KR102475623B1 - 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 발광 장치는 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드, 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부를 포함하며, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 특히, 색재현성이 높은 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 최근, 조명, 디스플레이, 의학 등 다양한 분야에서 새로운 고체 광원으로 이용되고 있다. 이러한 발광 다이오드는 그 응용 분야에 적합하도록, 발광 다이오드 패키지 또는 발광 다이오드 모듈 등 형태로 가공된 발광 장치에 적용될 수 있다.
발광 다이오드를 이용하여 백색 발광 장치를 구현하기 위하여, 일반적으로, 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드에서 방출된 광을 다른 파장대의 광으로 여기시키는 형광체를 포함하는 발광 장치를 이용한다. 이 경우, 발광 다이오드에서 방출되는 광과 형광체에 의해 여기된 광의 혼색을 통해 백색광을 구현할 수 있다. 예를 들어, 청색 발광 다이오드 칩과 청색광을 여기광으로 하여 녹색 및 적색을 발광하는 형광체들을 사용하여 발광 다이오드를 제조할 수 있다.
한편, 인간의 눈은 청색 영역을 인식하는데 있어서, 약 420nm 파장 영역의 광에 대해 높은 시감도를 가지고 있다. 그러나, 기존의 청색 발광 다이오드 칩은 약 450nm 파장 영역의 광을 방출하므로, 높은 시감도를 갖는 파장과 일치하지 않는다. 따라서, 인간은 발광 장치에 의해 구현된 색에서 생동감을 느끼기 어려운 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 향상된 시감도, 색재현성 및 신뢰성이 향상된 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드, 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부를 포함하며, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드, 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부 포함하며, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 상기 레드 형광체는 질화물 계열의 형광체, 황화물 계열의 형광체 또는 플루오린 계열의 형광체를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드, 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부 포함하며, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 상기 그린 형광체는 질화물 계열의 형광체, (Y,Lu,Ga)YG 계열의 형광체 또는 실리케이트 계열의 형광체를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드, 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부 포함하며, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 상기 발광 장치는 상기 파장변환부 상에 위치하는 필터를 더 포함하며, 상기 필터는 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm 범위 내인 청색 필터를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 모듈은 백라이트 유닛, 및 상기 백라이트 유닛 상에 위치하는 액정 표시 패널을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부를 포함하고, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 모듈은 백라이트 유닛, 및 상기 백라이트 유닛 상에 위치하는 액정 표시 패널을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부를 포함하고, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 액정 표시 패널은 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm 범위 내인 청색 필터를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 발광 장치는 시감도가 높은 파장의 광을 방출하여 생동감있는 색을 표현할 수 있으며, 높은 색재현성을 가지며, 동시에 높은 신뢰성가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 발광 다이오드(110), 및 파장변환부(120)를 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드(110)는 n형 반도체층과 p형 반도체층을 포함하여 정공과 전자의 결합을 통해 광을 방출할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 발광 다이오드(110)는 수평형, 수직형 또는 플립칩형 등의 구조를 가질 수 있으며, 발광 다이오드(110)의 구성 및 형태는 제한되지 않는다.
발광 다이오드(110)는 가시광 영역의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있으며, 특히, 415 내지 435nm의 범위 내에 위치하는 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 상술한 범위의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드(110)를 포함함으로써, 발광 다이오드(110)로부터 방출된 자외선에 의해 발광 장치의 신뢰성 및 발광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 또한, 약 450nm의 파장대의 광을 최소화하여 인체에 대한 유해성을 최소화할 수 있다. 또한, 인간의 눈은 상술한 범위의 피크 파장을 갖는 광에 대해서 높은 시감도를 가지므로, 상술한 범위의 피크 파장을 갖는 발광 다이오드(110)를 통해 구현된 색은 높은 생동감을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 약 450nm에서 피크 파장을 가지는 발광 다이오드에 비해 더 짧은 파장 영역의 광을 방출할 수 있어서, 더 다양한 색 표현이 가능해지므로, 색재현성이 개선될 수 있다.
파장변환부(120)는 담지부(121), 담지부(121) 내에 불규칙적으로 분산 배치된 레드 형광체(122), 그린 형광체(123)를 포함할 수 있다.
