KR100803852B1 - 발광체 및 이것을 이용한 광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은「부활제 외에 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn, Sb 및 유사 물질로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 발광체의 온도 안정성을 향상시키기 위한 지속적인 발광 중심으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 긴 형광 수명을 갖는 발광체」에 관한 것이다.
본 발명은 온도 안정성과 형광 수명이 우수하기 때문에 LED용 발광체로서 바람직하다.
발광체, 형광 수명, 온도 안정성, 부활제.

Description

발광체 및 이것을 이용한 광장치{Luminescent Body and Optical Device Including the Same}
본 출원은 독일 특허 출원 번호 (DE10259945.9)에 기초하고 있으며, 이 독일 출원의 전체 내용은 본 출원에서 참조로서 도입된다.
본 발명은 긴 형광 수명을 갖는 발광체 및 이것을 이용한 광장치에 관한 것이며, 예를 들면 광전자 고체 구성 요소 및 컴팩트 에너지 절약 램프의 제조에 사용되는 발광체 및 이것을 이용한 광장치에 관한 것이다.
문헌[Butler,K.H.:「Fluorescent Lamp Phosphors in Technology and Theory (형광 램프 형광체의 기술 및 이론)」, 펜실베니아 대학, Press University Park(1980)]에는 청색 및 단파장 자외 스펙트럼 영역 양쪽에서 여기할 수 있고, 가시 스펙트럼 영역에서 발광하는 형광 램프용 발광체가 개시되어 있다. 그러나, 이들은 이제까지 형광 램프 및 컴팩트 에너지 절약 램프에만 사용되는 것밖에 알려져 있지 않다.
유기 염료와 무기 염료 양쪽 모두 LED에 사용된다. 유기 염료는 단독으로는 안정성이 낮고 유효성이 낮다.
그러나, WO98/12757, WO02/93116 및 미국 특허 제6,252,254호에는 백색광을 생성하기 위한 색변환재로서 많이 사용되는 무기 재료가 개시되어 있다. 단, 이들은 주로 이트륨 알루미늄 가넷을 포함하는 YAG 발광체계에 대응시켜야만 한다. 이 발광체종은 생성되는 백색광의 색 연출이 낮은 종이며, 예를 들면 청색 LED와 이 황색광 발광체를 조합하는 경우, 색 연출 지수 Ra가 70 내지 77이고, 색 연출종 IIa라는 결점이 있다. 이들 백색광의 생성 품질이 불충분한 것은, 가령 5000 K 미만의 색 온도에서 얻어진다고 해도 백색광이 불충분하게만 얻어지는 타원형 광분포에 기인한다. 그러나, YAG 발광체계의 사용은 청색 LED로 제한된다. 광파장 460 nm 미만에서는 YAG 발광체계의 여기성은 격감한다. UVLED의 작동 범위인 광파장 370 내지 400 nm에서는 YAG 발광체계는 한정된 정도로만 여기될 수 있다.
WO00/33389에는 광파장 500 nm 미만에서 자극하는 양호한 특성을 갖는, 광파장 505 nm에서 극대 발광을 갖는 Ba2SiO4:Eu2+ 발광체계가 기재되어 있다.
WO00/33390에는 동시 색 연출 지수 Ra가 83 내지 87이고, 색 온도 3000 내지 6500 K를 일으키는 LED용 발광체 혼합물이 개시되어 있다. 바람직하게는 적색 스펙트럼 영역 또는 청색 스펙트럼 영역에서 발광하는 지속적인 발광체와의 조합에 있어서, 발광체를 착색광 및(또는) 백색광을 생성시키기 위한 혼합물로서 사용할 수 있다. LED에 사용되는 모든 종래의 발광체는 온도 특성이 불충분하고, 온도 안정성도 불충분하다는 결점이 있다. 이에 따라, LED의 작동시 발광체의 유효성이 온도 증가와 함께 현저하게 감소된다. YAG 발광체계의 경우와 마찬가지로, 이 경우에도 발광 에너지 분포의 변이가 생겨 광색 변화가 발생한다.
어느 용도에 대한 결점으로서, 바륨 마그네슘 알루미네이트를 포함하는 Ce 부활(付活) YAG 발광체 및 Eu 부활 BAM 발광체 등의 LED에 사용되는 공지된 발광체의 형광 수명이 짧은 경우가 있다. 주로 Ce 부활 발광체 및 Eu 부활 발광체에 대한 전형적인 형광 수명은 수마이크로초이다. 최대로 형광 수명이 수밀리초인 경우가 있으며, 이것은, 예를 들면 망간에 의한 추가 도핑에 의해 얻을 수 있다.
본 발명의 목적은 온도 안정성이 개선되고, 관련된 긴 형광 수명을 갖는 발광체를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 높은 광품질, 전력 절약성, 및 고휘도 등의 특성이 우수한 광장치를 제공하는 데 있다.
(A) 본 발명에 의해 부활제 외에 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스피로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 비스무스(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb) 및 유사 물질로부터 선택된 1종 이상의 공부활제(共付活劑)를 발광체의 온도 안정성을 향상시키기 위한 지속적인 발광 중심으로서 포함하는 것을 특징으로 하는, 긴 형광 수명을 갖는 발광체가 제공된다.
(B) 본 발명의 다른 측면에 의해,
LED 소자로부터 방사되는 광에 기초하여 여기되어 여기광을 방사하는 발광체를 포함하는 파장 변환부를 갖는 광장치에 있어서,
상기 파장 변환부는 부활제 외에 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스피로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 비스무스(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb) 및 유사 물질로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 온도 안정성을 향상시키기 위한 지속적인 발광 중심으로서 포함하는 발광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광장치가 제공된다.
(C) 본 발명의 다른 측면에 의해,
LED 소자, 상기 LED 소자를 탑재함과 동시에 LED 소자에 급전(給電)하기 위한 급전부, 상기 LED 소자와 급전부를 일체적으로 밀봉하는 광투과성을 갖는 밀봉부, 및 상기 LED 소자로부터 방사되는 광에 기초하여 여기되어 여기광을 방사하고, 부활제 외에 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스피로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 비스무스(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb) 및 유사 물질로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 온도 안정성을 향상시키기 위한 지속적인 발광 중심으로서 포함하는 발광체를 포함하는 파장 변환부를 갖는 것을 특징으로 하는 광장치가 제공된다.
(D) 본 발명의 다른 측면에 의해,
LED 램프, 상기 LED 램프로부터 방사되는 광을 도광(導光)하는 도광부, 상기 도광부를 통해 도광된 광에 기초하여 여기되어 여기광을 방사하고, 부활제 외에 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스피로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 비스무스(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb) 및 유사 물질로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 온도 안정성을 향상시키기 위한 지속적인 발광 중심으로서 포함하는 발광체를 포함하는 파장 변환부, 및 상기 파장 변환부를 통해 방사되는 광에 기초하여 조명되는 피조명부를 갖는 것을 특징으로 하는 광장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 발광체에 관한 상대 강도와 가열 온도와의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 2는 본 발명의 발광체에 관한 상대 강도와 발광 스펙트럼의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 3은 여기 에너지를 스위치 오프한 상태의 광원에서의 상대 강도를 나타내는 특성도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 LED 소자의 층 구성도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 LED 소자의 다른 구성을 나타내는 층 구성도이다.
도 7은 제2 실시 형태의 발광 장치를 나타내며, (a)는 종단면도, (b)는 LED 소자의 부분 확대도이다.
도 8은 제3 실시 형태의 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9는 제4 실시 형태의 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 제5 실시 형태의 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 11은 제6 실시 형태의 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 12는 제7 실시 형태의 광장치로서의 액정 백 라이트 장치를 나타내는 단면도이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 발광체에 대하여 도면 등을 참조하여 상세하게 설명한다.
하기 표 1에 긴 형광 수명을 갖는 본 발명에 의한 발광체의 일부를 여러가지 온도에서의 이들의 상대 발광 농도와 함께 추가하여 나타내었다.
