KR101430585B1 - Ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ가 첨가된 ｏｘｙ-ｆｌｕｏｒｉｄｅ계 형광체 및 상기 형광체가 적용된 백색 발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 조명에 사용될 수 있는 형광체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 형광체의 터븀(Tb), 란타늄(La), 가돌린늄(Gd)을 치환하여 390 ~ 470nm 여기광원에서 발광효율을 향상시킨 oxyfluoride계 형광체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 oxyfluoride계 형광체는 발광다이오드, 레이저다이오드, 면발광 레이저다이오드, 무기 일렉트로루미네선스 소자, 또는 유기 일렉트로루미네센스 소자와 같은 발광소자에 유용하게 적용될 수 있다.

Description

Ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ가 첨가된 ｏｘｙ-ｆｌｕｏｒｉｄｅ계 형광체 및 상기 형광체가 적용된 백색 발광소자{Rare earth doped oxy-fluoride phosphor and white light emitting diodes including oxy-fluoride phosphor for solid-state lighting applications}
본 발명은 LED 조명에 사용될 수 있는 형광체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 형광체의 일부를 터븀(Tb), 란타늄(La), 가돌린늄(Gd)으로 치환하여 390 ~ 470nm 여기광원에서 발광효율을 향상시킨 oxyfluoride계 형광체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 oxyfluoride계 형광체는 발광다이오드, 레이저다이오드, 면발광 레이저다이오드, 무기 일렉트로루미네선스 소자, 또는 유기 일렉트로루미네센스 소자와 같은 발광소자에 유용하게 적용될 수 있다.
발광다이오드(Light Emittig Diode), 즉 LED는 기본적으로 화합물 반도체 단자에 전류를 흘려서 P-N 접합 부근이나 활성층에서 전자와 홀의 결합에 의해 빛을 방출하는 소자이다. 최근 장수명, 저 소비전력 및 지구 온난화 등 환경에 대한 전 세계적인 높은 관심과 함께 환경 친화적인 장점을 가지고 있는 Light Emitting diodes (LEDs) 광원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
2008년 기준, 전 세계적으로 약 8조원 가량의 LED 시장이 형성되고 있으며, 그 규모는 점점 커질 것으로 예상되고 있다. 이렇게 우수한 장점을 가지고 있는 LEDs가 형광등이나 백열전구를 대체할 광원으로 쓰이기 위해서는 white를 구현하는 것이 가장 중요하다.
LEDs로 white를 구현하는 방법은 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 첫째는 적색, 녹색, 그리고 청색 LED를 모두 사용하여 white LEDs를 구현하는 방법이다. 이러한 형태는 매우 우수한 연색 지수(Color rendering index ; CRI) 및 광 특성을 가지고 있는 반면, 제작비용이 많이 들고 각각의 LED를 따로 구동해야 하는 기술적인 문제 때문에 의학 기구와 같은 특수한 조명에만 국한적은 사용되고 있다. 둘째는 현재 상용으로 쓰이는 있는 형태로, 청색 LED 위에 황색 형광체를 도포하여 white를 구현하는 방법이다. 이러한 형태는 매우 우수한 광 특성을 가지고, 간단한 구조로 만들 수 있어 제작비용이 적게 든다는 장점을 가지고 있다. 하지만 적색 영역의 발광 부족으로 인해 연색 지수가 낮은 단점을 가지고 있다. 또한 약 450 nm 여기 하에서 우수한 광 특성을 보이는 형광체가 그리 많지 않아, 최근에는 이러한 문제를 해결하고자 활발한 연구가 진행되고 있다.
이와 같이 발광다이오드를 기반으로 한 백색LED는 LCD-TV용 백라이트, 자동차 헤드램프, 일반조명 등으로 실용화되고 있으며 그 수요가 급격하게 확대될 전망이다. 이러한 백색 LED는 수은을 사용하지 않으므로 친환경적이고 고체 소자이기 때문에 장수명이어서 현재는 백열전등을 대체하고 있으며, 미래에는 형광등을 대체할 수 있을 것으로 예측된다. 그래서 백색 LED 조명이 기존의 조명 방식을 모두 대체한다고 하면 사회적, 경제적 영향을 대단히 클 것이다.
