KR100912204B1 - 색 출력이 개선된 백색광 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 청색 발광 다이오드(light emitting diode:"LED") 및 발광 물질을 포함하는 백색광 조명 시스템에 관한 것이다. 본 시스템의 색 출력은 CIE 색도 도표상의 LED 색 좌표와 발광 물질 색 좌표를 연결하는 선이 흑체 궤적에 근접할 때 개선된다. LED는 470 내지 500 nm의 피크 방출 파장을 가질 수 있다. 발광 물질은 (Y1-x-zGdxCez)3Al5O12(여기서, x 및 z는 각각 0.7>x>0.4 및 0.1>z>0 이다)일 수 있다.

Description

색 출력이 개선된 백색광 조명 시스템{WHITE LIGHT ILLUMINATION SYSTEM WITH IMPROVED COLOR OUTPUT}
도 1 및 도 2는 종래 기술의 조명 시스템의 CIE 색도 도표이다.
도 3 및 도 5는 본 발명의 바람직한 양태에 따르는 조명 시스템의 CIE 색도 도표이다.
도 4 및 도 6은 본 발명의 바람직한 양태에 따르는 조명 시스템의 CIE 색도 도표의 중앙부를 확대한 것이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 조명 시스템에 대한 바람직한 구조의 단면을 나타낸 것이다.
본 발명은 개괄적으로는 백색광 조명 시스템에 관한 것이며, 구체적으로는 발광 다이오드("LED")에서 발생되는 청색광을 백색광으로 전환하기 위한 세라믹 YAG:Ce:Gd 인광체에 관한 것이다.
백색광을 내는 LED는 액정 디스플레이의 백라이트(backlight) 및 소형의 통상적인 램프 및 형광 램프의 대체물로 사용된다. 본원에서 인용되는 문헌["The Blue Laser Diode", chapter 10.4, S. Nakamura et al., pages 216-221 (Springer 1997)]에 기술된 바와 같이, 백색 LED는 청색 방출 반도체 LED의 출력 표면 상에 세라믹 인광체 층을 형성시켜 제조된다. 통상적으로는 청색 LED는 InGaN 1개 양자 웰(well) LED이고 인광체는 세륨 도핑된 이트륨 알루미늄 가닛("YAG")(Y3Al5O12:Ce3+)이다. LED에 의해 방출되는 청색광은 인광체를 여기시켜 황색광이 방출되게 한다. LED에 의해 방출된 청색광은 인광체를 통과하여, 인광체에서 방출되는 황색광과 혼합된다. 관찰자는 청색광과 황색광의 혼합광을 백색광으로 인식한다.
청색 LED, 황색 YAG 인광체, 및 LED와 인광체가 조합하여 내는 백색광 출력의 색도 좌표가 도 1에 도시된 바와 같이 널리 공지된 CIE 색도 도표 상에 도시될 수 있다. 색도 좌표와 CIE 색도 도표는 예를 들어 본원에서 인용되는 여러 문헌[참조: K. H. Butler, "Fluorescent Lamp Phosphors"(The Pennsylvania State University Press 1980), pages 98-107; G. Blasse et al., "Luminescent Materials"(Springer-Verlag 1994), pages 109-110]에 상세히 설명되어 있다. 도 (1)에 도시된 대로, 백색 발광을 위해 사용되는 종래의 청색 LED의 색도 좌표는 도 1에서 CIE 색도 도표 상의 원(1)에 위치한다. 다시 말해, LED의 색도 좌표는 원(1 )내의 1개 점으로 나타내어지며, 특정한 점의 위치는 LED의 피크 방출 파장에 좌우된다.
YAG:Ce3+ 인광체의 색도 좌표는 Y 격자 부위상의 Gd 도판트의 함량 및/또는 Al 격자 부위상의 Ga 도판트의 함량에 따라 도 1에서 직선(3) 상의 점으로 나타내어진다. 예를 들어, 고함량의 Gd 도판트 및/또는 저함량의 Ga 도판트를 함유하는 YAG 인광체의 색도 좌표는 점(5)에 위치할 수 있는 반면, 저함량의 Gd 도판트 및/또는 고함량의 Ga 도판트를 함유하는 YAG 인광체의 색도 좌표는 점(7)에 위치할 수 있다. 중간 함량의 Gd 및/또는 Ga 도판트를 함유하는 YAG 인광체의 색도 좌표는 직선(3) 상에서 점(5)와 점(7) 사이의 임의의 점, 예를 들어 점(9), (11), (13) 또는 (15)에 위치할 수 있다.
도 1에서 청색 LED와 YAG 인광체가 조합하여 내는 출력의 색도 좌표는 CIE 색도 도표의 직선(17) 및 직선(19)로 구분되는 부채꼴 영역 내에서 변할 수 있다. 다시 말하면, LED와 인광체가 조합하여 내는 출력의 색도 좌표는 나카무라(Nakamura) 등의 문헌 220페이지에 기술된 대로 도 1에서 원(1), 선(3), 선(17) 및 선(19)으로 구분되는 영역 내의 점일 수 있다. 그러나, 나카무라 등에 의해 기술된 LED-인광체 시스템은 몇 가지 결점이 있다.
도 1에 도시된 대로, CIE 색도 도표는 선 (21)으로 나타내어지는 잘 알려진 흑체 궤적(Black Body Locus:BBL)을 함유한다. BBL 상에 놓인 색도 좌표(즉, 색 점)는 E(λ)=Aλ-5/(e(B/T)-1)(여기서, E는 방출 강도, λ는 방출 파장, T는 흑체의 색 온도이고 A 및 B는 상수이다)의 플랑크 법칙에 따른다. 색 온도(T:절대 온도)의 여러 값들이 도 1의 BBL 상에 도시되어 있다. 또한, BBL 상에 있거나 이에 근접한 점 또는 색 좌표는 관측자에게 기분좋은 백색광을 방출한다. 전형적인 백색광 조명 광원은 2500K 내지 7000K 범위의 색 온도를 가진 BBL 상의 색도 점을 가지도록 선택된다. 예를 들어, 3900 K의 색 온도를 가진 BBL 상의 점을 가지는 램프는 "자연 백색"으로 일컬어지고, 3000 K의 색 온도는 "표준 온백색"으로 일컬어진다. 그러나, BBL로부터 멀리 떨어진 점 또는 색 좌표는 관측자에게 백색광으로 그다지 허용되지 않았다. 그러므로, 도 1에 도시된 LED-인광체 시스템은 조명 용도로 허용가능한 백색광을 내지 않는 많은 점 또는 색도 좌표를 직선(17)과 직선(19) 사이에 함유한다.
백색 광원으로 유용하기 위해서는, LED-인광체 시스템의 색도 좌표가 BBL 상에 있거나 이에 근접해야 한다. LED-인광체 시스템의 색 출력은 인광체의 제조 중 원하는 매개변수로부터의 빈번하고 불가피한 정기적인 일탈(즉, 제조 시스템의 오류)에 의해 크게 달라질 수 있다.
