KR20040082543A - 스트론튬알루미네이트 형광체 및 이를 포함하는발광다이오드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스트론튬알루미네이트 형광체 및 이를 포함하는 발광다이오드에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 스트론튬알루미네이트 형광체는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로 이루어진다.
화학식 1
a(A(1-x)O)ㆍb(B2-yO3(x+2y/3)):Cx,Dy
상기 식에서, A는 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba) 및 칼슘(Ca)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, B는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 티타늄(Ti), 비스무트(Bi) 및 인듐(In)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, C는 유로퓸(Eu), 망간(Mn), 사마륨(Sm)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, D는 세륨(Ce), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 이트륨(Y)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되어지는 적어도 하나의 원소이고, x는 0≤x≤0.2을 만족하고, y는 0≤y≤0.2을 만족하며, a와 b는 0.1≤a/b≤2를 만족한다.
Description
본 발명은 스트론튬알루미네이트 형광체 및 이를 포함하는 발광다이오드에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 발광다이오드(LED)를 여기원으로 사용하여 형광체를 발광시킴으로써 백색광, 혹은 상용이 가능한 발광색을 방출하는 발광 LED 소자를 제작하는 것 즉, 근자외선 스펙트럼(near UV spectrum) 범위에서 방출되는 광원에 의해 여기되어 녹색, 파란색을 발광하는 스트론튬알루미네이트 형광체 및 이를 포함하면서 스트론튬 바륨 실리케이트와의 혼합에 의해 백색광을 방출하는 발광다이오드에 관한 것이다. 특히, 다이오드(LED)에서 1차적으로 방출되는 380nm 내지 430nm의 광자(photon)로 혼합된 형광체를 여기시켜 형광체로부터 얻어지는 2차광으로 원하는 광을 방출하는 구조이다. 이때 사용되는 형광체는 알루미네이트(aluminate)계열 형광체와 실리케이트(silicate)계열 형광체이다.
이전의 논문에서 유로퓸(Eu)이 첨가된, 스트론튬알루미네이트 인광 물질의 자외선을 통한 청색 여기(excitation)형광체의 상용에 대해 이미 공개하고 있다(Eu2+이 첨가된 스트론튬알루미네이트의 발광 성질과 에너지 전달). 이는 녹색 및 청색 스펙트럼 영역에서 발광한다. 그러나, 인광 물질인 스트론튬알루미네이트는 LED(Light Emitting Diode)에 대한 응용에 사용된 경우는 없는 상태로 오직 storage phosphor로서의 응용만이 보고되고 있는 상태이다. 이에 대한 구체적인 응용은 여기서 설명하지 않는다.
백색광을 방출하는 발광 변환 발광다이오드(luminescence conversion LED)는 현재 대략 470㎚의 파장을 가지는 청색 Ga(In)N 발광다이오드와 황색광을 방출하는YAG:Ce3+인광물질(미합중국 특허 제5,998,925호와 유럽특허 제862,794호)의 결합으로 만들어진다. 그러나, 이러한 백색광 발광다이오드는 범용 조명용으로 단지 제한된 범위 내에서만 사용되는데, 이는 색 성분의 부재(주로 적색광 성분)로 인해 연색성(color rendering)이 나빠지기 때문이다. 대체 방법은 적색, 녹색, 청색 삼색을 섞어서 백색광이 나오게 하는 방법(예를 들면, 국제특허공개공보 WO 98/39805호를 참조)과 청색, 황색을 섞어서 백색광이 나오는 방법이 있다.
