KR102516847B1 - 광학장치 - Google Patents

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Abstract

광학장치에 있어서, 상기 광학장치는 LED칩, 가시광선 발광재료, 근적외선 발광재료를 포함하고, 그 중, 근적외선과 가시광선 발광재료가 LED칩의 여기하에 방출하는 650-1000nm파장대의 광출력은 A이고, 근적외선과 가시광선 발광재료가 LED칩의 여기하에 방출하는 350-650nm파장대의 광출력, 및 LED칩이 근적외선과 가시광선 발광재료를 여기 후 LED칩이 350-650nm파장대에 잔류하는 방출 광출력, 양자 사이의 합은 B이고, 그 중 B/A*100%는 0.1%-10%이다. 상기 광학장치는 LED칩이 근적외선 발광재료와 가시광선 발광재료를 복합하는 실현방식을 이용하여, 동종의 LED칩으로 근적외선 및 가시광선의 발광을 동시에 실현하고, 패키징 공예를 최대한 간략화하였고, 패키징 원가를 낮추고, 발광효율이 높고/신뢰성이 우수하고/적색광 노출 현상이 없고, 광출력 특히는 백색광 광출력의 조절 및 제어를 실현하고, 최종적으로 부드러운 시각 효과를 달성한다.

Description

광학장치
본 발명은 적외선 광학 분야에 관한 것이고, 구체적으로는 LED칩, 가시광선 발광재료 및 근적외선 발광재료의 광학장치에 관한 것이다.
최근 몇 년간, 근적외선이 보안 모니터링, 생체 인식, 3D센서, 식품/의료 검사 분야에서의 응용이 국내외의 초점이 되였다. 그 중, 근적외선LED는 지향성이 좋고, 공률 손실이 낮으며 체적이 작은 등 일련의 장점을 구비하여, 국제 연구의 핫 이슈가 되였다. 현재, 근적외선LED의 주요 실현 방식은 근적외선 반도체 칩을 사용하는 것이고, 예를 들면 보안 분야에서는 주요하게 730nm, 750nm, 850nm및 940nm 파장대의 적외선 칩을 응용하고, 특히는 단파 적외선 칩이 사용 과정 중에 아주 심한 적색광 노출 현상이 발생하고, 일반적으로 한 개 또는 여러 개의 백색광LED를 외장으로 설치하여 광선이 비교적 어두운 탐측 과정 중에 광선을 보정하고 및 적외선 칩이 발생하는 적색광 노출 현상을 낮춘다. 상기 실현 방식 중에 백색광LED 램프볼과 적외선LED램프볼의 구동 전류의 차이가 너무 커서, 전체 발광장치의 사용 수명에 영향을 주고, 또한 적외선 칩의 가격이 비교적 높고, 여러 개 칩의 패키징 공예가 복잡하고, 원가가 비교적 높고, 적외선 LED 광학장치의 응용과 보급을 제한하였다.
LED칩으로 근적외선 발광재료를 복합하는 패키징 방식은 제조 공예가 간단하고, 원가가 낮고, 발광효율이 높은 등 장점을 구비하고, 근적외선 발광재료는 방출 파장이 풍부하고, 근적외선 응용의 각종 특정 파장을 실현할 수 있다. 현재 상기 실현 방식이 존재하는 주요 문제는: 근적외선 발광 광출력이 더 향상해야 하고, 백색광 광출력은 조절과 제어의 실현이 어렵고, 부드러운 시각 효과를 완벽하게 나타내기 어렵다.
본 발명의 목적은 LED칩, 가시광선 발광재료 및 근적외선 발광재료를 복합하는 광학장치를 제공하는 것이다. 상기 광학장치는 동종의 LED칩으로 근적외선 및 가시광선의 고 효율의 발광을 동시에 실현하고, 패키징 공예를 최대한 간략화하였고, 패키징 원가를 낮추고, 스펙트럼 중의 백색광 성분의 조절과 제어를 동시에 실현하였고, 한편으로는 적색광 노출 현상을 제거하는 효과를 달성하고, 다른 한편으로는 부드러운 시각 효과를 나타낼 수 있다.
상기 발명 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 기술 방안은 이하 내용과 같다.
광학장치에 있어서, 상기 광학장치는 LED칩, 가시광선 발광재료, 근적외선 발광재료를 포함하고;
그 중, 근적외선과 가시광선 발광재료가 LED칩의 여기하에 방출하는 650-1000nm파장대의 광출력은 A이고;
근적외선과 가시광선 발광재료가 LED칩의 여기하에 방출하는 350-650nm파장대의 광출력, 및 LED칩이 근적외선과 가시광선 발광재료를 여기 후 LED칩이 350-650nm파장대에 잔류하는 방출 광출력, 양자 사이의 합은 B이고;
그 중 B/A*100%는 0.1%-10%이다.
상기 발명 중에 LED칩은 동종의 LED칩이고, 예를 들면 블루 레이LED칩이고, 한 개이거나 또는 여러 개의 블루 레이LED칩이 동시에 존재하여, 근적외선 발광 광출력을 강화한다.
바람직하게, 상기 광학장치 중의 LED칩의 방출 피크 파장은 420-470nm범위내에 위치하고, LED칩의 여기하에 가시광선과 근적외선 발광재료가 방출하는 광선 및 LED칩이 여기 후에 잔류하는 광선의 혼합 광 색온도는 1000-5000K이다.
