KR102496975B1 - 인광체 조성물 및 이의 조명 장치 - Google Patents

인광체 조성물 및 이의 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에는 녹색 발광 인광체 조성물이 개시되어 있다. 0＜x＜0.5인 화학식 (Ca1-xEux)AlB3O7의 인광체 조성물이 탄산칼슘, 산화붕소, 산화알루미늄, 및 산화유로퓸을 조합하고, 이어서 그 조합물을 소성함으로써 형성된다. 또한, 본 발명에는 인광체 조성물을 포함하는 조명 장치가 제공된다. 인광체 조성물은 백색 광을 발생시키기 위해서 추가 인광체와 조합될 수 있다.

Description

인광체 조성물 및 이의 조명 장치{PHOSPHOR COMPOSITIONS AND LIGHTING APPARATUS THEREOF}
본 발명은 일반적으로 조명 시스템에 적용 가능한 녹색 발광 인광체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 고체 상태 조명 시스템을 위한 녹색 발광 인광체, 및 이 인광체 및 이의 블렌드를 이용하는 조명 장치에 관한 것이다.
"백색 광"의 발생은 화학식 Y3Al5O12:Ce3 +을 갖는, "YAG"로서 공지된 황색-녹색 발광의 세륨-도핑된 이트륨 알루미늄 가넷과 함께 청색 LED를 이용함으로써 구성되는 일명 "백색 LED"에 의해 현재 달성되고 있다. YAG는 청색 광 여기 하에 고 양자 효율, 및 황색 스펙트럼 영역에서 피크를 지닌 넓은 발광 스펙트럼 때문에 그러한 조명 시스템에서 역사적으로 사용되고 있다. YAG 기반 조명 시스템의 결점은 비교적 불량한 연색(color rendering) 특성 및 고 색상 온도이다. 예를 들면, 임의의 대상이 그와 같이 현재 사용된 백색 LED 하에 조명되는 경우, 그 LED는 자연 광에 의해 조명된 색상을 모방할 수 없다.
다수의 인광체가 과거 수년 동안 제안되어 오고 있지만, LED에 적합한 인광체의 범주가 제한되어 있다. 그러므로, 백색 광 방출하는 고체 상태 조명 시스템에서 개선된 연색을 생성하는 새로운 녹색 발광 인광체에 대한 필요성이 존재한다.
요약하건대, 본 발명의 실시양태 중 다수는 탄산칼슘 약 36 중량부, 산화붕소 약 40 중량부, 산화알루미늄 약 20 중량부, 및 산화유로퓸 약 3 중량부를 조합하고, 이어서 그 조합물을 소성하는 것으로부터 유도된 인광체 조성물을 제공한다.
하나의 실시양태에서, 화학식 Ca1 - xEuxAl3O7(식 중, 0＜x＜0.5임)의 인광체 조성물이 제공된다. 그 조성물은 탄산칼슘, 산화붕소, 산화알루미늄 및 산화유로퓸을 조합하고, 그 조합물을 소성함으로써 형성된다.
일부 실시양태는 조명 장치에 관한 것이다. 그 조명 장치는 광원, 및 이 광원에 방사적으로 커플링된 인광체 물질을 포함한다. 인광체 물질은 탄산칼슘 약 36 중량부, 산화붕소 약 40 중량부, 산화알루미늄 약 20 중량부 및 산화유로퓸 약 3 중량부를 조합하고, 이 조합물을 소성하는 것으로부터 유도된다.
본 발명의 이러한 특색, 양태 및 이점, 및 다른 특색, 양태 및 이점은 후술하는 상세한 설명이 첨부되는 도면을 참조하여 이해될 때 보다 잘 이해할 수 있을 것이며, 도면에서 유사 문자는 도면 전반에 걸쳐 유사 부분을 나타낸다. 도면을 간단히 설명하면, 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따른 조명 장치의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또다른 실시양태에 따른 조명 장치의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적 실시양태에 따른 400 nm 여기 파장을 사용하는 인광체 조성물의 발광 스펙트럼을 도시한 것이다.