백색 발광다이오드를 위한 해결책으로 특히 적녹청(RGB) 접근법, 다른 말로 하면 적색, 녹색, 청색 삼색의 혼합에 의한 접근 방법과 황청(OG)접근법, 즉, 황색과 녹색을 이용한 접근 방법등이 이용될 수 있다. 적녹청(RGB) 접근법은 적색, 녹색, 청색의 LED들을 적절히 조합하여 백색광을 생성하는 방법이다. 이들 방법은 개별적으로 성능 및 제조방법이 최적화된 LED들을 사용하기 때문에 우수한 색 랜더링(Color rendering)을 얻을 수 있는 장점이 있는 반면에 구동조건의 조정이 난이하고, 여러 개의 LED들을 조합하여야 하기 때문에 제조가격이 매우 높다는 단점이 있다. 이 같은 어려움을 극복하기 위한 방법이 LED에 형광체를 도포하여 형광체로부터 발광하는 2차 광원을 이용하는 방법이라 대표적인 방법이 일본국 소재 니찌아사에서 개발한 청색 LED에 오렌지색을 내는 YAG:Ce형광체를 도포하여 백색광을 얻는 방식이다(미합중국 특허 제6,069,440호). 이 같은 방식은 2차광을 이용하면서 발생하는 양자결손(quantum deficits) 및 재방사효율에 기인한 효율이 감소하고, 색 랜더링이 용이하지 않다는 단점에도 불구하고 구동이 용이하고 가격이 현저히 저렴하다는 이점 때문에 널리 상용화되어 있다. 또한, 기존에 생산되고 있는 황색과 청색 LED를 이용한 백색 발광다이오드의 경우, 연색성 등의 문제로 조명용으로서의 한계가 있는 것이 사실이다. 그러나, 적녹청 접근법과 황청 접근법에 따르면, 이러한 문제점을 개선할 수 있다. 이를 위해 가장 시급히 개발되어야 할 형광체중 하나가 바로 청색 형광체이다.
본 발명의 목적은 근자외선 스펙트럼(near UV spectrum) 범위에서 방출되는 광원에 의해 여기되어 녹색, 청색을 발광하는 스트론튬알루미네이트 형광체 및 황색 발광을 하는 스트론튬 바륨 실리케이트를 통하여 백색광을 방출하는 발광다이오드를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 청색 발광다이오드의 광발광 세기를 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1의 발광다이오드의 색좌표이다.
도 3은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 녹색 형광체의 발광 파장을 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 3의 녹색 형광체와 근자외선 발광다이오드의 결합에 따른 광발광 세기를 나타내는 그래프이다.
도 5는 부활제로서의 유로퓸의 농도에 따른 색좌표이다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 청색 형광체와 근자외선 발광다이오드의 결합에 따른 광발광 세기를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 녹색 형광체, 청색 형광체, 상용화된 황색 형광체로서의 스트론튬바륨실리케이트를 합성하여 제조되는 발광다이오드의 색좌표이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로 이루어짐을 특징으로 하는 스트론튬알루미네이트 형광체이다.
화학식 1
a(A(1-x)O)ㆍb(B2-yO3(x+2y/3)):Cx,Dy
상기 식에서, A는 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba) 및 칼슘(Ca)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, B는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 티타늄(Ti), 비스무트(Bi) 및 인듐(In)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, C는 유로퓸(Eu), 망간(Mn), 사마륨(Sm)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, D는 세륨(Ce), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 이트륨(Y)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되어지는 적어도 하나의 원소이고, x는 0≤x≤0.2을 만족하고, y는 0≤y≤0.2을 만족하며, a와 b는 0.1≤a/b≤2를 만족한다.
본 발명에 따른 스트론튬알루미네이트 형광체를 포함하는 발광다이오드는, 통상의 자외선 방출 다이오드를 1차광원으로 이용하여 상기 화학식 1의 형광체를 여기시켜 발광되도록 상기 자외선 방출 다이오드에 상기 화학식 1의 형광체를 인접하게 위치하도록 조합하여 이루어진다.
