KR101561752B1 - 자외광-가시광 전환을 위한 발광단 조성물 및 그로부터 수득되는 광변환기 - Google Patents
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Abstract
비정질 알루미노보레이트 분말을 포함하는 발광단 조성물이 기술된다. 상기 조성물은 실질적으로 1가 및 2가의 양이온들이 없는 전구체 용액들에 기초하는 습식 화학적 경로에 의해 알루미노보레이트 수지를 준비하는 준비단계; 상기 수지를 건조시켜 고체를 수득하는 건조단계; 상기 고체를 분쇄시켜 분말을 수득하는 분쇄단계; 상기 조성물의 결정화 온도 보다 낮은 열분해 온도에서 상기 분말을 열분해시키는 열분해단계; 및 그렇게 열분해된 상기 분말을 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도에서 소성시키는 소성단계;에 의하여 수득될 수 있다. 더욱이, 상기 조성물의 제조를 위한 방법이 기술된다. 상기 조성물은 고체형 조명을 위하여 그리고 예를 들면 UV광을 따뜻한 백색 가시광으로 전환시키는 데 특히 적절하다.
Description
본 발명은 발광단 조성물, 특히 그러나 배타적이지 않게 자외광-가시광 전환에 적절한, 예를 들면, 자외광(UV광)을 백색 가시광(white visible light)으로, 예를 들면, 따뜻한 백색광으로 전환시키기에 적절한 발광단 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 의한 상기 발광단 조성물은 예를 들면 발광다이오드(light-emitting diodes ; LEDs)로부터 방출되는 UV광을 전환시키는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 조성물의 제조방법 및 고체형 광전환기(solid-state light converters)를 제조하기 위한 상기 조성물의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 전환기(converter)를 포함하는 고체형 조명기구(lighting device)에 관한 것이다.
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 표현 "따뜻한 백색광(warm white light)"은 예를 들면 자연 백색광(natural white light)에 대응하며 전 가시영역(entire visible region) 즉, 약 400㎚ 내지 약 700㎚에 걸쳐 놓이는 광폭 발광 대역(broad luminescence band)에서 발생되는 4000K 내지 5000K 사이에 포함되는 소정의 색온도(color temperature)를 갖는 광을 나타내는 것으로 의도된다.
알려진 바와 같이, 예를 들면 발광다이오드(LEDs)들과 같은 발광소자(light emitters)들은 스펙트럼(spectrum)의 자외(ultraviolet ; UV), 가시(visible) 및 적외(infrared) 영역들에서 발광하도록 생산될 수 있는 협폭 대역 발광(narrow band emission)을 갖는 반도체광원(semiconductor light sources)들이다.
발광다이오드들은 많은 기구들에서 표시등(indicator lamps)으로서 사용되며, 조명을 위한 사용이 증가하고 있다. 발광다이오드들 중에서, 백색광 발광다이오드(white LEDs)은 조명용의 유망한, 고-효율 기술을 대표하고 있다.
일반 조명기구(general illumination applications) 용의 백색광을 생성하기 위하여는, 발광다이오드의 발광의 협폭의 스펙트럼 대역을 백색광으로 전환시켜야 하거나 또는 둘 또는 그 이상의 이산 발광(discrete emissions)들을 혼합하여야 한다.
발광다이오드들에 의해 방출된 광의 백색광으로의 전환은 형광체 기반의 발광다이오드(phosphor based LEDs)들에 의해 수행되며, 이들은 발광다이오드, 일반적으로는 청색 또는 자외선 발광다이오드를 상기 원래의 발광다이오드의 색상(color)에 따라 선택되는 서로 다른 색상들의 형광체 물질(phosphor material)로 피복하여 상기 청색 또는 자외선 발광다이오드로부터의 단색광(monochromic light)을 뚜렷한 백색광으로 전환시키는 것에 의하여 수득되나, 그러나 이들은 가시 영역 내의 광폭의 대역을 나타내지는 못한다.
서로 다른 이산 발광들의 혼합은 다색의 백색광 발광다이오드(multi-colored white LEDs)들에 의해 수행되며, 이들은 대개는 적색, 녹색 및 청색인 서로 다른 원색(primary colors)들을 방출하는 개개 발광다이오드들을 결합시키는 것에 의하여 수득된다.
발광다이오드들은 또한 형광체 전환(phosphor conversion)과 혼색(color-mixing)의 조합을 사용하여 백색광을 생성하는 것으로도 알려져 있다.
그러한, 한편으로는, 발광다이오드 파장에서 또는 형광체 기반 발광다이오드들에서 사용된 형광체 물질에서의 고유 변이(natural variations)들로 인하여 일정-품질의 백색광을 유지하는 것은 어렵다.
게다가, 지금까지 개발된 선행기술의 백색광 발광다이오드들은 대체로 냉광(cool lighting)을 야기하는 날카로운 청색 발광을 나타내며, 이는 불편하고 그리고 눈에 대하여 해롭기 때문에 당해 기술분야에서는 이를 "청색광 위험(blue-light hazard)"라고 언급한다. 실제로, 눈부심(glare) 및 현란함(dazzle)의 효과들로 인하여 청색광은 안정 피로(eyestrain). 망막 손상(retinal injury) 및 피로(fatigue)를 야기할 수 있으며 또한 수면 패턴을 방해할 수 있다.
더욱이, 전형적으로 획득가능한 고도로 발광성인 형광체들은 은, 카드뮴, 게르마늄 또는 희토류 원소들 등과 같은 고가의 그리고 환경적으로 독성인 금속들을 포함한다.
이와 관련하여, 문헌 Hayakawa et al., "White light emission from radical carbonylterminations in aluminosilicate(Al203-Si02) porous glasses with high luminescence quantum efficiencies", Applied Physics Letters, Vol. 82, No. 18, May 5, 2003에서 기술된 바와 같이 보다 안정하고 그리고 효율적이고 그리고 덜 독성인 광발광물질(photoluminescent materials)들을 제공하기 위한 시도들이 있었다. 그러나, 상기에 기술된 상기 알루미노실리케이트(aluminosilicate) 조성물들의 졸-겔 유도 유리들은 가시 영역과는 너무 먼 여기 파장(excitation length)에서 여기된다.
