成果報告書詳細
管理番号20120000001065
タイトル平成21年度~平成23年度成果報告書 希少金属代替材料開発プロジェクト/蛍光体向けテルビウム・ユーロピウム使用量低減技術開発及び代替材料開発/高速合成・評価法による蛍光ランプ用蛍光体向けTb、Eu低減技術の開発(2)
公開日2012/10/20
報告書年度2009 - 2011
委託先名三菱化学株式会社
プロジェクト番号P08023
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約・既存蛍光体の改良によりランプにて15%以上のTb+Eu量を低減できる可能性のある蛍光体の組み合わせを
見出した。また20%以上低減できる組み合わせも提案した。 またその量産も可能とした。
各検討項目結果
【希土類付活剤濃度依存性の検討】
・新たに導入した量子収率測定器によりランプ用蛍光体の希土類付活剤濃度依存性を検討した。
GreenのLAP蛍光体はTb濃度を下げても内部量子収率、外部量子収率及び励起光吸収率は変化しないことが分かった。但し紫外部の発光が増え、一方主波長543nmの発光強度は減るため見かけの輝度は低下する。
・ランプではBlue、Green、Redの3色が混合されているため、このGreen蛍光体からの紫外発光がBlue蛍光体
の励起に使われ、Blue発光を増加させる可能性があり、Tb濃度減による光束低下は単色結果より緩和され
と期待されることを見出した。
【新潟大学開発蛍光体の改良、量産検討】
・新潟大学開発の低Tb La2O2S:Tb蛍光体を三菱化学で改良と量産検討を実施した。またこの蛍光体を使い、ランプ特性もシミュレーションした。これによりGreen蛍光体としてTbを約50%近く削減できることが分かった。
但し相対光束、演色性および温度特性は不十分であり、改良が必要であることが分かった。
【既存蛍光体の改良検討】
・既存蛍光体をベースに三菱化学が開発した低Tb-LAP(LaPO4:Ce,Tb), 低Tb-CAT(CeMgAl11O19:Tb) 及びTb=0のCMM(CeMgAl11O19:Mn)蛍光体のランプ特性のシミュレーションを実施した。
・三菱化学で開発した67%Tb-LAP及67%Tb-CAT蛍光体のサンプルのランプ特性はLAP標準蛍光体を使用した特性に対し光束は僅か低い及び同等の特性を示し、その時の3色合わせたTb+Euの使用量は標準蛍光体に比べ約18%削減できることが分かった。
・まず上記蛍光体サンプルを試作、パナソニック(株)に提出して、ランプ試作、評価を依頼し67%Tb-LAPは標準LAPを使用した場合と同等の光束を示すことが分かった。 
この時低Tb-LAPの紫外部の発光がBlue蛍光体の励起に有効に利用されたと思われる。
よって実ランプではTb+Euを15%低減して、標準と同等の特性を得ることが出来ることを見出した。
・更にTbを低減した50%Tb-LAPサンプルもシミュレーションでは光束は67%Tb-LAPより光束1%低いのみであり、
Tb+Eu量は3色合わせて27?28%削減でき、実ランプでは標準とほぼ同等の光束特性が得られると期待され、このサンプルを追加中量試作し、パナソニック(株)にランプ試作、評価を依頼した。 
・またこれらの蛍光体の量産化も可能とした。
【他のランプ用蛍光体のランプ特性シミュレーション】
・種々のBlue, Green及びRed蛍光体を使用した場合のランプ特性をシミュレーションし、ランプに必要な蛍光体特性を確認した。
【蛍光体の性能評価の技術向上】
・蛍光測定セル及びステージ改良により発光強度測定精度向上を達成した。
・励起光強度と量子収率の関係を確認した。
【成果発表   特許出願】
 1)La2O2S:Tb   (新潟大学と共同出願)   2011.11.07  特願2011-243866号
【発明の名称】希土類元素の使用量の少ない蛍光ランプとそれに用いる蛍光体
 2)低Tb LAPを使用した蛍光ランプ  (パナソニック(株)と共同出願) 2012.3.19 特願2012-062021号
    【発明の名称】希土類元素の使用量の少ない蛍光ランプ
英文要約Improving conventional phosphor, we could find the phosphor combination to reduce more than 15% Tb+Eu in the fluorescent lamp and also presented the phosphor combination to reduce them more than 20%. The production method also could be developed.
Detail studies
【Study of concentration dependence of rare earth activator in phosphors】
・It was found that there is no change of internal quantum efficiency, eternal quantum efficiency and absorptance reducing Tb amounts in LAP phosphor. Emission intensity of ultraviolet light was increased, on the other hand emission intensity of main peak 534nm was weakened, therefore relative brightness came down. We found it was expected that the lamp luminance could be kept because ultraviolet light was used to excite blue phosphor in the actual lamp and the intensity of blue light could be increased.
【Improve new phosphors developed by Niigata University and study production method】
・Improved brightness of La2O2S:Tb with low Tb amount and studied production method. We found that 50% Tb could be reduced in green phosphor. But it was also found that its thermal degradation and life duration were poor in the lamp and they should be improved.
【Study and develop conventional phosphor】
・We ran a simulation of lamp characteristics for low-Tb LAP(LaPO4:Ce,Tb), Low-Tb CAT
(CeMgAl11O19:Tb) and Tb=0 CMM (CeMgAl11O19:Mn) developed by Mitsubishi Chemical Corporation before.
・It was fund that lamp luminance of lamp with 67%Tb-LAP was -3% and that with 67%Tb-CAT was same as standard lamp luminance. It was found that 18% Tb+Eu amount could be reduced as three colors phosphors in this lamp.
・We produced these medium scale samples and supplied to Panasonic Corporation to make actual
lamps and measure lamp characteristics. It was found that the lamp characteristics of 67%Tb-LAP had same characteristics as that of standard phosphors. It was thought that ultraviolet light emission could be used to excite blue phosphor. Therefore we found that phosphors with less 15%Tb+Eu amount could show same lamp characteristics as standard phosphor.
・We found that 50%Tb LAP had less 1% lamp luminance compared to 67%Tb-LAP and 27?28%Tb+Eu could be reduced as three colors phosphors. Then we produced medium scale sample and supplied to Panasonic Corporation to make and evaluate the lamp characteristics.
・We also found the production method of large scale lot of these phosphors.
【Lamp characteristics simulation with other lamp phosphors】
・We reviewed needed phosphor characteristics for lamps.
【Improvement of measurement method for emission intensity and quantum efficiency】
・We could reduced emission measurement variation by introducing new cell and stage
【Patent application】
We applied the following two patents.
・ Fluorescent lamps and phosphor with less rare earth elements. (La2O2S:Tb)
Joint applicant: Niigata University, November 07 2011 Application Number 2011-243866
 ・ Fluorescent lamps with less rare earth elements. (LAP)
Joint applicant: Panasonic Corporation, March 19 2012 Application Number 2012-062021
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