KR20130091751A - 옥시니트라이드 인광체, 제조 방법 및 발광 기구 - Google Patents

옥시니트라이드 인광체, 제조 방법 및 발광 기구 Download PDF

Info

Publication number
KR20130091751A
KR20130091751A KR1020137004344A KR20137004344A KR20130091751A KR 20130091751 A KR20130091751 A KR 20130091751A KR 1020137004344 A KR1020137004344 A KR 1020137004344A KR 20137004344 A KR20137004344 A KR 20137004344A KR 20130091751 A KR20130091751 A KR 20130091751A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
less
phosphor
oxynitride
oxynitride phosphor
formula
Prior art date
Application number
KR1020137004344A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101858279B1 (ko
Inventor
댄 한큐
샤말라 할라디 수브라야 바트
프라산트 쿠마 남말워
사트야 키쇼어 마네팔리
아난트 아츄트 셋루어
디감버 구루다스 포롭
Original Assignee
제너럴 일렉트릭 캄파니
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 제너럴 일렉트릭 캄파니 filed Critical 제너럴 일렉트릭 캄파니
Publication of KR20130091751A publication Critical patent/KR20130091751A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101858279B1 publication Critical patent/KR101858279B1/ko

Links

Images

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
    • 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
    • C09K11/0883—Arsenides; Nitrides; Phosphides
    • 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
    • C09K11/55—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing beryllium, magnesium, alkali metals or alkaline earth metals
    • 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
    • C09K11/59—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing silicon
    • 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
    • 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
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77347—Silicon Nitrides or Silicon Oxynitrides
    • 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
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77348—Silicon Aluminium Nitrides or Silicon Aluminium Oxynitrides
    • 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
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/7735—Germanates
    • 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
    • C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/77927—Silicon Nitrides or Silicon Oxynitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/54—Screens on or from which an image or pattern is formed, picked-up, converted, or stored; Luminescent coatings on vessels
    • H01J1/62—Luminescent screens; Selection of materials for luminescent coatings on vessels
    • H01J1/63—Luminescent screens; Selection of materials for luminescent coatings on vessels characterised by the luminescent material
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

옥시니트라이드 인광체에 관한 것이다. 상기 옥시니트라이드 인광체는 하기 화학식 1이다:
화학식 1
ApBqOrNs:R
상기 식에서,
A는 바륨, 또는 바륨과, Li, Na, K, Y, Sc, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, 및 Lu 중 하나 이상의 조합이고;
B는 규소, 또는 규소와, Al, B, Ga, 및 Ge 중 하나 이상의 조합이고;
R은 유로퓸, 또는 유로퓸과, Ce, Pr, Sm, Nd, Tb, Dy, Yb, Tm, Er, Ho, 및 Mn 중 하나 이상의 조합이고;
p, q, r, s는, p가 약 2 초과 약 6 미만이고, q가 약 8 초과 약 10 미만이고, r이 약 0.1 초과 약 6 미만이고, s가 약 10 초과 약 15 미만이도록 하는 수이다. 상기 옥시니트라이드 인광체의 제조 방법 및 상기 옥시니트라이드 인광체를 포함하는 발광 기구도 포함된다.

