KR102219263B1 - Acidic nitride-based red fluorescent material and white light emitting apparatus using same - Google Patents

Acidic nitride-based red fluorescent material and white light emitting apparatus using same Download PDF

Info

Publication number
KR102219263B1
KR102219263B1 KR1020140024045A KR20140024045A KR102219263B1 KR 102219263 B1 KR102219263 B1 KR 102219263B1 KR 1020140024045 A KR1020140024045 A KR 1020140024045A KR 20140024045 A KR20140024045 A KR 20140024045A KR 102219263 B1 KR102219263 B1 KR 102219263B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphor
oxynitride
based red
red phosphor
white light
Prior art date
Application number
KR1020140024045A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150102316A (en
Inventor
권태현
이정규
홍준기
박부원
임일지
Original Assignee
대주전자재료 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대주전자재료 주식회사 filed Critical 대주전자재료 주식회사
Priority to KR1020140024045A priority Critical patent/KR102219263B1/en
Publication of KR20150102316A publication Critical patent/KR20150102316A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102219263B1 publication Critical patent/KR102219263B1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Abstract

사방정계 결정구조를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는 산질화물계 적색 형광체는 근자외선 또는 청색 영역의 광에 의해 여기되어 적색 또는 황적색의 광을 방출할 수 있으며, 종래보다 광 발광 효율이 개선되어 휘도가 우수하고, 고온, 다습 등의 가혹 조건에서도 광 발광 효율이 거의 저하되지 않는다. 이에 따라 상기 형광체를 포함하는 백색 발광 장치는 종래보다 고휘도이면서 난색의 백색광을 방출할 수 있고, 연색성, 색재현성 및 색조절성이 뛰어나다:
[화학식 1]
A2Si4AlON7:zEu2+
상기 식에서,
A는 Sr, Ba 또는 이들의 조합이고,
0.001≤z≤0.3이다.
The oxynitride-based red phosphor having an orthorhombic crystal structure and represented by the following formula (1) is excited by near ultraviolet or blue light to emit red or yellow-red light. It is excellent, and the light emission efficiency hardly decreases even under severe conditions such as high temperature and high humidity. Accordingly, the white light emitting device including the phosphor can emit warm white light with higher luminance than the conventional one, and has excellent color rendering, color reproducibility and color control:
[Formula 1]
A 2 Si 4 AlON 7 :zEu 2+
In the above formula,
A is Sr, Ba or a combination thereof,
0.001≤z≤0.3.

Description

산질화물계 적색 형광체 및 이를 이용한 백색 발광 장치{ACIDIC NITRIDE-BASED RED FLUORESCENT MATERIAL AND WHITE LIGHT EMITTING APPARATUS USING SAME}An oxynitride-based red phosphor and a white light emitting device using the same {ACIDIC NITRIDE-BASED RED FLUORESCENT MATERIAL AND WHITE LIGHT EMITTING APPARATUS USING SAME}

본 발명은 산질화물계 적색 형광체, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 백색 발광 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an oxynitride-based red phosphor, a manufacturing method thereof, and a white light emitting device using the same.

종래의 백색 발광 장치는 고휘도의 청색 발광다이오드에서 방출되는 충분히 높은 에너지를 갖는 청색광이 YAG(Y3Al5O12:Ce+3)계 황색 형광체를 여기시켜 황색 영역의 광을 방출시킴으로써 발광다이오드의 청색 및 형광체의 황색의 조합으로 백색으로 변환하는 방법을 이용하였다 (대한민국 등록특허공보 제10-0517271호).In a conventional white light emitting device, blue light having sufficiently high energy emitted from a high-brightness blue light emitting diode excites a YAG (Y 3 Al 5 O 12 :Ce +3 )-based yellow phosphor to emit light in the yellow region. A method of converting to white by a combination of blue and yellow phosphor was used (Korean Patent Publication No. 10-0517271).

그러나 이와 같은 종래의 장치는 적색 영역의 발광이 부족하고 청색 영역의 발광이 우세함에 따라, 높은 색온도로 인하여 차가운 느낌의 백색을 발광하고, 연색성(color rendering index, CRI)과, 색조절 능력이 떨어진다는 단점을 가지고 있다. 따라서 종래의 YAG계 황색 형광체를 이용하여 백색을 구현하는 방법은 상기의 단점들로 인해 디스플레이의 광원과 조명용 광원으로 이용하기가 어려웠다. 상기의 문제점을 해결하기 위하여 Y를 Gd로 혹은 Al를 Ga로 치환하는 방법을 이용하였으나 색조절 능력과 연색성을 높이는 데에 어려움이 있었다.
However, as such conventional devices lack light emission in the red region and dominance in light emission in the blue region, they emit cool white color due to a high color temperature, and have poor color rendering index (CRI) and color control capability. Has drawbacks. Therefore, it has been difficult to use a conventional YAG-based yellow phosphor to implement white color as a light source for a display and a light source for illumination due to the above disadvantages. In order to solve the above problem, a method of substituting Y for Gd or Al for Ga was used, but there was a difficulty in improving color tone and color rendering.

대한민국 등록특허공보 제10-0517271호 (니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤) 2005.09.28.Republic of Korea Patent Publication No. 10-0517271 (Nichia Kagaku High School Co., Ltd.) 2005.09.28.

