KR102201048B1 - 고 신뢰성 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물 및 이를 이용한 세라믹 형광체 플레이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 산화 규소(SiO2), 산화 붕소(B2O3) 및 산화 아연(ZnO)으로 이루어진 산화물 혼합체 75 몰(mol)% 내지 85 몰%; 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1종의 탄산염(carbonate) 화합물 10 몰% 내지 15 몰%; 및 산화 알루미늄(Al2O3) 1 몰% 내지 5 몰%를 포함하고, 상기 산화 붕소의 함량은 25 몰% 미만인 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물에 관한 것이다.

Description

고 신뢰성 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물 및 이를 이용한 세라믹 형광체 플레이트 {GLASS COMPOSITION FOR HIGH-RELIABILITY CERAMIC PHOSPHOR PLATE AND CERAMIC PHOSPHOR PLATE USING THE SAME}
본 발명의 실시예는 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물 및 이를 이용하여 제조된 세라믹 형광체 플레이트에 관한 것이다.
백색 LED는 고효율, 고신뢰성의 백색 조명광원으로서 주목받아 일부가 미소 전력 소형 광원으로서 이미 사용에 제공되고 있다. 백색 LED를 구현하는 다양한 방법이 있지만, 가장 일반적으로 현재 많이 사용되고 있는 방법은 청색 LED 소자를 황색 형광체와 함께 수지를 매트릭스로 하여 몰딩한 것이다. 그러나 청색광은 에너지가 강하기 때문에 수지를 열화 시키기 쉽다. 따라서 이러한 구조의 백색 LED는 장기간 사용 시, 수지가 변색되기 때문에 발광되는 색조가 변화한다. 또한 수지로 몰딩되어 있어 소자로부터의 열발산이 잘 되지 않기 때문에, 온도가 상승하기 쉽다. 이러한 온도로 인하여 발광색이 황색 쪽으로 시프트하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 세라믹 소결체를 형광체의 매트릭스 물질로 사용한 형광체 플레이트를 적용하게 되었다. 이와 같은 형광체 플레이트에 사용되는 형광체는 산화물 형광체, 특히 이트륨-알루미늄-가넷(Yttrium Aluminium Garnet; YAG)계열의 형광체로만 한정되어 있다. 산화물 형광체만 사용할 경우, 다양한 색 좌표와 색 온도 구현이 어렵다. 또한 YAG 등의 산화물 형광체만 적용할 경우 내열온도가 800℃ 이상으로 요구되므로, 유리의 조성이 복잡해 질 필요가 없다. 그러나, 다양한 색온도 구현을 위해 적색 형광체와 황색 형광체간 적절한 양이 혼합되어 사용되어야 하고, 이를 위해서는 이 형광체들은 열에 약하기 때문에, 소결 온도를 낮추기 위해서는 유리의 조성을 조절해야 할 필요가 있다.
그러나, 재료의 특성상 장기간 사용시 수분과 유리의 조성간의 반응으로 인하여 유리의 투과율이 저하되고 뿌옇게 변하는 백화현상이 발생할 수 있다(도 1 참조). 백화현상은 B, Na, Li 계열의 원소가 백화현상에 영향을 미칠 수 있지만 특히 Na 원소가 쉽게 수화물 형성이 된다고 알려져 있다. 도 2는 수분과 유리 원소, 특히 나트륨으로 인한 수화물 형성에 의하여 백화현상이 발생되는 메커니즘을 나타낸다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 산화 규소(SiO2), 산화 붕소(B2O3) 및 산화 아연(ZnO)으로 이루어진 산화물 혼합체 75 몰% 내지 85 몰%; 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1종의 탄산염(carbonate) 화합물 10 몰% 내지 15 몰%; 및 산화 알루미늄(Al2O3) 1 몰% 내지 5 몰%를 포함하고, 상기 산화 붕소의 함량은 25 몰% 미만인 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물 및 이를 포함하는 세라믹 형광체 플레이트를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명의 실시예에서는 산화 규소(SiO2), 산화 붕소(B2O3) 및 산화 아연(ZnO)으로 이루어진 산화물 혼합체 75 몰% 내지 85 몰%; 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1종의 탄산염 화합물 10 몰% 내지 15 몰%; 및 산화 알루미늄(Al2O3) 1 몰% 내지 5 몰%를 포함하고, 상기 산화 붕소의 함량은 25 몰% 미만인 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물을 제공한다.
