KR100974635B1 - 산황화물계 적색 형광체 및 이를 이용한 백색 ｌｅｄ와 ｌｅｄ패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산황화물계 적색 형광체 및 이를 이용한 백색 LED와 LED패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하기의 일반식 1로 표시되는 결정을 포함하는 산황화물계 적색 형광체 및 이를 이용한 백색 LED를 제공한다. 본 발명에 의한 적색 형광체는 하기 조성의 일반식으로 표시되는 결정을 포함하여 열적 안정성과 내습성이 우수하며, 연색성이 높다.
[일반식 1]
Ca1 - aSraAbOcS:Eud, Xe -
(위 식에서, A는 2+가 또는 3+가 금속원소로 1종 이상이고; X는 할로겐족 원소이며; 0≤a≤1, 0＜b≤1, 0＜c≤1.5, 0.001≤d≤0.1, 0≤e≤0.02이다.)
[일반식 1]
Ca1 - aSraAbOcS:Eud, Xe -
(위 식에서, A는 2+가 또는 3+가 금속원소로 1종 이상이고; X는 할로겐족 원소이며; 0≤a≤1, 0＜b≤1, 0＜c≤1.5, 0.001≤d≤0.1, 0≤e≤0.02이다.)
Description
본 발명은 산황화물계 적색 형광체 및 이를 이용한 백색 LED와 LED패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정의 조성을 갖는 산황화물 결정을 포함하여 열적 안정성과 내습성이 우수하며, 연색성 및 발광효율이 높은 형광체 및 이를 이용한 백색 LED와 LED패키지에 관한 것이다.
최근, 백열 전구에 비해 수명이 길고, 소형화가 가능하며, 저전압으로 구동이 가능하다는 특징으로 인하여 가정용 형광등, LCD 백라이트 등을 비롯한 조명 분야 전반에 걸쳐 대체 광원으로서 백색 LED가 주목받고 있다.
LED는 파장 변환 재료로서 형광체를 포함하는바, 이러한 형광체를 적절히 사용하여 백색 LED를 제조할 수 있는 방법으로는 다음과 같은 것을 들 수 있다.
먼저, 삼색(적색, 녹색, 청색)LED를 모두 사용하여 백색을 구현하는 방법이 있다. 그러나, 이는 하나의 백색광원을 만들기 위해 3개의 LED를 제조하여야 한다는 점에서 제조비용이 고가이고 구동회로가 복잡하기 때문에 제품의 크기가 커진다는 단점이 있다.
둘째로, 청색 LED를 광원으로 사용하여 황색형광체를 여기시킴으로써 백색을 구현하는 방법이 있다. 대표적으로 450nm의 파장을 가지는 InGaN계 청색 LED에 (Y, Gd)3(Al, Ga)5O12:Ce의 조성식으로 표시되는 YAG:Ce 형광체를 조합한 백색 LED가 실용화되어 있는데, 이는 청색 LED에서 발생하는 청색광의 일부가 YAG:Ce 형광체를 여기시켜 황록색의 형광을 발생시키게 되며, 상기 청색과 황록색이 합성되어 백색을 발광시키는 원리를 이용한 것이다. 그러나 청색 LED에 YAG:Ce 형광체를 조합한 백색 LED의 빛은 연색지수가 낮아 색표현이 제대로 되지 않고, 발광색조가 한정되어 백색의 재현범위가 좁으며, 형광체 자체에 황색이 강한 채색이 있어 청색발광의 일부를 백색으로 흡수한다는 결점이 있다.
셋째로, 청색 LED와 청색광에 의해 여기되어 녹색 및 적색 발광하는 형광체를 사용하여 백색을 구현하는 방법이 있다. 형광체를 LED칩에 배치시켜 LED칩의 1차 발광의 일부와 형광체에 의해 파장 변환된 2차 발광을 혼색시키는 원리를 이용한 것으로, 높은 연색성을 갖는 백색광을 구현할 수 있다. 여기에서 사용되는 녹색 형광체는 티오갈라이트 그룹이 사용되는데, 대표적인 티오갈라이트 그룹의 조성은 (Ca, Sr, Ba)(Al, Ga, In)2S4:Eu(또는 Ce)으로 표현된다. 한편, 적색 형광체는 청색광에 의해 여기되어 적색 대역의 광을 발광할 수 있는 SrS:Eu, (Sr, Ca)S:Eu, CaS:Eu 또는 Y2O3:Eu로 표시되는 황화물계 또는 인화물계 형광체가 주로 사용된다. 그러나, SrS:Eu로 표시되는 적색 형광체는 발광 강도가 낮고 수분에 대한 화학적 안정성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 황화물계 및 인화물계 형광체 모두 발광 효율이 극히 낮고, 물질 자체의 반응성이 높기 때문에 제조 공정이 까다로우며, LED칩과 반응하여 제품의 내구성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
그에 따라, 상기와 같은 문제점들을 최소화하고, 발광효율이 높으면서도 열적 안정성 및 내습성이 우수한 신규의 적색 형광체의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특정의 조성을 갖는 산황화물 결정을 포함시킴으로써 열적 안정성 및 내습성이 우수하며 연색성 및 발광효율이 높은 산황화물계 적색 형광체 및 이를 포함하는 백색 LED와 LED패키지를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하기의 일반식 1로 표시되는 결정을 포함하는 산황화물계 적색 형광체를 제공한다.
