植物成長用LED照明は、植物工場での作物栽培に必要かつ安定した光環境を提供します。しかし、現在この種の照明に使用される蛍光体のスペクトル分布と光合成に必要なスペクトルとの間に適合性が不足する問題があります。本研究では、多陽イオン格子を持つK₂CaPO₄Fをマトリックスとし、Eu²⁺を活性化剤として用い、B³⁺およびBa²⁺を段階的にドープ修飾することで、植物成長の全スペクトル要求に適合したLED光源を開発しました。その結果、可視光全スペクトル発光範囲および赤色光・青色光発光主ピーク波長が相対光合成効率曲線（Hoover曲線）と一致する蛍光体を得ました。結晶相構造、光励起発光特性、スペクトル制御機構を系統的に研究し、LEDデバイスの組立ておよび栽培応用試験を行いました。初期のK₂CaPO₄F：Eu²⁺蛍光体は、490 nmの青緑光および655 nmの赤色光の二重広帯域発光を示し、B³⁺ドープ導入により主に［PO₄］基が［BO₄］構造単位に置換され、格子局所歪みを引き起こし、Eu²⁺の［CaO₄F₂］サイト占有率を高めて赤色光発光強度を著しく増強しました。B³⁺添加量x=0.15で赤色光は1.69倍増強されました。Ba²⁺によるCa²⁺置換、添加量y ≤ 0.1で固溶体を形成し、青色光発光ピークは青方偏移しました。y ≥ 0.15でK₂CaPO₄F–K₂BaPO₄F複合相を形成し、440 nmでK₂BaPO₄F：Eu²⁺由来の青色光発光ピークが現れ、複合体蛍光体の全スペクトル発光波長相対強度比分布が植物成長要求スペクトルと高い一致を示しました。最適サンプルを植物成長用LEDモジュールとして封止し、その発光スペクトルはHoover曲線と高度に一致し、レタス栽培実験により当該光源がレタスの正常な成長を保証し、室内栽培の照明要件を満たすことを実証しました。

蛍光体;Eu²⁺ドープ;LED;全スペクトル;植物成長灯