KR102662497B1

KR102662497B1 - 인광체 조성물 및 이것의 조명 기구

Info

Publication number: KR102662497B1
Application number: KR1020187001985A
Authority: KR
Inventors: 사무엘 조지프 카마델로; 알록 마니 스리바스타바; 팽밍 두; 홀리 앤 코만조; 윌리엄 윈더 비어스; 윌리엄 어윈 코헨
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2024-04-30
Also published as: JP2018526471A; EP3313959B1; WO2016209468A1; TW201716545A; KR20180020258A; CN107810249B; TWI640605B; EP3313959A1; MY182260A; CN107810249A

Abstract

인광체 조성물이 제시된다. 상기 인광체 조성물은 하기 일반식 (I)의 상을 포함하는 제1 인광체를 포함한다:
L₃ZO₄(Br_2-nX_n):Eu²⁺ (I)
상기 일반식에서, 0≤n≤1이고; L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이며; Z는 Si, Ge, 또는 이들의 조합이고; X는 F, Cl, I, 또는 이들의 조합이다.
광원과, 이 광원에 방사선에 의해 연결된 인광체 조성물을 포함하는 조명 기구도 제시된다.

Description

인광체 조성물 및 이것의 조명 기구

[관련 출원에 대한 상호 참조]

본 출원은 2014년 12월 12일에 출원된, 발명이 명칭이 "인광체 조성물 및 이것의 조명 기구"인 미국 특허 출원 제14/568,170호의 일부 계속 출원이며, 상기 출원은 그 전체가 본원에 참조에 의해 포함된다.

[기술분야]

본 발명은 일반적으로 조명 시스템에 적용될 수 있는 인광체 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 인광체 및 그 블렌드를 이용하는 조명 기구에 관한 것이다.

"백색광"의 생성은, 현재, 근자외선(UV) 또는 청색 방출 LED를 인광체 또는 인광체의 블렌드와 병행하여 이용함으로써 구성되는 소위 "백색 발광 다이오드(백색 LED)"에 의해 실현되고 있다. US 7,358,542, US 7,497,973, 및 US 7,648,649에 기재된 것과 같은 Mn⁴⁺에 의해 활성화되는 착불화물 재료에 기초한 적색 방출 인광체는 청색을 강하게 흡수하여, 약 610 나노미터(nm) 내지 635 나노미터(nm) 사이에서 효율적으로 방출하며, 딥 레드/NIR 방출이 거의 없다. 따라서, 백색 LED의 발광 효율 및 양자 효율은 다른 가용 적색 인광체에 비해 청색 여기(440 nm∼460 nm) 하에 최대화된다.

이러한 착불화물은 청색 LED로부터 현재의 형광등, 백열등 및 할로겐등에 의해 생성되는 것과 동등한 따뜻한 백색광(흑체 궤적에서 CCT < 5000K, 연색 지수(color rendering index; CRI) > 80)을 얻기 위해 세륨 도핑 이트륨 알루미늄 가넷 Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG) 또는 다른 가넷 조성물 등의 황색-녹색 방출 인광체와의 조합으로 사용될 수 있다. YAG는, 황색 스펙트럼 영역에서 최대인 그 광범위한 방출 스펙트럼과 청색광 여기 하에서의 LED 시스템의 높은 양자 효율로 인해, 이러한 백색 LED 시스템에 널리 사용되어 왔다. YAG에 기초한 LED 시스템의 단점은 상대적으로 불량한 연색 특성과 높은 색온도(CCT)이다. 예를 들어, 물체가 현재 사용되는 그러한 백색 LED 하에 조명될 경우, 그 물체는 자연광으로 조명되는 색을 모방할 수 없다.

따라서, 청색 방사선을 효율적으로 흡수하고 높은 양자 효율을 제공하여 백색광 방출 조명 디바이스에서 연색성을 개선시키는 인광체 조성물 및 블렌드가 필요하다.

요약하면, 본 발명의 실시형태의 대부분은 하기 일반식 (I)의 상을 포함하는 제1 인광체를 포함하는 인광체 조성물을 제공한다:

L₃ZO₄(Br_2-nX_n):Eu²⁺ (I)

상기 일반식에서, 0≤n≤1이고; L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이며; Z는 Si, Ge, 또는 이들의 조합이고; X는 F, Cl, I, 또는 이들의 조합이다. 몇몇 실시형태는 광원과, 이 광원에 방사선에 의해 연결된 인광체 조성물을 포함하는 조명 기구에 관한 것이다.

몇몇 실시형태에서, 인광체 조성물은 일반식: L₃ZO₄Br₂:Eu²⁺의 상, 일반식: L₉Z₃O₁₂Br₆:Eu²⁺의 상, 일반식: L₅Z₂O₇Br₄:Eu²⁺의 상, 또는 이들 상 중 2 이상의 조합을 갖는 제1 인광체를 포함하고, 여기서 L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이고; Z는 Si, Ge, 또는 이들의 조합이다.

몇몇 실시형태는 일반식: L₃ZO₄Br₂:Eu²⁺(여기서, L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이고; Z는 Si, Ge, 또는 이들의 조합임)의 상을 포함하는 제1 인광체; 및 K₂SiF₆:Mn⁴⁺를 포함하는 제2 인광체를 포함하는 인광체 조성물을 제공한다. 일반식 L₃ZO₄Br₂:Eu²⁺의 상의 스펙트럼 중량 대 제2 인광체의 스펙트럼 중량의 비는 약 1:5∼약 5:1의 범위이다.

본 발명의 이러한 특징, 양태 및 이점과 다른 특징, 양태 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 검토할 때 보다 잘 이해될 것이며, 첨부 도면에서 유사한 부호는 도면 전체적으로 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제1 인광체의 상의 여기 및 방출 스펙트럼을 도시하고;
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제1 인광체의 추가의 상의 여기 및 방출 스펙트럼을 도시하고;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 제1 인광체의 추가의 상의 여기 및 방출 스펙트럼을 도시하며;
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 조명 기구의 개략 단면도이고;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 조명 기구의 개략 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 있어서, 단수형의 표현은 명백히 다른 것을 나타내지 않는 한 복수형의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "또는"은 한정적인 것이 아니며 언급된 성분들이 하나 이상 존재하는 것을 나타내고, 문맥이 명백히 다른 것을 지시하지 않는다면, 언급된 성분들의 조합이 존재할 수 있는 경우를 포함한다.

