国立研究開発法人物質・材料研究機構は4月13日、電子部品の（株）タムラ製作所、LED関連の（株）光波と共同で青色レーザーダイオード（LD）の光を強力な白色光に変える蛍光材料YAG（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）単結晶を開発したと発表した。強い青色LD光を当てて300℃の高温になっても、ほとんど劣化せず発光効率も落ちないという。強力な白色光源が必要なプロジェクターやレーザーヘッドライトなどの高輝度化、小型化に役立つと期待される。

 

■レーザーヘッドライトなどの高輝度化に応用期待

 

　省エネ化が可能で蛍光灯のように有毒な水銀を使う必要がないことなどから近年、青色LEDの光を蛍光体に当てて白色光を出す照明が急速に普及している。さらに、青色LEDより強い光を出す青色LDを使って、より強力な白色光源を実現する試みが進んでいる。ただ、従来の蛍光体では青色LDの強い光を当てると放熱が困難になり、白色光への変換効率が悪くなるという問題があった。

　研究グループは、高温でも白色光に変換する効率が低下しない新しい蛍光材料づくりに挑戦。シリコン半導体の単結晶作りなどに使われる結晶成長技術「CZ法」を利用して、蛍光体の新材料としてYAGの単結晶を作った。

　この単結晶をプレート状と粉末状に加工したものにそれぞれ青色LDの光を照射、蛍光特性を調べた。その結果、いずれの場合も白色光への変換効率の指標となる内部量子効率が摂氏300度の高温下でも0.9以上あり、ほとんど劣化しないことが確認できた。また、強い光を照射しても材料自体が温度上昇しにくいこともわかった。

　従来は粉末蛍光体を焼結した材料を使っていたが、熱伝導率がYAG単結晶より二桁ほど小さい結合材料を用いて固めていた。そのため、強い青色LDの光を照射すると温度が上昇しやすく、すぐに効率が劣化するいという難点があった。

　研究グループは、今回のYAG単結晶蛍光体の開発によって青色LDを使ったより高輝度で高出力の白色光照明が実用化できるとしている。これまで課題だった放熱機構もより簡素化できるため、小型化、低コスト化にも道が開けると言っている。

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