명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐 본 명세서에서 사용된 바와 같이 근사치 언어는 이것이 관련되어 있는 기본 기능에서의 변화를 결과로 초래하는 일 없이 허용 가능하게 다양할 수 있는 임의의 정량적 표현을 수정하는 데 적용될 수 있다. 따라서, 용어 또는 용어들, 예컨대 "약"에 의해 수정된 값이 특정된 정밀 값에 국한되지 않는다. 일부 실제 예에서, 근사치 언어는 그 값을 측정하는 기기의 정밀성에 상응할 수 있다.
후술하는 명세서 및 청구범위에서, 단수 형태 및 정관사는, 문맥이 명확히 달리 지시되어 있지 않은 한, 복수의 지시대상을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "할 수 있다" 및 "될 수 있다"란 일련의 환경 내에서 발생의 가능성, 특정된 특성, 특징 또는 가능의 보유를 나타내고/나타내거나, 자격 부여된 동사와 관련된 능력, 역량 또는 가능성 중 하나 이상을 표현함으로써 또다른 동사에 자격을 부여한다. 따라서, 용어 "할 수 있다" 및 "될 수 있다"의 사용은, 일부 환경에서 수정된 용어가 경우에 따라 적당하거나, 가능하거나, 또는 적합하지 않을 수 있다는 점을 고려하면서, 지시된 역량, 기능 또는 용법에 있어서 명백하게 적합하거나, 가능하거나, 또는 적합하다는 것을 나타낸다. 예를 들면, 일부 환경에서, 사건 또는 성능이 예상될 수 있고, 반면에 다른 환경에서 그 사건 또는 성능이 일어날 수 없으며, 이러한 뚜렷한 차이는 용어 "할 수 있다" 및 "될 수 있다"에 의해 획득된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "인광체" 또는 "인광체 물질" 또는 "인광체 조성물"은 단일 인광체 조성물 뿐만 아니라 2종 이상의 인광체 조성물로 된 블렌드를 둘 다 지시하는데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "램프" 또는 "조명 장치" 또는 "조명 시스템"은 에너지화되는 경우 발광을 생성하는 하나 이상의 발광 부재에 의해 생성될 수 있는 가시선 광 및/또는 자외선 광의 임의의 공급원, 예를 들면 인광체 물질, 발광 다이오드를 의미한다.
용어 "치환" 및 "도핑"이란 물질 내에 임의의 양의 원소를 첨가한다는 것을 의미한다. 전형적으로, 물질 내의 원소가 그러한 첨가에 의해 또다른 원소에 의해 일부 또는 전부 대체된다. 본 명세서에서 기술된 인광체는 CaAlB3O7:Eu2 +로서 기록될수 있는 것으로 유의해야 한다. 해당 기술 분야의 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 이러한 유형의 표기는 인광체가 조성물 Ca1 - xEuxAl3O7(식 중, x는 0.0 내지 0.5로 다양할 수 있음)을 포함한다는 것을 의미한다.
구체적인 적용은 본 명세서에서 일반적 조명 또는 다른 목적을 위해 LED 발생된 자외선(UV), 자색 또는 청색 방사선을 소정의 색상 광 또는 백색 광으로 전환시키는 것과 함께 기술되어 있다. 그러나, 본 발명은 또한 UV, 자색, 및/또는 청색 레이저 뿐만 아니라 다른 광원으로부터의 방사선을 백색 광으로 전환시키는 것에 적용 가능한 것으로도 이해되어야 한다.
본 발명의 실시양태는 화학식 Ca1 - xEuxAl3O7(식 중, 0＜x＜0.5임)의 인광체 조성물에 관한 것이다. 그 조성물은 구성성분 화합물들: 탄산칼슘, 산화붕소, 산화알루미늄 및 산화유로퓸을 조합하고, 그 조합물을 소성함으로써 형성된다. 특정한 실제 예에서, x는 약 0.05 내지 약 0.1의 범위에 있다.