따라서, 본 발명의 목적은 우수한 광 발광 효율을 갖는 새로운 조성의 적색 형광체를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a red phosphor of a new composition having excellent light emission efficiency.

본 발명의 다른 목적은 상기 적색 형광체를 이용하여 색재현성 및 연색성이 우수한 난색의 백색광(warm white light)을 방출하는 백색 발광 장치를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a white light emitting device that emits warm white light having excellent color reproducibility and color rendering properties by using the red phosphor.

상기 목적에 따라, 본 발명은 사방정계 결정구조를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는 산질화물계 적색 형광체를 제공한다:In accordance with the above object, the present invention provides an oxynitride-based red phosphor having an orthorhombic crystal structure and represented by the following Formula 1:

Figure 112014020055012-pat00001
Figure 112014020055012-pat00001

상기 식에서,In the above formula,

A는 Sr, Ba 또는 이들의 조합이고,A is Sr, Ba or a combination thereof,

0.001≤z≤0.3이다.0.001≤z≤0.3.

상기 다른 목적에 따라, 본 발명은 상기 산질화물계 적색 형광체를 포함하는 백색 발광 장치를 제공한다.
According to the above other object, the present invention provides a white light emitting device comprising the oxynitride-based red phosphor.

본 발명의 형광체는 근자외선 또는 청색 영역의 광에 의해 여기되어 적색 또는 황적색의 광을 방출할 수 있으며, 종래보다 발광 영역이 장파장으로 이동하여 연색성이 우수하고, 고온, 다습 등의 가혹 조건에서도 광 발광 효율이 거의 저하되지 않는다. 이에 따라 상기 형광체를 포함하는 백색 발광 장치는 종래보다 고연색성의 백색광을 방출할 수 있고, 색재현성(color gamut) 및 색조절성이 뛰어나다.
The phosphor of the present invention is excited by near-ultraviolet or blue light to emit red or yellow-red light, and the light-emitting area moves to a longer wavelength than before, so it has excellent color rendering properties, and light even under severe conditions such as high temperature and high humidity. The luminous efficiency hardly decreases. Accordingly, the white light-emitting device including the phosphor can emit white light having a higher color rendering property than the conventional one, and has excellent color gamut and color control.

도 1은 실시예 1에서 제조된 형광체의 결정구조를 나타낸 모식도이다.
도 2 및 3은 각각 실시예 1에서 제조된 형광체의 주사전자현미경(SEM) 이미지 및 XRD 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1 및 3에서 제조된 형광체의 광 발광 스펙트럼을 비교한 것이다.
도 5는 실시예 3에서 제조된 형광체의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 6는 비교예 1에서 제조된 형광체의 광 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram showing the crystal structure of the phosphor prepared in Example 1.
2 and 3 show a scanning electron microscope (SEM) image and XRD analysis results of the phosphor prepared in Example 1, respectively.
4 is a comparison of light emission spectra of the phosphors prepared in Examples 1 and 3.
5 shows an SEM image of the phosphor prepared in Example 3.
6 shows a light emission spectrum of the phosphor prepared in Comparative Example 1.

산질화물계 적색 형광체Oxynitride-based red phosphor

본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 하기 화학식 1로 표시된다:The oxynitride-based red phosphor of the present invention is represented by the following formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

A2Si4AlON7:zEu2+ A 2 Si 4 AlON 7 :zEu 2+

상기 식에서,In the above formula,

A는 Sr, Ba 또는 이들의 조합이고,A is Sr, Ba or a combination thereof,

0.001≤z≤0.3, 바람직하게는 0.01≤z≤0.2이다.
0.001≤z≤0.3, preferably 0.01≤z≤0.2.

본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 Pmn21의 공간군의 사방정계(orthorhombic)의 결정구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 산질화물계 적색 형광체의 XRD 분석 결과는 표준 분말회절 무늬(Joint Committee on Powder Diffraction Standard: JCPDS) # 85-0101의 패턴과 일치할 수 있다. 그러나 Si-N 사면체의 일부가 Al-O 사면체로 치환됨에 따라서 도 1의 오른쪽에 도시된 바와 같은 결정구조를 갖는다. 도 1로부터, 질화물계 적색 형광체인 Sr2Si5N8:zEu2+ 형광체와, 이 형광체 구조 중 Si-N 사면체의 일부가 Al-O 사면체로 치환된, 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 Sr2Si4AlON7:zEu2+ 형광체 간의 결정구조의 차이를 확인할 수 있다.The oxynitride-based red phosphor of the present invention may have an orthorhombic crystal structure of the space group of Pmn21. Accordingly, the XRD analysis result of the oxynitride-based red phosphor of the present invention may be consistent with the pattern of Joint Committee on Powder Diffraction Standard (JCPDS) # 85-0101. However, as part of the Si-N tetrahedron is substituted with the Al-O tetrahedron, it has a crystal structure as shown on the right side of FIG. 1. From FIG. 1, according to one embodiment of the present invention, a nitride-based red phosphor, Sr 2 Si 5 N 8 :zEu 2+ phosphor, and a part of the Si-N tetrahedron in the phosphor structure is substituted with Al-O tetrahedron. The difference in the crystal structure between the Sr 2 Si 4 AlON 7 :zEu 2+ phosphors can be confirmed.

