KR20010067369A - 광소스용 인광체 및 해당 광 소스 - Google Patents

광소스용 인광체 및 해당 광 소스 Download PDF

Info

Publication number
KR20010067369A
KR20010067369A KR1020000063477A KR20000063477A KR20010067369A KR 20010067369 A KR20010067369 A KR 20010067369A KR 1020000063477 A KR1020000063477 A KR 1020000063477A KR 20000063477 A KR20000063477 A KR 20000063477A KR 20010067369 A KR20010067369 A KR 20010067369A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphor
radiation
component
light source
mol
Prior art date
Application number
KR1020000063477A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100358575B1 (ko
Inventor
안드리스 엘렌스
프란츠 츠와츠카
Original Assignee
타실로 다우너 ; 랄프 프레준 ; 요아힘 베르너
파텐트-트로이한트-게젤샤프트 퓌어 엘렉트리쉐 글뤼람펜 엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 타실로 다우너 ; 랄프 프레준 ; 요아힘 베르너, 파텐트-트로이한트-게젤샤프트 퓌어 엘렉트리쉐 글뤼람펜 엠베하 filed Critical 타실로 다우너 ; 랄프 프레준 ; 요아힘 베르너
Publication of KR20010067369A publication Critical patent/KR20010067369A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100358575B1 publication Critical patent/KR100358575B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7774—Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7767—Chalcogenides
    • C09K11/7769—Oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

본 발명의 인광체는 다음의 조성을 가진다. 즉,
(RE1-x-yPrxCey)3(Al,Ga)5O12, 여기에서,
RE = Y, Sc, Tb, Gd, La 및/또는 Lu;
0.00001〈 x 〈0.05;
0.01〈y〈0.2 이다.