제1 단계에서는, 구성성분 화합물의 분말들이 적당한 양들로 혼합된다. 하나의 실시양태에서, 탄산칼슘의 양은 약 35 중량부 내지 약 40 중량부의 범위에 있다. 하나의 실시양태에서, 산화붕소의 양은 약 40 중량부 내지 약 45 중량부의 범위에 있다. 하나의 실시양태에서, 산화알루미늄의 양은 약 18 중량부 내지 약 22 중량부의 범위에 있다. 하나의 실시양태에서, 산화유로퓸의 양은 약 2.5 중량부 내지 약 4 중량부의 범위에 있다. 총 중량부가 100 중량부 초과 또는 미만일 수 있긴 하지만, 총 중량부는 100 중량부일 수 있다. 다른 열거된 원료들에 관한 원료들의 비율은 상기 기술된 바와 같다. 혼합은 해당 기술 분야에 공지된 임의의 기법에 의한 분쇄를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 조합물 또는 혼합물은 탄산칼슘 약 36 중량부, 산화붕소 약 40 중량부, 산화알루미늄 약 20 중량부, 및 산화유로퓸 약 3 중량부를 조합함으로써 형성된다.
다음 단계에서는, 제1 단계에서 형성된 혼합물이 환원 분위기 하에 고온에서 소성된다. 이 소성은 수 분 또는 수 시간 동안 고온에서의 가열을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 소성은 환원 환경 하에 약 1000℃ 미만의 온도에서 수행된다. 일부 실시양태에서, 소성 온도는 약 500℃ 내지 약 1000℃의 범위에 있을 수 있다.
환원 환경은 질소 함유 분위기이다. 90 부피% 질소 내지 실질적으로 순수한 질소를 함유하는, 수소와 질소의 혼합물이 사용될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 환원 환경은 약 9 부피% 내지 약 99 부피% 질소를 함유할 수 있다. 또한, 소성 환경도 다른 비활성 가스, 예컨대 아르곤 등을 포함할 수 있다. 복수의 가스의 조합물이 사용될 수 있는 경우, 공정 설계가 고려되어야 하고, 바람직하게는 일부 사례에서, 만일 복수의 캐리어 가스의 사용이 전혀 없거나 미미한 이점을 제공하는 경우, 오직 수소와 질소의 이용이 고려되어야 한다.
일부 실시양태에서는, 소성 단계가 하나 이상의 부분 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 부분 단계들 중 하나 이상이, 예를 들면 상이한 온도 또는 압력 및/또는 상이한 환경을 이용함으로써, 수행될 수 있다. 부분 단계들은 또한 소성 전에 그 부분 단계들 중 하나 이상에서 혼합물을 분쇄하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서는, 탄산칼슘 약 36 중량부, 산화붕소 약 40 중량부, 산화알루미늄 약 20 중량부, 및 산화유로퓸 약 3 중량부를 조합하고, 그 조합물을 소성하는 것으로부터 인광체 조성물이 유도된다. 구성성분 화합물들이 먼저 혼합되고, 결과로 얻어지는 혼합물이 분쇄되고, 상기 논의되어 있는 바와 같은 동일 가공 조건 하에 소성된다. 하나의 실시양태에서, 인광체 조성물은 화학식 Ca1 - xEuxAl3O7(식 중, 0＜x＜0.5임)을 갖는다. 특정한 실제 예에서, x는 약 0.05 내지 약 0.1의 범위에 있다. 하나의 실시양태에서, 인광체 조성물은 화학식 Ca1 - xEuxAl3O7(식 중, 0＜x＜0.5임)와 비교하여 실질적으로 상이한 화학식을 가질 수 있다.
매우 일반적으로, 본 명세서에서 논의들에 대한 설명을 요약하기 위해서, 본 명세서에서 기술된 바와 같이 탄산칼슘, 산화붕소, 산화알루미늄 및 산화유로퓸을 조합함으로써 형성된 인광체 조성물은 명세서 전반에 걸쳐 "CaAlB 조성물" 또는 "CaAlB 인광체"라고 칭할 수 있다.
게다가, 인광체 조성물은 추가 활성화제 이온에 의해 추가 도핑될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "활성화제 이온"은 발광성 중심을 형성하고 인광체의 발광성의 원인이 되는 인광체에서 도핑된 이온(예를 들면, Ce3 +)을 의미한다. 추가 활성화제 이온은 Pr, Sm, Eu, Dy, Tm, Er, Ho, Nd, Bi, Pb, Yb, Mn, Ag, Cu, 또는 이들의 임의의 조합의 이온을 포함할 수 있다.