상기 화학식 1에서 A가 Sr인 경우, 형광체의 결정구조의 격자간 거리 a, b 및 c는 각각 5.6650 내지 5.8650Å, 6.6571 내지 6.8571Å 및 9.3964 내지 9.5964Å일 수 있으며, 예컨대 a=5.7650Å, b=6.7571Å, c=9.4964Å 일 수 있다.When A is Sr in Formula 1, the interstitial distances a, b, and c of the crystal structure of the phosphor may be 5.6650 to 5.8650Å, 6.6571 to 6.8571Å, and 9.3964 to 9.5964Å, respectively, for example, a=5.7650Å, b =6.7571Å, may be c=9.4964Å.

본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 분말 형태일 수 있다. 도 2는 본 발명에 따른 산질화물계 적색 형광체의 SEM 이미지의 일례이다. The oxynitride-based red phosphor of the present invention may be in the form of a powder. 2 is an example of an SEM image of an oxynitride-based red phosphor according to the present invention.

본 발명의 산질화물계 적색 형광체는, 도 2의 SEM 이미지로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 봉상의 형태를 가질 수 있으며, 분말의 평균 입경이 1㎛ 내지 20㎛의 범위일 수 있고, 예를 들어 3㎛ 내지 15㎛의 범위일 수 있으며, 더욱 한정한다면 5㎛ 내지 15㎛의 범위일 수 있다. 이들 평균 입경은 D50 기준의 입경일 수 있다.The oxynitride-based red phosphor of the present invention may have a rod-shaped shape, as can be seen from the SEM image of FIG. 2, and the average particle diameter of the powder may be in the range of 1 μm to 20 μm, for example 3 It may be in the range of ㎛ to 15㎛, if more limited, it may be in the range of 5㎛ to 15㎛. These average particle diameters may be D 50 standard particle diameters.

본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 내열성 및 내구성 향상을 위해 무기물, 특히 무기산화물로 코팅될 수 있다. 코팅가능한 무기산화물은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 마그네시아(MgO), 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 코팅 두께는 10nm 내지 500nm일 수 있으며, 보다 바람직하게는 100nm 내지 300nm일 수 있다.
The oxynitride-based red phosphor of the present invention may be coated with an inorganic material, particularly an inorganic oxide, in order to improve heat resistance and durability. The coatable inorganic oxide may be silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), magnesia (MgO), or a mixture thereof. The coating thickness may be 10 nm to 500 nm, more preferably 100 nm to 300 nm.

본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 근자외선 또는 청색광, 예를 들어 350nm 내지 500nm 영역의 광에 의해 충분히 여기되어 발광을 할 수 있으며, 이로써 적색 또는 황적색의 광을 방출할 수 있다. 일례에 따르면, 본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 550nm 내지 750nm의 범위, 예를 들어 550nm 내지 700nm, 또는 580nm 내지 680nm 영역의 광을 발광할 수 있다. 또한 발광 영역의 최대 피크는 약 610nm 내지 670nm에 위치할 수 있다. 발광 영역 및 최대 피크는 상기 화학식 1의 A를 구성하는 원소의 종류 및 조성비, 및 Eu의 함량에 따라 조절될 수 있다.
The oxynitride-based red phosphor of the present invention can be sufficiently excited by near ultraviolet or blue light, for example, light in the region of 350 nm to 500 nm to emit light, thereby emitting red or yellow-red light. According to an example, the oxynitride-based red phosphor of the present invention may emit light in a range of 550 nm to 750 nm, for example, 550 nm to 700 nm, or 580 nm to 680 nm. In addition, the maximum peak of the emission region may be located at about 610 nm to 670 nm. The emission region and the maximum peak may be adjusted according to the type and composition ratio of the elements constituting A of Formula 1, and the content of Eu.

본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 광 발광 효율이 매우 우수한데, 예를 들어 상온(25℃)에서의 광 발광 효율이 종래의 형광체 제품보다 우수하다.The oxynitride-based red phosphor of the present invention has very excellent photoluminescence efficiency, for example, the photoluminescence efficiency at room temperature (25°C) is superior to that of conventional phosphor products.

또한, 열소광(thermal quenching) 조건에서도 광 발광 효율이 거의 저하되지 않으며, 예를 들어 180℃ 조건에서의 광 발광 효율이 상온에서의 광 발광 효율에 대비하여 95% 이상으로 유지될 수 있다.In addition, the photoluminescence efficiency hardly decreases even under thermal quenching conditions, and, for example, the photoluminescence efficiency at 180°C may be maintained at 95% or more compared to the photoluminescence efficiency at room temperature.

또한, 습식가속(wet aging) 조건에서도 광 발광 효율이 거의 저하되지 않으며, 예를 들어 300℃ 온수에 30분간 침지한 후의 광 발광 효율이 상온에서의 광 발광 효율에 대비하여 95% 이상으로 유지될 수 있다.
In addition, the photoluminescence efficiency hardly decreases even under wet aging conditions, and the photoluminescence efficiency after immersion in hot water at 300℃ for 30 minutes is 95% compared to the photoluminescence efficiency at room temperature. It can be kept above.