[일반식 1]
Ca1 - aSraAbOcS:Eud, Xe -
(위 식에서, A는 2+가 또는 3+가 금속원소로 1종 이상이고; X는 할로겐족 원소이며; 0≤a≤1, 0＜b≤1, 0＜c≤1.5, 0.001≤d≤0.1, 0≤e≤0.02이다.)
또한, 본 발명은,
상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체의 표면에 MgO, Al2O3, SiO2 및 TiO2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 산화물이 코팅된 것을 특징으로 하는 산황화물계 적색 형광체를 제공한다.
또한, 본 발명은,
상기 산황화물계 적색 형광체의 입자사이즈는 3~40㎛인 것을 특징으로 하는 산황화물계 적색 형광체를 제공한다.
또한, 본 발명은,
본 발명에 의한 산황화물계 적색 형광체와 O 또는 N 또는 S가 포함된 황색 형광체를 혼합한 형광체 조합과 발광파장이 420nm~470nm인 청색 LED를 조합하여 제조된 백색 LED를 제공한다.
또한, 본 발명은,
본 발명에 의한 산황화물계 적색 형광체와 O 또는 N 또는 S가 포함된 녹색 형광체를 혼합한 형광체 조합과 발광파장이 420nm~470nm인 청색 LED를 조합하여 제조된 백색 LED를 제공한다.
또한, 본 발명은,
발광파장이 420nm~470nm인 청색 LED와 상기 청색 LED칩에 전류를 인가하기 위한 리드단자들이 구비되고, 상기 청색 LED칩이 놓이는 개구부가 형성된 하우징 및 상기 개구부 내에 충전되어 상기 청색 LED칩을 보호하는 광투과성의 봉지부재를 포함하되, 상기 봉지부재는 본 발명에 의한 산황화물계 적색형광체, 실리콘 수지 또는 에폭시 수지를 포함하는 형광체 페이스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED패키지를 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 제 1형태에 따라서, 본 발명에 의한 산황화물계 적색 형광체는 하기의 일반식 1로 표시되는 결정을 포함한다.
[일반식 1]
Ca1 - aSraAbOcS:Eud, Xe -
상기 일반식 1에서, A는 2+가 또는 3+가 금속원소로 1종 이상이고, X는 할로겐족 원소이며, 0≤a≤1, 0＜b≤1, 0＜c≤1.5, 0.001≤d≤0.1, 0≤e≤0.02이다.
상기 본 발명의 바람직한 제 1형태에 의하면, 형광체가 상기 일반식 1의 결정을 포함함으로써 열적안정성 및 내습성이 우수하며, 연색성이 높아 우수한 발광 효율을 갖는다. 상기 본 발명의 바람직한 제 1형태에 따른 형광체는 deep red로서 그 파장이 631nm~662nm인바, 소량만으로도 연색성이 매우 우수하게 발현된다. 상기 본 발명의 바람직한 제 1형태에 의한 형광체는 상기 일반식 1의 결정을 포함하며, 다른 형광물질을 포함하여도 좋다.
본 발명의 바람직한 제 1형태에 있어서, 본 발명에 의한 상기 일반식 1의 산황화물계 적색 형광체의 제조방법은 적어도, Ca의 전구체, Sr의 전구체, A의 전구체, Eu의 전구체를 포함하는 활성제 전구체 및 X의 전구체를 포함하는 원료를 혼합하는 제 1단계; 및 상기 원료를 소성로에 투입하여 소성하는 제 2단계를 포함한다. 이 때, 상기 제 2단계(소성 단계)는, 소성로 내에 H2/N2 가스를 5~45cc/min으로 주입해주면서 800℃~950℃까지 승온하는 단계 및 H2/N2 가스 존재하에 800℃~950℃의 온도로 2~5시간 동안 유지하는 단계를 포함하는 것이 좋다.
본 발명에 의한 상기 일반식 1의 산황화물계 적색 형광체의 제조방법에 있어서 상기 Ca의 전구체는 Ca를 함유하는 화합물로서, 바람직하게는 Ca황화물로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는 CaS일 수 있다. 또한 상기 Sr의 전구체는 Sr을 함유하는 화합물로서, 바람직하게는 Sr황화물로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는 SrS일 수 있다. 또한 상기 A의 전구체는 2+가 또는 3+가 금속원소를 함유하는 화합물로서, 바람직하게는 Y, Gd, Ga, Sc, La, Mg 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속화합물일 수 있고, 더욱 바람직하게는 발광효율이 비교적 높은 Y, Ga, Sc 및 La으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속화합물일 수 있다. 보다 구체적인 화합물로는 Y2O3, Ga2O3, Sc2O3 및 La2O3로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 또한 상기 X의 전구체는 할로겐족 원소를 함유하는 할로겐 염으로서, 예를 들어 BaCl2, BaF2, NH4Cl 및 NH4F로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 NH4Cl을 사용하는 것이 발광효율 측면에서 좋다.
한편, 본 발명의 바람직한 제 2형태에 있어서, 본 발명에 의한 산황화물계 적색 형광체는 상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체의 표면에 MgO, Al2O3, SiO2 및 TiO2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 산화물이 코팅될 수 있다. 본래 황화물계 적색 형광체는 발광 효율이 우수하지만 열적 안정성과 내습성이 취약한 단점이 있는바, 산황화물계 적색 형광체를 만들면 산소를 결합한 효과로 인하여 수분과의 접촉시에도 신뢰성이 확보된다. 그러나 이러한 산황화물계 적색 형광체는 황변 현상이 발생하게 되는데, MgO, Al2O3, SiO2 및 TiO2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 산화물로 상기 형광체 표면을 코팅하여 주는 경우 이러한 황변 현상을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 제 2형태에 있어서, 본 발명에 의한 상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체의 표면에 MgO를 코팅하는 방법은 적어도, Mg(NO3)2·6H2O를 2-프로판올에 녹이고 본 발명에 의한 상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체를 넣어 형광체 혼합물을 제조하는 제 1단계; NH4OH를 이용하여 상기 형광체 혼합물의 pH를 조절하면서 형광체에 대하여 1중량%~30중량%의 Mg(OH)2를 상기 형광체 표면에 응결시키는 제 2단계; 및 Mg(OH)2로 코팅된 형광체를 걸러내어 세척한 후, 300℃~400℃의 온도에서 질소분위기 하에 1~2시간 소성하여 Mg(OH)2를 산화시키는 제 3단계;를 포함한다.
