KR100801767B1 - 황색 내지 적색 방출 인광물질을 사용하는 광원 - Google Patents
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Abstract
니트리도실리케이트형 MxSiyNz:Eu(여기에서, M은 Ca, Sr 및 Ba로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 알칼리 토류 금속이고, z = 2/3x + 4/3y이다)의 호스트 격자를 갖는 황색 내지 적색 방출 인광물질을 이용하는 광원에 기술되어 있다.
Description
본 발명은 황색 내지 적색광을 방출시키는 인광물질을 사용하는 전기 광원에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diodes)에 관한 것이다. 그러나, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니다. 상기 인광물질은 희토류 활성 실리콘 니트리드류에 속한다. 그 밖의 응용 분야로는 전기 램프, 특히 고출력 방전 램프 또는 형광 램프가 있다.
Eu2+ 도핑된 물질의 경우에, 보통은 UV-청색 방출이 관찰된다[참고문헌: Blasse and Grabmeier: Luminescent Materials, Springer Verlag, Heidelberg, 1994]. 여러 연구는 가시 스펙트럼의 녹색 및 황색 부분에서의 방출이 또한 가능함을 보여준다[참고문헌: Blasse: Special Cases of divalent lanthanide emission, Eur. J. Solid State Inorg. Chem. 33(1996), p.175; Poort, Blokpoel and Blasse: Luminescence of Eu2+ in Barium and Strontium Aluminate and Gallate, Chem. Mater. 7(1995), p.1547; Poort, Reijnhoudt, van der Kuip, and Blasse: Luminescence of Eu2+ in Silicate host lattices with Alkaline earth ions in a row, J. Alloys and Comp. 241(1996), p.75]. 지금까지는, 적색 Eu2+ 발광이 알칼리 토류 황화물 및 암염형의 관련 격자내[Nakao, Luminescence centers of MgS, CaS and CaSe Phosphors Activated with Eu2+ Ion, J. Phys. Soc. Jpn. 48(1980), p.534], 알칼리 토류 티오갈레이트(thiogallates)내[참고문헌: Davolos, Garcia, Fouassier, and Hagenmuller, Luminescence of Eu2+ in Strontium and Barium Thiogallates, J. Solid. State Chem. 83(1989), p.316], 및 몇몇 붕산염내[참고문헌: Diaz and Keszler; Red, Green, and Blue Eu2+ luminescence in solid state Borates: a structure-property relationship, Mater. Res. Bull. 31(1996), p.147]와 같은 몇몇의 예외적인 경우에만 관찰되었다. 알칼리 토류 실리콘 니트리드내의 Eu2+ 발광이 지금까지는 단지 MgSiN2:Eu[참고문헌: Gaido, Dubrovskii, and Zykov: Photoluminescence of MgSiN2 Activated By Europium, lzv. Akad. Nauk SSSR, Neorg. Mater. 10(1974), p.564; Dubrovskii, Zykov and Chernovets: Luminescence of rare earth Activated MaSiN2, lzv. Akad. Nauk SSSR, Neorg. Mater. 17(1981), p.1421] 및 Mg1-xZnxSiN2:Eu[참고문헌: Lim, Lee, Chang: Photoluminescence Characterization of Mg1-xZnxSiN2:Tb for Thin Film Electroluminescent Devices Application, Inorganic and Organic Electroluminescence, Berlin, Wissenschaft und Technik Verlag, (1996), p.363]에 대해서만 보고되었다. 양자에 대하여, 스펙트럼의 녹색 및 녹색/청색 부분에서의 Eu2+ 발광이 발견되었다.
니트리도실리케이트형의 새로운 호스트 격자는 알칼리 토류 이온(M=Ca, Sr 및 Ba)이 혼입되어 있는 가교된 SiN4 사면체의 3차원 네트워크에 기초하고 있다. 그러한 격자는 예를 들어 Ca2Si5N8[참고문헌: Schlieper and Schlick: Nitridosilicate I, Hochtemperatursynthese und Kristallstruktur von Ca2Si5N8, Z. anorg. allg. Chem. 621, (1995), p.1037], Sr2Si5N8 및 Ba2Si5N8[참고문헌: Schlieper, Millus and Schlick: Nitridosilicate II, Hochtemperatursynthese und Kristallstrukturen von Sr2Si5N8 and Ba2Si5N8, Z. anorg. allg. Chem. 621, (1995), p.1380], 및 BaSi7N10[참고문헌: Huppertz and Schnick: Edge-Sharing SiN4 tetrahedra in the highly condensed Nitridosilicate BaSi7N10, Chem. Eur. J. 3(1997), p.249]이다. 격자형은 하기 표 1에 제시되어 있다.