또한, 본 실시예의 다른 측면으로, 상기 유리 조성물을 유리화하여 수득되는 평균 입경이 1㎛ 내지 10㎛인 유리 프리트(glass frit)를 매트릭스로 하고, 적어도 1종의 형광체를 포함하는 세라믹 형광체 플레이트를 제공한다.
또한, 본 실시예의 또 다른 측면으로, 상기 세라믹 형광체 플레이트를 포함하는 조명장치를 제공한다.
실시예에 따르면, 산화 규소(SiO2), 산화 붕소(B2O3) 및 산화 아연(ZnO)으로 이루어진 산화물 혼합체 75 몰% 내지 85 몰%; 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1종의 탄산염(carbonate) 화합물 10 몰% 내지 15 몰%; 및 산화 알루미늄(Al2O3) 1 몰% 내지 5 몰%를 포함하고, 상기 산화 붕소의 함량은 25 몰% 미만인 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물을 이용하여 고신뢰도를 갖는 세라믹 형광체 플레이트를 구현함으로써, 고온고습의 환경에 노출되어도 백화현상이 발생하지 않고, 고신뢰성 및 높은 광학적 특성을 갖는다.
도 1은 백화현상이 발생된 종래 형광체 플레이트의 표면을 촬영한 사진이다.
도 2는 종래 형광체 플레이트에서 백화현상을 일으키는 메커니즘을 설명한 모식도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 조명장치의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 형광체 플레이트를 고온고습 1000시간 평가한 후에 표면을 촬영한 사진이다.
도 5는 비교예에서 제조된 형광체 플레이트를 고온고습 1000시간 평가한 후에 전면(a) 및 후면(b)을 촬영한 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
본 실시예에 따른 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물은 산화 규소(SiO2), 산화 붕소(B2O3) 및 산화 아연(ZnO)으로 이루어진 산화물 혼합체, 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1종의 탄산염(carbonate) 화합물 및 산화 알루미늄(Al2O3)을 포함한다.
상기 산화 규소, 상기 산화 붕소 및 상기 산화 아연으로 이루어진 상기 산화물 혼합체는 유리 조성물을 유리화하여 유리를 제조할 때, 가장 기본적인 구조를 형성하는 물질들로, 유리를 형성하는 산화물 중에서도 망목형성산화물(Network former) 또는 그물눈형성산화물에 속한다. 상기 산화물 혼합체는 유리의 가장 기본 성분으로 이 조성만으로도 3성분계 유리를 제조할 수 있다.
상기 산화물 혼합체는 전체 조성물 중 75 몰% 내지 85 몰%가 함유될 수 있다. 이때, 상기 산화 아연 및 상기 산화 규소는 1:1.15 내지 1:1.35의 비율로 혼합될 수 있다. 상기 산화물 혼합체 중 산화 붕소는 전체 조성물 대비 25 몰% 미만으로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화 붕소는 유리를 형성하기 위하여 필요한 기본적인 재료이나, 조명장치를 형성하기 위한 형광체 플레이트로 제조할 때 상기 산화 붕소의 함량이 증가함에 따라 신뢰성, 광 투과율 등의 광특성을 크게 저하시킬 우려가 있다. 특히, 상술한 형광체 플레이트의 백화현상에 가장 크게 영향을 미치는 요인으로서 작용할 수 있다. 상기 산화 붕소는 전체 조성물 중 15 몰% 미만으로 함유되는 것이 더 바람직하다. 이때 상기 산화 아연에 대한 상기 산화 붕소의 비율은 0.35 내지 0.75일 수 있다.