본 발명에 따른 스트론튬알루미네이트 형광체를 포함하는 백색광 발광다이오드는, 통상의 자외선 방출 다이오드를 1차광원으로 이용하여 상기 화학식 1의 형광체를 여기시키고, 이로부터 발광하는 2차광과 상용 황색 형광체로서 스트론튬바륨실리케이트 형광체를 여기시켜 발광하는 2차광이 조합되도록 상기 자외선 방출 다이오드에 상기 화학식 1의 형광체 및 상기 스트론튬바륨실리케이트 형광체를 혼합 또는 인접하게 위치하도록 조합하여 상기 2차광들의 조합에 의한 백색광을 방출시키도록 이루어진다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 스트론튬알루미네이트 형광체는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물;
화학식 1
a(A(1-x)O)ㆍb(B2-yO3(x+2y/3)):Cx,Dy
상기 식에서, A는 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba) 및 칼슘(Ca)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, B는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 티타늄(Ti), 비스무트(Bi) 및 인듐(In)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, C는 유로퓸(Eu), 망간(Mn), 사마륨(Sm)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, D는 세륨(Ce), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 이트륨(Y)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되어지는 적어도 하나의 원소이고, x는 0≤x≤0.2을 만족하고, y는 0≤y≤0.2을 만족하며, a와 b는 0.1≤a/b≤2를 만족하도록 이루어짐을 특징으로 한다. 또한, 바람직하게는 상기 a와 b는 1:2, 2:3, 4:7의 비율 중에 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 유로퓸(Eu)이 첨가된 스트론튬알루미네이트 구조는 매우 적당한 녹색광 혹은 파란색 인광물질로 바람직하다. 유로퓸의 농도는 광원 특히, 발광다이오드에서 사용되는 경우 방출된 빛의 색상 로커스에 영향을 미친다. 이 인광물질의 색상 로커스는 유로퓸과 디스프로슘(Eu:Dy)을 사용하여 추가적으로 미세 조정될 수 있으며, 이는 발광다이오드의 어떤 다른 인광물질(황색이나 청색)에도 단순화하거나 최적화하여 적용시킬 수 있다.
본 발명에 따른 인광물질들이 높은 연색성의 백색광 발광다이오드 제조에 사용되는 것은 매우 유리하다. 이 목적을 위해 인광 물질들은 서로 분리되거나 또는 혼합되어서 적용되고, 만약 적당하다면, 가능한 투명한 바인더로 결합된다(유럽 특허 제862,794호). 인광물질들은, 자외선에서 방출하고 원하는 색상 로커스를 가지는 전체적인 방출이 형성될 만큼 충분히 넓은 영역(특히 적색의 비율이 높은)의 다른 스펙트럼 영역(주로 황색이나 녹색의 영역)에서 자외선을 다시 방출하는 발광다이오드로부터 전부 또는 일부의 빛을 흡수한다. 색상 로커스는 넓은 범위 안에서 정해질 수 있다.
본 발명에 따른 스트론튬알루미네이트 형광체를 포함하는 발광다이오드는, 통상의 자외선 방출 다이오드를 1차광원으로 이용하여 상기 화학식 1의 형광체를 여기시켜 발광되도록 상기 자외선 방출 다이오드에 상기 화학식 1의 형광체를 인접하게 위치하도록 조합하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기에서 자외선 방출 다이오드는 자외선 또는 근자외선을 방출하는 다이오드로서 국내외 유수의 제조업자들에 의해 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 스트론튬알루미네이트 형광체를 포함하는 발광다이오드는, 통상의 자외선 방출 다이오드를 1차광원으로 이용하여 상기 화학식 1의 형광체를 여기시키고, 이로부터 발광하는 2차광과 스트론튬바륨실리케이트 형광체를 여기시켜 발광하는 2차광이 조합되도록 상기 자외선 방출 다이오드에 상기 화학식 1의 형광체 및 상기 스트론튬바륨실리케이트 형광체를 혼합 또는 인접하게 위치하도록 조합하여 상기 2차광들의 조합에 의한 백색광을 방출시키도록 이루어짐을 특징으로 한다.