Figure 112006085632295-pct00014
(1) 표 1의 1행에 있어서, 조성 (Ba0.9648Sr0.01Eu0.025Dy0.0002)2(Si0.98Ge0.02)3O8.0006을 갖는 발광체가 기재되어 있다. 그 원료는 BaCO3, SrCO3, Eu2O3, Dy2O3, SiO2 및 GeO2이다.
제조:
산화 형태의 원료, 또는 산화물로 전화시킬 수 있는 재료로부터의 원료를 표시된 화학양론비로 혼합하고, 반응 조건에 따라 강옥(corundum) 도가니 중에서 질소/수소 혼합물의 환원 분위기 중에 1220 ℃에서 4 시간 하소(calcinating)한다. 최종 생성물을 물로 세정하여 건조하고 체로 거른다. 얻어지는 발광체 화합물은 광파장 487 nm에서 극대 발광을 나타내며, 긴 형광 수명을 갖는다.
(2) 표 1의 2행에 있어서, 조성 (Ba0.9696Sr0.015Ca0.005Eu0.01Pr0.0004)3(Si0.99 Ge0.01)O5.0018을 갖는 발광체가 기재되어 있다. 그 원료는 BaCO3, SrCO3, CaCO3, Eu2O3, Pr6O11, SiO2 및 GeO2이다.
제조:
원료를 화학양론비로 수시간 격렬하게 혼합한 후, 얻어진 혼합물을 강옥 도가니 중에서 질소/수소 혼합물의 환원 분위기 중에 1245 ℃에서 3 시간 하소한다. 얻어진 하소 케이크를 분쇄하여 수세하고 건조하여 체로 거른다. 얻어지는 발광체 화합물은 광파장 589 nm에서 극대 발광을 나타내며, 긴 형광 수명을 갖는다.
(3) 표 1의 3행에 있어서, 조성 (Ba0.965Sr0.02Zn0.005Eu0.01)(Si0.97Ge0.03)2 (Al0.002Dy0.00003)O5.003045를 갖는 발광체가 기재되어 있다. 그 원료는 BaCO3, SrCO3, ZnO, Eu2O3, SiO2, GeO2, Al2O3 및 Dy2O3이다.
제조:
원료를 화학양론비로 칭량하여 수시간 균일 혼합한다. 얻어진 혼합물을 실온에서 오븐에 넣어 질소/수소 혼합물의 환원 분위기 중에 1220 ℃에서 4 시간 하소한다. 얻어진 하소물을 분쇄하여 수세하고 건조하여 체로 거른다. 얻어지는 발광체 화합물은 광파장 509 nm에서 극대 발광을 나타내며, 긴 형광 수명을 갖는다.
(4) 표 1의 4행에 있어서, 조성 (Ba0.905Sr0.07Zn0.005Mg0.005Eu0.015)2 Si(Al0.0001Dy0.0002)O4.00045를 갖는 발광체가 기재되어 있다. 그 원료는 BaCO3, SrCO3, ZnO, Eu2O3, MgO, SiO2, Dy2O3 및 Al2O3이다.
제조:
표시된 원료를 상기한 화학양론비로 혼합한다. 얻어진 혼합물을 환원 조건하에 1220 ℃의 온도에서 예비 하소한다. 하소 재료를 분쇄한 후, 질소/수소 혼합물의 환원 분위기 중에 1220 ℃에서 2차 하소 공정을 행한다. 2 시간의 2차 하소에 의해 균일한 최종 생성물이 얻어지고, 그 후 수세하고 건조하여 체로 거른다. 얻어지는 발광체 화합물은 광파장 445 nm에서 극대 발광을 나타내며, 긴 형광 수명을 갖는다.
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(7) 표 1의 5행에 있어서, 조성 (Ba0.8K0.05Dy0.05Eu0.1)Mg2Al16O27을 갖는 발광체가 기재되어 있다. 그 원료는 BaCO3, K2CO3, Dy2O3, Eu2O3, MgO 및 Al2O3이다.
제조:
원료를 화학양론비로 칭량한 후, 융제로서 AlF3을 추가로 함유하여 얻어진 혼합물을 질소/수소 혼합물의 환원 분위기 중에 1420 ℃에서 2 시간 하소한다. 얻어진 하소물을 분쇄하여 몇회 수세하고 건조하여 체로 거른다. 얻어지는 발광체 화합물은 광파장 452 nm에서 극대 발광을 나타내며, 긴 형광 수명을 갖는다.
발광체(Ba0.8K0.05Dy0.05Eu0.1)Mg2Al16O27의 상대 발광 강도(상대 강도)와 100 K 내지 900 K의 범위에서의 가열 온도와의 관계를 도 1에 나타내었다. 발광체의 상대 강도는 200 K 내지 약 600 K의 온도 범위에서 0.8 초과이다.
(8) 표 1의 6행에 있어서, 조성 (Ba0.15Sr0.8Eu0.05)4Al12.5Ga1.49996 Dy0.00004Si0.005O25.0075를 갖는 발광체가 기재되어 있다. 그 원료는 BaCO3, SrCO3, Eu2O3, Al2O3, Ga2O3, SiO2 및 Dy2O3이다.
제조:
표시된 원료를 화학양론량으로 칭량한 후, 융제로서 붕산을 첨가하여 균일 혼합하고, 강옥 도가니 중에서 질소/수소 혼합물의 환원 분위기 중에 1420 ℃에서 2 시간 하소한다. 이어서, 얻어진 하소물을 분쇄하여 다시 격렬하게 혼합하고, 동일 조건하에서 추가로 하소 공정을 행한다. 이어서 얻어진 최종 생성물을 분쇄하여 수세하고 건조하여 체로 거른다. 얻어지는 발광체 화합물은 광파장 496 nm에서 극대 발광을 나타내며, 긴 형광 수명을 갖는다.
(9) 표 1의 7행에 있어서, 조성 (Ba0.47Sr0.5Eu0.03)Al1.5997Ga0.4 Dy0.0003Si0.004O4.006을 갖는 발광체가 기재되어 있다. 그 원료는 BaCO3, SrCO3, Eu2O3, Al2O3, Ga2O3, SiO2 및 Dy2O3이다.
제조:
원료를 화학양론비로, 융제로서 붕산과 염화암모늄을 사용하여 함께 혼합하고, 질소/수소 혼합물의 환원 분위기 중에 1420 ℃에서 2 시간 하소한다. 하소 케이크를 분쇄 및 혼합한 후, 하소 공정을 반복한다. 최종 생성물을 분쇄하여 수세하고 건조하여 체로 거른다. 얻어진 화합물은 광파장 523 nm에서 극대 발광을 나타내며, 긴 형광 수명을 갖는다.
도 2는 도시하지 않은 광원 1의 무지개색 발광 스펙트럼을 나타낸다. 광원 1은 발광체 (Ba0.8K0.05Dy0.05Eu0.1)Mg2Al16O27, (Ba0.965Sr0.02Zn0.005Eu0.01)(Si0.97 Ge0.03)2(Al0.002Dy0.00003)O5.003045, 및 (Ba0.9696Sr0.015Ca0.005Eu0.01Pr0.0004)3(Si0.99Ge0.01)O5.0018의 혼합물을 포함한다.
자외선 파장 380 nm에서의 색의 상대 발광 강도(상대 강도)는 0.04이고, 파장 490 nm에서의 청색의 상대 발광 강도는 0.034이고, 파장 508 nm에서의 녹색의 상대 발광 강도는 0.02이고, 파장 560 nm에서의 황색의 상대 발광 강도는 0.024이고, 파장 610 nm에서의 적색의 상대 발광 강도는 0.02이다.
광원 1에서의 여기 에너지를 스위치 오프한 후에도, 이 광원은 도 3에 나타낸 광파장 580 nm에서 극대 발광을 갖는 상대 발광 강도(상대 강도) 0.0375의 황색광을 또 방사한다.