바람직하게, 상기 근적외선 발광재료는 분자식 aSc2O3·A2O3·bCr2O3과 Ln2O3·cE2O3·dCr2O3중의 한가지를 포함하고, 그 중, A원소는 적어도Al과 Ga원소 중의 한가지를 포함하고, Ga원소는 반드시 포함하고, Ln원소는 적어도 Y, Lu, Gd원소 중의 한가지를 포함하고, Y원소는 반드시 포함하고, E원소는 적어도Al과 Ga원소 중의 한가지를 포함하고, Ga원소는 반드시 포함하고, 0.001≤a≤0.6, 0.001≤b≤0.1，1.5≤c≤2， 0.001≤d≤0.2이고, 상기 두가지 분자식은 각각 β-Ga2O3구조 및 석류석 구조를 구비한다.
바람직하게, 상기 가시광선 발광재료의 분자식에는 통식M1-eAlSiN3:Eu2+ e와M2-fSi5N8:Eu2+ f의 발광재료 중의 한가지 또는 두가지를 포함하고, 그 중, M원소는 적어도 Ga와 Sr중의 한가지 또는 두가지를 포함하고, 0.0001≤e≤0.1， 0.0001≤f≤0.1이다.
바람직하게, 상기 가시광선 발광재료의 방출 피크 파장은 600-670nm이다.
바람직하게, 상기 가시광선 발광재료의 방출 피크 파장은 610-620nm이다.
바람직하게, 상기 광학장치의 LED칩의 여기하에, 가시광선과 근적외선 발광재료가 방출하는 광선 및 LED칩이 여기 후에 잔류하는 광선의 혼합 광 색온도는 1400-3000K이다.
바람직하게, 상기 근적외선 발광재료는 그와 가시광선 발광재료 질량의 합의 90-99.9%를 차지한다.
바람직하게, 상기 근적외선 발광재료의 메디안 직경 D50은 22-30μm이고, 가시광선 발광재료의 메디안 직경 D50은 10-20μm이다.
바람직하게, 상기 가시광선 발광재료는 LED칩 층과 근적외선 발광재료 사이에 위치하고, 근적외선 발광재료에 피복된다.
바람직하게, 가시광선 발광재료는 LED칩 발광면의 수직방향에 가시광선 발광재료 총 질량의 10-30%를 코팅한다.
상기 내용을 종합하면, 본 발명은 광학장치를 제공하고, 상기 광학장치는 LED칩, 가시광선 발광재료, 근적외선 발광재료를 포함하고, 그 중, 근적외선과 가시광선 발광재료가 LED칩의 여기하에 방출하는 650-1000nm파장대의 광출력은 A이고, 근적외선과 가시광선 발광재료가 LED칩의 여기하에 방출하는 350-650nm파장대의 광출력, 및 LED칩이 근적외선과 가시광선 발광재료를 여기 후 LED칩이 350-650nm파장대에 잔류하는 방출 광출력, 양자 사이의 합은 B이고, 그 중 B/A*100%는 0.1%-10%이다.
(1) 상기 광학장치는 LED칩이 근적외선 발광재료와 가시광선 발광재료를 복합하는 실현방식을 이용하여, 동종의 LED칩으로 근적외선 및 가시광선의 발광을 동시에 실현하고, 패키징 공예를 최대한 간략화하였고, 패키징 원가를 낮추고;
(2) 상기 광학장치는 발광효율이 높고/신뢰성이 우수하고, 교란 방지능력이 강하고, 적색광 노출 현상이 없는 등 특징을 구비하고;
(3) 본 발명이 제공하는 가시광선과 근적외선을 복합하는 광학장치에 있어서, 그 백색광 부분의 광출력을 조절 및 제어 가능하고, 부드러운 시각 효과를 실현할 수 있고, 보안 모니터링 등 분야에서 훌륭한 응용 전망을 구비한다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 발광장치의 안내도이다.
본 발명의 목적, 기술방안과 장점을 더 명확하게 하기 위하여, 이하 구체적인 실시방식 및 도면을 결합하여 본 발명에 대해 더 상세하게 설명을 진행하겠다. 응당 이해해야 하는 것은, 이러한 서술은 단지 예시성이고 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 이밖에, 이하 설명 중 공지의 구조와 기술에 대해 생략하여, 본 발명의 개념에 대한 불필요한 혼동을 피한다.
본 발명은 LED칩, 가시광선 발광재료 및 근적외선 발광재료를 복합하는 광학장치를 제공한다. 상기 광학장치는 동종의 LED칩으로 근적외선 및 가시광선의 고 효율의 발광을 동시에 실현하고, 패키징 공예를 최대한 간략화하였고, 패키징 원가를 낮추고, 스펙트럼 중의 백색광 성분의 조절과 제어를 동시에 실현하였고, 한편으로는 적색광 노출 현상을 제거하는 효과를 달성하고, 다른 한편으로는 부드러운 시각 효과를 나타낼 수 있다. 상기 발명 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 기술 방안은 이하 내용과 같다.