상기한 바의 본 발명에 따른 발광다이오드는 백색광을 방출하는 조명기구의 개발과 연결하면 특히 유리하다. 이 조명기구는 발광다이오드 어레이 또는 각각의 발광다이오드들에 기반을 두고 있는 조명기구이거나, 인광물질들이 직접적으로 혹은 간접적으로 칩과 접촉하고 있는, 다시 말하면 칩에 직접적으로 사용되거나, 칩을 둘러싸고 있는 합성수지에 내장되어 있는, 직접 발광 변환 발광다이오드 조명기구로 구성될 수 있다.
백색광은 300 내지 470㎚ 사이의 방출파장(피크파장)을 가지는 자외선이나 청색광(본 명세서에는 전반적으로 '단파'광으로 언급됨)을 방출하는 발광다이오드들의 조합에 의하여 발생될 수 있고, 본 발명에 따르면 완전히 또는 부분적으로 발광다이오드들과 스스로로부터의 방사를 흡수하는 인광물질의 혼합물은, 그 혼합물에 발광다이오드의 빛이 함께 더하여져서 연색성이 좋은 백색광이 되는 스펙트럼 영역에서 빛을 방출한다. 자외선 발광다이오드의 경우 방출 파장(피크 파장)이 대략 380 내지 420㎚ 사이인 경우에 특히 효율적인 여기가 달성된다.
그 결과는 주기율표상의 Ⅱ족 원소를 이용한 인광물질에 기반을 둔(예를 들면, 스트론튬알루미네이트의 10 내지 50중량%를 혼합하는 것에 의한) 공지된 백색광 발광다이오드의 개선된 연색성이다.
본 발명에 따르면, 이 인광 물질은 300 내지 420㎚의 파장을 갖는 일차 자외선 광원에 의하여 여기된 3색의 혼합에 특히 유리하게 기반을 두고 있는 백색광 발광다이오드의 사용을 위한 방출에 적당하다. 유로퓸의 비율 x가 0.001 내지 0.3 사이인 경우가 유리하며, 이것이 0.01 내지 0.2 사이인 경우는 더욱 유리하다. 이는 실험식인 Sr4-xAl14O25Eux를 제공한다.
적당한 1차광원은 직접 황청 조합이나 적녹청 조합의 인광물질에 의해 자외선으로 일차방출된 발광을 백색광으로 변환하여 백색광을 생성시키는 발광다이오드이다. 대개 본 명세서에서 청색, 황색, 녹색이라는 단어는 청색은 430 내지 470㎚, 그리고 녹색은 490 내지 525㎚, 황색은 545 내지 590㎚의 영역에서 방출되는 최대치를 의미하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
사용되는 일차 광원은 자외선을 방출하는 칩으로부터의 발광이다. 특히 바람직한 결과는 최대의 방출이 380 내지 420㎚ 영역에서 얻어지는 자외선 발광다이오드(UV-LED)의 사용으로 얻어진다. 스트론튬알루미네이트와 스트론튬바륨실리케이트의 스펙트럼을 고려하면, 최적조건은 390 내지 410㎚의 영역에서 발견된다.
일차방사로서 자외선을 방출하는 매우 적당한 발광다이오드는 Ga(In)N발광다이오드이거나, 이에 대체하여 380 내지 420㎚의 영역에서 방출하는 다른 단파의 발광다이오드가 될 수 있다. 특히 주 방출영역이 자외선영역(390 내지 410㎚)에 있는 경우가 추천할 만한데, 이는 이 경우에 가장 효율이 높기 때문이다.
본 발명은 통상적으로 사용되는 파란색 LED와 YAG:Ce형광체를 이용한 백색LED와는 달리 유사 UV파장대(360 내지 420㎚)를 여기원으로 하여 비-YAG:Ce형광체를 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발광시스템은 기존의 통상적인 백색LED에 대하여 향상된 성능을 나타낸다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.
이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.
실시예 1
본 발명에 따른 형광체로서 근자외선에서 청색발광을 하는 SrOㆍ2Al2O3:Eu 및 2SrOㆍ3Al2O3:Eu을 제조하였으며, 부활제로서 사용되는 유로퓸의 스트론튬에 대한 혼합비율에 따라 발광색을 변화시킬 수 있었으며, 온도변화를 통해 발광되는 광의 빛을 조절하였다.
