KR102379088B1 - 광원을 위한 인광성 물질 및 그를 유동화하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

방법이, 칼륨 헥사플루오로실리케이트(PFS)-계 분말을 획득하는 것, 유동화 물질을 획득하는 것, 및 PFS-계 혼합물을 형성하기 위해 PFS-계 분말을 유동화 물질과 혼합하는 것을 포함한다. PFS-계 혼합물은, 광원 상에 인광 물질을 형성하기 위해 광원 상에 배치되도록 구성되는 유동성 인광성 혼합물을 형성하기 위해, 수지질 물질과 혼합되도록 구성된다.

Description

광원을 위한 인광성 물질 및 그를 유동화하기 위한 방법
본 출원은, 2016년 5월 02일 출원된, 미국 가출원번호 제62/330,401호에 대한 우선권을 주장하며, 그리고 그 전체 개시가 본 명세서에 참조로 통합된다.
일부 광원들은, 광원들 상에 또는 광원들 근처에 배치되는 인광체들을 포함한다. 이러한 인광체들, 또는 인광 물질들은, 광원들에 의해 생성되는 광의 적어도 일부를 수용한다. 수용된 광은, 인광체들이 광을 방출하도록 야기한다. 예를 들어, 일부 발광 다이오드(LED)들은, 광을 방출하기 위해 LED들에 의해 생성되는 광을 수용하는, 적색-방출 인광 물질을 포함한다.
인광 물질을 생성하기 위해, 칼륨 헥사플루오로실리케이트(PFS)-계 물질이, 실리콘과 혼합될 수 있다. 이러한 혼합된 혼합물은 이때, LED 상에 배치되며 그리고 인광 물질을 형성하기 위해 경화하도록 허용된다. PFS-계 물질의 실리콘과의 혼합에서 일어날 수 있는 하나의 문제점이, PFS-계 물질의 더 큰 덩어리로의 응집이다. 예를 들어, PFS-계 물질은, 실리콘과 혼합되는 분말 형태일 수 있을 것이다. PFS-계 분말의 실리콘 내로의 혼합 도중에, 분말은, 더 큰 덩어리로 응집될 수 있을 것이다. 정전기력이, PFS-계 분말의 이러한 응집을 야기할 수 있다.
이러한 덩어리들은, 인광 물질들 및 인광 물질들을 형성하는 것에 관하여, 문제를 야기할 수 있다. PFS-계 분말의 덩어리들은, 덩어리들의 내부는 광을 수용하지 않을 수 있는 가운데, 단지 더 큰 덩어리들의 외측 표면 영역만이 광을 수용함에 따라, 광원으로부터 광을 수용하는 PFS 물질의 양을 감소시킬 수 있다. 결과적으로, PFS 물질을 포함하는 인광 물질로부터 방출되는 광을 생성하기 위해 PFS 물질에 의해 수용되는 광의 양은, (덩어리들을 갖지 않는 또는 PFS 물질의 더 작은 응집을 갖는 인광 물질에 비해) 감소된다. 인광 물질의 형성 도중에, PFS 및 실리콘 혼합물은, 노즐 또는 비교적 작은 개구를 구비하는 다른 장치를 통해 분배될 수 있을 것이다. 혼합물 내의 PFS 물질의 덩어리들 또는 다른 응집체들은, 노즐을 통해 그리고 노즐 밖으로 LED 상으로의 혼합물의 유동을 막거나 또는 달리 방해하여, 그로 인해 인광 물질의 형성과 간섭하도록 할 수 있을 것이다. 부가적으로, PFS-계 분말의 더 큰 덩어리들은, (덩어리들을 갖지 않는 또는 더 작은 덩어리들을 갖는 인광 물질에 비해) 열을 소산시키기 위한 인광 물질의 능력을 감소시킬 수 있으며, 그리고 인광 물질의 유효 수명을 감소시킬 수 있다.
하나의 실시예에서, 방법이, 칼륨 헥사플루오로실리케이트(PFS)-계 분말을 획득하는 것, 유동화 물질을 획득하는 것, 및 PFS-계 혼합물을 형성하기 위해 PFS-계 분말을 유동화 물질과 혼합하는 것을 포함한다. PFS-계 혼합물은, 광원 상에 인광 물질을 형성하기 위해 광원 상에 배치되도록 구성되는 유동성 인광성 혼합물을 형성하기 위해, 수지질 물질과 혼합되도록 구성된다.