광학장치에 있어서, 상기 광학장치는 LED칩, 가시광선 발광재료, 근적외선 발광재료를 포함하고, 그 중, 근적외선과 가시광선 발광재료가 LED칩의 여기하에 방출하는 650-1000nm파장대의 광출력은 A이고, 근적외선과 가시광선 발광재료가 LED칩의 여기하에 방출하는 350-650nm파장대의 광출력, 및 LED칩이 근적외선과 가시광선 발광재료를 여기 후 LED칩이 350-650nm파장대에 잔류하는 방출 광출력, 양자 사이의 합은 B이고, 그 중 B/A*100%는 0.1%-10%이다.
상기 광학장치 중의 350-650nm파장대의 발광의 주요 작용은 650-1000nm파장대의 발광이 초래하는 적색광 노출 현상을 쇠약시키는 것이고, 350-650nm파장대의 발광 광출력이 너무 높으면 강렬한 시각 효과를 초래하게 되여, 백색광 어지럼증이 발생하고, 따라서 본 발명을 통해 B/A*100%가 0.1%-10%인 것을 실현한다.
바람직하게, 상기 광학장치 중의 LED칩의 방출 피크 파장은 420-470nm범위내에 위치하고, LED칩의 여기하에 가시광선과 근적외선 발광재료가 방출하는 광선 및 LED칩이 여기 후에 잔류하는 광선의 혼합 광 색온도는 1000-5000K이다.
광학장치의 색온도 제어의 목적은 장치의 시각 효과를 조절하기 위한 것이고, 색온도가 너무 높으면 광선의 색갈을 너무 차갑게 하여, 시각 충격이 너무 강한 것을 초래하고, 바람직한 혼합 색온도는 1000-5000K이다.
바람직하게, 상기 근적외선 발광재료는 분자식 aSc2O3·A2O3·bCr2O3과 Ln2O3·cE2O3·dCr2O3중의 한가지를 포함하고, 그 중, A원소는 적어도Al과 Ga원소 중의 한가지를 포함하고, Ga원소는 반드시 포함하고, Ln원소는 적어도 Y, Lu, Gd원소 중의 한가지를 포함하고, Y원소는 반드시 포함하고, E원소는 적어도Al과 Ga원소 중의 한가지를 포함하고, Ga원소는 반드시 포함하고, 0.001≤a≤0.6, 0.001≤b≤0.1，1.5≤c≤2， 0.001≤d≤0.2이고, 상기 두가지 분자식은 각각 β-Ga2O3구조 및 석류석 구조를 구비한다.
바람직하게, 상기β-Ga2O3구조 근적외선 발광재료 중에는 In원소를 더 포함할 수 있다.
상기 β-Ga2O3구조의 근적외선 발광재료 중의 In원소의 인입은, 근적외선 발광재료의 발광성능을 한층 더 조절 및 제어할 수 있다.
상기 두가지 근적외선 발광재료에 있어서, 그 방출 피크 파장은 각각 690nm-870nm과 690nm-760nm에 위치한다.
바람직하게, 상기 가시광선 발광재료의 분자식에는 통식M1-eAlSiN3:Eu2+ e와M2-fSi5N8:Eu2+ f의 발광재료 중의 한가지 또는 두가지를 포함하고, 그 중, M원소는 적어도 Ga와 Sr중의 한가지 또는 두가지를 포함하고, 0.0001≤ｅ≤0.1， 0.0001≤f≤0.1이다.
광학장치의 색좌표, 색온도, 발색능력, 광출력 등 종합성능을 조절하기 위하여, 가시광선의 발광재료는 (Ba,Ca,Sr)Si2O2N2:Eu2+, β-SiAlON:Eu2+, (La,Y,Lu)3-eSi6N11:eCe3+, (Lu,Y,Gd)3-z(Al,Ga)5O12:zCe3+중의 한가지 또는 여러 가지를 더 포함할 수 있고, 이로써 광학장치의 광색 파라미터를 조절한다. 분자식 중의 괄호내의 원소는 단독으로 존재할 수도 있고, 두가지 또는 세가지 원소가 공동으로 존재할 수도 있고, 그 주요 목적은 가시광선 발광재료의 방출 파장, 반치폭 및 발광강도 등 성능을 조절하는 것이다.
바람직하게, 상기 가시광선 발광재료의 방출 피크 파장은 600-670nm이다.
바람직하게, 상기 가시광선 발광재료의 방출 피크 파장은 610-620nm이다.
가시광선 발광재료가 LED칩의 여기하에 방출하는 가시광선은, 첫번째로는 LED칩이 잔류하는 광선과 부드러운 가시광선을 복합해낼 수 있고, 근적외선 발광이 발생하는 적색광 노출 현상을 쇠약시키고, 두번째로는 상기 파장대의 발광은 근적외선 발광재료에 흡수되여, 근적외선 발광재료의 광출력을 강화한다. 근적외선 발광재료의 효과적인 흡수 파장대를 고려하고, 및 부드러운 시각효과를 얻기 위하여, 바람직한 가시광선 발광재료의 방출 피크 파장은 610-620nm이다.
바람직하게, 상기 광학장치의 LED칩의 여기하에, 가시광선과 근적외선 발광재료가 방출하는 광선 및 LED칩이 여기 후에 잔류하는 광선의 혼합 광선의 색온도는 1400-3000K이다.