Description

광소스용 인광체 및 해당 광 소스 {PHOSPHOR FOR LIGHT SOURCES, AND ASSOCIATED LIGHT SOURCE}
본 발명은 청구항 1 항의 전제부를 따르는 광 소스용 인광체와 해당 광 소스에 관한 것으로서, 특히 장파 가시 스펙트럼 영역에서 발광하며 또한 가시 스펙트럼 영역에서 단파장에 의해 여기되는 가닛인광체에 관한 것이다. 적당한 광 소스는 특히 램프(주로 형광램프) 또는 LED(light-emmitting diode)이며, 예를 들어 모두 백색광을 방출한다.
WO 98/05078에는 이미 광소스용 인광체와 해당 광소스가 개시되어 있다. 상기 서류에서, 사용된 인광체는 A3B5O12구조의 가닛이며, 그 호스트 래티스(host lattice)의 첫번째 성분인 A는 귀광물인 Y, Lu, Sc, La, Gd 또는 Sm 중 적어도 하나를 포함한다. 게다가, Al, Ga, 또는 In 중 하나의 엘리멘트는 제 2 성분인 B에 사용된다. 사용된 유일한 활성제는 Ce이다.
이와 매우 유사한 인광체가 WO 97/50132에 개시되어 있다. 상기 서류에 사용된 활성제는 Ce 또는 Tb중 하나이다. Ce가 옐로우 스펙트럼 영역에서 발광하는 반면, Tb는 그린 스펙트럼 영역에서 발광한다. 두 경우(블루 발광 광소스 및 옐로우 발광 인광체) 모두, 상기 컬러의 특성은 반도체 엘리멘트에 대해 화이트 발광 컬러를 얻기위해 사용된다. 마지막으로, EP-A 124 175에는 수은 충진재외에 다수의 인광체를 포함하는 형광 램프가 개시되어 있다. 이들은 UV 방사(254nm)에 의해 또는 460m에서의 단파 방사에 의해 여기된다. 세개의 인광체가 화이트(컬러 혼합)를 형성하기 위해 합쳐지도록 선택된다.
본 발명의 목적은 고온 로드를 견딜수 있고 또한 단파의 가시 스펙트럼 영역에서 여기에 가장 적당한 청구항 1 항의 전제부를 따르는 인광체를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1 항의 특징부에 의해 달성된다. 특히 종속항에는 이에 대한 유리한 구성이 주어진다.
도 1은 가닛인광체(garnet phosphor) 함유 Pr의 방사 스펙트럼을 도시한다.
도 2는 가닛인광체 함유 Pr의 반사 스펙트럼을 도시한다.
도 3은 서로 다른 Pr 성분을 가진 Ce-활성 가닛인광체의 방사 스펙트럼을 도시한다.
도 4는 백색광의 광소스 역할을 하는 반도체 엘리멘트를 도시한다.
도 5는 도 1의 인광체를 포함하는 화이트 LED의 방사 스펙트럼을 도시한다.
상세하게는, 본 발명의 인광체가 방사 소스로 인해 여기되는 것이 제안되며, 그 방사가 단파 광 스펙트럼 영역에 존재한다. 상기 인광체는 가닛 구조 A3B5O12를 가지며, Ce에 의해 도핑 및 활성화되고, 상기의 제 2 성분인 B는 엘리멘트 Al 및 Ga 중 적어도 하나를 나타낸다. 제 1 성분인 A는 Y, Sc, Gd, Tb, La 및/또는 Lu 그룹에서 선택된 귀광물인 RE를 포함하며, A의 적어도 5 mol%는 프라세오디뮴(Pr)으로 대체된다. Pr에서 관찰되는 농도 감소로 인해, 무엇보다도 대략 5 mol%의 양이 제안되며, 특히 바람직하게는 대략 1 mol%의 양이다. 이 경우 프라세오디뮴은 Ce외에 화학식 A3B5O12:(Ce,Pr)에 따라 활성제의 역할을 한다.
유리하게는, 제 1 성분인 A가 높은 효율을 얻기위해 이트륨 및/또는 루테튬에 의해 주로 형성된다(75 mol% 이상). 또한, 세밀한 튜닝을 위해 Tb, Sc, Gd 및/또는 La가 사용될 수 있다. 특히 Tb를 소량(0.1 내지 20 mol%)으로 성분 A에 추가하는 것은 유리하며, 이는 Tb가 온도 감소를 개선시키기 때문이다. 특히 가닛 (Y,Tb)3Al5O12:(Ce,Pr)에 의해 충분한 결과가 제공된다.
본 발명의 인광체는 420에서 490nm, 특히 430에서 470nm의 방사에 의해 넓은 범위의 블루 스펙트럼 영역에서 여기될 수 있다. 특히 440에서 465nm의 피크 파장의 광 소스로 인해 효율적인 매칭을 달성할 수 있다.
인광체는 다음의 가닛 구조를 가진다. 즉,
