特許 6850265 蛍光体セラミック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6850265

(24)【登録日】2021年3月9日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】蛍光体セラミック

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20210322BHJP

   C09K 11/78 20060101ALI20210322BHJP

   C09K 11/79 20060101ALI20210322BHJP

   C09K 11/68 20060101ALI20210322BHJP

   C09K 11/08 20060101ALI20210322BHJP

   C04B 35/495 20060101ALI20210322BHJP

   F21V 9/38 20180101ALI20210322BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20210322BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20210322BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20210322BHJP

   C09K 11/80 20060101ALN20210322BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20210322BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/20

   C09K11/78

   C09K11/79

   C09K11/68

   C09K11/08 J

   C04B35/495

   F21V9/38

   F21S2/00 100

   H01L33/50

   H01L33/00 L

   !C09K11/80

   F21Y115:10

【請求項の数】12

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-564737(P2017-564737)

(86)(22)【出願日】2016年6月24日

(65)【公表番号】特表2018-527600(P2018-527600A)

(43)【公表日】2018年9月20日

(86)【国際出願番号】EP2016064721

(87)【国際公開番号】WO2016207380

(87)【国際公開日】20161229

【審査請求日】2019年6月13日

(31)【優先権主張番号】102015110187.4

(32)【優先日】2015年6月24日

(33)【優先権主張国】DE

(31)【優先権主張番号】102015110189.0

(32)【優先日】2015年6月24日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】517086096

【氏名又は名称】シーバラ アイピー アイ ビー．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】ユステル、 トーマス

(72)【発明者】

【氏名】メーラー、 シュテファニー

(72)【発明者】

【氏名】バウアー、 フロリアン

(72)【発明者】

【氏名】クラッツ、 ナジャ

(72)【発明者】

【氏名】ベルナー、 ヤン

(72)【発明者】

【氏名】デミルタシュ、 ムラート

(72)【発明者】

【氏名】ホノルド、 ユルゲン

(72)【発明者】

【氏名】ヒルゲリンク、 トム

【審査官】 中山 佳美

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５２１８０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／２０−５／２８

Ｈ０１Ｌ ３３／５０

Ｇ０３Ｂ ２１／１４

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

Ｃ０９Ｋ １１／０８

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光材料を少なくとも２種含む蛍光体セラミックを含み、
前記発光材料のうちの１種は、その他の発光材料の融点よりも２００℃以上低い融点を有し、且つマトリックス材料として用いられる、
発光デバイス。

【請求項2】

前記マトリックス材料の融点が１３００℃以下である、請求項１に記載の発光デバイス。

【請求項3】

前記マトリックス材料が、赤色発光性である、請求項１又は請求項２に記載の発光デバイス。

【請求項4】

前記マトリックス材料が、その他の発光材料の融点よりも４００℃以上低い融点を有する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発光デバイス。

【請求項5】

非マトリックス材料が、ガーネット構造を有する材料を含む、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発光デバイス。

【請求項6】

前記発光材料のうちの前記マトリックス材料ではない１種が、緑色発光性又は黄色発光性である、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発光デバイス。

【請求項7】

前記発光材料のうちの前記マトリックス材料ではない１種が、青色発光性である、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発光デバイス。

【請求項8】

前記蛍光体セラミックが、マトリックス材料ではない発光材料を２種以上含み、
前記蛍光体セラミック内に、これらの非マトリックス発光材料に属する選択された材料のみが本質的に存在する１又は複数のゾーン又は領域が存在する、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の発光デバイス。

【請求項9】

前記蛍光体セラミック中の前記マトリックス材料の体積分率（完成蛍光体セラミックにおける体積％／体積％）が２０％以上９９％以下である、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の発光デバイス。

【請求項10】

前記マトリックス材料が下記を含む群より選択される材料を含み：
ＡＬｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_２Ｏ_８：ＲＥ_ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２ＭＯ_６：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２Ｍ_２Ｏ_９：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２Ｍ_３Ｏ_１２：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２Ｍ_４Ｏ_１５：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_６ＭＯ_１２：ＲＥ_６ｙ、
（ＡＥ_{１−２ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＡ_ｘ＋ｙ）_３ＭＯ_６：ＲＥ_３ｙ、
Ａ_３ＡＥ_２（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_３（ＭｏＯ_４）_８：ＲＥ_ｙ、
ここで、各構造について独立に、Ａはアルカリ金属（すなわち、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される）であり、ＡＥはアルカリ土類金属（すなわち、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される）であり、Ｌｎはスカンジウム、イットリウム、ランタン、ガドリウニウム、及びルテチウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される希土類金属であり、Ｍはモリブデン、タングステン、又はこれらの混合物であり、ＲＥはテルビウム、ジスプロシウム、プラセオジム、ネオジウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される希土類金属であり、０＜ｘ≦１及び０≦ｙ≦０．０５であり、
Ｌｉ_３Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_３（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_８Ｏ_３２、
Ａ_３ＡＥ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_３（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_８Ｏ_３２、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_２Ｏ_８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）Ｏ_６、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_２Ｏ_９、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_４Ｏ_１５、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２ＳｉＯ_５、
（Ｔｂ_{１−×−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_２Ｏ_７、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）ＳｉＯ_４、
Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_４Ｏ_１３、
ＡＥ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_４Ｏ_１３、
Ｓｒ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_６Ｏ_１８、
ＡＥ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_６Ｏ_１８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２ＧｅＯ_５、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_２Ｏ_７、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）ＧｅＯ_４、
Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_４Ｏ_１３、
ＡＥ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_４Ｏ_１３、
Ｓｒ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_６Ｏ_１８、
ＡＥ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_６Ｏ_１８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）Ｏ_５、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）_２Ｏ_７、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）Ｏ_４、
Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）_４Ｏ_１３、
Ｓｒ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）_６Ｏ_１８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_３Ｏ_１２
ここで、各材料について独立に、Ｌｎ＝Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｙ、又はこれらの混合物であり、
Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、又はこれらの混合物であり、好ましくはＬｉであり、
ＡＥ＝Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、又はこれらの混合物であり、好ましくはＢａ及び／又はＳｒであり、
ｘは０より大きく１未満であり、ｙは０以上１未満であり、ここで、１−ｘ−ｙ＞０であり、ａ及びｂは０以上０．２未満であり、ｚは０以上１以下であり、
非マトリックス材料が、ガーネット構造を有する材料を含む、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の発光デバイス。