본 명세서 및 청구범위 전반에서 사용되는 근사 표현은, 그것이 관여하는 기본 기능에 변화를 가져오지 않고 변동하는 것이 허용될 수 있는 임의의 양적 표현을 수식하기 위해 적용될 수 있다. 그러므로, "약" 등의 하나 이상의 용어로 수식된 값은 명기된 엄밀한 값으로 한정되는 것이 아니다. 몇 가지 예에서, 근사 표현은 그 값을 측정하는 계기의 정확도에 대응할 수 있다.

달리 정의되지 않는다면, 본 명세서에서 사용되는 기술 용어와 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 통상적으로 이해하고 있는 것과 동일한 의미를 갖는다. 용어 "포함하는", "함유하는", "갖는"은 포괄적인 것으로, 열거된 요소 이외의 추가적인 요소가 존재할 수 있음을 의미한다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "제1", "제2" 등은 임의의 순서, 양 또는 중요성을 나타내는 것이 아니라, 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. 후술하는 이하의 명세서 및 청구범위에 있어서, 단수형의 표현은 문맥상 명백히 다른 것을 지시하지 않는 한 복수형의 표현을 포함한다.

본 명세서에서 사용될 때, 용어 "인광체", "인광체 재료" 또는 "인광체 조성물"은 단일 인광체뿐만 아니라 2종 이상의 인광체의 블렌드도 모두 나타내기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "상"은 재료 또는 재료의 일부 전체에 있어서 균일하며 다른 재료 또는 부분과 구별되는 결정 구조 또는 화학량론을 갖는 재료 또는 재료의 일부(예를 들어, 인광체)를 말한다. 몇몇 실시형태에서, 재료의 상은 재료 또는 재료의 일부 전체에 있어서 실질적으로 균일한 특성을 가지며, 이것은 다른 상과는 종종 구별된다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "등(램프)", "조명 기구" 또는 "조명 시스템"은, 에너지가 가해지면 광 방출을 생성하는 하나 이상의 발광 소자, 예를 들어 인광체 또는 발광 다이오드에 의해 생성될 수 있는 가시광 및 자외광의 임의의 광원을 의미한다.

용어 "치환" 및 "도핑"은 재료에 원소 또는 원자를 첨가하는 것을 말한다. 첨가된 원소 또는 원자는 재료 내의 다른 원소 또는 원자를 부분적으로 또는 완전히 대체할 수 있다. 본원에 기재된 인광체는 식, 예를 들어, L₃ZO₄Br₂:Eu²⁺로 나타낼 수 있다는 것에 주목해야 한다. 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 이러한 유형의 표기법은, 인광체가 조성물 L_3-aEu_aSiO₄Br₂(여기서, 'Eu'가 0.0에서 0.5로 달라질 수 있는 "a"의 양으로 조성물로 도핑되었음)를 포함한다는 것을 의미한다. 원소 'Eu'를 "도펀트" 또는 "액티베이터"라고 칭한다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "액티베이터" 또는 "액티베이터 이온"은 발광 중심을 형성하고 인광체의 발광을 담당하는 인광체 조성물에 도핑된 이온(예를 들어 Eu²⁺)을 말한다.

본 명세서에 기재된 각각의 일반식은, 기재된 다른 모든 일반식과는 독립적이다. 구체적으로, 식에서 숫자 대신으로 사용될 수 있는 x, y, z, a, n 및 다른 변수는 다른 식 또는 조성에서 찾아볼 수 x, y, z, a, n 및 다른 변수의 어떠한 사용과도 관련이 없다.

인광체 조성물 및 블렌드는, LED에 의해 생성된 자외(UV), 자색 또는 청색 방사선을 전반 조명 또는 다른 목적을 위해 원하는 색의 광 또는 백색광으로 변환하는 기술 및 장치와 관련하여 본 명세서에 기재되어 있다. 그러나, 본 발명은 자외(UV), 자색 또는 청색 레이저뿐만 아니라 다른 광원으로부터의 방사선을 백색광으로 변환하는 데에도 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 몇몇 실시형태는 일반식 (I): L₃ZO₄(Br_2-nX_n):Eu²⁺(여기서, L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이고; Z는 Si, Ge 또는 이들의 조합이며; X는 F, Cl, I 또는 이들의 조합이고; 0≤n≤1임)의 상을 갖는 제1 인광체를 포함하는 인광체 조성물에 관한 것이다. 몇몇 실시형태에서, 제1 인광체는 일반식 L₃ZO₄Br₂:Eu²⁺의 상을 포함한다. 일반식 (I)의 상은 망간, 주석, 크롬, 비스무트, 납, 안티몬, 란탄족 원소 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, L은 Sr이고, Z는 Si이다. 이러한 실시형태에서, 제1 인광체는 식 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺의 상을 포함한다. 식 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺의 상은 단사정 구조를 갖는다.

도 1은, UV 여기 시의, 식 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺의 인광체 상의 여기-방출 스펙트럼을 도시한다. 식 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺의 단사정 상은 적색 방출 인광체로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 자외선(UV) 여기 시 615 nm를 중심으로 하는 넓은 방출 대역을 생성한다. 식 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺의 이러한 단사정 상은 화학적으로 안정하고 낮은 색 온도(CCT)를 제공한다. 이러한 적색 방출 인광체 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺는 단독으로 사용되어도 좋고, 1종 이상의 다른 인광체, 예를 들어 백색광을 생성하기 위해 황색-녹색 방출 인광체와 혼합되어도 좋다.

몇몇 실시형태에서, 제1 인광체는 일반식 (II): L₉Z₃O₁₂(Br_6-nX_n):Eu²⁺의 추가의 상, 일반식 (III): L₅Z₂O₇(Br_4-nX_n):Eu²⁺의 추가의 상, 또는 이들의 조합을 더 포함하며; 여기서 0≤n≤1이고; L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이고; Z는 Si, Ge 또는 이들의 조합이며; X는 F, Cl, I 또는 이들의 조합이다. 상기 추가의 상은 망간, 주석, 크롬, 비스무트, 납, 안티몬, 란탄족 원소, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 인광체는 식 (I)의 상으로 실질적으로 이루어진다.

몇몇 실시형태에서, 제1 인광체는 식 Sr₉Si₃O₁₂Br₆:Eu²⁺를 갖는 추가의 상을 포함한다. 식 Sr₉Si₃O₁₂Br₆:Eu²⁺의 상은 화학적으로 안정하며, 삼사정계 구조를 갖는다. 도 2는 UV로 여기될 때의 식 Sr₉Si₃O₁₂Br₆:Eu²⁺의 인광체 상의 여기-방출 스펙트럼을 도시한다. 이 상은, 도 2에 도시된 바와 같이, UV로 여기될 때 550 nm를 중심으로 하는 넓은 방출 대역을 생성하는 녹색 방출 인광체이다.

