KR101303179B1 - 백색 발광소자용 형광체 및 이를 포함한 백색 발광 소자 - Google Patents

백색 발광소자용 형광체 및 이를 포함한 백색 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체 및 이를 포함하는 LED를 제공한다.
<화학식 1>
(M11-x-yAxBy)aMgbM2cOdZe
상기 식 중,
M1은 Ba, Ca 및 Sr으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
M2는 Si 및 Ge 중에서 선택된 하나 이상이고,
A,B는, 각각 독립적으로, Eu, Ce, Mn, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Bi, Sn 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
Z는 1가 또는 2가 원소, H 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
0<x<1, 0≤y≤1, 6.3<a<7.7, 0.9<b<1.1, 3.6<c<4.4, 14.4<d<17.6, 14.4<d+e<17.6 및 0≤e≤0.18이다.
상기 화학식 1로 표시되는 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체는 넓은 여기 파장 영역을 갖기 때문에, 백색 발광 소자를 구현하는데 있어서, UV-LED 및 청색 LED 모두 적용 가능하고, 또한, 발광 스펙트럼의 총 발광 면적이 종래 사용되는 형광체에 보다 더 크기 때문에 더 우수한 발광 효율을 나타낸다.

Description

백색 발광소자용 형광체 및 이를 포함한 백색 발광 소자 {A phosphor for white LED, and white light emitting device including the same}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 구조를 나타낸 개략도이고,
도 2a는 자연광의 파장에 따른 에너지 강도를 도시한 것이고, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 따른 화합물의 경우, 여기광선의 파장 분포와 발광 파장의 분포를 개략적으로 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 형광체, Ca7MgSi4O16의 결정 구조이고,
도 4는 본 발명의 합성예 1 및 2에 따라 제조된 형광체의 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이고,
도 5은 본 발명의 합성예 1 및 2에 따라 제조된 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고,
도 6a는 본 발명의 합성예 1에 따라 제조된 형광체의 X선 회절(XRD) 스펙트럼을 나타낸 것이고, 도 6b는 본 발명의 합성예 1에 따라 제조된 형광체에 대한 X선 회절(XRD) 스펙트럼 시뮬레이션이고,
도 7은 본 발명의 합성예 1에 따라 제조된 형광체의 SEM 사진이고,
도 8은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 백색 발광 소자의 발광 스펙트럼 을 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1… LED 칩 2… 금 와이어
3… 전기 리드선 4… 형광체 조성물
5… 에폭시 몰딩층 6… 성형 몰드
7… 에폭시 돔 렌즈
본 발명은 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체 및 이를 포함하는 백색 발광 소자 (light emitting device)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 넓은 여기 파장 영역 및 넓은 파장 범위의 발광 영역을 갖으며, 우수한 발광 효율을 나타내는 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체 및 이를 포함하는 백색 발광 소자에 관한 것이다.
반도체를 이용한 백색 발광 소자는 백열 전구에 비하여 수명이 길고, 소형화가 가능하며, 저전압으로 구동이 가능하여 가정용 형광등, 액정표시소자의 백라이트 등을 비롯한 조명 분야 전반에 걸쳐 대체 광원으로서 가능성을 인정 받고 있다.
이러한 백색 발광 소자를 구현하는 방법은, 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 내는 3개의 LED를 조합하여 백색을 구현하는 방식, 청색 LED를 광원으로 사용하여 황색 형광체를 여기시킴으로써 백색을 구현하는 방식 또는 UV LED를 광원으로 이용하여 삼원색 형광체를 여기시켜 백색을 만드는 방식으로 구분된다.
상기한 바와 같은 백색 발광 소자 구현시, 적색 형광체로는 K5Eu2 .5(WO4)6.25, La2O2S:Eu등이 사용되고, 녹색 형광체로서 (Ba,Sr)2SiO4:Eu 등이 사용되며, 청색 형광체로서 Sr5(PO4)3Cl:Eu 등이 사용되는 것이 일반적이다.