황화물을 기재로 하는 인광물질(예를 들어, 알칼리토류 황화물)은 조명에의 응용, 특히 LED 응용에 대해서는 별로 바람직하지 못한데, 그 이유는 이들 물질이 캡슐화 수지 시스템과 상호작용하며 부분적으로 가수분해성 공격을 받기 때문이다. 적색을 방출시키는 Eu2+ 활성 붕산염은 LED의 작동 온도에서 벌써 어느 정도 온도 켄칭(quenching)을 보인다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 해소시키는 데에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 개선된 전반적인 색상 렌디션(rendition) R9를 지닌 광원을 제공하는 데에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 높은 색상 렌디션을 지닌 백색 LED를 제공하는 데에 있다.
특히, 적어도 100℃까지의 아주 높은 안정성은 LED 응용에 있어 바람직하다. 이들의 전형적인 작동 온도는 약 80℃이다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징에 의해 성취된다. 유리한 구체예는 종속항에서 확인될 수 있다.
본 발명의 광원은 신규한 황색-적색 방출 인광물질을 사용한다. 이러한 인광물질의 흡수 범위는 적어도 청색 내지 녹색 스펙트럼 영역에 있다. 더욱이, 이들 인광물질은 상기한 흡수 범위에 있으면서도 형광 방출을 나타낸다. 그러한 Eu2+ 도핑된 발광 물질은 황색 내지 적색 스펙트럼 영역에서의 방출, 특히 장파장 적색, 오렌지 또는 황색 방출을 나타낸다. 이러한 인광물질은 호스트 격자로서 알칼리 토류 실리콘 니트리드를 기재로 한다. 이들을 인광물질로서 사용하는 경우 특히, LED 응용에 대하여 매우 유망하다. 지금까지는 청색 방출 다이오드를 황색 방출 다이오드와 결합함으로써 백색 LED가 실현되었다. 그러한 결합은 단지 불량한 색 표현을 갖는다. 보다 좋은 성능은 다색(예를 들어, 적색-녹색-청색) 시스템을 이용함으로써 성취될 수 있다. 통상, 상기한 신규 물질은 녹색 방출(또는 황색 방출) 인광물질 예를 들어, 스트론튬알루미네이트 SrAl2O4:Eu2+와 함께 사용될 수 있는데, 그것의 방출 최대치는 약 520 nm이다.
상세하게는, 황색 내지 적색 방출 인광물질을 사용하는 신규한 광원은 니트리도실리케이트형 MxSiyNz:Eu의 호스트 격자를 이용하는데, 여기에서 M은 Ca, Sr, Ba 군으로부터 선택된 하나 이상의 알칼리 토금속이고, z = (2/3)x + (4/3)y이다. 질소의 혼입은 공유 결합의 비율 및 리간드-장 분할을 증가시킨다. 결과적으로, 이것은 산화물 격자와 비교하여 여기 및 방출 대역을 장파장쪽으로 두드러지게 이동시킨다.
x = 2 및 y = 5인 형태의 인광물질이 바람직하다. 또 다른 바람직한 구체예에서, 인광물질은 x = 1 및 y = 7인 형태의 것이다.
인광물질내 금속 M은, 생성되는 인광물질이 비교적 짧은 황색 내지 적색 파장에서 방출되므로 스트론튬인 것이 바람직하다. 따라서, 효율이 대부분의 기타 선정된 금속 M에 비하여 오히려 높다.
추가 구체예에서, 인광물질은 성분 M으로서 상이한 금속의 혼합물 예를 들어, Ca(10 원자%)와 Ba(나머지)의 혼합물을 사용한다.
이러한 물질은 UV 및 청색 가시 스펙트럼(450 nm 초과까지)에서 높은 흡수율 및 양호한 여기를 보이고, 높은 양자 효율 및 100℃까지 저온 켄칭을 보인다.
이것은 하나 이상의 인광물질(적색 및 녹색)과 함께 청색광 방출 광원에 의한 발광 변환 LED에 이용될 수 있다. 또 다른 응용 분야로는 휴대용 형광 램프, 및 고출력 방전 램프에서의 이트륨 바나데이트의 대체 사용이 포함된다.
도 1은 비도핑된 Ba2Si5N8 및 Ba2Si5N8:Eu의 확산 반사 스펙트럼들을 도시하는 도면이다.
도 2는 비도핑된 BaSi7N10 및 BaSi7N10:Eu의 확산 반사 스펙트럼들을 도시하는 도면이다.
도 3은 Ba2Si5N8:Eu의 방출 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 4는 BaSi7N10:Eu의 방출 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 Sr2Si5N8:Eu의 여러 구체예의 방출 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 8은 Ca2Si5N8:Eu의 방출 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 9는 백색 LED의 방출 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 10은 백색광에 대한 광원으로서 이용되는 반도체 요소를 도시하는 도면이다.
Eu2O3(순도 99.99%) 또는 Eu 금속(99.99%), Ba 금속( > 99%), Sr 금속(99%), Ca3N2(98%) 또는 Ca 분말(99.5%), 및 Si3N4(99.9%)을 상업적으로 가용한 개시제로서 사용하였다. Ba 및 Sr을 질소 분위기하에 550 및 800℃에서 소성하여 질화시켰다. 후속하여, Ca3N2 또는 질화시킨 Ba, Ca 또는 Sr을 약절구내에서 갈고, 질소 분위기하에서 Si3N4와 화학양론적으로 혼합시켰다. Eu 농도는 알칼리 토류 이온에 대하여 10 원자%이었다. 분말 혼합물을 질소/수소 분위기하에 약 1300-1400℃에서 수평 관로내의 몰리브덴 도가니내에서 소성시켰다. 소성 후, 분말을 분말 X선 회절(Cu, Kα선)로 특성화시켜, 모든 화합물이 형성되었음을 확인하였다.
비도핑된 Ba2Si5N8, Ca2Si5N8 및 BaSi7N10은 회백색 분말이다. 이러한 비도핑된 희토류 활성 실리콘 니트리드는 가시 영역(400-650 nm)에서는 반사율이 높지만, 250-300 nm 사이에서는 반사율이 급격히 감소한다(도 1, 도 2). 반사율의 감소는 호스트 격자 흡수에 기인한다. Eu 도핑된 표본은 오렌지-황색인 BaSi7N10:Eu를 제외하고는 오렌지-적색이다(하기 표 1 참조). 강한 착색은 Eu2+ 도핑된 희토류 활성 실리콘 니트리드에 대해 독특한 것이며, 이 점이 이러한 물질을 흥미있는 오렌지-적색 인광물질을 만든다. Ba2Si5N8:Eu의 반사 스펙트럼의 전형적인 예는, Eu에 기인한 흡수가 호스트 격자 흡수와 겹치고 500-550 nm까지 연장됨을 나타낸다(도 1). 이것은 이러한 화합물이 적색-오렌지 색상임을 설시하는 것이다. 유사한 반사 스펙트럼이 Sr2Si5N8:Eu 및 Ca2Si5N8:Eu에 대해서도 관찰되었다.
BaSi7N10:Eu에 대하여, Eu의 흡수는 가시 부분에서 매우 낮은데(도 2), 이 점은 이 화합물이 오렌지-황색 색상임을 설명한다.
모든 표본은 가시 스펙트럼의 오렌지-적색 부분에서 방출 최대치를 가지며 UV 여기하에 효율적 발광을 보인다(하기 표 1 참조). 방출 스펙트럼의 2개의 전형적 예를 도 3 및 도 4에서 확인할 수 있다. 이들은 BaSi7N10:Eu에 대하여 660 nm 이하에서 최대치를 가지며 매우 긴 파장(Eu2+ 방출에 대해)에서 방출됨을 보인다(도 4). 여기 대역은 낮은 에너지에서 관찰되는 데, 이것은 N3- 함유 격자에서 기대될 수 있는 바와 같이 낮은 에너지에서의 Eu2+ 5d 대역의 중력 중심 및 Eu2+ 5d 대역의 강한 리간드 장 분할의 결과이다[참고문헌: Van Krevel, Hintzen, Metselaar, and Meijerink, Long Wavelength Ce3+-luminescence in Y-Si-O-N Materials, J. Alloys and Comp. 168(1998) 272].
이러한 물질은 낮은 에너지 여기 대역으로 인해 청색광을 적색광으로 변환시킬 수 있기 때문에, 이들은 예를 들어, 적색, 황색 및/또는 녹색 방출 인광물질과 결합된 주로 청색으로 방출되는 LED(통상 GaN 또는 InGaN)에 기초한 백색 광원으로 이용될 수 있다.
| 화합물 | 결정구조 | 색 | 방출 최대치(nm)* |
| Ca2Si5N8:Eu | 단사정계 | 오렌지-적색 | 600 내지 630 |
| Sr2Si5N8:Eu | 사방정계 | 오렌지-적색 | 610 내지 650 |
| Ba2Si5N8:Eu | 사방정계 | 오렌지-적색 | 620 내지 660 |
| BaSi7N10:Eu | 단사정계 | 오렌지-황색 | 640 내지 680 |
* 활성제의 제조 및 농도 상태에 의존함; 통상 Eu 농도 값은 알칼리 토류 이온 M에 대하여 1 내지 10%로 변동될 수 있다.
이러한 방출 최대치는 장파장쪽으로 현저히 멀리 존재한다. 특정 예는 Sr1.8Eu0.2Si5N8형의 인광물질이다. 이의 방출 스펙트럼은 도 5에 도시되어 있다.
M을 실현하는 또 다른 구체예는 Zn의 사용이다. 그것은 Ba, Sr 또는 Ca를 완전히 또는 부분적으로 대체할 수 있다.
Si를 완전히 또는 부분적으로 대체하는 추가 구체예는 Ge이다. 상세한 구체예는 Sr1.8Eu0.2Ge5N8이다.
몇몇 특정 구체예를 조사하였다:
적색 방출 인광물질 Sr2Si5N8:Eu2+의 제조 조건 및 광학 특성을 조사하였다. 최적화에서 약 70%의 양자 효율인 나타났다. 방출은 표본내의 Eu2+ 농도 및 가열 조건에 따라 610 내지 650 nm 사이에서 조율될 수 있다. 400 nm 내지 460 nm에서의 흡수율은 높았고(단지 15-40%의 반사), 80 ℃에서의 형광체의 온도 켄칭은 낮았다(단지 4%). 인광물질의 입경은 밀링없이 5 ㎛ 미만이다. 이러한 특성이 이 인광물질을 특히 UV 및 청색 LED 모두에서의 응용에 매우 흥미롭게 만든다.
질화물 합성에 대하여, 개시 물질은 Si3N4(99.9%(주로 α-상), Alfa Aesar), Sr 금속(모수석 조각 99.9%, Alfa Aesar) 및 Eu2O3(4N)이었다. Sr 금속은 질화시켜야 하고, Eu2O3 대신에 Eu 금속을 사용하는 경우에도, 이것을 질화시켜야 한다.
Sr 금속을 아르곤 글로브박스내의 아가스(agath) 막자사발에서 수동으로 밀링시키고, N2 분위기하에 800℃에서 질화시켰다. 이로써 80% 넘게 질화되었다.
다시 밀링시킨 후, 질화된 금속을 Si3N4 및 Eu2O3와 함께 글로브박스내에서 다시 수동으로 밀링시키고 혼합하였다. 이 혼합물의 가열에서는 통상 하기 매개변수가 사용되었다:
800℃까지 18℃/분
800℃에서 5h
Tend(1300-1575℃)까지 18℃/분
Tend(1300-1575℃)에서 5시간
H2(3.75%)/N2 400l/시간
Ca2Si5N8:Eu2+의 표본을 개시 물질로서 Ca3N2를 사용하여 만들었다.
모든 표본들의 개관이 표 2에 주어져 있다. 통상 표본들을 첫 번째로 800℃에서 가열시키고 나서, 두 번째로 상승된 온도(1300-1600℃)에서 동일한 사이클로 가열하였다. 그 후, 표본을 밀링시키고(공기 하의 밀링), 체로 거르고 측정하였다.
| 코드 | Ca/Sr | Eu2+(%) | 시간 1(h) | 온도 1(℃) | 시간 2(h) | 온도 2(℃) |
| EC/HU 31/00 | Ca | 10 | 5 | 800 | 5 | 1400 |
| EC/HU 42/00 | Ca | 1 | 5 | 800 | 5 | 1565 |
| EC/HU 41/00 | Ca0.4Sr1.4 | 10 | 5 | 800 | 5 | 1565 |
| EC/HU 62/00 | Sr | 1 | 5 | 800 | 5 | 1400 |
| EC/HU 63/00 | Sr | 2 | 5 | 800 | 5 | 1400 |
| EC/HU 64/00 | Sr | 3 | 5 | 800 | 5 | 1400 |
| EC/HU 65/00 | Sr | 5 | 5 | 800 | 5 | 1400 |
| EC/HU 66/00 | Sr | 8 | 5 | 800 | 5 | 1400 |
| EC/HU 67/00 | Sr | 10 | 5 | 800 | 5 | 1400 |
이러한 가열 후에 수득된 표본은 10% Eu2+ 함유 Sr2Si5N8 표본에 대하여 진한 오렌지색을 나타내었다. Eu2+ 함량이 적을 수록 색이 흐려졌다. Ca 표본은 황색-오렌지 색을 나타내었다.
또한, 또 다른 흥미있는 특징이 있었다: 분말 입자는 평균 입경 d50이 약 0.5 내지 5 ㎛로 매우 작았고, 통상 그 값은 d50 = 1.3 ㎛이었다. 작은 입경은 형광 물질로 LED를 가공하는데 유리하다. 예를 들어, 이들은 수지내에 동질 분포를 허용한다.
| 코드 | Ca/Sr | Eu2+(%) | 방출 최대치 (nm) | 반사 400(%) | 반사 460(%) | QE(%) | x | y |
| EC/HU 31/00 | Ca | 10 | 619 | 12 | 19 | 26 | 0.600 | 0.396 |
| EC/HU 42/00 | Ca | 1 | 603 | 47 | 58 | 37 | 0.555 | 0.435 |
| EC/HU 41/00 | Ca0.4Sr1.4 | 10 | 660 | 17 | 22 | 59 | 0.636 | 0.354 |
| EC/HU 62/00 | Sr | 1 | 609 | 53 | 58 | 70 | 0.602 | 0.393 |
| EC/HU 63/00 | Sr | 2 | 618 | 43 | 48 | 73 | 0.615 | 0.381 |
| EC/HU 64/00 | Sr | 3 | 621 | 36 | 41 | 72 | 0.622 | 0.374 |
| EC/HU 65/00 | Sr | 5 | 624 | 26 | 32 | 67 | 0.632 | 0.365 |
| EC/HU 66/00 | Sr | 8 | 636 | 21 | 26 | 67 | 0.641 | 0.356 |
| EC/HU 67/00 | Sr | 10 | 644 | 17 | 22 | 64 | 0.642 | 0.354 |
표 3에 대하여, 이미 상기에서 개요된 바와 같이 모든 표본은 통상 첫 번째로 제 1 사이클에서 가열된다(예를 들어, 5시간 동안 800℃에서).
표 3에는 방출 최대치, 평균 파장, 400 및 460 nm에서의 반사율, 양자 효율 및 마지막으로 x 및 y 색배열이 포함되어 있다.
표 3으로부터, 순수한 Ca 표본이 Sr 표본만큼 바람직하지 못하다는 것이 유추될 수 있다. Sr-Ca 화합물이 순수한 Sr 화합물의 파장보다 긴 방출 파장을 갖는다는 사실이 놀랍다.