위 형광체의 합성은 다음과 같은 방식을 따른다.
전구체로서 SrCO3, Al2O3, Eu2O3가 사용되었으며, 환원반응시 유동성을 높이기 위하여 플럭스로 붕산(boric acid)(전체 전구체의 약 2 내지 20중량%)가 사용되었다. 상기 물질들을 적절한 비율로 혼합하여 볼밀법을 통해 12 내지 24시간 정도 밀링하였다. 이때 볼밀법은 습식법이나 건식법 모두 사용될 수 있다. 이를 통해 나온 분체를 적절한 크기의 펠렛 형태로 만든 후, 환원분위기에서 1,000 내지 1,500℃ 사이에서 2 내지 8시간 동안 열처리를 하였다. 이를 통해 제조된 물질을 다시 볼밀법을 통해 분쇄시킨 후, 1,000 내지 1,500℃ 사이에서 다시 2 내지 8시간 동안 2차 열처리를 하여 소정의 형광체를 수득하였다.
본 발명에 따른 형광체를 근접 UV LED에 혼입함으로써 형광체와 UV LED가 결합되어 새로운 색을 내는 LED를 제조하였다. 이에 대한 LED 제조방법을 간단히 설명하면 다음과 같다.
청색 형광체인 SrOㆍ2Al2O3:Eu 또는 2SrOㆍ3Al2O3:Eu를 적정량(여기서 적정량이라 함은 에폭시수지와 형광체의 질량비를 뜻한다. 본 실험에서는 형광체의 양을 에폭시수지에 대해서 5 내지 80중량%까지 조절하여 실험하였다)을 측정하는 한편, LED용으로 사용되는 에폭시수지와 경화제를 적정량(여기서 적정량이라 함은 에폭시수지와 경화제의 질량비를 뜻한다. 본 실험에서는 경화제의 양을 에폭시수지에 대해서 30 내지 70중량%까지 조절하여 실험하였다)로 섞어 잘 혼합시켰다. 그 다음, 측정된 형광체를 에폭시수지 혼합물에 주입하여 잘 혼합하고 탈포과정을 거치도록 하였다. 이 혼합물의 적정량을 LED에 주입한 후, 100 내지 200℃의 온도를 유지하는 진공건조기에 넣고 1시간정도 열처리를 하였다.
이를 통해 제조되어진 LED의 PL 스펙트럼을 도 1에 나타내었다.
도 1의 좌측면의 스펙트럼은 근자외선의 스펙트럼이고, 오른쪽의 스펙트럼은 제조된 청색 형광체로 인해 발생되는 2차 광에 대한 발광스펙트럼이다. 청색 형광체의 경우, 온도와 유로품의 농도에 따라서 색좌표를 0.1003 < x < 0.2386, 그리고 0.1127 < y < 0.6066에서 변화시킬 수 있다. 이를 통해 제조되는 청색 LED의 대표적인 색좌표를 도 2에 나타내었다.
실시예 2
본 발명에 따른 형광체로서 근자외선에서 녹색발광을 하는 4SrOㆍ7Al2O3:Eu을 제조하였으며, 부활제로서 사용되는 유로퓸의 스트론튬에 대한 혼합비율에 따라 발광색을 변화시킬 수 있었으며, 온도변화를 통해 발광되는 광의 빛을 조절하였다.
위 형광체의 합성은 다음과 같은 방식을 따른다.
전구체로서 SrCO3, Al2O3, Eu2O3가 사용되었으며, 환원반응시 유동성을 높이기 위하여 플럭스로 붕산(전체 전구체의 약 2 내지 20중량%)가 사용되었다. 상기 물질들을 적절한 비율로 혼합하여 볼밀법을 통해 12~24시간정도 밀링작업을 거치도록 하였다. 이때 볼밀법은 습식법이나 건식법 모두 사용될 수 있다. 이를 통해 나온 분체를 적절한 크기의 펠렛 형태로 만든 후, 환원분위기에서 1,000 내지 1,500℃ 사이에서 2 내지 8시간 동안 열처리를 하였다. 이를 통해 제조된 물질을 다시 볼밀법을 통해 분쇄시킨 후, 1,000 내지 1,500℃ 사이에서 다시 2 내지 8시간 동안 2차 열처리를 하였다.