【請求項11】

（ａ）少なくとも１種の発光マトリックス材料及び少なくとも１種の更なる発光材料を含む粉末形態の出発材料を提供する工程；
（ｂ）所望により設けられる成形する工程；
（ｃ）前記出発材料を焼結及び／又はホットプレスしてセラミック化する工程；
（ｄ）所望により設けられる、焼結したセラミックを熱間静水圧プレスによって再圧縮する工程；
（ｅ）所望により設けられる、焼結したセラミックを再加工する工程；
を含む、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の発光デバイスを製造する方法。

【請求項12】

オフィス照明システム、家庭用途システム、店舗照明システム、家庭照明システム、アクセント照明システム、スポット照明システム、劇場照明システム、光ファイバー用途システム、プロジェクションシステム、自発光ディスプレイシステム、画素化ディスプレイシステム、セグメントディスプレイシステム、警戒標識システム、医療用照明用途システム、表示標識システム、装飾照明システム、携帯用システム、自動車用途、及び温室照明システムのうちの１つ又は複数に用いられる、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の発光デバイスを含むシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光デバイスの分野に関し、より詳細には、セラミックが用いられている発光デバイスの分野に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、発光デバイスにおける光子の下方変換（ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）にセラミックを用いることに、専門家の間で関心が高まっている。その理由は、セラミックが、一般的により高い温度でも安定であり、例えばシリコーン材料とは対照的に、高温での老化（ａｇｉｎｇ）に起因する褐変（ｂｒｏｗｎｉｎｇ）のリスクが無く、従って劣化のリスクが無いからである。更に、粉末ポリマーコンポジットと比較して、セラミックは熱伝導率が高く、そのように改善された熱管理の結果、熱消光（ｔｈｅｒｍａｌ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）が低減される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

発光デバイスでは一般的であるように、及びセラミックシステムの場合でも、更なる最適化及び改善が常に求められている。従って、改善された発光デバイス及び／又はそのようなデバイスのための材料を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本目的は、本発明の請求項１に記載の発光デバイスによって達成される。従って、発光材料少なくとも２種含む蛍光体セラミックが提供され、ここで、
−前記材料のうちの１種は、その他の材料の融点よりも２００℃以上（≧２００℃）低い融点を有し；且つ
−この材料は、マトリックス材料として用いられる。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、本発明に係る発光デバイスの第一の実施形態を示す。

【図2】図２は、本発明に係るデバイスの第一の蛍光体セラミックの非常に模式的な断面図を示す。

【図3】図３は、本発明に係るデバイスの第二の蛍光体セラミックの非常に模式的な断面図を示す。

【図4】図４は、本発明に係るデバイスの第三の蛍光体セラミックの非常に模式的な断面図を示す。

【図5】図５は、実施例Ｉに係るセラミックの発光スペクトルを示す。

【図6】図６は、実施例ＩＩに係るセラミックの発光スペクトルを示す。

【図7】図７は、実施例ＩＩＩに係るセラミックの発光スペクトルを示す。

【図8】図８は、実施例ＩＩＩのセラミック及び２つの個々の物質のＸＲＤスペクトルを示す。

【図9】図９は、実施例ＩＶに係るセラミックの発光スペクトルを示す。

【図10】図１０は、実施例Ｖに係るセラミックの発光スペクトルを示す。

【図11】図１１は、実施例ＶＩに係るセラミックの発光スペクトルを示す。

【図12】図１２は、実施例ＶＩのセラミック及び２つの個々の物質のＸＲＤスペクトルを示す。

【発明を実施するための形態】

【0006】

驚くべきことに、上記発光デバイスの特性を、多くの用途において著しく改善することができることが見出された。特に、本発明に係るデバイスは、ほとんどの実施形態及び具体的な実施において、以下の利点の１又は複数を提供する：
−生産プロセスの単純化及びコスト最適化、比較的低い温度での生産；
−単一パネルでの全セラミック製ウォームホワイト（ＣＣＴ＜４０００Ｋ）ソリューション；
−得られるスペクトル（ＣＲＩ、ＣＣＴ、ＣＩＥ １９３１の色点、赤色の割合（Ｒ９）））に関連した最終製品の適合；
−マトリックス中に埋め込まれた蛍光体が焼結されていない（効率又は発光スペクトル等、埋め込まれた蛍光体の機能が変化しない）こと；
−様々な生産プロセスへのセラミックの適合／様々な成形プロセスを用いることによる調節可能な加工性；
−パネル厚さを独立して選択できること；
−得られる光スペクトルに関係なく、励起パスを最適化するためのパネル厚さの適合（特にＥｕ^３＋の存在下）。

【0007】

本発明によれば、「蛍光体」という用語は、適切な励起（好ましくは、青色範囲、紫色範囲、ＵＶ−Ａ範囲、又はＵＶ−Ｂ範囲（すなわち、特に２８０〜４９０ｎｍ）での励起）後に光（特に４００〜２５００ｎｍ（可視＋赤外スペクトル）の波長範囲内の光）を発する材料を特に意味する、又は包含する。

【0008】

本発明によれば、「蛍光体セラミック」という用語は、発光材料（複数）から本質的に成るセラミックを特に意味する。

【0009】

本発明によれば、「本質的に」という用語は、９５％以上（≧９５％）（体積％／体積％）、より好ましくは９８％以上（≧９８％）（体積％／体積％）、最も好ましくは９９％以上（≧９９％）（体積％／体積％）の割合を意味する、且つ／又は包含する。

【0010】

本発明の別の実施形態によると、上記蛍光体セラミックは、特に、従って好ましくは、マトリックス材料、更には非発光材料を含み、好ましくは、或る場合にはドープされた材料が、他の場合にはドープされていない材料が用いられる。このことは、この方法によってドーパント材料の割合が制限され得るか、又はドープレベルが最適化され得るため、本発明の多くの実施形態において有利であることが示された。いくつかの場合では、セラミックの加工及び特性を最適化するために、ドーパントレベルを調節して、異なる材料間の特定の重量比を達成することが望ましい場合もある。

【0011】

本発明によれば、「セラミック」という用語は、制御された量の細孔を含むか、又は非多孔性である稠密（ｃｏｍｐａｃｔ）結晶又は多結晶材料を特に意味する、且つ／又は包含する。