형광체 플레이트 제조 시 소결온도를 낮추기 위해서 형광체 플레이트의 매트릭스를 구성하는 유리 프리트의 유리 전이 온도(Tg)를 낮게 형성해야 한다. 유리 전이 온도(Tg)를 낮추기 위해서 알칼리 금속을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1종의 탄산염(carbonate) 화합물 10 몰% 내지 15 몰%이 포함된다. 상기 알칼리 금속은 칼륨(K), 나트륨(Na) 또는 리튬(Li), 즉 주기율표 I족에 해당하는 원소들을 지칭한다. 상기 탄산염 화합물은 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산리튬(Li2CO3) 또는 이들의 혼합물 등의 화합물을 사용할 수 있다. 상기 탄산염 화합물은 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있으나, 조성물 내에 알칼리 금속 성분이 증가할 경우, 유리 조성물이 유리되지 않거나, 형광체 플레이트의 광특성을 저해할 우려가 있으므로, 총 함량이 15 몰%를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
상기 유리 조성물에는 산화 알루미늄 1 몰% 내지 5 몰%가 포함된다. 산화 알루미늄은 유리 조성물 내에서 결정화 특성을 향상시키고, 조성 내의 화학성을 증가시키며, 알칼리 용출을 방지하는 역할을 한다. 그러나, 산화 알루미늄은 고반응성 성분이므로 5 몰%를 초과하여 첨가하지 않는 것이 바람직하다.
상기 유리 조성물에는 추가 성분으로서 산화 인 5 몰% 이하를 포함될 수 있다. 상기 산화 인은 상분리를 촉진하여 분상을 미세하고 균질하게 하여 유리화된 후, 투과율을 개선하는 역할을 한다. 상기 산화 붕산의 함량이 낮아지는 경우에, 종전에 비하여 투과율이 낮아질 수 있으나, 산화 인을 첨가하여 이를 개선시킬 수 있다. 그러나 산화 인은 고반응성 성분이기 때문에 과량 첨가될 경우 신뢰성에 영향을 미칠 가능성이 있으므로, 5 몰%를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
본 실시예의 다른 측면에 따른 세라믹 형광체 플레이트는 상술한 유리 조성물을 유리화하여 수득되는 평균 입경이 1㎛ 내지 10㎛인 유리 프리트를 매트릭스로 하고, 적어도 1종의 형광체를 포함한다,
상기 유리 프리트는 산화 규소, 산화 아연 및 산화 붕소로 이루어진 산화물 혼합체, 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1종의 탄산염(carbonate) 화합물 및 산화 알루미늄을 포함하는 상기 유리 조성물을 볼 밀(ball mill)로 40 시간 내지 50 시간 동안 혼합한 후, 용융로에 투입한다. 상기 유리 조성물의 조성에 따라 용융 온도를 조절하여 용융할 수 있다. 이때 용융 온도는 1300℃ 내지 1600℃일 수 있고, 종래의 유리 제조 프로세스에 따라 유리를 제조할 수 있다. 상기 유리 조성물에 포함된 원료가 균질하게 용해될 수 있는 온도를 선택하여 용융한다. 이때, 1600℃를 초과하여 온도를 상승시키면 휘발 성분이 많아지게 될 우려가 있다. 상기 용융물을 트윈롤에 부어 ??칭을 수행하여, 유리 컬릿(glass cullet)을 준비한다. 상기 유리 컬릿을 분쇄하여 유리 프리트를 준비한다.
상기 분쇄의 방법으로는 건식과 습식이 있고, 건식분쇄에는 볼 밀, 진동 밀 등의 방식이 있다. 볼 밀에 사용되는 세라믹 볼은 일반적으로 산화 알루미늄(Al2O3) 또는 산화 지르코늄(ZrO2)가 이용된다. 진동 밀은 진동운동을 이용하기 때문에 분쇄물에 걸리는 충격이 크다. 습식분쇄는 액 중에서 분쇄물과 볼을 교반하여 분쇄를 하는 방법이다. 건식분쇄와 비교하여 미분쇄가 가능하다. 볼 밀 이외에 매체 교반밀, 비드밀이 이용되고 있다. 비드 밀은 직경 0.5mm 내지 2.0mm의 내마모성이 높은 세라믹스 볼(bead)을 이용하는 분쇄기이다. 습식분쇄에 사용하는 액체는 물이나 에탄올 등의 유기용매를 사용할 수 있다. 내수성이 높은 유리인 경우 주로 물이 사용되고, 물을 사용하면 성분의 변동이 우려되는 경우 유기용매를 사용할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 유리 프리트는 평균입경이 1㎛ 내지 10㎛일 수 있고, 바람직하게는 2㎛ 내지 7㎛일 수 있다. 유리 프리트의 입경을 작게 할 경우 소결 후 내부 기공율이 줄어 광 특성 향상에 유리하다. 상기 유리 프리트의 입경이 10㎛를 초과할 경우, 추후 형광체와 혼합하여 소결할 경우 다수의 기공(pore)이 형성될 우려가 있다. 반면, 상기 유기 프리트의 입경이 1㎛ 미만일 경우에는 형광체와 혼합될 때 충분히 분산되지 못하여 충분히 형광체를 패시베이션할 수 없게 될 우려가 있고, 밀링(milling)하는 시간이 증가함에 따라 오염도도 증가하여 소결 후에 백색도 유지가 어렵게 된다.