본 발명에 따른 형광체를 근접 UV LED에 혼입함으로써 형광체와 UV LED가 결합되어 새로운 색을 내는 LED를 제조하였다. 이에 대한 LED 제조방법을 간단히 설명하면 다음과 같다.
녹색 형광체인 4SrOㆍ7Al2O3:Eu를 적정량(여기서 적정량이라 함은 에폭시수지와 형광체의 질량비를 뜻한다. 본 실험에서는 형광체의 양을 에폭시수지에 대해서 5 내지 80중량%까지 조절하여 실험하였다)을 측정하는 한편, LED용으로 사용되는 에폭시수지와 경화제를 적정량(여기서 적정량이라 함은 에폭시수지와 경화제의 질량비를 뜻한다. 본 실험에서는 경화제의 양을 에폭시수지에 대해서 30 내지 70중량%까지 조절하여 실험하였다)로 섞어 잘 혼합하였다. 그 다음, 측정된 형광체를 에폭시수지 혼합물에 주입하여 잘 혼합하고 탈포과정을 거치도록 하였다. 이 혼합물의 적정량을 LED에 주입한 후, 100 내지 200℃의 온도를 유지하는 진공건조기에 넣고 1시간정도 열처리를 하였으며, 수득된 형광체의 발광파장을 측정하여 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 약 (a)476㎚, (b)516㎚의 사이의 범위를 형광체 합성 방법에 따라 제조할 수 있었다.
또한, 상기 형광체와 UV LED의 결합에 따른 광발광 세기를 도 4에 나타내었다. 405㎚의 근자외선 파장과 녹색 형광체의 파장이 합쳐져서 색좌표 상으로는 약간 좌측 하부로 이동하는 것을 알 수 있었다. 이에 대한 색좌표는 도 5에 나타낸 바와 같이, 그 광발광 세기(PL intensity)는 20원자%일때의 색좌표와 일치한다고 할 수 있다.
실시예 3
본 발명에 따른 형광체와 상용 황색 형광체인 스트론튬바륨실리케이트를 혼합, 근접 UV LED에 혼입함으로써 백색 LED를 제조하였다(스트론튬바륨실리케이트 합성에 관한 참고문헌 : J.Electrochemical Society: SOLID STATE SCIENCE, Vol. 115, No. 11, p 1181-1184 1968). 제조방법은 다음과 같다.
청색 형광체인 SrOㆍ2Al2O3:Eu 및 2SrOㆍ3Al2O3:Eu와 스트론튬바륨실리케이트를 적정량(여기서 적정량이라 함은 에폭시수지와 형광체의 질량비를 뜻한다. 본 실험에서는 형광체의 양을 에폭시수지에 대해서 5~80 wt%까지 조절하여 실험하였다.)을 측정하는 한편, LED용으로 사용되는 에폭시수지와 경화제를 적정량(여기서 적정량이라 함은 에폭시수지와 경화제의 질량비를 뜻한다. 본 실험에서는 경화제의 양을 에폭시수지에 대해서 30 내지 70중량%까지 조절하여 실험하였다)로 섞어 잘 혼합하였다. 그 다음, 혼합된 형광체의 적정량을 에폭시수지 혼합물에 주입하여 잘 혼합하고 탈포과정을 거치도록 하였다. 이 혼합물의 적정량을 LED에 주입한 후, 100 내지 200℃의 온도를 유지하는 진공건조기에 넣고 1시간정도 열처리를 하였다. 이를 통해 얻어진 백색 LED의 광발광 스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6의 (a)의 스펙트럼은 청색 형광체와 결합된 근자외선 LED의 발광스펙트럼을 나타내고 있고, (b)의 스펙트럼은 황색 형광체와 결합된 근자외선 LED의 발광스펙트럼을 보여주고 있으며, 이 두 가지 형광체의 적절한 조합과 근자외선 LED와의 결합에 의해 제조된 백색 LED의 발광스펙트럼은 (c)로 나타내고 있다.
