KR20040012846A - 광역스펙트럼 테르븀을 포함한 가넷 인광물질과 그것과결합한 백색광원 - Google Patents

광역스펙트럼 테르븀을 포함한 가넷 인광물질과 그것과결합한 백색광원 Download PDF

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Abstract

희토류로 활성화된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질은 근UV 내지 블루광 범위의 복사를 흡수하여 대략 490nm 내지 대략 770nm 범위의 광역스펙트럼을 가지는 가시광을 방출할 수 있다. 450nm에서 여기된 인광물질의 방출은 육안의 최대 감지(sensitivity)범위 내에서 피크를 나타낸다. UV/블루 LED와 상기 인광물질을 결합한 광원은 Planckian 궤적위 또는 그 근처에 백색광을 제공할 수 있으며 일반적인 설명에 유용하다.

Description

광역스펙트럼 테르븀을 포함한 가넷 인광물질과 그것과 결합한 백색광원{BROAD-SPECTRUM TERBIUM-CONTAINING GARNET PHOSPHORS AND WHITE-LIGHT SOURCES INCORPORATING THE SAME}
인광물질은 전자기 스펙트럼의 일부내의 복사에너지를 흡수하여 상기 전자기 스펙트럼의 다른 부분으로 에너지를 방출하는 발광물질이다. 하나의 중요한 클래스(class)의 인광물질은 매우 높은 화학적 순도와 제어되는 성분비(composition)를 가진 결정성 무기화합물로, 적은 양의 다른 성분("활성제"라 불린다)이 첨가되어 그들을 효율적인 형광물질로 전환하도록 한다. 활성제와 무기화합물의 정확한 결합으로, 상기 방출컬러(the colar of emission)가 제어될 수 있다. 가장 유용하고 잘 알려진 인광물질은 상기 가시영역을 벗어난 전자기 복사에 의한 여기(excitation)에 응답하여 전자기 스펙트럼의 가시광부의 복사를 방출한다. 잘 알려진 인광물질은 수은방전 램프에 사용되어 상기 여기된 수은증기에 의해 방출된 자외선('UV")복사를 가시광으로 전환하도록 한다. 다른 인광물질은 전자(음극선관에 사용되는)나 X선(예를들면, X선 검측시스템내의 신틸레이터(scintillators))에 의해 여기될 때 가시광을 방출할 수 있다.
인광물질을 사용하는 조명장치의 효율은 상기 여기복사의 파장과 상기 방출된 복사 파장의 차이가 좁아질수록 증가한다. 그러므로, 백색광원의 효율을 개선시키는 문제에서, UV복사의 파장보다 더 긴 파장을 가지는 복사 자극원 및 그러한 파장에 응답하는 인광물질을 찾는 노력이 요구된다. 발광다이오드("LED")기술에 있어서의 최근 진보는 근UV 내지 블루광 범위내에서 방출하는 효율적인 LED를 가져왔다. 여기서 사용된 용어 "근UV"는 대략 315nm 내지 400nm 범위의 파장을 가지는 UV복사를 의미한다. 근UV 내지 블루광 범위내에서 복사를 방출하는 이들 LED는 이하에서 "UV/블루 LEDs"라 칭할 것이다. 여기서 사용되는 것처럼, UV/블루 LED는 상기 근UV(near UV) 범위, 상기 블루광 범위, 또는 근UV 내지 블루광의 광역범위의 파장을 가진 복사를 방출한다. 조명기술의 진보는 이들 UV/블루 LEDs 복사원에서 방출되는 복사에 의해 자극될 수 있는 인광물질의 범위를 제공하여, 인광물질의 사용으로 다양한 컬러의 LEDs를 발생시키는데 있어서 유연성을 허용한다. 상기 인광물질들은 상기 UV/블루 LEDs로 부터 방출와 결합될때 전력소모가 거의 없는 효율적이고 수명이 긴 조명장치를 제공할 수 있다.
인듐, 알루미늄, 및 갈륨 질화물들의 결합에 근거한 많은 근UV/블루 LEDs가 최근에 선보이고 있다. 예를들면, 미국특허 5,777,350은 인듐과 갈륨 질화물 및 p타입과 n타입의 AlGaN의 다중층을 포함한 LEDs를 보여주고 있는데, 이들은 대략 380nm 내지 420nm 범위의 파장을 방출한다. 상기 LED의 활성층은 상기 UV 내지 블루 파장범위 내에서 상기 LED 피크방출을 이동시키도록 다른 물질이 첨가된다. 상기 블루광 파장에서 피크방출을 갖는 LED는 세륨으로 활성화 되는 옐로우광을 방출하는 이트륨 알루미늄 가넷 인광물질("YAG:Ce")로 코팅되어 미국특허 5,998,925에서 보여주는 백색광을 생성한다. 백색광 장치에 대해 실질적으로 필요한 사항을 LED에 근거한 장치가 만족시킬지라도, 인광물질과 UV/블루 LED를 결합시키는 능력은 제한적이다. 왜냐하면, YAG:Ce가 상기 블루광 범위의 복사에 의해 여기되는 옐로우광 방출 인광물질로써만 알려졌기 때문이다.