예를 들어, LED-인광체 시스템의 색 출력은 인광체 두께에 매우 민감하다. 인광체가 너무 얇으면, LED에서 방출되는 청색광이 원하는 양보다 많이 인광체를 투과하고, LED 출력이 주가 되기 때문에 조합된 LED-인광체 시스템의 광출력은 푸른 빛을 띤다. 이 경우, 시스템의 출력 파장의 색도 좌표는 CIE 색도 도표 상에서 LED 색도 좌표에 가까운 반면 BBL로부터는 멀게 위치한다. 반대로, 인광체가 너무 두꺼우면, 원하는 양보다 적은 LED 청색광이 두꺼운 인광체 층을 투과한다. 인광체의 황색 출력이 주가 되기 때문에 조합된 LED-인광체 시스템은 황색을 띤다.
그러므로, 인광체의 두께는 시스템의 색 출력에 영향을 주는 결정적인 변수이다. 불행하게도, 인광체의 두께는 LED-인광체 시스템의 대규모 생산에서는 제어 하기가 곤란하고, 인광체 두께의 편차는 종종 시스템 출력을 백색광 조명 용도로 적합하지 않게 만들거나 또는 백색으로 보이지 않게(즉 푸른 빛을 띠거나 황색 빛을 띠게) 하여서, 결국 허용될 수 없을 정도로 낮은 LED-인광체 시스템 제조율로 이어진다.
도 2는 점(23)의 색도 좌표를 가지는 청색 LED 위쪽에 위치한, 종래 기술의 YAG:Ce3+ 인광체 층의 색도 좌표를 점(11)에서 갖는 CIE 색도 도표를 도시하고 있다. 그러므로, 도 2에서 이 시스템의 색도 좌표는 점(11)과 점(23)을 연결하는 직선(25) 상에 놓여있다. 인광체 층의 두께가 백색광을 생성하기 위해 요구되는 것보다 얇으면, 너무 많은 양의 LED 청색광이 인광체 층을 투과하고 시스템 광 출력의 색도 좌표는 BBL 아래의 LED 좌표(예: 점(27))에 인접하게 위치한다. 이 시스템의 출력은 푸른 빛을 띤다. 인광체 층의 두께가 백색광을 생성하기 위해 요구되는 것보다 두꺼우면, LED 광이 인광체에 거의 흡수되지 못하므로 시스템의 색도 좌표는 BBL 위의 인광체 좌표(예: 점(29))에 인접하게 놓인다. 시스템의 출력은 황색 빛을 띤다. 인광체 층의 두께가 허용가능한 백색광을 생성하기 위해 요구되는 두께와 거의 정확히 같을 경우에만 상기 시스템의 색도 좌표는 BBL 상에 점(31)에 있거나 또는 그에 인접하게 있을 것이다. 그러므로, 도 2는 인광체 층의 두께의 편차에 따른 시스템 색 출력의 감도를 예시한 것이다.
게다가, 종래 기술의 LED-인광체 시스템은 또 다른 결점이 있다. BBL 상에 있거나 이에 근접하게 있는 색 좌표를 가지는 상이한 색 온도의 백색광 조명 시스템(즉, 조명 용도로 허용가능한 백색광을 방출하는 시스템)을 얻으려면 인광체의 조성을 변형시켜야 한다. 예를 들어, 종래 기술의 시스템이 도 2의 점(11)에 위치한 색 좌표의 조성을 가지는 인광체를 포함하는 경우, 이러한 특정 인광체를 함유하는 LED-인광체 시스템은 약 5800 K 내지 6800 K의 좁은 색 온도 범위에서만 BBL에 가까운 색 좌표(즉, 직선(27) 상의 점(31) 근처)를 가진다. 이러한 특정 인광체 조성을 가지는 시스템은 상기 범위 밖의 색 온도에 대해서는 조명 용도로 허용가능한 백색광을 방출하지 않는다. 그러므로, 5800 K 내지 6800 K 범위 밖의 원하는 색 온도에 대해 조명 용도로 허용가능한 백색광을 방출하는 시스템을 얻기 위해서는 인광체 조성을 변형시켜야 한다. 인광체 조성의 변화 필요성은 제조 공정의 단가 및 복잡성을 증가시킨다. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하거나 또는 적어도 줄이기 위한 것이다.
발명의 요약
본 발명의 첫 번째 양태는 복사 광원 및 발광 물질을 포함하는 백색광 조명 시스템에 관한 것으로, 여기에서 복사 광원의 방출 스펙트럼은 CIE 색도 도표 상의 제 1 점에 해당하며, 발광 물질의 방출 스펙트럼은 CIE 색도 도표 상의 제 2 점에 해당하고, 제 1 점과 제 2 점을 연결하는 제 1 직선은 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적에 근접한다.
본 발명의 두 번째 양태는 (A1-xGdx)3D5E12:Ce을 포함하는 발광 물질을 포함하는 백색광 조명 시스템에 관한 것으로, 여기에서, A는 Y, Lu, Sm 및 La 중의 하나 이상의 원소를 포함하고, D는 Al, Ga, Sc 및 In 중의 하나 이상의 원소를 포함하며, E는 산소를 포함하고, x는 0.4보다 크며, 발광 다이오드는 470 nm보다 큰 피크 방출 파장을 가진다.
본 발명의 세 번째 양태는 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적에 근접한 제 1 직선을 선택하는 단계, 복사 광원의 방출 스펙트럼이 제 1 직선 상의 제 1 점으로 나타내어지는 복사 광원을 형성하는 단계, 및 발광 물질의 방출 스펙트럼이 제 1 직선 상의 제 2 점으로 나타내어지는 발광 물질을 형성하는 단계를 포함하는, 복사 광원 및 발광 물질을 함유하는 백색광 조명 시스템의 제조 방법에 관한 것이다.
종래 기술의 문제점을 고려할 때, 색 출력이 시스템 제조 공정중의 오류, 특히 발광 물질 두께의 오류 및 편차에 대해 덜 민감한 백색 복사 광원-발광 물질로 구성된 조명 시스템을 수득하는 것이 바람직하다. 또한, 발광 물질의 조성을 변화시키지 않으면서 광범위한 색 온도에서 조명 목적으로 허용가능한 백색광을 제공할 수 있는 백색 복사 광원-발광 물질로 구성된 조명 시스템을 수득하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 복사 광원은 LED를 포함한다.
본 발명자는 LED 색도 좌표를 나타내는 점과 발광 물질 색도 좌표를 나타내는 점을 연결하는 선이 CIE 색도 도표 상의 BBL에 근접할 경우 LED-발광 물질 시스템의 색 출력이 제조 오류에 대해 덜 민감함을 발견하였다. 또한, 상기 시스템은 발광 물질의 조성을 변화시키지 않으면서 광범위한 색 온도에서 조명 목적에 허용가능한 백색광을 제공할 수 있다.
발광 물질이라는 용어는 분말 형태의 발광 물질(인광체) 및 고형체 형태의 발광 물질(섬광체)을 포함한다. "LED 색도 좌표"란 용어는 CIE 색도 도표 상의 LED 방출 스펙트럼의 색도 좌표를 나타낸다. "발광 물질 색도 좌표"란 용어는 CIE 색도 도표 상에 있는 발광 물질의 방출 스펙트럼의 색도 좌표를 나타낸다.