상기 광학장치의 LED칩의 여기하에, 가시광선과 근적외선 발광재료가 방출하는 광선 및 LED칩이 여기 후에 잔류하는 광선의 혼합 광선에 있어서, 색온도가 1400-3000K일 시, 더 부드러운 시각효과를 실현할 수 있다.
바람직하게, 상기 근적외선 발광재료는 그와 가시광선 발광재료 질량의 합의 90-99.9%를 차지한다.
바람직하게, 상기 근적외선 발광재료의 메디안 직경 D50은 22-30μm이고, 가시광선 발광재료의 메디안 직경 D50은 10-20μm이다.
근적외선 발광재료의 메디안 직경D50은 적외선 파장대의 발광성능을 직접 결정하고, 바람직하게 메디안 직경 D50은 22-30μm의 근적외선 발광재료이고, 적외선 파장대의 광출력의 강도를 현저하게 강화할 수 있고, 또한 큰 결정립이 근적외선 광선의 효과적인 투과에 영향을 끼쳐, 근적외선 광선의 광출력을 낮추는 것을 피할수 있다. 가시광선 발광재료의 메디안 직경 D50은 근적외선 발광재료보다 작고, 가시광선 형광분말의 분말 사용량을 효과적으로 낮추고, LED칩 발광에 대한 차단을 감소하고, 동시에 가시광선 발광재료의 발광 효율을 보증하기 위하여, 바람직하게 메디안 직경D50은 10-20μm의 가시광선 발광재료이다.
바람직하게, 상기 가시광선 발광재료는 LED칩 층과 근적외선 발광재료 사이에 위치하고, 근적외선 발광재료에 피복된다.
바람직하게, 가시광선 발광재료는 LED칩 발광면의 수직방향에 가시광선 발광재료 총 질량의 10-30%를 코팅한다.
가시광선 발광재료는 LED칩 층과 근적외선 발광재료 사이에 위치하고, 또한 근적외선 발광재료에 피복되고, 첫번째로는 가시광선 발광재료가 LED칩의 방출광선을 효과적으로 흡수하여, 가시광선의 비교적 높은 발광 광출력을 달성하고, 두번째로는 가시광선 발광재료가 근적외선 발광재료에 피복되여, 근적외선 발광재료가 가시광선 발광에 대한 효과적인 흡수를 실현할 수 있고, 근적외선 발광재료의 광출력을 강화한다. 가시광선 발광재료가 근적외선 발광재료에 흡수된 후의 잔류 광선과 LED칩의 잔류 광선, 양자는 부드러운 가시광선을 복합해낼 수 있다.
이밖에, 본 발명의 보호 범위는 상기 모든 재료가 관련되는 구체적인 분자식 형식에 한하지 않고, 원소 ?량 범위의 미세한 조절을 통해 얻는 본 발명의 효과와 유사한 것도 본 발명의 청구항의 보호 범위에 속하고, 예를 들면 (La,Y,Lu)3Si6N11:Ce3+ 분자식 중의 원소 함량은 각각 2-4, 5-7, 8-13범위내에서 미세한 조절을 통해 유사한 발명 효과를 얻을수 있고, 이것도 본 발명의 보호 범위에 속한다.
제조 방법
본 발명이 관련되는 광학장치는 구체적인 제조 방법을 제한하지 않고, 하지만 이하 제조 방법을 통해 광학장치의 광학 성능을 향상시킬 수 있다.
LED칩을 지지대와 히트 싱크 위에 고정하고, 회로를 용접하고, 본 발명 중의 가시광선과 근적외선 발광재료의 분체 재료를 각각 또는 동시에 실리카겔 또는 수지와 일정한 비율로 균일하게 혼합하고, 교반하고, 기포를 빼고 형광 전환층 혼합물을 얻고, 상기 형광 전환층 혼합물을 디스펜싱 또는 스프레이 방식으로 LED칩 층에 피복하고, 베이킹을 통해 그를 응고시키고, 마지막 패키징 후 필요한 LED발광장치를 얻는다. 또는 가시광선과 근적외선 발광재료의 분체 재료로 형광 유리 또는 형광 도자기를 만들고, 형광 유리 또는 형광 도자기와 LED칩을 조합하여, 패키징 후 본 발명의 발광장치를 얻는다.
이하 내용은 본 발명의 실시예와 실시 방식이고, 본 발명의 근적외선 광학장치를 설명하기 위함이지, 본 발명은 이하 실시예와 실시 방식에 한하지 않는다.
실시예1
광학장치에 있어서, 그 구성 부분은 파장이 440nm인 블루 레이LED칩, 분자식이Ca0.1Sr0.89AlSiN3:0.01Eu2+ 인 가시광선 발광재료, 분자식이Y2O3·1.6Ga2O3·0.06Cr2O3인 근적외선 발광재료이고; 그 중, 근적외선 발광재료는 총 발광재료의 총 질량 비율의 99%를 차지하고; 근적외선 발광재료 D50은 입경이26μm이고, 가시광선 발광재료D50은 입경이15μm이다. 본 발명 중의 가시광선 발광재료와 실리카겔을 균일하게 혼합하고, 교반하고, 기포 제거를 통해 가시광선 형광 전환층 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 코팅하는 방식으로 LED칩 층 표면에 피복하고, 그 중, 가시광선 발광재료는LED칩 발광면의 수직방향에 가시광선 발광재료 총 질량의 20%를 코팅하고, 베이킹을 통해 가시광선 형광층으로 응고시킨다. 그리고 근적외선 발광재료와 실리카겔을 균일하게 혼합하여 가시광선 형광 전환층 위에 피복하고, 응고시키고, 패키징 후 필요한 LED발광장치를 얻는다. 1000mA의 전류로 점등 테스트를 진행하고, 본 발광장치의 백색광 광투과는 3.91m이고，350nm-1000nm파장대의 총 광출력은 735mW이고, 650nm-1000nm파장대의 광출력 A는 720mW이고, 350nm-650nm파장대의 광출력 B는 15mW이고, 색온도는 2123K이고, 광출력 비율은 B/A*100%=2.1%이다.
실시예2와 3의 발광장치의 구조는 실시예1과 동일하고, 제조 방법은 조금 다르고, 본 발명 중의 가시광선 발광재료와 실리카겔을 균일하게 혼합하고, 교반하고, 기포 제거를 통해 가시광선 형광 전환층 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 코팅하는 방식으로 LED칩 층 표면에 피복하고, 각 실시예의 근적외선 발광재료와 가시광선 발광재료의 분자식과 성능 특징에 근거하여, 각자의 비율대로 혼합하여 얻는다.
실시예4
광학장치에 있어서, 그 구성 부분은 파장이 460nm인 블루 레이LED칩, 분자식이Ca0.49Sr0.49AlSiN3:0.02Eu2+인 가시광선 발광재료, 분자식이 Y2O3·1.8Ga2O3·0.06Cr2O3인 근적외선 발광재료이고; 그 중, 근적외선 발광재료는 총 발광재료의 총 질량 비율의 93.6%를 차지하고; 근적외선 발광재료 D50은 입경이24μm이고, 가시광선 발광재료D50은 입경이12μm이다. 본 발명 중의 가시광선 발광재료와 실리카겔을 균일하게 혼합하고, 교반하고, 기포 제거를 통해 가시광선 형광 전환층 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 디스펜싱 방식으로 LED칩 층 표면에 피복하고, 그 중, 가시광선 발광재료는LED칩 발광면의 수직방향에 가시광선 발광재료 총 질량의 10%를 코팅하고, 베이킹을 통해 가시광선 형광층으로 응고시킨다. 그리고 근적외선 발광재료와 실리카겔을 균일하게 혼합하여 가시광선 형광 전환층 위에 피복하고, 응고시키고, 패키징 후 필요한 LED발광장치를 얻는다. 1000mA의 전류로 점등 테스트를 진행하고, 본 발광장치의 백색광 광투과는 5.61m이고，350nm-1000nm파장대의 총 광출력은 691mW이고, 650nm-1000nm파장대의 광출력 A는 658mW이고, 350nm-650nm파장대의 광출력 B는 33mW이고, 색온도는 2816K이고, 광출력 비율은 B/A*100%=5%이다.
실시예5와 6의 제조 방법 및 발광장치의 구조는 실시예4와 동일하고, 각 실시예의 근적외선 발광재료와 가식광선 발광재료의 분자식과 성능 특징에 근거하여, 각자의 비율대로 혼합하여 얻는다.
실시예7
광학장치에 있어서, 그 구성 부분은 파장이 420nm인 블루 레이LED칩, 분자식이Ca0.1Sr0.89AlSiN3:0.01Eu2+인 가시광선 발광재료, 분자식이 (Y0.5Lu0.5)2O3·1.6Ga2O3·0.06Cr2O3인 근적외선 발광재료이고; 그 중, 근적외선 발광재료는 총 발광재료의 총 질량 비율의 99.99%를 차지하고; 근적외선 발광재료 D50은 입경이25μm이고, 가시광선 발광재료D50은 입경이15μm이다. 본 발명 중의 가시광선 발광재료와 실리카겔을 균일하게 혼합하고, 교반하고, 기포 제거를 통해 가시광선 형광 전환층 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 디스펜싱 방식으로 LED칩 층 표면에 피복하고, 그 중, 가시광선 발광재료는LED칩 발광면의 수직방향에 가시광선 발광재료 총 질량의 10%를 코팅하고, 베이킹을 통해 가시광선 형광층으로 응고시킨다. 그리고 근적외선 발광재료와 실리카겔을 균일하게 혼합하여 가시광선 형광 전환층 위에 피복하고, 응고시키고, 패키징 후 필요한 LED발광장치를 얻는다. 1000mA의 전류로 점등 테스트를 진행하고, 본 발광장치의 백색광 광투과는 6.21m이고，350nm-1000nm파장대의 총 광출력은 692mW이고, 650nm-1000nm파장대의 광출력 A는 680mW이고, 350nm-650nm파장대의 광출력 B는 12mW이고, 색온도는 2560K이고, 광출력 비율은 B/A*100%=1.8%이다.
실시예8의 제조 방법 및 발광장치의 구조는 실시예7과 동일하고, 각 실시예의 근적외선 발광재료와 가시광선 발광재료의 분자식과 성능 특징에 근거하여, 각자의 비율대로 혼합하여 얻는다.
실시예9
광학장치에 있어서, 그 구성 부분은 파장이 470nm인 블루 레이LED칩, 분자식이Ca0.1Sr0.89AlSiN3:0.01Eu2+ 인 가시광선 발광재료, 분자식이0.3Sc2O3ㆍGa2O3ㆍ0.05Cr2O3인 근적외선 발광재료이고; 그 중, 근적외선 발광재료는 총 발광재료의 총 질량 비율의 99%를 차지하고; 근적외선 발광재료 D50은 입경이26μm이고, 가시광선 발광재료D50은 입경이15μm이다. 본 발명 중의 근적외선 및 가시광선 발광재료를 각각 유리재료 중에 혼합하고, 각각 근적외선 형광유리 및 가시광선 형광유리를 제조하고, 그리고 가시광선 형광 유리와 LED칩을 조합하고, 근적외선 형광 유리를 근적외선 형광 유리 위층에 피복하고, 패키징 후 광학장치를 얻는다. 그 중, 가시광선 발광재료의 LED칩 발광면의 수직방향에서의 질량은 가시광선 발광재료 총 질량의 30%를 차지한다. 마지막에, 패키징 후 필요한 LED발광장치를 얻는다. 1000mA의 전류로 점등 테스트를 진행하고, 본 발광장치의 백색광 광투과는 5.41m이고，350nm-1000nm파장대의 총 광출력은 746mW이고, 650nm-1000nm파장대의 광출력 A는 710mW이고, 350nm-650nm파장대의 광출력 B는 36mW이고, 색온도는 2013K이고, 광출력 비율은 B/A*100%=5%이다.
실시예10과 11의 발광장치의 구조는 실시예9와 동일하고, 제조 방법은 조금 다르고, 본 발명 중의 적외선 및 가시광선 발광재료로 각각 근적외선 형광 도자기 및 가시광선 형광 도자기를 제조하고, 가시광선 형광 도자기와 LED칩을 조합하여, 근적외선 형광 도자기를 가시광선 형광 도자기 위층에 피복하고, 패키징 후 광학장치를 얻는다.
실시예12
광학장치에 있어서, 그 구성 부분은 파장이 450nm인 블루 레이LED칩, 분자식이Ca1.9Si5N8:0.1Eu2+인 가시광선 발광재료, 분자식이0.6Sc2O3ㆍGa2O3ㆍ0.05Cr2O3인 근적외선 발광재료이고; 그 중, 근적외선 발광재료는 총 발광재료의 총 질량 비율의 99.4%를 차지하고; 근적외선 발광재료 D50은 입경이24μm이고, 가시광선 발광재료D50은 입경이12μm이다. 본 발명 중의 근적외선 및 가시광선 발광재료를 실리카겔 재료 중에 함께 혼합하여, 근적외선과 가시광선 발광재료 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 디스펜싱 방식으로 LED칩 위에 피복하고, 그 중, 가시광선 발광재료가LED칩 발광면의 수직방향에서의 질량은 가시광선 발광재료 총 질량의 50%를 차지하고, 베이킹을 통해 응고시키고, 패키징 후 광학장치를 얻는다. 마지막에 패키징 후 필요한 LED 발광장치를 얻는다. 1000mA의 전류로 점등 테스트를 진행하고, 본 발광장치의 백색광 광투과는 101m이고，350nm-1000nm파장대의 총 광출력은 650mW이고, 650nm-1000nm파장대의 광출력 A는 630mW이고, 350nm-650nm파장대의 광출력 B는 25mW이고, 색온도는 2996K이고, 광출력 비율은 B/A*100%=4%이다.
실시예13의 제조 방법 및 발광장치의 구조는 실시예12와 동일하고, 각 실시예의 근적외선 발광재료와 가시광선 발광재료의 분자식과 성능 특징에 근거하여, 각자의 비율대로 혼합하여 얻는다.
실시예14
광학장치에 있어서, 그 구성 부분은 파장이 480nm인 블루 레이LED칩, 분자식이Ca0.9AlSiN3:0.1Eu2+인 가시광선 발광재료, 분자식이0.3Sc2O3ㆍGa2O3ㆍ0.1Cr2O3인 근적외선 발광재료이고; 그 중, 근적외선 발광재료는 총 발광재료의 총 질량 비율의 97%를 차지하고; 근적외선 발광재료 D50은 입경이30μm이고, 가시광선 발광재료D50은 입경이20μm이다. 본 발명 중의 가시광선 발광재료와 수지를 균일하게 혼합하고, 교반하고, 기포 제거를 통해 가시광선 형광 전환층 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 디스펜싱 방식으로 LED칩 층 표면에 피복하고, 그 중, 가시광선 발광재료는 LED칩 발광면의 수직방향에 가시광선 발광재료 총 질량의 5%를 코팅하고, 베이킹을 통해 가시광선 형광층으로 응고시킨다. 그리고 근적외선 발광재료와 실리카겔을 균일하게 혼합하여 가시광선 형광 전환층 위에 피복하고, 응고시키고, 패키징 후 필요한 LED발광장치를 얻는다. 1000mA의 전류로 점등 테스트를 진행하고, 본 발광장치의 백색광 광투과는 51m이고，350nm-1000nm파장대의 총 광출력은 616mW이고, 650nm-1000nm파장대의 광출력 A는 560mW이고, 350nm-650nm파장대의 광출력 B는 56mW이고, 색온도는 3010K이고, 광출력 비율은 B/A*100%=10%이다.
실시예15의 제조 방법 및 발광장치의 구조는 실시예14와 동일하고, 각 실시예의 근적외선 발광재료와 가시광선 발광재료의 분자식과 성능 특징에 근거하여, 각자의 비율대로 혼합하여 얻는다.
실시예16
광학장치에 있어서, 그 구성 부분은 파장이 400nm인 블루 레이LED칩, 분자식이Sr1.97Si5N8:0.03Eu2+인 가시광선 발광재료, 분자식이 0.3Sc2O3ㆍ(Al0.5Ga0.5)2O3ㆍ0.05Cr2O3인 근적외선 발광재료이고; 그 중, 근적외선 발광재료는 총 발광재료의 총 질량 비율의 92.3%를 차지하고; 근적외선 발광재료 D50은 입경이25μm이고, 가시광선 발광재료D50은 입경이15μm이다. 본 발명 중의 가시광선 발광재료와 실리카겔을 균일하게 혼합하고, 교반하고, 기포 제거를 통해 가시광선 형광 전환층 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 스프레이 방식으로 LED칩 층 표면에 피복하고, 그 중, 가시광선 발광재료는LED칩 발광면의 수직방향에 가시광선 발광재료 총 질량의 5%를 코팅하고, 베이킹을 통해 가시광선 형광층으로 응고시킨다. 그리고 근적외선 발광재료와 실리카겔을 균일하게 혼합하여 디스펜싱 방식으로 가시광선 형광 전환층 위에 피복하고, 응고시키고, 패키징 후 필요한 LED발광장치를 얻는다. 1000mA의 전류로 점등 테스트를 진행하고, 본 발광장치의 백색광 광투과는 161m이고，350nm-1000nm파장대의 총 광출력은 626mW이고, 650nm-1000nm파장대의 광출력 A는 580mW이고, 350nm-650nm파장대의 광출력 B는 46mW이고, 색온도는 2013K이고, 광출력 비율은 B/A*100%=8%이다.
실시예17의 제조 방법 및 발광장치의 구조는 실시예16과 동일하고, 각 실시예의 근적외선 발광재료와 가시광선 발광재료의 분자식과 성능 특징에 근거하여, 각자의 비율대로 혼합하여 얻는다.
표1은 본 발명의 모든 실시예의 근적외선 발광재료와 가시광선 발광재료의 구성 및 발광 성능이다.
명칭 가시광선 재료 근적외선 발광재료 분자식 근적외선재료가 차지하는 총발광재료의 총질량에서의 비율 근적외선 발광재료 메디안 직경/nm 가시광선 발광재료 메디안 직경/nm 백색광광투과/lm 650nm-1000nm파장대 광출력(A)/mW 350nm-1000nm파장대 광출력/mW 350nm-650nm파장대 광출력(B)/mW 색온도/K B/A*100%
실시예1 Ca0.1Sr0.89AlSiN3:0.01Eu2+ Y2O3·1.6Ga2O3·0.06Cr2O3 99% 26 15 3.9 720 735 15 2123 2.1%
실시예2 Ca0.2Sr0.79AlSiN3:0.01Eu2+ Y2O3·1.6Ga2O3·0.06Cr2O3 99.2% 26 15 4.5 697 718 21 2064 3%
실시예3 Sr1.97Si5N8:0.03Eu2+ Y2O3·1.6Ga2O3·0.06Cr2O3 99.5% 24 18 4.5 670 682 12 2491 1.8%
실시예4 Ca0.49Sr0.49AlSiN3:0.02Eu2+ Y2O3·1.8Ga2O3·0.06Cr2O3 93.6% 24 12 5.6 658 691 33 2816 5%
실시예5 Ca0.55Sr0.44AlSiN3:0.01Eu2+ Y2O3·1.5Ga2O3·0.2Cr2O3 92% 28 18 10 640 691 51 3020 6%
실시예6 Ca0.992AlSiN3:0.008Eu2+ Y2O3·2.0Ga2O3·0.001Cr2O3 90% 28 14 8 618 680 62 1406 3%
실시예7 Ca0.1Sr0.89AlSiN3:0.01Eu2+ (Y0.5Lu0.5)2O3·1.6Ga2O3·0.06Cr2O3 99.99% 25 15 6.2 680 692 12 2560 1.8%
실시예8 Ca0.2Sr0.79AlSiN3:0.01Eu2+ Y2O3·1.6(Al0.5Ga0.5)2O3·0.06Cr2O3 99.3% 25 15 5.6 698 715 17 2980 2.5%
실시예9 Ca0.1Sr0.89AlSiN3:0.01Eu2+ 0.3Sc2O3ㆍGa2O3ㆍ0.05Cr2O3 99%
26
15
5.4
710		 746 36 2013 5%
실시예10 Ca0.2Sr0.79AlSiN3:0.01Eu2+ 0.3Sc2O3·Ga2O3·0.05Cr2O3 99.2% 26 15 4.5 689 703 14 2022 2%
실시예11 Sr1.97Si5N8:0.03Eu2+ 0.3Sc2O3ㆍGa2O3ㆍ0.05Cr2O3 99.6% 24 18 8.0 657 690 33 2509 5%
실시예12 Ca1.9Si5N8:0.1Eu2+ 0.6Sc2O3ㆍGa2O3ㆍ0.05Cr2O3 99.4% 24 12 10 630 655 25 2996 4%
실시예13 Ca0.2Sr0.79AlSiN3:0.0001Eu2+ 0.3Sc2O3ㆍGa2O3ㆍ0.001Cr2O3 98% 22 10 3 615 621 6 4046 1%
실시예14 Ca0.9AlSiN3:0.1Eu2+ 0.3Sc2O3ㆍGa2O3ㆍ0.1Cr2O3 97% 30 20 5 560 616 56 3010 2%
실시예15 Sr0.95AlSiN3:0.0001Eu2+ 0.001Sc2O3ㆍGa2O3ㆍ0.05Cr2O3 95.5% 15 30 7 520 521 1 2030 0.1%
실시예16 Sr1.97Si5N8:0.03Eu2+ 0.3Sc2O3ㆍ(Al0.5Ga0.5)2O3ㆍ0.05Cr2O3 92.3% 25 15 16 580 626 46 2013 8%
실시예17 Lu2.94(Al0.5Ga0.5)5O12: 0.06Ce3+ 0.3(Sc0.9In0.1)2O3ㆍGa2O3ㆍ0.05Cr2O3 90% 25 15 18 570 621 51 5030 10%
상기 표1의 수치에서 알수 있는 것은, 본 발명의 상기 광학장치 중의 형광분말은 LED칩에 의해 효과적으로 여기될 수 있고, 또한 가시광선 발광재료, 근적외선 발광재료를 복합하는 광학장치를 통해 백색광과 근적외선의 이중 방출을 실현할 수 있고, 백색광 부분과 근적외선 광출력에 대해 효과적으로 조절 및 제어를 진행할 수 있고, 보안 등 분야에서 훌룡한 응용 전망을 구비한다.
응당 이해해야 하는 것은 본 발명의 상기 구제적인 실시방식은 본 발명의 원리에 대해 예시적으로 설명 또는 해석하는 것뿐이고 본 발명에 대해 제한이 되지는 않는다. 따라서 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 조건하에서 진행하는 모든 수정, 동등교체, 개량 등은 전부 본 발명의 보호범위에 포함해야 한다. 이 밖에 본 발명의 청구항의 목적은 청구항 범위와 경계선 또는 이런 범위와 경계선의 동등한 형식내의 모든 변화와 수정한 예를 포함하는 것이다.
1:지지대,
2:반도체 칩,
3:핀,
4:가시광선 형광층,
5:근적외선 형광층.

Claims (11)

  1. 광학장치에 있어서,
    상기 광학장치는 LED칩, 가시광선 발광재료, 근적외선 발광재료를 포함하고;
    상기 광학장치 중에서,
    상기 LED칩의 여기하에 방출하는 650-1000nm파장대의 광출력은 A이고,
    상기 LED칩의 여기하에 방출하는 350-650nm파장대의 광출력은 B이고;
    그 중 B/A*100%는 0.1%-10%인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학장치 중의 LED칩의 방출 피크 파장은 420-470nm범위내에 위치하고, LED칩의 여기하에 방출하는 혼합 광 색온도는 1000-5000K인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 근적외선 발광재료는 분자식 aSc2O3·A2O3·bCr2O3과 Ln2O3·cE2O3·dCr2O3중의 한가지를 포함하고, 그 중, A원소는 적어도 Al과 Ga원소 중의 한가지를 포함하고, Ga원소는 반드시 포함하고, Ln원소는 적어도 Y, Lu, Gd원소 중의 한가지를 포함하고, Y원소는 반드시 포함하고, E원소는 적어도Al과 Ga원소 중의 한가지를 포함하고, Ga원소는 반드시 포함하고, 0.001≤a≤0.6, 0.001≤b≤0.1，1.5≤c≤2， 0.001≤d≤0.2이고, 상기 두가지 분자식은 각각 β-Ga2O3구조 및 석류석 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가시광선 발광재료의 분자식에는 통식M1-eAlSiN3:Eu2+ e와M2-fSi5N8:Eu2+ f의 발광재료 중의 한가지 또는 두가지를 포함하고, 그 중, M원소는 적어도 Ga와 Sr중의 한가지 또는 두가지를 포함하고, 0.0001≤e≤0.1， 0.0001≤f≤0.1인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가시광선 발광재료의 방출 피크 파장은 600-670nm인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가시광선 발광재료의 방출 피크 파장은 610-620nm인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광학장치의 LED칩의 여기하에 방출하는 혼합 광선의 색온도는 1400-3000K인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 근적외선 발광재료는 그와 가시광선 발광재료 질량의 합의 90-99.9%를 차지하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 근적외선 발광재료의 메디안 직경 D50은 22-30μm이고, 가시광선 발광재료의 메디안 직경 D50은 10-20μm인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 가시광선 발광재료는 LED칩 층과 근적외선 발광재료 사이에 위치하고, 근적외선 발광재료에 피복되는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  11. 제10항에 있어서,
    가시광선 발광재료는 LED칩 발광면의 수직방향에 가시광선 발광재료 총 질량의 10-30%를 코팅하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
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