이와 같은 본 발명에 따른 산질화물계 적색 형광체는 근자외선 또는 청색 영역의 광에 의해 여기되어 적색 또는 황적색의 광을 방출할 수 있으며, 종래보다 광 발광 효율이 개선되어 휘도가 우수하고, 고온, 다습 등의 가혹 조건에서도 광 발광 효율이 거의 저하되지 않는다. 또한, 본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 단일상으로 형성되어 이온 사이의 화학적 결합력이 강하여 화학적 성질이 안정되고 발광 휘도와 발광 스펙트럼의 재현성이 뛰어나다.The oxynitride-based red phosphor according to the present invention is excited by near-ultraviolet or blue light to emit red or yellow-red light, and has improved light luminous efficiency than before, resulting in excellent luminance, Even under severe conditions such as, the light emission efficiency hardly decreases. In addition, since the oxynitride-based red phosphor of the present invention is formed in a single phase, the chemical bonding force between the ions is strong, so that the chemical properties are stable, and the luminance and reproducibility of the emission spectrum are excellent.

따라서, 본 발명의 형광체는 근자외선 또는 청색광을 방출하는 발광 다이오드와 결합시킬 경우 고연색성의 백색광을 제공할 수 있다.
Accordingly, when the phosphor of the present invention is combined with a light emitting diode emitting near ultraviolet or blue light, white light having high color rendering can be provided.

산질화물계 적색 형광체의 제조방법Manufacturing method of oxynitride-based red phosphor

본 발명의 형광체는 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다: The phosphor of the present invention can be prepared by a method comprising the following steps:

(a) 원료 물질을 화학적 당량비에 맞게 혼합하고 분쇄하는 단계, (a) mixing and pulverizing the raw material according to the chemical equivalent ratio,

(b) 수득한 원료 혼합물을 질소 분위기에서 고온 소성하는 단계, 및(b) firing the obtained raw material mixture at high temperature in a nitrogen atmosphere, and

(c) 수득한 소성물을 분쇄하여 형광체 분말을 얻는 단계.
(c) pulverizing the obtained fired product to obtain a phosphor powder.

상기 단계 (a)는 원료 물질을 원하는 화학적 당량비에 맞게 혼합하고 분쇄하는 단계이다.The step (a) is a step of mixing and pulverizing the raw material according to a desired chemical equivalent ratio.

상기 원료 물질은 A, Si, Al 및 Eu 각각을 함유하는 화합물이며, 예를 들어 이들의 질화물(nitride), 산화물(oxide), 질산염(nitrate), 또는 탄산염(carbonate)일 수 있는데, 상기 원료 물질 중 적어도 하나는 질화물 또는 산화물이다.The raw material is a compound containing each of A, Si, Al, and Eu, and may be, for example, nitride, oxide, nitrate, or carbonate thereof. At least one of them is nitride or oxide.

A를 함유하는 화합물의 구체적인 예로는 AO, ACO3, A(NO3)2, A3N2 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.Specific examples of the compound containing A include AO, ACO 3 , A(NO 3 ) 2 , A 3 N 2 and mixtures thereof.

Si를 함유하는 화합물의 구체적인 예로는 SiO2, Si(NO3)4, Si3N4 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.Specific examples of the compound containing Si include SiO 2 , Si(NO 3 ) 4 , Si 3 N 4, and mixtures thereof.

Al을 함유하는 화합물의 구체적인 예로는 Al2O3, Al(NO3)3, AlN 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.Specific examples of the compound containing Al include Al 2 O 3 , Al(NO 3 ) 3 , AlN, and mixtures thereof.

Eu를 함유하는 화합물의 구체적인 예로는 Eu2O3, EuN, EuF3, Eu2(CO3)3, Eu(NO3)3 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.Specific examples of the compound containing Eu include Eu 2 O 3 , EuN, EuF 3 , Eu 2 (CO 3 ) 3 , Eu(NO 3 ) 3 and mixtures thereof.

이들 원료 물질의 혼합 몰비는 최종적으로 얻기를 원하는 형광체의 조성에 따라 적절히 조절할 수 있다.The mixing molar ratio of these raw materials can be appropriately adjusted according to the composition of the phosphor desired to be finally obtained.

상기 혼합 및 분쇄에는 균일한 혼합을 위해 막자사발 또는 볼 밀링(ball milling)을 이용할 수 있다. For the mixing and grinding, a mortar or ball milling may be used for uniform mixing.

상기 단계 (b)는 앞서 수득한 원료 혼합물을 질소 분위기에서 고온 소성하는 단계이다.The step (b) is a step of firing the raw material mixture obtained above at high temperature in a nitrogen atmosphere.

상기 고온 소성은 고순도의 알루미나, 카본, BN, 몰리브덴, 텅스텐 등의 소재의 보트를 사용하여, 전기로 등을 통해 1 내지 100 bar의 질소 분위기에서 1300℃ 내지 2000℃의 온도로 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 승온 시간을 1 내지 8 시간으로 하여, 상기 범위의 온도에서 1 내지 30 시간 동안 소성하는 것이 바람직하다. 압력 범위 및 소성 온도가 상기 바람직한 범위일 때 소성시에 원료 물질로부터 생성되는 탄화물, 질화물 등이 잘 제거됨으로써 화학적 당량비가 적합한 단일상의 결정 격자가 잘 형성되어 발광 휘도 및 화학적 결합력이 향상될 수 있다.
The high-temperature firing is preferably carried out at a temperature of 1300°C to 2000°C in a nitrogen atmosphere of 1 to 100 bar through an electric furnace using a boat made of a material such as high purity alumina, carbon, BN, molybdenum, tungsten, etc. . Moreover, it is preferable to set the temperature rising time to 1 to 8 hours, and to fire for 1 to 30 hours at a temperature in the above range. When the pressure range and the firing temperature are within the above preferred ranges, carbides, nitrides, etc. generated from the raw material during firing are well removed, thereby forming a single-phase crystal lattice having a suitable chemical equivalent ratio, thereby improving luminance and chemical bonding.