다른 실시예에서, 방법이, 칼륨 헥사플루오로실리케이트(PFS)-계 분말을 획득하는 것, 금속 산화물 유동화 물질을 획득하는 것, 및 PFS-계 혼합물을 형성하기 위해 PFS-계 분말을 금속 산화물 유동화 물질과 혼합하는 것을 포함한다. PFS-계 혼합물은, 광원의 인광 물질을 형성하도록 구성되는 인광성 혼합물을 형성하기 위해, 수지질 물질과 혼합되도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 칼륨 헥사플루오로실리케이트(PFS)-계 분말, 금속 산화물 유동화 물질, 및 수지질 물질로 형성되는, 인광체가, 제공된다.
본 명세서에 설명되는 대상은, 첨부되는 도면을 참조하여, 비제한적인 실시예들에 대한 뒤따르는 설명을 읽음으로써 더욱 잘 이해될 것이다:
도 1은, 인광성 물질을 유동화하기 위한 그리고 선택적으로 유동화된 인광성 물질을 사용하여 인광 물질을 생성하기 위한 방법의, 하나의 실시예에 대한 흐름도를 도시하고;
도 2는, 하나의 실시예에 따른, 유동화된 PFS-계 혼합물을 형성하기 위한, PFS-계 물질의 유동화 물질과의 혼합을 도시하며;
도 3은, 하나의 실시예에 따른, 도 2에 도시된 유동화된 PFS-계 혼합물의 수지질 물질과의 혼합을 도시하고;
도 4는, 하나의 실시예에 따른, 광원 상에 도 3에 도시된 인광성 혼합물을 배치하는 것을 도시하며; 그리고
도 5는, PFS-계 혼합물 내에서의 상이한 중량 퍼센트의 유동화 물질에 대한, 도 2에 도시된 PFS-계 혼합물의 느슨한 밀도들(loose densities) 및 PFS-계 혼합물의 내부 양자 수율 또는 양자 효율(QY)을 도시한다.
도 1은, 인광성 물질을 유동화하기 위한 그리고 선택적으로 유동화된 인광성 물질을 사용하여 인광 물질을 생성하기 위한 방법(100)의, 하나의 실시예에 대한 흐름도를 도시한다. 참조 부호 '102'에서, PFS-계 분말이 획득된다. PFS-계 분말은, 4가 망간(Mn4+)으로 도핑된, 칼륨 헥사플루오로실리케이트일 수 있다. 대안적으로, 다른 유형의 인광성 물질이, 획득될 수 있을 것이다. PFS-계 물질은, PFS-계 물질이, 더 큰 고체를 분쇄 또는 파쇄함에 의해서와 같이, PFS-계 물질의 더 큰 고체를 분해함에 의해 획득될 때, 분말의 형태일 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, PFS-계 물질은, PFS-계 물질이 10분의 1 밀리미터보다 크지 않은 가장 큰 외측 비-원주 치수 또는 직경의 평균값 또는 중간값을 가질 때, 분말의 형태일 수 있을 것이다.
참조 부호 '104'에서, 유동화 물질이 획득된다. 유동화 물질은, 하나의 실시예에서, 금속 산화물 분말을 포함한다. 예를 들어, 유동화 물질은, 산화 알루미늄을 포함할 수 있을 것이다. 대안적으로, 유동화 물질은, 다른 금속 산화물 분말 또는, 실리카 또는 훈증된 실리카(fumed silica)와 같은 물질을 포함할 수 있을 것이다. 유동화 물질은, 유동화 물질의 입자들이, 1 미크론 미만인 가장 큰 외측 비-원주 치수 또는 직경의 평균값 또는 중간값과 같은, 매우 작은 크기를 가질 때, 분말로 제공될 수 있을 것이다.
참조 부호 '106'에서, 유동화 물질은, PFS-계 혼합물을 형성하기 위해, PFS-계 분말과 혼합된다. 도 2는, 하나의 실시예에 따른, 유동화된 PFS-계 혼합물(204)을 형성하기 위한, PFS-계 물질(200)의 유동화 물질(202)과의 혼합을 도시한다. PFS-계 물질(200) 내로 혼합되는 유동화 물질(202)의 양은, 비교적 작을 수 있을 것이다. 예를 들어, PFS-계 물질(200)과 혼합되는 유동화 물질(202)의 총중량은, PFS-계 물질(200)의 중량의 0.1% 이하일 수 있을 것이다. 대안적으로, PFS-계 물질(200)과 혼합되는 유동화 물질(202)의 총중량은, PFS-계 물질(200)의 중량의 0.08% 이하, 0.06% 이하, 0.05% 이하, 0.04% 이하, 0.03% 이하, 또는 0.02% 이하일 수 있을 것이다.