본 발명에 의한 상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체의 표면에 Al2O3를 코팅하는 방법은 적어도, AlCl3을 2-프로판올에 녹이고 본 발명에 의한 상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체를 넣어 형광체 혼합물을 제조하는 제 1단계; NH4OH를 이용하여 상기 형광체 혼합물의 pH를 조절하면서 형광체에 대하여 1중량%~30중량%의 Al(OH)3를 상기 형광체 표면에 응결시키는 제 2단계; 및 Al(OH)3로 코팅된 형광체를 걸러내어 세척한 후, 300℃~400℃의 온도에서 질소분위기 하에 1~2시간 소성하여 Al(OH)3를 산화시키는 제 3단계;를 포함한다.
본 발명에 의한 상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체의 표면에 SiO2를 코팅하는 방법은 적어도, Si(OC2H5)4(TEOS: Tetraethyl Ortosilicate)를 에탄올에 녹이고 본 발명에 의한 상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체를 넣어 형광체 혼합물을 제조하는 제 1단계; 상기 형광체 혼합물에 H2O를 첨가하여 가수분해 및 축합반응을 유도하는 제 2단계; NH4OH를 이용하여 상기 H2O가 첨가된 형광체 혼합물의 pH를 조절하면서 50℃~100℃의 온도에서 1~2시간 반응시키는 제 3단계; 및 상기 제 3단계를 거친 형광체를 걸러내어 세척한 후, 300℃~400℃의 온도에서 질소분위기 하에 1~2시간 소성하는 제 4단계;를 포함한다.
본 발명에 의한 상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체의 표면에 TiO2를 코팅하는 방법은 적어도, 티타늄 에톡사이드를 에탄올에 녹이고 본 발명에 의한 상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체를 넣어 형광체 혼합물을 제조하는 제 1단계; 상기 형광체 혼합물에 H2O를 첨가하여 가수분해 및 축합반응을 유도하는 제 2단계; NH4OH를 이용하여 상기 H2O가 첨가된 형광체 혼합물의 pH를 조절하면서 50℃~100℃의 온도에서 1~2시간 반응시키는 제 3단계; 및 상기 제 3단계를 거친 형광체를 걸러내어 세척한 후, 300℃~400℃의 온도에서 질소분위기 하에 1~2시간 소성하는 제 4단계;를 포함한다.
상기 본 발명의 제 1형태, 제 2형태에 있어서, 본 발명에 의한 산황화물계 적색 형광체의 입자사이즈는 3~40㎛인 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 제 1형태, 제 2형태에 있어서, 상기 일반식 1의 A는 2+가 또는 3+가 금속원소로서, Y, Gd, Ga, Sc, La, Mg 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 발광효율이 비교적 높은 Y, Ga, Sc 및 La으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 제 1형태, 제 2형태에 있어서, 상기 일반식 1의 X는 할로겐족 원소로서, F 및 Cl로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하고, 특히 형광체 제조시 소성온도가 900℃~950℃인 경우 X는 Cl인 것이 발광효율 측면에서 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 제 1형태, 제 2형태에 있어서, 상기 일반식 1의 a는 0＜a≤0.3을 만족하는 것이 바람직하다. 상기 a값이 0.3을 초과하면 Sr의 조성이 증가하게 되며, 이에 따라 파장대가 단파장으로 이동한다.
또한, 상기 본 발명의 제 1형태, 제 2형태에 있어서, 상기 일반식 1의 b는 0＜b≤0.3을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 제 1형태, 제 2형태에 있어서, 상기 일반식 1의 Eu는 모체 Ca1 - aSraAbOcS에 대하여 0.001이상~0.1이하의 몰비로 조성된다(0.001≤d≤0.1). 이 때, 바람직하게는 0.00625≤d≤0.0125를 만족하는 것이 발광효율 측면에서 좋다.
또한, 상기 본 발명의 제 1형태, 제 2형태에 있어서, 상기 일반식 1의 X가 Cl인 경우, e는 발광효율 측면에서 0.0037≤e≤0.0075를 만족하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 바람직한 제 3형태에 따라서, 본 발명의 백색 LED는 본 발명의 제 1형태 또는 제 2형태의 산황화물계 적색 형광체와 O 또는 N 또는 S가 포함된 황색 형광체를 혼합한 형광체 조합과 발광파장이 420nm~470nm인 청색 LED를 조합하여 제조한다.
한편, 본 발명의 바람직한 제 4형태에 따라서, 본 발명의 백색 LED는 본 발명의 제 1형태 또는 제 2형태의 산황화물계 적색 형광체와 O 또는 N 또는 S가 포함된 녹색 형광체를 혼합한 형광체 조합과 발광파장이 420nm~470nm인 청색 LED를 조합하여 제조한다.
한편, 본 발명의 바람직한 제 5형태에 따라서, 본 발명의 백색 LED패키지는 적어도, 본 발명에 의한 일반식 1의 조성을 갖는 산황화물 적색형광체가 실리콘 수지 또는 에폭시 수지에 분산되어 있는 형광체 페이스트를 발광파장이 420nm~470nm인 청색 LED의 표면에 분사하여 형광체 막을 형성하는 단계 및 상기 LED를 투광성 몰딩수지로 봉지하는 단계를 포함함으로써 제조한다.
상기 본 발명의 바람직한 제 3형태 내지 제 5형태에 의한 백색 LED는 연색성이 매우 우수하다.
본 발명에 의하면, 상기 일반식 1로 표시되는 결정을 포함함으로써 열적안정성 및 내습성이 우수하며, 연색성이 높고, 우수한 발광 효율을 갖는다.
도 1a는 본 발명의 실시예 1 내지 7에 따라 제조된 형광체의 XRD 데이터를 평가한 그래프이다.
도 1b는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 형광체에 있어서 Y2O3의 함량에 변화를 준 형광체의 XRD 데이터를 평가한 그래프이다.
도 1c는 본 발명의 실시예 1 내지 7에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 8 내지 27에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 28 내지 33에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 34 내지 40에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 41 내지 46에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 47 내지 52에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예 53 내지 56에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예 57 내지 60에 따라 제조된 형광체의 SEM 이미지이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 형광체의 SEM 이미지이다.
도 13은 본 발명의 실시예 61에 따라 제조된, MgO가 코팅된 형광체의 SEM 이미지이다.
도 14는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 형광체의 EDX 측정 스펙트럼이다.
도 15는 본 발명의 실시예 61에 따라 제조된, MgO가 코팅된 형광체의 EDX 측정 스펙트럼이다.
도 16은 본 발명의 실시예 62 내지 64에 따라 제조된 백색 LED의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 17은 본 발명의 실시예 65 내지 67에 따라 제조된 백색 LED의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 18은 본 발명의 실시예 69 내지 71에 따라 제조된 백색 LED의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 19는 본 발명의 실시예 72에 따라 제조된 백색 LED의 100시간 단위 광도를 나타냄으로써 신뢰도를 평가한 그래프이다.
도 20은 본 발명에 의한 산황화물계 적색형광체를 포함하는 형광체 페이스트 및 청색 LED를 이용하여 제조한 백색 LED패키지의 모식도이다.
도 1b는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 형광체에 있어서 Y2O3의 함량에 변화를 준 형광체의 XRD 데이터를 평가한 그래프이다.
도 1c는 본 발명의 실시예 1 내지 7에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 8 내지 27에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 28 내지 33에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 34 내지 40에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 41 내지 46에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 47 내지 52에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예 53 내지 56에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예 57 내지 60에 따라 제조된 형광체의 SEM 이미지이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 형광체의 SEM 이미지이다.
도 13은 본 발명의 실시예 61에 따라 제조된, MgO가 코팅된 형광체의 SEM 이미지이다.
도 14는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 형광체의 EDX 측정 스펙트럼이다.
도 15는 본 발명의 실시예 61에 따라 제조된, MgO가 코팅된 형광체의 EDX 측정 스펙트럼이다.
도 16은 본 발명의 실시예 62 내지 64에 따라 제조된 백색 LED의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 17은 본 발명의 실시예 65 내지 67에 따라 제조된 백색 LED의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 18은 본 발명의 실시예 69 내지 71에 따라 제조된 백색 LED의 발광효율을 평가한 그래프이다.
도 19는 본 발명의 실시예 72에 따라 제조된 백색 LED의 100시간 단위 광도를 나타냄으로써 신뢰도를 평가한 그래프이다.
도 20은 본 발명에 의한 산황화물계 적색형광체를 포함하는 형광체 페이스트 및 청색 LED를 이용하여 제조한 백색 LED패키지의 모식도이다.
이하 실시예에 의하여 본 발명에 관해 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 명확하게 이해하기 위한 목적으로 기재되는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 목적 및 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변형시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
<실시예 1 내지 7>
Ca
0
.85
Sr
0
.15
A
0.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조 및 분광특성 실험
먼저, 하기 [표 1]에 보인 바와 같은 조성과 비율이 되도록 원료 CaS, SrS, A2O3(또는 AO), Eu2O3 및 NH4Cl을 이하와 같은 함량으로 혼합 조성하였다. 여기에서 상기 A2O3(또는 AO)는 A가 2+가 또는 3+가 금속원소로서, Y, Gd, Ga, Sc, La, Mg 및 Zn을 포함하는 화합물을 사용하였다.
1) 실시예 1
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, Y2O3 0.1129g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
2) 실시예 2
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, Gd2O3 0.1813g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
3) 실시예 3
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, Ga2O3 0.09372g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
4) 실시예 4
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, Sc2O3 0.0689g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
5) 실시예 5
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, La2O3 0.1629g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
6) 실시예 6
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, MgO 0.0403g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
7) 실시예 7
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, Zn2O3 0.0814g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
다음으로, 상기 혼합 원료를 알루미나 소성로에 넣고 H2/N2 가스를 10cc/min으로 주입해주면서 10℃/min의 승온속도로 900℃까지 올려주었다. 그리고 H2/N2 가스를 계속 주입해주면서 소성로 내의 온도를 900℃의 온도로 3시간 동안 유지하여 본 실시예 1 내지 7에 따른 각각의 형광체를 얻었다.