LED와 발광 물질 색도 좌표를 연결한 직선은 많은 상이한 방법으로 BBL 곡선에 근접할 수 있다. 본 발명의 바람직한 한 실시 양태에서는, 도 3 및 도 4에 도시된 대로, BBL 곡선과 두 번 교차하는 선이 BBL 곡선에 근접해 있다. 도 4는 도 3의 중앙부를 확대한 것이다. 예를 들어, 직선(33)은 점(35)와 점(37)에서 BBL 곡선(21)과 두 번 교차할 수 있다. 직선(33)은 LED 색도 좌표 (39)를 발광 물질 색도 좌표 (41)과 연결한다. 물론, 직선(33)은 단지 설명을 위해 도시한 것이다. 여러 LED 색도 좌표를 여러 발광 물질 색도 좌표와 연결하여 BBL 곡선과 두 번 교차하는 다른 선들이 많이 있을 수 있다. 예를 들어, 직선(43) 상의 LED의 피크 방출 파장을 변화시키고, 이에 의해 색도 좌표를 변화시킴으로써, 또는 직선(3) 상의 피크 방출 물질 발광 파장을 변화시킴으로써 상기 직선의 기울기는 달라질 수 있다.
조명 용도로 허용가능하다고 생각되는 백색 광원은 전형적으로 BBL의 ±0.01 y-단위 이내의 거리에 있으며, 바람직하게는 BBL의 ±0.005 y-단위 이내의 거리에 있는 것이다. "y-단위"는 CIE 색도 도표의 y축의 단위이다. BBL 곡선과 두 번 교차하는 직선(예: 직선(33))은 직선 상의 많은 점이 BBL 곡선으로부터 0.01 y-단위 이내, 바람직하게는 BBL 곡선으로부터 0.005 y-단위 이내의 거리에 있으므로 BBL 곡선에 근접해 있다.
예를 들어, 약 7000K와 3500K 사이의 직선(33) 상의 점은 관측자에게 백색으로 보이며 허용가능한 백색 광원에 해당하는데, 상기 점들은 BBL 곡선(21)로부터 0.01 y-단위 이내의 색도 좌표를 갖는 CIE 색도 도표 상의 공간을 나타내는 직선(45)와 직선(47) 사이에 위치하기 때문이다.
바람직하게는, 도 4에 도시된 대로, 직선(33)은, 2000K 이상 차이나는 색 온도에 상응하고 BBL 곡선(21)로부터 0.01 y-단위 이내에 있는 두 점을 갖도록 BBL 곡선과 교차한다. 예를 들어, 약 6000 K 및 4000 K의 온도에 각각 상응하는 점(49) 및 점(51)이 BBL 곡선(21)로부터 0.01 y-단위 이내에 있는 직선(33) 상에 위치한다. 도 4에 도시된 대로, 직선(33) 상의 점(49)와 점(51) 사이에 위치한 점은 또한 BBL 곡선으로부터 0.01 y-단위 이내에 있는 직선(45) 및 직선(47) 사이에 위치한다. 그러므로, 이러한 모든 점들은 조명 용도로 허용가능한 백색 광원에 상응한다. 게다가, 약 10,800K 및 3800K(점(53))의 색 온도에 상응하는 직선(33) 상의 임의의 점에서 색 좌표를 가지는 시스템을 선택함으로써, 발광 물질의 조성을 바꾸지 않고서도 광범위한 색 온도를 가지는 백색광 조명 시스템을 얻을 수 있다.
가장 바람직하게는, 도 5에 도시된 대로, 직선(33)은, 2000 K 이상 차이나는 색 온도와 상응하고 BBL 곡선(21)로부터 0.005 y-단위 이내에 있는 두 점을 함유하도록 BBL 곡선과 교차한다. 예를 들어, 약 6000 K 및 4000 K의 온도에 각각 상응하는 점(49) 및 점(51)은 직선(33) 상에, BBL 곡선(21)으로부터 0.005 y-단위 이내에 위치한다. 도 5에 도시된 대로, 직선(33) 상에서 점(49)와 점(51) 사이에 놓인 점은 또한 BBL 곡선으로부터 0.005 y-단위 이내에 있는 직선(55) 및 직선(57) 사이에 위치한다. 그러므로, 이러한 모든 점들은 조명 용도로 허용가능한 백색 광 광원에 해당한다.
대조적으로, 종래 기술의 직선(25) 상에 있는 4000K 및 6000K 사이의 색 좌표의 대부분은 BBL로부터 0.01 y-단위 이내에 있지 않다. 예를 들어, 종래 기술의 직선(25) 상의 약 5200K(도 4의 점(59))와 6400K(도 4의 점(61)) 사이의 색 좌표만이 BBL로부터 0.01 y-단위 이내에 위치한다. 게다가, 종래 기술의 직선(25) 상의 약 5770K(도 5의 점(63))와 6780K(도 5의 점(64)) 사이의 색 좌표만이 BBL로부터 0.005 y-단위 이내에 위치한다. 5200K 미만의 관련 색 온도(점(59) 위쪽)를 가지는 접근가능한 색 좌표는 BBL로부터 0.01 y-단위 이상의 거리(즉, BBL로부터 0.01 y-단위의 거리를 나타내는 직선(45) 위쪽)에 위치한다. 그러므로, 점(59) 위쪽의 직선(25) 상의 점은 조명 용도로 허용가능한 백색 광원에 해당되지 않는다. 그러므로, 종래 기술의 시스템은 본 발명의 첫 번째 바람직한 양태의 시스템보다 제조 오류에 보다 민감하다. 게다가, 5200K 내지 6400K 범위 밖의 색 온도에 상응하는 색 좌표를 가지는 시스템을 얻기 위해서는 종래 기술 시스템의 인광체의 조성이 바뀌어야 조명 용도로 허용될 수 있다.
본 발명의 두 번째 바람직한 양태에서, BBL 곡선에 근접하는 직선은 도 6에 도시된 대로 BBL 곡선에 접한다. 예를 들어, 직선(65)는 BBL 곡선(21)에 접한다. 물론, 직선(65)는 단지 설명을 위해 도시된 것이다. 여러 LED 색도 좌표를 여러 발광 물질 색도 좌표에 연결하고 BBL 곡선에 접하는 상이한 선들이 많이 있을 수 있다. 예를 들어, 직선(43) 상의 LED의 피크 방출 파장을 변화시키거나, 또는 직선(3) 상의 발광 물질의 피크 방출 파장을 변화시켜서 직선의 기울기를 변화시킬 수 있다.
BBL 곡선에 접하는 직선(예: 직선(65))은 그 위의 많은 점들이 BBL 곡선으로부터 0.01 y-단위 이내, 바람직하게는 0.005 y-단위 이내에 있으므로 BBL 곡선에 근접해 있다. 예를 들어, 직선(65) 상의 약 6500K와 3500K 사이에 있는 임의의 점은 직선(45)와 직선(47) 사이에 위치하기 때문에 허용가능한 백색광에 상응한다. 바람직하게는, 직선(65)는, 2000K 이상 차이나는 색 온도에 상응하며 BBL 곡선(21)로부터 0.01 y-단위 이내, 바람직하게는 0.005 y-단위 이내에 있는 두 점을 갖도록 BBL 곡선에 접한다. 예를 들어, CIE 색도 도표의 직선(65) 상의 4000 K 및 6000K의 색 온도에 상응하는 점 사이에 놓인 점들은 도 6에서 직선(45)와 직선(47) 사이에 위치한다. 다시 말해서, 도 6에 도시된 대로 직선(65) 상의 점(66)과 점(67) 사이에 있는 모든 점들이 BBL로부터 0.01 y-단위 이내에, 즉 직선(45)와 직선(47) 사이에 위치한다. 그러므로, 직선(65) 상의 점(66)과 점(67) 사이에 있는 모든 점들이 조명 용도로 허용가능한 백색광에 해당된다.