반면에, 다색 백색광 발광다이오드들에서 서로 다른 색상들의 혼합 및 확산을 조절하는 데 사용되는 전기-광학 기구(electro-optical devices)들에 포함되는 메카니즘은 이러한 형태의 백색광 발광다이오드들의 사용에서의 제한을 야기한다.
본 발명의 목적은 특히 그러나 배타적이지 않게 UV 발광기(UV light emitters)들에 의해 발광된 UV광을 백색 가시광으로 전환시키기에 적절한 발광단 조성물을 제공하는 것이며, 이는 서로 다른 색상들을 혼합함이 없이 그리고 여러 형광체들 및/또는 독성 물질들의 사용을 요구함이 없이 전체 가시 영역(all the visible region) 즉, 약 400㎚ 내지 약 700㎚에 걸치는 광폭-스펙트럼 백색광(broad-spectrum white light)을 발광할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 앞서 언급한 청색광 위험을 회피하는 따뜻한 백색 조명을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 효율적이고 그리고 환경적으로 친화적인 고체형 조명기구들에서 사용하기 위한 조성물을 제공하는 것이다.
다른 잇점들과 마찬가지로 상기 언급한 목적들은 비정질 알루미노보레이트 분말(amorphous aluminoborate powders)들을 포함하는 발광단 조성물에 의해 달성되며, 상기 조성물은
- 실질적으로 1가 및 2가의 양이온(cations)들이 없는 전구체 용액들에 기초하는 습식 화학적 경로(wet chemical route)에 의해 알루미노보레이트 수지(aluminoborate resin)를 준비하는 준비단계;
- 상기 수지를 건조시켜 고체를 수득하는 건조단계;
- 상기 고체를 분쇄시켜 분말을 수득하는 분쇄단계;
- 상기 조성물의 결정화 온도(crystallization temperature) 보다 낮은 열분해 온도(pyrolysis temperature)에서 상기 분말을 열분해시키는 열분해단계; 및
- 그렇게 열분해된 상기 분말을 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도(calcination temperature)에서 소성(calcinating)시키는 소성단계;
를 포함하는 방법에 의해 수득될 수 있다.
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 용어 "비정질 분말(amorphous powders)"은 일반적으로 비정질 분말 및 유리상 전이 온도(glassy transition temperature)를 갖는 유리상 분말 둘 다를 포함하는 것으로 의도된다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 조성물은 앞서-언급된 단계들을 포함하는 방법을 실행하는 것에 의하여 수득된다.
유리하게도, 상기 조성물은 가시 영역의 전체 파장들에서 UV광을 가시의 백색광(visible white light)으로 전환시킬 수 있으며, 따라서 눈에 대하여 편안하고 그리고 인간의 건강에 대하여 원치않는 광-생물학적 영향(photo-biological effects)들을 갖지 않는 조명을 제공하는 것을 허용할 수 있다.
유리하게도, 약 385㎚의 파장에서 0.4 내지 0.7의 발광 양자 수율(luminescence quantum yields)이 수득될 수 있다. 예를 들면, 발광 양자 수율은 약 365㎚의 파장에서 0.7 내지 0.9, 예를 들면, 0.8 내지 0.9의 범위에 속할 수 있다.
상기 알루미노보레이트의 상기 조성물에 따라, 상기 조성물의 발광 대역(luminescence emission band)은 350㎚ 내지 800㎚의 범위에 속할 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 조성물의 상기 발광 대역은 350㎚ 내지 750㎚, 예를 들면 370㎚ 내지 800㎚, 예를 들면 390㎚ 내지 750㎚, 또한 예를 들면 400㎚ 내지 700㎚의 범위에 속할 수 있다.
특정의 이론에 구속됨이 없이, 본 출원인은 그에 의하여 상기 조성물이 수득될 수 있는 공정 단계들의 조합이 비정질 알루미노보레이트 분말의 구조에서 결함을 야기할 수 있다고 여기고 있다. 구조적 결함(structural defects)들은 예를 들면 문헌 A. Colder et al. in Nanotechnology 15 (3), Ll-L4 (2004)에서 기술된 바와 같은 비-가교화 산소 원자(non-bridging oxygen atoms) 또는 연관된 산소 결함(oxygen defects)들 및/또는 간극 탄소 연관 결함(interstitial carbon associated defects)들을 포함할 수 있다.
구조적 결함들은 전체 가시 영역 내에서 광폭 발광(broad emission)을 발생시키는 착색된 중심(colored centers)들로 작용하는 매우 다양한 발광 소자(luminescence emitters)를 야기한다.
당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 공지된 바와 같은 상기 습식 화학적 경로는 모든 전구체들을 용액 내에 그리고 하나의 구체예에 따르면 수성용액 내에 용해시키는 것에 의한 균질한 용액들을 준비하는 것에 기초하는 화학적 합성법이다. 용해(dissolution)는 금속 이온들을 착화(complexing)에 선호된다. 계속해서, 중합 반응에 의하여 균질한 수지 또는 겔(gel)이 수득된다.
유리하게도, 습식 화학적 경로의 사용은 액체 전구체에서의 구성성분들의 높은 원자 균질성을 야기하며, 이는 나노미터 또는 마이크로미터-크기의 입자들을 갖는 고순도의 분말들의 합성을 용이하게 한다.
상기 습식 화학적 경로는 예를 들면 중합 전구체 방법(polymeric precursor method ; 변형 페치니법(modified Pechini)) 또는 졸-겔 화학(sol-gel chemistry)과 마찬가지로 이들의 조합이 될 수 있으나, 또한 침전법(precipitation), 에멀젼법(emulsion) 및 분무-기반 합성법(spray-based syntheses)들도 가능하다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 습식 화학적 경로는 중합 전구체 방법이다.
습식 화학적 방법의 형태와는 별개로, 상기 전구체들을 포함하는 상기 용액들은 실질적으로 1가 및 2가의 양이온들이 없는 것들이다.
