KR20080089486A - Ｅｕ-포함 인광체 물질을 갖는 발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1차 여기 에너지를 제공하는 여기 에너지원 및 적어도 부분적으로 1차 에너지를 2차 복사로 변환하는 Eu³⁺- 인광체 물질을 주로 포함하고, 298K, 1,013 바에서의 Eu-포함 인광체 물질의 여기 스펙트럼에서 ≥460 nm 내지 ≤470 nm 사이의 파장 범위의 최대 세기가 ≥220 nm 내지 ≤320 nm 사이의 파장 범위의 최대 세기의 ≥5%인 변환 요소를 포함하는 발광 소자에 관한 것이다. 상기 여기 에너지원은 2차 발광을 여기하는 임의의 적합한 에너지원, 예를 들어 전자빔원 (예를 들어, CRT 중 전자총) 또는 광원, 예를 들어 유기 LED, 무기 LED 또는 레이저 다이오드 일 수 있다.

Eu-포함 인광체 물질, 변환 요소, 발광 소자.

Description

ＥＵ-포함 인광체 물질을 갖는 발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE WITH A EU-COMPRISING PHOSPHOR MATERIAL}

본 발명은 발광 소자, 특히 LED 분야 및 광 변환 Eu-포함 인광체 물질에 관한 것이다.

라인 방출 인광체는 형광 발광 소자 및 발광형 디스플레이, 예를 들어 형광등, CRT, 및 PDP에서 적색 이미터로 널리 사용된다.

그러나, 특히 Eu-함유 발광 소자는 통상적인 Eu-도핑 물질, 예를 들어 CaS:Eu 또는 Sr₂Si₅N₈:Eu는 그것의 산화 또는 발광 소자 내에 존재하는 다른 성분과의 반응에 의한 불안정성의 주요 원인인 Eu^{2 +} 이온을 포함한다는 결점에 의해 문제가 된다. 선행기술에 따른 Eu^{2 +} 활성화 적색-방출 인광체의 다른 결점은, 낮은 루멘 등가를 초래하는 그들의 상대적으로 넓은 방출대이다. Eu^{3 +} 활성화 적색-방출 인광체는 Eu^{2 +}에 비해 더 나은 수명 안정성을 보이지만, UV-C 및 VUV 스펙트럼 범위 내에서만 강한 흡수를 보이는 반면, 전하 전이 상태의 하단인 약 300nm 미만에서의 흡수는 매우 약하다. 그러한 효율적인 고휘도 LED의 방출 파장은 350nm 초과의 근 UV-A 스펙트럼 범위 또는 청색 스펙트럼 범위 내이기 때문에, 이것은 예를 들어 인광체-변환 발광 다이오드 (pcLED)에 Eu^{3 +}를 적용하는 것을 막는다. 인광체 변환 LED에 있어서, LED는 광 변환 물질, 이른바 인광체 물질에 의해 더 긴 파장의 2차 복사로 적어도 부분적으로 변환되는 1차 복사를 방출한다.

본 발명의 목적은 안정하고 효율적인 Eu-포함 인광체 물질을 포함하는 인광체 변환 발광 소자를 제공하는 것이다.

상기 목적은 1차 여기 에너지를 제공하는 여기 에너지원 및 적어도 부분적으로 1차 에너지를 2차 복사로 변환하는 Eu³⁺- 인광체 물질을 주로 포함하고, 298K, 1,013 바에서의 Eu-포함 인광체 물질의 여기 스펙트럼에서 ≥460 nm 내지 ≤470 nm 사이의 파장 범위의 최대 세기가 ≥220 nm 내지 ≤320 nm 사이의 파장 범위의 최대 세기의 ≥5%인 변환 요소를 포함하는 발광 소자에 의해 해결된다.