상기 세라믹 형광체는 요구되는 광특성 및 조명의 색깔, 응용 분야 등에 따라 황색 또는 녹색, 또는 적색 형광체 중 하나의 형광체일 수 있고, 필요에 따라 서로 다른 파장의 빛을 여기하는 2종 이상의 형광체일 수 있다. 상기 세라믹 형광체로는 이트륨-알루미늄-가넷(Yttrium Aluminium Garnet; YAG)계, 루테늄-알루미늄-가넷(Lutetium aluminium garnet; LuAG)계, 질화물(nitride)계, 황화물(sulfide)계 또는 규산염(silicate)계를 사용할 수 있다.
상기 세라믹 형광체가 상기 유리 프리트에 대하여 1 몰% 내지 15 몰%가 되도록 혼합한다. 이때, 소결 후 투과도와 색차에 따라 형광체 혼합량은 미량 변경될 수 있다. 또한 두께의 변화에 따라서도 형광체의 함량이 변화되는데, 두께 증가 시 형광체는 감량하여 첨가할 수 있다.
상기 유리 프리트 및 상기 세라믹 형광체의 혼합물이 플레이트 또는 원반 형태를 갖도록 서스(Stainless Use Steel, SUS) 몰드에 투입하여 일축성 압축을 한다. 이때, 압축은 7톤에서 5분간 수행된다. 압축된 상기 무기 형광체-유리 분말의 혼합물은 소성로에 넣어 소성을 수행한다. 이때, 상기 무기 형광체 및 유리 분말의 유리전이온도(Tg)에 따라서 소성을 수행하는 온도 및 시간을 조절할 수 있다.
소성이 완료된 상기 세라믹 형광체 플레이트는 본 실시예에서 요구되는 특성에 맞도록 두께를 조절하고 표면 조도를 조절하기 위하여 표면 연마(surface polishing)를 더 수행할 수 있다. 이 때, 상기 세라믹 형광체 플레이트의 두께는 200㎛ 내지 1000㎛, 표면 조도(表面粗度)가 0.1㎛ 내지 0.3㎛가 되도록 연마를 수행한다.
도 3은 본 실시예에 따른 조명장치의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 또 다른 일측에 따른 조명장치는 상술한 세라믹 형광체 플레이트(110)를 포함한다. 세라믹 형광체 플레이트(110)는 광원(120)으로부터 이격되도록 구비된다. 상기 광원으로부터 이격되는 거리는 10㎜ 내지 20㎜일 수 있다. 상기 이격거리는 바람직하게는 12㎜ 내지 18㎜일 수 있다. 상기 이격 거리가 20㎜를 초과할 경우에는 광추출이 충분히 이루어지지 않을 우려가 있다. 반면 상기 이격거리가 10㎜ 미만일 경우, 광원(120)으로부터 발생되는 열에 의하여 세라믹 형광체(110)가 열변형을 일으킬 우려가 있다.
상기 조명장치는 광원(120)을 중심으로 하여 바닥면에서 위쪽으로 갈수록 넓어지는 형태의 하우징(130)을 포함한다. 광원(120)으로는 광을 출사하는 광소자로서, 일례로 고체발광소자가 적용될 수 있다. 상기 고체발광소자는 LED, OLED, LD(laser diode), Laser, VCSEL 중 선택되는 어느 하나가 적용될 수 있다. 하우징(130)의 상단부에 세라믹 형광체 플레이트(110)가 구비되어, 광원(120)으로부터 이격되도록 배치된다. 세라믹 형광체 플레이트(110)는 상술한 바와 같이 유리 프리트로 이루어진 매트릭스 및 매트릭스 중에 분산되어 있는 세라믹 형광체를 포함한다. 하우징 내부(132)는 세라믹 형광체 플레이트(110)의 굴절률 보다 높거나 같은 굴절률을 갖는 물질로 충진할 수 있다.