1) 실시예 1
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, Y2O3 0.1129g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
2) 실시예 2
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, Gd2O3 0.1813g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
3) 실시예 3
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, Ga2O3 0.09372g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
4) 실시예 4
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, Sc2O3 0.0689g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
5) 실시예 5
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, La2O3 0.1629g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
6) 실시예 6
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, MgO 0.0403g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
7) 실시예 7
CaS 0.6132g, SrS 0.1795g, Zn2O3 0.0814g, Eu2O3 0.0216g, NH4Cl 0.0040g
다음으로, 상기 혼합 원료를 알루미나 소성로에 넣고 H2/N2 가스를 10cc/min으로 주입해주면서 10℃/min의 승온속도로 900℃까지 올려주었다. 그리고 H2/N2 가스를 계속 주입해주면서 소성로 내의 온도를 900℃의 온도로 3시간 동안 유지하여 본 실시예 1 내지 7에 따른 각각의 형광체를 얻었다.
위와 같이 얻어진 형광체 결정에 대하여 XRD 데이터 측정 및 발광효율을 평가하고, 그 결과를 첨부된 도 1a, 1b, 1c 및 하기의 [표 1]에 나타내었다. 먼저 도 1a에서 알 수 있듯, 실시예 1 내지 7에 따라 제조된 형광체( Ca0.85Sr0.15A0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075)는 원료물질인 Y2O3, Ca0.5Sr0.5S 및 CaS에서 나타나는 피크를 모두 갖는바, 공간그룹 Fm-3m을 갖는 입방정(cubic) 구조인 CaS와 Ca0.5Sr0.5S 상이 존재한다는 사실을 확인하였으며, 이러한 사실을 본원발명의 형광체가 Ca1-aSraS 결정형임을 뒷받침하였다. 또한, 도 1b는 원료물질 Y2O3를 증가하여 주면서 생성된 형광체의 XRD데이터를 측정한 결과인데, Y2O3가 증가함에 따라 Ca1-aSraS 결정형에 Y2O3결정성이 증가됨을 알 수 있었고, 이러한 사실로부터 본원발명의 형광체는 Y2O3결정을 포함함을 알 수 있었다. 한편 도 1c에서 알 수 있는 바와 같이 A가 Y인 경우 λ=656nm에서 가장 높은 발광효율을 보였다. 또한, A가 La, Ga, Sc인 경우도 비교적 높은 발광효율을 나타내었는바, 바람직한 구성으로 채택할 수 있음을 알 수 있었다.
[표 1]
<실시예 8 내지 27>
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조 및 발광효율 실험
형광체 제조시 사용하는 X의 전구체의 종류에 따라 생성된 형광체의 발광효율을 알아보고자, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 원료로 사용되는 X의 전구체를 BaCl2, BaF2, NH4Cl 및 NH4F로 달리하고, 소성온도를 달리함으로써 형광체를 제조하였다. 또한, 이와 대비하기 위하여 X의 전구체를 사용하지 않고 형광체를 제조하였다. 소성온도 및 X의 전구체에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 측정하고(도 2), 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
[표 2]
상기 본 실시예 8 내지 27에 따라 제조된 형광체는 일반식 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성을 가지는데, 상기 [표 2]에 나타난 바와 같이 형광체 내에 할로겐족 원소가 포함된 경우 발광효율이 높아짐을 알 수 있었고, X의 전구체로 NH4Cl을 사용하고, 소성온도가 900℃~950℃인 경우 발광효율이 우수함을 알 수 있었다(실시예 19, 실시예 24).
<실시예 28 내지 33>
Ca
와
Sr
의 조성비에 따른
Ca
1
-
a
Sr
a
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조 및 분광특성 실험
Ca와 Sr의 조성비에 따른 분광특성을 알아보고자, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 원료 CaS 및 SrS의 함량을 달리하여 형광체를 제조하였다. 제조된 형광체의 발광효율을 측정하고(도 3), 그 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다.
[표 3]
상기 본 실시예 28 내지 33에 따라 제조된 형광체는 일반식 Ca1 -aSraY0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성을 가지는데, 상기 [표 3]에 나타난 바와 같이 Sr이 증가할수록 청색편이가 나타남을 알 수 있었다(λmax:655nm → 631nm로 이동). 또한 상기 [표 3]에 나타난 발광효율의 측면에서 볼 때, Sr의 농도, 즉 a는 0＜a≤0.3인 경우가 바람직하였고, a가 0.15인 경우 최적의 특성을 가짐을 알 수 있었다.
<실시예 34 내지 40>
Y
2
O
3
첨가량에 따른
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
b
O
1
.5
b
S
:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조 및 분광특성 실험
Y2O3 첨가량에 따른 분광특성을 알아보고자, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 원료 Y2O3의 함량을 달리하여 형광체를 제조하였다. 제조된 형광체의 발광효율을 측정하고(도 4), 그 결과를 하기 [표 4]에 나타내었다.
[표 4]
상기 본 실시예 34 내지 40에 따라 제조된 형광체는 일반식 Ca0.85Sr0.15YbO1.5bS:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성을 가지는데, 상기 [표 4]에 나타난 바와 같이 Y2O3를 첨가하지 않은 실시예 34와 Y2O3를 첨가한 실시예 35를 대비하여 볼 때, 발광효율에는 차이가 없지만, Y2O3를 첨가하면 적색편이가 일어남을 알 수 있었다(λmax:653nm → 656nm로 이동). 또한 상기 [표 4]에 나타난 발광효율 및 중심파장의 측면에서 볼 때, Y의 농도, 즉 b는 0＜a≤0.3인 경우가 바람직하였고, b가 0.1인 경우 최적의 특성을 가짐을 알 수 있었다.