본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위해 연구를 거듭한 결과 Sr2BaAlO4F 라는 형광체의 일부분을 rare earth이온으로 치환하면 발광효율이 향상되는 데 착안하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 Sr2BaAlO4F 형광체의 일부분을 rare earth이온으로 치환하여 활성제인 세륨(Ce)의 에너지전달을 증가시켜, 390 ~ 470nm 여기광원에서도 발광효율을 향상시킬 수 있는 새로운 조성의 oxyfluoride계 형광체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 새로운 조성의 oxyfluoride계 형광체를 적용함으로써 발광휘도가 증가할 뿐만 아니라 우수한 소비전력을 나타내는 백색발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1의 oxyfluoride계 형광체를 제공한다.
[화학식 1]
(Sr2-x-y-u)BaAlO4F:Ce3+ x,Ry,Du
상기 화학식1에서 R은 La, Tb, Gd로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 rare earth이온이며, D는 Li, Na, K 으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나이고, 0.0005≤x≤0.3, 0≤y<0.1, u = x + y 이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 화학식 1 중 R로 선택된 이온에 따라 형광체의 발광 파장이 변화하며 발광휘도가 증가한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 형광체 조성에 따라 원료물질을 준비하는 단계; 상기 원료물질을 상기 화학식 1의 형광체 조성비로 칭량하여 균일하게 혼합하는 단계; 및 상기 균일하게 혼합된 원료물질을 환원분위기 하에서 소성하는 단계를 포함하는 oxyfluoride계 형광체 제조방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 원료물질은 BaCO3, SrCO3, Al2O3, SrF2, BaF2, SiO2, Tb4O7, Gd2O3, La2O3, Li2CO3, Na2O3, K2CO3및 CeO2 으로 구성된 군에서 선택된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 소성하는 단계는 질소와 수소가 75 ~95 : 25 ~ 5의 부피%로 혼합된 가스 분위기에서 900 ~ 1600 ℃ 온도 조건으로 1 내지 12시간 동안 열처리하여 수행된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 소성하는 단계는 1회 이상 더 수행된다.
또한, 본 발명은 390 ~ 470nm의 여기광원; 및 제1항의 oxyfluoride계 형광체를 포함하는 백색발광소자를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 여기광원은 450 ~ 470nm의 여기광원이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 형광체는 실리콘레진과 1:10의 중량비로 혼합되어 사용된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 백색발광소자는 발광다이오드, 레이저다이오드, 면발광 레이저다이오드, 무기 일렉트로루미네선스 소자, 또는 유기 일렉트로루미네센스 소자를 포함한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.
먼저, 본 발명의 oxyfluoride계 형광체에 의하면 Sr2BaAlO4F 형광체의 일부분을 rare earth이온으로 치환하여 활성제인 세륨(Ce)의 에너지전달을 증가시켜, 390 ~ 470nm 여기광원에서도 발광효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 백색발광소자는 새로운 조성의 oxyfluoride계 형광체를 적용함으로써 발광휘도가 증가할 뿐만 아니라 우수한 소비전력을 갖는다.
도 1은 (a) Sr3AlO4F 형광체의 결정 구조, (b)SrO6F polyhedral, (c) SrO8F2 polyhedral 이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예1 내지 3의 형광체들과 비교예 형광체의 XRD 결과 그래프이다.
도 3는 본 발명에 따른 실시예1 내지 3의 형광체들과 비교예 형광체의 PL 결과 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예3 내지 6의 형광체들과 비교예 형광체의 XRD 결과 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예3 내지 6의 형광체들의 PL 결과 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예1, 실시예7 내지 9의 형광체들과 비교예 형광체의 XRD 결과 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예1, 실시예7 내지 9의 형광체들의 PL 결과 그래프이다.
도 8은 패키지 형태의 백색 LED의 개략 단면도이다.