상기 실시양태들에서 기술된 바와 같이 인광체 조성물은 NUV 또는 청색 영역(약 350 nm 내지 약 470 nm의 파장 범위)에서의 방사선을 흡수하고 녹색 광을 방출한다. 따라서, 이 인광체 조성물은 일반적인 조명(illumination) 및 다른 목적에 적합한 광을 발생시키기 위한 조명 장치에서 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 인광체 조성물은 장난감, 신호등, 백라이트 등과 같은 적용을 위한 녹색 광을 발생시키기 위해서 조명 장치에 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 인광체 조성물은 백색 광을 생성하기 위해서 다른 인광체와의 조합으로(블렌드로서) 사용될 수 있다.
유리하게도, 이러한 조성물은 약 480 나노미터 내지 약 650 나노미터의 비교적 좁은 파장 범위에서 발광 스펙트럼을 생성한다. 그 발광 스펙트럼은 종래의 가넷 인광체(예를 들면, 이트륨 알루미늄 가넷 - Y3Al5O12:Ce3 +)와 비교될 때 황색 영역에서 단축되고 청색 영역으로 이동된다. 하나의 실시양태에서, 본 발명에서 논의되어 있는 바와 같이, 인광체 조성물의 피크 발광은 약 520 나노미터 내지 약 620 나노미터의 파장 범위에 존재한다. 하나의 실시양태에서, 피크 발광은 약 530 나노미터 내지 약 580 나노미터의 파장 범위에 존재한다. 예를 들면, 도 3은 예시적인 조성물 Ca0.95Eu0.05AlB3O7의 발광 스펙트럼을 도시한 것이다.
앞에서 기술된 바와 같이, 조명 장치에서 일반적으로 사용되는 종래의 가넷 인광체(예를 들면, YAG)는 황색-녹색 발광(피크 발광 ~ 580 nm)을 생성한다. 이 가넷이 적색 발광 인광체와의 조합으로 블렌드로서 사용되어 백색 광을 생성하게 되는 경우, 적색-녹색 콘트라스트(또한 적색-녹색 분리라고도 칭할 수 있음)는 황색 영역에서 효율적인 발광 때문에 매우 우수하지 않다.
본 발명의 인광체 조성물은 종래의 가넷 인광체에 상대적인 보다 좁고 청색 이동된 발광을 생성하는 이점을 갖는다. 예를 들면, 본 발명의 녹색 발광 CaAlB 조성물이 적색 발광 인광체와의 조합으로 블렌드로서 사용되는 경우, LED 기반 조명 시스템/디바이스는 종래의 가넷을 사용함으로써 종종 달성되는 것과 비교될 때 개선된 연색 특성을 지닌 백색 광을 생성하게 된다. 본 발명의 CaAlB 조성물의 황색 영역에서의 부족은, 종래의 황색-녹색 가넷을 이용하는 백색 LED와 비교시, 조명 시스템 하에 대상이 보이는 경우, 증가된 적색-녹색 색상 콘트라스트(또는 향상된 적색-녹색 분리)를 유도한다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 CaAlB 조성물을 사용하는 블렌드의 적색-녹색 콘트라스트에서의 개선이 종래의 가넷을 포함하는 블렌드의 적색-녹색 콘트라스트를 기초로 하여 약 5% 이상이다. 일부 특정한 실시양태에서, 적색-녹색 콘트라스트에서의 개선은 약 10% 이상이다. 추가로, 본 발명의 CaAlB 조성물의 이러한 청색 이동된 녹색 발광은, 예를 들면 신호등 및 백라이트에서, 녹색 발광 디바이스에 사용되는 경우 색상 블라인드에 대한 추가 이점을 제공한다.
본 발명의 일부 실시양태는 광원에 방사적으로 커플링된 인광체 물질을 포함하는 조명 장치에 관한 것이다. 그 인광체 물질은 상기 실시양태들에서 논의된 바와 같은 인광체 조성물을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 광원은 반도체 방사선 공급원, 예를 들면 발광 다이오드(LED) 또는 유기 발광 다이오드 디바이스(OLED)일 수 있다. 용어 방사적으로 커플링된이란 광원으로부터의 방사선이 인광체 물질로 투과되고, 인광체가 상이한 파장의 방사선을 방출한다는 것을 의미한다. 광원으로부터 광과 인광체 물질로부터 방출된 광의 조합이 소정의 색상 발광 또는 백색 광을 생성하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 백색 발광 LED 디바이스가 청색 발광 InGaN LED 칩에 기반될 수 있다. 청색 발광 LED 칩은 인광체 조성물 또는 인광체 블렌드에 의해 코팅될 수 있어 청색 방사선의 일부를 상보적 색상, 예를 들면 녹색 발광 또는 백색 발광으로 전환시키게 된다.