그러므로, 상기 근UV 내지 블루광 범위내에서 여기되고 가시광 범위에서 방출하는 새로운 인광물질이 요구된다. 또한 블루 그린에서 레드에 걸치는 광역 파장범위의 빛을 방출하는 새로운 인광물질을 제공하여 높은 효율 및/또는 높은 컬러 렌더링 인덱스("CRI")의 백색광을 생성하도록 UV/블루 LEDs와 결합시키는 것이 바람직하다.
[발명의 개요]
본 발명은 근UV 내지 블루광 범위의 파장을 가지는 복사에 의해 여기하여 그린 내지 옐로우 파장범위에서 방출피크를 갖는 대략 490nm 내지 대략 770nm의 광범위한 파장범위의 가시광을 효율적으로 방출하는 인광물질을 제공한다. 일반적으로, 본 발명의 인광물질은 적어도 테르븀 및 알루미늄, 갈륨, 및 인듐으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 구성원소를 포함한 고체산화물이며 세륨(cerium),프라세오디뮴(praseodymium), 네오디뮴(neodymium), 사마륨(samarium), 유로퓸(europium), 가돌리늄(gadolinium), 디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 에르븀(erbium), 툴륨(thulium), 이테르븀(ytterbium), 및 루테튬(lutetium)으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속이온으로 활성화 된다. 테르븀은 이트륨, 란타늄, 가도리늄, 사마륨, 및 루테튬으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속에 의해 부분적으로 대체될 수 있다. 본 발명의 인광물질은 가넷구조를 가지며 일반식은 다음과 같다:
(Tb1-x-yAxREy)3DzO12
여기서, A는 Y, La, Gd, 및 Sm으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고; RE는 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 및 이들의 결합으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고; D는 Al, Ga, In, 및 이들의 결합으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이며; x는 0 내지 대략 0.5의 범위, y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위, z는 대략 4 내지 5의 범위내에 있다. 본 발명의 일태양에서, 4<z<5.
본 발명의 일태양에 따르면, 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법이 제공되며 다음의 단계를 포함한다: (1) 테르븀의 산소화합물, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속의 산소화합물; 및 Al, Ga, 및 In으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 원소의 산소화합물의 화학양론적 양을 제공하는 단계; (2) 혼합물을 형성하도록 상기 산소화합물들을 혼합하는 단계; (3) 플럭스로서 작용하기에 충분한 양으로 상기 혼합물내에 Tb, Al, Ga, In, Y, La, Gd, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 플럭싱(fluxing)화합물을 선택적으로 첨가하는 단계; 및 (4) 상기 혼합물을 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질로 전환하도록 충분한 시간동안 일정온도의 환원분위기(reducing atmosphere) 하에서 상기 혼합물을 연소하는(firing) 단계.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 테르븀; Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 다른 희토류 금속; 및 Al, Ga, 및 In으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 금속의 산소화합물의 화학양론적 양의 용액은 상기 금속들의 수산화물의 혼합물을 얻도록 기초용액내에 침전된다. 상기 침전된 수산화물의 혼합물은 산화분위기(oxidizing atmosphere)하에서 소성(calcine)된다. 상기 소성된 재료는 더욱 완전하게 혼합되어 일정온도의 환원분위기 하에서 충분한 시간동안 연소되어 상기 소성된 혼합물을 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질로 전환시킨다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 백색광을 방출하는 광원이 제공되며 화학식이 (Tb1-x-yAxREy)3DzO12인 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질의 양인 UV/블루 LED을 포함한다. 여기서, A, RE, D, x, y, z은 상기에서 정의되어 있다. 상기 인광물질은 상기 UV/블루 LED에 의해 방출된 복사의 적어도 일부를 가시광으로 흡수하도록 상기 UV/블루 LED에 인접하게 위치된다. 상기 인광물질에 의해방출된 빛과 상기 UV/블루 LED에 의해 방출된 복사의 일부는 결합되어 백색광을 생성한다.
본 발명은 희토류 금속이온으로 활성화 되는 가넷구조(garnet structure)를 가진 광역스펙트럼의 가시광을 방출하는 인광물질에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 블루광 여기(blue-light excitation)하에서 옐로우광을 방출하는 세륨으로 활성화 되는 테르븀 산화알루미늄 가넷 인광물질에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이들 인광물질을 사용하는 백색광원에 관한 것이다.
도1은 구성성분 (Tb0.97Ce0.03)3Al4.9O12를 가진 본 발명에 따른 인광물질의 상온 여기스펙트럼.
도2는 상기 (Tb0.97Ce0.03)3Al4.9O12인광물질의 상온 방출스펙트럼.
도3은 본 발명에 따른 인광물질을 사용한 백색광원의 실시예.
도4는 본 발명에 따른 UV/블루 LEDs와 테르븀을 포함한 인광물질의 결합으로 생성되는 광원범위의 컬러좌표.