도 9는 도 7과 같은 패키지 형태의 백색 LED에 본 발명의 실시예1의 형광체1과 실리콘레진 적용시 양자의 중량비에 따른 CIE 색좌표 결과그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예 10에서 제조된 백색 LED에 전류를 인가하였을 때의 발광스펙트럼 그래프이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 기술적 특징은 Sr2BaAlO4F 형광체의 일부분을 rare earth이온 특히 터븀(Tb), 란타늄(La), 가돌린늄(Gd)으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나로 치환하여 활성제인 세륨(Ce)의 에너지전달을 증가시켜, 390 ~ 470nm 여기광원에서도 발광효율을 향상시킬 수 있는 새로운 조성의 oxyfluoride계 형광체에 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, Sr3AlO4F 의 결정 구조를 살펴보면, 본 발명은 Sr3AlO4F 형광체의 일부분을 터븀(Tb), 란타늄(La), 가돌린늄(Gd)으로 대체하여 (b)SrO6F polyhedral, (c) SrO8F2 polyhedral 사이트에 치환하여 발광강도를 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 oxyfluoride계 형광체는 하기 화학식 1과 같은 조성을 갖는다.
[화학식 1]
(Sr2-x-y-u)Ba)AlO4F:Ce3+ x,Ry,Du
상기 화학식1에서 R은 La, Tb, Gd로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 rare earth이온이며, D는 Li, Na, K 으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나이고, 0.0005≤x≤0.3, 0≤y<0.1, u = x + y 이다.
본 발명에 따른 oxyfluoride계 형광체에서, 활성제인 Ce의 양은 0.0005적으면 활성제로서의 역할을 하기에 충분하지 못하며, 0.3 보다 많으면, 농도 소광 현상(concentration quenching effect)에 따른 휘도 저하가 커져 바람직하지 못하다. 따라서 상기 화학식 1에서 활성제인 Ce의 양은 0.0005≤x≤0.3을 가지는 것이 바람직하다. 가장 바람직하기로는 약 0.025mol을 가지는 것이 가장 좋은 발광강도를 나타낸다. 또한 y는 1를 넘으면 상기 형광체의 발광강도가 현저히 저하하게 된다.
상기 화학식 1 중 R로 선택된 이온에 따라 형광체의 발광 파장이 변화하며 발광휘도가 증가하게 된다. 따라서, 발광다이오드, 레이저다이오드, 면발광 레이저다이오드, 무기 일렉트로루미네선스 소자, 또는 유기 일렉트로루미네센스 소자를 포함하는 백색발광소자의 재료로 유용하다.
다음으로, 본 발명에 따른 oxyfluoride계 형광체 제조방법은 상기 화학식 1의 형광체 조성에 따라 원료물질을 준비하는 단계; 상기 원료물질을 상기 화학식 1의 형광체 조성비로 칭량하여 균일하게 혼합하는 단계; 및 상기 균일하게 혼합된 원료물질을 환원분위기 하에서 소성하는 단계를 포함한다.
여기서, 원료물질은 BaCO3, SrCO3, Al2O3, SrF2, BaF2, SiO2, Tb4O7, Gd2O3, La2O3, Li2CO3, Na2O3, K2CO3및 CeO2 으로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
또한, 소성하는 단계는 질소와 수소가 75 ~ 95 : 25 ~ 5의 부피%로 혼합된 가스 분위기에서 900 ~ 1600 ℃ 온도 조건으로 1 내지 12시간 동안 열처리하여 수행되는 것이 바람직하다. 소성온도가 900℃ 미만이면 단일상의 결정이 완전히 형성되지 못하고 미반응물이나 부반응물이 생기게 되고, 1600℃ 이상에서는 입자 모양이 불규칙하며 형광체를 구성하는 구성원소가 휘발하여 형광체의 결정성의 저하를 가져와 휘도가 급격히 저하되기 때문이다.
한편, 소성하는 단계가 1회 이상 더 수행될 수 있는데, 소성단계가 수차례 실시되면 형광체의 발강강도가 증가할 수도 있기 때문이다.
마지막으로, 본 발명에 따른 백색발광소자는 390 ~ 470nm의 여기광원; 및 상술된 oxyfluoride계 형광체를 포함한다. 경우에 따라서는 450 ~ 470nm의 여기광원일 수 있으며, 형광체는 실리콘레진과 1:10의 중량비로 혼합되어 사용되는 것이 보다 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
실시예 1
상기 화학식 1을 갖는 oxyfluoride계 형광체의 각 성분의 몰조성비가 Sr:Ba:Al:O:F:Ce:Tb:Li=1.85:1:1:4:1:0.025:0.05:0.075을 갖도록 다음과 같이 oxyfluoride계 형광체를 제조하였다.