흡수 스펙트럼에서, "세기"라는 용어는 흡수 광량 (흡수 세기에 상응함)을 나타낸다. "주로 Eu^{3 +}-인광체 물질을 포함하는"이란 용어는 Eu-포함 물질 중에 포함된 Eu의 ≥90%, 다른 실시태양에 따르면 ≥95% 및 또 다른 실시태양 따르면 ≥98%가 Eu^{3 +}의 형태라는 것을 의미 및/또는 포함한다. 산화될 경향이 더 적기 때문에, Eu^{3 +} 물질의 스펙트럼 (흡수 및 방출)의 특성은 Eu^{2 +} 물질과 비교하여 오랜 시간 동안 더욱 안정하다. 잔존하는 Eu^{2 +} 함량이 더 낮을수록, Eu-인광체 물질의 수명 거동이 보다 양호하다.

여기 에너지원은 Eu^{3 +}-포함 인광체 물질의 2차 발광을 여기하는 임의의 적합한 에너지원, 예를 들어 전자빔원 (예를 들어 CRT 중 전자총) 또는 광원, 예를 들어 유기 LED, 무기 LED 또는 레이저 다이오드일 수 있다. 따라서, 1차 에너지는 전자빔 에너지 또는 복사 에너지일 수 있다. "파장 범위" 또는 더욱 구체적으로는 "UV-A 스펙트럼의 범위" 또는 "청색 스펙트럼의 범위"라는 용어는 전자기 복사 에너지에만 한정되지 않는 에너지 범위를 나타낸다.

선행 기술의 물질 상태에 비해 상기에서 특정한 청색 스펙트럼 범위 내에서의 Eu-포함 인광체 물질의 향상된 흡수능으로, 본 발명에 따른 발광 소자는 청색 1차 복사 (1차 에너지)를 하는 LED와 함께 효율적으로 작동할 수 있다. 변환 요소의 흡수 세기는 물질 그 자체의 흡수 세기 및 1차 에너지, 예를 들어 1차 광에너지의 전파 방향에서의 변환 요소의 두께에 따른다. 동일한 흡수 세기를 얻기 위해, 보다 효율적인 광 변환 물질 (물질 그 자체의 높은 흡수 세기)은, 예를 들어 보다 소형인 소자를 위한 더 얇은 인광체 물질의 적용 및/또는 2차 방출의 재흡수 위험을 줄이고 더 얇은 변환 요소에 의한 발광 소자의 향상된 효율을 가져오는 하기의 무복사 전이를 가능하게 한다. 청색 흡수능의 향상은 동시에 350nm 및 420nm 사이의 근 UV-A 범위 내의 흡수능을 또한 향상시킨다. 따라서, UV-A 스펙트럼 범위 내에서의 LED의 방출은 또한, 본 발명에 따른 인광체 물질을 사용하여 pcLED의 1차 복사를 방출하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 실시태양에 따르면, 298 K 및 1,013 바에서의 Eu-포함 물질의 방출 스펙트럼에서 ≥680 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위 내의 피크 면적은 ≥570 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위 내의 피크 면적의 ≥15%이다. 여기서, 상기 LED는 몇 가지 적용에서 100 - 200 루멘/와트의 효율이 가능하다는 것을 특징으로 하는 향상된 짙은 적색 이미턴스를 보인다. 또한, 상기 LED는 적색 이미터의 안정성에 의한 향상된 색점 안정성을 보인다. "피크 면적"이란 용어는 특정 파장 범위 내의 총광량을 가리킨다.

본 발명의 실시태양에 따르면, Eu-포함 인광체 물질 중 Eu의 원자 도핑제 양 (주격자의 3가 양이온의 원자%)은 20% 이하이다. 더 높은 Eu^{3 +} 농도는 흡수된 에너지의 표면 및 결함 부위로의 현저한 에너지 전이를 초래하고, 이에 따라 농도 켄칭으로 알려진 현상인 Eu^{3 +} 발광 켄칭을 초래한다.

본 발명의 실시태양에 따르면, 상기 Eu-포함 인광체 물질은 Bi, In, Tl, Sb 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 공-도핑제 M을 추가로 포함한다. 이러한 추가적인 도핑제는 d-오비탈 상에 많은 수의 전자를 가져 주격자 내의 Eu^{3 +}의 흡수능을 향상시키는 전자 밀도가 증가하는 원소이다. 본 발명의 실시태양에 따르면, Eu-포함 물질 중 M의 원자 도핑제 농도 (원자%)는 20% 이하이다. 더 높은 M^{3 +} 농도는 흡수된 에너지의 표면 및 결함 부위로의 현저한 에너지 전이를 가져오고, 이에 따라 활성자 발광의 켄칭을 초래한다.

