KASTら,高発光効率白色LEDに適した蛍光性を有する透明なセラミックスを開発

神奈川科学技術アカデミー(KAST)と横浜国立大学,神奈川県産業技術センターらの研究グループは,高発光効率白色LEDに適した,透明なサイアロン蛍光バルクセラミックスの開発に成功した。

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現在,主流の白色LEDは,紫外や青色LEDの上に粉体状の蛍光体を分散させた樹脂を塗布している。蛍光体には使用時に温度上昇しても消光しにくいサイアロンが多く用いられているが,蛍光体と樹脂とで屈折率が異なることから,樹脂内部で光が散乱し,発光効率は低くなっている。また,LEDの発光に伴って生じる光や熱により樹脂が劣化して使用とともに明るさが徐々に低下していくことが課題だった。

研究グループは,添加物の選択と高緻密化する焼結プロセスの最適化をはかることで,従来不透明で灰色から黒色を呈していたサイアロンバルクセラミックスを,透明性と蛍光性を併せ持たせることに成功した。従来のサイアロン蛍光体は粉体状であり,透光性と蛍光性を兼ね備えたバルクセラミックスはほとんど報告がなかった。

今回の開発品が製品化できれば,従来方式の白色LEDの高効率化が期待できるだけでなく,ディスプレイ,シンチレータ,レーザ等の光学機器として広く利用できる可能性がある。またサイアロンは耐食性,耐熱性に優れ,バルク状にすることで樹脂が不要になるので,従来品に比べて長寿命化,さらに高温下での利用も可能になる。また,セラミックスを作製する通常の粉体プロセスを基本としているので,形状,寸法などほとんど制約のない製品を提供できるという。

サイアロンは,その構造と組成を制御することで,様々な発光色を有する蛍光体になることが知られている。今回,青色や緑色で発光する透明サイアロンバルクセラミックスの作製に成功。今後は赤色や黄色などに発光する様々な透明なサイアロン蛍光バルクセラミックスに展開するとともに,透明性を極限まで向上させることで幅広い需要に対応できるようにしたいとしている。

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3月20日 開発者を一部訂正しました

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