Description

옥시니트라이드 인광체, 제조 방법 및 발광 기구{OXYNITRIDE PHOSPHORS, METHOD OF PREPARATION, AND LIGHT EMITTING INSTRUMENT}
본 발명은 일반적으로 옥시니트라이드 인광체, 그의 제조 방법 및 옥시니트라이드 인광체를 포함하는 발광 장치에 관한 것이다.
과거 수십년 동안, 인듐 갈륨 니트라이드(InGaN) 발광 다이오드(LED)의 인광체 다운 변환에 기초한 고상 조명의 개발 및 돌파구는 통상적인 형광 램프 및 백열 램프를 대체할 잠재력을 보여 왔다. 발광 다이오드 및 레이저(둘다 본원에서 일반적으로 LED로 지칭됨)를 포함하는, 이러한 착색된 반도체 발광 장치는 또한 갈륨 니트라이드(GaN)와 같은 III족 내지 V족 합금으로부터 제조되어 왔다. LED를 형성하기 위해서, 합금의 층들은 전형적으로 기판, 예를 들어 규소 카바이드 또는 사파이어 위에 에피텍셜 방식으로 침착되고, 다양한 n 및 p 타입 도판트들로 도핑되어 특성들, 예를 들어 발광 효율이 개선될 수 있다. InGaN계-LED와 관련하여, 광은 일반적으로 전자기 스펙트럼의 UV 및/또는 청색 영역에서 방출된다. 최근까지, LED에 의해 생성되는 광의 본태적인 색상으로 인하여, 밝은 백색 광이 요구되는 조명 용도의 경우에는 적합하지 않았다.
최근에, LED로부터 방출된 광을 조명 목적을 위해 유용한 광으로 전환시키기 위한 기법들이 개발되어 왔다. 하나의 기법에서, LED는 인광체 층으로 코팅되거나 덮힌다. 인광체는, 전자기 스펙트럼의 일정 부분의 방사선 에너지를 흡수하고 전자기 스펙트럼의 다른 부분의 에너지를 방출하는 발광성 물질이다. 하나의 중요한 부류의 인광체는, 소량의 다른 원소들("활성제(activator)"로 지칭됨)이 첨가되어 효과적인 형광성 물질로 전환되는, 높은 화학적 순도 및 제어된 조성의 결정성 무기 화합물이다. 활성제와 호스트인 무기 화합물의 적절합 조합을 사용하여, 방출 색상이 제어될 수 있다. 가장 유용하고 잘 공지된 인광체는, 가시광선 영역 밖의 전자기 방사선에 의한 여기에 대한 반응으로 전자기 스펙트럼의 가시광선 부분의 방사선을 방출한다.
LED에 의해 발생되는 방사선에 의해 여기되는 인광체를 삽입함으로써, 상이한 파장, 예를 들어 스펙트럼의 가시광선 영역의 광이 발생될 수 있다. 착색된 LED는 종종 장난감, 지시등 및 다른 장치에 사용된다. 제조사들은, 소비자 색상 및 보다 높은 밝기를 생성하기 위해서, 이러한 LED에서의 사용을 위한 신규한 착색된 인광체를 계속 찾고 있다.
착색된 LED 이외에, LED 발생 광과 인광체 발생 광의 조합이 백생광을 제조하는데 사용될 수 있다. 가장 대중적인 백색 LED는 청색 발광 GalnN 칩에 기초한다. 청색 발광 칩들은 청색 방사선의 일부를 보색, 예를 들어 황녹색 발광으로 전환시키는 인광체로 코팅된다. 인광체 및 LED 칩으로부터의 전체 광은 상관색 온도(CCT) 및 해당하는 색상 배위(x 및 y)를 갖는 색상 포인트를 제공하고, 그의 스펙트럼 분포는 연색 지수(CRI)에 의해 측정되는 연색 용량(color rendering capability)을 제공한다.
하나의 공지된 백색 발광 장치는 인광체, 예를 들어 세륨 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷인 Y3Al5O12:Ce3 +("YAG:Ce")과 조합된 청색 범위(약 440nm 내지 약 480nm)의 피크 발광 파장을 갖는 청색 발광 LED를 포함한다. 인광체는 LED로부터 방출되는 방사선의 일부를 흡수하고 상기 흡수된 방사선을 황녹색 광으로 전환시킨다. LED에 의해 방출된 청색 광의 나머지는 인광체를 통과하여 인광체로부터 방출된 황색 광과 혼합된다. 관찰자들은 백색 광으로서 청색 광 및 황색 광의 혼합물을 인식한다.