조명 장치 또는 디바이스의 비제한적인 예는 발광 다이오드(LED)에 의한 여기용 디바이스, 예컨대 형광 램프, 음극선관, 플라즈마 디스플레이 디바이스, 액정 디스플레이(LCD), UV 여기 디바이스, 예컨대 크로마틱 램프(chromatic lamp), 백라이팅을 위한 램프, 액정 시스템, 플라즈마 스크린, 크세논 여기 램프, 및 UV 여기 표시 시스템을 포함한다. 이들 용도는 단지 예시적이고 완전한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시양태에 따른 조명 장치 또는 램프(10)를 예시한 것이다. 램프(10)는 발광 다이오드(LED) 칩(12), 및 그 LED 칩에 전기적으로 부착된 리드(14)를 포함한다. 리드(14)는 전류를 LED 칩(12)에 제공하고, 이로써 그 칩으로 하여금 방사선을 방출하게 한다. LED 칩(12)은, 예를 들면 약 250 nm 초과 내지 약 550 nm 미만의 발광 파장을 갖는 화학식 IniGajAlkN(상기 식 중에서, 0≤i이고; 0≤j이며; 0≤k이고; i + j + k=1임)의 니트라이드 화합물 반도체를 기반으로 한, 임의의 반도체 청색 또는 자외선 광원일 수 있다. 보다 구체적으로, 칩(12)은 약 300 nm 내지 약 500 nm의 피크 발광 파장을 갖는 NUV 또는 청색 발광 LED일 수 있다. 그러한 LED는 해당 기술 분야에 공지되어 있다. 조명 장치(10)에서, (하기에 기술된 바와 같이) 인광체 물질이 LED 칩(12)의 표면 상에 침착되고, 칩(12)에 방사적으로 커플링된다. 인광체 물질은 해당 기술 분야에 공지된 임의의 적당한 방법에 의해 LED 칩(12) 상에 침착될 수 있다. LDE 칩(12)에 의해 방출된 광은 인광체 물질에 의해 방출된 광과 혼합되어 (화살표(24)에 의해 지시된) 소정의 방출을 생성한다.
본 명세서에서 논의된 본 발명의 예시적인 구조의 일반적 논의가 무기 LED 기반 광원에 관한 것이지만, LED 칩은 달리 주지되어 있지 않은 한 유기 발광 구조 또는 다른 방사선 공급원에 의해 대체될 수 있다는 점, 및 LED 칩 또는 반도체에 대한 임의의 참고번호는 단지 임의의 적당한 방사선 공급원을 나타낸다는 점을 이해해야 한다.
도 1을 참조하면, LED 칩(12)은 엔벨로프(18) 내에 캡슐화될 수 있으며, 그 엔벨로프(18)는 LED 칩 및 캡슐화재 물질(20)을 동봉한다. 엔벨로프(18)는, 예를 들면 유리 또는 플라스틱일 수 있다. LED 칩(12)은 캡슐화재 물질(20)에 의해 동봉될 수 있다. 캡슐화재 물질(20)은 저온 유리 또는 열가소성 또는 열경화성 중합체, 또는 해당 기술 분야에 공지된 수지, 예컨대 실리콘 또는 에폭시 수지일 수 있다. 대안적인 실시양태에서, 램프(10)는 외부 엔벨로프(18) 없이 캡슐화재만을 포함할 수 있다.