몇몇 실시형태에서, 제1 인광체는 일반식 L₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺를 갖는 추가의 상을 포함한다. L은 상기에 기재한 바와 같다. 일반식 L₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺의 이러한 추가의 상은 컬러 튜너블 방출 스펙트럼을 생성할 수 있으며, 이것은 LED 디바이스의 청색 방사선을, 예를 들어, 녹색 또는 오렌지색-적색 방사선으로 하향 변환(down-converting)하는 데 유용하다. 즉, 일반식 L₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺의 인광체의 Eu²⁺ 방출 파장은 녹색에서 적색 방출로 조정될 수 있다. 예를 들어, 방출 색은 Sr²⁺를 Ca²⁺ 또는Ba²⁺로 치환함으로써 결정장의 변화로 인해 녹색에서 적색으로 조정될 수 있다. 결정장은 양이온 치환과 음이온 치환 둘 다에 의해 변경될 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 일반식 L₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺의 추가 상의 방출 대역은 약 590 nm∼약 620 nm의 파장 범위에서 존재한다. 몇몇 다른 실시형태에서, 이 추가 상의 방출 대역은 약 515 nm∼약 580 nm의 파장 범위에서 존재한다. 예를 들어, UV로 여기될 때의 식 Sr₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺의 인광체 상의 여기-방출 스펙트럼이 도 3에 도시되어 있다. 인광체 상 Sr₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺는 550 nm 부근에서 피크 방출을 나타낸다.

이러한 추가의 인광체 상은 공정 조건에 따라 개별적으로 합성될 수 있다. 식 Sr₉Si₃O₁₂Br₆:Eu²⁺ 및 Sr₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺의 이러한 녹색 방출 인광체는 단독으로 사용되어도 좋고, 1종 이상의 다른 인광체, 예를 들어, 백색광을 생성하기 위해 황색 및/또는 적색 방출 인광체와 조합으로 사용되어도 좋다. 이러한 인광체는, 예를 들어 고효율 GaN계 근 UV 또는 청색 방출 LED와 함께 이용되어 색 영역(color gamut)을 형성할 수 있다.

추가의 인광체 상, 예를 들어, Sr₉Si₃O₁₂Br₆:Eu²⁺ 및 Sr₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺의 방출 스펙트럼은, 종래의 가넷 인광체(예를 들어, 이트륨 알루미늄 가넷-YAG)에 비해 황색 영역에서 약화되어 있고 청색 영역 쪽으로 이동되어 있다. 이러한 인광체 각각의 방출은, 이들 각각이 청색 LED 디바이스에 일반적으로 적용되는 표준 YAG 인광체를 대체할 수 있을 정도이다.

적색 방출 인광체(예를 들어, 이하에 기재하는 일반식 IV의 인광체)와 조합되는 이들 녹색 방출 인광체 상은, LED에 기초한 조명 시스템/디바이스에 이용될 경우, 종래의 가넷 인광체를 사용할 때 종종 얻어지는 것에 비해 개선된 연색성을 갖는 백색광을 생성한다. 이러한 인광체의 황색 영역에 있어서의 부족은, 이러한 LED 조명 시스템/디바이스 아래에서 물체를 볼 때, 종래의 황색-녹색 가넷을 이용하는 백색 LED에 비해 적녹 색 대비의 증가(또는 적녹 분리의 강화)를 가져온다. 몇몇 실시형태에서, 녹색 방출 인광체 상을 이용하는 블렌드의 적녹 대비의 개선은 종래의 가넷을 포함하는 블렌드의 적녹 대비를 기준으로 약 5% 이상이다. 몇몇 특정 실시형태에서, 적녹 대비의 개선은 약 10% 이상이다. 추가로, 이러한 인광체 상의 청색 이동 녹색 방출은, 예를 들어 교통 신호등 및 백라이트에서 녹색광 방출 디바이스에 사용될 때 색맹인 사람에게 부가적인 이점을 제공한다.

몇몇 실시형태에서, 제1 인광체의 하나 이상의 상의 호스트 격자의 Si⁴⁺(Z 부위)가 Ge⁴⁺ 또는 원자가 4⁺의 임의의 다른 양이온으로 부분적으로 또는 완전히 치환된다. 이로 인하여 제1 인광체로부터 얻은 스펙트럼을 튜닝하는 것이 가능할 수 있다. 일 실시형태에서, 호스트 격자의 Si⁴⁺가 Ge⁴⁺로 완전히 치환되며, 이 때 호스트 격자로부터의 방출이 변화한다. 그러나, 양자 효율은 Si⁴⁺에 대한 것과 여전히 동일하게 유지된다. 또한, Br이 F, Cl, I, 또는 이들의 조합과 같은 다른 할로겐으로 부분적으로 또는 완전히 치환될 수 있다.

일반식 (I), (II) 및 (III)을 갖는 제1 인광체의 각각의 상은 추가의 액티베이터 이온으로 도핑되어도 좋다. 즉, 액티베이터 이온 "Eu²⁺"가 하나 이상의 추가의 액티베이터 이온으로 부분적으로 치환될 수 있다. 추가의 액티베이터 이온의 예로는 Mn²⁺, Mn⁴⁺, Ce³⁺, Sn²⁺, Bi³⁺, Sb³⁺, Cr³⁺, Pb²⁺, 또는 이들의 조합을 들 수 있으며, 이들은 L 부위에서 치환될 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 일반식: L₃ZO₄Br₂:Eu²⁺의 상, 일반식: L₉Z₃O₁₂Br₆:Eu²⁺의 상, 일반식: L₅Z₂O₇Br₄:Eu²⁺의 상 또는 상기 상들 중 2 이상의 조합을 포함하는 제1 인광체를 포함하는 인광체 조성물을 제공한다. 이들 실시형태에서, L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이고; Z는 Si, Ge 또는 이들의 조합이다. 몇몇 실시형태에서, 인광체 조성물은 식 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺의 상 및 식 Sr₉Si₃O₁₂Br₆:Eu²⁺의 상을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 인광체 조성물은 식 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺의 상 및 식 Sr₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺의 상을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 인광체 조성물은 식 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺의 상, 식 Sr₉Si₃O₁₂Br₆:Eu²⁺의 상 및 식 Sr₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺의 상을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 제1 인광체는 실질적으로 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺로 이루어진다.