상기 단계 (c)는 앞서 수득한 소성물을 분쇄(해쇄)하여 최종 형광체 분말을 얻는 단계이다. 구체적으로, 소성 단계를 마친 소성물을 상온까지 자연 냉각하고, 전기로에서 꺼낸 뒤 볼 밀링 등을 이용하여 분쇄(해쇄)할 수 있다.The step (c) is a step of pulverizing (disintegrating) the obtained fired product to obtain a final phosphor powder. Specifically, the fired product after the firing step is naturally cooled to room temperature, taken out from an electric furnace, and then pulverized (crushed) using ball milling or the like.

상기 형광체 분말은 이후에 무기물로 코팅될 수 있으며, 예를 들어 실리카(SiO2) 등을 이용해 적절한 두께로 코팅될 수 있다. The phosphor powder may be coated with an inorganic material afterwards, and may be coated with an appropriate thickness using , for example, silica (SiO 2 ).

이상의 제조방법에 따라 수득된 형광체 분말은 입자 형상 및 균일도가 우수하여 발광 효율 및 휘도가 높다.
The phosphor powder obtained according to the above manufacturing method has excellent particle shape and uniformity, and thus has high luminous efficiency and brightness.

백색 발광 장치 및 이의 제조방법White light emitting device and manufacturing method thereof

본 발명의 형광체는 근자외선 또는 청색 발광다이오드(LED)의 색변환 형광체로서 사용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 형광체는 근자외선 또는 청색 LED에 도포되어 적색 발광을 함으로써, 녹색(또는 녹황색) 발광 형광체와 함께 구비될 경우, 백색 발광 장치를 구성할 수 있다. The phosphor of the present invention can be used as a color conversion phosphor of a near ultraviolet or blue light emitting diode (LED). Accordingly, when the phosphor of the present invention is applied to near ultraviolet or blue LED to emit red light, when provided with a green (or greenish yellow) light emitting phosphor, a white light emitting device can be configured.

따라서, 본 발명은 본 발명의 형광체를 포함하는 백색 발광 장치를 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 청색 LED, 및 상기 청색 LED 상에 도포된 본 발명의 형광체 및 녹색 형광체를 포함하는, 백색 발광 장치를 제공한다.
Accordingly, the present invention provides a white light emitting device comprising the phosphor of the present invention. More specifically, the present invention provides a blue LED, and a white light emitting device comprising the phosphor of the present invention and a green phosphor coated on the blue LED.

이와 같은 백색 발광 장치는 다음을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:Such a white light emitting device can be manufactured by a method comprising:

(a) 본 발명의 산질화물계 적색 형광체를, 녹색 형광체(또는 녹색 형광체 및 황색 형광체)와 혼합하는 단계; 및(a) mixing the oxynitride-based red phosphor of the present invention with a green phosphor (or a green phosphor and a yellow phosphor); And

(b) 수득한 형광체 혼합물을 청색 LED와 결합하는 단계. (b) combining the obtained phosphor mixture with a blue LED.

상기 단계 (b)에서, 상기 형광체 혼합물은 광 투과성의 수지를 이용하여 코팅제를 만든 뒤, 이를 청색 LED 상에 도포 또는 몰딩(moulding)할 수 있다.
In the step (b), the phosphor mixture may be coated or molded on a blue LED after making a coating agent using a light-transmitting resin.

이와 같은 본 발명의 백색 발광 장치는 우수한 발광성의 질화물계 적색 형광체를 사용함에 따라 종래보다 고연색성 백색광(warm white light)을 방출할 수 있고, 색재현성(color gamut) 및 색조절성이 뛰어나다.
The white light-emitting device of the present invention can emit warm white light with higher color rendering than before, and has excellent color gamut and color control properties, as the nitride-based red phosphor having excellent luminescence is used.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited to the following examples.

실시예 1: SrExample 1: Sr 22 SiSi 44 AlONAlON 77 :0.1Eu:0.1Eu 2+2+ 의 제조 -(1)Manufacturing of -(1)

원료로서 Sr3N2, Si3N4, AlN, Eu2O3을 2.3 : 5 : 3.5 : 0.1의 몰비로 혼합하여, 막자사발을 사용하여 고르게 분쇄하였다. 이후 텅스텐 보트를 사용하여 전기로에서 승온 시간을 6시간으로 하여 1900℃ 및 10bar의 질소 분위기 하에서 2시간 동안 소성하였다. 얻어진 소성물을 증류수에 넣고 교반기를 사용하여 해쇄 후 볼밀 처리하여, Sr2Si4AlON7:0.1Eu2+ 조성의 형광체를 수득하였다. As raw materials, Sr 3 N 2 , Si 3 N 4 , AlN, and Eu 2 O 3 were mixed at a molar ratio of 2.3:5:3.5:0.1, and pulverized evenly using a mortar. Thereafter, the heating time was set to 6 hours in an electric furnace using a tungsten boat and fired for 2 hours in a nitrogen atmosphere at 1900°C and 10 bar. The resulting fired product was put in distilled water, pulverized using a stirrer, and ball-milled to obtain a phosphor having a composition of Sr 2 Si 4 AlON 7 : 0.1Eu 2+.