본 발명의 세 번째 바람직한 양태에서, BBL 곡선에 근접하는 직선은 2000K 이상 차이나며 BBL 곡선으로부터 0.01 y-단위 이내에 있는 두 점을 함유한다. 예를 들어, 도 6에 도시된 대로, 직선(68)은, 각각 6000K 및 4000K의 색 온도에 상응하며 BBL 곡선으로부터 0.01 y-단위 이내에 위치한 두 점(69) 및 점(70)(즉, 점(69) 및 점(70)이 직선(45)와 직선(47) 사이에 위치한다)을 함유한다. 물론, 직선(68)은 단지 설명을 위해 도시한 것이다. 여러 LED 색도 좌표를 여러 발광 물질 색도 좌표에 연결하고, BBL 곡선으로부터 0.01 y-단위 이내에 있으며 2000K 이상 차이나는 두 점을 갖는 상이한 선들이 많이 있을 수 있다. 예를 들어, 직선(43) 상의 LED의 피크 방출 파장을 변화시키거나 또는 직선(3) 상의 피크 발광 물질 방출 파장을 변화시켜서 직선 기울기를 변화시킬 수 있다. 게다가, BBL 곡선에 근접한 직선은 BBL 곡선(21)과 직선(47) 사이에 위치할 수 있다.
첫 번째, 두 번째 및 세 번째 바람직한 양태에 기술된 바와 다른 방법으로 직선이 BBL 곡선에 근접할 수 있다는 것을 유념한다. 바람직하게는, LED-발광 물질의 시스템에 의해 방출된 복사광의 CIE 색 좌표는 x=0.31 및 y=0.33 (T는 6700K 또는 "일광") 내지 x=0.44 및 y=0.4 (T는 3000K 또는 "표준 온백색")의 범위이다. 그러나, 필요시에, 상기 시스템에 의해 방출된 복사광은 백색에 해당되는 것으로 생각되는 다른 좌표를 가질 수 있다.
본 발명의 첫 번째 바람직한 양태에서, 발광 물질은 (A1-xGdx)3D5E12를 포함하며, 여기서 A는 Y, Lu, Sm 및 La로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 포함하고, D는 Al, Ga, Sc 및 In로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 포함하며, E는 산소를 포함하고, x는 0.4 보다 크다. 본 발명의 두 번째 바람직한 양태에서, 발광 다이오드는 바람직하게는 470 nm 보다 큰 피크 방출 파장을 가지는 발광 다이오드를 포함한다. 바람직하게는, 피크 방출 파장은 470 내지 500 nm이며, 더욱 바람직하게는 475 내지 480 nm, 예컨대 478 nm이다. 본 발명의 세 번째 바람직한 양태에서, 백색광 조명 시스템은 첫 번째 바람직한 양태의 발광 물질 및 두 번째 바람직한 양태의 발광 다이오드를 함유한다.
첫 번째 바람직한 양태의 발광 물질에서, Ce 이온은 활성화 이온으로 작용하며, 발광 물질에서 황색광 방출의 원인이 된다. Gd 이온은 조명 시스템 출력의 색(즉, 색 좌표)에 영향을 미친다. 본 발명자는 Gd 이온의 원자 비(즉, "x")가 0.4 보다 클 때, 발광 물질로부터 방출되는 빛의 색 좌표가, 이 좌표를 LED 색 좌표와 연결하는 직선이 BBL 곡선에 근접하게 만드는 것을 발견하였다. 예를 들어, x가 0.4 보다 큰 (A1-xGdx)3D5E12:Ce 발광 물질은 도 1에서 대략 점(5)와 점(15) 사이의 색 좌표를 갖는 빛을 방출한다. Gd 함량이 높은 발광 물질은 Gd를 거의 또는 전혀 함유하지 않는 발광 물질에 비해 효율이 몇 퍼센트 감소된다. 그러나, Gd 함량을 증가시킴으로써 조명 시스템의 제조 수율을 증가시킬 수 있으므로 시스템 효율의 약간의 감소를 상쇄시킨다.
바람직하게는, 발광 물질은 Ga를 함유하지 않거나 또는 미량 함유하며, (Y1-x-zGdxCez)3Al5O12(여기서 x 및 z는 각각 0.7>x>0.4 및 0.1>z>0이다)를 포함한다. 그러나, 필요시에 "x"의 값은 0.8까지 증가될 수 있다. 발광 물질은 불화 암모늄, YF3 또는 AlF3와 같은 불소 기재 융제(flux)가 발광 물질의 제조중에 사용되는 경우, 소량의 불소와 같은 다른 원소를 함유할 수 있다. 가장 바람직하게는, 발광 물질은 (Y0.37Gd0.6Ce0.03)3Al5O12 인광체를 포함한다. 그러나, 발광 물질은 필요시에 섬광체를 포함할 수 있다.
두 번째 바람직한 양상의 LED는 470 nm보다 큰 피크 방출 파장을 가지며 방출된 복사광이 발광 물질로 이동할 때 백색광을 생성할 수 있는 임의의 LED를 포함할 수 있다. 다시 말하면, LED는 적합한 III-V, II-VI 또는 IV-IV 반도체 층을 기재로 하는 반도체 다이오드를 포함할 수 있다. 바람직하게는, LED는 GaN, ZnSe 또는 SiC를 포함하는 하나 이상의 반도체 층을 함유할 수 있다. 가장 바람직하게, LED는 470 nm 내지 500 nm의 피크 방출 파장을 가지는 InGaN p-n 접합부를 함유하는 단일 양자 웰의 LED를 포함한다. 그러나, 다양자 웰의 LED 또는 양자 웰이 없는 LED도 또한 사용될 수 있다. 475 nm 내지 480 nm, 예를 들어 478 nm의 피크 방출 파장이 가장 바람직하다. 도 3 및 도 5에서 직선(43) 상의 470 nm와 500 nm 사이의 피크 방출 파장은 LED 색 좌표를 발광 물질 색 좌표에 연결한 직선이 BBL 곡선에 근접하게 만든다.
가장 바람직하게는, 본 발명의 세 번째 바람직한 양태에 따르면, 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 바람직한 양태에 대해 상기 기술된 바와 같이, 발광 물질은 (A1-xGdx)3D5E12:Ce(여기서, x는 0.4보다 크다)를 포함하며 LED 피크 방출 파장이 470 nm보다 커서, 발광 물질의 색 좌표와 LED의 색 좌표를 연결한 직선이 BBL 곡선에 근접할 수 있게 된다. 또한, 광출력 색 좌표가 도 3 내지 6에 도시된 발광 물질은 (A1-xGdx)3D5E12:Ce(여기서 x는 0.4보다 크다)을 포함하며, 색 좌표가 도 3 내지 6에 또한 도시된 LED는 470 nm 보다 큰 피크 방출 파장을 가지므로, 도 3 내지 6에서 직선(33), (65) 및 (68)이 BBL 곡선(21)에 근접할 수 있게 된다.
대조적으로, 종래 기술의 LED-인광체 백색광 조명 시스템은 도 1 및 도 2에서 원(1)로 도시된 바와 같이 최대 465 nm의 바람직한 피크 방출 파장을 가지는 청색 LED를 사용하였다. 게다가, Gd 함량이 높은 YAG:Ce3+ 인광체는 Gd 함량이 낮은 인광체에 비해 시스템의 효율이 몇 퍼센트 감소하기 때문에 종래 기술에서는 바람직하지 않았다. 이러한 종래 기술의 시스템에서, 인광체와 LED의 색 좌표를 연결하는 직선은 BBL 곡선에 근접하지 않았다.