본 명세서에 기재된 일반식 L₃ZO₄Br₂:Eu²⁺, L₉Z₃O₁₂Br₆:Eu²⁺ 및 L₅Z₂O₇Br₄:Eu²⁺의 인광체는 근자외선 또는 청색 영역(약 350 nm∼약 470 nm의 파장 범위)의 방사선을 흡수하고 적색 또는 녹색 광을 방출한다. 이러한 인광체는 전반 조명 및 다른 목적에 적합한 광을 생성하기 위해 조명 기구에 사용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 이러한 인광체는 장난감, 교통 신호등, 백라이트 등과 같은 용도를 위한 적색광 또는 녹색광을 생성하기 위해 조명 기구에 사용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 이러한 인광체는 백색광을 생성하기 위해 사용될 수 있다.

일반적으로, 적색, 녹색, 및 황색 방출 무기 인광체는 물체가 적절히 색을 띠어 바람직한 색 온도를 제공하는 완벽한 색 영역을 실현하기 위해 근자외선 또는 청색 방출 LED, 예를 들어 GaN계 LED와 함께 이용된다. 몇몇 실시형태에서, "따뜻한" 백색광을 생성하기 위해, 적색 방출 인광체, 예를 들어, Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺를 녹색 방출 인광체와 병용한다. UV 및/또는 청색 LED 칩과 함께 사용되는 적색 방출 인광체 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺ 및 그 블렌드는 높은 양자 효율을 나타내며, 이것은 임의의 주어진 색 온도(CCT)에서 높은 CRI를 갖는 백색광 LED를 생성할 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 인광체 조성물은 적색광을 방출하는 제2 인광체를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 제2 인광체는 일반식 IV: A₂[MF₆]:Mn⁴⁺의 Mn⁴⁺ 도핑 인광체이며, 상기 일반식에서, A는 Li, Na, K, Rb, Cs, 또는 이들의 조합이고; M은 Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, Hf, Y, La, Nb, Ta, Bi, Gd, 또는 이들의 조합이다.

식 IV의 Mn⁴⁺ 도핑 인광체는, 라인 에미터이며 적색광을 생성하는 Mn⁴⁺ 도핑 착불화물이다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "착불화물(complex fluoride)"은, 리간드로서 작용하는 플루오라이드 이온에 의해 둘러싸이고 필요에 따라 반대 이온에 의해 전하가 상쇄되는, 하나 이상의 배위 중심을 포함하는 배위 화합물을 의미한다. 예를 들어, 식 K₂SiF₆:Mn⁴⁺의 Mn⁴⁺ 도핑 착불화물에서, 배위 중심은 Si이고 반대 이온은 K이다. 착불화물은 때때로 단순한 이원 불화물의 조합으로서 표현되지만, 그러한 표현은 배위 중심을 둘러싼 리간드의 배위수를 나타내지는 않는다. 꺾쇠 괄호([ ])(단순성을 위해 때때로 생략되기도 함)는, 이들이 포함하는 착이온이 단순한 플루오라이드 이온과는 다른 새로운 화학종이라는 것을 나타낸다. 액티베이터 이온(Mn⁴⁺) 또한 배위 중심으로서 작용하여, 호스트 격자의 중심의 일부, 예를 들어 Si를 치환한다. (반대 이온을 포함하는) 호스트 격자는 액티베이터 이온의 여기 및 방출 특성을 추가로 변경시킬 수 있다.

특정 실시형태에서, 화학식 IV의 M인 착불화물 인광체의 배위 중심은 Si, Ge, Sn, Ti, Zr, 또는 이들의 조합이다. 더 특히, 배위 중심은 Si, Ge, Ti, 또는 이들의 조합이고; 일반식 IV의 A인 반대 이온은 Na, K, Rb, Cs, 또는 이들의 조합이다. 식 IV의 착불화물 인광체의 예로는 K₂[SiF₆]:Mn⁴⁺, K₂[TiF₆]:Mn⁴⁺, K₂[SnF₆]:Mn⁴⁺, Cs₂[TiF₆]:Mn⁴⁺, Rb₂[TiF₆]:Mn⁴⁺, Cs₂[SiF₆]:Mn⁴⁺, Rb₂[SiF₆]:Mn⁴⁺, Na₂[TiF₆]:Mn⁴⁺, Na₂[ZrF₆]:Mn⁴⁺, 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 실시형태에서, 제2 인광체는 K₂SiF₆:Mn⁴⁺(망간 도핑 플루오로규산칼륨; PFS)이다.

몇몇 실시형태에서, 인광체 조성물은 일반식 I의 상을 포함하는 제1 인광체 및 일반식 IV의 제2 인광체를 포함한다. 특정 실시형태에서, 인광체 조성물은 인광체 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺ 및 착불화물 인광체 K₂SiF₆:Mn⁴⁺를 포함한다. 상기 양 인광체는 적색광을 방출하므로 실질적으로 동일한 방출 스펙트럼에 기여한다. 인광체 조성물에서 인광체 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺와 K₂SiF₆:Mn⁴⁺의 병용은, 적색 방출을 위해 K₂SiF₆:Mn⁴⁺만을 포함하는 인광체 조성물에 비해 연색성을 유지하거나 개선하면서 최종 조성물에 요구되는 K₂SiF₆:Mn⁴⁺의 양을 줄일 수 있다는 이점이 있다. 이러한 경우, 인광체 Sr₃SiO₄Br₂가 조성물 내의 착불화물 K₂SiF₆:Mn⁴⁺를 부분적으로 대체한다.

인광체 조성물 중의 양쪽의 적색 방출 인광체의 양(스펙트럼 중량)은 원하는 색 온도에서 원하는 스펙트럼 및 연색 특성을 실현하기 위해 최적화될 수 있다. 일 실시형태에서, 일반식 (I)의 인광체 대 일반식 (IV)의 Mn⁴⁺ 도핑 인광체의 스펙트럼 중량의 비는 약 1:9∼약 9:1의 범위이다. 특정 실시형태에서, 인광체 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺ 대 착불화물 인광체 K₂SiF₆:Mn⁴⁺의 스펙트럼 중량비는 약 1:5∼약 5:1의 범위이다. "스펙트럼 중량(spectral weight)"은 디바이스의 총 방출 스펙트럼에 기여하는 조성물 내의 각각의 인광체의 상대량이다. 개개의 인광체 모두와 LED원으로부터 블리딩된 임의의 잔류물의 스펙트럼 중량을 합하면 100%가 되어야 한다.

