KR19980028615A - 청색 형광체 - Google Patents

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Abstract

3파장 형광 램프(lamp)의 청색 형광체로 이용되는 알루미네이트(aluminate)계 형광체에 관한 것으로서, 유로피움을 부활제로 사용하는 바륨 마그네슘 알루미네이트 형광체에 텔비움을 소량 첨가하여 에너지 전달 효율을 개선해 줌으로써 휘도가 5∼15% 개선된 형광체를 제공할 수 있게 되었으며 기존의 유로피움을 부활제로 사용하는 바륨 마그네슘 알루미네이트 형광체에 텔비움만을 소량 첨가시킬 뿐 소성 조건이나 기타 제조 방법은 변경시키지 않음으로써 제조 방법이 용이하고 경제적이다.

Description

청색 형광체
[산업상 이용 가능 분야]
본 발명은 청색 형광체에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 특히 3파장 형광 램프(lamp)의 청색 형광체로 이용되는 알루미네이트(aluminate)계 형광체에 관한 것이다.
[종래 기술]
일반적으로 형광 램프에서는 수은 가스의 방전에 의해 생기는 254nm 파장의 빛에 의해 여기되어 가시광을 방출하는 형광체를 사용하고 있으며 종래에는 흰색 발광의 Ca10(PO4)6(F,Cl)2:Sb,Mn와 같은 칼슘 할로포스페이트(Calcium halophosphate) 물질이 주로 사용되었으나 최근 램프의 연색성과 광출력을 높이기 위한 삼파장 형광 램프에서는 적색, 녹색, 청색 형광체를 적당히 섞어 사용하는데 적색으로는 유로피움(Eu)을 부활제로 사용하는 이트륨 옥사이드 형광체가, 녹색으로는 텔비움(Tb)을 부활제로 사용하는 마그네슘 알루미네이트 형광체가, 청색으로는 유로피움(Eu)을 부활제로 사용하는 바륨 마그네슘 알루미네이트 형광체가 사용되고 있다.
상기 형광체들 중에서 청색 형광체인 바륨 마그네슘 알루미네이트 물질은 일본 특허 공고 제52-22836호에서 BaMgAl16O27:Eu2+가 처음 개시되었으나 저휘도 및 단수명의 단점을 가지고 있다. 상기 단점을 해결하기 위하여 미국 특허 제4249108호, 미국 특허 제4733126호, 일본 특허 공고 제61-254689호 등에서 물질 조성을 새롭게 하거나 첨가물을 투입하여 형광체의 휘도 및 수명특성을 개선한 형광체를 개시하고 있으며 미국 특허 제5350971호에서도 입성 및 입도 분포를 적절히 조절하여 형광체의 휘도 및 수명특성을 개선한 형광체를 개시하고 있으나, 그 효과에 있어서 충분하지 않다.
상기한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 고휘도 및 장수명의 형광 램프를 제공할 수 있는 Eu부활의 바륨 마그네슘 알루미네이트 청색 형광체를 제공하는 것이며, 또 다른 목적은 본 발명자들이 출원한 자외선을 가시광선으로 변환시키는 장치(device)(대한민국 특허출원 제94-18087호)의 청색성분으로서 사용되어질 수 있는 형광체를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조한 형광체들의 254nm의 여기원 빛에서의 발광특성을 나타낸 발광 스펙트럼.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조한 형광체들의 394nm의 여기원 빛에서의 발광특성을 나타낸 발광 스펙트럼.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하기의 화학식 1로 나타내어지는 바륨 마그네슘 알루미네이트 청색 형광체를 제공하며,
[화학식 1]
상기 식에서 0.1≤a≤2.4, 0.1≤b≤5, 8≤c≤64, 0.1≤d≤4, 50ppm≤e≤2000ppm의 범위이다. 더욱 바람직하게는 상기 e가 50ppm≤e≤1500ppm인 것이 바람직하다.
모체로 바륨을 포함하는 화합물, 마그네슘을 포함하는 화합물 및 산화 알루미늄을 사용하고 부활제로서 산화 유로피움을 사용하고 융제로서 불소 화합물을 사용하는 공정을 포함하는 바륨 마그네슘 알루미네이트 청색 형광체의 제조 방법에 있어서, 부가적으로 텔비움을 포함하는 화합물이 더욱 투입되는 것을 특징으로 하는 청색 형광체의 제조 방법을 제공한다. 상기 텔비움을 포함하는 화합물은 텔비움 산화물, 텔비움 탄산염, 텔비움 질산염, 텔비움 황산염으로 이루어진 군에서 선택되어지는 것이 바람직하다.
[실시예]
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
하기의 원료 물질을 볼밀(ball mill)이나 막자사발을 이용하여 충분히 혼합해서 알루미나 도가니에 충진하여 1400℃에서 2시간 동안 소성하였다.
BaCO30.1몰
MgCO30.2몰
Al2CO30.8몰
Eu2CO30.05몰
AlF30.03몰