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 실질적으로 1가 및 2가의 양이온들이 없는 용액은 예를 들면 Na+, K+, Ca2+, Mg2+ 등과 같은 1가 및 2가의 양이온들을 5000ppm 이하로 포함하는 용액을 나타내는 것으로 의도된다. 상기 용액은 2000ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들, 예를 들면 1000ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들, 예를 들면 500ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들을 포함할 수 있다. 상기 용액은 300ppm 이하, 예를 들면 100ppm 이하, 예를 들면 50ppm 이하, 예를 들면 10ppm 이하, 예를 들면 5ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들을 포함할 수 있다.
하나의 구체예에 따르면, 상기 전구체 용액들은 1가 및 2가의 양이온들이 없는 것들이다.
특정의 이론에 구속됨이 없이, 1가 및 2가의 양이온들은 형광소광원(fluorescence quenching sources)들을 구성하는 산소 빈 격자점(oxygen vacancies)들 등과 같은 구조적 결함들 또는 다른 결함들을 야기하는 것으로 여겨지고 있다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 언급된 알루미노보레이트는 하기의 조성
xM2O3 + yAl2O3 + zB2O3
을 가지며, 여기에서
M은 적어도 하나의 3가의 금속이고,
0≤x≤0.25,
0.1≤y≤0.7,
0.3≤z≤0.9, 및
x+y+z = 1이다.
M은 이트륨(Y), 비스무트(Bi), 스칸듐(Sc) 또는 임의의 란탄족 원소(lanthanide) 또는 이들의 혼합물들로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 조성물은 2개의 3가의 금속들 M을 포함한다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 3가의 금속은 이트륨 3가 양이온(Y3+), 비스무트 3가 양이온(Bi3+), 스칸듐 3가 양이온(Sc3+), 란탄 3가 양이온(La3+), 가돌리늄 3가 양이온(Gd3+) 또는 이들의 혼합물들로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
하나의 구체예에 있어서, M은 이트륨 3가 양이온이다.
하나의 구체예에 따르면, 0≤x≤0.2이다. 하나의 구체예에 있어서, 0≤x≤0.150이다.
하나의 구체예에 따르면, x≥0.1이다.
하나의 구체예에 따르면, 0.1≤y≤0.4이다. 하나의 구체예에 따르면, 0.3≤y≤0.4이다.
하나의 구체예에 따르면, 0.1≤z≤0.7이다. 하나의 구체예에 있어서, 0.4≤z≤0.6이다.
하나의 구체예에 따르면, B203는 부분적으로 SiO2 또는 P2O5 또는 임의의 다른 유리형성체(glass former)로 치환될 수 있다.
하나의 구체예에 따르면, SiO2/B203 및 P2O5/B203 각각의 몰비(molar ratio)는 0 내지 4, 예를 들면 0 내지 3, 예를 들면 0 내지 2 또는 예를 들면 0 내지 1, 예를 들면 0 내지 0.5 및 예를 들면 0 내지 0.3 사이에 포함될 수 있다.
다른 구체예에 따르면, SiO2/B203 및 P2O5/B203 각각의 몰비는 0.1 내지 1, 예를 들면 0.1 내지 0.5, 예를 들면 0.1 내지 0.3 사이에 포함될 수 있다.
하나의 구체예에 따르면, 상기 알루미노보레이트 조성물은 YAl3(BO3)4 또는 YAl3(BO3)4의 화학양론조성(stoichiometric composition)에 근접하는 조성물을 포함한다.
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 상기 화학양론조성에 근접하는 조성물은 각 원소가 독립적으로 10몰%까지 그리고 예를 들면 5몰%까지 개개 화학양론값(stoichiometric value)으로부터 편도될 수 있는 조성물을 나타낸다.
조명기구용으로서는, 상기 언급된 분말들은 예를 들면 0.01㎛ 내지 20㎛, 예를 들면 0.01㎛ 내지 7㎛, 예를 들면 0.02㎛ 내지 7㎛, 예를 들면 0.05㎛ 내지 3㎛, 그리고 예를 들면 0.7㎛ 내지 2㎛의 범위 이내의 평균입자직경을 가질 수 있다.
그러나, 나노구조의 반도체구조(nanostructured semiconducting structure)를 포함하는 조명기구용으로는, 상기 분말들은 예를 들면 나노크기(nanometric size), 예를 들면 20㎚ 내지 200㎚, 예를 들면 20㎚ 내지 80㎚, 또한 예를 들면 30㎚ 내지 50㎚의 평균입자직경을 가질 수 있다.
이러한 방법으로, 상기 분말들은 발광다이오드들의 발광 반도체들로서의 나노구조의 칩(nanostructured chips)들 내에 포함될 수 있다.
상기 분말들의 크기는 상기 건조된 수지의 소정의 초기 크기(initial size)를선택하는 것에 의하여 적절하게 제어될 수 있다. 더욱이, 분무건조(spray drying), 분무열분해(spray pyrolysis) 또는 초임계 유체 건조(supercritical fluid drying) 등과 같은 상기 수지의 성형처리(shaping treatments)를 예상하면, 20 내지 40㎚의 범위 이내의 직경들이 달성될 수 있다.
평균입자직경의 모든 값들은 표준 전자현미경(standard electron microscopy) 또는 광산란측정(light scattering measurements)에 따라 측정된 평균입자직경을 의미한다.
상기 언급된 비정질 분말들은 유리질 속성(glassy nature)을 가질 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 유리전이온도(glass transition temperature ; Tg)는 적어도 450℃(예를 들면, 알루미노-보로포스페이트 분말의 경우에 있어서), 약 1000℃까지(예를 들면, 알루미노-보로실리케이트 분말의 경우에 있어서)가 될 수 있다.
상기 Tg는 표준 시차주사열량계(differential scanning calorimetry) 또는 시차열분석(differential thermal analysis)에 의하여 결정된다.