몇몇 실시형태에서, 인광체 조성물은 조명 기구로부터 백색광을 생성하는 인광체 블렌드를 형성하기 위해 제3 인광체를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 인광체 블렌드는 백색 방출 LED계 디바이스에 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 제3 인광체는 약 520 nm∼약 580 nm의 파장 범위에서 피크 방출을 갖는 녹색 방출 인광체이다. 제3 인광체의 적절한 예로는 녹색 방출 가넷(예를 들어 YAG), 오르토실리케이트, 베타-사이알론, 옥시할라이드 및 이들의 조합을 들 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 특정 실시형태에서, 제3 인광체는 Ca_8-xEu_xMg(SiO₄)₄Cl₂(CASI-Eu)이다.

본 개시의 몇몇 실시형태는 유익하게는 인광체 조성물에 적색 방출 인광체 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺와, K₂SiF₆:Mn⁴⁺과의 그 조합을 제공한다. 몇몇 실시형태에서, 인광체 Sr₃SiO₄Br₂를 녹색 방출 인광체와 병용하여 백색광 방출 인광체 조성물을 만든다. 몇몇 실시형태에서, Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺와 K₂SiF₆:Mn⁴⁺의 조합을 녹색 방출 인광체와 블렌딩한다. 이러한 인광체 조성물은 적녹 고대비를 제공한다. 녹색 방출 인광체의 적절한 예는 CASI-Eu 및 YAG를 포함한다. 표 3은 하기 실시예 섹션에 상세히 설명되어 있는 조성물에 대한 분광 특성화 결과를 기재한다.

상기에 기재한 인광체는 한정적인 것을 의도하지 않는다. 본원에 개시된 인광체와 비반응성 블렌드를 형성하는 시판되거나 시판되지 않는 임의의 다른 인광체가 블렌드에 사용될 수 있고 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 또한, 몇몇 추가적인 인광체, 예를 들어, 가시 스펙트럼 영역 전반에 걸쳐서, 본원에 기재된 인광체의 파장과는 실질적으로 다른 파장에서 방출하는 것들이 사용될 수 있다. 이러한 추가적인 인광체는 최종 빛의 백색을 맞춤화하고 개선된 광질을 갖는 광원을 만들기 위해 블렌드에 사용될 수 있다.

상기 실시형태들에서 기재된 인광체는, 구성성분 화합물의 분말을 혼합한 후 환원 분위기 하에 또는 당업계에 공지된 임의의 기법에 의해 그 혼합물을 소성함으로써 제조할 수 있다.

백색광 LED의 경우, 인광체 조성물과 LED 칩으로부터 나오는 빛의 조합은 CIE(International Commission on Illumination; 국제 조명 위원회) 색도도 상에 상응하는 색 좌표, 즉 ccx 및 ccy를 갖는 색점(color point)과, 상관 색온도(correlated color temperature; CCT)('색 온도'라고 부르기도 함)를 제공하며, 그 스펙트럼 분포는 연색 지수(CRI)로 측정되는 연색능(또는 연색 특성)을 제공한다. 연색 지수(color rendering index; CRI)는 표준값 100에 대하여 15종의 색(R₁-R₁₅ 값) 각각을 만드는 능력을 평가하는 데 사용된다. 평균 연색 지수(general color rendering index) R_a는 R₁ 내지 R₈의 값의 평균이다. 특수 연색 지수(special color rendering index) R₉는 적색 함량을 표현한다. 당업자에게 알려져 있는 바와 같이, 인광체 조성물 중의 각각의 인광체의 상대 비율(스펙트럼 중량)은, 그들의 방출이 조명 디바이스 또는 기구에서 블렌딩되어 이용될 때, 원하는 광 출력, 예를 들어, 소정의 CCT 및 소정의 ccx 및 ccy 값의 가시광이 생성되도록 조정될 수 있다. 언급한 바와 같이, 바람직하게는 백색광이 생성된다.

본 발명의 몇몇 실시형태는 광원에 방사선에 의해 연결된 인광체 조성물을 포함하는 조명 기구에 관한 것이다. 인광체 조성물은 상기 실시형태에 개시된 바와 같은 제1 인광체 또는 그 블렌드를 포함한다. 일 실시형태에서, 광원은 반도체 방사선원, 예를 들어 발광 다이오드(LED) 또는 유기 발광 디바이스(OLED)일 수 있다. "방사선에 의해 연결된"이란 광원으로부터 나온 방사선이 인광체 조성물에 전달되고, 그 인광체 조성물이 서로 다른 파장의 방사선을 방출하는 것을 의미한다. 원하는 색 방출 또는 백색광을 생성하기 위해 광원으로부터 나온 빛과 인광체 조성물로부터 방출될 빛의 조합이 이용될 수 있다. 예를 들어, 백색광 방출 LED 디바이스는 청색 방출 InGaN LED 칩에 기초한 것일 수 있다. 청색 방출 LED 칩은, 청색 방사선의 일부를 보색, 예를 들어 적색 방출, 녹색 방출 또는 백색 방출로 변환하기 위해, 인광체 조성물로 코팅될 수 있다.

조명 기구 또는 디바이스의 비한정적인 예로는 발광 다이오드(LED)에 의한 여기를 위한 디바이스, 예컨대 형광등, 음극선관, 플라즈마 디스플레이 디바이스, 액정 디스플레이(LCD), UV 여기 디바이스, 예컨대 크로마틱 램프, 백라이팅용 램프, 액정 시스템, 플라즈마 스크린, 제논 여기 램프, 및 UV 여기 마킹 시스템을 포함한다. 이러한 디바이스의 열거는 단지 예시적인 것이며 망라된 것이 아니다.

도 4는 본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 조명 기구 또는 램프(10)를 도시한다. 램프(10)는 발광 다이오드(LED) 칩(12)과, 이 LED 칩에 전기 접속된 리드선(14)을 포함한다. 리드선(14)은 LED 칩(12)에 전류를 공급하여 그 칩이 방사선을 방출할 수 있게 한다. LED 칩(12)은, 예를 들어, 방출 파장이 약 250 nm 초과 약 550 nm 미만인, 식 In_iGa_jAl_kN(여기서, 0≤i; 0≤j; 0≤k 및 i+j+k=1)의 질화물 화합물 반도체에 기초한, 임의의 반도체 청색 또는 자외 광원일 수 있다. 보다 구체적으로, 칩(12)은 피크 방출 파장이 약 300 nm∼약 500 nm인 근자외선 또는 청색 방출 LED일 수 있다. 이러한 LED는 당해 기술분야에 공지되어 있다. 조명 기구(10)에서, (상기 실시형태에서 기재된 것과 같은) 인광체 조성물은 LED 칩(12)의 표면 상에 배치되어, 칩(12)에 방사선에 의해 연결된다. 인광체 조성물은 당업계에 공지된 임의의 적절한 방법에 의해 LED(12) 상에 침적될 수 있다. LED 칩(12)에 의해 방출된 빛은 인광체 조성물에 의해 방출된 빛과 혼합되어 (화살표 24로 표시된) 원하는 방출을 생성한다.