본 발명은 근UV 내지 블루광 범위의 파장을 가진 복사에 의해 효율적으로 여기되며 블루에서 레드(대략 490nm 내지 대략 770nm)까지의 광역스펙트럼을 가지는 가시영역의 빛을 효율적으로 방출하는 인광물질을 제공한다. 상기 인광물질은 육안으로 최대 식별할 수 있는 범위를 포함한 그린 내지 옐로우 영역(대략 540nm 내지 대략 600nm)내에 방출피크가 있다. 본 발명에 따른 인광물질은 일반식이 (Tb1-x-yAxREy)3DzO12인(이하 "YAG:Ce"라 한다) 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷이며, 여기서 A는 Y, La, Gd, 및 Sm으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고; RE는 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고; D는 Al, Ga, In로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이며; x는 0 내지 대략 0.5의 범위, 바람직하게는 0 내지 대략 0.3의 범위, 더 바람직하게는 0 내지 대략 0.2의 범위이며; y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위, 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이며; z는 대략 4 내지 대략 5의 범위, 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5보다 작은 범위이다.
하나의 바람직한 실시예에서, 상기 인광물질은 화학식 (Tb1-yCey)aAl4.9O12을 가진 세륨으로 활성화 된 테르븀 알루미늄 가넷이며, 여기서 y는 상기의 규정된 값을 가지며 a는 대략 2.8 내지 3의 범위내의 값이다.
다른 바람직한 실시예에서, 알루미늄은 부분적으로 갈륨, 인듐, 또는 이들의 혼합물로 대체된다. 이러한 경우에, 상기 인광물질의 화학식은 (Tb1-yCey)3(Al1-r-sGarIns)zO12이며, 여기서 0<s≤0.5 및 r+s<1 일때 0≤r≤0.5, 또는 0≤s≤0.5 및 r+s<1 일때 0<r≤0.5. 바람직하게, r은 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위이며; s는 바람직하게 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위이다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 테르븀은 부분적으로 Y, Gd, Sm, 또는 이들의 혼합물 중 하나에 의해 대체되며 알루미늄은 대체되지 않는다. 이 경우에, 인광물질은 (Tb1-y-u-v-wCeyYuGdvSmw)3AlzO12이며, 여기서 y 및 z는 상기의 규정된 값이고, 0≤u,v,w ≤0.5 및 0.0005≤y+u+v+w <1. u,v,w 각각은 대략 0.005 내지 대략 0.3의 범위가 바람직하며 대략 0.005 내지 대략 0.1 범위는 더욱 바람직하다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 인광물질은 화학식이 (Tb1-x-yAxCey)3AlzO12이며, 여기서 A는 Y 또는 Gd 이고, 0<x≤0.5, y 및 z은 상기의 규정된 값을 갖는다.
본 발명에 따른 인광물질은 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 생성된다: (1) 테르븀의 산소화합물; Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속의 산소화합물; 및 Al, Ga, 및 In으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 원소의 산소화합물의 화학양론적 양을 제공하는 단계; (2) 혼합물을 형성하도록 상기 산소화합물들을 혼합하는단계; 및 (3) 상기 혼합물을 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질로 전환하도록 충분한 시간동안 일정온도의 환원분위기(reducing atmosphere) 하에서 상기 혼합물을 연소하는(firing) 단계.
본 발명의 다른 태양에서, Tb, Al, Ga, In으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 금속 플루오르화물 양이 상기 혼합단계 동안 또는 그 전에 상기 산소화합물들의 혼합물에 플럭싱제(fluxing agent)로 첨가된다. 상기 혼합물의 총 무게 중 대략 20% 보다 적은 무게, 바람직하게는 대략 10% 보다 적은 무게의 플루오르화합물의 양이 플럭싱 목적에 적절하다.
상기 산소화합물들은 고속블렌더 또는 리본블렌더(ribbon blender)내에서 스터링(stirring)하거나 블렌딩하는 등 역학적인 방법에 의해 혼합될 수 있다. 상기 산소화합물들은 결합되어 보울밀, 해머밀, 또는 제트밀 내에서 함께 분쇄될 수 있다. 상기 혼합은 특히 상기 산소화합물들의 혼합물이 연속 침전용 용액으로 만들어 질때 습식분쇄에 의해 행해진다. 상기 혼합물이 습하다면, 상기 혼합물 전부를 최종 가넷 화합물로 전환하는데 충분한 시간동안 대략 900℃ 내지 대략 1700℃, 바람직하게는 대략 1000℃ 내지 대략 1600℃, 더 바람직하게는 대략 1200℃ 내지 대략 1500℃ 온도의 환원분위기 하에서 연소되기 전에 우선 건조된다. 상기 연소는 배치와이즈 또는 연속과정으로, 바람직하게는 양호한 기체-고체 접점을 촉진시키는 스터링이나 혼합으로 실행된다. 연소시간은 연소되는 혼합물의 양, 상기 연소장치를 통과하는 기체속도, 및 상기 연소장치내의 상기 기체-고체 접점의 특성에 의존한다. 보통, 대략 10시간 까지의 연소시간이 적절하다. 상기 환원분위기는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 또는 이들의 혼합물과 같은 불활성기체로 선택적으로 희석되는 수소, 일산화탄소, 또는 이들의 혼합물과 같은 환원기체를 보통 포함한다. 또한, 상기 혼합물을 포함한 도가니는 고순도 탄소입자를 포함한 제2 밀폐도가니 내에 봉해지며 상기 탄소입자가 공기중의 산소와 반응하도록 대기에서 연소됨으로서, 상기 환원분위기를 제공하는데 필요한 일산화탄소를 발생한다.
다음과 같은 테르븀, 세륨, 및 알루미늄의 산화물과 알루미늄 플루오르화물들은 완전하게 건조 배합된다.
Tb4O7: 6.805g
CeO2: 0.194g
Al2O3: 3.062g
AlF3: 0.105g
상기 혼합물은 상기 혼합물로 충전된 코코넛숯(charcoal) 입자를 포함하는 제2 밀폐도가니 내에 위치된 제1 도가니에 위치되며, 상기 결합된 혼합물은 머플로(box furnace)내의 코코넛숯의 반응에 의해 생성된 기체와 질소에 10%(부피)H2의 결합인 환원분위기 하에서 5시간동안 1450℃로 연소된다. 5시간 후, 상기 고체는 동일한 유량의 H2/N2혼합물하에서 냉각된다. 상기 최후 인광물질은 원소분석에 의해 결정된 것과 같이, (Tb0.97Ce0.03)3Al4.9O12의 조성비를 갖는다. 상기 인광물질의 450nm 여기하에서 여기스펙트럼과 방출스펙트럼은 측정되며, 도1 및 도2에서 각각 보여준다. 본 발명에 따른 인광물질은 대략 490nm 내지 대략 770nm의 가시영역에서 광역 방출스펙트럼을 보인다. 따라서, 상기 방출은 블루그린에서 레드광 까지의 범위를 커버한다. 그러므로, 상기 방출스펙트럼과 예를들어, 블루광을 방출하는 LED로 부터 방출된 블루광의 결합은 백색광을 제공한다.
상기 인광물질 합성하기 위한 하나 이상의 시동물질로는 질산염, 황산염, 아세트산염, 시트르산염, 또는 염소산염과 같은 산화물 이외에 산소화합물이 될 수 있다. 예를들면, Tb4O7, Al(NO3)3·9H2O, Ce(NO3)3·6H2O 및 AlF3은 배합되어 질산용액에서 용해된다. 상기 산용액의 강도는 상기 산소화합물이 빠르게 용해될 수 있도록 선택되며, 그 선택은 본 기술분야의 당업자 수준이다. 그런 다음에 암모니아 수산화물이 Tb, Ce, 및 Al을 포함한 산용액에 인크리멘트(increments)로 첨가되며Tb, Ce, 및 Al의 수산화물의 혼합물을 침전시키도록 스터링된다. 메탄올라민, 에탄올라민, 프로판올라민, 디메탄올라민, 디에탄올라민, 디프로판올라민, 트리메탄올라민, 트리에탄올라민, 트리프로판올라민과 같은 유기염기가 암모니아 수산화물 대신에 사용될 수 있다. 상기 침전물은 필터되고 탈이온화된 물로 세척되어 건조된다. 상기 건조된 침전물은 볼분쇄되거나 완전히 배합된 다음 상기 시동물질의 실질상 완전한 탈수를 보증하는 충분한 시간동안 대략 400℃ 내지 1600℃의 대기에서 소성된다. 상기 소성(calcination)은 일정온도에서 실행된다. 또는 상기 소성온도는 주변온도로 부터 램프되어(ramped) 상기 소성동안 최종온도로 유지될 수 있다. 상기 소성된 물질은 H2, CO, 또는 불활성기체를 가진 이들 기체들 중 하나의 혼합물과 같은 환원분위기, 또는 코코넛숯과 상기 산소화합물의 분해물간의 반응에 의해 생성된 분위기 하에서 충분한 시간동안 1200-1600℃로 연소되어 상기 모든 소성된 물질을 바람직한 인광물질 조성으로 전환한다.
본 발명의 다른 태양에서, 상기 인광물질은 그들의 조성이 비화학양론적일때 더 높은 양자효율을 가진다. 아래의 [표 1]은 높은 양자효율이 일반식이 TbaAlbO12:Ce3+인 인광물질에 대해 얻어진다는 것을 보여준다. 여기서, a/b는 0.6과 다르며 b는 5보다 작다. [표 1]의 상대적 양자효율은 세륨으로 활성화된 이트륨 알루미늄산염 가넷 인광물질을 기준으로 비교된다.
표본배취번호 a/b b 배취크기(g) 연소조건 상대적양자효율(%)
D0213 0.594 4.9 150 탄소로 충전 98
D0207 0.594 4.9 100 탄소로 충전 93
D0208 0.594 4.9 100 H2로 충전 97
D0215 0.594 4.9 250 탄소로 충전 88
D0220 0.582 5 250 탄소로 충전 88
D0225 0.613 4.75 250 탄소충전에서2번 연소 92
[백색광 방출장치]
대략 400nm 내지 480nm 범위의 블루광 방출 LED를 포함하는 장치에 본 발명에 따른 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 인광물질의 병합은 전력을 효율적으로 사용하는 백색광원을 제공한다. 상기 백색광원은 하나의 블루 LED를 사용하는 점원장치나 다수의 블루 LEDs를 사용하는 광역 광장치를 제공하도록 제조될 수 있다.
도3에서 보여주는 본 발명의 일 실시예에서, 백색광원(10)은 대략 400nm 내지 480nm 범위의 블루광을 방출하는 LED(100) 및 본 발명에 따른 인광물질을 포함한다. 상기 LED(100)는 인접한 반사면(140)을 가진 컵(120)내에 설치된다. 백색광 방출장치에 적합한 블루 LEDs는 InGaN 반도체에 근거한 LEDs 로서, 상기에서 참고문헌으로 언급된 미국특허 5.777.350 에 소개되어 있다. 다른 UV/블루 LEDs, 예를들면 넓은 밴드갭을 제공하도록 다양한 금속이 첨가된 GaN 반도체에 근거한 LEDs도 사용될 수 있다. 전기납(150,152)은 상기 LED(100)에 전력을 공급하도록 제공된다. 에폭시, 실리콘, 또는 유리(180)를 포함하는 투명캐스팅(160)에서 본 발명에 따른 인광물질의 입자들(200)은 실질적으로 균등하게 분산된다. 또는, 상기 인광물질 입자들은 상기 LED(100)에 적용되거나 또는 상기 투명캐스팅(160)의 단지 일부분에 분산될 수 있다. 다른 투명 폴리머들도 상기 투명캐스팅을 형성하도록 사용될 수 있다. 부가적으로, TiO2또는 Al2O3와 같은 광산란물질의 입자들은 상기 인광물질 입자들 사이의 상기 투명캐스팅내에 포함되어 상기 광원(10)에서 방출되는 빛의 균등성을 개선시킬 수 있다. 상기 LED의 InGaN 활성층의 조성과 상기 캐스팅에 적용된 상기 인광물질의 양은 상기 인광물질에 의해 흡수되지 않는 상기 LED에 의해 방출된 블루광의 일부와 상기 인광물질에 의해 방출된 광역스펙트럼광이 결합되도록 선택되어 요구되는 컬러온도의 백색광원(10)과 CRI를 제공할 수 있게 한다.
도4는 블루 LEDs와 본 발명에 따른 인광물질의 다양한 조합으로 부터 생성될 수 있는 백색광을 제공하는 광원범위의 컬러좌표를 보여준다. 도4에서, 점 A는 본 발명에 따른 (Tb0.97Ce0.03)3Al4.9O12인광물질의 피크 방출좌표를 나타내며, 점 B와 C는 각각 450nm 및 470nm에서 블루 LEDs의 피크 방출을 나타낸다. 블루 LEDs와 본 발명에 따른 (Tb0.97Ce0.03)3Al4.9O12인광물질의 컬러좌표를 나타내는 선 AB 및 AC는 플랭키안 또는 흑체궤적과 교차한다. 그러한 교차는 상기 (Tb0.97Ce0.03)3Al4.9O12인광물질과 적절한 블루 LEDs의 조합인 백색광원의 컬러좌표를 나타낸다. 470nm에서 방출하는 블루 LED로 부터 블루광의 25%기여와 상기 인광물질에 의해 방출되는 빛으로 부터 75%기여를 결합하는 장치의 컴퓨터 시뮬레이션은 대략 4300K의 컬러온도, 광도 315lpw(루멘/와트), CRI 76을 준다. 450nm에서 방출하는 블루 LED로 부터 블루광의 15%기여와 상기 인광물질로 부터 85%기여를 사용하는 유사한 컴퓨터 시뮬레이션은대략 3600K의 컬러온도, 광도 342lpw(루멘/와트), CRI 65를 가진 백색광원을 준다. 본 발명에 따른 하나 이상의 인광물질이 컬러조정(color adjustment)을 제공하도록 같은 장치내에 결합될 수 있다.
일반적인 설명을 위한 광범위한 백색광원은 평평한 반사패널위에 다수의 블루 LEDs를 위치시키고, 본 발명에 따른 적어도 하나의 인광물질과 에폭시와 같은 폴리메릭 바인더를 포함하는 코팅을 적용한후, 상기 전체 결합구조를 투명한 용접밀폐로 밀봉함으로서 생성될 수 있다. 상기 인광물질/폴리머 코팅은 개개의 LEDs에 직접 적용되거나 또는 전체 패널표면 위에 적용될 수 있다. 전자 경우에, 부가적인 폴리머 코팅이 상기 인광물질이 상기 LEDs에 적용된 후 상기 전체 패널표면 위에 적용될 것이다. 또한, TiO2또는 Al2O3와 같은 불활성 고체입자들이 상기 장치로 부터 광방출의 균등성을 강화하도록 상기 폴리머 매트릭스 내에 제공될 수 있다.
다양한 실시예가 여기서 설명되었으나, 발명의 상세한 설명으로 부터 구성원소들의 다양한 조합, 변형, 등가물, 또는 개량이 본 기술분야의 당업자에게는 명백할 것이며, 이것은 여전히 첨부된 청구범위에서 규정된 본 발명의 범주내에 속한다.

Claims (64)

  1. 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질에 있어서,
    테르븀 및 알루미늄, 갈륨, 및 인듐으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 구성원소를 포함하며,
    상기 인광물질이 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 및 루테튬(Lu)으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속이온으로 활성화 된다. 테르븀은 이트륨, 란타늄, 가도리늄, 사마륨, 및 루테튬으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속이온에 의해 활성화 되는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테르븀이 Y, La, Gd, 및 Sm으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속에 의해 부분적으로 대체되는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  3. 제 2 항에 있어서,
    일반식이 (Tb1-x-yAxREy)3DzO12이며;
    여기서, A는 Y, La, Gd, 및 Sm으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고; RE는 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 및 이들의 결합으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고; D는 Al, Ga, In, 및 이들의 결합으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이며; x는 0 내지 대략 0.5의 범위, y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위, z는 대략 4 내지 대략 5의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  4. 제 3 항에 있어서,
    x는 바람직하게는 0 내지 대략 0.3의 범위, 더 바람직하게는 0 내지 대략 0.2의 범위이며; y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이며; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  5. 제 1 항에 있어서,
    화학식이 (Tb1-xCey)3AlzO12이며, y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2 범위이고, z는 대략 4 내지 대략 5의 범위내인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  6. 제 5 항에 있어서,
    y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이며; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 인광물질은 화학식 (Tb1-yCey)3(Al1-r-sGarIns)zO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이며, z는 대략 4 내지 대략 5의 범위이고, 0≤r≤0.5, 0< s≤0.5, 및 r+s<1 인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인광물질은 화학식 (Tb1-yCey)3(Al1-r-sGarIns)zO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이며, z는 대략 4 내지 대략 5의 범위이고, 0<r≤0.5, 0≤s≤0.5, 및 r+s<1 인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  9. 제 7 항에 있어서,
    y는 바람직하게 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 0.005 내지 0.07의 범위이고; z는 바람직하게 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위이며; r은 바람직하게 대략 0.005 내지 대략 0.3의 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위이며; 및 s는 바람직하게 대략 0.005 내지 대략 0.3의 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2의 범위인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  10. 제 8 항에 있어서,
    y는 바람직하게 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 0.005 내지 0.07의 범위이고; z는 바람직하게 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위이며; r은 바람직하게 대략 0.005 내지 대략 0.3의 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위이며; 및 s는 바람직하게 대략 0.005 내지 대략 0.3의 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2의 범위인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 인광물질의 화학식이 (Tb1-y-u-v-wCeyYuGdvSmw)3AlzO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이고, z는 대략 4 내지 대략 5의 범위이며, 0≤u,v,w ≤0.5, 및 0.0005≤y+u+v+w <1 인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 인광물질의 화학식이 (Tb1-y-u-v-wCeyYuGdvSmw)3AlzO12이며, y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이며; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위이며, u,v,w 각각은 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1 범위인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  13. 제 3 항에 있어서,
    A는 Y 및 Gd로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이며, RE는 Ce이며, D는 Al인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질.
  14. 테르븀의 산소화합물; Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속의 산소화합물; 및 Al, Ga, 및 In으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 원소의 산소화합물을 제공하는 단계;
    혼합물을 형성하도록 상기 산소화합물들을 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합물을 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질로 전환하도록 충분한 시간동안 일정온도의 환원분위기(reducing atmosphere) 하에서 상기 혼합물을 연소하는(firing) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 혼합단계 이전에 Tb, Al, Ga, In, Y, La, Ga, Sm, Ce, Pr, Nd, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 금속 플루오르화물 양(amount)을 첨가하는 단계를 더 포함하며, 상기 양(amount)은 상기의 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 제조하기 위한 플럭스로서 작용될 만큼 충분하게 공급되는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 혼합단계 동안 Tb, Al, Ga, In, Y, La, Ga, Sm, Ce, Pr, Nd, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 금속 플루오르화물 양(amount)을 첨가하는 단계를 더 포함하며, 상기 양(amount)은 상기의 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 제조하기 위한 플럭스로서 작용될 만큼 충분하게 공급되는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 산소화합물이 산화물인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    혼합(mixing)이 상기 혼합물을 스터링하고, 배합하며, 분쇄하는 것으로 구성된 군(group)으로 부터 선택된 방법에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 온도가 대략 900℃ 내지 1700℃ 범위인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 온도가 바람직하게는 대략 1000℃ 내지 1600℃ 범위, 더 바람직하게는 대략 1200℃ 내지 대략 1500℃ 범위인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 시간이 대략 10시간 미만인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 환원분위기가 수소, 일산화탄소, 이들의 혼합물, 및
    이들과 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로 부터 선택된 불활성기체와의 혼합물로 구성된 군으로 부터 선택된 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 환원분위기가 탄소입자로 충전된 밀폐용기내에서 발생되는 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  24. 테르븀의 산소화합물; Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속의 산소화합물; 및 Al, Ga, 및 In으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 원소의 산소화합물을 제공하는 단계;
    상기 산소화합물을 포함하는 제1용액을 제조하는 단계;
    베이스(base)를 포함하는 제2용액을 제공하는 단계;
    침전물을 얻도록 상기 제1용액내에 상기 제2용액을 첨가하는 단계;
    상기 침전물을 분리하는 단계;
    상기 침전물을 탈수하기에 충분한 시간동안 일정온도의 산화분위기 하에서 상기 침전물을 소성(calcining)시키는 단계; 및
    상기 혼합물을 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질로 전환하도록 충분한 시간동안 일정온도의 환원분위기(reducing atmosphere) 하에서 상기 혼합물을 연소하는(firing) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제1용액에 Tb, Al, Ga, In, Y, La, Ga, Sm, Ce, Pr, Nd, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 금속 플루오르화물을 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 산소화합물이 질산염, 황산염, 아세트산염, 시트르산염, 염소산염, 및 이들의 결합으로 구성된 군으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 베이스가 암모늄 수산화물인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 소성이 대략 400℃ 내지 대략 1600℃ 범위의 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 소성이 대략 10시간 미만동안 지속되는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 산화분위기는 산소, 공기, 및 이들과 질소, 헬륨, 아르곤, 크립톤, 및 크세논으로 구성된 군으로 부터 선택된 불활성기체와의 혼합물로 구성된 군으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  31. 제 24 항에 있어서,
    상기 환원분위기가 수소, 일산화탄소, 이들의 혼합물, 및
    이들과 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로 부터 선택된 불활성기체와의 혼합물로 구성된 군으로 부터 선택된 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  32. 제 24 항에 있어서,
    상기 환원분위기가 탄소입자로 충전된 밀폐용기내에서 발생되는 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  33. 제 24 항에 있어서,
    상기 연소가 대략 900℃ 내지 1700℃ 범위의 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 온도가 바람직하게는 대략 1000℃ 내지 1600℃ 범위, 더 바람직하게는 대략 1200℃ 내지 대략 1600℃ 범위인 것을 특징으로 하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질을 생산하는 방법.
  35. 백색광을 방출하는 광원에 있어서,
    상기 광원은
    근UV 내지 블루광 범위의 파장을 가지는 복사를 방출할 수 있는 적어도 하나의 LED; 및
    투명폴리머 및 테르븀과 Al, Ga, 및 In으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 희토류로 활성화 된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질 입자들을 포함하는 인광물질 캐스팅을 포함하며;
    상기 인광물질은 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속이온으로 활성화 되고;
    상기 인광물질 캐스팅은 상기 적어도 하나의 LED를 실질상 둘러싸며;
    상기 인광물질이 상기 적어도 하나의 LED로 부터 방출된 복사의 일부를 흡수하여 가시광 영역의 파장을 가지는 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED에 의해 방출된 상기 복사가 대략 315nm 내지 480nm 범위에 있으며, 상기 인광물질은 대략 490nm 내지 770nm 범위의 파장을 가지는 빛을 방출할 수 있는 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 LED가 바람직하게는 대략 400nm 내지 480nm 범위에서 방출하는 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  38. 제 32 항에 있어서,
    상기 테르븀이 Y, La, Gd, 및 Sm으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속에 의해 부분적으로 대체되는 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  39. 제 32 항에 있어서,
    상기 희토류로 활성화된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질은 화학식이 (Tb1-x-yAxREy)3DzO12이며, 여기서 A는 Y, La, Gd, 및 Sm으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고; RE는 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 및 이들의 결합으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고; D는 Al, Ga, In, 및 이들의 결합으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이며; x는 0 내지 대략 0.5의 범위이고, y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이며, z는 대략 4 내지 대략 5의 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  40. 제 39 항에 있어서,
    x는 바람직하게는 0 내지 대략 0.3의 범위, 더 바람직하게는 0 내지 대략 0.2의 범위이며; y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이며; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  41. 제 35 항에 있어서,
    상기 희토류로 활성화된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질은 화학식이 (Tb1-yCey)3AlzO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2 범위이며, z는 대략 4 내지 대략 5 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  42. 제 41 항에 있어서,
    y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이며; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  43. 제 35 항에 있어서,
    상기 인광물질의 화학식은 (Tb1-yCey)3(Al1-r-sGarIns)zO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이고, z는 대략 4 내지 대략 5 범위이며, 0≤r≤0.5, 0<s≤0.5 및 r+s<1 인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  44. 제 35 항에 있어서,
    상기 인광물질의 화학식은 (Tb1-yCey)3(Al1-r-sGarIns)zO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이고, z는 대략 4 내지 대략 5 범위이며, 0<r≤0.5, 0≤s≤0.5 및 r+s<1 인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  45. 제 43 항에 있어서,
    y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이고; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위이며; r은 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위이며; s는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  46. 제 44 항에 있어서,
    y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이고; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위이며; r은 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위이며; s는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  47. 제 35 항에 있어서,
    상기 희토류로 활성화된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질은 화학식이 (Tb1-y-u-v-wCeyYzGdvSmw)3AlzO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이고, z는 대략 4 내지 대략 5 범위이며, 0≤u,v,w ≤0.5, 및 0.0005≤y+u+v+w <1 인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  48. 제 47 항에 있어서,
    y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이고; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위이며; u,v,w 각각은 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.005 내지 대략 0.1 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  49. 제 39 항에 있어서,
    A는 Y 또는 Gd로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고, RE는 Ce이며, 및 D는 Al인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  50. 백색광을 방출하는 광원에 있어서,
    상기 광원은
    근UV 내지 블루광 범위의 파장을 가지는 복사를 방출할 수 있는 적어도 하나의 LED; 및
    투명폴리머 및 테르븀과 Al, Ga, 및 In으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 희토류로 활성화된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질 입자들을 포함하는 코팅재를 포함하며;
    상기 인광물질은 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속이온으로 활성화 되고;
    상기 코팅재는 상기 적어도 하나의 LED에 인접하게 위치되며;
    상기 인광물질이 상기 적어도 하나의 LED로 부터 방출된 복사의 일부를 흡수하여 가시광 영역의 파장을 가지는 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED에 의해 방출된 상기 복사가 대략 315nm 내지 480nm 범위에 있으며, 상기 인광물질은 대략 490nm 내지 770nm 범위의 파장을 가지는 빛을 방출할 수 있는 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 LED가 바람직하게는 대략 400nm 내지 대략 480nm 범위에서 방출하는 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  53. 제 50 항에 있어서,
    상기 테르븀이 Y, La, Gd, 및 Sm으로 구성된 군으로 부터 선택된 적어도 하나의 희토류 금속에 의해 부분적으로 대체되는 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  54. 제 50 항에 있어서,
    상기 희토류로 활성화된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질은 화학식이 (Tb1-x-yAxREy)3DzO12이며, 여기서 A는 Y, La, Gd, 및 Sm으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고; RE는 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 및 이들의 결합으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고; D는 Al, Ga, In, 및 이들의 결합으로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이며; x는 0 내지 대략 0.5의 범위이고, y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이며, z는 대략 4 내지 대략 5의 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  55. 제 54 항에 있어서,
    x는 바람직하게는 0 내지 대략 0.3의 범위, 더 바람직하게는 0 내지 대략 0.2의 범위이며; y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이며; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  56. 제 50 항에 있어서,
    상기 희토류로 활성화된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질은 화학식이 (Tb1-yCey)3AlzO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2 범위이며, z는 대략 4 내지 대략 5 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  57. 제 56 항에 있어서,
    y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이며; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  58. 제 50 항에 있어서,
    상기 인광물질의 화학식은 (Tb1-yCey)3(Al1-r-sGarIns)zO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이고, z는 대략 4 내지 대략 5 범위이며, 0≤r≤0.5, 0<s≤0.5 및 r+s<1 인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  59. 제 50 항에 있어서,
    상기 인광물질의 화학식은 (Tb1-yCey)3(Al1-r-sGarIns)zO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이고, z는 대략 4 내지 대략 5 범위이며, 0<r≤0.5, 0≤s≤0.5 및 r+s<1 인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  60. 제 58 항에 있어서,
    y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이고; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위이며; r은 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위이며; s는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  61. 제 59 항에 있어서,
    y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이고; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위이며; r은 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위이며; s는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.05 내지 대략 0.2 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  62. 제 50 항에 있어서,
    상기 희토류로 활성화된 테르븀을 포함한 가넷 인광물질은 화학식이 (Tb1-y-u-v-wCeyYuGdvSmw)3AlzO12이며, 여기서 y는 대략 0.0005 내지 대략 0.2의 범위이고, z는 대략 4 내지 대략 5 범위이며, 0≤u,v,w ≤0.5, 및 0.0005≤y+u+v+w <1 인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  63. 제 59 항에 있어서,
    y는 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.1의 범위, 더 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.07의 범위이고; z는 바람직하게는 대략 4.5 내지 5의 범위, 더 바람직하게는 대략 4.6 내지 대략 5의 범위이며; u,v,w 각각은 바람직하게는 대략 0.005 내지 대략 0.3 범위, 더 바람직하게는 0.005 내지 대략 0.1 범위인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
  64. 제 54 항에 있어서,
    A는 Y 또는 Gd로 구성된 군으로 부터 선택된 원소이고, RE는 Ce이며, 및 D는 Al인 것을 특징으로 하는 백색광을 방출하는 광원.
KR10-2003-7015070A 2001-06-01 2002-05-29 광역스펙트럼 테르븀을 포함한 가넷 인광물질과 그것과결합한 백색광원 KR20040012846A (ko)

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