램프(10)의 다양한 구조가 해당 기술 분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 인광체 물질은 LED 칩(12) 상에 직접 배치되어 있는 것 대신에 캡슐화재 물질 내에 배치될 수 있다. 일부 다른 실시양태에서, 인광체 물질은 LED 칩 위에 형성되어 있는 것 대신에 엔벨로프의 표면 상에 코팅될 수 있다. 게다가, 일부 실시양태에서, 램프는 복수의 LED 칩을 포함할 수 있다. 도 1에 관하여 논의된 그러한 다양한 구조들이 조합될 수 있는데, 여기서 인광체 물질은 엔벨로프로부터 분리되거나 LED 내로 일체화되는 바와 같이 임의의 2개 또는 총 3개의 위치에 또는 임의의 다른 적합한 위치에 위치하게 된다. 추가로, 상이한 인광체 블렌드가 구조의 상이한 부분에서 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 조명 장치는 LED와 조합되는 형광 램프 또는 콤팩트 형광 램프(CFL)일 수 있다. 실제 예를 들면, LED 발생된 광과 인광체 발생된 광의 조합이 강화된 색상 콘트라스트를 갖는 가시광을 생성하는데 사용될 수 있다. 이러한 실제 예에서, LED가 형광 램프, 예를 들면 CFL 램프의 베이스에 장입될 수 있어 가시선 스펙트럼의 선택적 파장 영역, 예컨대 청색 영역의 일부에서의 광을, 램프(10)의 유리 엔벨로프(11) 상에 코팅된 인광체 조성물에 의해 발생되어 있는 광에 부가 또는 보강하게 된다.
상기 구조들 중 임의의 것에서, LED 기반 조명 장치(10)는 또한 방출된 광을 산란 또는 확산시키는 복수의 입자(도시되어 있지 않음)를 포함할 수 있다. 이러한 산란 입자는 일반적으로 캡슐화재(20) 중에 임베딩된다. 산란 입자는, 예를 들면 Al2O3 (알루미나) 또는 TiO2(티타니아)로부터 제조된 입자를 포함할 수 있다. 산란 입자는 LED 칩(12)으로부터 방출된 광을, 바람직하게는 미세한 양의 흡수와 함께, 효과적으로 산란시킬 수 있다.
앞에서 언급된 바와 같이, 인광체 물질은 조명 장치로부터 백색 광을 생성하는 인광체 블렌드를 형성하기 위해서 추가 인광체 조성물을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 인광체 블렌드는 백색 광을 방출하는 LED 조명 시스템에서 적용 가능할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 인광체 블렌드는 상기 기술된 바와 같은 인광체 조성물(예를 들면, CaAlB 인광체) 및 약 590 나노미터 내지 약 680 나노미터의 넓은 파장 범위에서 피크 발광을 갖는 추가 인광체 조성물을 포함한다.
추가 인광체는 라인 이미터이고 적색 광을 발생하는 착물 플루오라이드일 수 있다. 적합한 예는 Mn4 +에 의해 도핑된 착물 플루오라이드, 예를 들면 (Na, K, Rb, Cs, NH4)2[(Ti, Ge, Sn, Si, Zr, Hf)F6]:Mn4+ 등을 포함한다. 특정한 실제 예에서, Mn4+에 의해 도핑된 착물 플루오라이드는 K2[SiF6]:Mn4 +("PFS")이다. 다른 비제한적인 예로는 2가 유로퓸(Eu2 +)에 의해 활성화된 적색 발광 니트라이드/옥시니트라이드 인광체가 있다.
상기 열거된 인광체들은 제한하고자 의도된 것이 아니다. 본 발명의 인광체 조성물과 함께 비반응성 블렌드를 형성하는 상업적 및 비상업적인 임의의 다른 인광체가 블렌드에 사용될 수 있고, 본 기술의 영역 내에 속하는 것으로 간주되어야 한다. 게다가, 일부 추가 인광체들, 예를 들면 가시선 스펙트럼 영역 전반에 걸쳐 본 명세서에서 기술된 인광체의 파장과는 실질적으로 상이한 파장에서 발광하는 것들이 사용될 수 있다. 이러한 추가 인광체가 블렌드에 사용될 수 있어 결과로 얻어지는 광의 백색 색상을 주문화하게 되고 개선된 광질을 지닌 공급원을 제조하게 된다.
본 명세서에서 열거된 일반 화학식 각각은 열거된 모든 다른 일반 화학식과는 무관하다. 구체적으로, 화학식에서 다수의 플레이스 홀더(placeholder)로서 사용될 수 있는 x, y, z 및 다른 변수가 다른 화학식 또는 조성물에서 발견될 수 있는 x, y, z 및 다른 변수의 임의의 용법에 관련되어 있지 않다.
인광체 물질이 2 이상의 인광체로 된 블렌드를 포함하는 경우, 그 인광체 블렌드 내에서의 개별 인광체 각각의 비율은 소정의 광 출력의 특징, 예를 들면 색상 온도에 따라 변할 수 있다. 인광체 블렌드에서 각 인광체의 상대적 양은 분광 중량(spectral weight)의 관점에서 기술될 수 있다. 분광 중량은 각 인광체가 디바이스의 전체 발광 스펙트럼에 기여하는 상대적인 양이다. 모든 개별 인광체 및 LED 공급원으로부터의 임의의 잔류 방출의 분광 중량 양이 합하여 100%가 되어야 한다.
인광체 블렌드를 제조하는데 사용된 인광체는 구성성분 화합물의 분말들을 혼합한 후, 그 혼합물을 환원 분위기 하에 소성함으로써 또는 해당 기술 분야에 공지된 임의의 기법을 수행함으로써 제조될 수 있다. 해당 기술 분야의 당업자에게 알려진 바와 같이, 인광체 블렌드 내에서 각 인광체의 상대적 비율이 조정될 수 있으므로, 이들의 발광이 블렌딩되어 조명 장치 또는 디바이스에서 사용되는 경우, CIE(International Commissio on Illumination) 색도도에서 선결정된 ccx 및 ccy 값의 가시선 광을 생성하도록 한다. 기술된 바와 같이, 백색 광이 생성되는 것이 바람직하다.
각 인광체에 대한 적당한 분광 중량을 할당함으로써, 당업자는 백색 램프를 위한 색상 공간의 관련 부분을 포괄하기 위해서 분광 블렌드(spectral blend)를 생성할 수 있다. 이의 구체적인 실시예는 하기 기술되어 있다. 다양한 소정의 OCT, CRI 및 색점에 있어서, 당업자는 블렌드에서 포함되는 각 인광체의 적당한 양을 결정할 수 있다. 따라서, 당업자는 상응하는 허용가능한 CRI와 함께 임의의 CCT 또는 색점을 거의 생성하는 인광체 블렌드를 주문화할 수 있다.
본 발명, 특히 본 명세서에서 기술된 블렌드를 사용함으로써, 일반적인 조명을 위한 관심의 색상 온도의 낮은 범위(2500K 내지 4000K)에 있어서, 고 적색-녹색 콘트라스트, 고 광도 및 허용 가능한 CRI 값을 지닌 램프가 제공될 수 있다. 표 2는 예시적인 블렌드의 광도 및 CRI 값을 도시한 것이다.
실시예
후술하는 실시예는 단지 예시적이며, 청구된 본 발명의 기술사상에 대한 임의 유형의 한정인 것으로 해석되어서는 안된다.
2가지 샘플, 실험 블렌드 및 비교 블렌드는 표 1에서 하기 열거된 바와 같이 제조하였다. 개별 인광체의 발광 스펙트럼을 얻고, 표 1에 제시된 블랜드에 대한 발광 스펙트럼을 예측하는 계산에서 사용할 수 있다. 도 3은 Ca0 . 98Eu0 . 02AlB3O7의 발광 스펙트럼을 도시한 것이다. 이 조성물은 약 540 나노미터에서 그의 피크 발광을 갖는다. 그 계산은 또한 광원에 의해 방출된 임의의 가시선 광을 포함하였다.
제조된 인광체 블렌드의 예
샘플 인광체 블렌드
실험 블렌드 Ca0 . 98Eu0 . 02AlB3O7 / K2[SiF6]: Mn4 +
비교 블렌드 Y3Al5O12:Ce3 +/ K2[SiF6]: Mn4 +
표 2는 표 1의 2가지 샘플 블렌드의 분광 특징을 도시한 것이다. 실험 블렌드는 2500K 내지 3000K의 저 CCT에서 허용가능한 광도 및 CRI 값을 유지하면서 고 적색-녹색 콘트라스트를 갖는 백색 광을 발생시키게 된다.
샘플 광도(루멘/와트) CRI
실험 블렌드 318 64
비교 블렌드 332 91
본 발명의 특정한 특색들만이 본 명세서에서 예시 및 기술되어 있지만, 다수의 변경예 및 변형예가 해당 기술 분야의 당업자에게 일어날 수 있을 것이다. 그러므로, 첨부된 청구범위는 본 발명의 실제 기술사상 내에 속하는 모든 그러한 변경예 및 변형예를 포괄하는 것으로 의도된다는 점을 이해해야 한다.