본 발명의 실시태양에 따르면, Eu를 포함하는 물질 중 M(원자%)에 대한 Eu의 비율 (원자%)은 ≥0.1:1 내지 ≤10:1이다. 하나 초과의 공-도핑제가 존재하는 경우, "M에 대한 Eu의 비율"이란 용어는 특히 M이 상기에 기술한 모든 공-도핑제의 합을 나타낸다는 것을 의미 또는 포함한다.

본 발명의 실시태양에 따르면, 상기 Eu-포함 물질은 산화물, 옥시할로겐화물, 석류석, 바나듐산염, 텅스텐산염, 붕산염, 규산염, 게르마늄산염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다. 이러한 물질은 Eu^{3 +}의 향상된 흡수 특성을 가져오는 주격자 내의 산소 음이온 자리에 높은 전자 밀도를 제공한다.

본 발명의 실시태양에 따르면, 상기 Eu-포함 물질은 (Gd_{1 -x- z}Lu_x)₂O₃:Eu_z, (Y_{1 -x-y-z}Gd_xLu_y)₃Al₅O₁₂:Eu_z, Ba₂(Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)₂Si₄O₁₃:Eu_z, Ba₂(Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)₂Ge₄O₁₃:Eu_z, (Y_{1 -x-y-z}Gd_xLu_y)VO₄:Eu_z, (Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)OF:Eu_z, (Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)OCl:Eu_z, Ba(Y_{1 -x-y-z}Gd_xLu_y)B₉O₁₆:Eu_z, Ba₃(Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)(BO₃)₃:Eu_z, (Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)₂SiO₅:Eu_z, (Ca_{1 -a} Sr_a)₃(Y_1-w-x-y-zLu_wGa_xIn_y)₂Ge₃O₁₂:Eu_z (a, w, x, y = 0.0 - 1.0, z = 0.0 - 0.2), (Ca_{1 -a}Sr_a)₃(Y_1-w-x-y-zLu_vGa_wIn_x)₂Ge₃O₁₂:Eu_yBi_z (a, v, w, x = 0.0 - 1.0, y, z = 0.0 - 0.2), LaOM:Eu (M = (Br, Cl, I)), Na₉[(Y_{1 -x-y- z}Lu_xGd_y)W₁₀O₃₆]:Eu_z, (Y_{1 -x-y-z}Lu_xGd_y)[P(Mo₃O₁₀)₄]:Eu_z (x, y = 0.0 - 1.0, z = 0.0 - 0.2), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다. 여기서, Eu^{3 +}는 근 UV-A 및 청색 스펙트럼 범위 내에서 향상된 흡수 특성을 가져오는 높은 음전하 밀도를 가진 이온으로 둘러싸인다.

본 발명에 따른 발광 소자는 온갖 종류 중 하나 이상의 하기 시스템 및/또는 적용에 사용될 수도 있다:

- 사무실 조명 시스템,

- 가정용 시스템,

- 상점 조명 시스템,

- 가정 조명 시스템,

- 액센트(accent) 조명 시스템,

- 집중 조명 시스템,

- 영화관 조명 시스템,

- 광섬유용 시스템,

- 프로젝션 시스템,

- 자체발광 디스플레이 시스템,

- 픽셀화 디스플레이 시스템,

- 세그먼트화 디스플레이 시스템,

- 경고판 시스템,

- 의학 조명용 시스템,

- 표지판 시스템,

- 장식용 조명 시스템,

- 휴대용 시스템,

- 자동차용 시스템, 및

- 온실 조명 시스템.

청구한 요소 및 기술한 실시태양에서 본 발명에 따라 사용된 요소뿐만 아니라 상술한 요소는 그들의 크기, 형태, 물질의 선택 및 기술적 사상에 따라 임의의 특별한 예외의 대상이 아니므로, 관련 분야에서 공지된 선택 기준은 제한 없이 적용할 수 있다.