<실시예 41 내지 46>
Eu
첨가량에 따른
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
d
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조 및 분광특성 실험
Eu 첨가량에 따른 분광특성을 알아보고자, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 원료 Eu2O3의 함량을 달리하여 형광체를 제조하였다. 제조된 형광체의 발광효율을 측정하고(도 5), 그 결과를 하기 [표 5]에 나타내었다.
[표 5]
상기 본 실시예 41 내지 46에 따라 제조된 형광체는 일반식 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eud, Cl- 0.0075 조성을 가지는데, 상기 [표 5]에 나타난 바와 같이 Eu를 첨가할수록 적색편이가 일어남을 알 수 있었다(λmax:652nm → 661nm로 이동). 그러나 상기 [표 5]에 나타난 발광효율의 측면에서 볼 때, Eu의 농도, 즉 d는 0.00625≤d≤0.0125인 경우가 바람직함을 알 수 있었다.
<실시예 47 내지 52>
Cl
-
첨가량에 따른
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
e
조성의 형광체 제조 및 분광특성 실험
Cl- 첨가량에 따른 분광특성을 알아보고자, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 원료 NH4Cl의 함량을 달리하여 형광체를 제조하였다. 제조된 형광체의 발광효율을 측정하고(도 6), 그 결과를 하기 [표 6]에 나타내었다.
[표 6]
상기 본 실시예 47 내지 52에 따라 제조된 형광체는 일반식 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- e 조성을 가지는데, 할로겐족 원소는 결정의 안정화에 기여하나, 과량 첨가되는 경우 형광체에 녹음 현상이 일어나기 때문에 상기 [표 6]에 나타난 바와 같이 Cl-의 농도가 증가할수록 발광효율이 감소함을 알 수 있었다. 상기 [표 6]에 나타난 발광효율의 측면에서 볼 때, Cl-의 농도, 즉 e는 0.0037≤e≤0.0075인 경우가 바람직함을 알 수 있었다.
<실시예 53 내지 56>
소성온도(합성온도)에 따른
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조 및 분광특성/입자특성 실험
형광체 제조시 소성온도(합성온도)에 따른 분광특성을 알아보고자, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 소성온도를 800℃~950℃의 범위 내에서 달리하여 형광체를 제조하였다. 제조된 형광체의 발광효율을 측정하고(도 7), 그 결과를 하기 [표 7]에 나타내었다.
[표 7]
상기 본 실시예 53 내지 56에 따라 제조된 형광체는 일반식 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성을 가지는데, 상기 [표 7]에 나타난 바와 같이 소성온도가 900℃인 경우 발광효율이 가장 우수함을 알 수 있었다.
한편, 상기한 소성온도(합성온도)에 따라 제조된 일반식 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성을 갖는 본 발명의 형광체의 SEM이미지를 도 8 내지 11에 나타내고, 각 형광체들의 입자사이즈 측정 결과를 하기 [표 8]에 나타내었다.
[표 8]
본 발명에 의한 형광체의 입자사이즈는 3㎛~40㎛인 것이 바람직한데, 상기 [표 8]에서 알 수 있는 바와 같이 입자사이즈와 밀접한 관련이 있는 소성온도를 800℃~950℃범위로 설정하였을 때 상기의 바람직한 입자사이즈를 만족한다는 사실을 알 수 있었다.
<실시예 61>
MgO
,
Al
2
O
3
,
SiO
2
또는
TiO
2
가 코팅된
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조 및
MgO
가 코팅된 형광체의 입자특성 실험
1)
MgO
가 코팅된
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조
먼저, 1g의 Mg(NO3)2·6H2O를 100㎖의 2-프로판올에 녹이고 10g의 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성의 형광체를 넣어주어 형광체 혼합물을 제조하였다. 상기 형광체 혼합물에 NH4OH를 넣어줌으로써 pH를 조절하면서 형광체에 대하여 1중량%~30중량%을 차지하도록 0.23g의 Mg(OH)2를 상기 형광체 표면에 응결시켰다. Mg(OH)2로 코팅된 형광체를 걸러내어 세척한 후, 400℃의 온도에서 질소분위기 하에 2시간 소성하여 Mg(OH)2를 산화시킴으로써 MgO가 코팅된 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성의 형광체를 제조하였다.
2)
Al
2
O
3
가 코팅된
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조
먼저, 1g의 AlCl3을 100㎖의 2-프로판올에 녹이고 10g의 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성의 형광체를 넣어주어 형광체 혼합물을 제조하였다. 상기 형광체 혼합물에 NH4OH를 넣어줌으로써 상기 형광체 혼합물의 pH를 조절하면서 형광체에 대하여 1중량%~30중량%를 차지하도록 0.58g의 Al(OH)3를 상기 형광체 표면에 응결시켰다. Al(OH)2로 코팅된 형광체를 걸러내어 세척한 후, 400℃의 온도에서 질소분위기 하에 2시간 소성하여 Al2O3가 코팅된 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성의 형광체를 제조하였다.
3)
SiO
2
가 코팅된
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조
먼저 1g의 Si(OC2H5)4(TEOS: Tetraethyl Ortosilicate)를 100㎖의 에탄올에 녹이고 10g의 Ca0 .85Sr0 .15Y0 .1O0 .15S:Eu0 .0125, Cl- 0.0075 조성의 형광체를 넣어주어 형광체 혼합물을 제조하였다. 상기 형광체 혼합물에 H2O를 첨가하여 가수분해 및 축합반응을 유도하였다. NH4OH를 이용하여 상기 H2O가 첨가된 형광체 혼합물의 pH를 조절하면서 80℃의 온도에서 2시간 반응시킨 다음, 형광체를 걸러내어 세척한 후, 400℃의 온도에서 질소분위기 하에 2시간 소성하여 SiO2가 코팅된 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성의 형광체를 제조하였다.