본 명세서에서 설명한 본 발명의 예시적인 구조의 일반적 설명이 무기 LED계 광원에 대한 것으로 이루어졌지만, 달리 언급하지 않는다면, LED 칩이 유기 발광 구조체 또는 다른 방사선원으로 대체될 수 있고, LED 칩 또는 반도체라고 하는 것은 단지 임의의 적절한 방사선원을 대표하는 것임이 이해되어야 한다.

계속해서 도 4를 참조하면, LED 칩(12)이 엔벨로프(18) 내에 봉지되어 있고, 그 엔벨로프가 LED 칩과 봉지재(20)를 둘러싸고 있다. 엔벨로프(18)는, 예를 들어, 유리 또는 플라스틱일 수 있다. LED 칩(12)은 봉지재(20)로 둘러싸일 수 있다. 봉지재(20)는 저온 유리, 열가소성 또는 열경화성 폴리머, 또는 당업계에 공지된 적절한 수지, 예를 들어, 실리콘 또는 에폭시 수지일 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 램프(10)는 외측의 엔벨로프(18) 없이 봉지재만을 포함할 수 있다.

램프(10)의 다양한 구조가 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 인광체 조성물이, LED 칩(12) 상에 바로 배치되는 것이 아니라 봉지재 내의 사이사이에 배치될 수 있다. 몇몇 다른 실시형태에서, 인광체 조성물을, LED 칩 위에 형성하는 것이 아니라, 엔벨로프의 표면 위에 코팅할 수 있다. 또한, 몇몇 실시형태에서, 램프는 복수의 LED 칩을 포함할 수 있다. 도 4와 관련하여 언급한 이러한 다양한 구조가, 임의의 2곳 또는 3곳 전부에 또는 임의의 다른 적절한 위치에, 예컨대 엔벨로프로부터 떨어져 또는 LED에 통합된 상태로 배치된 인광체 조성물과 병용될 수 있다. 또한, 구조체의 서로 다른 부분에 서로 다른 인광체 조성물이 사용될 수 있다.

상기 구조 중 어느 하나에서, LED계 조명 기구(10)는 또한 방출된 빛을 산란시키거나 확산시키기 위해 복수의 입자(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이러한 산란 입자는 일반적으로 봉지재(20) 내에 매립된다. 산란 입자는, 예를 들어, Al₂O₃(알루미나) 또는 TiO₂(티타니아)로 만들어진 입자를 포함할 수 있다. 산란 입자는 LED 칩(12)으로부터 방출된 빛을, 바람직하게는 무시할 만한 양의 흡수를 보이면서 효과적으로 산란시킬 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 조명 기구는 LED와 병용되는 형광등 또는 콤팩트 형광등(CFL)일 수 있다. 예를 들어, 색 대비가 향상된 가시광을 생성하기 위해 LED 생 성 광과 인광체 생성 광의 조합이 이용될 수 있다. 이 경우, LED를 형광등, 예를 들어 CFL 램프의 기부에 장착할 수 있다. LED는 가시 스펙트럼(예컨대, 청색 영역의 일부)의 선택된 파장 영역의 빛을 램프(10)의 유리 엔벨로프(11) 상에 코팅된 인광체 조성물에 의해 생성된 빛에 부가하거나 보충할 수 있다(도 5).

본 명세서에 개시된 실시형태, 특히 본원에 기재된 인광체 조성물을 이용하는 것에 의해, 전반 조명에 유용한 낮은 색 온도 범위(2500K∼4000K)에 있어서 적녹 고대비, 높은 광도, 및 높은 CRI 값을 갖는 백색광을 생성하는 램프를 제공할 수 있다.

실시예

하기 실시예는 단지 예시를 위한 것으로 청구된 발명의 범위를 어떠한 식으로든 한정하려는 것으로 해석되어서는 안 된다.

이하의 일련의 실시예들은 본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 참조용 인광체의 합성법을 제시한다. 이러한 합성법을 이용하여 제조한 인광체의 특성화 연구의 비교 분석도 제시한다.

실시예 1: 인광체 재료의 합성

재료: 고순도 탄산스트론튬(SrCO₃), 산화규소(SiO₂), 산화유로퓸(Eu₂O₃)(99.9%) 및 고순도 브롬화암모늄(NH₄Br)(98%)을 추가 정제 없이 사용하였다. 모든 원료는 325 메시로 체거름하였다.

인광체 5 그램 배치를 제조하기 위한 출발 물질, 반응물의 중량(그램) 및 소성 온도를 하기 표 1에 기재하였다. 각 경우, 0.5% H₂- 99.5% N₂ 분위기의 조건 하에, 1% Eu²⁺를 Sr²⁺ 부위에 도핑하였다. SiO₂의 중량을 분말에 흡수된 물의 양에 대해 조정하였다. Sr₃SiO₄Br₂의 화합물 및 Sr₉Si₃O₁₂Br₆의 화합물을 형성하기 위해, 동일한 양의 출발 물질을 사용하였으며; 최종 소성 온도는 단사정계 형태에서 삼사정계 형태로의 전이에 따라 달랐다. Sr₉Si₃O₁₂Br₆의 경우, 2차 소성 전에 50% 과잉 중량의 NH₄Br을 첨가하였다.

인광체 조성물을 합성하기 위한 출발 물질(SrCO₃, SiO₂, 및 Eu₂O₃)을 플라스틱병에 칭량한 후, 과잉 NH₄Br 존재 하에, 이트리아로 안정화된 지르코니아(YSG) 매체로 블렌딩하고 1 시간 동안 볼 밀링하였다. 그 후, 블렌딩된 분말을 알루미나 도가니에 넣고, 0.5% H₂ - 99.5% N₂ 분위기 하에 1 시간 동안 표 1에 기재된 "1차 소성" 온도에서 소성하였다. 소성 후, 분말을 60 메쉬 체를 통해 여과하여 1 시간 동안 재블렌딩하고, 그 분말을 0.5% H₂- 99.5% N₂ 분위기 하에 "2차 소성" 온도(표 2)에서 재소성하였다. 생성물 인광체를 수집하고 X선 회절로 특성화하였다.

Sr₃SiO₄Br₂ 상, Sr₉Si₃O₁₂Br₆ 상 및 Sr₅Si₂O₇Br₄ 상을 합성하기 위해, 출발 물질(SrCO₃ 또는 SrBr₂), 유지 시간(5 시간∼10 시간), 분위기(0.5% H₂ 또는 1% H₂) 또는 온도를 원하는 인광체 상 중 하나 이상을 합성하도록 변경할 수 있다.

실시예 2: 인광체 재료의 특성화

실시예 1에서 합성된 생성물 인광체를 325 메쉬를 통해 체거름한 후 X선 회절로 특성화하였다. 브래그-브렌타노 지오메트리(Bragg-Brentano geometry)로 Cu-K_α 방사선으로 PAN 분석 회절계를 이용하여 분말 X선 회절 패턴을 얻었다. 브래그-브렌타노법에 따라 대음극으로서 구리(Cu)를 사용하여 K_α 선을 이용하여 X선 회절 연구를 행하였다. 초기 샘플은 밝은 방출을 나타내었고, X선 회절(XRD) 연구는 3종의 상이한 상의 존재를 확인하였다. 확인된 상은 당해 기술분야에 알려져 있지 않은 것이었고, 합성된 화합물과 데이터베이스에 존재하는 다른 화합물들과의 구조 유사성이 발견되지 않았기 때문에 리트펠트(Rietveld) 분석은 행하지 않았다.

스펙트럼을 인덱싱하기 위해 많은 노력을 하였으나, XRD에 의해 검출된 3개의 새로운 상은 미확인 상태로 남았다. 그 후, 각각의 상에 대한 정제된 분말 재료를 용융시키고 고화하여 각각의 단결정을 형성하여 구조를 분해하였다. 순수한 분말의 상을 얻은 후, 그 분말을 융제로서 사용된 과잉 SrBr₂에 용융시켰다. 그 후, 용융된 분말을 퍼니스에서 5℃/hr의 속도로 서서히 냉각시켰다. 과잉 융제를 알코올로 세척하고 결정을 수집하였다. 서서히 냉각시키면서, 단결정을 얻었고, 이것은 단결정 XRD를 수행할 수 있을 정도로 충분히 컸으며, 각각의 상들은 Sr₃SiO₄Br₂, Sr₉Si₃O₁₂Br₆ 및 Sr₅Si₂O₇Br₄인 것으로 확인되었다.

상기에 기재한 실험에서 확인된 한 화합물은 식 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺를 갖는 단사정계 상이었으며, 이 결정은 그 결정 구조에 하나의 비스듬한 교선을 갖는 3개의 부등 결정축을 가졌다. 도 1에 도시된 바와 같이 식 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺의 인광체 상에 대해 600 nm 부근의 방출 스펙트럼이 얻어졌다. Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺ 화합물은 특징적인 적색 방출을 나타내었다. 도 1은 이 인광체 상이 450 nm에서 여기될 때 590 nm에서 피크를 갖는 넓은 스펙트럼을 나타내었음을 도시한다.

상기에 기재된 실험에서 확인된 또 다른 상은 식 Sr₉Si₃O₁₂Br₆:Eu²⁺를 갖는 삼사정계 구조를 포함하였고, 이 때 결정은 비스듬한 각도로 교차하는 3개의 부등 결정축을 가졌다. 도 2에 도시된 바와 같이 식 Sr₉Si₃O₁₂Br₆:Eu²⁺를 갖는 인광체 상에 대해 550 nm 부근의 방출 스펙트럼이 얻어졌다. 도 2는, 이 인광체 상이 350 nm에서 여기될 때 545 nm에서 피크를 갖는 넓은 스펙트럼을 방출한다는 것을 도시한다.

식 Sr₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺의 또 다른 인광체 상의 여기-방출 스펙트럼이 도 3에 도시되어 있으며, 여기서 인광체(Sr₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺)는 (도 3에 도시된 바와 같이) 550 nm 부근에서 방출한다. 이 인광체 상에 대해 관찰된 더 좁은 방출 대역은 이 인광체가 시판되는 표준 LED 인광체에 비해 더 높은 효능 및 원하는 색을 제공할 수 있음을 제시한다.

이하의 일련의 실시예는 본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 참조 인광체 블렌드의 특성화를 제시한다. 인광체 블렌드의 시뮬레이션 특성화 및 특성화 연구의 비교 분석도 제시된다.

실시예 3: 인광체 블렌드의 시뮬레이션 특성화

표 2는 2700K에서의 10종의 인광체 블렌드의 시뮬레이션 특성화 결과를 기재한다. 각 인광체의 예상 스펙트럼 중량이 표 2에 기재되어 있다. 또한, 이러한 블렌드의 예상 스펙트럼으로부터 계산된, 분광 특성, 즉 광도-와트당 루멘(LPW), 연색 지수(CRI) 및 R₉도 제시된다.

실시예 4: 인광체 블렌드의 실험적 특성화

Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺(실시예 1에 기재된 바와 같이 제조함), K₂SiF₆:Mn⁴⁺(PFS) 및 Ca_7.9Eu_0.1Mg(SiO₄)₄Cl₂(CASI-Eu)를 혼합함으로써 실험용 인광체 블렌드(샘플 1∼7; 표 3)를 제조하였다. 블렌드 중의 구성성분 인광체 조성물의 양(스펙트럼 중량)을 표 3에 기재하였다. 각각의 인광체 블렌드를 로딩량이 25%가 되도록 실리콘 전구체(Sylgard 184)와 개별적으로 혼합하였다. 이 혼합물을 진공 챔버에서 약 15분 동안 탈기하였다. 적정량의 혼합물을 디스크 형상의 주형(직경 28.7 mm, 두께 0.79 mm)에 주입하여, 주형 상에 필름(층)을 형성하고, 1 시간 동안 유지한 후 90℃에서 30분 동안 베이킹하였다. 테스트를 위해 샘플을 5×5 mm² 사각형으로 잘라 내었다.

또한, K₂SiF₆:Mn⁴⁺와 Ca_7.9Eu_0.1Mg(SiO₄)₄Cl₂(CASI-Eu)를 표 3에 기재된 양으로 혼합함으로써 2종의 비교용 블렌드(샘플 8 및 9)를 제조하였다. 이들 비교용 블렌드는 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺를 포함하지 않았다. 비교용 블렌드를 제조하기 위한 방법은 블렌드 샘플 1∼7을 제조하는 데 이용된 방법과 유사하였다.

모든 샘플(샘플 1∼9)에 대해 그 분광 특성을 조사하였다. 샘플 1∼9에 대한 분광 특성, 즉 연색 지수(CRI) 및 R_a, 상관 색 온도(CCT), 광도-와트당 루멘(LPW), 및 ccx 및 ccy가 표 3에 기재되어 있다. 이들 샘플은 낮은 CCT, 즉 2500K∼3000K에서 높은 광도 및 CRI 값을 유지하면서 우수한 적녹 대비를 갖는 백색광을 생성한다. 표 2 및 표 3으로부터, 예상 분광 특성이 실험적 분광 특성과 거의 같다는 것이 명백하다.

실험용 블렌드(샘플 1∼7)에서의 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺의 첨가가, 비교용 블렌드의 것과 유사한 우수한 녹적 대비와 높은 광도를 유지하고 낮은 CCT에서 비교용 블렌드에 비해 CRI 값을 개선하면서, 비교용 블렌드(샘플 8 및 9)에 비해 블렌드에 요구되는 PFS의 양을 감소시킨다는 것을 분명히 알 수 있다. 또한, PFS 양이 샘플 1∼3의 PSF의 양을 기준으로 약 50% 넘게 감소된 샘플 4∼7은 샘플 1∼3의 특성에 필적할 만한 특성을 나타낸다.

본 발명의 일부 특징만 본원에 예시하고 설명하였지만, 다수의 변형 및 변경이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 그러한 모든 변형 및 변경을 본 발명의 진정한 발명 사상에 속하는 것과 같이 포괄하는 것을 의도함이 이해되어야 한다.

Claims

하기 일반식 중 적어도 2개의 상을 포함하는 제1 인광체를 포함하는 인광체 조성물:
(I) L₃ZO₄(Br_2-nX_n):Eu²⁺;
(II) L₉Z₃O₁₂(Br_6-nX_n):Eu²⁺; 또는
(III) L₅Z₂O₇(Br_4-nX_n):Eu²⁺,
상기 일반식에서, 0≤n≤1이고; L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이며; Z는 Si, Ge, 또는 이들의 조합이고; X는 F, Cl, I, 또는 이들의 조합이다.
제1항에 있어서, L이 Sr이고, Z가 Si인 인광체 조성물.
제1항에 있어서, 일반식 (I)의 상이 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺인 인광체 조성물.
제1항에 있어서, 일반식 (II)의 상이 Sr₉Si₃O₁₂Br₆:Eu²⁺인 인광체 조성물.
제1항에 있어서, 일반식 (III)의 상이 Sr₅Si₂O₇Br₄:Eu²⁺인 인광체 조성물.
제1항에 있어서, 제1 인광체의 적어도 하나의 상 내의 Eu²⁺의 일부가 Mn²⁺, Mn⁴⁺, Ce³⁺, Sn²⁺, Bi³⁺, Sb³⁺, Cr³⁺, Pb²⁺, 또는 이들의 조합으로 치환되는 것인 인광체 조성물.
하기 일반식 (I)의 적색 방출 상을 포함하는 제1 인광체
L₃ZO₄(Br_2-nX_n):Eu²⁺; (I); 및
하기 일반식 (IV)의 적색 방출 제2 인광체를 포함하는 인광체 조성물:
A₂[MF₆]:Mn⁴⁺ (IV)
상기 일반식에서, 0≤n≤1이고; L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이며; Z는 Si, Ge, 또는 이들의 조합이고; X는 F, Cl, I, 또는 이들의 조합이고, A는 Li, Na, K, Rb, Cs, 또는 이들의 조합이고, M은 Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, Hf, Y, La, Nb, Ta, Bi, Gd, 또는 이들의 조합이다.
제7항에 있어서, 일반식 (I)의 적색 방출 상의 스펙트럼 중량 대 적색 방출 제2 인광체의 스펙트럼 중량의 비가 1:5 내지 5:1의 범위인 인광체 조성물.
제7항에 있어서, 일반식 (IV)의 적색 방출 제2 인광체가 K₂SiF₆:Mn⁴⁺인 인광체 조성물.
제7항에 있어서, 옥시할라이드, 가넷, 오르토실리케이트, 베타-사이알론 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 인광체를 더 포함하는 인광체 조성물.
제10항에 있어서, 제3 인광체가 Ca_8-xEu_xMg(SiO₄)₄Cl₂이고, 여기서 0<x≤0.5인 인광체 조성물.
광원과, 이 광원에 방사선에 의해 연결된 제1항에 따른 인광체 조성물을 포함하는 조명 기구.
제12항에 있어서, 광원이 발광 다이오드(LED) 디바이스를 포함하는 것인 조명 기구.
광원과, 이 광원에 방사선에 의해 연결된 제1항에 따른 인광체 조성물을 포함하는 백라이트 장치.
액정 패널과, 이 액정 패널의 뒷면에 배치된 제14항에 따른 백라이트 장치를 포함하는 액정 디스플레이 장치.
제7항에 있어서, 적색 방출 상의 일반식 (I)이 L₃ZO₄Br₂:Eu²⁺이고, L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이고; Z는 Si, Ge, 또는 이들의 조합이고;
적색 방출 제2 인광체의 식 (IV)가 K₂SiF₆:Mn⁴⁺이며,
일반식 (I) L₃ZO₄Br₂:Eu²⁺의 상의 스펙트럼 중량 대 K₂SiF₆:Mn⁴⁺의 스펙트럼 중량의 비가 1:5 내지 5:1의 범위인 인광체 조성물.
제7항에 있어서, 적색 방출 상의 일반식 (I)이 Sr₃SiO₄Br₂:Eu²⁺인 인광체 조성물.
제7항에 있어서, 제1 인광체가 하기 일반식 (II)의 추가의 상, 하기 일반식 (III)의 추가의 상, 또는 이들의 조합을 더 포함하는 것인 인광체 조성물:
L₉Z₃O₁₂(Br_6-nX_n):Eu²⁺ (II)
L₅Z₂O₇(Br_4-nX_n):Eu²⁺ (III)
상기 일반식에서, 0≤n≤1이고; L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이며; Z는 Si, Ge, 또는 이들의 조합이고; X는 F, Cl, I, 또는 이들의 조합이다.
하기 일반식 (I)의 적색 방출 상을 포함하는 제1 인광체를 포함하는 인광체 조성물:
L₃ZO₄(Br_2-nX_n):Eu²⁺ (I)
상기 일반식에서, 0≤n≤1이고; L은 Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합이며; Z는 Si, Ge, 또는 이들의 조합이고; X는 F, Cl, I, 또는 이들의 조합이다.
제19항에 있어서, 적색 방출 상의 일반식 (I)이 Sr₃ZO₄(Br_2-nX_n):Eu²⁺이고, 상기 일반식에서, 0≤n≤1이고; Z는 Si, Ge, 또는 이들의 조합이고; X는 F, Cl, I, 또는 이들의 조합인 인광체 조성물.