제조된 형광체의 SEM(scanning electron microscope) 이미지 및 X선 회절분석(XRD 분석) 결과를 각각 도 2 및 3에 나타내었다.SEM (scanning electron microscope) images and X-ray diffraction analysis (XRD analysis) results of the produced phosphor are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.

도 2의 SEM 이미지로부터, 형광체가 Rod 형태임을 알 수 있으며, 도 3의 XRD 분석 결과로부터, 표준 분말회절 무늬(Joint Committee on Powder Diffraction Standard: JCPDS) # 85-0101의 패턴과 일치함을 알 수 있다. 이로부터 실시예 1의 형광체가 구조적으로 Pmn21의 공간군의 사방정계(orthorhombic)의 구조로 단일상(single phase)의 구조를 가짐을 알 수 있다. 형광체의 결정구조의 격자간 거리 a, b 및 c는 각각 5.7650Å, 6.7571Å 및 9.4964Å 이었다.
From the SEM image of FIG. 2, it can be seen that the phosphor is in the form of a rod, and from the results of the XRD analysis of FIG. 3, it can be seen that the pattern matches the pattern of Joint Committee on Powder Diffraction Standard (JCPDS) # 85-0101. have. From this, it can be seen that the phosphor of Example 1 is structurally orthorhombic in the space group of Pmn21 and has a single phase structure. The interstitial distances a, b, and c of the crystal structure of the phosphor were 5.7650 Å, 6.7571 Å, and 9.4964 Å, respectively.

실시예 2: SrExample 2: Sr 22 SiSi 44 AlONAlON 77 :0.1Eu:0.1Eu 2+2+ 의 제조 -(2)Manufacturing of -(2)

원료로서 Sr3N2, Si3N4, Al2O3, Eu2O3을 1.9 : 4.4 : 0.6 : 0.05의 몰비로 혼합하여, 막자사발을 사용하여 고르게 분쇄하였다. 이후 텅스텐 보트를 사용하여 전기로에서 승온 시간을 6시간으로 하여 1500℃ 및 10bar의 질소 분위기 하에서 2시간 동안 소성하였다. 얻어진 소성물을 증류수에 넣고 교반기를 사용하여 해쇄 후 볼밀 처리하여, Sr2Si4AlON7:0.1Eu2+ 조성의 형광체를 수득하였다. As raw materials, Sr 3 N 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , and Eu 2 O 3 were mixed at a molar ratio of 1.9: 4.4: 0.6: 0.05 and pulverized evenly using a mortar. Thereafter, the heating time was set to 6 hours in an electric furnace using a tungsten boat and fired for 2 hours in a nitrogen atmosphere of 1500°C and 10 bar. The resulting fired product was put in distilled water, pulverized using a stirrer, and ball-milled to obtain a phosphor having a composition of Sr 2 Si 4 AlON 7 : 0.1Eu 2+.

제조된 형광체의 광 발광 스펙트럼을 도 4에 나타내었다. 도 4에서 보듯이, 350nm 내지 500nm의 근자외선 내지 청색 영역에서 광을 흡수하여(최대 피크 450nm), 580nm 내지 700nm의 황적색 영역(최대 피크 645nm)에서 발광함을 알 수 있었다. 이는 Eu2+의 4f65d-5f7의 전이에서 기인하는 발광영역에 해당한다.
The light emission spectrum of the prepared phosphor is shown in FIG. 4. As shown in FIG. 4, it was found that light was absorbed in the near ultraviolet to blue region of 350 nm to 500 nm (maximum peak 450 nm), and emitted in the yellow-red region (maximum peak 645 nm) of 580 nm to 700 nm. This corresponds to the light emitting region resulting from the transition of 4f 6 5d-5f 7 of Eu 2+.

실시예 3 : BaExample 3: Ba 22 SiSi 44 AlONAlON 77 :0.1Eu:0.1Eu 2+2+ 의 제조Manufacture of

상기 실시예 1과 동일한 절차로 수행하되, 원료 물질 중 Sr3N2 대신에 Ba3N2를 사용하고, 원료 물질의 혼합 몰비를 적절히 조절하여, Ba2Si4AlON7:0.1Eu2 조성의 형광체를 수득하였다.It was carried out in the same procedure as in Example 1, except that Ba 3 N 2 was used instead of Sr 3 N 2 of the raw material, and the mixing molar ratio of the raw material was appropriately adjusted, and the composition of Ba 2 Si 4 AlON 7 : 0.1Eu 2 A phosphor was obtained.

제조된 형광체의 광 발광 스펙트럼 및 SEM 이미지를 도 4 및 5에 각각 나타내었다. 도 4의 광 발광 스펙트럼으로부터, 실시예 3의 형광체가 실시예 1의 형광체보다 단파장으로 이동한 것을 확인할 수 있었으며, 도 5의 SEM 이미지로부터, 형광체가 침상형으로 성장함을 알 수 있었다.
The light emission spectrum and SEM image of the prepared phosphor are shown in FIGS. 4 and 5, respectively. From the light emission spectrum of FIG. 4, it was confirmed that the phosphor of Example 3 moved to a shorter wavelength than the phosphor of Example 1, and from the SEM image of FIG. 5, it was found that the phosphor was grown in a needle shape.