이러한 시스템은 약 70 내지 80의 연색 지수(CRI) 및 4500 초과의 K의 상관색 온도(CCT)를 갖는 백색 광원을 만들기 위해서 사용될 수 있다. 이러한 범위는 많은 적용례의 경우 적합하지만, 일반적인 조명 공급원은 일반적으로 보다 높은 CRI 및 보다 낮은 CCT를 포함한다. 실온 및 상승된 온도에서 YAG:Ce의 높은 양자 효율 및 허용된 4f1→5d1 Ce3 + 전이로부터의 강한 청색 흡수를 고려하면, 이러한 시스템은 LED 조명에 대한 많은 요구사항들을 만족시킨다. 그러나, 단점은 이들이 전형적으로 일반적인 조명에 대한 색상 요구사항, 보다 낮은 CCT(<3500K) 및 보다 높은 CRI를 충족시킬 수 없다는 점이다. 이러한 요구사항을 충족시키기 위해서, 새로운 인광체 조성물이 요구된다.
간단하게, 하나의 실시양태에서, 옥시니트라이드 인광체가 제공된다. 옥시니트라이드 인광체는 하기 화학식 1이다:
[화학식 1]
ApBqOrNs:R
상기 식에서,
A는 바륨, 또는 바륨과, Li, Na, K, Rb, Cs, Y, Sc, Be, Mg, Ca, Sr, Zn, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, 및 Lu 중 하나 이상의 조합이고;
B는 규소, 또는 규소와, Al, B, Ga, 및 Ge 중 하나 이상의 조합이고;
R은 유로퓸, 또는 유로퓸과, Ce, Pr, Sm, Nd, Tb, Dy, Yb, Tm, Er, Ho, 및 Mn 중 하나 이상의 조합이고;
p, q, r, s는, p가 약 2 초과 약 6 미만이고, q가 약 8 초과 약 10 미만이고, r이 약 0.1 초과 약 6 미만이고, s가 약 10 초과 약 15 미만이도록 하는 수이다.
하나의 실시양태에서, 화학식 (Ba, Ca, Sr, Mg)4Si9OrN14 .66-(2/3)r:Eu의 옥시니트라이드 인광체의 제조 방법은, r이 약 1 초과 약 4 이하이도록 제공된다. 상기 방법은 구성물질인 원료 물질 및 플럭스의 무게를 측정하는 단계, 상기 측정된 원료 물질 및 플럭스를 도가니에 옮기는 단계, 상기 도가니의 물질을, 약 1250℃ 내지 약 1400℃ 범위의 온도에서 환원 분위기 하에서 하소시키는 단계, 및 희석된 산을 사용하여 상기 도가니의 물질을 세척하는 단계를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 백색 광을 방출할 수 있는 조명 기구가 제공된다. 조명 기구는 반도체 광원, 및 상기 광원에 방사선적으로 결합되고 하기 화학식 1의 옥시니트라이드 인광체를 포함한다:
화학식 1
ApBqOrNs:R
상기 식에서,
A는 바륨, 또는 바륨과, Li, Na, K, Rb, Cs, Y, Sc, Be, Mg, Ca, Sr, Zn, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, 및 Lu 중 하나 이상의 조합이고;
B는 규소, 또는 규소와, Al, B, Ga, 및 Ge 중 하나 이상의 조합이고;
R은 유로퓸, 또는 유로퓸과, Ce, Pr, Sm, Nd, Tb, Dy, Yb, Tm, Er, Ho, 및 Mn 중 하나 이상의 조합이고,
p, q, r, s는, p가 약 2 초과 약 6 미만이고, q가 약 8 초과 약 10 미만이고, r이 약 0.1 초과 약 6 미만이고, s가 약 10 초과 약 15 미만이도록 하는 수이다.
본 발명의 특징부 및 다른 특징부, 양태 및 이점은, 하기 상세한 설명을 첨부된 도면과 함께 읽음으로써 보다 잘 이해될 것이며, 상기 도면에서 유사한 번호들은 도면 전반에 걸쳐서 유사한 부품을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 조명 기구의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 2종의 인광체 조성물의 X-선 회절 그래프의 비교에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 인광체 조성물의 X-선 회절 그래프이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 인광체 조성물의 발광 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 온도와 관련된 정상화된 방출 데이터의 그래프를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 2종의 인광체 조성물의 X-선 회절 그래프의 비교에 관한 것이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 2종의 인광체 조성물의 X-선 회절 그래프의 비교에 관한 것이다.