(본 발명의 발광체의 효과)
(1) 본 발명의 발광체에 의하면, 통상적으로 사용되는 부활제 외에 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스피로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 비스무스(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb) 및 유사 물질로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 사용함으로써 달성된다. 공부활제에 의해 발광체에 있어서 지속적인 중심이 얻어지며, LED의 경우 보다 높은 측정 작동 온도에서 발광체 자체에서 생기는 보다 적은 에너지 손실 공정이 가능해진다. 목적으로 하는 이들 추가의 공부활제를 발광체에 함유시킴으로써, 지속적이고(지속적이거나) 새로운 재결합 중심이 형성된다.
이 추가 부활에는 형광 수명을 수초 또는 수분, 최대 수시간까지 증가시킨다는 이점이 있다. 이에 따라, 특히 안전광 및 건강광에서 작업하는 용도에서 점점 중요성이 증대되고 있는 광원이 인간의 눈의 적합 거동에 적합해지게 된다.
이들 발광체의 혼합물은 여러가지 시간의 형광 수명을 실현하는 데 바람직하다. 본 발명에 의하면, 이에 따라 발광체의 여기를 스위치 오프하면 LED의 색을 변화시킬 수 있게 된다.
이들의 지속적이고 새로운 중심의 이점은, 발광 이온과의 방사 재결합이 원칙적으로 가능한 주로 이들의 중심에 의해, 전자가 여기 상태로부터 포획되는 점이다. 이어서, 이들의 전자는 킬러 중심, 즉 여기 에너지가 쓸데없이 열로 변환되어 발광 손실이 생기는 중심에 의해서는 포획되지 않는다.
(2) 본 발명에 의하면, 규산염-게르마늄산염을 포함하고 유로퓸을 도핑함으로써 온도 안정성 및 형광 수명을 개선한 발광체가, 실험식 M'aM"b(Si1-zGez)c(Al, Ga, In)d(Sb, V, Nb, Ta)eO(a+b+2c+3d/2+5e/2-n/2)Xn: Eux, Ry[식 중, M'는 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 및 아연(Zn)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, M"는 마그네슘(Mg), 카드뮴(Cd), 망간(Mn) 및 베릴륨(Be)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, X는 전하의 균형을 잡기 위한 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 이온이며, 0.5≤a≤8, 0≤b≤5, 0<c≤10, 0≤d≤2, 0≤e≤2, 0≤n≤4, 0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤1임]에 상당하는 추가 도펀트를 포함하는 발광체가 제공된다.
(3) 알루민산염-갈륨산염을 포함하고 유로퓸에 의해 도핑된 발광체의 경우, 온도 안정성과 형광 수명의 개선은 실험식 M'4(Al, Ga)14(Si, Ge)pO25+2p: Eux, Ry 또는 실험식 M'(Al, Ga)2(Si, Ge)pO4+2p: Eux, Ry[식 중, M'는 Sr, Ba, Ca, Mg 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 0<p≤1, 0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5임]에 상당하는 추가 도펀트에 의해 달성된다.
(4) 알루민산염을 포함하고 유로퓸에 의해 도핑된 발광체의 경우, 온도 안정성과 형광 수명의 개선은, 실험식 (M', M", M'")M""2Al16O27: Eux, Ry[식 중, M'는 Ba, Sr 및 Ca로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, M"는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 및 루비듐(Rb)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, M'"는 Dy이고, M""는 Mg, Mn이며, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, 0<x≤0.5, 0≤y≤0.5임]에 상당하는 추가 도펀트에 의해 달성된다.
(5) 알칼리 토금속 알루민산염-갈륨산염을 포함하고 유로퓸이 도핑된 발광체의 경우, 온도 안정성과 형광 수명을 개선하기 위해 실험식 M'1-a(Al, Ga)b(Si, Ge)cO1.5b+1+3c/2: Eux, Ry[식 중, M'는 Ca, Sr, Ba 및 Mg로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 0≤a≤1, 0≤b≤10, 0≤c≤8, 0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5임]로 표시되는 추가 도펀트로 도핑을 실시한다.
본 발명에 의하면, 이들 발광체, 예를 들면
(Ba0.9648Sr0.01Eu0.025Dy0.0002)2(Si0.98Ge0.02)308.0006,
(Ba0.9696Sr0.015Ca0.005Eu0.01Pr0.0004)3(Si0.99Ge0.01)O5.0018,
(Ba0.965Sr0.02Zn0.005Eu0.01)(Si0.97Ge0.03)2(Al0.002Dy0.00003)O5.003045,
(Ba0.905Sr0.07Zn0.005Mg0.005Eu0.015)2Si(Al0.0001Dy0.0002)O4.00045,
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삭제
(Ba0.8K0.05Dy0.05Eu0.1)Mg2Al16O27,
(Ba0.15Sr0.8Eu0.05)4Al12.5Ga1.49996Dy0.00004Si0.005O25.0075,
(Ba0.47Sr0.5Eu0.03)Al1.5997Ga0.4Dy0.0003Si0.004O4.006은 LED 또는 컴팩트 에너지 절약램프에서 착색 내지 백색광을 생성하는 층에 사용된다.
(6) 본 발명에 의한 규산염-게르마늄산염 발광체를 포함하는 발광체 혼합물, 및(또는) 본 발명에 의한 알루민산염-갈륨산염 발광체 중 1종 이상을 포함하는 발광체 혼합물은 LED 및 컴팩트 에너지 절약 램프의 온도 안정성 및 형광 수명을 개선하기 위한 층으로서도 바람직하다.
지속적인 이점으로서, LED를 작동시켰을 때 칩 자체에 의해 제공되는 열에너지에 의해 이들의 중심으로부터 전자가 자유로워지고, 동시에 발광하는 것이 가능해지는 점을 들 수 있다. 어떠한 경우든 발생하는 열은 효과적으로 변환된다.
그에 따라 발광체의 온도 안정성을 개선할 수 있고, 따라서 발광 원소에 사용하는 데 유리하며, 착색광 및(또는) 백색광을 발생시키는 특정한 LED에 사용하는 데에도 유리하다. 약 60 내지 120 ℃의 작동 온도에서 LED를 작동시킬 때, 종래의 발광체와 비교하여 유효성이 개선된다. 또한, 발광체는 일반적으로 마이크로초 범위의 형광 수명을 나타내는 종래의 LED용 발광체와 비교하여 긴 형광 수명을 나타낸다. 그 특성에 의해 규산염-게르마늄산염 발광체는 동시에 가시 스펙트럼의 오렌지색-적색 스펙트럼 영역이 그 조성에 의존하는 한, 청색 스펙트럼 영역으로부터의 발광에 매우 바람직하다. 특히, 규산염-게르마늄산염 발광체는 긴 형광 수명을 가지며, 동시에 고도의 유효성을 갖는 백색광을 얻기 위해 파장 300 내지 500 nm 범위에서의 청색 및(또는) 자외 여기 광원용 변환재로서 사용하는 데 선택된다.
다른 이점으로서, 이들의 중심으로부터 전자가 자유로워짐으로써 여기 상태가 통상 존재하는 것 외에 얻어지고, 여기원을 작동시키면 온도 상승과 함께 유효성이 증가하는 경우가 있다.
이 원리는 청색 내지 적색 스펙트럼 영역을 방출하는 발광체에 적용할 수 있다.
동시에 규산염-게르마늄산염 발광체를 단독으로, 또는 알루민산염-갈륨산염 발광체계 또는 다른 발광체의 조합으로 사용하면, 청색 및(또는) 자외 LED에 의한 여기에 의해 긴 형광 수명을 갖는 착색광 또는 백색광을 얻을 수 있다. 규산염 격자에서의 게르마늄 및 알루민산염 격자에서의 갈륨 양쪽 모두 약간의 격자 팽창을 일으키며, 양쪽의 경우 모두 방출광이 약간 변이되어 형광 수명에 영향을 미친다. 이와 같이 하여 얻어진 광은 그 높은 형광 수명, 높은 온도 안정성 및 높은 광품질이 현저하다.