또한, 이러한 형태의 적분구(積分球)로서 광특성을 측정할 수 있다. 상기 적분구는 내부의 휘도가 어느 각도에서든지 일정하며, 시료 표면에서 반사되는 빛을 모두 포획하여 적분구 표면에 고른 조도로 분포되게 한다. 적분구 내벽의 코팅 재료로 특수 페인트나 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene)등이 있으며 그 내부가 오염되지 않도록 주의한다. 분광 투과율의 경우는 시료 없이 투과되는 빛을 100%로 두고 철판 등 불투명 물체로 빛을 완전 차단한 경우를 0%로 한다. 투과색 중 투과 물질 내에서의 분산 효과가 클 때는 적분구를 이용하여 측정하는 것이 바람직하다.
상기 적분구는 상단부 폭(WT)이 55㎜ 내지 60㎜, 하단부 폭(WB)이 35㎜ 내지 40㎜, 높이(H)가 15㎜ 내지 20㎜의 크기로 준비한다. 우선 세라믹 형광체 플레이트(110)가 없는 상태에서 광원(120)인 청색 LED의 광복사속(radiant flux)를 측정한다. 이후, 세라믹 형광체 플레이트(110)를 장착하여 광속(lumens)를 측정한 후, 앞서 측정한 청색 LED의 광복사속 값으로 나누면 광효율을 구할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[ 제조예 ] 유리 프리트의 제조
제조예 1 내지 제조예 4
표 1에 표시한 조성대로 산화물 및 탄산염 화합물 재료를 칙량한 후, 볼 밀에 투입하여 48 시간 동안 혼합하였다. 혼합된 분말을 백금 도가니에 넣어 1300℃에서 30분간 용융한 후, 용융물을 트윈 롤러에 부어 ??칭을 수행하여 유리 컬릿을 수득하였다. 유리 컬릿은 다시 볼 밀에 넣어 입경이 10㎛ 미만이 되도록 분쇄하여 유리 프리트를 수득하였다.
[ 실시예 ] 형광체 플레이트의 제조
실시예 1 내지 실시예 4
제조예 1 내지 제조예 4에서 제조된 각각의 유리 프리트에 530~560 nm LuAG 형광체 7 몰%, 690~630 nm 질화물 형광체 2 몰%를 볼 밀에 투입하여 충분히 혼합했다. 수득된 혼합물을 서스 몰드(성형물 두께 1000㎛)에 넣고 5톤에서 5분간 일축성 압축을 수행하여 압축 성형물을 수득하였다. 압축 성형물을 소성로에서 630℃의 온도로 30분간 소성을 수행하였다. 이후, 표면 조도 0.2㎛가 되도록 경면 가공을 수행하여 형광체 플레이트를 수득하였다.
각각의 형광체 플레이트의 투과도를 측정하여 표 1에 표시하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
ZnO 29 29 29 29
B2O3 21 18 15 15
P2O3 - - - 5
Al2O3 3 3 3 3
K2CO3 10 10 10 10
Na2CO3 3 4 5 3
K2O - - - -
Li2CO3 - - - -
SiO2 34 36 38 35
투과율(%) 46.4 47.6 42.3 51.4
※ 성분 단위는 몰%
[ 비교예 ]
제조예 및 실시예에서와 동일한 방법으로 하기 표 2와 같은 조성으로 이루어진 형광체 플레이트를 수득하여 투과율을 측정하였다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3
ZnO 37 37 37
B2O3 30 32 32
P2O3 - - -
Al2O3 2 2 2
K2CO3 - - -
Na2CO3 - - -
K2O 9 9 9
Li2CO3 2 - 2
SiO2 20 - 18
투과율(%) 50.7 51.0 51.5
※ 성분 단위는 몰%
[평가]
1. 초가속 신뢰성 평가(JEDEC 기준)
실시예 1, 3, 4 및 비교예 1 내지 3의 형광체 플레이트를 2기압, 121℃, 습도 100%(JEDEC 기준; 국제반도체표준협의기구(Joint Electron Device Engineering Council))에 의하여 신뢰성을 검증하였다.
비교예의 경우 모두 48 시간 이내에 백화현상이 발생하였고, 실시예의 형광체 플레이트는 96 시간 이상을 달성하였다. 신뢰성 평가 및 광특성의 측정 결과는 표 3 및 표 4에 표시하였다.