상술한 3가지 방식 중 세번째 방식에 따르면, 고전류하에서의 사용이 가능하며, 색감이 우수하여 이에 대한 연구가 최근 가장 활발하게 진행되고 있다. 이러한 UV-LED를 광원으로 하고, 녹색 형광체로서 ZnS:Cu,Al, BaMgAl7O19:Eu,Mn (Mitsubishi Chem. 등에서 제조) 등이 사용되어, CRT, 조명 등으로 적용되어 왔으나, 이러한 종래 형광체는 고형화 (Solidification)의 어려움으로 인한 낮은 발광 효율의 문제점이 있고, 또한, 이러한 낮은 발광 효율뿐만 아니라, 발광 피크 파장 영역이 좁아서 자연광과 유사한 발광을 얻는데 어려움이 있었다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하여 UV 여기 광원에서 발광 효율이 우수하면서 발광 피크 파장 영역이 넓은 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상술한 형광체를 포함하여 발광 효율이 우수하고, 자연광에 가까운 특성을 갖는 백색 발광 소자를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 하기 화학식 1의 화합물로 표시되는 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체를 제공한다.
(M11 -x- yAxBy)aMgbM2cOdZe
상기 식 중,
M1은 Ba, Ca 및 Sr으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
M2는 Si 및 Ge 중에서 선택된 하나 이상이고,
A,B는, 각각 독립적으로, Eu, Ce, Mn, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Bi, Sn 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
Z는 1가 또는 2가 원소, H 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
0<x<1, 0≤y≤1, 6.3<a<7.7, 0.9<b<1.1, 3.6<c<4.4, 14.4<d<17.6, 14.4<d+e<17.6 및 0≤e≤0.18이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 UV LED (light emitting device); 및
상술한 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체를 포함하는 백색 발광 소자에 의하여 이루어진다.
상기 UV LED의 여기 파장이 390 내지 460nm 범위인 것이 바람직하며, 상기 백색 발광 소자는 청색 형광체 및 녹색 형광체 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체를 제공하며, 이 형광체는 넓은 여기 파장 영역을 갖기 때문에, 백색 발광 소자를 구현하는데 있어서, UV-LED 및 청색 LED 모두 적용 가능하고, 또한, 발광 스펙트럼의 총 발광 면적이 종래 사용되는 형광체의 경우보다 더 크기 때문에 더 우수한 발광 효율을 나타낸다.
<화학식 1>
(M11 -x- yAxBy)aMgbM2cOdZe
상기 식 중,
M1은 Ba, Ca 및 Sr으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
M2는 Si 및 Ge 중에서 선택된 하나 이상이고,
A,B는, 각각 독립적으로, Eu, Ce, Mn, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Bi, Sn 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
Z는 1가 또는 2가 원소, H 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
0<x<1, 0≤y≤1, 6.3<a<7.7, 0.9<b<1.1, 3.6<c<4.4, 14.4<d<17.6, 14.4<d+e<17.6 및 0≤e≤0.18이다.
상기 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 브레디짓 (bredigite) 구조를 갖는다. 본 발명의 브레디짓 구조를 갖는 화합물은 결정장 (crystal field)이 다른 여러 알칼리 토금속 사이트 (site)를 포함하고, 이때 알칼리 토금속의 각각의 사이트에 Eu, Ce, Mn, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Bi, Sn 또는 Sb와 같 은 도펀트가 일부 또는 전부 치환될 수 있어, 넓은 여기 파장 영역 및 발광 영역을 갖게 된다.
상기와 같은 특성을 갖는 브레디짓 구조를 갖는 화합물은 형광체로서 유용하게 사용될 수 있고, 특히, 조명용 백색 LED에 적합하다. 또한, 넓은 여기 파장 영역을 갖기 때문에, 여기 광원으로서, UV-LED 및 청색 LED 모두 적용 가능하다.
상기 화학식 1로 표시되는 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체는 390 내지 460nm 범위의 여기 파장 영역에서 흡수 스펙트럼을 나타내며, 피크 파장 500 내지 550 nm에서 우수한 발광 효율을 나타낸다.
본 발명에 따른 화학식 1의 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체는 상술한 화학식으로부터 알 수 있듯이, 알칼리 토금속 이외에, Eu, Ce, Mn, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Bi, Sn 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온이 함께 도핑되어 있다. 상기 이온들은 브레디짓 구조의 형광체 호스트 격자에 따라 UV 광을 강하게 흡수할 수 있고, 다양한 색의 광을 구현할 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물은 독특한 결정 구조를 가진다. 도 3은 상기 화학식 1의 화합물인 Ca7MgSi4O16의 브레디짓 결정 구조를 도시한 것이다. 상기 화학식 1에서 M1은 사방정계 (orthorhombic) 결정 구조 내의 유닛 셀 (unit cell)에서 8개의 사이트를 차지하고 있는데, 이들은 Eu 또는 Mn 등에 의해 치환되어 형광체로서 사용될 수 있다. 상기 8개 각각의 사이트는 결정장 (crystal field)이 모두 다르므로, 각 사이트로 치환된 Eu 또는 Mn 등과 같은 부활제 (activator)를 여기시키기 위해 필요한 여기 광원의 파장은 각각 다르고, 이에 따라 발광 스펙트럼의 파장도 넓은 범위에 걸쳐서 나타난다. 본 발명의 화합물의 이러한 특성은 자연광에 가까운 LED 광을 얻기 위한 형광체로서 유용하게 이용될 수 있다.
도 2a는 자연광의 파장에 따른 에너지 강도를 보여주는 그래프이고, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 따른 화합물의 경우 여기광선의 파장의 분포와 발광 파장의 분포를 개략적으로 보여주는 그래프이다. 기존 적색, 녹색, 청색의 형광체는 각각의 컬러에 대응되는 좁고 일정한 파장 대역에서만 강한 발광을 얻을 수 있는데 반하여, 본 발명에 따른 화합물의 경우는 도 2c와 같이 파장에 따른 발광을 나타내는 그래프를 도시하면 매우 자연광에 가까운 그래프, 즉 도 2a와 유사한 그래프가 나타난다.
상기 화학식 1의 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체는 특히, 하기 화학식 2로 표시되는 형광체인 것이 바람직하다.
(M11 -x- yAxBy)aMgbM2cOd
상기 식 중,
M1은 Ba, Ca 및 Sr으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
M2는 Si 또는 Ge 중에서 선택된 하나 이상이고,
A,B는, 각각 독립적으로, Eu, Ce, Mn, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Bi, Sn 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
0<x<1, 0≤y≤1, 6.3<a<7.7, 0.9<b<1.1, 3.6<c<4.4 및 14.4<d<17.6이다.
상기 화학식 2로 표시되는 형광체의 구체적인 예로서, (Ca0 .99Eu0 .01)7MgSi4O16 (Ca7MgSi4O16:Eu와 동일하게 표기됨), (Ca0 .96Eu0 .01Mn0 .03)7MgSi4O16 (Ca7MgSi4O16:Eu,Mn와 동일하게 표기됨), (Ca0 .99Ce0 .01)7MgSi4O16 등이 있다.
본 발명에 따른 화학식 1의 형광체의 제조방법은, 특히 제한되지는 않으나 고상법, 액상법 또는 기상법이 가능하지만, 고상법에 의하여 제조되는 경우를 살펴보면 다음과 같다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 Ca7MgSi4O16:Eu,Mn의 경우를 설명하기로 한다.
칼슘 함유 화합물, 마그네슘 함유 화합물중에서 선택된 하나 이상, 유로퓸 함유 화합물, 망간 함유 화합물, 인산 화합물, 실리콘 함유 화합물을 화학양론적인 함량만큼 취하여 이들을 혼합한다. 이렇게 얻은 혼합물은 필요에 따라 분쇄하는 과정을 거치고 이를 건조하여 800 내지 1300℃에서 1차 소결한다.
이어서, 상기 1차 소결된 결과물을 수소와 질소의 혼합 가스 분위기하에서 1000 내지 1500 ℃에서 2차 소결한다. 여기에서 상기 혼합가스에서 수소의 함량은 적어도 5 부피% 정도가 되도록 조절한다.
상기 소결을 2단계에 걸쳐 실시하는 것은 1차 소결은 혼합 원료에 포함된 수분, 유기물 또는 일부염의 착화합물과 같은 불순물을 제거시키면서 결정 성장을 촉 진시키는 위함이다. 만약 1차 소결온도가 800 ℃ 미만이면 결정이 잘 형성되지 않고, 1300℃를 초과하면 혼합 성분 내에서 불필요한 미반응 물질을 형성할 수 있어 오히려 2차상 소결 생성 반응을 방해하게 되어 파장 변환 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
상기 2차 소결온도가 1000℃ 미만이면 합성 반응이 원활하게 이루어지지 못해서 UV 파장 영역에서 원하는 발광 세기를 얻을 수 없게 되고 1500 ℃를 초과하면 목적물이 고온에서 용해되어 유리상이 형성되어 발광 세기가 감소하며 원하는 물성의 분말을 얻기가 어렵게 되므로 바람직하지 못하다.
상기 칼슘 함유 화합물로는 CaCO3, CaCl2·2H2O 등을 사용하며, 상기 마그네슘 함유 화합물로는 MgO, MgCO3 등을 사용한다. 칼슘 대신 스트론튬 또는 바륨을 사용하는 경우, 이러한 스트론튬 함유 화합물로는 SrCO3, SrCl2·6H2O 등을 사용하며, 바륨 함유 화합물로는 BaCO3, BaCl2 등을 사용한다. 그리고 상기 유로퓸 함유 화합물로는 Eu2O3 등을 사용하며, 상기 망간 함유 화합물로는 MnCO3, MnO, MnCl2·4H2O 등을 사용하며, 상기 인산 화합물로는 NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, NH4Cl 등을 사용하며, 상기 실리콘 함유 화합물로는 SiO2, H2SiO3, TEOS 등을 사용한다.
본 발명의 다른 태양에서, LED (light emitting device) 및 녹색 형광체로서 상기 본 발명의 형광체를 포함하는 백색 발광 소자를 제공한다.
상기 본 발명에 의한 백색 발광 소자는 청색 형광체 및 적색 형광체 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
이하, 상기 본 발명에 따른 백색 발광 소자의 제조 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저, 상술한 화학식 1의 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체에 청색 형광체 및 적색 형광체를 혼합하여 형광체 조성물을 준비한다.
상기 청색 형광체의 예로서, BaMg2Al16O27:Eu2 +, Sr4Al14O25:Eu2 +, BaAl18O13:Eu2 +, (Sr,Mg,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+, Sr2Si3O8·2SrCl2:Eu2 + 등을 사용한다.
상기 청색 형광체의 함량은 구현하고자 하는 발광 영역에 따라 가변적이지만, 녹색 형광체 1 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 15 중량부, 특히 0.1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다. 만약 청색 형광체의 함량이 상기 범위를 벗어나면 색 특성 등이 바람직하지 못하다.
상기 적색 형광체의 예로서, Y2O3:Eu3 +,Bi3 +; (Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7:Eu2 +,Mn2 +; (Ca,Sr,Ba,Mg,Zn)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH):Eu2+,Mn2+; (Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu3+,Bi3+; (Gd,Y,Lu,La)2O2S:Eu3+,Bi3+; (Gd,Y,Lu,La)BO3:Eu3+,Bi3+; (Gd,Y,Lu,La)(P,V)O4:Eu3+,Bi3+; (Ca,Sr)S:Eu2+; CaLa2S4:Ce3+; (Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu2+,Mn2+; (Y,Lu)2WO6:Eu3 +,Mo6 +; (Ba,Sr,Ca)xSiyNz:Eu2 +(0.5≤x≤3.1, 5≤y≤8, 0<z≤3), (Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2SiO4:Eu2 +,Mn2 + 등을 들 수 있다.
상기 적색 형광체의 함량은 구현하고자 하는 발광 영역에 따라 가변적이지만, 녹색 형광체 1 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 15 중량부, 특히 0.1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다. 만약 적색 형광체의 함량이 상기 범위를 벗어나면 색 특성 등이 바람직하지 못하다.