Claims (25)

  1. 탄산칼슘 36 중량부, 산화붕소 40 중량부, 산화알루미늄 20 중량부, 및 산화유로퓸 3 중량부를 조합하고, 이 조합물을 소성하는 것으로부터 유도된, 0＜x＜0.5인 일반 화학식 (Ca1-xEux)AlB3O7을 갖는 인광체 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 0.05≤x≤0.10인 인광체 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 520 나노미터 내지 620 나노미터의 파장 범위에서 피크 발광을 갖는 인광체 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 530 나노미터 내지 580 나노미터의 파장 범위에서 피크 발광을 갖는 인광체 조성물.
  6. 탄산칼슘, 산화붕소, 산화알루미늄 및 산화유로퓸을 조합하고, 이 조합물을 소성함으로써 형성된, 0＜x＜0.5인 화학식 (Ca1-xEux)AlB3O7의 인광체 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 탄산칼슘의 양이 35 중량부 내지 40 중량부의 범위인 인광체 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 산화붕소의 양이 40 중량부 내지 45 중량부의 범위인 인광체 조성물.
  9. 제6항에 있어서, 산화알루미늄의 양이 18 중량부 내지 22 중량부의 범위인 인광체 조성물.
  10. 제6항에 있어서, 산화유로퓸의 양이 2.5 중량부 내지 4 중량부의 범위인 인광체 조성물.
  11. 제6항에 있어서, 소성은 500℃ 내지 1000℃의 범위에 있는 온도에서 수행되는 것인 인광체 조성물.
  12. 제6항에 있어서, 소성은 질소 함유 환경에서 수행되는 것인 인광체 조성물.
  13. 제6항에 있어서, 520 나노미터 내지 620 나노미터의 파장 범위에서 피크 발광을 갖는 인광체 조성물.
  14. 제6항에 있어서, 530 나노미터 내지 580 나노미터의 파장 범위에서 피크 발광을 갖는 인광체 조성물.
  15. 광원 및 이 광원에 방사적으로 커플링되어 있는 인광체 물질을 포함하는 조명 장치로서, 인광체 물질은 탄산칼슘 36 중량부, 산화붕소 40 중량부, 산화알루미늄 20 중량부, 및 산화유로퓸 3 중량부를 조합하고, 이 조합물을 소성하는 것으로부터 유도된, 0＜x＜0.5인 일반 화학식 (Ca1-xEux)AlB3O7을 갖는 인광체 조성물을 포함하는 것인 조명 장치.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서, 0.05≤x≤0.10인 조명 장치.
  18. 제15항에 있어서, 인광체 조성물은 520 나노미터 내지 620 나노미터의 파장 범위에서 피크 발광을 갖는 것인 조명 장치.
  19. 제15항에 있어서, 인광체 물질은 추가 인광체 조성물을 포함하는 것인 조명 장치.
  20. 제19항에 있어서, 추가 인광체 조성물은 590 나노미터 내지 650 나노미터의 파장 범위에서 피크 발광을 갖는 것인 조명 장치.
  21. 제20항에 있어서, 추가 인광체 조성물은 (Na, K, Rb, Cs, NH4)2[(Ti, Ge, Sn, Si, Zr, Hf)F6]:Mn4+를 포함하는 것인 조명 장치.
  22. 제15항에 있어서, 인광체 물질은 0＜x＜0.5인 화학식 (Ca1-xEux)AlB3O7의 인광체 조성물을 1% 내지 70%의 분광 중량(spectral weight)으로 포함하는 것인 조명 장치.
  23. 제15항에 있어서, 광원은 발광 다이오드(LED) 디바이스를 포함하는 것인 조명 장치.
  24. 제15항에 있어서, 인광체 물질은 0＜x＜0.5인 화학식 (Ca1 - xEux)AlB3O7의 인광체 조성물, 및 화학식 (Na, K, Rb, Cs, NH4)2[(Ti, Ge, Sn, Si, Zr, Hf)F6]:Mn4 +의 적색 발광 인광체 조성물을 포함하는 것인 조명 장치.
  25. 0＜x＜0.5인 화학식 (Ca1-xEux)AlB3O7의 인광체 조성물로서, 530 나노미터 내지 580 나노미터의 파장 범위에서 피크 발광을 갖는 인광체 조성물.
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