【0012】

本発明によれば、「多結晶材料」という用語は、個々の結晶ドメインの８０パーセント超を成し、主成分の９０パーセント超のかさ密度を有する材料を特に意味し、及び／又は包含し、ここで、各結晶ドメインは、０．１〜２０μｍの直径及び異なる結晶方位を有する。個々の結晶ドメインは、互いに接合されていてよいか、又はアモルファス若しくはガラス質材料によって、若しくは追加の結晶相によって希釈されていてもよい。

【0013】

本発明の好ましい実施形態によると、結晶材料は、理論的密度の９０％以上１００％以下（≧９０％〜≦１００％）の密度を有する。これは、本発明の多くの用途において有利であることが見出された。

【0014】

本発明に係る「マトリックス材料」という用語は、埋め込み材料として用いられるか、又は埋め込まれた材料（１又は複数）をその定められた位置に固定するための支持として作用する材料、並びに／又は１若しくは複数の無機発光材料が埋め込まれている無機のセラミック／多結晶発光材料を特に意味し、又は包含する。これは本発明の好ましい実施形態を表すものであるが、マトリックス材料は、埋め込まれた発光材料が強固に包含されるように、熱プロセスによって圧縮されてよい。

【0015】

本発明によれば、マトリックス材料は、その他の発光材料の融点よりも２００℃以上（≧２００℃）低い融点を有する。２種以上の蛍光体が存在する場合、これは、マトリックス材料が、この次に高い融点を有する発光材料の融点よりも２００℃以上（≧２００℃）低い融点を有することを特に意味する。

【0016】

本発明の好ましい実施形態によれば、マトリックス材料は、その他の発光材料の融点よりも４００℃以上（≧４００℃）、より好ましくは６００℃以上（≧６００℃）、最も好ましくは８００℃以上（≧８００℃）低い融点を有する。

【0017】

本発明の好ましい実施形態によれば、マトリックス材料は赤色発光性である。これは多くの理由からほとんどの用途において有利であることが示されており、つまり、一つの側面では、対応する低融点材料が入手可能であるからであり、別面では、発光のエネルギー位置による（すなわち、赤色放射線のエネルギーが最も低いという事実による）ものである。

【0018】

本発明の好ましい実施形態によれば、発光材料のうちのマトリックス材料ではない１種は、緑色発光性又は黄色発光性である。これは、本発明のほとんどの用途において有利であることが見出された。

【0019】

本発明の好ましい実施形態によれば、発光材料のうちのマトリックス材料ではない１種は、青色発光性である。これは、本発明のほとんどの用途において有利であることが見出された。

【0020】

本発明の好ましい実施形態によれば、蛍光体セラミックは発光材料を少なくとも３種含み、ここで、これらのうちの１種は赤色発光性であり、１種は緑色発光性であり、１種は青色発光性であることが好ましい。しかし、本発明はこれに限定されず、別の選択肢として、例えば、赤色、緑色、若しくは青色発光性のいずれかであるか、又は（例えば）黄色、ＮＩＲ、若しくはＵＶ等の他のスペクトル範囲で発光する更なる発光材料が提供されてもよい。

【0021】

本発明の代替としての好ましい実施形態によれば、蛍光体セラミックは、赤色発光性マトリックス材料と、緑色及び／又は黄色発光性の他の材料と、を含む。この実施形態は、青色発光性一次ビーム源（例えば青色ＬＥＤ）から開始する場合、特に有利であることが見出された。

【0022】

本発明に係る「赤色発光性」という用語は、適切な励起後に、６００ｎｍ〜６５０ｎｍ間に少なくとも１つの発光帯を有する材料を意味する、及び／又は包含する。

【0023】

本発明の好ましい実施形態によれば、赤色発光性材料は、下記からなる群より選択される材料を含む：
ＡＬｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_２Ｏ_８：ＲＥ_ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２ＭＯ_６：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２Ｍ_２Ｏ_９：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２Ｍ_３Ｏ_１２：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２Ｍ_４Ｏ_１５：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_６ＭＯ_１２：ＲＥ_６ｙ、
（ＡＥ_{１−２ｘ−ｙ}ＥＵ_ｘＡ_ｘ＋ｙ）_３ＭＯ_６：ＲＥ_３ｙ、
Ａ_３ＡＥ_２（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_３（ＭＯ_４）_８：ＲＥ_ｙ、又は
これらの混合物；
ここで、各構造について独立に、Ａはアルカリ金属（すなわち、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される）であり、ＡＥはアルカリ土類金属（すなわち、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される）であり、Ｌｎはスカンジウム、イットリウム、ランタン、ガドリウニウム、及びルテチウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される希土類金属であり、Ｍはモリブデン、タングステン、又はこれらの混合物であり、ＲＥはテルビウム、ジスプロシウム、プラセオジム、ネオジウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される希土類金属であり、０＜ｘ≦１及び０≦ｙ≦０．０５である。

【0024】

本発明の好ましい実施形態によれば、赤色発光性材料は、下記を含む群より選択される材料、又はこれら材料の混合物を含む：
Ｌｉ_３Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_３（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_８Ｏ_３２、
Ａ_３ＡＥ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_３（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_８Ｏ_３２、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_２Ｏ_８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）Ｏ_６、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_２Ｏ_９、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_４Ｏ_１５、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２ＳｉＯ_５、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_２Ｏ_７、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）ＳｉＯ_４、
Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_４Ｏ_１３、
ＡＥ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_４Ｏ_１３、
Ｓｒ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_６Ｏ_１８、
ＡＥ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_６Ｏ_１８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２ＧｅＯ_５、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_２Ｏ_７、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）ＧｅＯ_４、
Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_４Ｏ_１３、
ＡＥ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_４Ｏ_１３、
Ｓｒ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_６Ｏ_１８、
ＡＥ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_６Ｏ_１８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）Ｏ_５、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）_２Ｏ_７、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）Ｏ_４、
Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）_４Ｏ_１３、
Ｓｒ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）_６Ｏ_１８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_３Ｏ_１２、
ここで、（各材料について独立に）Ｌｎ＝Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｙ、又はこれらの混合物であり、
Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、又はこれらの混合物であり、好ましくはＬｉであり、
ＡＥ＝Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｒ、又はこれらの混合物であり、好ましくはＢａ及び／又はＳｒであり、
ｘは０より大きく１未満（ｘ＞０且つ＜１）であり、ｙは０以上１未満（ｙ≧０且つ＜１）であり、ここで、１−ｘ−ｙ＞０であり、ａ及びｂは０以上０．２未満（ａ及びｂ≧０且つ＜０．２）であり、ｚは０以上１以下（ｚ≧０及び≦１）である。上記材料は、本質的に上記材料から成ることが好ましい。