실시예 4 : (Sr,Ba)Example 4: (Sr,Ba) 22 SiSi 44 AlONAlON 77 :0.1Eu:0.1Eu 2+2+ 의 제조Manufacture of

상기 실시예 1과 동일한 절차로 수행하되, 원료 물질로서 Ba3N2를 추가로 사용하고 원료 물질의 혼합 몰비를 적절히 조절하여, (Sr,Ba)2Si4AlON7:0.1Eu2+ 조성의 형광체를 수득하였다. Performed in the same procedure as in Example 1, but by additionally using Ba 3 N 2 as a raw material and appropriately adjusting the mixing molar ratio of the raw material, (Sr, Ba) 2 Si 4 AlON 7 : 0.1Eu 2+ composition A phosphor was obtained.

실시예 4의 형광체에 대해 광 발광 스펙트럼을 측정한 결과, Sr2Si4AlON7:0.1Eu2+ 조성의 형광체와 동일한 흡수 영역을 나타내었지만, Ba의 첨가로 인해 발광 파장이 단파장으로 이동한 것을 확인할 수 있었다.
As a result of measuring the light emission spectrum of the phosphor of Example 4, Sr 2 Si 4 AlON 7 : 0.1Eu 2+ composition Although the same absorption region as the phosphor was shown, it was confirmed that the emission wavelength shifted to a shorter wavelength due to the addition of Ba.

비교예 1: SrComparative Example 1: Sr 22 SiSi 55 NN 88 :0.01Eu:0.01Eu 2+2+ 의 제조Manufacture of

상기 실시예 1과 동일한 절차로 수행하되, 원료로서 Sr3N2, Si3N4, Eu2O3을 2 : 5 : 0.01의 몰비로 혼합하여, Sr2Si5N8:0.01Eu2+ 조성의 적색 형광체를 수득하였다.It was carried out in the same procedure as in Example 1, but as raw materials, Sr 3 N 2 , Si 3 N 4 , Eu 2 O 3 were mixed in a molar ratio of 2: 5: 0.01, and Sr 2 Si 5 N 8 :0.01Eu 2+ A red phosphor of the composition was obtained.

제조된 형광체의 광 발광 스펙트럼을 도 6에 나타내었다. 도 6에서 보듯이, 비교예 1의 형광체가 실시예 1의 형광체와 비교하여 발광영역이 단파장인 것을 확인할 수 있다.
The light emission spectrum of the prepared phosphor is shown in FIG. 6. As shown in FIG. 6, it can be seen that the phosphor of Comparative Example 1 has a shorter wavelength compared to the phosphor of Example 1.

실험예 1: 광 발광 효율 및 색 평가Experimental Example 1: Light emission efficiency and color evaluation

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 형광체의 상온(25℃)에서의 광 발광(photolumnescence, PL) 및 CIE 색좌표를 측정하여 하기 표 1에 정리하였다. 광 발광 값은 스펙트럼 상의 발광 피크의 면적을 적분하여 얻었다.Photolumnescence (PL) and CIE color coordinates at room temperature (25° C.) of the phosphors prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were measured and summarized in Table 1 below. The photoluminescence value was obtained by integrating the area of the emission peak on the spectrum.

발광피크 면적 Emission peak area CIE xCIE x CIE yCIE y 주요 피크Main peak 실시예 1Example 1 47.747.7 0.6440.644 0.3460.346 643643 비교예 1Comparative Example 1 48.848.8 0.6280.628 0.3610.361 625625

상기 표 1의 CIE x, y 좌표 값을 통하여, 실시예 1의 형광체가 장파장의 영역을 발광하는 것을 알 수 있고, 이는 청색 LED 및 녹색 형광체와 함께 구성할 경우에, 실시예 1의 형광체가 비교예 1의 형광체보다 우수한 연색성을 구현할 수 있음을 보여준다.From the CIE x, y coordinate values in Table 1, it can be seen that the phosphor of Example 1 emits light in a long wavelength region, which is compared with the phosphor of Example 1 when configured with a blue LED and a green phosphor. It shows that better color rendering properties than the phosphor of Example 1 can be implemented.

Claims (8)

