提供する。（２）均一的に反応インゴットに分布した高い窒素含量の密度を持ち、気体窒素源を用いる場合のように極高圧が要せずに、分解して生成した窒素ガスは金属粉末と十分接触させることができる。（３）分解して生成した金属蒸気が目標とする金属の窒化反応の触媒作用を有することができる。（４）ハロゲン化アンモニウムが分解して生成したハロゲンとは反応して塩類を生成して、反応器に対する浸食作用を防止しながら、融剤として高温下の焼結のため流動状態を提供し、反応物イオン同士の間の拡散、反応を容易にすることができる。固体窒素源はＮａＮ３、ＫＮ３及びＢａ３Ｎ２よりなる群から選ばれた少なくとも一つである、或いは少なくとも二つ以上の組合せを含んでもよい。
【００４５】
図１を参照する。上記の製造方法はチャンバー２内において行われてもよい。図１に示すように、チャンバー２には断熱装置１が配置されており、断熱装置１は図４に示すようである。このように、より容易に反応の生成範囲及び製造時の各制御パラメーターを有効に制御することができる。
【００４６】
本発明に開示した窒化物蛍光粉の合成方法が要する窒素ガスの圧力は以下の要因に関係する：固体含窒素化合物の種類と量、反応インゴットの体積対外部から覆っている点火剤の厚さの比率、燃焼点火剤の種類、粒径および密度、及び断熱装置の有無。α−サイアロン蛍光材料の性質は、反応物の組成、点火剤の組成、反応インゴットの寸法と密度、反応温度、窒素ガスの圧力などのパラメーターによって制御することができる。以下に複数の実施例のよって説明する。しかし乍、以下の実施例は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
【実施例１】
【００４７】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：９．２：２：０．４：０：９．９３６：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレスで成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４（即ち、図２に示した点火剤原料４’）を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレスで成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に絶縁性粉体（一般的に、窒化アルミニウムを含む粉体）を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器（即ち、図１のチャンバー２）に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイル（即ち、図１のヒーター２７）に通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで解析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍの黄色可視光線を発光する。
【実施例２】
【００４８】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレスで成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４（即ち、図２に示した点火剤原料４’）を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴット４にプレスで成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成に呈しており、ＰＬで解析され、波長が４００ｎｍ〜６８０ｎｍの黄色可視光線を発光する。
【実施例３】
【００４９】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：６．２：２：０．４：１：９．９３６：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを隔熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍの黄色可視光線を発光する。
【実施例４】
【００５０】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：１１：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に磨がれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６８０ｎｍの黄色可視光線を発光する。
【実施例５】
【００５１】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：１４：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例６】
【００５２】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：１８：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例７】
【００５３】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例８】
【００５４】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．１８のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６８０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例９】
【００５５】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０５のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例１０】
【００５６】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０７のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を填充し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６８０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例１１】
【００５７】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０９のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６８０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例１２】
【００５８】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６８０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例１３】
【００５９】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：９．２：２：０．４：０：９．９３６：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１ｃｍ、長さが１ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空を作ってから５気圧程度の窒素ガスを填充する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例１４】
【００６０】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１ｃｍ、長さが１ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を填充し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例１５】
【００６１】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１ｃｍ、長さが１ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、隔熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例１６】
【００６２】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０３のモール比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレスで形成する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモール比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレスで形成する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は遂に発生し、約１〜３秒の時間に反応は完成した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで鑑定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例１７】
【００６３】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから９気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒化反応は遂に発生し、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで分析された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例１８】
【００６４】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６８０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【実施例１９】
【００６５】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＣｅＯ２を０．８：７．７：２：０．４：０．５：９．９３６：４．８２９：０．０６のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレスで形成する。該反応インゴットを隔熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を充填し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒素化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄緑色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に砕かれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６５０ｎｍである黄緑色の可視光線を発光する。
【実施例２０】
【００６６】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＮａＮ３、ＮＨ４Ｃｌ、及びＥｕ２Ｏ３を０．８：７．７：２：０．４：０．５：１０：４．８２９：０．０３のモル比で均一的に混合し、直径が１．７ｃｍ、長さが１．７ｃｍである円柱状のインゴットにプレス成形する。ＭｇとＦｅ３Ｏ４を４：１のモル比で混合し、それでインゴットを完全に覆い、直径が３ｃｍ、長さが３ｃｍである円柱状の反応インゴットにプレス成形する。該反応インゴットを断熱装置のチャンバーに配置し、断熱装置と円柱状の反応インゴットとの間の隙間に窒化アルミニウムを含む粉体を填充し、それを円柱状の反応インゴットとともに密封した反応器に配置し、真空にしてから５気圧程度の窒素ガスを充填する。タングステンコイルに通電し円柱状の反応インゴットの上端を加熱し、ＭｇとＦｅ３Ｏ４を点火して反応させる。すると、点火剤による燃焼波は下へ伝送し、内部反応物の窒化反応は直ちに起こり、約１〜３秒の時間に反応は完遂した。生成物は淡黄色の粉末状のものになっている。その生成物は簡単に磨がれ、ＸＲＤで同定された後、Ｃａ−α−サイアロンの蛍光構成を呈しており、ＰＬで分析され、波長が４００ｎｍ〜６７０ｎｍである黄色い可視光線を発光する。
【００６７】
本発明は、燃焼合成原理によってα−サイアロンを主体格子としての蛍光粉を合成するものであり、従来の技術と比べて全く異なるものである。本発明は従来の技術と比べて以下に述べるような長所を有している。
【００６８】
先ずは極めて迅速な反応である。本発明による方法は燃焼合成原理を用い、反応が加熱点火されるために数秒しか掛からない。点火された後、燃焼合成反応は数十秒以内に完遂する。対照的に、従来技術の方法は、反応が完了するまで高温（１３００〜２２００℃）下で数時間かかる。よって、本発明による方法は反応が速く、製造速度が速いなどの長所を有している。
【００６９】
もう一つの長所は省エネルギーである。本発明による方法は、反応物が発熱燃焼合成反応を行い生成した大量の熱を利用し、反応物を加熱し自己反応をさせるものである。反応が行っている途中で外部からエネルギーを少しも必要とせず、全ての反応過程にはただ反応開始前に本発明の点火剤を燃焼するために外部から提供されたエネルギーを要するだけである。この点火は、反応物のほんの一部を加熱するだけで進行し、一般的に点火にはただ１０００ワットの電力で約５秒の加熱だけで十分である（そうしたら、燃焼合成反応が点火され、加熱用の電源はすぐに切断してよい）。対照的に、従来の技術は炉で反応物を高温（例えば、２０５０℃）になるまで加熱し、且つ反応を完了するために、高温下で数時間保持しなければならない。また、本発明は、熱損失を減少するために断熱装置を用いるので、有効的にエネルギーの使用効率を向上し、燃焼点火剤の用量を減少することができる。従来の技術に比べて、本発明の方法はこのように明らかな省エネルギーの効果を有する。
【００７０】
もう一つの長所は単純なプロセスである。本発明による方法は、反応物粉体と活性化剤を構成するイオン源とを適当な割合で充分に混合し、反応物混合粉体を形成し、それは燃焼合成反応のために点火され、製品粉体を得るものであり、本発明の方法は、単一のステップのみを含む。対照的に、従来の技術は反応の完遂のために二つ或いはそれ以上の反応ステップを要する。例えば、水熱法は、数種の反応物を溶液に混合させ加熱し、遠心分離と洗淨と乾燥などのステップを行い、熱処理してから蛍光粉を得る。或いは、固相反応方は、反応物を混合するほか、さらに冷間静水圧プレス又は熱圧力焼結などのステップを用いる必要があり、製品の凝集がかなりあり、粉砕工程を要する。従来技術に比べて、本発明はこうして単純プロセスの重要な利点がある。
【００７１】
もう一つの長所は低圧合成である。本発明による方法は新たな燃焼合成方法を用い、従来の燃焼合成方法に比べると、より低い圧力（０．５ＭＰａ未満）で行われることができる。よって、設備やガスのコストも大きく削減され、危険性も減少させることができる。
【００７２】
もう一つの長所は単純な製造装置である。本発明による方法の用いた燃焼合成設備は構成が単純で、開閉可能な、貝殻形状の密閉空間と、その中に設置された断熱装置とを含み、１０００ワット電力の供給能の加熱装置を密閉空間に配置することだけで十分であり、全体の反応は数十秒以内に完了し、とりわけ反応が５気圧で（０．５ＭＰａ）上記の低圧合成を行う。よって、本発明に用いた装置は設計が容易で、特別の建造技術を要せず、コストも低い。本発明による断熱装置は、一般的な断熱材料によって製造され、容易に建造されたもので、コストを低減させ、エネルギー使用率をかなり向上させることができる。対照的に、従来の技術による反応器は高窒素圧（例えば、１０気圧以上）で反応物を極高温（例えば、１８００℃）になるまで加熱し、且つ高温下で数時間維持する必要があるので、この種の装置の設計と製造には、ハイテックの製造技術が要り、コストも高い。よって、従来技術との比較において、本発明は単純な製造装置と低い装置コストの利点を有す。
【００７３】
要約すると、本発明は新たな燃焼合成方法を用い、α−サイアロンを主体格子としての蛍光粉体を製造するものであり、燃焼点火剤の加熱、点火を通じて熱を反応物へ提供し反応させ、保温機能を有する断熱装置を用いている。この断熱装置は、反応物から熱量が散逸すること減らし、熱を反応物に集中することができる。よって、反応時間が少なくなり、内部から生成したガスの損失を減少させることができる。よって、転換率が向上し、製品の不純物を減少させ、製造プロセスのステップを少なくさせ、発光強度を向上し、発光波長を上手く調整することができるようになる。また、この反応は反応中に高熱が生成し、活性化剤イオンを速やかに主体格子に拡散させるので、短時間で性能が優れたα−サイアロン蛍光粉体を生成することができる。
【００７４】
まとめて言えば、従来の技術に比べると、本発明は省エネルギー、速やかな反応、容易な製造プロセス、簡単な設備、低圧合成などの長所を有している。従来の技術に比べると、本発明は、製造コストが少なくなるという効果を奏することができる。発光ダイオード産業に関連する技術に大いに貢献するものである。
【００７５】
上記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００７６】
１      断熱装置
１０    ベース
１１    容器
１１０  内部空間
１２    穴
２      チャンバー
２０    排気口
２１    吸気口
２２    真空ポンプ
２３    温度計ポート
２４    圧力計
２５    真空計
２６    ワイヤー
２７    ヒーター
３      インゴット
３’    インゴット原料
３０    インゴット鋳型
４      反応インゴット
４’    点火剤原料
４０    反応インゴット鋳型
６      絶縁性粉体
【図１】
2012107186.tif 000005
【図２】
2012107186.tif 000006
【図３】
2012107186.tif 000007
【図４】
2012107186.tif 000008
【図５】
2012107186.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月18日(2011.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
【表１】
2012107186.tif 000010
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
【表２】
2012107186.tif 000011
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2012107186.tif 000012
【図２】
2012107186.tif 000013
【図３】
2012107186.tif 000014
【図４】
2012107186.tif 000015
【図５】
2012107186.tif 000016