특정 구체예가 도 6 내지 도 8에 도시되어 있다. 도 6에는 Eu 비율이 3%이고 양자 효율이 72%인 표본 HU 64/00(Sr2Si5N8:Eu2+)의 에너지 분포(임의단위: a.u. ;arbitrary unit) 및 반사율(%)이 도시되어 있다. 도 7에는 Eu 비율이 5%이고 양자 효율이 67%인 표본 HU 65/00(Sr2Si5N8:Eu2+)의 에너지 분포(a.u.) 및 반사율(%)이 도시되어 있다. 도 8에는 Eu 비율이 1%이고 양자 효율이 37%인 표본 HU 42/00(Ca2Si5N8:Eu2+)의 에너지 분포(a.u.) 및 반사율(%)이 도시되어 있다.
광원의 특정 예는 백색 LED이며, 이의 원리는 예를 들어 US-A 5 998 925호 또는 US-A 6 066 861호에 잘 공지되어 있다. 이는 청색을 방출시키는 일차 광원(피크 방출 파장 약 380 내지 470nm), 바람직하게는 (In)GaN-칩을 사용하며, 이의 방사선은 수지 및 1종 이상의 인광물질을 기재로 하는 변환 물질에 의해 부분적으로 흡수된다. 개선된 색상 렌디션이, 일차 광원의 청색 광을 위해 2개 또는 3개의 변환 인광물질을 사용하는 백색 LED에 대하여 수득될 수 있다. 이러한 구체예는 주요 방출 파장이 480 내지 600nm인 제 1 인광물질, 예를 들어 이트륨 기재 가닛(garnet), 티오갈레이트 및/또는 클로로실리케이트를, 주요 방출 파장이 600nm 초과, 바람직하게는 650nm 초과인 본 발명의 신규한 유형의 희토류 활성 실리콘 니트리드의 제 2 인광 물질과 함께 함유할 수 있다. 상이한 인광물질의 방출 파장 사이의 약간의 중첩은 600 내지 650nm 사이에서 발생할 수 있다. 특히, 제 1 인광물질 YAG:Ce (황색) 및 제 2 인광물질 M2Si5N8:Eu2+ (적색)와 함께 420 내지 470nm (피크 파장) 사이의 일차 방출 파장을 기초로 하는 백색 LED를 사용함으로써, M의 혼합물의 상세 사항 및 이의 선택에 따라 달라지나, 85 이하, 심지어는 약 90의 색상 렌디션 Ra가 수득되었다.
보다 녹색의 방사선(최대 파장 약 490nm)을 지닌 제 1 인광물질에 의해 더욱 더 개선된다.
또 다른 구성은 여기하는 3개의 인광물질(RGB-개념)에 대한 UV-방사선 일차 광원인데, 여기에서 적색(Red) 성분은 본 발명의 신규한 유형의 희토류 활성 실리콘 니트리드의 인광물질이고, 녹색(Green) 및 청색(Blue) 성분은 상기된 바와 같이 널리 공지된 인광물질이다.
이외에도, 본 발명의 신규한 인광물질은, Eu로 도핑된 본 발명의 희토류 활성 실리콘 니트리드의 니트리드 인광물질에 의해 광이 완전히 변환되는 피크 방출 파장이 약 380 내지 480 nm인 일차 광원(바람직하게는 InGaN-Chip(칩))에 기초할 수 있는 매우 안정한 적색 또는 오렌지색 또는 황색 방출 LED를 생성시키는데 사용될 수 있다. 이들 LED는 황색 내지 적색으로 직접 여기되는 널리 알려진 시판 LED와 비교하여 보다 높은 효율 및 개선된 안정성을 나타낸다.
도 9는 수개의 백색 LED의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 이들 스펙트럼은 칩을 커버링하고 있는 에폭시 수지 내에서 부분적으로 변환되는, 피크 방출 파장이 460nm인 InGaN-칩 방출 일차 방사선에 기초한 것이다.
백색광에 대한 광원의 개략적인 구성은 도 10에 명백하게 도시되어 있다. 광원은, 460nm의 피크 방출 파장, 및 결합선(14)을 포함하는 제 1 및 제 2 전기 단자(2 및 3)를 갖는 InGaN 유형의 반도체 요소(칩 1)이며, 상기 반도체 요소는 기초 하우징(8) 내의 리세스(9) 영역에 매립되어 있으며 광이 투과되지 않는다. 상기 하우징(8)과 리세스(9) 사이의 경계선은 칩(1)으로부터 방출된 청색의 일차 방사선에 대해 반사기(reflector)로 작용하는 벽이다. 리세스(9)는 주요 구성성분으로서 에폭시 주조 수지 및 인광물질 안료(6)(하기 물질(5)에 대해서 15중량% 미만)을 포함하는 포팅(potting) 물질(5)로 충전된다. 특히, 메틸 에테르 및 에어로실에 의해 추가 소량이 제공된다.
수 개의 구체예의 수지는 상이한 인광물질의 조성물을 포함한다. 상세하게는, 대조물은 YAG:Ce 인광물질에 의해서만 일차 방출된 청색광 변환을 기초로 하는 표준 백색 LED에 의해 제공된다. 이의 중량 비율은 수지의 3.6 중량%이다(곡선 1). YAG:Ce 이외에 Sr2Si5N8:Eu2+을 포함하는 세 개의 구체예를 조사하였다. 인광물질의 전체 변환 비율을 일정(3.6%)하게 유지시키면서, 0.25% 양의 YAG:Ce를 Sr2Si5N8:Eu2+ 로 대체시켰다(곡선 2 참조). Sr2Si5N8:Eu2+의 양을 0.5% (곡선 3) 및 0.75% (곡선 4)로 증가시켰다. 이들의 색상 렌디션 Ra는 대조물(곡선 1)과 비교하여 6% (곡선 2), 10% (곡선 3) 및 12% (곡선 4)로 현저하게 개선되었다.
Claims (13)
- 일차 광원의 방사선의 일부 또는 전부를 변환시키는 황색 내지 적색 방출 인광물질을 사용하는 광원에 있어서,인광물질이 니트리도실리케이트형 MxSiyNz:Eu(여기에서, M은 Ca, Sr, Ba 및 Zn으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 알칼리 토류 금속이고, z는 (2/3)x + (4/3)y이다)의 호스트 격자를 가지며,상기 호스트 격자에서 SiN4 사면체는 알칼리 토류 이온이 혼입되어 있는 3차원 네트워크로 가교된 것을 특징으로 하는 광원.
- 제 1항에 있어서, x가 2이고, y가 5임을 특징으로 하는 광원.
- 제 1항에 있어서, x가 1이고, y가 7임을 특징으로 하는 광원.
- 제 1항에 있어서, M이 스트론튬임을 특징으로 하는 광원.
- 제 1항에 있어서, M이 상기 군의 2종 이상의 금속의 혼합물임을 특징으로 하는 광원.
- 제 1항에 있어서, Si가 Ge로 완전히 또는 부분적으로 대체됨을 특징으로 하는 광원.
- 제 1항에 있어서, 인광물질의 평균 입경이 0.5 내지 5μm임을 특징으로 하는 광원.
- 제 1항에 있어서, 광원이 일차 방사선을 방출하고, 인광물질의 이차 방사선이 일차 방사선에 의한 여기 하에서 방출됨을 특징으로 하는 광원.
- 제 8항에 있어서, 일차 방사선이 청색이며, 일차 방사선이 하나의 추가 인광물질의 이차 방사선과 합쳐져서 백색광이 수득됨을 특징으로 하는 광원.
- 제 9항에 있어서, 청색 방사선의 피크 파장이 420 내지 470nm임을 특징으로 하는 광원.
- 제 9항에 있어서, 일차 방사선이 하나 이상의 추가 인광물질의 추가 이차 방사선과 합쳐져서 백색광이 수득됨을 특징으로 하는 광원.
- 제 9항에 있어서, 색상 렌디션 지수(color rendition index) Ra가 85 이상임을 특징으로 하는 광원.
- 제 12항에 있어서, 색상 렌디션 지수 Ra가 90 이상임을 특징으로 하는 광원.
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| 대한민국공개특허공보 제1998-070526호 |
| 전자공학회논문집 36 31 1999 * |
| 전자공학회논문집, 36(10), 1999. 10 * |
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