방법(100)은 선택적으로, 참조 부호 '108'에서, 유동화된 PFS-계 혼합물(204)을 수지질 물질과 혼합하는 것을 포함한다. 도 3은, 하나의 실시예에 따른, 도 2에 도시된 유동화된 PFS-계 혼합물(204)의 수지질 물질(300)과의 혼합을 도시한다. 유동화된 혼합물(204) 및 수지질 물질(300)은, 유동성 인광성 혼합물(302)을 형성하기 위해 조합된다. 혼합물(302)은, 혼합물(302)이 고체로 경화될 때까지 적어도 부분적으로 유체임에 의해, 유동할 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 수지질 물질(300)은, 폴리디메틸실록산과 같은, 실리콘이다. 대안적으로, 다른 경화 가능한 수지질 물질이 사용될 수 있을 것이다.
방법(100)은 선택적으로, 참조 부호 '110'에서, 광원 상에 인광성 혼합물을 배치하는 것을 포함한다. 도 4는, 하나의 실시예에 따른, 광원(400) 상에 도 3에 도시된 인광성 혼합물(302)을 배치하는 것을 도시한다. 인광성 혼합물(302)은, 저장통(402)으로부터 노즐(404)을 통해 광원(400) 상으로 혼합물(302)을 분사함에 의해, 반도체-기반 광원(예를 들어, LED)과 같은, 광원(400) 상에 분사될 수 있을 것이다. 선택적으로, 혼합물(302)은, 노즐(404)로부터 분무되거나 또는 달리 분배될 수 있을 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 혼합물(302)은, 광원(400)을 적어도 부분적으로 봉지할 수 있을 것이다. 혼합물(302)은 이어서, 광원(400) 상에서 또는 위에서 단단해지도록 경화될 수 있을 것이다. 경화된 혼합물(302)은, 광원(400)에 의해 생성되는 광을 수용하는 것에 응답하여 광을 방출하는, 광원(400) 상의 인광 물질 또는 인광체를 형성한다.
노즐(404)은, 혼합물(302)이 그를 통해 노즐(404)을 빠져 나오는 것인, 비교적 작은 배출구 또는 오리피스를 구비할 수 있을 것이다. 배출구는, 70 미크론 이하의 직경을 가질 수 있을 것이다. 유동화 물질(202)을 PFS-계 물질(200)에 부가하지 않는 경우, 혼합물(302) 내의 PFS-계 물질(200)의 입자들은, 노즐(404)의 배출구를 막을 수 있으며, 그리고 부가적인 혼합물(302)이 노즐(404)로부터 분배되는 것을 방지할 수 있을 것이다. PFS-계 물질(200)에 대한 유동화 물질(202)의 부가는, 이러한 막힘이 일어나는 것을 방지한다.
PFS-계 물질(200)에 대한 유동화 물질(202)의 부가는, 심지어 비교적 작은 양의 유동화 물질(202)에서도, 유동화된 PFS-계 혼합물(204)의 느슨한 밀도 또는 겉보기 밀도(bulk density)를 증가시킬 수 있다. 도 5는, 혼합물(204) 내에서의 상이한 중량 퍼센트의 유동화 물질(202)에 대한, PFS-계 혼합물(204) 내에서의 PFS-계 물질(200)의 느슨한 밀도들(500) 및 PFS-계 혼합물(204)의 내부 양자 수율 또는 양자 효율(QY)(502)을 도시한다. 내부 양자 수율 또는 효율은, 샘플에 의해 흡수되는 광자의 개수에 대한 PFS-계 혼합물의 샘플을 빠져나가는 광자의 개수의 비를 나타낼 수 있을 것이다. 내부 양자 수율 또는 효율은, 에든버러 인스트루먼트(Edinburgh Instruments)에 의해 생산되는, 적분구를 갖는 FS5 분광형광계(spectrofluorometer)에 의해 측정될 수 있을 것이다. 도 5에 도시된 예들에서, PFS-계 물질(200)은, 4가 망간으로 도핑된 칼륨 헥사플루오로실리케이트이며, 그리고 유동화 물질(202)은, 산화 알루미늄이다.
느슨한 밀도들(500) 및 양자 수율들(502)은, 혼합물(204) 내에서의 산화 알루미늄의 상이한 중량 퍼센트를 나타내는 수평축(504)과 나란하게, 그리고 상이한 느슨한 밀도를 나타내는 제1 수직축(506)과 나란하게, 그리고 상이한 내부 양자 수율 또는 효율을 나타내는 제2 수직축(508)과 나란하게, 도시된다.