즉, 상기 몰조성비를 갖도록 SrCO3 (0.71g), SrF2 (0.224g), BaCO3 (0.703) Al2O3 (0.182g), Li2CO3 (0.01g), CeO2 (0.015g), Tb4O7 (0.033g)을 습식혼합 및 분쇄하였다. 상기 혼합물을 충분히 건조한 후, 1300도 환원분위기에서 4시간동안 열처리한 후 Sr1.85BaAlO4F5:Ce3+ 0.025Tb0.05,Li0.075(형광체1:Ce3+, Tb3+)을 제조하였다.
실시예 2
Tb4O7 (0.033g) 대신 Gd2O3 (0.032g)을 사용한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 Sr1.85BaAlO4F5:Ce3+ 0.025Gd0.05,Li0.075(형광체2:Ce3+, Gd3+)을 제조하였다.
실시예 3
Tb4O7 (0.033g) 대신 La2O3 (0.029g)을 사용한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 Sr1.85BaAlO4F5:Ce3+ 0.025La0.05,Li0.075(형광체3:Ce3+, La3+)을 제조하였다.
실시예 4
실시예1과 동일한 합성 방법을 이용하여 oxyfluoride계 형광체4인 Sr1.9BaAlO4F5:Ce3+ 0.025La0.025,Li0.05를 제조하였다. 상기 oxyfluoride계 형광체의 각 성분의 몰조성비는 Sr:Ba:Al:O:F:Ce:La:Li=1.9:1:1:4:1:0.025:0.025:0.05이다. SrCO3 (0.71g), SrF2 (0.224g), BaCO3 (0.703) Al2O3 (0.182g), Li2CO3 (0.007g), CeO2 (0.015g), La2O3 (0.015g)을 습식혼합 및 분쇄하였다.
실시예 5
실시예1과 동일한 합성 방법을 이용하여 oxyfluoride계 형광체5인 Sr1.8BaAlO4F5:Ce3+ 0.025La0.075,Li0.1를 제조하였다. 상기 oxyfluoride계 형광체의 각 성분의 몰조성비는 Sr:Ba:Al:O:F:Ce:La:Li=1.8:1:1:4:1:0.025:0.075:0.1이다. SrCO3 (0.686g), SrF2 (0.225g), BaCO3 (0.705) Al2O3 (0.182g), Li2CO3 (0.013g), CeO2 (0.015g), La2O3 (0.044g)을 습식혼합 및 분쇄하였다.
실시예 6
실시예1과 동일한 합성 방법을 이용하여 oxyfluoride계 형광체6인 Sr1.75BaAlO4F5:Ce3+ 0.025La0.1,Li0.125를 제조하였다. 상기 oxyfluoride계 형광체의 각 성분의 몰조성비는 Sr:Ba:Al:O:F:Ce:La:Li=1.75:1:1:4:1:0.025:0.1:0.125이다. 상기 몰조성비를 갖도록 SrCO3 (0.661g), SrF2 (0.225g), BaCO3 (0.707) Al2O3 (0.183g), Li2CO3 (0.017g), CeO2 (0.015g), La2O3 (0.058g)을 습식혼합 및 분쇄하였다.
실시예 7
실시예1과 동일한 합성 방법을 이용하여 oxyfluoride계 형광체7인 Sr1.9BaAlO4F5:Ce3+ 0.025Tb0.025,Li0.05를 제조하였다. 상기 oxyfluoride계 형광체의 각 성분의 몰조성비는 Sr:Ba:Al:O:F:Ce:Tb:Li=1.9:1:1:4:1:0.025:0.025:0.05이다. SrCO3 (0.736g), SrF2 (0.224g), BaCO3 (0.703) Al2O3 (0.182g), Li2CO3 (0.007g), CeO2 (0.015g), Tb4O7 (0.015g)을 습식혼합 및 분쇄하였다.