【0025】

特に好ましい材料は、Ｌｉ_３Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_３（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_８Ｏ_３２、Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_２Ｏ_８、（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）Ｏ_６、（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_２Ｏ_９、（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_４Ｏ_１５、（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_３Ｏ_１２、又はこれらの混合物であり、ここで、Ａ、Ｌｎ、ｘ、及びｙは、上述した通りに定義される。上記材料は、本質的に上記材料から成ることが好ましい。

【0026】

本発明の好ましい実施形態によれば、非マトリックス材料は、ガーネット構造を有する材料を含む。これは、本発明内のいくつかの用途において有利であることが見出された。この材料は、マトリックス材料中に分布及び／又は分散されていることが好ましい。

【0027】

「ガーネット構造」という用語は、立方晶系材料、特に、一般構造Α_３Β_２［ΧＯ_４］_３（ここで、Ａは二価カチオン、Ｂは三価カチオン、Ｘは四価カチオンを表す）の材料、及び／若しくは一般構造Α_３Β_２［ＲＯ_４］_３（ここで、Ａ、Ｂ、Ｒは三価カチオンであり、Ｂ及びＲは同一であってよい）の材料、又はこれらの構造の混合物を特に意味する、及び／又は包含する。

【0028】

本発明によれば、「緑色発光性」という用語は、適切な励起後に、少なくとも５００ｎｍ〜５５０ｎｍの発光を有する材料を特に意味し、及び／又は包含する。緑色発光材料としては、以下の構造が特に好ましい：ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、（Ｓｒ_１−ｘＣａ_ｘ）Ｓｉ_２Ｎ_２Ｏ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ_１−ｘＢａ_ｘ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ_１−ｘＢａ_ｘ）_３ＳｉＯ_５：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ_１−ｘＢａ_ｘ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｌｕ_１−ｘＹ_ｘ）_３（Ａｌ_１−ｙＧａ_ｙ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｌｕ_１−ｘＹ_ｘ）_３（Ａｌ_１−ｙＳｃ_ｙ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、ＢａＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋、又はこれらの材料の混合物。

【0029】

本発明によれば、「青色発光性」という用語は、適切な励起後に、少なくとも４２０〜５００ｎｍの発光を有する材料を特に意味し、及び／又は包含する。以下の構造が特に好ましい：（Ｂａ_１−ｘＳｒ_ｘ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ_１−ｘＳｒ_ｘ）Ｍｇ_３Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）_２Ｓｉ_２Ｏ_６：Ｅｕ^２＋、ＣａＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ_１−ｘＳｒ_ｘ）Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ_１−ｘＳｒ_ｘ）_６ＢＰ_５Ｏ_２０：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ_{１−ｘ−ｙ}Ｓｒ_ｘＢａ_ｙ）_５（ＰＯ_４）_３（Ｆ_１−ａＣｌ_ｙ）：Ｅｕ^２＋、（Ｙ，Ｇｄ）（Ｎｂ_１−ｘＴａ_ｘ）Ｏ_４、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ_１−ｘＳｒ_ｘ）ＺｒＳｉ_３Ｏ_９：Ｅｕ^２＋、又はこれらの材料の混合物。

【0030】

本発明によれば、「黄色発光性」という用語は、適切な励起後に、少なくとも５５０〜５９０ｎｍの発光を有する材料を特に意味し、及び／又は包含する。以下の構造が特に好ましい：Ｂａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ_１−ｘＳｒ_ｘ）Ｓｉ_２Ｎ_２Ｏ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｙ_１−ｘＧｄ_ｘ）_３（Ａｌ_１−ｙＧａ_ｙ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｙ_１−ｘＴｂ_ｘ）_３（Ａｌ_１−ｙＧａ_ｙ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、ＳｒＬｉ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ_１−ｘＳｒ_ｘ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ_１−ｘＳｒ_ｘ）_３ＳｉＯ_５：Ｅｕ^２＋、又はこれらの材料の混合物。本技術分野において慣習的であるように、緑色発光性及び黄色発光性と称される材料には、ある程度の重なり合う部分が存在することは理解される。

【0031】

本発明の好ましい実施形態によれば、マトリックス材料の融点は１３００℃以下（≦１３００℃）である。これは、この方法により、ほとんどの用途において蛍光体セラミックの良好な加工性及び製造性を確保することができることから、有利であることが示された。マトリックス材料は、１１００℃以下（≦１１００℃）、より好ましくは１０００℃以下（≦１０００℃）、最も好ましくは９００℃以下（≦９００℃）の融点を有することが好ましい。

【0032】

本発明の好ましい実施形態によれば、蛍光体セラミック中のマトリックス材料の体積分率（完成蛍光体セラミック中の体積％／体積％）は、２０％以上９９％以下（≧２０％〜≦９９％）であり、４０％以上９５％以下（≧４０％〜≦９５％）であることが好ましく、６０％以上９０％以下（≧６０％〜≦９０％）であることが最も好ましい。これは、本発明の多くの用途において有利であることが示された。

【0033】

「非マトリックス」材料は、各々独立して、２０μｍ以下（≦２０μｍ）の粒径分布Ｄ９０を有することが好ましい。これは、多くの用途において有利であることが示された。

【0034】

「非マトリックス」材料は、各々独立して、１０μｍ以下（≦１０μｍ）の粒径分布Ｄ５０を有することが好ましい。これもやはり、多くの場合において有利であることが示された。

【0035】

本明細書にて、粒径分布は、研磨及びエッチングを受けたサンプルの構造を示す顕微鏡で得られた画像に関する直線切片法（ｌｉｎｅａｒ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ ｍｅｔｈｏｄｓ）等の立体学的方法（ｓｔｅｒｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ）によって特定されてよい。

【0036】

本発明の好ましい実施形態によれば、蛍光体セラミックは、マトリックス材料ではない発光材料を２種以上含み、蛍光体セラミック内に、これらの「非マトリックス」発光材料に属する選択された材料のみが実質的に存在する１又は複数のゾーン又は領域が存在する。本発明の好ましい実施形態によれば、これらのゾーン又は領域は、蛍光体セラミック内におけるランダム（すなわち、均一）な濃度若しくは濃度勾配によって、又は代替案として、本発明の好ましい実施形態によれば、熱ラミネーションプロセス（熱接合）によって異なる組成の２つの蛍光体セラミックを接合することによって実現することができる。