도 5에 도시된 바와 같이, PFS-계 물질(200)에 대한 유동화 물질(202)의 부가는, 심지어 (예를 들어, 0.005% 중량 퍼센트에서의) 비교적 적은 양에서도, PFS-계 물질(200)의 느슨한 밀도(500)를 증가시킨다. PFS-계 혼합물(204)에 부가되는 유동화 물질(202)의 양이 증가함에 따라(예를 들어, 0.03% 내지 0.07% 중량 퍼센트의 양), 느슨한 밀도(500)는, 일정하게 되거나 실질적으로 일정하게 되며 그리고, PFS-계 물질(200)에 부가되는 유동화 물질(202)을 갖지 않는 경우의 느슨한 밀도(500)보다 약 20% 더 높다. 이러한 범위 위에서의 PFS-계 혼합물(204)의 양자 효율(502)은, 분말에 대한 측정 오차 이내에서, 일정하거나 실질적으로 일정하다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에서 사용되는 기술적 및 과학적 용어들은, 본 개시가 속하는 기술 분야에 통상적인 기술을 갖는 자에 의해 공통적으로 이해되는 바와 같은, 동일한 의미를 갖는다. 여기에서 사용되는 바와 같은, 용어들 "제1", "제2" 및 이와 유사한 것은, 임의의 순서, 양, 또는 중요성을 나타내지 않는 대신, 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해 사용된다. 또한 용어 "부정관사"는, 양에 대한 제한을 나타내지 않는 대신, 참조되는 품목들 중의 적어도 하나의 존재를 나타낸다. 여기에서의 "구비하는", "포함하는", 또는 "갖는", 그리고 이들의 변화형들의 사용은, 그 후에 열거되는 품목들 및 그들의 균등물 뿐만 아니라 부가적인 품목들을 포괄하도록 의미하게 된다. 용어들 "연결되는" 및 "결합되는"은, 물리적 또는 기계적 연결들 또는 결합들로 제한되지 않으며, 그리고 직접적이든 또는 간접적이든, 전기적 및 광학적 연결들 또는 결합들을 포함할 수 있다.
더불어, 당업자는, 상이한 실시예들로부터의 다양한 특징들의 호환성을 인식할 것이다. 설명되는 다양한 특징들뿐만 아니라, 각 특징부에 대한 다른 공지의 균등물들은, 본 개시의 원리에 따라 부가적인 시스템들 및 기법들을 구성하기 위해, 당업자에 의해 혼합될 수 있으며 조화를 이룰 수 있다.
청구되는 장치의 다른 실시예들을 설명할 때, 특정 전문용어가, 명료함을 위해 사용된다. 그러나, 본 발명은, 그렇게 선택되는 특정 전문용어로 제한되도록 의도되지 않는다. 따라서, 각 특정 요소는 유사한 기능을 달성하기 위해 유사한 방식으로 작동하는 모든 기술적 균등물을 포함하는 것으로, 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되고 청구되는 다양한 비-제한적인 실시예들은, 특정 응용을 위해, 별개로 사용되거나, 조합되거나, 또는 선택적으로 조합될 수 있다는 것을 알아야 한다.
더불어, 이상의 비-제한적인 실시예들의 다양한 특징들 중의 일부가, 다른 설명되는 특징들의 대응하는 사용 없이도, 유리하게 사용될 수 있을 것이다. 상기한 설명은 그에 따라, 단지 본 발명의 원리, 기술 및 예시적 실시예에 대한 예시로서 간주되어야 하며, 그리고 본 발명의 제한으로서 간주되지 않아야 한다.
뒤따르는 청구범위의 한정들은, 그러한 청구범위 한정들이, 추가적인 구조에 대한 기능 서술 공간이 뒤따르게 되는, 문구 "~위한 수단"을 표현적으로 사용하지 않는 한, 수단 플러스 기능 형태로 쓰여지지 않으며 그리고 35 U.S.C. § 112(f)에 기초하여 해석되도록 의도되지 않는다.