하기에서 본 발명의 바람직한 양태에 따르는, 표 1에 예시된 조명 시스템을 표 2에 예시된 나카무라 문헌에 개시된 종래 기술의 조명 시스템과 비교하였다.
본 발명의 시스템 : 발광 파장 478 nm의 LED + (Y0.37Gd0.6Ce0.03)3Al5O12 인광체
색 온도 BBL로부터의 색 좌표 거리(y-단위)
3800 K 0.005
4000 K 0.003
5000 K -0.003
6000 K -0.004
7000 K -0.002
8000 K -0.00009
9000 K 0.002
10,000 K 0.004
10,800 K 0.005

종래 기술의 시스템 : 발광 파장 460 nm의 LED + (Y0.97Ce0.03)3Al5O12 인광체
색 온도 BBL로부터의 색 좌표 거리(y-단위)
4000 K 0.072
5000 K 0.020
5800 K 0.005
6000 K 0.002
6800 K -0.0005

표 1 및 2에서 예측된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 양태에 따른 예시적인 시스템은 종래 기술에 따른 시스템의 색 온도 범위(약 5,800 내지 6,800 K)보다 더 광범위한 범위(약 3,800 내지 10,800 K)에서 BBL로부터 0.01 y-단위 이내, 바람직하게는 0.005 y-단위 이내의 색 좌표를 갖는 빛을 방출한다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 양태에 따르는 시스템은 종래 기술 시스템보다 오류 및 발광 물질의 두께 편차에 대해 덜 민감할 것이다. 그 결과, 종래 기술 시스템에 비해 본 발명에 따라 제조된 시스템에 대한 제조 수율이 증가된다.
예를 들어, 시스템에 의해 방출된 빛의 원하는 색이 도 4에서 점(31) 및 (49)에 인접한 색 좌표에 해당한다고 가정한다. 원하는 색을 얻기 위하여, 발광 물질 두께는 미리 결정된 값과 동일해야 한다. 그러나, 공정 오류로 인해, 발광 물질은 미리 결정된 값보다 큰 두께로 제조될 수 있다.
원하는 두께보다 두꺼운 발광 물질은, 시스템 색 좌표가 발광 물질 색 좌표와 LED 색 좌표를 연결한 직선을 따라 발광 물질 색 좌표 쪽으로(즉, 도 3에서 직선(3)쪽으로) 이동하게 한다. 예를 들어, 첫 번째 바람직한 양태에 따른 시스템의 색 좌표는 도 3에서 직선(33)을 따른 점(49)로부터 직선(3) 상의 점(41) 쪽으로 이동할 것이다. 마찬가지로, 종래 기술 시스템의 색 좌표는 직선(25)를 따라 점(49)으로부터 직선(3) 상의 점(11) 쪽으로 이동할 것이다.
도 3 및 4에 도시된 대로, 첫 번째 바람직한 양태의 시스템에서는 발광 물질이 종래 기술의 시스템에서보다 예비결정된 두께 값으로부터 더 큰 편차 허용치를 가지면서도 허용되는 백색 시스템 색 출력을 갖는다. 예를 들어, 허용할만한 백색 시스템 출력을 유지하는 반면(즉, 시스템 색 좌표가 직선(45)과 직선(47) 사이에 있다) 첫 번째 바람직한 양태의 시스템의 색 좌표는 두께 편차에 의해 점(53)(여기서, 직선(33)이 직선(45)과 교차한다)까지 이동될 수 있다. 대조적으로, 조명 용도로 적합한 백색 시스템 출력을 유지하기 위해 종래 기술 시스템의 색 좌표는 두께의 편차에 의해 점(59) 까지만 이동될 수 있다. 그 이상의 두께 편차는 종래 기술 시스템의 출력을 조명 용도에 부적합하게 만든다(즉, 도 3 내지 4에서 시스템 색 좌표가 직선(45) 위의 점(59)와 점(11) 사이에 위치한다).
본 발명의 다른 바람직한 양태에서 발광 물질의 두께가 미리 결정된 값 미만일 때 종래 기술 시스템에 비해 동일한 이점이 얻어질 수 있다. 이러한 경우, 색 좌표는 단지 오른쪽으로(직선(3) 방향으로) 이동하는 대신 왼쪽으로(직선(43) 방향으로) 이동한다. 또한, 본 발명의 바람직한 양태에 따른 시스템은 발광 물질의 조성을 바꾸지 않고서도 종래 기술 시스템에 비해 더 광범위한 색 온도에서 조명 용도로 허용가능한 백색광을 제공할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 따른 백색광 조명 시스템은 여러 상이한 구조를 가질 수 있다. 바람직한 한 구조가 도 7에 도식적으로 예시되어 있다. 조명 시스템은 LED 칩(71) 및 LED 칩에 전기 부착된 도선(73)을 포함한다. 도선(73)은 더 두꺼운 도선 프레임(75)으로 지지되는 가는 와이어를 포함하거나, 자기-지지된 전극을 포함하고 도선 프레임을 생략할 수 있다. 도선(73)은 LED 칩(71)에 전류를 제공함으로써 LED 칩(71)이 470 내지 500 nm 파장의 청색광 또는 청록색광과 같은 복사광을 방출한다.
LED 칩(71)은 바람직하게는 LED 칩 및 캡슐재(79)를 둘러싸는 쉘(77) 내에 캡슐화된다. 쉘(77)은 예를 들어 투명 유리 또는 플라스틱일 수 있다. 캡슐재는 예를 들어 에폭시, 또는 실리콘과 같은 중합체 물질일 수 있다. 그러나, 쉘 또는 캡슐재는 공정을 단순화하기 위해 생략할 수 있다. 추가적으로, 쉘은 불투명 기부(bottom portion), 및 유리, 플라스틱 또는 개구를 포함하는 투명 상부를 포함할 수 있다. 추가적으로, 쉘(77)은 도면에 도시된 형상 외의 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다. LED 칩(71)은 예컨대, 도선 프레임(75), 자기 지지 전극, 쉘(77)의 바닥, 또는 쉘이나 도선 프레임에 설치된 받침대에 의해 지지될 수 있다.
조명 시스템의 첫 번째 바람직한 구조는 발광 물질(81)을 포함한다. 발광 물질은 LED 칩에 인접하여 형성된 (A1-xGdx)3D5E12:Ce 인광체 또는 섬광체(여기서 x는 0.4보다 크다)를 포함한다. 발광 물질(81)이 인광체인 경우, 인광체는 LED 칩(71)의 발광 표면 상에 떨어져 피복되거나 또는 바로 그 위에 피복된다. 발광 물질(81)이 고체 섬광체인 경우, LED 칩(71)의 발광 표면에 부착되거나 또는 그 위쪽에 떨어져 위치할 수 있다. 쉘(77) 및 캡슐재(79)는 백색광(83)이 이들을 투과할 수 있도록 투명해야 한다.