실시예 8
실시예1과 동일한 합성 방법을 이용하여 oxyfluoride계 형광체8인 Sr1.8BaAlO4F5:Ce3+ 0.025Tb0.075,Li0.1를 제조하였다. 상기 oxyfluoride계 형광체의 각 성분의 몰조성비는 Sr:Ba:Al:O:F:Ce:Tb:Li=1.8:1:1:4:1:0.025:0.075:0.1이다. SrCO3 (0.686g), SrF2 (0.225g), BaCO3 (0.705) Al2O3 (0.182g), Li2CO3 (0.013g), CeO2 (0.015g), Tb4O7 (0.044g)을 습식혼합 및 분쇄하였다.
실시예 9
실시예1과 동일한 합성 방법을 이용하여 oxyfluoride계 형광체9인 Sr1.75BaAlO4F5:Ce3+ 0.025Tb0.1,Li0.125를 제조하였다. 상기 oxyfluoride계 형광체의 각 성분의 몰조성비는 Sr:Ba:Al:O:F:Ce:Tb:Li=1.75:1:1:4:1:0.025:0.1:0.125이다. 상기 몰조성비를 갖도록 SrCO3 (0.661g), SrF2 (0.225g), BaCO3 (0.707) Al2O3 (0.183g), Li2CO3 (0.017g), CeO2 (0.015g), Tb4O7 (0.058g)을 습식혼합 및 분쇄하였다.
비교예
실시예1과 동일한 합성 방법을 이용하여 Tb을 첨가하지 않은 비교예 형광체Sr1.95BaAlO4F:Ce3+ 0.025,Li0.025(비교형광체:Ce3+)를 제조하였다.
실험예 1
실시예 1 내지 3에서 얻어진 형광체1 내지 3 및 비교예형광체를 XRD 분석하고 그 결과를 도 2에 나타내었다. 또한, 형광체1 내지 3 및 비교예형광체의 PL 결과(상대 발광강도와 발광중심파장)를 도 3 및 표 1에 나타내었다.
λex (nm) λem (nm) 상대발광강도 (%)
비교예(Ce3+ ) 420 506 100
형광체1(Ce3+, Tb3+) 420 546 167
형광체2(Ce3+, Gd3+) 420 509 186
형광체3(Ce3+, La3+) 420 508 203
표1로부터 rare earth이온이 첨가되지 않은 비교예 형광체와 비교하여 본 발명의 실시예1 내지 3에 의해 얻어진 형광체1 내지 3이 67 내지 103% 우수한 발광강도를 나타내었음을 알 수 있다.
실험예 2
실시예 3 내지 6에서 얻어진 형광체3 내지 6 및 비교예 형광체를 XRD 분석하고 그 결과를 도 4에 나타내었다. 또한, 형광체3 내지 6 형광체의 PL 결과(상대 발광강도와 발광중심파장)를 도 5 및 표 2에 나타내었다.
λex (nm) λem (nm) 상대발광강도 (%)
형광체3 (La3+ 0.025 mol) 420 504 100
형광체4 (La3+ 0.050 mol) 420 507 121
형광체5 (La3+ 0.075 mol) 420 514 110
형광체6 (La3+ 0.100 mol) 420 514 108
도 4 및 표 2로부터 형광체에서 La의 몰조성비가 증가할 경우 불순물이 생성되는 것은 확인할 수 있다. 또한 La의 몰조성비가 0.05mol 일 때 가장 좋은 발광강도를 나타남을 알 수 있다.
실험예 3
실시예 1과 실시예 7 내지 9에서 얻어진 형광체1, 형광체 7 내지 9 및 비교예 형광체를 XRD 분석하고 그 결과를 도 6에 나타내었다. 또한, 형광체1과 형광체 7 내지 9 형광체의 PL 결과(상대 발광강도와 발광중심파장)를 도 7 및 표 3에 나타내었다.
λex (nm) λem1 (nm) λem2 (nm) 상대발광면적 (%)
형광체1 (Tb3+ 0.025 mol) 400 492.4 546.2 100
형광체7 (Tb3+ 0.050 mol) 400 492.6 546.8 104
형광체8 (Tb3+ 0.075 mol) 400 492 546.8 91
형광체9 (Tb3+ 0.100 mol) 400 492.2 546.8 92
도 6 및 표 3로부터 형광체에서 Tb의 몰조성비가 증가할 경우 불순물이 생성되는 것은 확인할 수 있다. 또한 Tb의 몰조성비가 0.05mol 일 때 가장 넓은 발광 면적을 나타남을 알 수 있으며 Tb의 몰조성비가 증가할수록 약 546 nm에서 강한 발광을 나타내며 약 492 nm 에서의 발광은 상대적으로 줄어듦을 알 수 있다.
실시예 10
도 8에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 패키지형 백색 발광 다이오드를 다음과 같이 제조하였다.
도시된 바와 같이 백색 발광 다이오드는 전극을 가지며, 은(Ag) 페이스트로 접착 고정된 LED칩을 가진다. LED칩은 금(Au)와 이어에 의해 전극에 전기적으로 접속되고 있다. 도시된 바와 같이 LED칩은 홀컵 내에 수용되어 있다. 이와 같이 구성된 홀컵에 실시예 1에 따른 oxyfluoride계 형광체1과 실리콘 레진을 1:10의 중량비로 혼합한 혼합물을 주입하여 150 ℃에서 30분간 경화시키면 백색 LED제품이 제조되는데, 상기와 같은 방식으로 여기파장 450 nm LED chip을 갖는 백색 LED를 제조하였다.
실험예 3
실시예 10과 같이 제조된 패키지형 백색 발광 다이오드에서 홀컵에 주입되는 oxyfluoride계 형광체1과 실리콘 레진의 최적 혼합비를 확인하기 위해 oxyfluoride계 형광체1과 실리콘 레진의 중량비를 달리하여 제조된 백색 LED의 CIE 색좌를 분석하고 도9에 나타내었다.
도 9으로부터 실시예10과 같이 형광체 1과 실리콘레진을 중량비 1:10으로 제조하였을 때 우수한 백색 LED을 제조할 수 있음을 알 수 있다.
실험예 4
실시예 10에서 제조된 백색 LED에 20mA를 인가하였을 때의 발광 스펙트럼을 관찰하고 그 결과를 도 10에 도시하였다.
도 10로부터 본 발명의 실시예1에서 얻어진 형광체1이 약 450 nm 여기 하에서 우수한 광 특성을 보이는 것을 알 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1의 옥시플로라이드(oxyfluoride)계 형광체로서,
    상기 화학식 1 중 R로 선택된 이온에 따라 형광체의 발광 파장이 변화하며 발광휘도가 증가하는 것을 특징으로 하는 옥시플로라이드계 형광체.
    [화학식 1]
    (Sr2-x-y-uBa)AlO4F:Ce3+ x,Ry,Du
    상기 화학식1에서 R은 La, Tb, Gd로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 rare earth이온이며, D는 Li, Na, K 으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나이고, 0.0005≤x≤0.3, 0≤y<0.1, u = x + y 이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 따른 상기 화학식 1의 형광체 조성에 따라 원료물질을 준비하는 단계;
    상기 원료물질을 상기 화학식 1의 형광체 조성비로 칭량하여 균일하게 혼합하는 단계; 및
    상기 균일하게 혼합된 원료물질을 환원분위기 하에서 소성하는 단계를 포함하는 옥시플로라이드계 형광체 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 원료물질은 BaCO3, SrCO3, Al2O3, SrF2, BaF2, SiO2, Tb4O7, Gd2O3, La2O3, Li2CO3, Na2O3, K2CO3 및 CeO2 로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 옥시플로라이드계 형광체 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 소성하는 단계는 질소와 수소가 75 ~95 : 25 ~ 5의 부피%로 혼합된 가스 분위기에서 900 ~ 1600 ℃ 온도 조건으로 1 내지 12시간 동안 열처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는 옥시플로라이드계 형광체 제조방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 소성하는 단계가 1회 이상 더 수행되는 것을 특징으로 하는 옥시플로라이드계 형광체 제조방법.
  7. 390 ~ 470nm의 여기광원; 및
    제1항의 옥시플로라이드계 형광체를 포함하는 백색발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 여기광원은 390 ~ 470nm의 여기광원인 것을 특징으로 하는 백색발광소자.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 형광체는 실리콘레진과 1:10의 중량비로 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 백색발광소자.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 백색발광소자는 발광다이오드, 레이저다이오드, 면발광 레이저다이오드, 무기 일렉트로루미네선스 소자, 또는 유기 일렉트로루미네센스 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색발광소자.
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