Claims (29)

  1. 방법으로서:
    칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 혼합물을 형성하도록 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말을 유동화 물질과 혼합하는 것을 포함하고,
    상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 혼합물은, 광원 상에 인광 물질을 형성하기 위해 광원 상에 배치되도록 구성되는 유동성 인광성 혼합물을 형성하기 위해, 수지질 물질과 혼합되도록 구성되고,
    상기 유동화 물질은 금속 산화물 분말을 포함하고,
    상기 유동성 인광성 혼합물로부터 형성되는 상기 인광 물질은, 상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말 및 상기 수지질 물질을 포함하며 그리고 상기 유동화 물질을 포함하지 않는 인광성 혼합물로 형성되는 인광 물질에 비해, 더 큰 양자 효율을 갖는 것인, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    유동성 인광성 혼합물을 형성하기 위해, 상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 혼합물을 수지질 물질과 혼합하는 것을 더 포함하는 것인, 방법.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제2항에 있어서,
    상기 광원 상에 상기 인광 물질을 형성하기 위해, 상기 광원 상에 상기 유동성 인광성 혼합물을 배치하는 것을 더 포함하는 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말은, 망간으로 도핑된 칼륨 헥사플루오로실리케이트를 포함하는 것인, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 망간은 4가 망간(Mn4+)을 포함하는 것인, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 산화물 분말은 산화 알루미늄을 포함하는 것인, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유동화 물질은 1 미크론 미만의 크기의 입자들로서 형성되는 것인, 방법.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서,
    상기 수지질 물질은 실리콘을 포함하는 것인, 방법.
  9. 방법으로서:
    칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 혼합물을 형성하기 위해, 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말을 금속 산화물 유동화 물질과 혼합하는 것을 포함하고,
    상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 혼합물은, 광원 상에 인광 물질을 형성하도록 구성되는 인광성 혼합물을 형성하기 위해, 수지질 물질과 혼합되도록 구성되고,
    상기 인광성 혼합물로부터 형성되는 상기 인광 물질은, 상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말 및 상기 수지질 물질을 포함하며 그리고 상기 금속 산화물 유동화 물질을 포함하지 않는 인광성 혼합물로 형성되는 인광 물질에 비해, 더 큰 양자 효율을 갖는 것인, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    유동성 인광성 혼합물을 형성하기 위해 상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 혼합물을 수지질 물질과 혼합하는 것을 더 포함하는 것인, 방법.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서,
    상기 광원 상에 상기 인광 물질을 형성하기 위해, 상기 광원 상에 상기 유동성 인광성 혼합물을 배치하는 것을 더 포함하는 것인, 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말은, 망간으로 도핑된 칼륨 헥사플루오로실리케이트를 포함하는 것인, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 망간은 4가 망간을 포함하는 것인, 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 금속 산화물 유동화 물질은 산화 알루미늄을 포함하는 것인, 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 금속 산화물 유동화 물질은 1 미크론 미만의 크기의 입자들로서 형성되는 것인, 방법.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제9항에 있어서,
    상기 수지질 물질은 실리콘을 포함하는 것인, 방법.
  17. 인광체로서:
    칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말;
    금속 산화물 유동화 물질; 및
    수지질 물질
    로 형성되고,
    상기 인광체는, 상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말 및 상기 수지질 물질을 포함하며 그리고 상기 금속 산화물 유동화 물질을 포함하지 않는 인광성 혼합물로 형성되는 다른 인광체에 비해, 더 큰 양자 효율을 갖는 것인, 인광체.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말은, 망간으로 도핑된 칼륨 헥사플루오로실리케이트를 포함하는 것인, 인광체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 망간은 4가 망간을 포함하는 것인, 인광체.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 금속 산화물 유동화 물질은 산화 알루미늄을 포함하는 것인, 인광체.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 금속 산화물 유동화 물질은 1 미크론 미만의 크기의 입자들로서 형성되는 것인, 인광체.
  22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제17항에 있어서,
    상기 수지질 물질은 실리콘을 포함하는 것인, 인광체.
  23. 방법으로서:
    칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말, 유동화 물질, 및 수지질 물질의 혼합물의 유동성 인광성 혼합물을 획득하는 것으로서, 상기 유동성 인광성 혼합물은 광원 상에 인광 물질을 형성하기 위해 광원 상에 배치되도록 구성되는 것인, 유동성 인광성 혼합물을 획득하는 것; 및
    노즐로부터 상기 광원 상에 상기 유동성 인광성 혼합물을 분배하는 것
    을 포함하고,
    상기 유동화 물질은 금속 산화물 분말을 포함하고,
    상기 유동성 인광성 혼합물로부터 형성되는 상기 인광 물질은, 상기 칼륨 헥사플루오로실리케이트-계 분말 및 상기 수지질 물질을 포함하며 그리고 상기 유동화 물질을 포함하지 않는 인광성 혼합물로 형성되는 인광 물질에 비해, 더 큰 양자 효율을 갖는 것인, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 노즐은 배출구를 구비하고, 상기 유동성 인광성 혼합물은 상기 배출구를 통해 분배되며, 상기 배출구는 70 미크론 이하의 개구를 구비하는 것인, 방법.
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  26. 삭제
  27. 삭제
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