본 발명의 목적의 추가적인 상세 사항, 특성 및 장점은 종속항, 도면, 하기의 각 도면의 설명 및 본 발명의 실시태양에 따른 LED뿐만 아니라 본 발명에 따른 발광 소자 중 Eu-포함 인광체 물질의 사용하는 수개의 실시태양을 --예시의 방식으로-- 보이는 실시예의 기재에 기술되었다.

도 1은 선행기술에 따른 Y₂O₃:Eu 물질의 여기 스펙트럼을 도시한다.

도 2는 도 1의 물질의 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 3은 본 발명의 첫째 실시태양의 첫째 실시예에 따른 Eu-포함 물질의 여기 스펙트럼을 도시한다.

도 4는 도 3의 물질의 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 5는 본 발명의 둘째 실시태양의 둘째 실시예에 따른 Eu-포함 물질의 여기 스펙트럼을 도시한다.

도 6은 도 5의 물질의 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 7은 본 발명의 셋째 실시태양의 셋째 실시예에 따른 Eu-포함 물질의 여기 스펙트럼을 도시한다.

도 8은 도 7의 물질의 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 9는 본 발명의 넷째 실시태양의 넷째 실시예에 따른 Eu-포함 물질의 여기 스펙트럼을 도시한다.

도 10은 도 9의 물질의 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 11은 본 발명의 다섯째 실시태양의 다섯째 실시예에 따른 LED의 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 12는 본 발명의 여섯째 실시태양의 여섯째 실시예에 따른 LED의 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 1 및 2는 5%의 Eu-도핑양을 갖는 Y₂O₃:Eu 물질 (선행기술의 Eu-성분)을 나타낸다. 도 1은 여기 스펙트럼을 도시하고, 도 2는 방출 스펙트럼을 도시한다. 상술한 바와 같이, 피크 면적뿐만 아니라 세기는 본 발명 내의 물질에 따른 것보다 매우 낮다는 것을 명확하게 확인할 수 있다. UV-C 및 VUV 스펙트럼 범위 내의 Eu^{3 +} 인광체의 흡수가 강한 반면, 전하 전이 상태의 에너지 하단인 약 300nm 미만에서는 매우 약하기만 하다. Y₂O₃:Eu 인광체 물질의 강한 흡수 파장 범위 (≤300nm) 미만인 효율적인 고휘도 LED를 위한 최소 방출 파장이 약 370nm이기 때문에, 이것은 인 광체 변환 발광 다이오드 (pcLEDs)를 위한 최신 인광체에 Eu^{3 +}를 적용하지 못하게 한다. 395nm (⁷F₀ - ⁵D₃) 및 465nm (⁷F₀ - ⁵D₂) 주변의 흡수선은 스핀 금지 4f-4f 전이이고, 따라서 매우 약한 흡수선이다.

본 발명은 395nm (⁷F₀ - ⁵D₃) 및 465nm (⁷F₀ - ⁵D₂) 주변에서 약한 흡수선의 향상으로 인한 UV-A 복사 및/또는 청색 복사의 상대적으로 강한 흡수를 하는, 적색선 을 방출하는 Eu^{3 +} 인광체를 기술한다. 이것은 높은 공유성을 갖는 격자를 사용하거나 또는 [Ar]3d¹⁰, [Kr]4d¹⁰ 또는 [Xe]4f¹⁴5d¹⁰ 전자 배열을 갖는 이온에 의해 주격자를 공-도핑 하여 달성할 수 있다. 공유 격자 또는 전자가 풍부한 공-도핑제의 적용에 의해, Eu^{3 +}의 4f-4f 전이의 스핀 금지 특성은 어느 정도 완화되고, 이것은 상기 전이의 흡수 세기의 향상을 가져온다. 향상된 흡수 특성은 UV-A 및/또는 청색 스펙트럼 범위 내의 방출 파장을 갖는 유기 또는 무기의 최신 인광체 변환 발광다이오드를 위한 색 변환체로서 이러한 물질을 효율적으로 적용하는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 흡수 향상에 적합한 Eu-포함 인광체 물질은 높은 공유성 격자, 예를 들어 (Gd_{1 - x}Lu_x)₂O₃:Eu, (Y_{1 -x- y}Gd_xLu_y)₃Al₅O₁₂:Eu, Ba₂(Y_{1 -x- y}Gd_xLu_y)₂Si₄O₁₃:Eu, Ba₂(Y_{1 -x- y}Gd_xLu_y)₂Ge₄O₁₃:Eu, (Y_{1 -x- y}Gd_xLu_y)VO₄:Eu, (Y_{1 -x- y}Gd_xLu_y)OF:Eu, (Y_{1 -x- y}Gd_xLu_y)OCl:Eu, Ba:(Y_{1 -x- y}Gd_xLu_y)B₉O₁₆:Eu, Ba₃(Y_{1 -x-y}Gd_xLu_y)(BO₃)₃:Eu, (Y_{1 -x- y}Gd_xLu_y)₂SiO₅:Eu, (Ca_{1 -a} Sr_a)₃(Y_{1 -w-x-y-z} Lu_wGa_xIn_y)₂Ge₃O₁₂:Eu_z (a, w, x, y = 0.0 - 1.0, z = 0.0 - 0.2), (Ca _1-a Sr_a)₃(Y_{1 -w-x-y-z}Lu_vGa_wIn_x)₂Ge₃O₁₂:Eu_yBi_z (a, v, w, x = 0.0 - 1.0, y,z = 0.0 - 0.2), LaOM:Eu (M=(Br,Cl,I)) 또는 이들의 혼합물이다. 여기서, Eu^{3 +}는 높은 음전하 밀도를 갖는 이온에 의해 둘러싸인다. 적합한 Eu-도핑양은 20 원자% 이하이다. 상기 물질 내에서, Eu^{3 +}는 원자 전이 가능성에 비해 스핀 금지 전이의 전이 가능성에 영향을 주는 주격자와의 상호작용을 나타낸다.

Eu^{3 +}의 주격자와의 공유성 상호 작용은 주격자의 다른 3가 양전하를 띈 이온, 예를 들어 Bi^{3 +}, In^{3 +}, Tl^{3 +} 또는 Sb^{3 +} 또는 이들의 혼합물과 같은 공-도핑에 의해 심지어 더욱 더 향상될 수 있다. 예를 들면, 적합한 In^{3 +} 공-도핑양은 10 원자% 이하이다. 본 발명의 다른 실시태양에 따르면, Eu-포함 인광체 물질 중 M의 원자 도핑제 양은 5% 이하이다. 본 발명의 다른 실시태양에 따르면, Eu-포함 인광체 물질 중 M의 원자 도핑제 양은 1% 이하이다.

본 발명의 실시태양에 따르면, Eu-포함 인광체 물질 중 M에 대한 Eu의 원자% 비율은 ≥0.5:1 내지 ≤5:1이다. 본 발명의 실시태양에 따르면, Eu-포함 인광체 물질 중 M에 대한 Eu의 원자% 비율은 ≥1:1 내지 ≤3:1이다. 하나 초과의 공-도핑제가 존재하는 경우, "M에 대한 Eu의 비율"이란 용어는 특히 상술한 모든 공-도핑 제의 총합을 나타낸다는 것을 의미 또는 포함한다.

흡수된 여기 에너지는 더 긴 파장의 2차 복사에 의해 방출될 것이다. 복사 방출 (들뜬 상태에서 바닥 상태로의 전자 전이) 전에, 여기된 D-레벨은 여기된 D-바닥 상태 ⁵D₀ 미만으로 복사를 방출한다. 전이 법칙에 따르면, 짙은 적색 방출을 야기하는 ⁷F₄ 상태로의 전이가 스핀 금지인 반면, ⁷F₂ 상태로의 전이는 허용된다. 광 효율 및 연색 지수를 증가시키기 위해서는 약 700nm 파장의 짙은 적색 방출이 바람직하다. 본 발명에 따른 Eu^{3 +}-포함 인광체 물질의 높은 전자 밀도는 또한 방출 특성에 영향을 주는데, 여기서 스핀 금지 전이 ⁵D₀ → ⁷F₄가 허용된 전이 ⁵D₀ → ⁷F₂에 비해 늘어난다.

하기 실시예들은 본 발명에 따른 Eu^{3 +} 포함 인광체 물질의 향상된 흡수 및 방출 특성을 보인다. 선행 기술과의 더 나은 비교를 위해서, 모든 하기 샘플은 5 원자% Eu^{3 +}의 동일한 Eu-도핑양을 함유한다. Eu^{3 +}의 존재는 물질 제조에 의해 예측된다. 당업자라면 Eu^{3 +}를 주로 포함하는 물질을 제조하기 위해서는 어떤 출발 물질을 선택해야 하는가 안다.

실시예 I

도 3 및 4는 LaOCl:Eu를 나타낸다. 도 3은 여기 스펙트럼, 도 4는 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 3에서, ≥460 nm 내지 ≤470 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기는 ≥220 nm 내지 ≤320 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기의 대략 21 %이다.

도 4에서, ≥680 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위 내의 피크 면적은 ≥570 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위 내의 피크 면적의 22%이다.

실시예 II

도 5 및 6은 Sr₃In₂Ge₃O₁₂:Eu를 나타낸다. 도 5는 여기 스펙트럼, 도 6은 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 5에서, ≥460 nm 내지 ≤470 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기는 ≥220 nm 내지 ≤320 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기의 대략 25 %이다.

도 6에서, ≥680 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위 내의 피크 면적은 ≥570 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위 내의 피크 면적의 25%이다.

실시예 III

도 7 및 8은 Y₂SiO₅:Eu를 나타낸다. 도 7은 여기 스펙트럼, 도 8은 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 7에서, ≥460 nm 내지 ≤470 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기는 ≥220 nm 내지 ≤320 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기의 대략 11 %이다.

도 8에서, ≥680 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위 내의 피크 면적은 ≥ 570 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위 내의 피크 면적의 21%이다.

실시예 IV

도 9 및 10은 Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂:Eu를 나타낸다. 도 9는 여기 스펙트럼, 도 10은 방출 스펙트럼을 도시한다.

도 9에서, ≥460 nm 내지 ≤470 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기는 ≥220 nm 내지 ≤320 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기의 대략 11 %이다.

도 10에서, ≥680 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위 내의 피크 면적은 ≥570 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위 내의 피크 면적의 27%이다.

본 발명의 실시태양에 따르면, Y₂SiO₅:Eu 및 Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂:Eu에 대한 실시예에서 보인 바와 같이, 298 K 및 1,013 바에서의 Eu-포함 인광체 물질의 여기 스펙트럼에서, ≥460 nm 내지 ≤470 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기는 ≥220 nm 내지 ≤320 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기의 ≥10%이다.

본 발명의 실시태양에 따르면, 298 K 및 1,013 바에서의 Eu-포함 인광체 물질의 여기 스펙트럼 중 ≥460 nm 내지 ≤470 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기는 ≥220 nm 내지 ≤320 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기의 ≥15%이다.

본 발명의 실시태양에 따르면, LaOCl:Eu 및 Sr₃In₂Ge₃O₁₂:Eu에 대한 실시예에서 보인 바와 같이, 298 K 및 1,013 바에서의 Eu-포함 인광체 물질의 여기 스펙트럼에서, ≥460 nm 내지 ≤470 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기는 ≥220 nm 내지 ≤320 nm 사이의 파장 범위에서의 최대 세기의 ≥20%이다.

본 발명의 실시태양에 따르면, Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂:Eu, Y₂SiO₅:Eu, Sr₃In₂Ge₃O₁₂:Eu 및 LaOCl:Eu에 대한 실시예에서 보인 바와 같이, 298 K 및 1,013 바에서의 Eu-포함 인광체 물질의 방출 스펙트럼 중 ≥680 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위에서의 피크 면적은 ≥570 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위에서의 피크 면적의 ≥20%이다. 다른 Eu-포함 인광체 물질은 다른 피크 면적비를 보일 수 있다.

실시예 V

도 11은 본 발명의 다섯째 실시태양의 다섯째 실시예에 따른 LED의 방출 스펙트럼을 도시하였다. 상기 LED를 다음과 같이 제조하였다:

20%의 (Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce 및 80%의 Y₂SiO₅:Eu의 분체 혼합물을 규소 전구체 화합물액 중에 현탁시켰다. 상기 규소 전구체의 방울을 파장 465 nm의 칩(Chip) 발광에 놓아, 규소를 중합시켰다. LED를 그 다음 플라스틱 렌즈로 밀봉하였다.

도 11에서, 생성된 LED는 3000K의 T_c 값과 함께, 양호한 광학 특성을 보인다는 것을 명확히 알 수 있다.

실시예 VI

도 12는 본 발명의 여섯째 실시태양의 여섯째 실시예에 따른 LED의 방출 스펙트럼을 도시하였다. 상기 LED를 다음과 같이 제조하였다:

20%의 (Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce 및 80%의 LaOCl:Eu의 분체 혼합물을 규소 전구체 화합물액 중에 현탁시켰다. 상기 규소 전구체의 방울을 파장 465 nm의 칩(Chip) 발광에 놓아, 규소를 중합시켰다. LED를 그 다음 플라스틱 렌즈로 밀봉하였다.

도 12에서, 생성된 LED는 3100K의 T_c 값과 함께, 양호한 광학 특성을 보인다는 것을 명확히 알 수 있다.

다른 실시태양에 있어서, 5 원자%와는 다른 Eu-도핑량은, 예를 들어 변환 요소 크기 또는 변환 요소의 스펙트럼 특성을 원하는 적용에 맞추기 위해 선택될 수 있다.

상기 상세한 실시태양 중 원소의 특정 조합 및 특성은 단지 예시일 뿐이고,상기 지침의 다른 지침으로의 상호 교환 및 대체는 또한 본원 및 참고문헌으로 도입된 특허/출원에서 명백히 고려되었다. 당업자에게 있어서, 청구한 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 통상의 당업자가 생각해낼 수 있는 본 명세서에 기재된 것의 변이, 변형 및 기타 이행이 있다. 따라서, 상기의 기술은 예를 들기 위한 것일 뿐이고, 한정하려는 의도는 없다. 발명의 범위는 하기의 청구항 및 그것의 등가물로 정의하였다. 더욱이, 명세서 및 청구항에 사용된 인용 기호는 청구한 발명의 범위를 제한하지 않는다.

물질 및 방법

본 발명에 따른 Eu-포함 물질의 스펙트럼은 자사에서 만든 분광 형광계 시스템으로 측정하였다:

상기 분광 형광계 시스템의 광원은 공기 냉각 하우징 내의 150W Xe-램프이다. 램프 출력은 0.5 m의 초점 길이를 갖는 여기 단색화 장치 (벤담(Bentham))의 입구 슬릿에 모인다. 여기 단색화 장치의 출구 슬릿을 빠져나오는 광은 샘플 챔버 에 공급되고, 수개의 거울을 통해 테스트 샘플 물질에 집중되었다. 테스트 샘플이 수평으로 향하는 반면, 여기 및 방출 분지의 광학 축은 수직 및 거의 평행으로 향하였다. 이 기하학적 배향은 신뢰성 있고 정량적인, 상이한 샘플의 비교 측정을 확보하도록 한다. 샘플 챔버는 거울 시스템을 통해 방출 단색화 장치 (벤담, 초점 길이 0.5m)에 광학적으로 커플링 되었다. 방출된 광의 검출은 단색화 장치의 출구 슬릿에 설치한, 열-전기적으로 냉각된 광전자증배관튜브 (PMT) 장치로 이루어진다. 시스템은 자사에서 개발한 DOS에 기초한 소프트웨어 프로그램에 의해 완전히 컴퓨터로 조정되었다.

테스트 샘플은 2 mm 두께의 분말층으로 형성되었고, 여기 광 빔의 스폿 크기는 대략 2x3 mm²이었다. 여기 및 방출 분지의 분광해상도는 대략 1-2 nm이었다. 1 nm 스텝 크기는 여기 및 방출 스펙트럼의 측정을 위해 선택되었다.

Claims (9)

1차 여기 에너지를 제공하는 여기 에너지원 및 적어도 부분적으로 1차 에너지를 2차 복사로 변환하는 Eu^{3 +}- 인광체 물질을 주로 포함하고, 298K, 1,013 바에서의 Eu-포함 인광체 물질의 여기 스펙트럼에서 ≥460 nm 내지 ≤470 nm 사이의 파장 범위의 최대 세기가 ≥220 nm 내지 ≤320 nm 사이의 파장 범위의 최대 세기의 ≥5%인 변환 요소를 포함하는 발광 소자.

제1항에 있어서, 상기 298 K 및 1,013 바에서의 Eu-포함 인광체 물질의 방출 스펙트럼에서 ≥680 nm 내지 ≤720 nm 사이의 파장 범위에서의 피크의 면적이 ≥ 570 nm 내지 ≤720 nm 파장 범위 사이에서의 피크 면적의 ≥15%인 발광 소자.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Eu-포함 인광체 물질 중 Eu의 원자 도핑제양이 20 % 이하인 발광 소자.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Eu-포함 인광체 물질이 Bi, In, Tl, Sb 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 공-도핑제 M을 추가로 포함하는 발광 소자.

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Eu-포함 인광체 물질 중 M의 원자 도핑제의 농도가 20 % 이하인 발광 소자.

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Eu-포함 인광체 물질 중 M에 대한 Eu의 원자% 비율이 ≥0.1:1 내지 ≤10:1인 발광 소자.

제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Eu-포함 인광체 물질이 산화물, 옥시할로겐화물, 석류석, 바나듐산염, 텅스텐산염, 붕산염, 규산염, 게르마늄산염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 발광 소자.

제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Eu-포함 인광체 물질이 (Gd_1-x-zLu_x)₂O₃:Eu_z, (Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)₃Al₅O₁₂:Eu_z, Ba₂(Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)₂Si₄O₁₃:Eu_z, Ba₂(Y_{1 -x-y-z}Gd_xLu_y)₂Ge₄O₁₃:Eu_z, (Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)VO₄:Eu_z, (Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)OF:Euz, (Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)OCl:Eu_z, Ba(Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)B₉O₁₆:Eu_z, Ba₃(Y_{1 -x-y-z}Gd_xLu_y)(BO₃)₃:Eu_z, (Y_{1 -x-y- z}Gd_xLu_y)₂SiO₅:Eu_z, (Ca_{1 -a} Sr_a)₃(Y_{1 -w-x-y- z}Lu_wGa_xIn_y)₂Ge₃O₁₂:Eu_z (a, w, x, y = 0.0 - 1.0, z = 0.0 - 0.2), (Ca_{1 - a}Sr_a)₃(Y_{1 -w-x-y-z}Lu_vGa_wIn_x)₂Ge₃O₁₂:Eu_yBi_z (a, v, w, x = 0.0 - 1.0, y, z = 0.0 - 0.2), LaOM:Eu (M = (Br, Cl, I)), Na₉[(Y_{1 -x-y- z}Lu_xGd_y)W₁₀O₃₆]:Eu_z, (Y_1-x-y-zLu_xGd_y)[P(Mo₃O₁₀)₄]:Eu_z (x, y = 0.0 - 1.0, z = 0.0 - 0.2) 또는 이들의 혼합 물을 포함하는 군으로부터 선택된 발광 소자.

하나 이상의 하기 적용에 사용되는 시스템인, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 발광소자를 포함하는 시스템:

- 사무실 조명 시스템,

- 가정용 시스템,

- 상점 조명 시스템,

- 가정 조명 시스템,

- 액센트(accent) 조명 시스템,

- 집중 조명 시스템,

- 영화관 조명 시스템,

- 광섬유용 시스템,

- 프로젝션 시스템,

- 자체발광 디스플레이 시스템,

- 픽셀화 디스플레이 시스템,

- 세그먼트화 디스플레이 시스템,

- 경고판 시스템,

- 의학 조명용 시스템,

- 표지판 시스템,

- 장식용 조명 시스템,

- 휴대용 시스템,

- 자동차용 시스템, 및

- 온실 조명 시스템.

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