 청색
 실시예 1 실시예 2
투입 전 투입 후 투입 전 투입 후
복사속 (W) 2.7 1.5 1.4 1.6 1.5 1.4 1.4 1.5 1.5
광속 (lumens) 96.3 477.3 474.0 466.8 455.5 456.2 457.6 453.2 450.7
색좌표(Cx) 0.1526 0.4124 0.421 0.4144 0.4208 0.4281 0.4238 0.4236 0.4289
색좌표(Cy) 0.0291 0.3924 0.3995 0.3926 0.3996 0.3991 0.396 0.3953 0.3997
색온도(K) 0 3345.8 3246.9 3320.8 3252.4 3112.8 3164.7 3164.3 3103.1
광효율
(lm/Wrad)		 0 175.4 174.2 175.16 170.92 167.7 168.2 170.06 169.12
CRI (RA) 0 80 79.1 80.3 80 78.8 79.2 80 79.6
신뢰성 평가
(광효율Δ3%
Cx, Cy
Δ0.006)		 shift Δ광효율: -0.01%
ΔCx: -0.0009
ΔCy: -0.0011		 Δ광효율: 1.00%
ΔCx: -0.0003
ΔCy: -0.0001
판정 PASS PASS

청색
 실시예 4
투입 전 투입 후
복사속 (W) 2.7 1.4 1.4 1.5 1.5
광속 (lumens) 96.3 45.3 455.0 445.8 447.8
색좌표(Cx) 0.1526 0.423 0.415 0.4218 0.4155
색좌표(Cy) 0.0291 0.3969 0.3835 0.3952 0.3849
색온도(K) 0 3187.9 3229.4 3197.3 3231.7
광효율
(lm/Wrad)		 0 167.7 167.2 167.28 168.03
CRI (RA) 0 79.5 80.5 80.3 81.2
신뢰성 평가
(광효율Δ3%
Cx, Cy
Δ0.006)		 shift Δ광효율: 0.12%
ΔCx: -0.0004
ΔCy: -0.0001
판정 PASS
2. 가속 수명 평가( ALT : Accelerated Life Test )
LED 신뢰성 규정에 의하여 고온고습(85℃, 습도 85%) 환경에서 1000 시간 방치 후 신뢰성 측정 및 광특성을 측정하여 표 5 및 표 6에 표시하였다.
또한, 형광체 플레이트의 표면을 관찰하여 도 4 및 도 5로 도시하였다. 도 4는 본 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조된 형광체 플레이트를 고온고습 1000시간 평가한 후에 표면을 촬영한 사진이고, 도 5는 비교예에서 제조된 형광체 플레이트를 고온고습 1000시간 평가한 후에 전면(a) 및 후면(b)을 촬영한 사진이다.

 1 2 3 4 5
전 후 전 후 전 후 전 후 전 후
복사속 (W) 1.59 1.5 1.55 1.45 1.45 1.45 1.58 1.44 1.62 1.47
광속
(lumens)		 480.3 484.3 503.7 504.7 499.6 501.6 502.8 501.3 506.9 508.5
색좌표(Cx) 0.4132 0.4153 0.4339 0.4363 0.4371 0.4396 0.434 0.436 0.4312 0.4338
색좌표(Cy) 0.3889 0.3922 0.4267 0.4309 0.4275 0.4315 0.4266 0.4309 0.4236 0.4284
색온도(K) 3314 3299 3226 3215 3178 3167 3223 3220 3249 3240
광효율
(lm/Wrad)		 175.0 175.7 183.6 183.1 182.1 182.0 183.2 181.9 184.7 184.5
CRI (RA) 80.5 79.9 76.4 75.3 76.3 75.1 76 75.2 76.6 75.8
신
뢰
성
평
가		 ΔCx 0.0021 0.0024 0.0025 0.002 0.0026
ΔCy 0.0033 0.0042 0.004 0.0043 0.0048
Δ효율 0.38% -0.24% -0.04% -0.73% -0.12%
판정 PASS PASS PASS PASS PASS

6 7 8 9 10
전 후 전 후 전 후 전 후 전 후
복사속 (W) 1.60 1.47 1.58 1.4 1.58 1.45 1.56 1.43 1.58 1.44
광속
(lumens)		 506.7 509.1 471.1 467.4 471.2 475.4 470.2 471.2 494.9 495.5
색좌표(Cx) 0.4282 0.4311 0.4238 0.4253 0.4293 0.4255 0.4227 0.4258 0.4385 0.4413
색좌표(Cy) 0.4214 0.4263 0.3979 0.4033 0.403 0.4021 0.3981 0.4023 0.4251 0.4299