도 8은 본 발명의 두 번째 바람직한 구조를 도시하고 있다. 도 8의 구조는 발광 물질(81)이 LED 칩(71) 위쪽에 형성되는 대신 캡슐재(79) 내에 개재되어 있는 것을 제외하고는 도 7과 동일하다. 발광 물질(81)은 캡슐재(79)의 한 영역에 또는 캡슐재의 전체 부피에 걸쳐 개재된 인광체 분말을 포함할 수 있다. LED 칩(71)에 의해 방출된 청색광 또는 청록색광(85)은 인광체(81)에서 방출된 황색광과 혼합되어 백색광(83)으로 보인다.
도 9는 본 발명의 세 번째 바람직한 구조를 도시하고 있다. 도 9의 구조는 발광 물질(81)이 LED 칩(71) 위쪽에 형성되는 대신 쉘(77)에 피복된 점을 제외하고는 도 7의 구조와 동일하다. 발광 물질(81)은 바람직하게는 쉘(77)의 내부 표면에 피복된 인광체이고, 경우에 따라, 발광 물질이 쉘의 외부 표면에 피복될 수 있다. 인광체(81)는 쉘의 전체 표면 또는 쉘 표면의 상부에만 피복될 수 있다. LED 칩(71)에서 방출되는 청색광 또는 청록색광(85)은 인광체(81)에서 방출되는 황색광과 혼합되어 백색광(83)으로 보인다.
또는, 쉘(77)은 섬광체 형태의 발광 물질(81)로부터 제조될 수 있다. 물론, 도 7 내지 9의 양태는 조합될 수 있으며, 발광 물질은 임의의 두 장소 또는 세 장소 모두에 위치하거나 또는 예컨대 쉘과 분리되어 있거나 LED에 통합된 다른 적합한 위치에 위치할 수 있다.
본 발명의 네 번째 바람직한 양태에 따르면, 백색광 조명 시스템은 하기의 방법으로 제조된다. 첫 번째로, BBL 곡선에 근접한 직선을 선택한다. 예를 들어, 본 발명의 첫 번째, 두 번째 또는 세 번째 바람직한 양태에 따른 직선이 BBL에 근접한다. 그러나, BBL에 근접하는 다른 직선들을 선택할 수도 있다. 선택된 직선에 기초하여, BBL에 근접하는 직선 상의 한 점으로 나타내어지는 발광 스펙트럼을 가지는 LED를 형성한다. 추가적으로, 선택된 직선에 기초하여, BBL에 근접하는 직선 상의 다른 점으로 나타내어지는 발광 스펙트럼을 가지는 발광 물질을 형성한다.
네 번째 바람직한 양태의 방법에서, "형성"이란 용어는 LED 및/또는 발광 물질을 제조하는 것과 기존의 LED 및/또는 기존의 발광 물질을 백색광 조명 시스템 내에 설치하는 것 둘 다를 의미한다. 예를 들어, LED는 BBL에 근접한 직선상의 한 점으로 나타내어지는 피크 방출 파장을 갖는 기존의 LED를 선택하거나 구입한 후에 그 LED를 백색광 조명 시스템에 설치함으로써 시스템의 일부로서 "형성"될 수 있다. LED 칩은 쉘 내에 설치된 후에 도선에 연결될 수 있다. 추가적으로, BBL에 근접하는 하나의 직선에 기초하여 다수의 LED 및/또는 발광 물질이 형성될 수 있다. 예를 들어, BBL에 근접하는 한 직선을 선택한 후에, 다수의 LED 및/또는 발광 물질을 제조하거나 선택하여 선택된 한 직선에 기초한 조명 시스템 내에 설치할 수 있다.
발광 물질의 인광체 형태는 예를 들어, 액상(융제) 방법 또는 고상 방법과 같은 세라믹 분말 방법에 의해 제조될 수 있다. 바람직하게는, 인광체의 제조 방법은 하기의 단계를 포함한다. 첫 번째로, 인광체 재료의 출발 화합물을 도가니 또는 다른 적합한 용기, 예컨대 볼 분쇄기 내에서 혼합하여 제 1 복합 분말을 형성한다. 바람직한 출발 인광체 화합물은 화학량론적 양의 산화 세륨(CeO2), 산화 가돌리늄(GdO2), 산화 이트륨(Y2O3) 및 알루미나(Al2O3)를 포함한다. 필요시에는, 인광체 휘도 및 효율을 증가시키는 불화 암모늄, 불화 이트륨(YF3) 및/또는 불화 알루미늄(AlF3)과 같은 융제를 바람직하게는 생성된 인광체 1몰당 0.02 내지 0.2 몰%의 농도로 또한 첨가할 수 있다. 융제를 사용함으로써 YAG:Ce:Gd 인광체에 소량의 잔여 불소가 포함될 수 있다. 또는, 희토류 원소가 산 용액으로부터 공침전되어 이후에 복합 희토류 산화물 분말을 형성시킬 수 있으며, 상기 분말은 알루미나 분말 및 임의적으로 AlF3와 같은 융제와 혼합된다.
블렌딩된 제 1 분말은 이후 노 또는 도가니에서 약 2 내지 10 시간 동안 1000 내지 1600℃에서, 바람직하게는 6시간 동안 1500℃에서 소결되어 소결체 또는 소결 케이크를 형성한다. AlF3 융제가 사용되는 경우, 소결은 바람직하게는 성형 기체 또는 목탄 증기와 같은 환원성 분위기에서 일어난다. 이후에 소결체는 분쇄되어 제 2 분말을 형성한다. 바람직하게는, 제 2 분말은 약 6 미크론의 평균 입경이 될 때까지 분쇄된다. 제 2 분말은 바람직하게는 분쇄 매질인 프로판올 또는 물중에서 분쇄된 다음 건조된다. 그러나, 예를 들어 메탄올과 같은 다른 분쇄 매질이 대신 사용될 수 있다.
이어서, 제 2 분말을 백색광 조명 시스템 내에 위치시킨다. 제 2 분말은 본 발명의 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 바람직한 구조에 대해 상기 기술된 대로, LED 칩 위쪽에 떨어져 위치하거나, 캡슐재 내에 산재되거나 또는 쉘 표면에 피복될 수 있다. 바람직하게는, 제 2 분말의 현탁액 및 액체가 LED 칩 또는 쉘 표면을 피복하는데 사용될 수 있다. 현탁액은 또한 임의적으로 용매중에 결합제를 함유할 수 있다. 바람직하게는, 결합제는 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 메틸 프로판올 또는 프로필렌 글리콜 모노-메틸 에테르 아세테이트와 같은 용매중에 니트로셀룰로즈와 같은 유기물질 90 내지 95% 및 변성 에탄올 1 내지 2%를 포함한다. 결합제는 분말 입자간의 부착 및 분말 입자의 LED 또는 쉘에 대한 부착을 강화한다. 그러나, 원한다면 결합제는 공정을 단순화하기 위해 생략할 수 있다. 피복후에 현탁액은 건조되며, 결합제를 증발시키기 위해 가열될 수 있다. 피복된 제 2 분말은 용매 건조 후에 인광체로 작용한다.
인광체를 캡슐재 내에 개재시키는 경우, 인광체는 중합체 전구체에 제 2 분말로서 첨가될 수 있으며, 이어서 중합체 전구체는 경화되어 중합체 물질을 고형화할 수 있다. 다르게, 제 2 분말은 에폭시 캡슐재와 함께 혼합될 수 있다. 다른 인광체 개재 방법이 또한 사용될 수 있다.
발광 물질의 섬광체 형태는 임의의 섬광체 제조 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 섬광체는 초크랄스키(Czochralski)법, 부유대법 또는 다른 결정 성장법에 의해 형성될 수 있다. 이어서, 섬광체는 이후 LED 칩 위쪽에 설치되거나 쉘 또는 쉘 상부로 사용될 수 있다.
백색광 조명 시스템의 복사 광원은 반도체 발광 다이오드로 상기 기술되었다. 그러나, 본 발명의 복사 광원은 반도체 발광 다이오드에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 백색광 조명 시스템은 레이저 다이오드, 유기 발광 다이오드(OLED), 플라즈마 디스플레이 소자 및 형광 램프를 포함할 수 있다. 복사 광원은 전극에서 방출된 하전 입자와 충돌하여 복사 방전을 생성하는 기체를 포함할 수 있다. 상기 기체에 의해 방출된 복사광은 시스템의 일부에 피복된 발광 물질에 입사하여 발광 물질이 황색광을 방출하게 한다. 기체에 의해 생성된 복사광과 혼합된 황색광은 관측자에게 백색으로 보인다.
추가적으로, 상기 기술된 바람직한 시스템은 단일 복사 광원 및 단일 발광 물질을 함유한다. 그러나, 필요시에는, 방출된 백색광을 개선하거나 방출된 백색광을 다른 색의 빛과 결합시키기 위해 상이한 방출 색 좌표를 가지는 다수의 복사 광원 및/또는 다수의 발광 물질이 시스템에 사용될 수 있다. 예를 들어, 백색광 방출 시스템은 적색광, 녹색광 및/또는 청색광 발광 다이오드와 함께 디스플레이 소자에 사용될 수 있다.
본원에서는, 예시 목적으로 바람직한 양태들을 기재하였다. 그러나, 이러한 기술이 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이라고 받아들여져서는 안 된다. 따라서, 청구된 본 발명의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변형, 변용 및 대안이 당업의 숙련가에게 이루어질 수 있다.
본 발명의 LED-발광 물질 시스템은 색 출력이 제조 오류에 덜 민감하며, 발광 물질의 조성을 변화시키지 않으면서 광범위한 색 온도에서 조명 목적에 허용가능한 백색광을 제공할 수 있다.

Claims (53)

  1. 복사 광원의 방출 스펙트럼이 CIE 색도 도표 상의 제 1 점을 나타내고;
    발광 물질의 방출 스펙트럼이 CIE 색도 도표 상의 제 2 점을 나타내며;
    제 1 점 및 제 2 점을 연결하는 제 1 직선이, 흑체 궤적과 두 번 교차하거나, 흑체 궤적에 접하거나, 또는 제 1 직선 상의 제 3 점 및 제 4 점(여기서, 제 3 점은 제 1 색 온도에 상응하며, 제 4 점은 제 1 색 온도보다 2000K 이상 높은 제 2 색 온도에 상응한다)이 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적으로부터 0.01 y-단위 미만의 거리에 위치할 정도로 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적에 근접하는, 복사 광원과 발광 물질을 포함하는 백색광 조명 시스템으로서,
    여기서, 복사 광원이 470 nm보다 큰 피크 방출 파장을 갖는 발광 다이오드를 포함하고, 발광 물질이 (A1-xGdx)3D5E12:Ce(여기서, A는 Y, Lu, Sm 및 La 중 하나 이상을 포함하고, D는 Al, Ga, Sc 및 In 중 하나 이상을 포함하며, E는 산소를 포함하고, x는 0.4보다 크고 0.8 이하이다)를 포함하며,
    시스템에 의해 방출된 광이, 4000K 내지 6000K 범위의 색 온도에 대해 발광 물질의 두께에 독립적으로 흑체 궤적의 ±0.01 y-단위 이내의 거리에 있을 정도로, CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적에 근접하는 백색광 조명 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 직선이 흑체 궤적과 두 번 교차하는 백색광 조명 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 직선이 흑체 궤적에 접하는 백색광 조명 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 직선 상의 제 3 점 및 제 4 점이 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적으로부터 0.01 y-단위 미만의 거리에 위치하고;
    제 3 점은 제 1 색 온도에 상응하며;
    제 4 점은 제 1 색 온도보다 2000K 이상 높은 제 2 색 온도에 상응하는
    백색광 조명 시스템.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 5 항에 있어서,
    제 1 직선 상의 제 3 점 및 제 4 점이 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적으로부터 0.005 y-단위 미만의 거리에 위치하는 백색광 조명 시스템.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 6 항에 있어서,
    제 1 색 온도가 4000K이고 제 2 색 온도가 6000K인 백색광 조명 시스템.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    발광 물질이 (Y1-x-zGdxCez)3Al5O12(여기서, x 및 z는 각각 0.7>x>0.4 및 0.1>z>0 이다)를 포함하는 백색광 조명 시스템.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항에 있어서,
    발광 물질이 불소를 추가적으로 함유하는 백색광 조명 시스템.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항에 있어서,
    발광 물질이 (Y0.37Gd0.6Ce0.03)3Al5O12 인광체를 포함하는 백색광 조명 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    발광 다이오드가 470 nm보다 크고 500 nm보다 작은 피크 방출 파장을 갖는 GaN, ZnSe 및 SiC를 포함하는 하나 이상의 반도체 층을 함유하는 백색광 조명 시스템.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 12 항에 있어서,
    발광 다이오드 피크 방출 파장이 475 내지 480 nm인 백색광 조명 시스템.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 12 항에 있어서,
    발광 다이오드가 InGaN p-n 접합부를 포함하는 백색광 조명 시스템.
  15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    발광 물질이 (Y1-x-zGdxCez)3Al5O12(여기서, x 및 z는 각각 0.7>x>0.4 및 0.1>z>0 이다)를 포함하고, 발광 다이오드 피크 방출 파장이 470 nm 보다 크고 500 nm 보다 작은 백색광 조명 시스템.
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 15 항에 있어서,
    발광 다이오드를 함유하는 쉘, 및 쉘과 발광 다이오드 사이의 캡슐재를 추가로 포함하고,
    발광 물질이 a) 발광 다이오드 표면 위쪽에 피복된 인광체, b) 캡슐재에 산재된(interspersed) 인광체, c) 쉘 상에 피복된 인광체, 또는 d) 발광 다이오드 표면 위에 놓인 섬광체인
    백색광 조명 시스템.