(RE1-x-yPrxCey)3(Al,Ga)5O12, 여기에서,
RE = Y, Sc, Tb, Gd, La 및/또는 Lu.
두 활성제의 농도는 다음의 범위에서 선택되어야 한다.
0.00001〈 x 〈0.05;
0.01〈y〈0.2 이다.
제 2 성분인 B는 유리하게 Ga와 Al을 포함할 수 있으며 또한 추가적으로 In을 포함할 수 있다.
YAG:Ce 호스트 크리스탈(host crystal)에 Pr을 첨가하는 것은 정밀한 치수로 이루어져야 한다. 왜냐하면, 농도가 너무 높으면, 발광 효율이 상당히 감소하는 반면, 너무 낮으면 레드 개선(red improvement)의 현저한 효과가 더이상 발생하지 않기 때문이다. Pr이 충분히 계산되었는지는 방사 스펙트럼에서 발생된 라인을 보면 알 수 있다. 특히, 프라세오디뮴의 양과 호스트 래티스의 상태(성분 A와 B의 선택)는 기본적으로 Pr의 라인이 650nm이하, 특히 609와 611nm의 두 라인의 방사 스펙트럼에 나타나도록 선택되어야 한다. 레드 성분이 단파에서 선택될 수록 가시 유용 효과는 높아지며, 이는 눈의 선택성이 장파장에 대해 매우 현저하게 감소하기 때문이다. 따라서 650nm이상, 즉 650에서 700nm의 파장에서의 방사로 획득된 레드 성분은 덜 바람직하다.
특히 프라세오디뮴의 양은 0.3 mol% 이하이어야 하며, 특히 609와 611nm에서의 Pr의 두 라인이 방사 스펙트럼에서 서로 분리되도록 매우 작게 선택되어야 한다. 또한, Pr의 양이 적당하다면, 637nm에서의 Pr 라인이 방사 스펙트럼에서 나타날 수 있다. 유리하게, 프라세오디뮴의 양은 0.2 mol%보다 커야하며, 637nm에서의 Pr 라인이 방사 스펙트럼에서 분명하게 나타나도록 매우 높게 선택되어야 한다.그 결과로서, 레드 스펙트럼 영역에서의 추가 기여도(additional contribution)가 609와 611nm에서의 Pr의 두개의 다른 메인 라인에 부수적으로 획득된다. 특히, 다른 두개 라인의 기여도의 적어도 10%에 해당해야 한다.
본 발명은 또한 광스펙트럼 영역의 단파 블루 범위에서 주로 방사되는 광소스를 포함하며, 상기의 방사는 부분적으로 또는 전체적으로 상술한 바와 같이 인광체에 의해 장파 방사로 변환한다. 특히, 대부분의 방사는 420에서 490nm, 특히 430에서 470nm의 범위이다. 사용된 주요 방사소스는 특히 화이트 LED를 생산하기 위해 InGaN을 기초한 블루방사 광방출 다이오드(blue-emitting light-emitting diode)이다. 주요 광소스에 대한 인광체의 충분한 매칭은 440에서 465nm의 범위인 LED의 피크 방사의 범위에서 획득된다. 이는 상술한 바와 같이 인광체와 블루 LED(제 1 광소스)를 결합하여 달성되며, 인광체는 백색광을 형성하기 위해 LED의 방사 및 나머지 블루 제 1 LED 방사를 보완하는 방사(제 2 방사소스)에 의해 여기된다. 단일 Pr 함유 인광체를 사용하는 경우, 상기 인광체는 스펙트럼의 광대역 밴드인 옐로우 영역에서 주로 방사되어야 하며 또한 협대역 밴드인 레드 영역에서 부수적으로 방사되어야 한다. 두개의 Pr 함유 인광체를 사용하는 경우, 인광체중 하나는 스펙트럼의 광대역 밴드인 옐로우 영역에서 주로 방사되어야 하며 또한 협대역 밴드인 레드 영역에서 부수적으로 방사되어야 하고, 제 2 인광체는 장파장에 대해 상대적으로 쉬프트된 방사 곡선을 가지며 또한 상대적으로 높은 Pr 함유량(제 1 인광체보다 50%이상)을 가진다. 특히, 제 1 인광체의 Pr의 농도는 609와 611nm에서 단지 두개의 Pr 라인만이 나타나도록 선택되어야 하며, 제 2 인광체의 농도는637nm에서 부수적인 라인이 나타나고 이에 기여하도록 선택될 수 있다.
인광체를 생성하는 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
산화물을 분쇄하고 플럭스를 부가;
형성 가스(H2와 N2의 혼합)의 제 1 어닐링;
밀링(milling) 및 스크리닝(screening);
제 2 어닐링;
본 발명에 따르면, 방사가 단파 블루 스펙트럼 영역에서 이루어지는 광소스의 경우, 사용된 인광체는 가닛 구조 A3B5O12를 가지며 Ce로 도핑되고, 제 2 성분인 B는 엘리멘트 Al과 Ga 중 적어도 하나를 나타내며, 제 1 성분인 A는 프라세오디뮴을 함유한다. 놀랍게도, 프라세오디뮴(Pr)은 예를 들어 420에서 490nm의 범위인 블루 여기(blue excitation) 상태하에서 호스트 래티스(가닛의 제 1 성분 A)의 추가 활성제로서 매우 적당한 것으로 보여진다. YAG:Ce 재료 타입의 표준 방사 범위의 베이스 인광체는 그 도펀트가 세륨이며 옐로우 스펙트럼 영역에서 광대역 밴드를 나타낸다. YAG:Ce3+타입의 재료에서 Pr3+로 인해, 추가의 레드광이 방출되며, 그 결과로 컬러 로커스(locus)가 넓은 범위에서 제어될 수 있으며 컬러 복원은 표준 YAG:Ce 재료와 비교하여 개선된다. Pr3+에 의한 레드 방사는 Pr 이온이 제 1 활성제인 Ce 이온(무엇보다도 480에서 500nm의 파장에서)에 의해 방사된 광을 흡수하고 이 광을 다시 방출하기 때문에 가능하다. 현존하는 제 2 전송 메카니즘은 Ce이온으로부터 Pr 이온으로 에너지를 곧바로 전송한다. 이 경우, Ce 이온은 제 2 활성제 Pr에 대해 감광제(sensitizer)의 역할을 한다.
예를 들면, 백색광이 인광체 YAG:Ce와 Ga(In)N-LED의 결합으로 행성된다. 이 경우, Pr은 별도로, 이트륨이 혼자 또는 귀광물인 Tb, Gd, Sc, La 및/또는 Lu 중 적어도 하나와 함께 가닛의 제 1 성분인 A의 주요 구성물로서 사용될 수 있다.
사용된 제 2 성분은 엘리멘트 Al 또는 Ga 중 적어도 하나이다. 제 2 성분인 B는 또한 In을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 화학량론적(stoichiometric) 구조인 (RE1-x-yPrxCey)3(Al,Ga)5O12을 가지는 화학식 A3B5O12:(Ce,Pr)의 가닛이 사용되며, 여기에서,
RE = Y, Sc, Tb, Gd, La 및/또는 Lu;
0.00001〈 x 〈0.05;
0.01〈y〈0.2 이다.
인광체는 400에서 500nm의 범위, 바람직하게는 430과 470nm 사이의 범위에서 흡수되며 따라서 램프 또는 LED용의 방사소스인 블루 광소스의 방사에 의해 여기될 수 있다. 420에서 465nm의 최대 방사를 가지는 블루 LED로 충분한 결과가 얻어진다. 특히 베이스로서 순수 YAG:Ce를 사용할 때는, 특히 440에서 465nm의 범위가 유용한것으로 판명되었으며, Lu와 Ca를 사용할 때는 420과 450nm사이의 피크 파장이 바람직하다.
상기 인광체는 특히 블루 LED와 이 블루 LED로부터의 방사를 흡수하여 여기된 가닛인광체의 조합을 기초로하며 또한 백색광을 형성하기 위해 LED로부터 나머지 방사를 보완하는 방사를 기초로, 백색광에 사용하기에 적당하다.
420에서 490nm의 범위에서 방사하는 블루 LED를 생성하는 다른 방법이 또한 적당하지만, 특별히 적당한 블루 LED는 Ga(In)N-LED이다. 바람직한 주요 방사 범위는 특히 430에서 470nm이며, 이 범위에서 효율성이 가장 높다.
귀광물인 RE의 타입과 양을 선택함으로써, 흡수 밴드와 방사 밴드의 위치를 정밀하게 조절할 수 있다.
광 방출 다이오드와 접속할 때, 0.0005와 0.01 사이의 X의 범위가 특히 적당하다. 바람직한 y의 범위는 0.03에서 0.1이다.
본 발명의 인광체는 다른 인광체, 무엇보다도 그린-방출 인광체, 예를 들면 티오갈레이트(thiogallate)와 같은 그린 방출 인광체와의 조합에 적당하다. 이 경우, 갈륨이 특히 장파 범위에서 더 많이 방출(레드)하는 타입의 다른 YAG:Ce 인광체와 함께 메탈레이트(metallate)의 구성 성분으로서 고려된다. 그러나, Pr의 추가로 인해, 센트로이드(centroid)의 측면에서 보면, 레드 스펙트럼 영역에서 과잉으로 방출하는 경향이 있는 다른 인광체를 사용할 수 있기 때문에 특히 유리하다.
본 발명의 인광체의 전형적인 실시예는 다음과 같은 조성을 가진다.
(RE1-x-yPrxCey)3(Al,Ga)5O12, 여기에서,
RE = Y, Sc, Tb, Gd, La 및/또는 Lu;
0.00001〈 x 〈0.05;
0.01〈y〈0.2 이다.
상기 인광체는 400-500nm에서 흡수하며 블루 LED(430-470nm 사이에서 최대 방사)의 방사에 의해 효율적으로 여기될 수 있다. 이 방사는 대략 550-570nm에서 최대값을 가지는 옐로우 스펙트럼 영역의 광대역 밴드와 프라세오디뮴에 의한 추가의 609와 611nm에서의 급격한 라인을 포함한다. 또한 Pr의 가는 라인은 장파 레드 스펙트럼 영역의 637nm에서 발견된다.
도 3은 순수 YAG:Ce 인광체(1)와 두개의 Pr 함유 인광체(2,3)의 비교관계를 도시한 것이다. 번호 (2)로 표시된 제 1 인광체는 0.1 mol% Pr를 함유하며, 번호(3)으로 표시된 제 2 인광체는 1 mol% Pr을 함유하며, Ce의 양은 각각 4 mol%이다. 높은 Pr양을 가진 번호(3)의 인광체의 경우, 농도는 감소된 효율성으로 인해 아주 명백하게 감소된다. 한편, 전체 스펙트럼의 Pr라인의 서로 다른 역할은 분명하게 인식될 수 있다. 0.5mol% Pr의 경우, 637nm에서의 라인은 어렵게 파악될 수 있다. 순수 YAG:Ce 인광체와 비교하여, 방출된 방사의 일부는 Pr의 레드 라인으로 진입한다.
백색광의 경우 광소스의 구조는 도 4에 분명하게 도시되어 있다. 백색광은 465nm에서 피크 방출 파장과 제 1 및 제 2 전기 터미널(2,3)을 가지는 InGaN 타입의 반도체 엘리멘트(칩1)이다. 상기 반도체 엘리멘트는 기본 하우징(8)에 삽입되며, 리세스(9)의 영역에서는 광에 대해 비투과성이다. 리세스는 칩(1)의 주요 블루 방사에 대해 반사경의 역할을 하는 벽(17)을 가진다. 리세스(9)는 주요 구성 성분으로서 에폭시 캐스팅 레신(중량이 80내지 90%)과 인광체 타입(3)의 인광체 색소(중량이 15%이하)를 포함하는 폿팅 메스(potting mass;5)로 충진된다. 무엇보다도 메틸 에테르(methyl ether)와 에어로실(aerosil)이 소량 제공된다. 상기 화이트 LED의 스펙트럼은 도 5에 도시되어 있다.
대략 5500K의 컬러 온도를 가지는 InGaN LED(465nm에서 피크 방사)는 순수 비교 인광체에 대해 Ra=75의 컬러 복원과 R9=-+15를 얻지만, 인광체(2)를 가지는 LED는 80의 컬러 복원과 +3의 R9를 얻는다. 인광체(3)은 Ra와 R9에 대해 보다 나은 값을 가지지만, 상당히 낮은 효율로 인해 바람직하지 않다.
옐로우 밴드와 레드 라인 사이의 강도비와 그에 따른 컬러 로커스는 Pr3+함유량(x함유량)을 변경하여 변경할 수 있다.
개선된 컬러 복원(Pr이 없는 동일 베이스 인광체와 비교하여)은 심지어 x가 상대적으로 작게, 특히 x〈0.005로 선택되어도 달성된다. 거의 0.01까지, 특히 0.0005〈x〈0.01의 범위에서 선택하는 것은 효율과 상관없이 충분한 결과를 나타낸다.
생산을 위한 전형적인 실시예는 다음과 같다.
조성
32.48g Y2O3
2.07g CeO2
0.051g Pr6O11
26.41g Al2O3
0.149g BaF2
0.077g H3BO3
상기의 조성물은 250ml의 목이 넓은 PE 플라스크에서 지름이 10mm인 150g의 알루미늄 산화물 비드와 함께 혼합되어 분쇄된다. 이 혼합물은 형성가스(수소 용적에 2.3%를 포함하는 질소)하에서 3h동안 1550℃에서 닫혀진 코런덤(corundum) 도가니에서 어닐링된다. 어닐링 재료는 자동 모르타르 밀(automatic mortar mill)에서 밀링되고 53μm의 메쉬폭을 가진 스크린을 통해 스크리닝된다. 이는 형성 가스(수소 체적에 0.5%를 포함하는 질소)하에서 1500℃에서 3h동안 다시 어닐링된다. 다음으로, 밀링과 스크리닝이 제 1 어닐링 다음과 마찬가지로 실행된다.
인광체는 (Y0.959Ce0.04Pr0.001)3Al5O12 조성에 따라 획득된다. 이는 강한 옐로우 보디 컬러를 가진다. 방사 및 방출 스펙트럼은 도 1과 2에 도시되어 있다.
본 발명의 조성에 의한 인광체에 의해 고온 로드를 견딜수 있고 또한 단파의 가시 스펙트럼 영역에서 가장 적당한 여기가 이루어지는 효과를 가진다.

Claims (16)

  1. 광-방출 방사소스에 의해 여기되는 인광체로서, 상기의 방사는 420과 490nm 사이의 단파 광학 스펙트럼 영역에 존재하며, Ce로 활성화되고 엘리멘트 Al과 Ga중 적어도 하나를 나타내는 제 2 성분 B를 가지는 가닛 구조 A3B5O12를 포함하는 인광체에 있어서,
    상기 제 1 성분인 A는 Y, Tb, La 및/또는 Lu로 구성된 그룹으로부터 선택된 귀광물 RE를 포함하고 A의 5mol%, 특히 1mol%의 비율은 프라세오디뮴으로 대체되며, 상기 프라세오디뮴은 Ce에 추가로 화학식 A3B5O12:(Ce,Pr)에 따라 제 2 활성제의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 인광체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 성분인 A는 호스트 래티스의 비발광 구성 성분으로서 Gd 및/또는 Sc를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인광체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 성분인 A는 특히 75mol%이상의 이트륨에 의해 주로 형성되는 것을 특징으로 하는 인광체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 인광체는 430에서 470nm, 특히 440에서 465nm에서 피크 파장을 가지는 범위에서 방사에 의해 여기될 수 있는 것을 특징으로 하는 인광체.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 성분은 Y 및/또는 Lu외에 Tb, Sc, Gd 및/또는 La, 특히 0.1에서 20mol% Tb를 사용하는 것을 특징으로 하는 인광체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가닛의 전체 구조는 (RE1-x-yPrxCey)3(Al,Ga)5O12이 사용되고, RE = Y, Sc, Tb, Gd, La 및/또는 Lu이며; Pr과 Ce의 두개의 활성제의 농도는 0.00001〈 x 〈0.05; 0.01〈y〈0.2의 범위인 것을 특징으로 하는 인광체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 성분인 B는 Al과 Ga을 포함하며, 특히 추가로 In을 포함하는 것을 특징으로 하는 인광체.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 Pr의 양과 호스트 래티스의 상태는 방사 스펙트럼에서 650nm이하의 라인에서 나타나며, 특히 609와 611nm에서 Pr의 두개 라인이 나타나도록 선택되는 것을 특징으로 하는 인광체.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 Pr의 양은 0.3mol%보다 낮으며, 특히 Pr의 609와 611nm에서의 두개 라인이 방사 스펙트럼에서 분리되어 나타나도록 매우 낮게 선택되는 것을 특징으로 하는 인광체.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 Pr의 양은 0.02mol%보다 높으며, 방사 스펙트럼에서 637nm에서의 Pr라인이 매우 높게 선택되는 것을 특징으로 하는 인광체.
  11. 420에서 490nm의 파장범위인 단파 범위의 광학 스펙트럼 영역에서 주로 방사하는 광소스에 있어서,
    상기 방사는 전술한 항중 어느 한항에서 청구된 인광체 특히 단일 인광체에 의해 부분적으로 또는 전반적으로 제 2 장파 방사로 변환되는 것을 특징으로 하는 광소스.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 방사는 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한항에서 청구된 두개의 인광체에 의해 장파 방사로 변환되는 것을 특징으로 하는 광소스.
  13. 제 11 항에 있어서, 화이트 방출 LED를 구현하기 위해, 광 생성 디바이스, 특히 제 1 방사를 방출하는 블루광 방출 다이오드; 및 상기 광 생성 디바이스에 접속된 파장 변환 디바이스를 포함하며, 상기 제 1 방사는 파장 변환 장치로 진입하여 제 2 장파 방사로 부분적으로 변환되며, 상기 파장 변환 장치는 청구항 1항 내지 8항의 인광체중 적어도 하나 특히 단일 인광체를 포함하고 인광체(들)가 확산되는 캐스팅 메스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광소스.
  14. 제 11 항에 있어서, 방출된 상기 제 1 방사는 430에서 470nm 범위의 파장에서 존재하는 것을 특징으로 하는 광소스.
  15. 제 11 항에 있어서, 사용된 상기 제 1 방사 소스는 특히 InGaN을 기초로 하는 블루광 방출 다이오드이며, 그 피크 방출은 440에서 465nm의 범위에 존재하는 것을 특징으로 하는 광소스.
  16. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항의 인광체를 생성하는 방법에 있어서,
    1. 산화물을 분쇄하고 플럭스를 추가하는 단계;
    2. 형성 가스에서의 제 1 어닐링 단계;
    3. 밀링 및 스크리닝 단계; 및
    4. 제 2 어닐링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020000063477A 1999-10-27 2000-10-27 광소스용 인광체 및 해당 광 소스 KR100358575B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19951790.8 1999-10-27
DE19951790A DE19951790A1 (de) 1999-10-27 1999-10-27 Leuchtstoff für Lichtquellen und zugehörige Lichtquelle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010067369A true KR20010067369A (ko) 2001-07-12
KR100358575B1 KR100358575B1 (ko) 2002-10-25

Family

ID=7927076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000063477A KR100358575B1 (ko) 1999-10-27 2000-10-27 광소스용 인광체 및 해당 광 소스

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1095998B1 (ko)
JP (1) JP4843132B2 (ko)
KR (1) KR100358575B1 (ko)
AT (1) ATE261484T1 (ko)
DE (2) DE19951790A1 (ko)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4521929B2 (ja) * 2000-04-26 2010-08-11 株式会社日立メディコ 蛍光体及びそれを用いた放射線検出器及びｘ線ｃｔ装置
JP4817534B2 (ja) * 2000-06-09 2011-11-16 星和電機株式会社 発光ダイオードランプ
JP2002050798A (ja) * 2000-08-04 2002-02-15 Stanley Electric Co Ltd 白色ｌｅｄランプ
JP4032682B2 (ja) 2001-08-28 2008-01-16 三菱化学株式会社 蛍光体
JP3749243B2 (ja) 2001-09-03 2006-02-22 松下電器産業株式会社 半導体発光デバイス，発光装置及び半導体発光デバイスの製造方法
US7008558B2 (en) 2001-10-11 2006-03-07 General Electric Company Terbium or lutetium containing scintillator compositions having increased resistance to radiation damage
US6630077B2 (en) * 2001-10-11 2003-10-07 General Electric Company Terbium- or lutetium - containing garnet phosphors and scintillators for detection of high-energy radiation
JP3812525B2 (ja) * 2002-09-20 2006-08-23 株式会社村田製作所 光磁界センサ
US7166162B2 (en) * 2002-09-27 2007-01-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Terbium type paramagnetic garnet single crystal and magneto-optical device
US7088038B2 (en) 2003-07-02 2006-08-08 Gelcore Llc Green phosphor for general illumination applications
US7442326B2 (en) 2003-10-29 2008-10-28 Lumination Llc Red garnet phosphors for use in LEDs
DE102004012028A1 (de) * 2004-03-11 2005-10-06 Lite-On Technology Co. Phosphoreszierendes Material, sowie dieses verwendende, weißes Licht emittierende Vorrichtung
EP1797594A2 (en) * 2004-09-28 2007-06-20 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Light emitting device with improved conversion layer
US7497973B2 (en) 2005-02-02 2009-03-03 Lumination Llc Red line emitting phosphor materials for use in LED applications
US7358542B2 (en) 2005-02-02 2008-04-15 Lumination Llc Red emitting phosphor materials for use in LED and LCD applications
US7648649B2 (en) 2005-02-02 2010-01-19 Lumination Llc Red line emitting phosphors for use in led applications
JP2006222288A (ja) 2005-02-10 2006-08-24 Toshiba Corp 白色ｌｅｄ及びその製造方法
US7274045B2 (en) 2005-03-17 2007-09-25 Lumination Llc Borate phosphor materials for use in lighting applications
JP2006282447A (ja) 2005-03-31 2006-10-19 Fuji Photo Film Co Ltd 透光性材料およびその製造方法
CN101184823B (zh) * 2005-06-02 2016-03-02 皇家飞利浦电子股份有限公司 包括补偿彩色缺陷的发光材料的照明系统
JP2007161942A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Fujifilm Corp 無機化合物及びその製造方法、発光性組成物、発光体、発光装置
DE102007010719A1 (de) 2007-03-06 2008-09-11 Merck Patent Gmbh Leuchtstoffe bestehend aus dotierten Granaten für pcLEDs
WO2009012301A2 (en) 2007-07-16 2009-01-22 Lumination Llc Red line emitting complex fluoride phosphors activated with mn4+
CN103703102B (zh) * 2011-07-05 2015-09-30 松下电器产业株式会社 稀土类铝石榴石型荧光体以及使用了该荧光体的发光装置
WO2014097527A1 (ja) * 2012-12-20 2014-06-26 パナソニック株式会社 希土類アルミニウムガーネットタイプ無機酸化物、蛍光体及びこれを用いた発光装置
US9976080B2 (en) 2013-03-08 2018-05-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Rare earth aluminum garnet-type inorganic oxide, phosphor and light-emitting device using same

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3657140A (en) * 1970-05-26 1972-04-18 Edward F Gibbons Cerium activated solid solution yttrium gallium oxide phosphor
US4099090A (en) * 1977-06-14 1978-07-04 Westinghouse Electric Corp. Fluorescent lamp having a longitudinal stripe of phosphor on outer envelope surface with reflector layer thereover
NL7707008A (nl) * 1977-06-24 1978-12-28 Philips Nv Luminescentiescherm.
EP0010991A3 (en) * 1978-11-06 1980-05-28 Westinghouse Electric Corporation Light source for illuminating objects with enhanced perceived coloration
US4550256A (en) * 1983-10-17 1985-10-29 At&T Bell Laboratories Visual display system utilizing high luminosity single crystal garnet material
US4755715A (en) * 1986-02-28 1988-07-05 American Telephone & Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Pr:tb activated phosphor for use in CRTS
US5227207A (en) * 1990-01-26 1993-07-13 Matsushita Electric Works, Ltd. Photoconverter
KR950004190B1 (ko) * 1991-11-26 1995-04-27 삼성전관주식회사 녹색 발광 형광체
DE19638667C2 (de) * 1996-09-20 2001-05-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Mischfarbiges Licht abstrahlendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement
JP3246386B2 (ja) * 1997-03-05 2002-01-15 日亜化学工業株式会社 発光ダイオード及び発光ダイオード用の色変換モールド部材
EP1141171A1 (en) * 1998-12-17 2001-10-10 Isis Innovation Limited Ternary oxide particles

Also Published As

Publication number Publication date
DE19951790A1 (de) 2001-05-03
JP2001192655A (ja) 2001-07-17
JP4843132B2 (ja) 2011-12-21
DE50005586D1 (de) 2004-04-15
EP1095998A2 (de) 2001-05-02
EP1095998B1 (de) 2004-03-10
ATE261484T1 (de) 2004-03-15
KR100358575B1 (ko) 2002-10-25
EP1095998A3 (de) 2002-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100358575B1 (ko) 광소스용 인광체 및 해당 광 소스
US6552487B1 (en) Phosphor for light sources, and associated light source
CA2345114C (en) Phosphor for light sources and associated light source
US7002291B2 (en) LED-based white-emitting illumination unit
JP3825318B2 (ja) 発光物質装置、波長変換注入成形材および光源
EP1604141B1 (en) Fluorescent material
US6765237B1 (en) White light emitting device based on UV LED and phosphor blend
US6504179B1 (en) Led-based white-emitting illumination unit
US7026755B2 (en) Deep red phosphor for general illumination applications
US6850002B2 (en) Light emitting device for generating specific colored light, including white light
US20090218581A1 (en) Illumination system comprising a radiation source and a luminescent material
JP2005101651A5 (ko)
CA2953501C (en) Phosphor compositions and lighting apparatus thereof
KR101153194B1 (ko) 새로운 조성의 황색 형광체와 이를 이용하는 백색 ｌｅｄ
KR20100034159A (ko) 형광체 및 발광소자
Cheetham et al. Novel red phosphors for solid state lighting
KR20130060601A (ko) 황색 형광체와 이를 이용한 발광장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070920

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee