KR100661945B1 - Electromagnetic wave emission based on energy level transition activated by light incidence - Google Patents
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Abstract
높은 에너지 레벨로 쉽게 활성화되는 전자를 갖는 일형태의 물질이 1차 광의 컬러와 상이한 컬러를 갖는 2차 광의 빔을 방출하기 위해 1차 광의 빔이 인가된다. 2차 광은 높은 에너지 레벨에서 낮은 에너지 레벨로 이동하는 전자에 기인하는 에너지 방출의 결과로서 발생된다. 분자의 구조, 형상, 크기, 발진 주파수 또는 결정 격자의 형상(각도)에 따라서, 상이한 2차 광원은 상이한 컬러에 특징이 있고, 차례로 전자의 에너지 레벨 전이에 따라서 결정되는 주파수를 갖는 전자기파에 특징이 있는 상이한 2차 광을 방출한다.One type of material with electrons that are easily activated at high energy levels is applied a beam of primary light to emit a beam of secondary light having a color that is different from the color of the primary light. Secondary light is generated as a result of energy release due to electrons moving from a higher energy level to a lower energy level. Depending on the structure, shape, size, oscillation frequency of the molecule, or shape (angle) of the crystal lattice, different secondary light sources are characterized by electromagnetic waves having different colors and, in turn, And emits different secondary light.
광 방출 장치, 전자기파, 분자 결정 격자, 1차 광원, 2차 광원Light emitting device, electromagnetic wave, molecular crystal lattice, primary light source, secondary light source
Description
도 1은 물질의 전자(또는 분자)의 상이한 에너지 레벨 사이의 일반적인 전이 모드를 도시하는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 illustrates a general transition mode between different energy levels of electrons (or molecules) of a material.
도 2는 1차 광원과 2차 광원을 포함하는 실시예를 도시하는 도면.Fig. 2 illustrates an embodiment including a primary light source and a secondary light source. Fig.
도 3은 1차 광원 및 2차 광원에 추가하여 착색 물질층을 더 포함하는 다른 실시예를 도시하는 도면.3 illustrates another embodiment that further includes a layer of a coloring material in addition to a primary light source and a secondary light source.
본 발명은 일반적으로 원하는 컬러의 광을 발생하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 1차 광을 인가함으로써 원하는 컬러의 2차 광을 방출하도록 일형태의 물질을 활성화시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to an apparatus and method for generating light of a desired color and, more particularly, to an apparatus and method for activating a type of material to emit secondary light of a desired color by applying primary light.
통상적으로, 청색 및 자색광과 같은 매우 높은 주파수의 광을 방출할 수 있는 LED(발광 다이오드)를 생성하거나, 적색 및 자색광을 방출할 수 있는 EL(전자 발광)을 생성하는데는 과도하게 높은 제조/개발 비용 또는 품질을 희생하는 상당한 가격 중 하나를 항상 요구한다.[0003] Generally, it is difficult to produce an LED (light emitting diode) capable of emitting light of a very high frequency such as blue and purple light, or to produce an EL (electroluminescence) capable of emitting red and purple light, / Always ask for one of the significant costs that sacrifice development costs or quality.
본 발명의 일반적인 목적은 원하는 컬러의 광을 얻는 간단하고 경제적인 장치 및 방법을 제공하는 것이다.A general object of the present invention is to provide a simple and economical apparatus and method for obtaining light of a desired color.
본 발명의 특정 목적은 청색 및 자색광과 같은 특정 컬러의 광을 얻는 간단하고 경제적인 장치 및 방법을 제공하는 것이다.A particular object of the present invention is to provide a simple and economical apparatus and method for obtaining light of a specific color such as blue and purple light.
본 발명의 실시예는 1차 광의 컬러와 다른 컬러의 2차 광을 방출하도록 2차 광원을 활성화시키기 위해 1차 광원이 1차 광을 방출하는 것에 특징이 있는 광을 방출하는 광 방출 방법이다. 2차 광원은 2차 광을 방출하기 위해 변경되는 전자의 에너지 레벨을 갖도록 활성화된다. 이것은 대체로 2차 광원의 전자가 천연 및 안정 상태보다 높은 레벨에 있도록 활성화되는 것의 결과이다. 명백하게, 전자들의 모두 또는 일부가 불안정한 높은 에너지 레벨로부터 천연/안정 상태로 복귀할 때 에너지가 방출하게 된다. 따라서, 2차 광은 에너지 방출의 결과로서 발생된다.An embodiment of the present invention is a light emitting method for emitting light characterized by a primary light source emitting primary light so as to activate a secondary light source to emit secondary light of a color different from that of the primary light. The secondary light source is activated to have an energy level of electrons that is changed to emit secondary light. This is generally the result of being activated so that the electrons of the secondary light source are at a higher level than the natural and stable state. Obviously, energy is released when all or a portion of the electrons return from the unstable high energy level to the natural / stable state. Thus, the secondary light is generated as a result of energy emission.
1차 광원은 전자 발광(EL)원 및 발광 다이오드(LED) 중에서 선택될 수 있다. 1차 광원 및 2차 광원은 일반적으로 분자 결정 격자의 구조, 형상 및 크기가 상이하다. 2차 광원은 전이 금속 화합물, 전이 복합 금속 화합물, 아조 화합물 및 여러 가지 형광성 또는 인산 물질 중에서 선택될 수 있다.The primary light source may be selected from an electroluminescent (EL) source and a light emitting diode (LED). The primary light source and the secondary light source generally differ in the structure, shape and size of the molecular crystal lattice. The secondary light source may be selected from transition metal compounds, transition metal complex compounds, azo compounds and various fluorescent or phosphoric acid materials.
본 발명의 다른 실시예는In another embodiment of the present invention,
1차 광을 방출하는 1차 광원과;A primary light source for emitting primary light;
1차 광의 컬러와 다른 컬러의 2차 광을 방출하기 위해 1차 광을 수용하는 2 차 광원을 포함하는 여러 가지 컬러의 광을 방출하는 광 방출 장치일 수 있다.And may be a light emitting device that emits light of various colors including a secondary light source that receives the primary light to emit secondary light of a color different from that of the primary light.
명백하게, 1차 광원은 전자 발광(EL)원 및 발광 다이오드(LED) 중에서 선택될 수 있고, 1차 광은 2차 광원에 수용된 후 2차 광을 방출하기 위해 2차 광원을 활성화시킨다. 2차 광원은 쉽게 활성화되는 전기 에너지 레벨을 갖는 대략 편평한 물질층이며, 그에 따라 2차 광원은 2차 광을 방출하도록 쉽게 활성화된다.Obviously, the primary light source may be selected from an electroluminescent (EL) source and a light emitting diode (LED), and the primary light is housed in a secondary light source and then activates the secondary light source to emit secondary light. The secondary light source is a layer of approximately flat material having an easily activated electrical energy level, so that the secondary light source is readily activated to emit secondary light.
이 실시예에 있어서의 1차 광원 및 2차 광원은 또한 분자 결정 격자의 구조, 형상 및 크기가 또한 상이하다. 2차 광원은 또한 전이 금속 화합물, 전이 복합 금속 화합물, 아조 화합물 및 여러 가지 형광성 또는 인산 물질 중에서 선택될 수 있다.The primary light source and the secondary light source in this embodiment also differ in the structure, shape and size of the molecular crystal lattice. The secondary light source may also be selected from transition metal compounds, transition metal complex compounds, azo compounds and various fluorescent or phosphoric acid materials.
2차 광원에 도달하는 1차 광이 2차 광원에 의해 완전히 흡수된 경우, 2차 광의 컬러는 2차 광원의 분자의 컬러에 따라서 결정된다.When the primary light reaching the secondary light source is completely absorbed by the secondary light source, the color of the secondary light is determined according to the color of the molecules of the secondary light source.
2차 광원에 도달하는 1차 광이 2차 광원에 의해 부분적으로 흡수된 경우, 흡수되지 않는 1차 광의 일부는 2차 광원을 투과하고, 2차 광원에 의해 흡수된 1차 광의 다른 일부는 2차 광을 방출하기 위해 2차 광원을 활성화시키며, 2차 광원을 투과하는 1차 광의 일부 및 2차 광은 복합광을 형성하도록 함께 혼합된다. 1차 광 및 2차 광이 상보적인 컬러인 경우, 복합광은 백색이다.When the primary light reaching the secondary light source is partially absorbed by the secondary light source, a part of the primary light that is not absorbed passes through the secondary light source, and the other part of the primary light absorbed by the secondary light source is 2 A part of the primary light passing through the secondary light source and the secondary light are mixed together to form a composite light to activate the secondary light source to emit the light. When the primary light and the secondary light are complementary colors, the composite light is white.
이 실시예는 착색 물질의 컬러에 따라서 결정된 컬러의 광을 방출하기 위해 백색 복합광을 수용하는 착색 물질층을 포함할 수 있다. 실제적으로, 이 실시예는 백색 복합광을 수용하는 착색 물질층이 착색 물질의 컬러와 동일한 컬러의 광을 방출할 수 있는 구조로 될 수도 있다. This embodiment may include a layer of a coloring material that accepts a white composite light to emit light of a color determined according to the color of the coloring material. Practically, this embodiment may have a structure in which the layer of the coloring material containing the white composite light can emit light of the same color as the color of the coloring material.
본 발명은 첨부하는 도면을 참조하여 이하의 설명을 통해 가장 잘 이해될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be best understood from the following description with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.
도 1은 자체에 인가되는 외부 에너지에 의해 활성화되는 본 발명에 따르는 2차 광원과 같은 일형태의 물질의 전자(또는 분자)의 일반적인 에너지 레벨 전이를 도시한다. 자체에 인가되는 외부 에너지의 결과로서 E0에서 E2로 상승하는(E2-E0=E20) 에너지 레벨의 상태는 일반적으로 불안정하고, (인가된 에너지의 감소 또는 제거와 같은 외부 인가 에너지의 변화에 기인될 수 있는) 에너지 레벨 E2에서 E1로의 전이에 응답하여 에너지 방출 E21(=E2-E1)을 유도할 것이다. 에너지 방출 E21은 본 발명의 실시예에서 2차 광과 같은 광 방출의 형태일 수 있다. 에너지 레벨 전이 E10(=E1-E0)은 열 소산의 형태일 수 있다. 에너지 레벨 전이 E20을 유도하는 외부 인가 에너지는 본 발명에 따르는 2차 광원에 인가되는 1차 광과 같은 광의 형태일 수 있다.1 shows a general energy level transition of electrons (or molecules) of a type of material, such as a secondary light source according to the present invention, activated by external energy applied thereto. The state of the energy level (E2-E0 = E20) rising from E0 to E2 as a result of the external energy applied to itself is generally unstable and may be caused by changes in the applied applied energy, (= E2-E1) in response to the transition from the energy level E2 to E1 (which may be). The energy emission E21 may be in the form of light emission such as secondary light in an embodiment of the present invention. The energy level transition E10 (= E1-E0) may be in the form of heat dissipation. The externally applied energy to induce the energy level transition E20 may be in the form of light, such as primary light, applied to the secondary light source in accordance with the present invention.
외부 에너지에 의해 활성화될 때, 2차 광원으로서 사용될 수 있는 전이 금속 화합물 또는 전이 복합 금속 화합물은 D 궤도로 촉진되는 P 궤도에 전자를 가진다. 이것은 밀한(crowded) P 궤도에 원래 존재하는 일부 전자가 P 궤도와 D 궤도 사이에서 이동하기 쉽고, 일부는 소한(sparse) D 궤도에 존재하기 쉬우며, 그것에 의해 대체로 전자들이 쉽게 활성화되기 때문이다. 높은 비용으로 인해, 전이 금속 화합물 또는 전이 복합 금속 화합물은 일반적으로 아조 화합물 또는 형광 물질로 대체된다.When activated by external energy, the transition metal compound or transition metal complex compound that can be used as the secondary light source has electrons in the P orbit promoted to the D orbit. This is because some electrons originally present in the crowded P orbit are easy to move between the P orbit and the D orbit, and some are prone to exist in the sparse D orbit, and thereby electrons are generally easily activated. Due to the high cost, the transition metal compound or the transition metal complex compound is generally replaced by an azo compound or a fluorescent substance.
도 2에 도시되어 있는 것은 본 발명에 따르는 광 방출 장치/방법의 실시예이고, 여기에서 통상적인 광 방출 장치와 같은 물질층의 형태의 1차 광원(23)은 전이 금속 화합물, 전이 복합 금속 화합물, 아조 화합물, 또는 여러 가지 형광성 또는 인산 물질과 같은 2차 광원(24)의 층에 의해 덮여진다. 1차 광원(23)은 2차 광원(24)을 활성화시키기 위해 1차 광(22)을 방출하여 2차 광원(24)의 전자(또는 분자)가 도 1의 E2와 같은 불안정한 에너지 레벨에 놓이게 한다. 도 1의 E21과 같은 불안정한 레벨 E2에서 다른 레벨 E1로의 에너지 레벨 전이의 결과로서 2차 광원(24)의 에너지 방출은 2차 광원(24)에서 방출된 2차 광(25)으로서 나타난다.2 is an embodiment of a light emitting device / method according to the invention, wherein the
2차 광(25)의 주파수는 2차 광원(24)의 분자 결정 격자의 구조, 형상, 크기 및 발진 주파수에 따라 변화하며, 그에 따라 이 실시예는 2차 광(25)의 주파수에 대응하는 (또는 그에 따라 결정되는) 2차 광(25)의 컬러가 원하는 것(예컨대, 2차 광원이 될 물질의 적절한 선택)으로 구성될 수도 있음에 유의해야 한다. 2차 광원(24), 1차 광원(23)을 생성하고, 원하는 컬러의 광을 방출하기 위한 구조를 형성하는 물질을 획득하기 위한 비용이 저렴하기 때문에, 본 발명은 통상적인 장치에 의해 쉽고 경제적으로 발생될 수 있는 광의 빔을 2차 광원(24)에 인가함으로써 원하는 컬러의 광을 발생하는 비용 효율적인 장치 및 방법을 제공할 수 있음이 명백하다.The frequency of the
1차 광원(23)에 의해 방출되는 1차 광의 강도 및 2차 광원(24)의 두께는, 1차 광의 일부가 2차 광(25)을 방출하도록 2차 광원(24)을 활성화시키기 위해 2차 광원(24)에 의해 흡수되는 동시에, 1차 광원(22)의 다른 일부(26)가 2차 광(25)의 컬러와 상이한 컬러의 복합광(27)을 형성하기 위해 2차 광(25)과 함께 혼합하도록 2차 광원(24)을 투과하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 청색의 1차 광(22)이 1차 광(22)을 완전히 흡수할 수 없는(예컨대, 자체내의 분자들의 수가 충분히 크기 않기 때문일 수 있는) 주황색의 분자들로 구성되는 2차 광원(24)에 인가된다고 가정하면, 청색의 1차 광(22)의 일부는 청색의 광(26)으로서 나타나도록 2차 광원(24)을 투과하고 2차 광원(24)에 의해 흡수되는 청색의 1차 광(22)의 다른 일부는 주황색의 2차 광(25)으로 변환되는 것처럼 간주될 수 있다. 백색의 복합광(27)은 청색 및 주황색이 상보적이기 때문에, 청색의 광(26)과 주황색의 2차 광(25)을 혼합함으로써 형성될 수 있다. 이제 도 3에 도시되어 있는 바와 같은 높은 투명도(광을 투과할 수 있게 함)의 착색 물질(예컨대, 적색 물질)의 층이 백색의 복합광(27)이 방출되는 2차 광원(24)을 덮는데 사용되는 경우, 31의 외부로 나오는 광(32)은 착색 물질(31)의 컬러와 동일한 컬러를 가질 것이다. 순수 적색광이 시장에서 EL에 기초하여 제조된 적색 형광 분말이 부족하기 때문에 EL에 기초하여 제조되지 않는다는 사실에서 알 수 있는 바와 같이, EL(전자 발광)에 기초하는 적색광의 생성에 본발명을 적용하는 것은 특히 가치가 있다.The intensity of the primary light emitted by the
착색 물질(31)(예를 들면, 적색 물질)의 층은 일반적으로 착색 물질(31)의 컬러와 동일한 컬러(예를 들면, 적색)의 광을 제외한 모든 컬러의 광을 흡수하는 것에 유의해야 한다. 적색 착색 물질(31)의 층이 상기 예에서 1차 광원(23)과 2차 광원(24) 사이에 놓이는 경우, 청색 광은 완전히 흡수될 것이고, 2차 광원(24)에 도달하는 광은 없으며, 그것에 의해 2차 광은 볼 수 없다.It should be noted that the layer of the coloring material 31 (for example, red material) absorbs light of all colors except light of the same color (for example, red) as the color of the
이에 반하여, 1차 광(22)의 컬러가 주황색이고 2차 광원(24)이 상기 예에서 청색의 분자들로 구성되는 경우에, 복합광(27)의 컬러는 백색 또는 다양한 종류의 청색(연청색(light blue)에서 진청색(dark blue)까지의 범위) 중 하나일 수 있다. 1차 광(22)이 녹색으로 이루어지고 2차 광원(24)이 적색 및 청색 둘다를 혼합한 분자들(함께 혼합한 적색 분자 및 청색 분자들) 또는 자색의 분자들로 구성된 경우, 자색 및 통상적으로 얻기 매우 어려운 높은 주파수의 2차 광(25)이 본 발명에 따라서 쉽게 발생될 수 있다.On the other hand, in the case where the color of the
본 발명은 가장 실제적이고 바람직한 실시예로 간주되는 것에 관하여 설명하고 있지만, 본 발명은 개시되어 있는 실시예에 한정되는 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 이에 반하여, 본 발명은 모든 변형 및 유사한 구조를 포함하기 위해 가장 광범위한 설명에 조화될 첨부된 특허 청구 범위의 사상 및 범위내에 포함되는 여러 가지 변형 및 유사한 구조를 커버하도록 의도된다.While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. On the contrary, the invention is intended to cover various modifications and similar arrangements included within the spirit and scope of the appended claims, which are to be accorded the broadest interpretation so as to encompass all modifications and similar structures.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 청색 및 자색광과 같은 특정 컬러의 광을 얻는 간단하고 경제적인 장치 및 방법을 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, a simple and economical apparatus and method for obtaining light of a specific color such as blue and purple light can be obtained.
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