제2의 관점에 따르면, 본 상세한 설명은 앞서 기술된 바와 같은 조성물의 제조방법에 관한 것이며, 상기 방법은
- 실질적으로 1가 및 2가의 양이온들이 없는 전구체 용액들에 기초하는 습식 화학적 경로의 수단에 의하여 알루미노보레이트 수지를 제조하는 준비단계;
- 상기 수지를 건조시켜 고체를 수득하는 건조단계;
- 상기 고체를 분쇄시켜 분말을 수득하는 분쇄단계;
- 상기 조성물의 결정화 온도 보다 낮은 열분해 온도에서 상기 분말을 열분해시키는 열분해단계; 및
- 그렇게 열분해된 상기 분말을 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도에서 소성시키는 소성단계;
를 포함하여 이루어진다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 전구체들은 예를 들면
이트륨 3가 양이온(Y3+), 비스무트 3가 양이온(Bi3+), 스칸듐 3가 양이온(Sc3+), 란탄 3가 양이온(La3+), 가돌리늄 3가 양이온(Gd3+) 등과 같은 적어도 하나의 3가의 금속 및 알루미늄(Al) 및 보론(B) 대응 염들(예를 들면, 질산염들)을 포함하며, 원하는 최종 조성물에 대응하는 개개 소정량들로 제공된다.
상기 중합 전구체 방법이 상기 수지를 제조하는 데 사용되는 경우, 폴리에스테르화 반응(polyesterification reaction)이 실행될 수 있다. 상기 폴리에스테르화 반응은 용매 중에서, 예를 들면 수용액 중에서 실행될 수 있다. 상기 용액들은 실질적으로 1가 및 2가의 양이온들이 없는 것이다.
상기 중합 전구체 경로가 사용되는 경우에 있어서, 알코올과 카르복실산 사이에서 폴리에스테르화 반응들이 실행될 수 있다. 상기 폴리에스테르화 반응은 그 안에 상기 금속 이온들이 포획되고 그리고 분자 수준(molecular level)에서 유기 네트워크(organic network) 내에서 분산되는 수지로 이어진다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 알코올은 예를 들면 소르비톨(sorbitol) 및 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 등과 같은 폴리알코올(polyalcohol)이다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 카르복실산은 아세트산(acetic acid), 시트르산(citric acid), 프로피온산(propionic acid) 및 말산(malic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 폴리에스테르화 반응은 예를 들면 80℃ 내지 150℃ 사이, 예를 들면 100℃ 내지 130℃ 사이, 예를 들면 약 ll0℃의 온도에서 환류(reflux) 및 용액교반(solution stirring) 하에서 실행된다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 폴리에스테르화 반응은 적어도 12시간, 예를 들면 약 24시간 동안 수행된다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 수지를 건조시키기 전에 예를 들면 용매 기화(solvent evaporation)에 의하여 과량의 용매가 상기 수지로부터 제거된다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 수지의 건조 이전에 상기 수지의 점도가 증가된다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 수지의 점도는 예를 들면 용매 기화에 의하여 점진적인 방법으로 증가된다. 수용액들이 사용된 경우, 기화는 물의 기화를 의미한다. 이 경우에 있어서, 상기 기화는 50℃ 내지 95℃ 사이, 예를 들면 80℃ 내지 90℃ 사이, 예를 들면 약 90℃의 온도에서 수행될 수 있다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 수지의 건조는 200℃ 내지 350℃ 사이, 예를 들면 230℃ 내지 300℃ 사이, 예를 들면 240℃ 내지 260℃ 사이, 예를 들면 약 250℃의 온도에서 수행된다.
하나의 구체예에 있어서, 건조는 대기압(air atmosphere) 하에서 수행된다. 그러나, 건조는 비활성 분위기(inert atmosphere)에서, 예를 들면 질소 또는 아르곤 중에서 수행될 수 있다.
하나의 구체예에 있어서, 건조는 10 내지 60분 사이, 예를 들면 20 내지 40분 사이 그리고 예를 들면 약 30분 동안의 시간 동안 수행된다.
하나의 구체예에 있어서, 건조는 소정의 가열속도에서 수행되며, 이는 예를 들면 10℃/시간 내지 60℃/시간 사이, 예를 들면 20℃/시간 내지 40℃/시간 사이, 예를 들면 약 30℃/시간이 될 수 있다.
그 뒤에, 그렇게 건조된 상기 수지는 고체가 되고 이는 분쇄에 적용되어 비정질 분말을 수득하게 된다. 상기 분쇄는 예를 들면 마노 분쇄기(agate crusher), 볼밀(ball milling), 유성자동분쇄기(planetary automatic crusher) 등과 같은 임의의 표준의 수동 또는 자동 분쇄기(standard manual or automatic crusher)로 수행될 수 있다.
하나의 구체예에 있어서, 분쇄 이후 상기 비정질 분말들은 0.2㎛ 내지 20㎛ 사이, 예를 들면 0.2㎛ 내지 10㎛ 사이, 예를 들면 0.5㎛ 내지 7㎛ 사이 그리고 예를 들면 1㎛ 내지 5㎛ 사이의 평균입자직경을 갖는다.
계속해서 상기 비정질 분말은 열분해된다.
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 용어 "열분해(pyrolysis)"는 산소 또는 임의의 다른 시약(reagents)들의 부재 중에서 열로 인한 물질 또는 화합물의 분해를 나타내는 데 사용된다.
열분해의 덕분으로, 상기 분말들의 제어된 부분 산화(controlled partial oxidation)이 이루어진다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 제어된 부분 산화에는 예를 들면 수산화물(hydroxides), 알코올, 카르복실기 및 붕산기(boric groups)들에서 오는 산소 등과 같이 상기 출발물질들로부터 유래되는 산소만이 포함된다.
상기 비정질 분말은 열분해 온도에서 열분해되며, 이는 상기 조성물의 결정화 온도보다 낮다.
하나의 구체예에 있어서, 열분해는 소정의 온도에서 수행되며, 이는 화학 조성에 따라 선택된다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 소정의 열분해 온도는 450℃ 내지 1000℃ 사이, 예를 들면 600℃ 내지 800℃ 사이, 그리고 예를 들면 600℃ 내지 750℃ 사이, 그리고 예를 들면 690℃ 내지 730℃ 사이, 예를 들면 약 700℃이나, 그러나 어떠한 경우에도 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 온도이다.
하나의 구체예에 있어서, 열분해는 예를 들면 질소 또는 아르곤 분위기에서 등과 같은 비활성 분위기에서 수행된다.