【0037】

本明細書において、本発明の好ましい実施形態に係るこれらの選択された材料は、同じ色を発する材料、すなわち、緑色、青色、及び／又は黄色発光性の材料である。

【0038】

この実施形態は、例えばゾーン又は領域を摩滅させることによって、蛍光体セラミックの色点を簡単に後で変化させることができるため、ほとんどの用途において有利であることが示された。

【0039】

本明細書において、本発明の好ましい実施形態によれば、材料の選択的除去は、イオンビーム作製法若しくはレーザープロセスによって、又は、本発明の代替の実施形態によれば、確定された若しくは不定の切削エッジを用いた機械加工若しくは微細粉砕プロセスによって行われてよい。

【0040】

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、更に、粉砕及び研磨プロセスによる後加工（ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）が行われる。これにより、本発明の多くの用途において、表面品質を高めることができ、再現性を確保することができる。

【0041】

代替案として、コンポジットセラミック（すなわち、上記のマトリックス材料及び少なくとも１種の非マトリックス材料）の色点は、セラミック合成プロセスでの各成分の注意深い秤量及び混合によって制御され、目的の励起波長での外部励起によって測定されてもよい。この色情報を用いて、コンポジットセラミックを好ましい発光デバイスに適合させることができ、また、この発光デバイスの色も独立して測定され得る。これにより、ターゲットとする色点（通常は白色）を、高い精度で制御することができ、製造プロセス内での色点の分布が狭くなり得るものであり、このことは、エンドユーザーにとって、及び歩留まりという観点からも望ましい。

【0042】

本発明の好ましい実施形態によれば、蛍光体セラミックは、発光材料を少なくとも２種含み、ここで、
上記材料のうちの１種はマトリックス材料として用いられ、且つ以下を含む群から選択される材料を含み：
ＡＬｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_２Ｏ_８：ＲＥ_ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２ＭＯ_６：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２Ｍ_２Ｏ_９：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２Ｍ_３Ｏ_１２：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_２Ｍ_４Ｏ_１５：ＲＥ_２ｙ、
（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_６ＭＯ_１２：ＲＥ_６ｙ、
（ＡＥ_{１−２ｘ−ｙ}ＥＵ_ｘＡ_ｘ＋ｙ）_３ＭＯ_６：ＲＥ_３ｙ、
Ａ_３ＡＥ_２（Ｌｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘ）_３（ＭｏＯ_４）_８：ＲＥ_ｙ、
Ｌｉ_３Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_３（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_８Ｏ_３２、
Ａ_３ＡＥ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_３（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_８Ｏ_３２、
ここで、各構造について独立に、Ａはアルカリ金属（すなわち、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される）であり、ＡＥはアルカリ土類金属（すなわち、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される）であり、Ｌｎはスカンジウム、イットリウム、ランタン、ガドリウニウム、及びルテチウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される希土類金属であり、Ｍはモリブデン、タングステン、又はこれらの混合物であり、ＲＥはテルビウム、ジスプロシウム、プラセオジム、ネオジウム、又はこれらの混合物から成る群より選択される希土類金属であり、０＜ｘ≦１であり、０≦ｙ≦０．０５であり、
Ｌｉ_３Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_３（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_８Ｏ_３２、
Ａ_３ＡＥ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_３（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_８Ｏ_３２、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_２Ｏ_８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）Ｏ_６、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_２Ｏ_９、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_４Ｏ_１５、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２ＳｉＯ_５、
（Ｔｂ_{１−×−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_２Ｏ_７、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）ＳｉＯ_４、
Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_４Ｏ_１３、
ＡＥ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_４Ｏ_１３、
Ｓｒ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_６Ｏ_１８、
ＡＥ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｓｉ_６Ｏ_１８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２ＧｅＯ_５、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_２Ｏ_７、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）ＧｅＯ_４、
Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_４Ｏ_１３、
ＡＥ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_４Ｏ_１３、
Ｓｒ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_６Ｏ_１８、
ＡＥ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２Ｇｅ_６Ｏ_１８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）Ｏ_５、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）_２Ｏ_７、
Ａ（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）Ｏ_４、
Ｂａ_２（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）_４Ｏ_１３、
Ｓｒ_３（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｇｅ_{１−ａ−ｂ}Ｚｒ_ａＨｆ_ｂ）_６Ｏ_１８、
（Ｔｂ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＬｎ_ｙ）_２（Ｍｏ_１−ｚＷ_ｚ）_３Ｏ_１２、
ここで、（各材料について独立に）、Ｌｎ＝Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｙ、又はこれらの混合物であり、
Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、又はこれらの混合物であり、好ましくはＬｉであり、
ＡＥ＝Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、又はこれらの混合物であり、好ましくはＢａ及び／又はＳｒであり、
ｘは０より大きく１未満（ｘ＞０且つ＜１）であり、ｙは０以上１未満（ｙ≧０且つ＜１）であり、ここで、１−ｘ−ｙ＞０であり、ａ及びｂは０以上０．２未満（ａ及びｂ≧０且つ＜０．２）であり、ｚは０以上１以下（ｚ≧０且つ≦１）であり、
又はこれらの混合物；且つ
少なくとも１種の更なる材料は、ガーネット構造を有する材料を含む。

【0043】

驚くべきことに、多くの用途において、発光デバイスの特性を著しく向上することができることが見出された。特に、驚くべきことに、これらの用途のほとんどの場合、これらの材料は製造プロセスの過程で互いに反応しないか、又は僅かしか反応しないことが見出された。

【0044】

ガーネット構造を有する材料は、マトリックス材料中に分布及び／又は分散されていることが好ましい。

【0045】

また本発明は、本発明に係る蛍光体セラミックを製造する方法にも関し、この方法は、
（ａ）少なくとも１種の発光マトリックス材料及び少なくとも１種の更なる発光材料を含む粉末形態の出発材料を提供する工程；
（ｂ）所望により設けられる成形する工程、特に軸プレス及び／若しくは冷間静水圧プレス、並びに／又はテープ成形若しくはスロットダイプロセス、並びに／又は熱可塑性プロセス（射出成形、高温注型（低圧又は中圧射出成形）、押出し）によって成形する工程；
（ｃ）出発材料を焼結及び／又はホットプレスしてセラミック化する工程；
（ｄ）所望により設けられる、焼結したセラミックを熱間静水圧プレスによって再圧縮する工程；
（ｅ）所望により設けられる、焼結したセラミックを再加工する工程、特にイオンビーム作製プロセスによって、又は確定された若しくは不定の切削エッジを用いた機械加工若しくは微細粉砕プロセスによって、焼結したセラミックを再加工する工程；
を含む。

【0046】

このようにすると、ほとんどの用途において好適な蛍光体セラミックを容易に作製することができることから、この方法は有用であることが示された。

【0047】

工程（ｂ）は、圧縮プロセスが２０ＭＰａ以上４５ＭＰａ以下（≧２０〜≦４５ＭＰａ）の圧力で行われるように実施されることが好ましい。

【0048】

工程（ｄ）は、再圧縮が１２０ＭＰａ以上１８０ＭＰａ以下（≧１２０〜≦１８０ＭＰａ）、好ましくは１４０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下（≧１４０〜≦１６０ＭＰａ）の圧力で行われるように実施されることが好ましい。

【0049】

「非マトリックス」発光材料の不均一な分布が所望される場合、対応する蛍光体セラミックの生産では、まず、それぞれ、マトリックス材料及び選択されたその他の発光材料のみが用いられている２種の前駆体セラミックを作製する。次に、これらを、例えば、熱接合（ｔｈｅｒｍａｌ ｂｏｎｄｉｎｇ）、ラミネーション、及び／又は接着（ｇｌｕｉｎｇ）によって互いに接合することが可能である。

【0050】

本発明に係るデバイスは、限定されるものではないが、以下を含む様々な特定の位相構造又は用途に用いることができる。

【0051】

１．「直接堆積蛍光体セラミック」：
蛍光体セラミックは、ＬＥＤダイス上に、場合によってはシリコーン、ゾルゲル、又はガラス等の中間接合材料を用いて、薄板として直接適用される。

【0052】

２．「リモート蛍光体」システム：
「リモート蛍光体（ｒｅｍｏｔｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒ）」システムとは、蛍光体（発光団（ｌｕｍｉｎｏｐｈｏｒｅ）、英語：ｐｈｏｓｐｈｏｒ）が、狭い波長範囲で発光する発光光源から離れて配置され、通常は、ポリマー、ガラス、又はセラミックマトリックスの中に埋め込まれるか又は結合されているデバイスを特に意味する。従って、リモート蛍光体システムは、蛍光体が発光ダイスに直接適用されているＬＥＤ光源等、光源に蛍光体が直接付与されているシステムとは根本的に異なっている。通常、２つの基本的構造で区別が成され、それらから多くの変型例が誘導され得る：

【0053】

（ａ）「透過型リモート蛍光体用途」：蛍光体マトリックスは、ＬＥＤが配置されている反射チャンバー上に配置される。光は、蛍光体マトリックスを通してのみ出ることができる（透過）。

【0054】

（ｂ）「再発光（ｒｅｍｉｓｓｉｏｎ）型リモート蛍光体用途」：蛍光体マトリックスは、反射キャリア上に付与されるか、又は後ろ側に反射材料と共にコーティングされ、ＬＥＤ光源は発光方向に又は発光方向から僅かに横にずらして配置され、蛍光体マトリックス上に照射する。変換された光は、光源の方向に、又は放射方向に再発光し、蛍光体マトリックスを透過した光は、後ろ側の反射層によって、再度、蛍光体マトリックスを通して発光方向へ向けられる。従って、光は、再発光方向にのみ出ることができる。

【0055】

本発明の好ましい実施形態によれば、本発明の発光システム内において、セラミック蛍光体は、ＬＥＤチップと光学的に結合されていてもよい。

【0056】

このようなＬＥＤチップは、ＩＩＩ〜Ｖ族窒化物材料システムに基づくものであってよい。例えば、ＬＥＤチップは、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）又は分子ビームエピタキシ（ＭＢＥ）等の公知の方法によって適切な基材（例えば、サファイヤ、炭化ケイ素、ケイ素、Ｇａ_２Ｏ_３、又はＧａＮ自体）上に堆積されたｎ型及びｐ型ＧａＮ層の間に、ＧａＩｎＮ系活性領域を含んでいてもよい。ＬＥＤ活性領域からセラミック蛍光体への光学的結合は、基材を介して（透過性基材及びフリップチップ実装構成の場合）、又はエピタキシャル層を介して（基材ダウン実装（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ−ｄｏｗｎ ｍｏｕｎｔｉｎｇ）の場合、又は薄膜フリップチップＬＥＤ構造の場合のように基材が除去された場合）行われてよい。セラミック蛍光体は、典型的にはシリコーン接着剤等の透明接着剤によって、ＬＥＤチップに物理的に接着されていてよい。

【0057】

代替案として、セラミック蛍光体は、ＬＥＤチップから離れて実装されてもよい。ＬＥＤチップからの一次光、及びセラミック蛍光体から発せられた光の指向及び／又は混合を補助するために、光学材料が光学的に提供される。例えば、光反射性シリコーン材料を、ＬＥＤチップ及びセラミック蛍光体の側面を取り囲むように適用することによって、実質的に全ての光放出がセラミック蛍光体の上面を通るようにしてもよい。これは、輝度を増加すると共に、色の均一性を均質化するという有益性も有する。

【0058】

ＬＥＤチップは、セラミックパッケージ又はリードフレーム系パッケージ等のパッケージ中に実装されて、機械的安定性及び／又は取り扱い性、並びに熱放散手段が提供されてもよい。更に、パッケージは、セラミック蛍光体を含むＬＥＤチップを取り囲むレンズを適用するためのステージを提供し得る。このようなレンズは、透明シリコーンから作られ、セラミック蛍光体からの光取り出しを補助するドームの形態に成形されていてよい。

【0059】

電流は、ＬＥＤチップ内のｎ型層及びｐ型層に付与されたオーム接触材料に電気的に接続されたパッケージ内の電極を介して、ＬＥＤチップに供給される。この電流の一部は、ＬＥＤ活性領域内で光発生に変換される。ＬＥＤ活性領域の詳細な設計に応じて、一次光の発光波長範囲を調整することができる。例えば、ＧａＩｎＮの場合、この選択性の範囲は、ＵＶ−Ａから可視スペクトル全体であり得る。特に、一次発光波長は、例えば、特定の演色特性を有する特定の発光色度を提供するために、望ましい方法でセラミック蛍光体と相互作用を起こすように選択され得る。

【0060】

ＬＥＤチップ及びセラミック蛍光体を含む上記で述べた１又は複数のパッケージされたＬＥＤは、照明システムの一部として用いてもよい。そのような照明システムは、照明モジュール、ランプ、又は照明器具（ｌｕｍｉｎａｉｒｅ）であり得る。照明モジュールは、パッケージされたＬＥＤを複数個含み得るものであり、光調整のための追加の手段（光学素子）、及び熱管理のための追加の手段（受動的又は能動的ヒートシンク手段）を含む。所望に応じて、モジュールは、主電源又はバッテリー電源からＬＥＤに目的とする電流及び電圧のレベルを供給するための電気駆動手段を更に含んでいてもよい。ランプは、通常、標準的な筐体形態要素（ｓｔａｎｄａｒｄ ｈｏｕｓｉｎｇ ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）に成形され、典型的には、ＬＥＤ（単数又は複数）に加えて、標準的なソケットインターフェイスを介して主電源と結合する電気駆動手段を含む。同様に、照明器具は、筐体を有し、典型的には、前記ＬＥＤ（単数又は複数）に加えて、主電源と結合する電気駆動手段を含む。更に、センサー及び／又は通信用電子回路が照明システム中に含まれていてもよい。

【0061】

本発明に係る発光デバイス及び／又はセラミック蛍光体は、広く様々なシステム及び／又は用途に用いられてよく、中でも、以下のうちの１又は複数である：
−オフィス照明システム（ｏｆｆｉｃｅ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−家庭用途システム（ｈｏｕｓｅｈｏｌｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−店舗照明システム（ｓｈｏｐ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−家庭照明システム（ｈｏｍｅ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−アクセント照明システム（ａｃｃｅｎｔ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−スポット照明システム（ｓｐｏｔ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−劇場照明システム（ｔｈｅａｔｅｒ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−光ファイバー用途システム（ｆｉｂｅｒ−ｏｐｔｉｃｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−プロジェクションシステム（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−自発光ディスプレイシステム（ｓｅｌｆ−ｌｉｔ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−画素化ディスプレイシステム（ｐｉｘｅｌａｔｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−セグメントディスプレイシステム（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−警戒標識システム（ｗａｒｎｉｎｇ ｓｉｇｎ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−医療用照明用途システム（ｍｅｄｉｃａｌ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−表示標識システム（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｓｉｇｎ ｓｙｓｔｅｍｓ）、及び
−装飾照明システム（ｄｅｃｏｒａｔｉｖｅ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−携帯用システム（ｐｏｒｔａｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍｓ）、
−自動車用途（ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）、
−温室照明システム（ｇｒｅｅｎ ｈｏｕｓｅ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）。

【0062】

上記で述べ、請求の範囲に記載し、例示的実施形態に記載した本発明に従って用いられるべきデバイスは、そのサイズ、形状、材料選択、及び技術的概念に関して、特定のいかなる例外も受けるものではなく、それによって、適用分野で公知である選択基準を制限なく適用することができる。

【0063】

本発明の主題の更なる詳細、特徴、及び利点は、従属請求項から、並びに本発明に係るデバイスのいくつかの実施形態が例として示される添付の図面、及び限定としてではなく、単なる例示として見なされるべきである以下の例に関する添付の図面の以下の記述から得ることができる。

【0064】

図１は、「リモート蛍光体」用途での本発明に係る発光デバイスの第一の実施形態を示す。しかし、これは、限定するものではなく、当業者であれば、他の実施形態も考えられることは明らかである。図１によれば、デバイス１は、ＵＶＡ又は青色発光半導体デバイス２０を含み、これは、例えば、窒化ガリウム系ＬＥＤである。代替案として、半導体デバイス２０は、レーザーであってもよく、又はより高い電流を可能とすることによって、ｍｍ^２当たりのより高い放射出力を実現する他のＬＥＤ技術に基づいていてもよい。

【0065】

半導体デバイス２０は、反射性筐体３０中に配置され、その上に、セラミック蛍光体１０が形成される。

【0066】

図２は、本発明に係るデバイスの第一の蛍光体セラミック１０の非常に模式的な断面図を示す。図１から分かるように、セラミック１０は、追加の発光材料１２が小さい結晶粒又は粒子の形態で中に分散されているマトリックス材料１１を含む。

【0067】

図３は、代替案としての発光セラミックを示し、この場合、破線で示される２つのゾーンが存在する。図３の上側のゾーンには、「非マトリックス」発光材料１２のみが配置されており、下側のゾーンには、更なる材料１３が配置されている。この蛍光体セラミックは、好ましくは書きのように製造される：まず、一方のケースでは材料１２のみが、他方のケースでは材料１３のみがマトリックス材料１１と共に加工されて、２つのプレセラミックが作製される。続いて、２つのセラミックが一緒に接合されて、完成蛍光体セラミックを形成する。

【0068】

図４は、本発明に係るデバイスの第三の蛍光体セラミックの非常に模式的な断面図を示す。図３から分かるように、セラミック１０は、第一のマトリックス材料１１及び第二の非発光マトリックス材料１４を含み、ここで、両方において、２種の更なる発光材料１２及び１３がより小さい結晶粒又は粒子の形態で分散されている。本明細書において、材料１１及び１４は、好ましくは、同じベース材料から作られており、ここで、材料１１は、ドープされており、材料１４は、ドープされていない。

【0069】

この構成は、マトリックス材料の発光を、蛍光体セラミック内の特定の領域に特異的に限定することができ、更に、ドープ材料を節約することができるという利点を有する。

【実施例】

【0070】

以降、本発明を、限定としてではなく、単なる例示として見なされるべきである実施例によって説明する。

【0071】

＜実施例Ｉ＞
実施例Ｉに係るセラミックは、Ｌｉ_３Ｂａ_２Ｌａ_１．８Ｅｕ_１．２（ＭｏＯ_４）_８を９０体積％及びＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（０．６５％）を１０体積％含み、以下のようにして作製した。

【0072】

−Ｌｉ_３Ｂａ_２Ｌａ_１．８Ｅｕ_１．２（ＭｏＯ_４）_８の合成
０．７８９４ｇ（４．０００ｍｍｏｌ）のＢａＣＯ_３、２．３０３０ｇ（１６．０００ｍｍｏｌ）のＭｏＯ_３、０．２２１７ｇ（３．０００ｍｍｏｌ）のＬｉ_２ＣＯ_３、０．４２２３ｇ（１．２００ｍｍｏｌ）のＥｕ_２Ｏ_３、及び０．５８６５ｇ（１．８００ｍｍｏｌ）のＬａ_２Ｏ_３を、粉砕助剤としてのアセトンと共に乳鉢中ですりつぶした。得られた粉末を、乾燥させ、磁器製坩堝に移し、大気中、８００℃で１２時間焼成した。こうして得られたケーキを、粉砕し、３６μｍの篩に掛けた。融点は、約９６０度である。

【0073】

−Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（０．６５％）の合成
２．９６５１ｇ（７．４５１ｍｍｏｌ）のＬｕ_２Ｏ_３、０．０１６８ｇ（０．０９８ｍｍｏｌ）のＣｅＯ_２、及び１．２７４５ｇ（１２．５００ｍｍｏｌ）のＡｌ_２Ｏ_３を、粉砕助剤としてのアセトンと共に乳鉢中ですりつぶした。得られた粉末を、乾燥させ、磁器製坩堝に移し、ＣＯ雰囲気下、１７５０℃で１２時間加熱した。融点は、約２０４０〜２０８０℃である。

【0074】

−セラミックの製造
９０体積％のＬｉ_３Ｂａ_２Ｌａ_１．８Ｅｕ_１．２（ＭｏＯ_４）_８及び１０体積％のＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（０．６５％）の混合物を、ミルで充分に粉砕した。こうして得られた粗蛍光体粉末を、有機グリコールバインダーと混合し、プレス加工してペレットとし、３００ＭＰａでの冷間静水圧プレスによって圧縮した。こうして得られたセラミック素地（ｇｒｅｅｎ ｂｏｄｉｅｓ）を、タングステンホイル上に置き、上述した還元性雰囲気中、１７００°で加熱した。室温まで冷却した後、セラミックを切断してウエハにした。量子収率は６７％であり、色点はｘ＝０．５１０及びｙ＝０．４５８に位置している。

【0075】

図５は、４６５ｎｍの励起での上記セラミックの発光スペクトルを示す。

【0076】

＜実施例ＩＩ＞
例ＩＩに係るセラミックは、Ｌｉ_３Ｂａ_２Ｌａ_１．８Ｅｕ_１．２（ＭｏＯ_４）_８を８５体積％及びＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（０．６５％）を１５体積％含む。これは、実施例Ｉのセラミックと同様に作製した。量子収率は６８％であり、色点はｘ＝０．４７３及びｙ＝０．４８８に位置している。

【0077】

図６は、４６５ｎｍの励起での上記セラミックの発光スペクトルを示す。

【0078】

＜実施例ＩＩＩ＞
実施例ＩＩＩに係るセラミックは、Ｌｉ_３Ｂａ_２Ｌａ_１．８Ｅｕ_１．２（ＭｏＯ_４）_８を８０体積％及びＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（０．６５％）を２０体積％含む。これも、実施例Ｉのセラミックと同様に作製した。量子収率は７４％であり、色点はｘ＝０．４５５及びｙ＝０．５０４に位置している。

【0079】

図７は、４６５ｎｍの励起での上記セラミックの発光スペクトルを示す。

【0080】

図８は（上から下に向かって）、上記セラミックのＸＲＤスペクトル、並びにＬｉ_３Ｂａ_２Ｌａ_１．８Ｅｕ_１．２（ＭｏＯ_４）_８及びＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（０．６５％）の粉末スペクトルを示す。明らかに分かるように、このセラミックスペクトルには、著しい更なるピークは見られず、すなわち、上記セラミックの製造過程で、これら２つの物質間での反応は実質的に発生しなかった。

【0081】

＜実施例ＩＶ＞
実施例ＩＶに係るセラミックは、Ｌｉ_３Ｂａ_２Ｌａ_１．８Ｅｕ_１．２（ＭｏＯ_４）_８を９０体積％及びＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（２．５％）を１０体積％含む。これも、実施例Ｉのセラミックと同様に作製した。量子収率は４２％であり、色点はｘ＝０．５００及びｙ＝０．４８３にあり、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅの融点は約１９４０〜１９８０℃である。

【0082】

図９は、４６５ｎｍの励起での上記セラミックの発光スペクトルを示す。

【0083】

＜実施例Ｖ＞
実施例Ｖに係るセラミックは、Ｌｉ_３Ｂａ_２Ｌａ_１．８Ｅｕ_１．２（ＭｏＯ_４）_８を８５％及びＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（２．５％）を１５％含む。これも、実施例Ｉのセラミックと同様に作製した。量子収率は５１％であり、色点はｘ＝０．４８３及びｙ＝０．５００に位置している。

【0084】

図１０は、４６５ｎｍの励起での上記セラミックの発光スペクトルを示す。

【0085】

＜実施例ＶＩ＞
実施例ＶＩに係るセラミックは、Ｌｉ_３Ｂａ_２Ｌａ_１．８Ｅｕ_１．２（ＭｏＯ_４）_８を８０体積％及びＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（２．５％）を２０体積％含む。これも、実施例Ｉのセラミックと同様に作製した。量子収率は６９％であり、色点はｘ＝０．４７７及びｙ＝０．５０７にある。

【0086】

図１１は、４６５ｎｍの励起での上記セラミックの発光スペクトルを示す。

【0087】

図１２は（上から下に向かって）、上記セラミックのＸＲＤスペクトル、並びにＬｉ_３Ｂａ_２Ｌａ_１．８Ｅｕ_１．２（ＭｏＯ_４）_８及びＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（２．５％）の粉末スペクトルを示す。明らかに分かるように、このセラミックスペクトルには、著しい更なるピークは見られず、すなわち、上記セラミックの製造過程で、これら２つの物質間での反応は実質的に発生しなかった。

【0088】

上記で述べた実施形態の成分及び特徴の個々の組み合わせは、例示であって、本公開に含まれる教示事項を、引用した文書中に含まれる他の教示事項と交換及び置換することも、明白に考慮される。当業者であれば、本明細書で述べる実施形態の変更及び改変、並びにその他の実施形態が本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく実現され得ることを認識するであろう。従って、上記の記述は、限定するものとしてではなく、例示として見なされるべきである。請求項で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」の用語は、他の要素又は工程を除外しない。不定冠詞「１つの（ａ）」は、複数形を除外しない。単に互いに異なる請求項で特定の手段が列挙されているということは、これらの手段の組み合わせを有利に用いることができないということを示すものではない。本発明の範囲は、以下の請求項及び付随する均等物に定められる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】