담지부(121)는 형광체를 담지할 수 있는 물질이면 제한되지 않으며, 투명 또는 반투명 특성을 가질 수 있다. 담지부(121)는 예를 들어, 실리콘(silicone) 계열, 에폭시(epoxy) 계열, PMMA(polymethyl methacrylate) 계열, PE(polyethylene) 계열 및 PS(polystyrene) 계열 중 적어도 하나를 포함하는 고분자로 형성될 수 있고, 또한, 유리와 같은 무기물로 형성될 수도 있다.
담지부(121)가 고분자 물질로 형성된 경우, 파장변환부(120)는 발광 다이오드(110)로부터 방출된 광을 파장변환하는 역할과 더불어, 발광 다이오드(110)를 봉지하는 봉지재 역할을 할 수도 있다. 또한, 파장변환부(120)는 베이스 상에 위치할 수 있고, 본 실시예와 같이, 베이스가 캐비티를 포함하는 경우 파장변환부(120)는 상기 캐비티 내에 배치될 수 있다. 나아가, 파장변환부(120)의 상면은 볼록 렌즈 형태, 평판 형태(미도시) 및 표면에 소정의 요철을 갖는 형태 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 파장변환부(120)는 볼록 렌즈 형태를 가지는 것으로 개시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
레드 형광체(122) 및 그린 형광체(123)는 담지부(121) 내에 불규칙적으로 분산되어 배치될 수 있다.
구체적으로, 레드 형광체(122)는 입사된 광을 여기시켜 적색광을 방출할 수 있고, 그린 형광체(123)는 입사된 광을 여기시켜 녹색광을 방출할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 발광 장치는 발광 다이오드(110)로부터 방출된 자색(violet)광, 레드 형광체(122)에 의해 여기된 적색광 및 그린 형광체(123)에 의해 여기된 녹색광이 혼색되어 백색광을 방출할 수 있다. 레드 형광체(122)는 질화물(Nitride) 계열의 형광체, 황화물(Sulfide) 계열의 형광체 또는 플루오린(Fluorine) 계열의 형광체를 포함할 수 있다. 그린 형광체(123)는 질화물 계열의 형광체, (Y,Lu,Ga)YG 계열의 형광체 또는 실리케이트(silicate) 계열의 형광체를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 도 1을 참조하여 설명한 발광 장치와 유사하나, 필터(130)를 더 포함할 수 있다는 점에서 차이가 있다. 필터(130)는 파장변환부(120) 상에 위치할 수 있다. 필터는 발광 다이오드(110)와 파장변환부(120)에 의해 형성된 백색광 중 특정 파장 영역을 가지는 광을 선택적으로 투과시킨다. 필터는 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm 범위 내인 청색 필터를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 도 2를 참조하여 설명한 발광 장치와 유사하나, 청색 필터의 투과 스펙트럼의 피크 파장이 415 내지 435nm 범위 내라는 점에서 차이가 있다. 이 경우, 청색광과 녹색광의 파장 영역이 겹치는 영역이 줄어들 수 있어서, 색재현성이 개선될 수 있다. 또한, 더 낮은 파장 영역의 광을 더 높은 비율로 투과시킬 수 있으므로, 색재현성이 더욱 개선될 수 있으며, 시감도 및 색의 생동감이 개선될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 소자 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 소자 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.
바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 소자 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다.
발광 소자 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 장치(1021)를 포함한다. 발광 소자 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(1023)은 발광 장치(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 장치(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
확산 커버(1010)는 발광 장치(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 장치(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 백라이트 유닛 및 액정 표시 패널을 포함하는 액정 표시 모듈이 제공된다. 백라이트 유닛은 기판(240) 및 기판(240) 상에 위치하며 발광 다이오드 및 파장변환부를 포함하는 발광 다이오드 패키지(20)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드 및 파장변환부에 대한 설명은 상술한 내용과 동일하다.
액정 표시 패널은 백라이트 유닛 상에 위치할 수 있다. 액정 표시 패널은 액정층(250) 및 필터(230)를 포함할 수 있다. 액정 표시 패널에 백라이트 유닛에서 발생한 광이 입사하면, 액정 표시 패널 내의 필터를 통해 특정 파장 영역의 광이 선택적으로 투과되어 방출될 수 있다. 필터는 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm 범위 내인 청색 필터를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 청색 필터는 투과 스펙트럼의 피크 파장이 415 내지 435nm 범위 내일 수 있으며, 이에 대한 설명은 상술한 내용과 동일하다.