  17. 삭제
  18. 제 1 항에 있어서,
    시스템에서 방출된 복사광의 CIE 색 좌표가 x=0.31 및 y=0.33 내지 x=0.44 및 y=0.4의 범위인 백색광 조명 시스템.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 흑체 궤적과 두 번 교차하거나, 흑체 궤적에 접하거나, 또는 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적으로부터 0.01 y-단위 미만의 거리에 위치한 제 3 점 및 제 4 점(여기서, 제 3 점은 제 1 색 온도에 상응하며, 제 4 점은 제 1 색 온도보다 2000K 이상 높은 제 2 색 온도에 상응한다)을 포함할 정도로 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적에 근접한 제 1 직선을 선택하는 단계;
    복사 광원의 방출 스펙트럼이 제 1 직선 상의 제 1 점으로 나타내어지는 복사 광원을 형성하는 단계; 및
    발광 물질의 방출 스펙트럼이 제 1 직선 상의 제 2 점으로 나타내어지는 발광 물질을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    470 nm보다 큰 피크 방출 파장을 갖는 발광 다이오드를 포함하는 복사 광원, 및 (A1-xGdx)3D5E12:Ce(여기서, A는 Y, Lu, Sm 및 La 중 하나 이상을 포함하고, D는 Al, Ga, Sc 및 In 중 하나 이상을 포함하며, E는 산소를 포함하고, x는 0.4보다 크고 0.8 이하이다)를 포함하는 발광 물질을 함유하는 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  31. 삭제
  32. 제 30 항에 있어서,
    제 1 직선이 흑체 궤적과 두 번 교차하는 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  33. 제 30 항에 있어서,
    제 1 직선이 흑체 궤적과 접하는 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  34. 제 30 항에 있어서,
    제 1 직선 상의 제 3 점 및 제 4 점이 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적으로부터 0.01 y-단위 미만의 거리에 위치하고;
    제 3 점은 제 1 색 온도에 상응하고;
    제 4 점은 제 1 색 온도보다 2000 K 이상 높은 제 2 색 온도에 상응하는
    백색광 조명 시스템의 제조방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    제 1 직선 상의 제 3 점 및 제 4 점이 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적으로부터 0.005 y-단위 미만의 거리에 위치하는 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 청구항 40은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 30 항에 있어서,
    발광 물질의 형성 단계가,
    Y2O3 분말, CeO2 분말, Al2O3 분말, GdO2 분말 및 AlF3 융제를 혼합하여 제 1 분말을 형성하는 단계;
    환원성 분위기에서 제 1 분말을 소결하여 소결체를 형성하는 단계; 및
    소결체를 제 2 분말로 전환하는 단계
    를 포함하는, 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  41. 청구항 41은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 40 항에 있어서,
    발광 다이오드의 형성 단계가 쉘 내에 발광 다이오드를 설치하는 단계와 쉘을 캡슐재로 채우는 단계를 포함하고, 추가적으로
    a) 제 2 분말과 용매의 현탁액을 발광 다이오드 표면 상에 피복하고 현탁액을 건조시키는 단계;
    b) 제 2 분말을 캡슐재에 산재시키는 단계; 및
    c) 제 2 분말과 용매의 현탁액을 쉘에 피복하고 현탁액을 건조시키는 단계중 하나
    를 포함하는, 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  42. 삭제
  43. 청구항 43은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 30 항에 있어서,
    발광 다이오드의 형성 단계가,
    제 1 직선 상의 제 1 점으로 나타내어지는 방출 스펙트럼을 갖는 기존의 발광 다이오드를 선택하는 단계; 및
    발광 다이오드를 조명 시스템에 설치하는 단계
    를 포함하는, 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  44. 청구항 44은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 30 항에 있어서,
    발광 물질의 형성 단계가,
    제 1 직선 상의 제 2 점으로 나타내어지는 방출 스펙트럼을 갖는 기존의 발광 물질을 선택하는 단계; 및
    발광 물질을 조명 시스템에 설치하는 단계
    를 포함하는, 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  45. 청구항 45은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 30 항에 있어서,
    흑체 궤적에 근접하는 제 1 직선을 선택하는 한 단계에 기초하여 다수의 발광 다이오드 및 다수의 발광 물질 중 하나 이상을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  46. 삭제
  47. 방출 스펙트럼이 CIE 색도 도표 상의 제 1 점을 나타내는 복사 광원을 선택하는 단계;
    방출 스펙트럼이 CIE 색도 도표 상의 제 2 점을 나타내고, 제 1 점 및 제 2 점을 연결하는 제 1 직선이, 흑체 궤적과 두 번 교차하거나, 흑체 궤적에 접하거나, 또는 제 1 직선 상의 제 3 점 및 제 4 점(여기서, 제 3 점은 제 1 색 온도에 상응하며, 제 4 점은 제 1 색 온도보다 2000K 이상 높은 제 2 색 온도에 상응한다)이 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적으로부터 0.01 y-단위 미만의 거리에 위치할 정도로, CIE 색도 도표 상에서 흑체 궤적에 근접하는 발광 물질을 선택하는 단계;
    복사 광원 및 발광 물질을 백색광 조명 시스템에 설치하는 단계
    를 포함하며,
    여기서, 복사 광원이 470 nm보다 큰 피크 방출 파장을 갖는 발광 다이오드를 포함하고, 발광 물질이 (A1-xGdx)3D5E12:Ce(여기서, A는 Y, Lu, Sm 및 La 중 하나 이상을 포함하고, D는 Al, Ga, Sc 및 In 중 하나 이상을 포함하며, E는 산소를 포함하고, x는 0.4보다 크고 0.8 이하이다)를 포함하는,
    복사 광원 및 발광 물질을 함유하는 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  48. 청구항 48은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 47 항에 있어서,
    발광 물질이 인광체를 포함하는
    백색광 조명 시스템의 제조방법.
  49. 청구항 49은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 48 항에 있어서,
    제 1 직선 상의 제 3 점 및 제 4 점이 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적으로부터 0.01 y-단위 미만의 거리에 위치하고;
    제 3 점은 제 1 색 온도에 상응하며;
    제 4 점은 제 1 색 온도보다 2000K 이상 높은 제 2 색 온도에 상응하는
    백색광 조명 시스템의 제조방법.
  50. 청구항 50은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 48 항에 있어서,
    복사 광원 및 발광 물질을 백색광 조명 시스템에 설치하는 단계가,
    발광 다이오드를 쉘내에 설치하는 단계, 및
    a) 인광체 현탁액을 발광 다이오드의 표면 위에 피복하고 현탁액을 건조시키는 단계;
    b) 인광체 분말 및 캡슐재를 쉘내에 산재시키는 단계; 및
    c) 인광체 분말과 용매의 현탁액을 쉘에 피복하고 현탁액을 건조시키는 단계중 하나
    를 포함하는, 백색광 조명 시스템의 제조방법.
  51. 복사 광원의 방출 스펙트럼이 CIE 색도 도표 상의 제 1 점을 나타내고;
    복사 광원이 475 내지 480 nm의 피크 방출 파장을 갖는 발광 다이오드를 포함하고;
    발광 물질의 방출 스펙트럼이 CIE 색도 도표 상의 제 2 점을 나타내고;
    제 1 점 및 제 2 점을 연결하는 제 1 직선이, 흑체 궤적과 두 번 교차하거나, 흑체 궤적에 접하거나, 또는 제 1 직선 상의 제 3 점 및 제 4 점(여기서, 제 3 점은 제 1 색 온도에 상응하며, 제 4 점은 제 1 색 온도보다 2000K 이상 높은 제 2 색 온도에 상응한다)이 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적으로부터 0.01 y-단위 미만의 거리에 위치할 정도로, CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적에 근접하며,
    여기서, 상기 발광 물질이 (A1-xGdx)3D5E12:Ce(여기서, A는 Y, Lu, Sm 및 La 중 하나 이상을 포함하고, D는 Al, Ga, Sc 및 In 중 하나 이상을 포함하며, E는 산소를 포함하고, x는 0.4보다 크고 0.8 이하이다)를 포함하는
    복사 광원 및 발광 물질을 포함하는 백색광 조명 시스템.
  52. 삭제
  53. 청구항 53은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 51 항에 있어서,
    발광 다이오드가 InGaN p-n 접합부를 포함하고;
    발광 물질이 (Y1-x-zGdxCez)3Al5O12(여기서, x 및 z는 각각 0.7>x>0.4 및 0.1>z>0 이다)를 포함하는
    백색광 조명 시스템.
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