또한, 상기한 백색 LED의 색좌표는 SrOㆍ2Al2O3:Eu 및 2SrOㆍ3Al2O3:Eu의 청색 형광체와 4SrOㆍ7Al2O3:Eu인 녹색 형광체, 그리고 스트론튬 바륨 실리케이트와 합성하여 제조될 수 있는 LED로서, 도 7에 나타난 바와 같은 색좌표를 보여주고 있다. 좌측의 곡선으로 표시되어진 부분은 청색 형광체와 녹색형광체로서 표현할 수 있는 색의 영역을 모두 나타내고 있음을 확인할 수 있었다.
상기한 실시예들을 종합한 결과, 본 발명에 따라 발광다이오드(LED)를 여기원으로 사용하여 형광체를 발광시킴으로써 백색광, 혹은 상용이 가능한 발광색을 방출하는 발광 LED 소자를 제작하는 것 즉, 근자외선 스펙트럼(near UV spectrum) 범위에서 방출되는 광원에 의해 여기되어 녹색, 파란색을 발광하는 스트론튬알루미네이트 형광체 및 이를 포함하면서 스트론튬 바륨 실리케이트와의 혼합에 의해 백색광을 방출하는 발광다이오드를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 의하면 양호한 녹색, 파란색 발광 형광체 및 백색광 방출 발광다이오드를 제공하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (3)
- 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로 이루어짐을 특징으로 하는 스트론튬알루미네이트 형광체;화학식 1a(A(1-x)O)ㆍb(B2-yO3(x+2y/3)):Cx,Dy상기 식에서, A는 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba) 및 칼슘(Ca)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, B는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 티타늄(Ti), 비스무트(Bi) 및 인듐(In)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, C는 유로퓸(Eu), 망간(Mn), 사마륨(Sm)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이고, D는 세륨(Ce), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 이트륨(Y)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되어지는 적어도 하나의 원소이고, x는 0≤x≤0.2을 만족하고, y는 0≤y≤0.2을 만족하며, a와 b는 0.1≤a/b≤2를 만족한다.
- 통상의 자외선 방출 다이오드를 1차광원으로 이용하여 상기 청구항 1의 상기 화학식 1의 형광체를 여기시켜 발광되도록 상기 자외선 방출 다이오드에 상기 화학식 1의 형광체를 인접하게 위치하도록 조합하여 이루어짐을 특징으로 하는 스트론튬알루미네이트 형광체를 포함하는 발광다이오드.
- 통상의 자외선 방출 다이오드를 1차광원으로 이용하여 상기 청구항 1의 상기 화학식 1의 형광체를 여기시키고, 이로부터 발광하는 2차광과 상용 황색 형광체로서 스트론튬바륨실리케이트 형광체를 여기시켜 발광하는 2차광이 조합되도록 상기 자외선 방출 다이오드에 상기 화학식 1의 형광체 및 상기 스트론튬바륨실리케이트 형광체를 혼합 또는 인접하게 위치하도록 조합하여 상기 2차광들의 조합에 의한 백색광을 방출시키도록 이루어짐을 특징으로 하는 스트론튬알루미네이트 형광체를 포함하는 백색광 발광다이오드.
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|---|---|---|---|---|
| US8017038B2 (en) | 2009-09-04 | 2011-09-13 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Green phosphor and plasma display panel including the same |
| CN115261018A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-11-01 | 甘肃颐年聚光科技有限责任公司 | 一种能促进大棚植物生长的红色无机荧光粉及其制备方法 |
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2003
- 2003-03-19 KR KR1020030017116A patent/KR20040082543A/ko not_active Application Discontinuation
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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