실시예 및 비교예
실시예 1 : 발광 다이오드 패키지의 제조
425nm의 피크 파장을 방출하는 발광 다이오드로서 크기가 950㎛×500㎛인 사각형의 발광 칩을 리드 프레임(미도시) 상에 실장시켰다
본 발명의 형광체에 파장변환부 전체 중량 기준으로 5 내지 10중량%의 실리콘 수지를 혼합하여, 슬러리를 제작한 후에, 하우징의 캐비티에 적하하였다. 그 후, 150℃의 온도에서 열처리하여 실리콘 수지를 경화하여 파장변환부를 포함하는 발광 장치를 제조하였다. 상기 공정에서, 형광체는 LED 램프의 색도(CIE)가 x=0.26 내지 0.278, y= 0.275 내지 0.310 의 범위로 들어가도록, 미리 필요한 수량의 형광체를 준비해 두고, 슬러리 제조를 행하는 것으로 하였다. 또한, 상기 공정에서 파장변화부가, 여기광을 받아 적색광을 방출하는 Nitride 계열의 형광체와 녹색광을 방출하는 Nitride 계열의 형광체를 포함하도록 제조하였다.
비교예 1 : 발광 다이오드 패키지의 제조
상기 실시예 1에서 425nm의 피크 파장을 방출하는 발광 다이오드 대신, 450nm의 피크 파장을 방출하는 발광 다이오드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 발광 장치를 제조하였다.
실험예
색재현성 평가
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 발광 다이오드 패키지에 동일한 구동 조건을 가하여 광을 방출시키고, 방출된 광을 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm의 범위를 가지는 청색 필터, 520 내지 540nm의 범위를 가지는 녹색 필터, 610 내지 630nm의 범위를 가지는 적색 필터에 투과시킨 뒤, 색재현성(color gamut)을 측정하여 표 1에 나타내었다.
| 구분 |
color filter 통과 전 | color filter 통과 후 | ||||
| CIE x | CIE y | CIE x | CIE y | NTSC | DCI | |
| 비교예 1(450GR) | 0.262 | 0.239 | 0.2664 | 0.2746 | 82.4 | 85.8 |
| 실시예 1(425GR) | 0.262 | 0.238 | 0.2761 | 0.3056 | 85.8 | 89.3 |
표 1을 참조하면, 425nm 피크 파장을 방출하는 발광 다이오드를 사용한 경우, NTSC 및 DCI 기준에서 색재현성이 개선됨을 확인할 수 있다.
Claims (6)
- 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드;
상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부; 및
상기 파장변환부 상에 위치하는 청색 필터;를 포함하며,
상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함하고,
상기 청색 필터는 청색 영역의 광의 일부는 투과하고 다른 일부는 차단하되, 투과 스펙트럼의 피크 파장이 415 내지 435nm 범위인 발광 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 레드 형광체는 질화물 계열의 형광체, 황화물 계열의 형광체 또는 플루오린 계열의 형광체를 포함하는 발광 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 그린 형광체는 질화물 계열의 형광체, (Y,Lu,Ga)YG 계열의 형광체 또는 실리케이트 계열의 형광체를 포함하는 발광 장치. - 삭제
- 백라이트 유닛; 및
상기 백라이트 유닛 상에 위치하는 액정 표시 패널을 포함하고,
상기 백라이트 유닛은
415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드;
상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부; 및
상기 파장변환부 상에 위치하는 청색 필터;를 포함하고,
상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함하며,
상기 청색 필터는 청색 영역의 광의 일부는 투과하고 다른 일부는 차단하되, 투과 스펙트럼의 피크 파장이 415 내지 435nm 범위인 액정 표시 모듈. - 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020150011484A KR102475623B1 (ko) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | 발광 장치 |
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| KR1020150011484A KR102475623B1 (ko) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | 발광 장치 |
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| JP2010209311A (ja) | 2008-09-05 | 2010-09-24 | Mitsubishi Chemicals Corp | 蛍光体及びその製造方法と、その蛍光体を用いた蛍光体含有組成物及び発光装置、並びに、その発光装置を用いた画像表示装置及び照明装置 |
| KR101331304B1 (ko) | 2009-09-17 | 2013-11-20 | 도시바 마테리알 가부시키가이샤 | 백색 발광 램프 및 그것을 포함하는 백색 ｌｅｄ 조명 장치 |
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| WO2009099211A1 (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-13 | Mitsubishi Chemical Corporation | 半導体発光装置、バックライト、カラー画像表示装置、及びそれらに用いる蛍光体 |
-
2015
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