이하, 상기한 발광체를 사용한 광장치를 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
이 발광 장치 (1)은 LED 소자를 리드에 탑재한 파장 변환형 발광 장치 (1)이며, 배선 도체인 리드 (2) 및 (3), 리드 (2)에 설치되는 LED 소자 수용용 컵부(cup 部) (4), 컵부 (4)의 바닥부 (5)에 접착된 LED 소자 (6), LED 소자 (6)의 도시하지 않은 전극과 리드 (2) 및 (3)을 전기적으로 접속하는 Au를 포함하는 와이어 (7), LED 소자 (6) 및 와이어 (7)과 함께 컵부 (4)를 밀봉하는 광투과성 밀봉 수지 (8), 밀봉 수지 (8)에 혼합되는 발광체 (9), 광투과성을 갖고 리드 (2) 및 (3)과 LED 소자 (6) 및 와이어 (7)을 일체적으로 밀봉하는 포탄 형상의 밀봉 수지 (10)을 갖는다.
리드 (2) 및 (3)은 열전도성 및 도전성이 우수한 구리 또는 구리 합금에 의해 형성되어 있고, 리드 (3)에 설치되는 컵부 (4)는 컵 외부에의 광방사성을 높이기 위해 내벽의 광출사측을 확대함으로써 경사를 갖고 있다.
LED 소자 (6)은 파장 460 nm의 청색광을 방사하는 GaN계 LED 소자이며, 컵부 (4)의 바닥부 (5)에 광반사성을 갖는 접착재에 의해 접착 고정되어 있다.
밀봉 수지 (8)은 발광체 (9)가 혼합된 실리콘 수지이며, 컵부 (4)에 포팅 주입됨으로써 LED 소자 (6)을 밀봉하고 있다.
발광체 (9)는 통상적으로 사용되는 부활제 외에 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스피로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 비스무스(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb) 및 유사 물질로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 사용하고 있다.
구체적으로, 밀봉 수지 (8)은 규산염-게르마늄산염을 포함하고 유로퓸이 도핑된 발광체에 대하여, 실험식 M'aM"b(Si1-zGez)c(Al, Ga, In)d(Sb, V, Nb, Ta)eO(a+b+2c+3d/2+5e/2-n/2)Xn: Eux, Ry[식 중, M'는 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 및 아연(Zn)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, M"는 마그네슘(Mg), 카드뮴(Cd), 망간(Mn) 및 베릴륨(Be)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, X는 전하의 균형을 잡기 위한 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 이온이며, 0.5≤a≤8, 0≤b≤5, 0<c≤10, 0≤d≤2, 0≤e≤2, 0≤n≤4, 0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤1임]에 상당하는 추가 도펀트를 포함하는 발광체 (9)가 혼합되어 있다.
밀봉 수지 (10)은 에폭시 수지를 포함하며, 포탄 형상을 형성하기 위한 틀을 이용한 캐스팅 몰딩법에 의해 광출사측에 반구상의 광학 형상을 갖고 있다.
도 5는 LED 소자 (6)의 층 구성도이다. LED 소자 (6)은 사파이어 기판 (61), 사파이어 기판 (61) 상에 형성되는 AlN 완충층 (62), AlN 완충층 (62) 상에 형성되는 Si 도핑의 n형 GaN 피복층(컨택트층) (63), n형 GaN 피복층 (63) 상에 3층의 InGaN 웰층 (64A)와 2층의 GaN 장벽층 (64B)를 교대로 배치하여 형성되는 MQW (64), MQW (64) 상에 형성되는 Mg 도핑의 p형 GaN 피복층 (65), p형 GaN 피복층 (65) 상에 형성되는 Mg 도핑의 p형 GaN 컨택트층 (66), p형 GaN 컨택트층 (66) 상에 형성되는 투명 전극 (67), 투명 전극 (67) 상의 소정 위치, 예를 들면 소자 측면 근처에 형성되는 패드 전극 (68), 에칭에 의해 p형 GaN 컨택트층 (66), p형 GaN 피복층 (65), MQW (64), 및 n형 GaN 피복층 (63)의 일부를 제거함으로써 노출된 n형 GaN 피복층 (63)에 형성되는 n측 전극 (69)를 갖는다. 이 LED 소자 (6)은 발광층으로서 MQW (64)를 갖는 더블 헤테로 구조를 갖고 있으며, 각 층에 적절하게 Al을 포함하는 구성으로 할 수도 있다.
이어서, 발광 장치 (1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 리드 프레임이 되는 구리판을 가압 가공에 의해 펀칭함으로써 리드 (2) 및 (3)을 갖는 리드 프레임을 형성한다. 또한, 리드 프레임의 형성시 컵부 (4)를 리드 (3)에 형성한다. 이어서, 컵부 (4) 내에 LED 소자 (6)을 접착재로 접착 고정한다. 이어서, LED 소자 (6)의 패드 전극 (68)과 리드 (2), 및 n측 전극 (69)와 리드 (3)을 와이어 (7)로 전기적으로 접속한다. 이어서, 미리 발광체 (9)를 혼합한 실리콘 수지를 컵부 (4)에 포팅 주입함으로써 LED 소자 (6)을 밀봉한다. 이어서, 수지 성형용 틀에 LED 소자 (6)이 밀봉된 리드 (2) 및 (3)을 삽입한다. 이어서, 틀 내에 에폭시 수지를 주입함으로써 도 2 및 도 3의 주위에 포탄 형상의 밀봉 수지 (10)을 형성한다. 이어서, 리드 (2) 및 (3)을 리드 프레임으로부터 절단한다.
이어서, 발광 장치 (1)의 작동에 대하여 설명한다.
리드 (2) 및 (3)을 도시하지 않은 전원 장치에 접속하여 통전시킴으로써, LED 소자 (6)의 MQW (64)에서 발광한다. MQW (64)의 발광에 기초하는 광이 LED 소자 (6)의 외부로 방사됨으로써 발광체 (9)에 조사된다. 발광체 (9)는 LED 소자 (6)이 방사하는 광(이하 「방사광」이라고 함)에 의해 여기되어 여기광을 방사한다. 이 방사광과 여기광이 혼합됨으로써 백색광이 컵부 (4)의 내부에서 생성된다. 이 백색광은 컵부 (4)의 내부로부터 밀봉 수지 (10)을 통해 외부 방사된다. 또한, 일부 백색광은 컵부 (4)의 경사된 내벽에서 반사되어 밀봉 수지 (10)을 통해 외부 방사된다.
상기한 제1 실시 형태의 발광 장치 (1)에 의하면, 이하의 효과가 얻어진다.
통상적으로 사용되는 부활제 외에 공부활제를 추가한 발광체 (9)가 혼입된 밀봉 수지 (8)로 컵부 (4)를 밀봉하도록 했기 때문에 발광체의 온도 안정성이 향상되고, 발광 에너지 분포의 변이를 억제하여 LED 소자 (6)으로부터 방사되는 광의 광색을 안정시킬 수 있다.
공부활제를 추가함으로써 형광 수명을 수초 또는 수분, 최대 수시간까지 증가시킬 수 있기 때문에, 특히 안전광 및 건강광에서 작업하는 용도에 바람직하며, 인간의 눈의 적합 거동에 적합하게 할 수 있다.
공부활제를 추가함으로써 여러가지 시간의 형광 수명을 실현할 수 있기 때문에, 발광체의 여기를 스위치 오프하면 발광 장치 (1)로부터 방사되는 광의 색을 변화시킬 수 있게 된다.
또한, 발광체 (9)와 다른 발광체를 혼합하여 사용할 수도 있으며, 다른 발광체로서 예를 들면 YAG를 사용할 수 있다. 이 경우, 발광 장치 (1)을 오프하면 백 색으로부터 붉은기를 포함하는 변화를 수반하면서 소등된다. 구체적으로는 청색계 LED 소자와 YAG의 발광 장치에 발광체 (9)를 조합한 구성, 자외계 LED 소자와 자외광으로 여기되는 발광체를 가진 발광 장치에 발광체 (9)를 조합한 구성일 수도 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는 규산염-게르마늄산염을 포함하고 유로퓸이 도핑된 발광체에 대하여, 상기한 추가 도펀트를 포함하는 발광체 (9)를 밀봉 수지 (8)에 혼합하여 사용하는 구성에 대하여 설명했지만, 다른 발광체 (9)로서 알루민산염-갈륨산염을 포함하고 유로퓸에 의해 도핑된 발광체에 대하여, 실험식 M'4(Al, Ga)14(Si, Ge)pO25+2p: Eux, Ry 또는 실험식 M'(Al, Ga)2(Si, Ge)pO4+2p: Eux, Ry[식 중, M'는 Sr, Ba, Ca, Mg 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 0<p≤1, 0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5임]에 상당하는 추가 도펀트를 포함하는 발광체 (9)가 혼합될 수도 있다.