사방정계 결정구조를 가지며,
결정구조의 격자간 거리 a, b 및 c가 각각 5.6650 내지 5.8650Å, 6.6571 내지 6.8571Å 및 9.3964 내지 9.5964Å이고,
하기 화학식 1로 표시되는, 산질화물계 적색 형광체:
[화학식 1]
Sr2Si4AlON7:zEu2+
상기 식에서,
0.001≤z≤0.3이다.
It has an orthorhombic crystal structure,
The interstitial distances a, b, and c of the crystal structure are 5.6650 to 5.8650 Å, 6.6571 to 6.8571 Å, and 9.3964 to 9.5964 Å, respectively,
An oxynitride-based red phosphor represented by the following formula (1):
[Formula 1]
Sr 2 Si 4 AlON 7 :zEu 2+
In the above formula,
0.001≤z≤0.3.
제 1 항에 있어서,
상기 산질화물계 적색 형광체가 봉상의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 산질화물계 적색 형광체.
The method of claim 1,
The oxynitride-based red phosphor, characterized in that the oxynitride-based red phosphor has a rod-shaped shape.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 결정구조의 격자간 거리 a, b 및 c가 각각 5.7650Å, 6.7571Å 및 9.4964Å인 것을 특징으로 하는 산질화물계 적색 형광체.
The method of claim 1,
The oxynitride-based red phosphor, characterized in that the interstitial distances a, b, and c of the crystal structure are 5.7650 Å, 6.7571 Å, and 9.4964 Å, respectively.
제 1 항에 있어서,
상기 z가 0.01 내지 0.2의 범위값인 것을 특징으로 하는 산질화물계 적색 형광체.
The method of claim 1,
The oxynitride-based red phosphor, characterized in that z is a value in the range of 0.01 to 0.2.
제 1 항에 있어서,
상기 산질화물계 적색 형광체가 무기산화물로 코팅되는 것을 특징으로 하는 산질화물계 적색 형광체.
The method of claim 1,
An oxynitride-based red phosphor, characterized in that the oxynitride-based red phosphor is coated with an inorganic oxide.
제 1 항에 있어서,
상기 산질화물계 적색 형광체가 550nm 내지 750nm 범위의 발광 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 산질화물계 적색 형광체.
The method of claim 1,
An oxynitride-based red phosphor, characterized in that the oxynitride-based red phosphor has a light emitting region in the range of 550 nm to 750 nm.
제 1 항, 제 2 항, 및 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 산질화물계 적색 형광체를 포함하는 백색 발광 장치.A white light emitting device comprising the oxynitride-based red phosphor of any one of claims 1, 2, and 4 to 7.
KR1020140024045A 2014-02-28 2014-02-28 Acidic nitride-based red fluorescent material and white light emitting apparatus using same KR102219263B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140024045A KR102219263B1 (en) 2014-02-28 2014-02-28 Acidic nitride-based red fluorescent material and white light emitting apparatus using same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140024045A KR102219263B1 (en) 2014-02-28 2014-02-28 Acidic nitride-based red fluorescent material and white light emitting apparatus using same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150102316A KR20150102316A (en) 2015-09-07
KR102219263B1 true KR102219263B1 (en) 2021-02-24

Family

ID=54243109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140024045A KR102219263B1 (en) 2014-02-28 2014-02-28 Acidic nitride-based red fluorescent material and white light emitting apparatus using same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102219263B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100737928B1 (en) 2006-01-25 2007-07-10 루시미아 주식회사 Alumina coated silicate phosphors comprising europium, preparation method thereof, and light emitting devices using these phosphors

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW383508B (en) 1996-07-29 2000-03-01 Nichia Kagaku Kogyo Kk Light emitting device and display
EP1104799A1 (en) * 1999-11-30 2001-06-06 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Red emitting luminescent material
JP4674348B2 (en) * 2004-09-22 2011-04-20 独立行政法人物質・材料研究機構 Phosphor, method for producing the same, and light emitting device
WO2011091839A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 Merck Patent Gmbh Luminescent substances

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100737928B1 (en) 2006-01-25 2007-07-10 루시미아 주식회사 Alumina coated silicate phosphors comprising europium, preparation method thereof, and light emitting devices using these phosphors

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150102316A (en) 2015-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI406927B (en) Manufacturing method of phosphor
Xie et al. White light-emitting diodes (LEDs) using (oxy) nitride phosphors
US7477009B2 (en) Phosphor mixture and light emitting device
TWI407474B (en) A ceramic luminescence converter and illumination system comprising said converter
KR100958700B1 (en) Oxynitride phosphor, method for manufacturing the same and light-emitting device comprising the same
JP2007326914A (en) Oxynitride phosphor and light emitting device
TW200829681A (en) Phosphor, method for production thereof, and light-emitting apparatus
EP2641957A1 (en) Phosphor, and light-emitting device and use thereof
KR101762818B1 (en) Fluorescent material for white light emitting diode and preparation method thereof
KR101225002B1 (en) Phosphor and method of manufacturing the same
Wu et al. Synthesis and luminescence characteristics of nitride Ca 1.4 Al 2.8 Si 9.2 N 16: Ce 3+, Li+ for light-emitting devices and field emission displays
JP6002772B2 (en) Nitride red light emitting material, light emitting element and light emitting device including the same
KR20190013976A (en) Lutetium nitride-based fluorescent powder and light emitting element having the same
JP2008285606A (en) Phosphor, method for producing the same and light-emitting device
KR101476561B1 (en) Phosphor and light-emitting device
JP5697473B2 (en) Phosphor, method for manufacturing the same, and light emitting device
KR101009848B1 (en) Phosphor, method of manufacturing the same and light emitting device
KR101085045B1 (en) Europium oxynitride phosphor material
KR102219263B1 (en) Acidic nitride-based red fluorescent material and white light emitting apparatus using same
JP5693108B2 (en) Phosphor, method for manufacturing the same, and light emitting device having the same
JP5787343B2 (en) Phosphor and light emitting device
JP2009138070A (en) Phosphor, method for producing the same, and light-emitting device using phosphor
KR102213650B1 (en) Acidic nitride-based fluorescent material and white light emitting apparatus using same
KR101863548B1 (en) Oxinitride phosphor and light emitting device comprising the same
KR101525317B1 (en) Phosphor and light emitting device comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant