アイコン 白色LED用蛍光体の開発加速へ/住友金属鉱山&東北大学

白色LED住友金属鉱山と東北大は共同して、青緑~黄色に光る高輝度なシリケート蛍光体とその製造技術を開発(白色LEDの構造:LEDチップからは、青色(約455nm)光と、青色光が蛍光体によって変換された黄色の光が出る。青色と黄色は補色の関係にあるため交じり合って白色に見える)した。

住友金属鉱山は、東北大学多元物質科学研究所垣花眞人教授の研究グループとの共同研究により、近紫外光または青色光を照射することによって青緑~黄色に光る高輝度なシリケート蛍光体とその新しい製造方法の開発に成功した。本研究で開発した高輝度蛍光体は高効率白色LEDへの応用が期待される。
 白色LEDは、液晶テレビジョンや携帯電話の液晶パネルのバックライト光源に使われている。既に白熱電灯への置き換えが進みつつあり、急激な市場の拡大が期待されている。今後、蛍光灯への代替など、白色LEDのより多種多様な光源への利用を進めていくためには、高い発光効率を有し、自然な色合いを表現できる、より安価な新規蛍光体が求められている。

本研究では、290nm(nano meter)から420nmの近紫外光をあてると青緑色(480nm)に発光する、ユーロピウムを添加したバリウム-ジルコニウム-シリコン酸化物蛍光体((Ba,Eu)ZrSi3O9)の開発にはじめて成功しました。405nmの光を照射した時の内部量子効率(注3)は、67%に達しています。今後更に効率化を進め、近紫外LEDとの組み合わせにより高効率な白色LEDへの応用が期待できる。
 また、青色を黄色に変換する高輝度の蛍光体((Sr,Ba,Eu)2SiO4)の開発に成功し、従来の黄色蛍光体(YAG:Ce)に比べて約1.5倍の蛍光強度(励起波長:445nm、発光波長:563nm)を達成。これにより、より高輝度な白色LEDの開発が可能となった。
 さらに、本研究は、本研究に先立ち垣花研究室が独自に開発した水溶性ケイ素化合物(WSS)を用いたプロセスをその製造に用いる点で画期的なもの。従来法では、蛍光体は固体の原料粉末を機械的に混合し、加熱焼成していましたが、新製法では液体の原料を用いるため、原子レベルで均一に混合させることができます。またWSSを用いることにより、数多くの組成の材料合成を一度に行える“並列合成法”が可能となり、蛍光体組成の最適化や新たな蛍光体の探索を効率よく行うことができるようになった。((Ba,Eu)ZrSi3O9)の開発は、この並列合成法を用いたものです。今後も新製法の活用により、高輝度蛍光体の開発が加速されることが期待できる。
住友金属鉱山では、2003年から東北大学多元物質科学研究所と包括共同研究開発を行っており、さらにこれを発展させ、相互の協力関係を強化するため、2010年6月に東北大学と連携協力協定を締結した。今回の技術開発は、この包括共同研究開発および連携協力協定による研究開発のひとつが具体的な成果に結びついたもの。今後とも東北大学と連携協力協定に基づく共同研究を一層推進していくとしている。

以上、安価で高輝度な白色LEDの生産が可能となる技術を開発したということ。
 

[ 2011年1月20日 ]
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