4)
TiO
2
가 코팅된
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 제조
먼저 1g의 티타늄에톡사이드를 100㎖의 에탄올에 녹이고 10g의 Ca0.85Sr0.15Y0.1O0.15S:Eu0.0125, Cl- 0.0075 조성의 형광체를 넣어주어 형광체 혼합물을 제조하였다. 상기 형광체 혼합물에 H2O를 첨가하여 가수분해 및 축합반응을 유도하였다. NH4OH를 이용하여 상기 H2O가 첨가된 형광체 혼합물의 pH를 조절하면서 80℃의 온도에서 2시간 반응시킨 다음, 형광체를 걸러내어 세척한 후, 400℃의 온도에서 질소분위기 하에 2시간 소성하여 SiO2가 코팅된 Ca0 .85Sr0 .15Y0 .1O0 .15S:Eu0 .0125, Cl- 0.0075 조성의 형광체를 제조하였다.
도 12 및 도 13은 본 발명에 의해 제조된 Ca0 .85Sr0 .15Y0 .1O0 .15S:Eu0 .0125, Cl- 0.0075 조성의 형광체의 MgO 코팅 전(도 12) 및 코팅 후(도 13)의 SEM 이미지이다. 도 13에서 잘 나타나있듯, MgO가 형광체 표면에 코팅됨으로써 표면이 개질되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명의 Ca0 .85Sr0 .15Y0 .1O0 .15S:Eu0 .0125, Cl- 0.0075 조성의 형광체의 MgO 코팅 전 및 코팅 후의 EDX 측정 스펙트럼을 도 14 및 도 15에 나타내고, 그 결과를 하기의 [표 9] 및 [표 10]에 나타내었다.
[표 9]
[표 10]
상기 [표 10] 및 도 15에서 알 수 있는 바와 같이, [표 9] 및 도 14에는 존재하지 않던 Mg가 출현하였음을 볼 때, MgO가 안정적으로 형광체의 표면에 코팅되었음을 알 수 있었다.
<실시예 62 내지 64>
MgO
가 코팅된
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체를 이용한 백색
LED
의 제조 및 분광특성 실험
상용의 질화물 적색 형광체 CASN(미쓰비시화학)과 본 발명에 의한 MgO가 코팅된 형광체를 이용하여 제조한 백색 LED의 CIE, 연색성, 상대광도 및 색온도 등의 분광특성을 비교분석하기 위하여 다음과 같이 백색 LED를 제조하였다.
먼저, 사파이어 기판 상에, GaN 핵생성층 25nm, n-GaN층(금속:Ti/Al) 1.2㎛, 5층의 InGaN/GaN 다중양자우물층, InGaN층 4nm, GaN층 7nm 및 p-GaN층(금속:Ni/Au) 0.11㎛를 각각 차례로 형성시켜 청색 LED 3개를 제조하였다.
이어서 상기한 각각의 청색 LED 표면에 상용 황색 형광체(YAG:Ce), 황색 형광체(YAG:Ce)와 질화물 적색 형광체(CASN), 황색 형광체(YAG:Ce)와 MgO 코팅된 본 발명의 형광체(Ca0 .85Sr0 .15Y0 .1O0 .15S:Eu0 .0125, Cl- 0.0075 조성)를 실리콘 수지를 이용하여 각각 도포함으로써 3개의 백색 LED를 제조하고, 각각의 백색 LED의 발광효율을 측정함과 동시에(도 16), 각각의 백색 LED의 CIE, 연색성, 상대광도 및 색온도 값을 측정하여 하기 [표 11]에 나타내었다.
[표 11]
도 16 및 상기 [표 11]에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 MgO가 코팅된 형광체를 도포한 백색 LED는 질화물 적색 형광체를 이용한 백색 LED와 거의 대응한 발광효율을 나타내었으며, 연색성이 보다 우수함을 알 수 있었다.
<실시예 65 내지 67>
MgO
가 코팅된
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 함량별 백색 LED의 제조 및 분광특성 실험 1
상기 실시예 62와 동일한 방법으로 제조한 3개의 청색 LED 표면에, 상용 황색 형광체(YAG:Ce)와 MgO 코팅된 본 발명의 형광체(Ca0 .85Sr0 .15Y0 .1O0 .15S:Eu0 .0125, Cl- 0.0075 조성) 3%, 9%, 12%를 실리콘 수지를 이용하여 각각 도포함으로써 3개의 백색 LED를 제조하고, 각각의 백색 LED의 발광효율을 측정함과 동시에(도 17), 각각의 백색 LED의 CIE, 연색성, 상대광도 및 색온도 값을 측정하여 하기 [표 12]에 나타내었다.
[표 12]
도 17 및 상기 [표 12]에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 MgO가 코팅된 형광체의 농도를 조절함으로써, 제조된 LED의 연색성, 색온도 등을 자유롭게 조절할 수 있음을 알 수 있었다.
<실시예 68 내지 71>
MgO
가 코팅된
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체 함량별
LED
의 제조 및 분광특성 실험 2
상기 실시예 62와 동일한 방법으로 제조한 4개의 청색 LED 표면에, 녹색형광체(β-SiAlON:Eu) 및 MgO 코팅된 본 발명의 형광체(Ca0 .85Sr0 .15Y0 .1O0 .15S:Eu0 .0125, Cl- 0.0075 조성)0%, 3%, 9%, 12%를 실리콘 수지를 이용하여 각각 도포함으로써 4개의 LED를 제조하고, 각각의 LED의 발광효율을 측정함과 동시에(도 18), 각각의 LED의 CIE, 연색성, 상대광도 및 색온도 값을 측정하여 하기 [표 13]에 나타내었다.
[표 13]
도 18 및 상기 [표 13]에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 MgO가 코팅된 형광체와 녹색형광체(β-SiAlON:Eu)를 혼합함으로써 백색 LED를 제조할 수 있었고, 본 발명에 따른 MgO가 코팅된 형광체의 농도를 조절함으로써, 제조된 LED의 연색성, 색온도 등을 자유롭게 조절할 수 있음을 알 수 있었다.
<실시예 72>
MgO
가 코팅된
Ca
0
.85
Sr
0
.15
Y
0
.1
O
0
.15
S:
Eu
0
.0125
,
Cl
-
0.0075
조성의 형광체를 이용하여 제조한 백색
LED
의 신뢰성 실험
상기 실시예 62와 동일한 방법으로 제조한 3개의 청색 LED 표면에, 상기한 각각의 청색 LED 표면에 상용 황색 형광체(YAG:Ce)와 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 MgO 코팅 전의 형광체, 황색 형광체(YAG:Ce)와 질화물 적색 형광체(CASN), 황색 형광체(YAG:Ce)와 MgO 코팅(10중량%)된 본 발명의 형광체(Ca0 .85Sr0 .15Y0 .1O0 .15S:Eu0 .0125, Cl- 0.0075 조성)를 실리콘 수지를 이용하여 각각 도포함으로써 3개의 백색 LED를 제조하였다.
상기 제조된 3개의 백색 LED를 20mA, 2.9V의 조건하에 지속적으로 1000시간 동안 발광하도록 하고, 100시간 단위로 광도를 측정하였다(도 19).
도 19에 나타난 바와 같이, MgO가 코팅되지 않은 형광체는 시간 단위로 광도가 급격히 감소함을 알 수 있으나, MgO로 코팅된 본 발명의 형광체는 광도가 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있었고, 이러한 결과는 본 발명에 의한 MgO 코팅 형광체가 기존의 질화물 적색 형광체를 대체할 수 있을 정도로 신뢰성이 우수하다는 사실을 뒷받침해주었다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예 및 실험데이터에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 하우징 20: 제 1리드프레임
21: 제 2리드프레임 30: 청색 LED
40: 형광체 페이스트 50: 봉지부재
60: 렌즈
21: 제 2리드프레임 30: 청색 LED
40: 형광체 페이스트 50: 봉지부재
60: 렌즈
Claims (12)
- 하기의 일반식 1로 표시되는 결정을 포함하는 산황화물계 적색 형광체.
[일반식 1]
Ca1 - aSraAbOcS:Eud, Xe -
(위 식에서, A는 2+가 또는 3+가 금속원소로 1종 이상이고; X는 할로겐족 원소이며; 0≤a≤1, 0＜b≤1, 0＜c≤1.5, 0.001≤d≤0.1, 0≤e≤0.02이다.) - 제 1항에 있어서,
상기 일반식 1의 결정을 포함하는 형광체의 표면에 MgO, Al2O3, SiO2 및 TiO2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 산화물이 코팅된 산황화물계 적색 형광체. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 산황화물계 적색 형광체의 입자사이즈는 3~40㎛인 것을 특징으로 하는 산황화물계 적색 형광체. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 A는 Y, Ga, Sc 및 La으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 산황화물계 적색 형광체. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 X는 F 및 Cl로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 산황화물계 적색 형광체. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 일반식 1의 a는 0＜a≤0.3을 만족하는 것을 특징으로 하는 산황화물계 적색 형광체. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 일반식 1의 b는 0＜b≤0.3을 만족하는 것을 특징으로 하는 산황화물계 적색 형광체. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 일반식 1의 d는 0.00625≤d≤0.0125를 만족하는 것을 특징으로 하는 산황화물계 적색 형광체. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 일반식 1의 X가 Cl인 경우, 상기 일반식 1의 e는 0.0037≤e≤0.0075를 만족하는 것을 특징으로 하는 산황화물계 적색 형광체. - 제 1항 또는 제 2항의 산황화물계 적색 형광체와 O 또는 N 또는 S가 포함된 황색 형광체를 혼합한 형광체 조합과 발광파장이 420nm~470nm인 청색 LED를 조합하여 제조된 백색 LED.
- 제 1항 또는 제 2항의 산황화물계 적색 형광체와 O 또는 N 또는 S가 포함된 녹색 형광체를 혼합한 형광체 조합과 발광파장이 420nm~470nm인 청색 LED를 조합하여 제조된 백색 LED.
- 발광파장이 420nm~470nm인 청색 LED;
상기 청색 LED칩에 전류를 인가하기 위한 리드단자들이 구비되고, 상기 청색 LED칩이 놓이는 개구부가 형성된 하우징;
상기 개구부 내에 충전되어 상기 청색 LED칩을 보호하는 광투과성의 봉지부재;
를 포함하되,
상기 봉지부재는 제1항 또는 제2항의 산황화물계 적색형광체, 실리콘 수지 또는 에폭시 수지를 포함하는 형광체 페이스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED패키지.
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