본 발명의 화학식 1의 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체는 녹색 형광체로 사용된다.
본 발명에 따른 백색 발광 소자에서, 바람직하게는, 상기 녹색 형광체의 방출 피크 파장이 500 내지 550 nm이고, 상기 청색 형광체의 방출 피크 파장이 440 내지 460 nm이고, 상기 적색 형광체의 방출 피크 파장이 590 내지 690 nm이다.
상술한 조성을 갖는 형광체 조성물을 이용하여 만든 LED는 연색지수가 90 이상으로 매우 우수하기 때문에 조명광으로 사용시 색표현이 우수하고 자연광에 가깝다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LED의 구조를 나타낸 개략도로서, 고분자 렌즈 타입의 표면실장형 LED를 도시한 것이다. 여기에서 고분자 렌즈의 일실시예로서 에폭시 렌즈를 사용한다.
도 1을 참조하여, UV LED 칩(1)을 금 와이어(2)를 통하여 전기리드선(3)과 다이본딩되고, 본 발명에 따른 적색 형광체를 함유하는 형광체 조성물(4)을 포함하도록 에폭시 몰드층(5)이 형성되어 있다. 그리고 도 1에서 성형몰드(6)의 내부는 알루미늄 또는 은으로 코팅된 반사막으로 이루어지며, 이는 다이오드에서 방출된 광을 위로 반사시키는 역할 및 적당량의 에폭시를 가두는 역할을 한다.
상기 에폭시 몰드층(5) 상부에는 에폭시 돔 렌즈(7)이 형성되어 있고, 이 에폭시 돔 렌즈(7)는 원하는 지향각에 따라 모양이 변화될 수 있다.
본 발명의 LED는 도 1의 구조로만 한정되는 것을 의미하는 것은 아니며, 이밖에 다른 구조 예를 들어 LED에 형광체가 실장되는 타입, 포탄형, PCB 타입의 표면 실장형 타입의 구조를 갖는 LED일 수 있다.
한편, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체는 상술한 LED이외에 수은 램프, 크세논 램프 등과 같은 램프 또는 자발광 액정 표시 소자(LCD)에도 적용가능하다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
합성예 1: Ca 7 MgSi 4 O 16 : Eu (( Ca 0 .99 Eu 0 .01 ) 7 MgSi 4 O 16 )의 제조
CaCO3 30g, MgO 1.74g, SiO2 10.4g 및 Eu2O3 0.5g을 혼합하였다. 상기 혼합물을 알루미나 도가니에 넣어서, 이를 전기로 (electrical furnace)에 놓았다. 환원 대기 (5% H2 and 95% N2) 하에서, 1000~1300℃에서 3~10시간 동안 열처리하였다. 이렇게 얻은 소결체를 분말로 분쇄하고, 증류수로 세척하여, 형광체 샘플 Ca7MgSi4O16:Eu을 얻었다.
상기 분말의 X선 회절(XRD) 분석을 실시하였고, 그 결과를 도 6a에 나타내었고 이를 미리 시뮬레이션한 결과인 도 6b와 비교하였다. 도 6a의 결과가 도 6b의 결과와 동일하므로, 상기 합성예 1에 따라 제조된 형광체는 브레디짓 구조를 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 합성예 1에 따라 제조된 형광체의 SEM 사진이다.
합성예 2: Ca 7 MgSi 4 O 16 : Eu , Mn (( Ca 0 .96 Eu 0 .01 Mn 0 .03 ) 7 MgSi 4 O 16 )의 제조
CaCO3 35g, MgO 1.8g, SiO2 12.1g, Eu2O3 0.6g 및 MnCO3 0.6g을 혼합하였다. 상기 혼합물을 알루미나 도가니에 넣어서, 이를 전기로 (electrical furnace)에 놓았다. 환원 대기 (5% H2 and 95% N2) 하에서, 1000~1300℃에서 3~10시간 동안 열처리하였다. 이렇게 얻은 소결체를 분말로 분쇄하고, 증류수로 세척하여, 형광체 샘플 Ca7MgSi4O16:Eu,Mn을 얻었다.
상기 합성예 1 및 2에 따라 제조된 형광체들의 흡수 스펙트럼을 조사하였고, 이들 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에서, 시판되고 있는 Kasei G (Kasei Optonix Lid. 제조)의 흡수 스펙트럼과 비교하여 볼 때, 합성예 1 및 2의 화합물은 약 390 내지 약 450nm의 파장대에서도 높은 흡수 특성을 나타내었다.
상기 합성예 1 및 2에 따라 제조된 형광체들의 발광 스펙트럼을 조사하였고, 이들 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5는 약 390nm 부근의 여기 파장에서 발광 스펙트럼을 측정 결과로서, 약 430 내지 약 610nm에서의 넓은 파장 영역에서 발광이 구현되었음을 확인할 수 있었고, 이로써, 합성예 1 및 2의 화합물이 자연광에 가까운 광을 구현하는데 유용하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 시판되고 있는 Kasei G의 발광 스펙트럼과 비교하면, 합성예 1 및 2의 화합물이 넓은 파장 영역에서 발광할 수 있을 뿐만 아니라, Ca7MgSi4O16:Eu,Mn 발광 스펙트럼 곡선 내부 면적이 Kasei G의 경우의 112%로서, 높은 빛의 강도를 얻을 수 있었는바, 백색 발광 소자용 형광체로서 실용화하기에 적합함을 확인할 수 있었다.
실시예 1: 백색 LED의 제조
녹색 형광체로서 상기 합성예 1에서 제조한 화합물을 사용하였고(부활제는 Eu2+), 적색 형광체로서 Y2O3:Eu,Bi를 사용하였고, 청색 형광체로서 (Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu를 사용하였고, 여기 광원으로서 UV LED(파장: 약 390nm)를 사용하였고, 도 1과 같은 백색 LED를 제조하였다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체는 넓은 여기 파장 영역을 갖기 때문에, 백색 발광 소자를 구현하는데 있어서, UV-LED 및 청색 LED 모두 적용 가능하고, 또한, 발광 스펙트럼의 총 발광 면적이 종래 사용되 는 형광체에 보다 더 크기 때문에 더 우수한 발광 효율을 나타낸다.

Claims (11)

  1. Ca7MgSi4O16:Eu 또는 Ca7MgSi4O16:Eu,Mn으로 표시되는 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 형광체가 브레디짓 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. LED (light emitting device); 및
    녹색 형광체로서 제1항의 알칼리 토금속 실리케이트계 형광체를 포함하는 백색 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 LED의 여기 파장이 390 내지 460nm 범위인 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
  7. 제5항에 있어서, 청색 형광체 및 적색 형광체 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 청색 형광체는 BaMg2Al16O27:Eu2 +, Sr4Al14O25:Eu2 +, BaAl18O13:Eu2+, (Sr,Mg,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2 + 및 Sr2Si3O8·2SrCl2:Eu2 +로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
  9. 제7항에 있어서, 상기 적색 형광체는 Y2O3:Eu3+,Bi3+(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7:Eu2+,Mn2+; (Ca,Sr,Ba,Mg,Zn)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH):Eu2+,Mn2+; (Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu3 +,Bi3 +; (Gd,Y,Lu,La)2O2S:Eu3+,Bi3+; (Gd,Y,Lu,La)BO3:Eu3 +,Bi3 +; (Gd,Y,Lu,La)(P,V)O4:Eu3+,Bi3+; (Ca,Sr)S:Eu2 +; CaLa2S4:Ce3 +; (Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu2+,Mn2+; (Y,Lu)2WO6:Eu3 +,Mo6 +; (Ba,Sr,Ca)xSiyNz:Eu2 +(0.5≤x≤3.1, 5≤y≤8, 0<z≤3) 및 (Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2SiO4:Eu2 +,Mn2 +로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
  10. 제7항에 있어서, 상기 녹색 형광체의 방출 피크 파장이 500 내지 550 nm이고, 상기 청색 형광체의 방출 피크 파장이 440 내지 460 nm이고, 상기 적색 형광체의 방출 피크 파장이 590 내지 690 nm인 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백색 발광 소자는 조명용인 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
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