이후 볼밀, 세정, 건조, 분급의 공정을 거쳐 BaMgAl10O17: Eu의 종래 기술을 이용한 STD 형광체(standard 형광체)를 제조하였다. 상기 STD 형광체의 원료인 상기 혼합물 수분산액에 Tb 1000ppm 표준용액을 이용하여 [Tb]=50ppm을 첨가한 후 건조하여 상기와 같은 소성, 볼밀, 세정 등의 공정으로 처리하여 BaMgAl10O17: Eu,Tb의 형광체를 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 [Tb]=100ppm을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 BaMgAl10O17: Eu,Tb의 형광체를 제조하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 [Tb]=500ppm을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 BaMgAl10O17: Eu,Tb의 형광체를 제조하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서 [Tb]=1500ppm을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 BaMgAl10O17: Eu,Tb의 형광체를 제조하였다.
[비교예]
상기 실시예 1에서 텔비움(Tb)를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 상기 실시예 1에서 제조한 BaMgAl10O17: Eu의 형광체를 비교예로 한다.
상기 실시예 1내지 4 및 비교예에서 제조한 형광체들을 MSR7000을 사용하여 254nm의 빛으로 여기시킬 경우 발광 스펙트럼을 측정하여 도 1에서 나타내었다. 스펙트럼 1, 2, 3, 4, 5는 각각 비교예, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4의 형광체를 나타내며 2를 제외하고 3, 4, 5는 비교예인 1에 비해 인텐시티(intensity)가 높아 휘도가 증가됨을 알 수 있으며 상기 결과를 표 1에서 정리하면 하기와 같다.
[표 1]
254nm의 여기원 빛에서의 발광특성
시료명 휘도(%) x y
비교예 100 0.1725 0.0924
실시예 1 95 0.1799 0.0929
실시예 2 115 0.1717 0.0908
실시예 3 105 0.1731 0.0927
실시예 4 105 0.1741 0.0935
상기 표 1에서 나타난듯이 비교예에 비해 실시예 2, 3, 4는 Tb첨가량에 따라 휘도가 5∼15% 개선되었음을 알 수 있다.
또한, 상기 형광체들을 MSR7000을 사용하여 394nm의 빛으로 여기시킬 경우 발광 스펙트럼을 측정하여 도 2에서 나타내었다. 스펙트럼 1', 2', 3', 4', 5'는 각각 비교예, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4의 형광체를 나타내며 1'에 비해 2'∼5' 모두 발광 스펙트럼의 인텐시티가 높아 휘도가 증가됨을 알 수 있으며 상기 결과를 표 2에서 정리하면 하기와 같다.
[표 2]
394nm의 여기원 빛에서의 발광특성
시료명 휘도(%) x y
비교예 100 0.1530 0.0460
실시예 1 108.1 0.1500 0.0463
실시예 2 111.0 0.1494 0.0462
실시예 3 116.1 0.1498 0.0465
실시예 4 112.6 0.1493 0.0448
상기 표 2에서 나타난듯이 비교예에 비해 실시예 1, 2, 3, 4는 Tb첨가량에 따라 휘도가 8.1∼16.1% 개선되었음을 알 수 있다.
Eu을 부활제로 사용하는 바륨 마그네슘 알루미네이트 형광체에 Tb을 소량 첨가하여 에너지 전달 효율을 개선해 줌으로써 휘도가 5∼15% 개선된 형광 램프용 청색 형광체를 제공할 수 있게 되었고 394nm 부근의 자외선 여기시 9∼17%의 휘도개선으로 본 발명자가 출원한 394nm 부근의 자외선을 R.G.B 가시광선으로 전환시키는 장치(대한민국 특허출원 94-18087)에 사용될 수 있는 고휘도의 형광체를 제공할 수 있게 되었다. 또한 기존의 유로피움(Eu)을 부활제로 사용하는 바륨 마그네슘 알루미네이트 형광체에 텔비움(Tb)만을 소량 첨가시킨 것으로서 소성 조건이나 기타 제조방법은 변경시키지 않아 휘도가 개선된 형광체를 용이하고 경제적으로 만들 수 있다.

Claims (4)

  1. 하기의 화학식 1로 나타내어지는 바륨 마그네슘 알루미네이트 청색 형광체.
    화학식 1
    상기 식에서 0.1≤a≤2.4, 0.1≤b≤5, 8≤c≤64, 0.1≤d≤4, 50ppm≤e≤2000ppm의 범위이다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 e는 50ppm≤e≤1500ppm인 청색 형광체.
  3. 모체로 바륨을 포함하는 화합물, 마그네슘을 포함하는 화합물 및 산화 알루미늄을 사용하고 부활제로서 산화 유로피움을 사용하고 융제로서 불소 화합물을 사용하는 공정을 포함하는 바륨 마그네슘 알루미네이트 청색 형광체의 제조 방법에 있어서,
    부가적으로 텔비움을 포함하는 화합물이 더욱 투입되는 것을 특징으로 하는 청색 형광체의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 텔비움을 포함하는 화합물은 텔비움 산화물, 텔비움 탄산염, 텔비움 질산염, 텔비움 황산염으로 이루어진 군에서 선택되어지는 청색 형광체의 제조방법.
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