색온도(K) 3285 3272 3181 3197 3122 3184 3204 3181 3136 3126
광효율
(lm/Wrad)		 184.7 184.7 171.7 169.6 171.7 172.5 171.4 171.0 180.4 179.8
CRI (RA) 76.9 75.7 80.3 79.1 78.9 79.3 79.7 79.3 76.8 76.2
신
뢰
성
평
가		 ΔCx 0.0029 0.0015 -0.0038 0.0031 0.0028
ΔCy 0.0049 0.0054 -0.0009 0.0042 0.0048
Δ효율 0.04% -1.22% 0.45% -0.22% -0.31%
판정 PASS PASS PASS PASS PASS
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 형광체 플레이트
120: 광원
130: 조명 하우징
W-T, WB: 폭
H: 높이

Claims (13)

  1. 산화 규소(SiO2), 산화 붕소(B2O3) 및 산화 아연(ZnO)으로 이루어진 산화물 혼합체 75 몰(mol)% 내지 85 몰%;
    알칼리 금속을 포함하는 적어도 1종의 탄산염(carbonate) 화합물 10 몰% 내지 15 몰%; 및
    산화 알루미늄(Al2O3) 1 몰% 내지 5 몰%
    를 포함하고,
    상기 산화 붕소의 함량은 15몰% 미만이며, 상기 산화 아연에 대한 상기 산화 붕소의 비율은 0.35 내지 0.75이고, 상기 산화 아연에 상기 산화 규소의 비율은 1.15 내지 1.35인 형광체 플레이트용 유리 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물에 산화 인(P2O5) 5 몰% 이하를 더 포함하는 형광체 플레이트용 유리 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 알칼리 금속은 칼륨(K), 나트륨(Na) 또는 리튬(Li)이고,
    상기 탄산염 화합물은 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산리튬(Li2CO3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물인 형광체 플레이트용 유리 조성물.
  4. 청구항 1의 유리 조성물을 유리화하여 수득되는 평균 입경이 1㎛ 내지 10㎛인 유리 프리트(glass frit)를 매트릭스로 하고,
    적어도 1종의 형광체를 포함하는 형광체 플레이트.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 형광체는,
    이트륨-알루미늄-가넷(Yttrium Aluminium Garnet; YAG)계, 루테늄-알루미늄-가넷(Lutetium aluminium garnet; LuAG)계, 질화물(nitride)계, 황화물(sulfide)계, 규산염(silicate)계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 형광체인 형광체 플레이트.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 형광체는 상기 유리 프리트 및 상기 형광체를 포함하는 혼합물 중 1 몰% 내지 15 몰%의 함량을 갖는 형광체 플레이트.
  7. 산화 규소(SiO2), 산화 붕소(B2O3) 및 산화 아연(ZnO)으로 이루어진 산화물 혼합체 75 몰(mol)% 내지 85 몰%;
    알칼리 금속을 포함하는 적어도 1종의 탄산염(carbonate) 화합물 10 몰% 내지 15 몰%; 및
    산화 알루미늄(Al2O3) 1 몰% 내지 5 몰%
    를 포함하고,
    상기 산화 붕소의 함량은 15몰% 미만이며, 상기 산화 아연에 대한 상기 산화 붕소의 비율은 0.35 내지 0.75이고, 상기 산화 아연에 상기 산화 규소의 비율은 1.15 내지 1.35인 유리 조성물을 볼 밀로 40 시간 내지 50 시간 동안 혼합하는 단계,
    상기 유리 조성물을 1300℃ 내지 1600℃에서 용융하는 단계,
    용융된 상기 유리 조성물을 트윈롤에서 ??칭하여 유리 컬릿을 마련하는 단계,
    상기 유리 컬릿을 분쇄하여 유리 프리트를 마련하는 단계,
    상기 유리 프리트에 형광체를 혼합하는 단계,
    상기 유리 프리트와 상기 형광체의 혼합물을 몰드에서 압축하는 단계, 그리고
    압축된 상기 유리 프리트와 상기 형광체의 혼합물을 소결하는 단계를 포함하는 형광체 플레이트의 제조 방법.
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