하나의 구체예에 있어서, 열분해는 소정의 시간 동안, 예를 들면 적어도 6시간 동안, 예를 들면 20시간 내지 30시간 동안, 예를 들면 22시간 내지 26시간 동안, 그리고 예를 들면 약 24시간 동안 수행된다.
하나의 구체예에 따르면, 열분해는 소정의 가열속도에서 수행된다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 가열속도에는 10℃/시간 내지 60℃/시간 사이, 예를 들면 20℃/시간 내지 40℃/시간 사이, 예를 들면 약 30℃/시간이 포함된다.
계속해서, 그렇게 열분해된 상기 비정질 분말은 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 온도에서 소성된다.
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 용어 "소성(calcination)"은 산소의 존재 중에서 열로 인한 물질의 분해 또는 산화반응을 나타내는 데 사용된다.
하나의 구체예에 따르면, 상기 소성은 예를 들면 소정의 가열속도로 온도를 증가시키는 것에 의하여 최종 소성 온도에 도달될 때까지 온도를 점진적으로 증가시키는 것에 의하여 수행될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 소성은 10℃/시간 내지 60℃/시간 사이, 예를 들면 20℃/시간 내지 40℃/시간 사이, 예를 들면 약 30℃/시간의 범위 이내의 가열속도에서 수행된다.
상기 분말 조성에 따라, 상기 소성은 최종 소정 소성 온도, 예를 들면 450℃ 내지 850℃ 사이, 예를 들면 500℃ 내지 800℃ 사이, 예를 들면 600℃ 내지 770℃ 사이, 예를 들면 650℃ 내지 750℃ 사이, 예를 들면 720℃ 내지 740℃ 사이, 그리고 예를 들면 약 740℃에서 수행될 수 있으나, 그러나 어떠한 경우에도 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 온도에서 수행될 수 있다.
상기 소성은 또한 소정의 시간 동안, 예를 들면 수 시간 동안, 예를 들면 6 내지 36시간 동안, 그리고 예를 들면 24시간 동안 최종 소성 온도 보다 낮은 소정의 중간 온도(intermediate temperature)를 유지하는 것에 의하여 수행될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 중간 온도는 300℃ 내지 550℃의 범위이다.
상기 소성 동안의 상기 가열은 소정의 시간 동안 소정의 중간 온도를 유지하는 것에 의하여, 예를 들면 매번 50℃ 내지 100℃의 증가와 같이 매번 소정의 온도 증가가 얻어지는 소정의 중간 온도를 유지하는 것에 의하여 이루어질 수 있다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 소성은 산소 분위기에서 수행된다. 그러나, 예를 들면 공기와 같은 다른 소성 분위기들도 가능하다.
하나의 구체예에 있어서, 산소 분위기에서의 상기 소성은 12시간 내지 36시간, 예를 들면 22시간 내지 26시간, 예를 들면 약 24시간에 포함되는 시간 동안 수행된다.
하나의 구체예에 있어서, 공기 분위기에서의 상기 소성은 산소에서 수행되는 소성에 대응하는 시간의 약 2배인 시간 동안 수행된다.
또 다른 관점에 따르면, 본 상세한 설명은 고체형 광전환기, 예를 들면 UV-가시광 광전환기(UV-visible light converter)를 제조하기 위한 앞서 정의된 바와 같은 알루미노보레이트의 비정질 분말들을 포함하는 조성물의 용도에 관한 것이다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 가시광은 소정의 색온도(color temperature), 예를 들면 4000K 내지 5000K의 색온도를 갖는 백색광이다.
그러나, 다른 구체예들에 따르면, 상기 언급된 조성물을 본 상세한 설명의 조성물로 적절히 변화시키는 것에 의하여, 10000K까지의 색온도를 수득하는 것 또한 가능하다.
또 다른 관점에 따르면, 본 상세한 설명은 발광기, 예를 들면 UV 발광기(UV emitter) 및 앞서 정의한 바와 같은 전환기를 포함하는 고체형 조명기구에 관한 것이다. 하나의 구체예에 있어서, 발광되는 광은 소정의 색온도, 예를 들면 4000K 내지 5000K의 소정의 색온도를 갖는 백색광, 즉 눈에 편안하고, 그리고 광을 절약하는 따뜻한 자연 백색조명이다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 발광기는 발광다이오드(LED), 예를 들면 자외선 발광다이오드(UV LED)이다.
그러나, 예를 들면 전등(lamps)에서 또는 엑시머 레이져(excimer laser)에서 사용되는 UV광 발광 가스(UV emitting gases)들, 예를 들면 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 및 네온(Ne) 등과 같은 희유가스(rare gases)들을 사용하는 발광기 등과 같은 다른 발광기들이 또한 사용될 수 있다.
따라서, 상기 비정질 분말들의 조성에 따라, 본 상세한 설명의 조명기구들의 구체예들이 예를 들면 350㎚ 내지 750㎚의 범위, 예를 들면 370㎚ 내지 730㎚의 범위, 예를 들면 390㎚ 내지 700㎚의 범위, 그리고 예를 들면 400㎚ 내지 700㎚의 범위의 소정의 발광 대역을 가질 수 있다.
유리하게도, 이들 범위들의 발광 대역에서 발광다이오드들에 대한 근적외선 파장(near IR wavelengths)들에서 오는 열하중(heat load)을 피할 수 있으며, 이는 차례로 상기 조명기구의 수명을 증가시킨다.
도 1은 UV-가시광 전환기용의 발광단 조성물의 제조방법의 하나의 구체예를 나타내는 모식적인 흐름도이다.
도 2는 어떠한 열분해도 수행하지 않고 수득된 조성물의 광발광 스펙트럼과 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 3은 2가의 양이온을 포함하는 조성물의 광발광 스펙트럼과 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4는 실질적으로 1가 및 2가 양이온들이 제거되지 않은 전구체 용액들로부터 출발하여 수득되는 조성물의 광발광 스펙트럼과 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5 내지 7, 도 10 및 도 11은 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼들을 나타내는 도면이다.
도 8은 결정화 온도 보다 높은 소성 온도들에서 수득되는 조성물들의 광발광 스펙트럼들과 비교한 본 상세한 설명의 구체예들에 따른 조성물들의 광발광 스펙트럼들을 나타내는 도면이다.
도 9는 결정화 온도 보다 높은 소성 온도에서 수득되는 조성물의 X선 회절분석도(RX diffractogram)와 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물들의 X선 회절분석도를 나타내는 도면이다.
도 2는 어떠한 열분해도 수행하지 않고 수득된 조성물의 광발광 스펙트럼과 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 3은 2가의 양이온을 포함하는 조성물의 광발광 스펙트럼과 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4는 실질적으로 1가 및 2가 양이온들이 제거되지 않은 전구체 용액들로부터 출발하여 수득되는 조성물의 광발광 스펙트럼과 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5 내지 7, 도 10 및 도 11은 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼들을 나타내는 도면이다.
도 8은 결정화 온도 보다 높은 소성 온도들에서 수득되는 조성물들의 광발광 스펙트럼들과 비교한 본 상세한 설명의 구체예들에 따른 조성물들의 광발광 스펙트럼들을 나타내는 도면이다.
도 9는 결정화 온도 보다 높은 소성 온도에서 수득되는 조성물의 X선 회절분석도(RX diffractogram)와 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물들의 X선 회절분석도를 나타내는 도면이다.
실시예 1
이하에서, 이트륨 알루미노보레이트(yttrium aluminoborate) 분말을 포함하는 발광단 조성물의 실시예 및 이러한 조성물의 제조를 위한 방법의 실시예를 도 1의 모식적인 흐름도를 참조하여 설명한다.
도 1의 구체예에 따르면, 상기 조성물은 YAl3B4012(YAB)의 화학양론적 조성물에 가까운 비정질 분말들을 포함한다. 달리 표시하지 않는 한, 용어 YAB는 상세한 설명 및 도면들 전체를 통하여 YAl3B4012 또는 그의 화학양론적 조성물에 가까운 조성물을 의미한다. 따라서, 3원계(ternary system) 0.125 Y203 + 0.375 Al203 + 0.5 B203의 제조의 실시예가 제공된다. 4g의 YAl3B4012 분말을 제조하기 위하여, 2가지 출발 용액들인 제1 용액 및 제2 용액들이 준비되었다.
제1 용액
46.11g(0.24몰)의 시트르산(C6H807, 99.5%, 시그마알드리치사(Sigma Aldrich)로부터 상용적으로 획득가능)을 80℃에서 75㎖의 순수(pure water)에 용해시켰다. 시트르산의 완전한 용해 이후, 3.80g(0.01몰)의 질산이트륨 육수화물(yttrium nitrate hexahydrated ; Y(N03)3ㆍ6H20, 99.99%, 스트렘케미칼즈사(Strem Chemicals)로부터 상용적으로 획득가능) 및 11.25g(0.03몰)의 질산알루미늄 구수화물(aluminum nitrate nonahydrated ; Al(N03)3ㆍ9H20, 99.5%, 피셔사이언티픽사(Fischer scientific)로부터 상용적으로 획득가능)을 첨가하고 그리고 80℃에서 30분간 교반시키면서 방치하였다.
제2 용액
30.74g(0.169몰)의 D-소르비톨(D-sorbitol ; C6H1406, 99.5%, 시그마알드리치사로부터 상용적으로 획득가능)을 80℃에서 75㎖의 순수에 용해시켰다. 상기 순수는 5ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들을 포함하고 그리고 1.1μS/㎝의 전도도(conductivity)를 가졌다.
계속해서, 2.47g(0.04몰)의 붕산(H3B03, 99.8%, 피셔사이언티픽사로부터 상용적으로 획득가능)을 첨가하고 그리고 30분 동안 교반시키면서 방치하였다.
후속하여, 상기 제1 용액과 상기 제2 용액들을 혼합하고 그리고 110℃에서 24시간 동안 환류(reflux) 및 교반 하에 방치하여 상기 금속 시트르산염(metallic citrates)과 붕소 착물(boron complexes) 사이에서의 폴리에스테르화 반응을 수행하여 중합체성 수지가 생성되도록 하였다. 과량의 순수는 초기의 용적이 절반으로 감소하고 그리고 황색의 점성 수지(yellowish viscous resin)가 수득될 때까지 90℃에서 수 시간 동안의 기화에 의하여 제거하였다.
그렇게 수득된 상기 수지를 약 250℃에서 대기압에서 30℃/시간의 가열속도로 30분간 건조시켰다. 연한 갈색(soft brown) 고체들이 수득되었으며, 이들은 마노절구(agate mortar)로 쉽게 분쇄하여 미세하고 균질한 갈색 비정질 분말을 생성시켰다.
계속해서 상기 갈색의 비정질 분말을 700℃에서 질소 분위기에서 30℃/시간의 가열속도로 24시간 동안 열분해시켰다. 이 열분해로 상기 전구체들의 제어된 부분 산화가 가능하게 되어 흑색의 비정질 분말을 생성의 결과를 가져왔다.
후속적으로, 상기 흑색의 비정질 분말을 740℃에서 산소 분위기에서 24시간 동안 30℃/시간의 가열속도로 소성시켜 0.5㎛ 내지 6㎛의 범위의 입경을 갖는 최종 백색 비정질 분말을 수득하였다.
상기 백색 비정질 분말을 UV-가시광 전환기용의 통상의 자외선 발광 다이오드에 퇴적시켰다.
380㎚ 내지 750㎚의 범위의 광폭 발광 대역이 수득되었다. 상기 백색광은 4000 내지 5000K의 색온도를 갖는 따뜻한 백색광이었다. 385㎚에서의 발광 양자 수율은 약 0.7이었다.
비록 앞서 언급된 구체예들이 상세하게 기술되기는 하였음에도 다른 구체예들 또한 고려될 수 있음은 이해되어야 한다.
따라서, 예를 들면 당해 기술분야에서 숙련된 자에게 공지된 임의의 습식 화학적 기술(wet chemical technique)을 사용하여 상기 전구체들을 합성할 수 있으며, 본 상세한 설명의 발광단 조성물을 수득하기 위하여 다른 알루미노보레이트 조성들이 고려될 수 있다.
본 상세한 설명에 따르면, 어떠한 경우에도, 서로 다른 색상들을 방출하는 서로 다른 발광체들을 혼합할 필요 없이 그리고 독성 물질들의 사용을 요구함이 없이 UV광을 전환시키는 것에 의하여 백색의 가시광이 얻어질 수 있다.
이러한 조성물의 제조를 위한 방법은 용이하고, 효율적이고 그리고 환경적으로 친화적이다.
분석학적 특성들
도 2는 실시예 1에서 기술된 바에 따라 수득된 YAl3B4012의 광발광 스펙트럼(삼각형)을 나타내고 있다. 조성물의 결정화 온도가 760℃인(도 9의 X선 회절분석도에서 회절피크(diffraction peaks)들에 의해 나타난 바와 같이) 상기 분말을 700℃의 열분해 온도에서 열분해시켰다. 도 2에서, 상기 분말을 열분해시키지 않고 수득한 동일한 조성물 YAl3B4012의 광발광 스펙트럼(원형)을 또한 나타내었다. 도 2에 나타낸 두 조성물들을 740℃의 온도에서 상기 분말을 소성시키는 것에 의하여 수득하였다.
도 3 및 도 4는 유일한 차이가 물의 순도인, 실시예 1에서 기술된 바와 같이 수득된 YAl3B4012의 광발광 스펙트럼(삼각형)을 나타내고 있다. 특히, 도 3에서 원형으로 나타낸 광발광 스펙트럼은 5000ppm의 칼슘을 포함하는 물(0.5몰%의 이트륨 원자들의 칼슘 원자들로의 치환에 대응)을 의미하는 한편으로, 도 4에서 원형으로 나타낸 광발광 스펙트럼은 전도도 ρ는 약 89μS/㎝(
)를 갖는 역삼투압수(reverse osmosis water)가 사용된 경우를 의미한다. 앞서 기술한 바와 같이, 실시예 1에서 사용된 물은 5ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들을 포함하고 그리고 약 1.1μS/㎝의 전도도를 가졌다. 도 3 및 도 4에서 나타낸 모든 시험들에서, 고순도, 즉 99.99% 내지 99.9999% 초과(> 99.99% - 99.9999%)의 시약들이 사용되었다.
도 5는 서로 다른 몰 분획(molar fractions)들 즉,
삼각형: x = 0.1, y = 0.3, z = 0.6;
원형: x = 0.12, y = 0.39, z = 0.49;
사각형: x = 0.13, y = 0.37, z = 0.50
의 x, y 및 z에서의 식 xY203 + yAl203 + zB203의 조성에 대하여 모두 실시예 1에서 기술된 바에 따라 결정된, 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따른 조성물들의 광발광 특성들을 나타내고 있다.
도 6은 서로 다른 몰 분획들 즉,
다이아몬드형: x = 0, y = 0.8, z = 0.2;
흑색 삼각형: x = 0, y = 0.5, z = 0.5;
백색 삼각형: x = 0, y = 0.2, z = 0.8
의 x, y 및 z에서의 식 xY203 + yAl203 + zB203의 조성에 대하여 모두 실시예 1에서 기술된 바에 따라 결정된, 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따른 조성물들의 광발광 특성들을 나타내고 있다.
도 7은 B203가 SiO2로 부분적으로 치환된 YAB의 광발광 스펙트럼과 비교한 실시예 1의 YAB의 광발광 스펙트럼을 나타내고 있다. 특히, 삼각형으로 표시된 스펙트럼이 실시예 1의 미치환된 YAl3B4012 조성에 대응하는 데 반하여, 원형으로 표시된 스펙트럼은 5몰%의 실리콘으로 치환된 알루미늄을 제외하고는 실시예 1에서 기술된 방법에 따라 수득된 조성 YAl2.85Si0.15(B03)4에 대응한다.
도 8은 열분해된 분말이 서로 다른 소성 온도에서 소성된, 유일한 차이가 소성 온도인, 실시예 1에서 기술된 바에 따라 수득된 조성 YAl3B4012의 광발광 스펙트럼들을 나타내고 있다. 도 8에서, 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따라, 상기 조성물의 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도들에서 수득된 동일한 조성(YAl3B4012)의 광발광 스펙트럼들이 나타났다.
상기 조성물의 결정화 온도와 같거나 또는 그 보다 높은 소성 온도에서 수득된 동일한 조성(YAl3B4012)의 광발광 스펙트럼들을 또한 비교의 수단으로 도 8에 나타내었다.
도 10은 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따른 서로 다른 조성물들 즉, YAB, Y0 .95La0 .05Al3(B03)4 및 Y0 .95Gd0 .05Al3(B03)4의 광발광 스펙트럼들을 나타내고 있다. 원형으로 표시된 스펙트럼에서, 상기 이트륨은 5몰%의 란탄(lanthanum)으로 부분적으로 치환된 것임에 반해 삼각형으로 표시된 스펙트럼에서, 상기 이트륨은 5몰%의 가돌리늄으로 부분적으로 치환되었다. 세 가지 조성들 모두는 실시예 1에서 기술된 바와 같이 제조되었다.
도 11은 GdAl3(B03)4의 광발광 스펙트럼에 비교한 YAB(삼각형)의 광발광 스펙트럼을 나타내고 있다. 원형으로 표시된 스펙트럼에 있어서, 상기 이트륨은 100몰%의 가돌리늄으로 치환되었다. 실시예 1에서 기술된 바에 따라 두 조성물들을 제조하였다.
실시예 1에 기술된 바에 따라 수득되나 그러나 서로 다른 소성 온도들에서 수득된 YAB 분말들에 대하여 양자 수율들을 측정하였다. 상기 수율들은 적분구(integrating sphere)에 대하여 그리고 다이오들로부터의 자외-청색 여기(UV-blue excitation)(385㎚)를 사용하여 발광 알루미노보레이트 분말에 대한 수직인 반사에서 측정되었다. 그 결과들을 하기의 표 1(서로 다른 온도들에서 소성된 YAB 샘플들의 양자 수율들) 에 나타내었다.
| 소성 온도(℃) | 양자 수율(%) (여기 385㎚) |
| 650 | 42 |
| 700 | 38 |
| 720 | 49 |
| 740 | 68 |
| 760 | 39 |
| 780 | 21 |
| 810 | 0 |
분석방법
게르마늄(111) 단색화장치(monochromator)에 후속하여 알루미노보레이트 분말의 비정질 또는 결정질이 장착된 θ/2θ 배치(θ/2θ configuration)에서 D8 브루커 어드밴스 회절분석기(D8 Bruker Advance Diffractometer ; Cu Kα1 방사, λ = 1.54056Å) 상에서 X-선 분말 회절 패턴들을 기록하였다.
분말화된 샘플들의 광발광(PL) 스펙트럼들 및 양자 수율들을 문헌 Wrighton et. al . (J. Physical Chemistry , vol . 78 (22) pp . 2229, 1974)에 의해 기술된 바와 같은 회절법(reflection method)를 사용하여 측정하였다. 이 방법은 (1) 여기 파장(excitation wavelength)에서 본 출원의 스펙트라론(Spectralon)에서 비-흡수성 표준(non-absorbing standard)의 확산반사율(diffuse reflectance)을 결정하는 단계, (2) 동일한 여기 파장에서의 상기 샘플의 확산반사율을 결정하는 단계, 및 (3) 동일한 조건들 하에서 상기 샘플의 발광을 측정하는 단계로 이루어진다. 상기 분말화된 샘플을 석영창(quartz window)을 갖는 샘플홀더(sample holder) 내에 고정시키고 그리고 스펙트라론 아바스피어-50(AvaSphere-50)으로 피복된 적분구에 결합시켰다. 광섬유로 발광 신호(luminescence signal)를 분광기(spectrometer ; AVASpec-1024TEC)로 전달하였다. 상기 적분구 및 분광기를 할로겐 텅스텐 램프(halogen tungsten lamp ; 10W 텅스텐 할로겐 아바라이트-에이취에이엘(Avalight-HAL))를 사용하여 보정하였다. 여기원(excitation source)은 385㎚에서 그리고 1mW로 설정된 광출력(optical power)을 발광하는 고출력 자외선-발광다이오드(high power UV-LED ; 쏘랩스사(ThorLabs) 모델명 M385L2)이었다. 상기 실험장치는 문헌 S. Ivanova et al .; JOSA B J. Opt . Soc . Am ., Vol . 26, No . 10, 2009 p. 1930에 기술되어 있다.
Claims (20)
- 비정질 알루미노보레이트 분말들을 포함하는 발광단 조성물이며, 상기 조성물이
- 1가 및 2가의 양이온들을 5000ppm 이하로 포함하는 전구체 용액들에 기초하는 습식 화학적 경로에 의해 알루미노보레이트 수지를 준비하는 준비단계;
- 상기 수지를 건조시켜 고체를 수득하는 건조단계;
- 상기 고체를 분쇄시켜 분말을 수득하는 분쇄단계;
- 상기 조성물의 결정화 온도 보다 낮은 열분해 온도에서 상기 분말을 열분해시키는 열분해단계; 및
- 그렇게 열분해된 상기 분말을 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도에서 소성시키는 소성단계;
에 의하여 수득될 수 있는 것인 발광단 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 조성물이 350㎚ 내지 750㎚의 범위 이내의 발광 대역을 갖는 발광단 조성물. - 제 1 항에 있어서,
알루미노보레이트가 하기의 조성:
xM2O3 + yAl2O3 + zB2O3
을 가지며, 여기에서
M은 적어도 하나의 3가 금속이고,
0≤x≤0.25,
0.1≤y≤0.7,
0.3≤z≤0.9, 그리고
x+y+z = 1이고,
B203가 SiO2, P2O5를 포함하여 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환체로 선택적으로 부분적으로 치환된 것인 발광단 조성물. - 제 1 항에 있어서,
알루미노보레이트 조성이 YAl3(BO3)4이며, 각 원소가 독립적으로 10몰%까지 개개 화학양론값으로부터 편도될 수 있는 발광단 조성물. - 제 1 항에 있어서,
분말들이 0.01㎛ 내지 20㎛의 범위 이내의 평균입자직경을 갖는 발광단 조성물. - 제 1 항에 있어서,
분말이 450℃ 내지 1000℃의 유리전이온도 Tg를 갖는 유리질 분말인 발광단 조성물. - 제 1 항에 있어서,
금속이 이트륨 3가 양이온(Y3+), 비스무트 3가 양이온(Bi3+), 스칸듐 3가 양이온(Sc3+), 란탄 3가 양이온(La3+), 가돌리늄 3가 양이온(Gd3+) 또는 이들의 혼합물들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 발광단 조성물. - 제 1 항에 있어서,
전구체들의 용액들 각각이 100ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온을 포함하는 발광단 조성물. - - 1가 및 2가의 양이온들을 5000ppm 이하로 포함하는 전구체 용액들에 기초하는 습식 화학적 경로에 의해 알루미노보레이트 수지를 준비하는 준비단계;
- 상기 수지를 건조시켜 고체를 수득하는 건조단계;
- 상기 고체를 분쇄시켜 분말을 수득하는 분쇄단계;
- 조성물의 결정화 온도 보다 낮은 열분해 온도에서 상기 분말을 열분해시키는 열분해단계; 및
- 그렇게 열분해된 상기 분말을 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도에서 소성시키는 소성단계;
를 포함하여 이루어지는 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 따른 조성물을 제조하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
건조, 열분해 및 소성 각각이 10℃/시간 내지 60℃/시간을 포함하는 가열속도에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
건조가 공기 분위기 또는 비활성 분위기에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
열분해가 비활성 분위기에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
열분해가 450℃ 내지 1000℃의 온도에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
소성이 산소 분위기에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
소성이 450℃ 내지 850℃의 온도에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법. - 고체형 UV-가시광 전환기의 제조를 위한 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 따른 조성물.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 고체형 UV-가시광 전환기.
- 제 17 항에 있어서,
상기 가시광이 4000K 내지 5000K의 색온도를 갖는 백색광인 고체형 UV-가시광 전환기. - UV 발광기 및 제 17 항에 따른 전환기를 포함하는 고체형 조명 기구.
- 제 19 항에 있어서,
상기 발광기가 UV 발광 다이오드(LED)인 고체형 조명 기구.
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