또한, 다른 발광체 (9)로서 알루민산염을 포함하고 유로퓸에 의해 도핑된 발광체에 대하여, 실험식 (M', M", M'")M""2Al16O27: Eux, Ry[식 중, M'는 Ba, Sr 및 Ca로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, M"는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 및 루비듐(Rb)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, M'"는 Dy이고, M""는 Mg, Mn이며, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, 0<x≤0.5, 0≤y≤0.5임]에 상당하는 추가 도펀트를 포함하는 발광체 (9)가 혼합될 수도 있다.
또한, 또 다른 발광체 (9)로서 알칼리 토금속 알루민산염-갈륨산염을 포함하고 유로퓸이 도핑된 발광체에 대하여, 실험식 M'1-a(Al, Ga)b(Si, Ge)cO1.5b+1+3c/2: Eux, Ry[식 중, M'는 Ca, Sr, Ba 및 Mg로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 0≤a≤1, 0≤b≤10, 0≤c≤8, 0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5임]에 상당하는 추가 도펀트를 포함하는 발광체 (9)가 혼합될 수도 있다.
또한, 이들 발광체를 조합함으로써 얻어지는, 예를 들면
(Ba0.9648Sr0.01Eu0.025Dy0.0002)2(Si0.98Ge0.02)308.0006,
(Ba0.9696Sr0.015Ca0.005Eu0.01Pr0.0004)3(Si0.99Ge0.01)O5.0018,
(Ba0.965Sr0.02Zn0.005Eu0.01)(Si0.97Ge0.03)2(Al0.002Dy0.00003)O5.003045,
(Ba0.905Sr0.07Zn0.005Mg0.005Eu0.015)2Si(Al0.0001Dy0.0002)O4.00045,
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(Ba0.8K0.05Dy0.05Eu0.1)Mg2Al16O27,
(Ba0.15Sr0.8Eu0.05)4Al12.5Ga1.49996Dy0.00004Si0.005O25.0075,
(Ba0.47Sr0.5Eu0.03)Al1.5997Ga0.4Dy0.0003Si0.004O4.006은 LED 또는 컴팩트 에너지 절약 램프에 있어서 착색 내지 백색광을 생성하는 층에 사용할 수 있다.
또한, LED 소자 (6)의 외부에의 광방사성을 높이는 것으로서, MQW (64)에 대하여 사파이어 기판 (61)측에 광반사층을 설치하도록 할 수도 있다. 구체적으로는 사파이어 기판 (61) 상에 광반사층으로서 Al층을 설치할 수 있다.
도 6은 LED 소자 (6)의 다른 구성을 나타내는 층 구성도이다. 이 LED 소자 (6)은 기판으로서 GaN 기판 (70)을 사용함과 동시에, 도 5에서 설명한 AlN 완충층을 생략한 구성으로 한 것이다. 이러한 GaN 기판 (70) 상에 GaN계 반도체층을 결정 성장시킴으로써 형성된 LED 소자 (6)을 사용할 수도 있다. 또한, Si, SiC, AlGaN 등의 재료를 포함하는 기판을 사용한 LED 소자 (6)을 광원으로서 사용하도록 할 수도 있다.
<제2 실시 형태>
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 발광 장치를 나타내며, (a)는 종단면도, (b)는 LED 소자의 부분 확대도이다. 또한, 제1 실시 형태의 각 부에 대응하는 부분에는 동일 부호를 사용하였다.
상기 발광 장치 (1)은 광원으로서 플립칩형의 LED 소자 (11)을 사용하고 있으며, 도 7a에 나타낸 바와 같이 LED 소자 (11)과 Au 범프 (12A) 및 (12B)를 통해 전기적으로 접합되는 Si를 포함하는 서브-마운트부 (13), 서브-마운트부 (13)을 리 드 (15A)의 컵부 (15a)에 전기적으로 접속하는 도전성 접착재인 Ag 페이스트 (14), 서브-마운트부 (13)과 와이어를 통해 전기적으로 접속되는 리드 (15B), 리드 (15A)에 설치되는 소자 수용부 (15C), 및 소자 수용부 (15C)에 설치되어 경사를 가진 광반사면 (15b)를 갖는다.
LED 소자 (11)은, 도 7b에 나타낸 바와 같이 광투과성을 갖는 사파이어 기판 (110), AlN 완충층 (111), n형 GaN 피복층 (112), 3층의 InGaN 웰층과 2층의 GaN 장벽층을 교대로 배치하여 형성되는 MQW (113), p형 GaN 피복층 (114), p형 GaN 컨택트층 (115), 에칭에 의해 p형 GaN 컨택트층 (115), p형 GaN 피복층 (114), MQW (113), 및 n형 GaN 피복층 (112)의 일부를 제거함으로써 노출된 n형 GaN 피복층 (112)에 형성되는 n측 전극 (116), 및 p형 GaN 컨택트층 (115) 상에 형성되는 p측 전극 (117)을 가지며, 기판측이 컵부 (15a)의 개구측에 배치되도록 서브-마운트부 (13)에 고정되어 있다.
서브-마운트부 (13)은, 도 7b에 나타낸 바와 같이 n형 반도체층 (134)의 표면에 설치되는 n측 전극 (130), n형 반도체층 (134)의 일부에 설치되는 p형 반도체층 (131), p형 반도체층 (131) 상에 설치되는 p측 전극 (132), n형 반도체층 (134)의 저면측, 즉 컵부 (15a)와의 접합측에 설치되는 n측 전극 (133)을 가지며, n측 전극 (130)은 Au 범프 (12A)를 통해 LED 소자 (11)의 p측 전극 (117)과 접속되어 있다. 또한, p측 전극 (132)는 Au 범프 (12B)를 통해 LED 소자 (11)의 n측 전극 (116)에 접속됨과 동시에 와이어 (7)이 접속되어 있다.
밀봉 수지 (8)에는 제1 실시 형태에서 설명한 발광체 (9)가 혼합되어 있으 며, LED 소자 (11) 및 서브-마운트부 (13)을 피복하여 밀봉하도록 컵부 (15a)에 포팅 주입되어 있다.
LED 소자 (11)을 컵부 (15a) 내에 고정하기 위해서는, 우선 컵부 (15a)의 바닥부 (15c)에 Ag 페이스트 (14)를 도포한다. 이어서, 서브-마운트부 (13)을 Ag 페이스트 (14)로 컵부 (15a) 내에 고정한다. 이어서, Au 범프 (12A) 및 (12B)를 통해 LED 소자 (11)을 탑재하고, 초음파 접합을 행하여 LED 소자 (11)을 서브-마운트부 (13)에 접합한다. 이어서, p측 전극 (132)과 리드 (15B)를 와이어로 전기적으로 접속한다. 이어서, LED 소자 (11) 및 서브-마운트부 (13)을 피복하도록 밀봉 수지 (8)을 컵부 (15a)에 주입하여 밀봉한다.
이와 같이 하여 컵부 (15a)가 밀봉된 리드 (15A) 및 (15B)에 대하여, 밀봉 수지 (10)을 포탄 형상으로 몰딩한다.
상기한 제2 실시 형태의 발광 장치 (1)에 의하면, 제1 실시 형태의 바람직한 효과에 추가하여 MQW (113)의 발광에 기초하는 광을 사파이어 기판측으로부터 방사시킬 수 있기 때문에 광취출성이 향상된다. 또한, 서브-마운트부 (13)에 정전기에 대한 보호 기능을 부여할 수도 있으며, 이 경우에는 정전기에 의한 LED 소자 (11)의 파괴를 방지할 수도 있다.
<제3 실시 형태>
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태의 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
이 발광 장치 (1)은 포탄 형상의 밀봉 수지 (10)의 표면에 제1 및 제2 실시 형태에서 설명한 발광체 (9)를 포함하는 에폭시 등의 수지 재료를 포함하는 캡상의 발광체층 (18)을 설치하고 있으며, 컵부 (15a)를 밀봉하는 밀봉 수지 (8)로부터 발광체 (9)를 생략한 구성으로 되어 있다.
상기한 제3 실시 형태의 발광 장치 (1)에 의하면, 제1 및 제2 실시 형태의 바람직한 효과에 추가하여, LED 소자 (11)의 주위에 발광체 (9)가 퇴적되는 경우가 없기 때문에, 퇴적된 형광체의 광흡수에 따른 외부 방사 효율의 저하를 방지할 수 있다. 이에 따라 밀봉 수지 (10)의 표면에 효율적으로 유도된 광을 발광체층 (18)에서 파장 변환하여 외부 방사시킬 수 있으며, 고휘도의 파장 변환형 발광 장치 (1)을 얻을 수 있다.
<제4 실시 형태>
도 9는 본 발명의 제4 실시 형태의 발광 장치를 나타내는 단면도이다. 또한, 제1 내지 제3 실시 형태의 각 부에 대응하는 부분에는 동일 부호를 사용하였다.
상기 발광 장치 (1)은 표면 실장형의 파장 변환형 발광 장치 (1)이며, LED 소자 (11), LED 소자 (11)로부터 방사되는 광에 기초하여 여기되는 발광체층 (18)을 포함하는 파장 변환부 (19), 아크릴 등의 수지 재료에 의해 형성되는 본체 (20), 및 LED 소자 (11)을 탑재하는 세라믹 기판 (21)을 갖는다.
파장 변환부 (19)는 저융점 유리를 포함하는 2장의 유리 시트 사이에 제1 내지 제3 실시 형태에서 설명한 발광체 (9)를 포함하는 발광체층 (18)을 끼워 가열 처리함으로써 일체화한 것이다. 구체적으로는, 제1 유리 시트의 한쪽면에 발광체 (9)를 스크린 인쇄하고, 이것을 150 ℃에서 가열 처리함으로써 결합제 성분을 제거 하여 박막화한다. 이 박막화된 발광체층 (18)을 끼우도록 제2 유리 시트를 배치하여 가열 처리를 행함으로써 제1 및 제2 유리 시트를 일체화한다.
본체 (20)은 내부에 광반사면 (15b)를 갖고, LED 소자 (11)로부터 방사된 광을 파장 변환부 (19)의 방향으로 반사하는 광반사면 (15b)를 가지며, 광출사면과 파장 변환부 (19)의 표면이 동일면을 형성하도록 형성되어 있다. 또한, 광반사면 (15b)에 의해 포위되는 공간에는 실리콘 수지 (16)이 충전되어 있다.
세라믹 기판 (21)은, 표면에 LED 소자 (11)을 Au 범프 (12A) 및 (12B)를 통해 접합하기 위한 동박 패턴인 배선층 (21A) 및 (21B)를 가지며, 배선층 (21A) 및 (21B)는 세라믹 기판 (21)의 측면을 통해 외부 회로와의 접합면인 뒷면에 걸쳐 설치되어 있다.
상기한 제4 실시 형태의 발광 장치 (1)에 의하면, 제1 내지 제3 실시 형태의 바람직한 효과에 추가하여, 발광체 (9)를 포함하는 박막상의 발광체층 (18)을 유리 밀봉하고 있기 때문에 형광체층 (18)의 내수성, 내흡습성이 향상되고, 장기에 걸쳐 파장 변환성이 양호한 발광 장치 (1)을 얻을 수 있다.
또한, 발광체층 (18)을 스크린 인쇄 및 가열 처리에 기초하여 박막상으로 형성하기 때문에, 발광체층 (18)에 의한 광흡수 손실을 감소시킬 수 있고, 고휘도의 파장 변환형 발광 장치 (1)을 실현할 수 있다.
또한, 발광체층 (18)의 박막화에 의해 발광체 (9)의 사용량을 감소시킬 수 있기 때문에, 발광 장치 (1)의 비용 절감을 실현할 수 있다.
<제5 실시 형태>
도 10은 본 발명의 제5 실시 형태의 발광 장치를 나타내는 단면도이다. 또한, 제1 내지 제4 실시 형태의 각 부에 대응하는 부분에는 동일 부호를 사용하였다.
상기 발광 장치 (1)은 플립칩형(0.3×0.3 mm)의 LED 소자 (11), LED 소자 (11)을 탑재하는 AlN을 포함하는 서브-마운트부 (13), 서브-마운트부 (13)과 접합되는 리드 프레임 (22A) 및 (22B), LED 소자 (11) 및 서브-마운트부 (13)을 밀봉함과 동시에 LED 소자 (11)로부터 방사되는 광을 파장 변환하는 저융점 유리를 포함하는 파장 변환부 (19), 파장 변환부 (19)와 함께 서브-마운트부 (13), 리드 프레임 (22A) 및 (22B)를 일체적으로 밀봉하는 저융점 유리를 포함하는 유리 밀봉부 (23)을 가지며, 파장 변환부 (19)는 LED 소자 (11)로부터 방사되는 광을 배광(配光) 제어하는 광학 형상, 즉 돔 형상을 갖도록 형성됨과 동시에 LED 소자 (11)과 소정의 간격을 사이에 두고 배치된 발광체층 (18)을 갖는다.
서브-마운트부 (13)은 표면에 동박에 의한 배선층 (21A) 및 (21B)가 형성되어 있으며, 리드 프레임 (22A) 및 (22B)에 설치되는 단부 (22a) 및 (22b)에 감합(嵌合)함으로써 배선층 (21A) 및 (21B)가 리드 프레임 (22A) 및 (22B)에 전기적으로 접속되어 있다.
파장 변환부 (19)는, 제4 실시 형태에서 설명한 제1 및 제2 유리 시트 사이에 발광체층 (18)을 끼운 것을 가열 가압함으로써 광학 형상을 형성하고 있다. 또한, 가열 가압시에 동시에 유리 밀봉부 (23)을 형성하는 제3 유리 시트를 가열 처리함으로써 리드 프레임 (22A) 및 (22B)를 일체적으로 밀봉하고 있다. 발광체층 (18)은 유리의 열처리에 기초한 변형에 수반하여 LED 소자 (11)과의 사이에 유리 시트의 두께에 상응하는 간격으로 배치된다.
상기한 제5 실시 형태의 발광 장치 (1)에 의하면, 제1 내지 제4 실시 형태의 바람직한 효과에 추가하여, 파장 변환부 (19)가 광학 형상을 갖고 있기 때문에 LED 소자 (11)로부터 방사되는 광과 발광체층 (18)에서 파장 변환된 광이 혼합된 광을 원하는 범위로 방사시킬 수 있다.
또한, LED 소자 (11)이 유리 밀봉됨으로써 내수성, 내흡습성이 향상되기 때문에, 다습 조건 등의 가혹한 환경 조건하에서도 장기에 걸쳐 안정된 고휘도의 파장 변환형 발광 장치 (1)을 얻을 수 있다.
<제6 실시 형태>
도 11은 본 발명의 제6 실시 형태의 발광 장치를 나타내는 단면도이다. 또한, 제1 내지 제5 실시 형태의 각 부에 대응하는 부분에는 동일 부호를 사용하였다.
상기 발광 장치 (1)은 제5 실시 형태의 리드 프레임 (22A) 및 (22B) 대신에, 양면에 동박을 포함하는 배선층 (24A, 24B, 25A, 25B)가 형성된 세라믹 기판 (21)을 사용하고 있으며, 배선층 (24A)와 (25A), 및 배선층 (24B)와 (25B)를 관통 구멍 (26)에서 전기적으로 접속하고 있다. 또한, 배선층 (24A, 24B)에는 Au 범프 (12A) 및 (12B)를 통해 플립칩형(1×1 mm)의 LED 소자 (11)이 전기적으로 접속되어 있다.
배선층 (24A) 및 (24B)는, 파장 변환부 (19)를 구성하는 유리재(材)가 접착되는 면적보다 큰 면적을 갖도록 형성되어 있다.
상기한 제6 실시 형태의 발광 장치 (1)에 의하면, 제1 내지 제5 실시 형태의 바람직한 효과에 추가하여, 파장 변환부 (19)가 세라믹 기판 (21)의 표면에 설치되는 동박을 포함하는 배선층 (24A) 및 (24B)와 접착되기 때문에, 유리재와 동박의 양호한 접착성에 기초하여 파장 변환부 (19)와 배선층 (24A) 및 (24B)와의 우수한 접착성을 얻을 수 있다. 이에 따라, 파장 변환부 (19)의 박리나 발광 장치 (1) 내부에의 흡습을 견고하게 방지할 수 있고, 신뢰성이 우수한 파장 변환형 발광 장치 (1)을 얻을 수 있다.
또한, 세라믹 기판 (21)을 사용함으로써, 기재가 되는 기판 재료에 일괄적으로 형성된 발광 장치군을 다이싱이나 스크라이브 등의 절단 가공에 의해 쉽게 잘라낼 수 있기 때문에, 생산성이 우수한 파장 변환형 발광 장치 (1)을 얻을 수 있다.
<제7 실시 형태>
도 12는 본 발명의 제7 실시 형태의 광장치로서의 액정 백 라이트 장치를 나타내는 단면도이다. 또한, 제1 내지 제6 실시 형태의 각 부에 대응하는 부분에는 동일 부호를 사용하였다.
상기 액정 백 라이트 장치 (30)은 광원인 LED 램프 (31), LED 램프로부터 방사된 광을 도광하는 도광체 (32), 도광체 (32)의 표면에 설치되어 LED 램프 (31)로부터 방사된 광을 파장 변환하는 발광체층 (18), 및 파장 변환광에 기초하여 뒷면으로부터 투과 조명되는 액정 패널 (35)를 갖는다.
LED 램프 (31)은 GaN계 반도체층을 포함하는 LED 소자의 발광에 기초하는 파장 460 nm의 청색광을 포탄 형상의 수지 밀봉부에서 집광하여 소정의 조사 범위로 방사한다.
도광체 (32)는 LED 램프 (31)로부터 입사하는 광을 직각 방향으로 반사하는 반사면 (32A), 저면 (32B), 반사면 (32A)에서 반사되어 도광체 (32) 내를 도광된 광이 입사하는 경사면 (32C)를 가지며, 저면 (32B)에는 광반사층 (33)이 설치되어 있다. 또한, 경사면 (32C)에는 통상적으로 사용되는 부활제 외에 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn, Sb 및 유사 물질로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 사용한 발광체를 포함하는 발광체층 (18)이 박막상으로 설치되어 있다.
액정 패널 (35)는, 예를 들면 TFT(Thin Film Transister) 기판, 액정층, 컬러 필터 기판을 적층하여 구성되어 있으며, 도광체 (32)로부터 방사되는 광을 투과시키는 광투과성을 갖는다.
상기 액정 백 라이트 장치 (30)에 의하면, LED 램프 (31)의 방사광을 도광체 (32)를 통해 경사면 (32C)에 도광하고, 경사면 (32C)에 설치되는 발광체층 (18)에서 LED 램프 (31)의 방사광을 백색광으로 파장 변환하여 액정 패널 (35)를 투과 조명한다.
상기한 제7 실시 형태의 액정 백 라이트 장치 (30)에 의하면, 제1 내지 제6 실시 형태에서 설명한 바람직한 효과에 추가하여, 도광체 (32)를 통해 도광된 광을 액정 백 라이트 장치 (30)의 뒷면측에 설치되는 발광체층 (18)에서 파장 변환하여 방사시키도록 했기 때문에, 청색광을 광원으로서 양호한 휘도를 얻을 수 있음과 동시에 형광 수명이 긴 투과 조명 구조를 실현할 수 있고, 휴대 전화나 액정 표시부 를 갖는 기기의 조명 장치로서 참신한 시각성을 부여할 수 있다.
또한, 발광체층 (18)의 형광 수명이 크기 때문에, LED 램프 (31)의 발광 제어와의 조합에 기초하여 광품질을 저하시키지 않고 전력 절약화를 실현할 수 있으며, 배터리 등의 전원을 사용하는 기기의 사용 가능 시간을 크게 할 수 있다.
또한, 제7 실시 형태에서는 LED 램프 (31)의 방사광을 반사면 (32A)에서 반사하여 도광체 (32)를 도광하는 구성으로 했지만, 반사면 (32A)를 설치하지 않은 구성으로 할 수도 있다. 예를 들면, 반사면 (32A) 대신에 저면 (32B)와 직각인 광입사 단면을 형성하여, 도광체 (32)에 대한 방사광의 광입사 방향과 도광 방향이 동일한 방향이 되도록 할 수 있다.
또한, LED 램프 (31)로서 청색광을 방사하는 것 외에 자외광을 방사하는 것을 사용할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 통상적으로 사용되는 부활제 외에 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn, Sb 및 유사 물질로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 사용했기 때문에 발광체의 온도 안정성이 개선된다. 따라서, 발광의 에너지 분포의 변이가 생기지 않게 되어 광색 변화의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 형광 수명을 수마이크로초 오더로부터 수초 또는 수분으로까지 장기 수명화할 수 있다.
또한, 온도 안정성 및 형광 수명 특성이 향상된 발광체를 사용했기 때문에, 높은 광품질, 전력 절약성, 및 고휘도 등의 특성이 우수한 광장치를 제공할 수 있 다.

Claims (22)

  1. 부활제로서의 유로퓸(Eu) 외에 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스피로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 비스무스(Bi), 주석(Sn) 및 안티몬(Sb)으로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 발광체의 온도 안정성을 향상시키기 위한 지속적인 발광 중심으로서 포함하며,
    아연(Zn)을 포함하고,
    규산염-게르마늄산염, 알루민산염-갈륨산염, 알루민산염 및 알칼리 토금속 알루민산염-갈륨산염 중 1종 이상을 포함하고,
    상기 규산염-게르마늄산염이, 실험식 M'aM"b(Si1-zGez)c(Al, Ga, In)d(Sb, V, Nb, Ta)eO(a+b+2c+3d/2+5e/2-n/2)Xn: Eux, Ry[식 중, M'는 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 및 아연(Zn)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, M"는 마그네슘(Mg), 카드뮴(Cd), 망간(Mn) 및 베릴륨(Be)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, X는 전하의 균형을 잡기 위한 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 이온이며, 0.5≤a≤8, 0≤b<0.8, 0<c≤10, 0≤d≤2, 0≤e≤2, 0≤n≤4, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5, 0<z<1임]로 표시되는 것을 특징으로 하는, 개선된 온도 안정성을 갖는 발광체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 알루민산염-갈륨산염이, 실험식 M'4(Al, Ga)14(Si, Ge)pO25+2p: Eux, Ry[식 중, M'는 Sr, Ba, Ca, Mg 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 0<p≤1, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5임]이거나, 또는 실험식 M"(Al, Ga)2(Si, Ge)pO4+2p: Eux, Ry[식 중, M"는 Sr, Ba, Ca, Mg 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 0<p≤1, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5임]로 표시되는 것을 특징으로 하는, 개선된 온도 안정성을 갖는 형광체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 알루민산염이, 실험식 (M', M", M'")M""2Al16O27: Eux, Ry[식 중, M'는 Ba, Sr 및 Ca로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, M"는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 및 루비듐(Rb)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, M'"는 Dy이고, M""는 Mg, Mn이며, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, 0<x≤0.5, 0≤y≤0.5임]로 표시되는 것을 특징으로 하는, 개선된 온도 안정성을 갖는 형광체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 토금속 알루민산염-갈륨산염이, 실험식 M'1-a(Al, Ga)b(Si, Ge)cO1.5b+1+3c/2: Eux, Ry[식 중, M'는 Ca, Sr, Ba 및 Mg로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 0≤a<1, 0<b≤10, 0≤c≤8, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5임]로 표시되는 것을 특징으로 하는, 개선된 온도 안정성을 갖는 발광체.
  6. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광체를 단독으로, 또는 복수의 발광체의 혼합물로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 개선된 온도 안정성을 갖는 발광체.
  7. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광체를 LED의 제조에서 발광층으로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 개선된 온도 안정성을 갖는 발광체.
  8. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광체를 LED에서 착색광 내지 백색광을 발생하는 층에 사용하는 것을 특징으로 하는, 개선된 온도 안정성을 갖는 발광체.
  9. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광체를, 발광층의 여기 에너지를 스위치 오프하면 방사선 방출의 색 변화를 일으키게 하는 LED에 사용하는 것을 특징으로 하는, 개선된 온도 안정성을 갖는 발광체.
  10. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광체를 단독으로, 또는 복수의 발광체의 혼합물로서 컴팩트 에너지 절약 램프에서의 발광층 제조에 사용하는 것을 특징으로 하는, 개선된 온도 안정성을 갖는 발광체.
  11. LED 소자로부터 방사되는 광에 기초하여 여기되어 여기광을 방사하며 아연(Zn)을 포함하는 발광체를 포함하는 파장 변환부를 갖는 광장치에 있어서, 상기 파장 변환부는 부활제로서의 유로퓸(Eu) 외에 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스피로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 비스무스(Bi), 주석(Sn), 및 안티몬(Sb)으로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 온도 안정성을 향상시키기 위한 지속적인 발광 중심으로서 포함하는 발광체를 포함하고,
    상기 발광체는 아연(Zn)을 포함하고, 규산염-게르마늄산염, 알루민산염-갈륨산염, 알루민산염 및 알칼리 토금속 알루민산염-갈륨산염 중 1종 이상을 포함하고,
    상기 규산염-게르마늄산염이, 실험식 M'aM"b(Si1-zGez)c(Al, Ga, In)d(Sb, V, Nb, Ta)eO(a+b+2c+3d/2+5e/2-n/2)Xn: Eux, Ry[식 중, M'는 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 및 아연(Zn)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, M"는 마그네슘(Mg), 카드뮴(Cd), 망간(Mn) 및 베릴륨(Be)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, X는 전하의 균형을 잡기 위한 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 이온이며, 0.5≤a≤8, 0≤b<0.8, 0<c≤10, 0≤d≤2, 0≤e≤2, 0≤n≤4, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5, 0<z<1임]로 표시되는 것을 특징으로 하는 광장치.
  12. LED 소자, 상기 LED 소자를 탑재함과 동시에 LED 소자에 급전하기 위한 급전부, 상기 LED 소자와 급전부를 일체적으로 밀봉하는 광투과성을 갖는 밀봉부, 상기 LED 소자로부터 방사되는 광에 기초하여 여기되어 여기광을 방사하고, 부활제로서의 유로퓸(Eu) 외에 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스피로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 비스무스(Bi), 주석(Sn), 및 안티몬(Sb)로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 온도 안정성을 향상시키기 위한 지속적인 발광 중심으로서 포함하며 규산염-게르마늄산염, 알루민산염-갈륨산염, 알루민산염 및 알칼리 토금속 알루민산염-갈륨산염 중 1종 이상을 포함하고 아연(Zn)을 포함하는 발광체를 포함하는 파장 변환부를 갖고,
    상기 규산염-게르마늄산염이, 실험식 M'aM"b(Si1-zGez)c(Al, Ga, In)d(Sb, V, Nb, Ta)eO(a+b+2c+3d/2+5e/2-n/2)Xn: Eux, Ry[식 중, M'는 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 및 아연(Zn)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, M"는 마그네슘(Mg), 카드뮴(Cd), 망간(Mn) 및 베릴륨(Be)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, X는 전하의 균형을 잡기 위한 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 이온이며, 0.5≤a≤8, 0≤b<0.8, 0<c≤10, 0≤d≤2, 0≤e≤2, 0≤n≤4, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5, 0<z<1임]로 표시되는 것을 특징으로 하는 광장치.
  13. LED 램프, 상기 LED 램프로부터 방사되는 광을 도광하는 도광부, 상기 도광부를 통해 도광된 광에 기초하여 여기되어 여기광을 방사하고, 부활제로서의 유로퓸(Eu) 외에 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스피로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 비스무스(Bi), 주석(Sn), 및 안티몬(Sb)으로부터 선택된 1종 이상의 공부활제를 온도 안정성을 향상시키기 위한 지속적인 발광 중심으로서 포함하며 규산염-게르마늄산염, 알루민산염-갈륨산염, 알루민산염 및 알칼리 토금속 알루민산염-갈륨산염 중 1종 이상을 포함하고 아연(Zn)을 포함하는 발광체를 포함하는 파장 변환부, 및 상기 파장 변환부를 통해 방사되는 광에 기초하여 조명되는 피조명부를 갖고,
    상기 규산염-게르마늄산염이, 실험식 M'aM"b(Si1-zGez)c(Al, Ga, In)d(Sb, V, Nb, Ta)eO(a+b+2c+3d/2+5e/2-n/2)Xn: Eux, Ry[식 중, M'는 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 및 아연(Zn)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, M"는 마그네슘(Mg), 카드뮴(Cd), 망간(Mn) 및 베릴륨(Be)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, X는 전하의 균형을 잡기 위한 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 이온이며, 0.5≤a≤8, 0≤b<0.8, 0<c≤10, 0≤d≤2, 0≤e≤2, 0≤n≤4, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5, 0<z<1임]로 표시되는 것을 특징으로 하는 광장치.
  14. 삭제
  15. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루민산염-갈륨산염이, 실험식 M'4(Al, Ga)14(Si, Ge)pO25+2p: Eux, Ry[식 중, M'는 Sr, Ba, Ca, Mg 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 0<p≤1, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5임]이거나 또는 실험식 M"(Al, Ga)2(Si, Ge)pO4+2p: Eux, Ry[식 중, M"는 Sr, Ba, Ca, Mg 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 0<p≤1, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5임]로 표시되는 것을 특징으로 하는 광장치.
  16. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루민산염이, 실험식 (M',M",M'")M""2Al16O27: Eux, Ry[식 중, M'는 Ba, Sr 및 Ca로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, M"는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 및 루비듐(Rb)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, M'"는 Dy이고, M""는 Mg, Mn이며, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, 0<x≤0.5, 0≤y≤0.5임]로 표시되는 것을 특징으로 하는 광장치.
  17. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리 토금속 알루민산염-갈륨산염이, 실험식 M'1-a(Al, Ga)b(Si, Ge)cO1.5b+1+3c/2: Eux, Ry[식 중, M'는 Ca, Sr, Ba 및 Mg로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, Sn 및 Sb로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 0≤a<1, 0<b≤10, 0≤c≤8, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5임]로 표시되는 것을 특징으로 하는 광장치.
  18. 제12항에 있어서, 상기 파장 변환부가 상기 LED 소자를 밀봉하는 광투과성을 가진 밀봉 수지에 포함되는 것을 특징으로 하는 광장치.
  19. 제12항에 있어서, 상기 발광체가 상기 광투과성을 갖는 유리에 의해 밀봉되는 박막상(狀)의 발광체층인 것을 특징으로 하는 광장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 발광체층이 면상(狀)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광장치.
  21. 제12항에 있어서, 상기 파장 변환부가 상기 LED 소자로부터 방사되는 광을 원하는 조사 범위로 방사시키는 광학 형상을 가진 밀봉 수지의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는 광장치.
  22. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파장 변환부가 파장 300 nm 내지 500 nm 범위에서의 청색광 및(또는) 자외광에 의해 여기되는 것을 특징으로 하는 광장치.
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