도 8은 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 2종의 인광체 조성물의 X-선 회절 그래프의 비교에 관한 것이다.
도 9는 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 4종의 인광체 조성물의 방출 스펙트럼 그래프의 비교에 관한 것이다.
도 1을 보면, 조명 기구 또는 발광 조립체 또는 램프(10)는 본 발명의 하나의 실시양태에 따라 도시되어 있다. 조명 기구(10)는, 반도체 UV 광원, 예를 들어 발광 다이오드(LED) 칩(12) 및 상기 LED 칩에 전기적으로 부착된 납(14)을 포함한다. 상기 납(14)은 보다 두꺼운 납 프레임(16)에 의해 지지된 얇은 와이어들을 포함할 수 있거나, 납이 자가-지지된 전극을 포함하여, 납 프레임이 배제될 수도 있다. 납(14)은 LED 칩(12)에 전류를 제공하고, 따라서 LED 칩(12)이 방사선을 방출하도록 한다.
램프는, 방출된 방사선이 인광체를 향하는 경우 백색 광을 생성할 수 있는 임의의 반도체 청색 광원 또는 UV 광원을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 반도체 광원은 다양한 불순물로 도핑된 청색 발광 LED를 포함한다. 따라서, 상기 LED는 임의의 적절한 III-V, II- VI 또는 IV-IV 반도체 층에 기초하고 약 250 내지 550 nm의 발광 파장을 갖는 반도체를 포함할 수 있다. 특히, LED는 GaN, ZnSe 또는 SiC를 포함하는 하나 이상의 반도체 층을 함유할 수 있다. 예를 들어, LED는 약 250 nm 초과 약 550 nm 미만의 발광 파장을 갖는, 화학식 IniGajAlkN(여기서, 0≤i; 0≤j; 0≤k 및 i + j + k =1)로 표현된 니트라이드 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 칩은 약 400 내지 약 500 nm의 피크 발광 파장을 갖는 근-UV 또는 청색 발광 LED이다. 이러한 LED 반도체가 당업계에 공지되어 있다. 방사선원은 편의상 LED로서 본원에서 기술된다. 그러나, 본원에 사용되는 경우, 상기 용어는 예를 들어 반도체 레이저 다이오드를 포함하는 모든 반도체 방사선원을 포괄하는 의미를 갖는다.
본원에서 논의된 본 발명의 예시적인 구조의 일반적인 논의가 무기 LED계 광원을 향하는 것이지만, 다른 언급이 없는 한 LED 칩은 다른 방사선 공급원으로 대체될 수도 있다는 점 및 LED 칩 또는 반도체에 대한 어떠한 지칭도 단순히 임의의 적절한 방사선 공급원을 나타낸다는 점을 이해해야만 한다.
LED 칩(12)은, LED 칩 및 봉합제 물질(encapsulant material)(20)을 둘러싸는 껍질(18) 내부에 캡슐화될 수 있다. 상기 껍질(18)은 예를 들어 유리 또는 플라스틱일 수 있다. 바람직하게, LED(12)는 실질적으로 봉합제(20) 내 중심에 위치한다. 상기 봉합제(20)는 바람직하게는 당업계에 공지된 바와 같이 에폭시, 플라스틱, 저온 유리, 중합체, 열가소성, 열경화성 물질, 수지, 실리콘 또는 다른 유형의 LED 캡슐화 물질이다. 선택적으로, 상기 봉합제(20)는 스핀-온 유리 또는 일부 기타 고 지수의 굴절 물질이다. 바람직하게, 봉합제 물질(20)은 에폭시 또는 중합체 물질, 예를 들어 실리콘이다. 껍질(18) 및 봉합제(20) 둘다는 바람직하게는 LED 칩(12) 및 인광체 조성물(22)(전술한 바와 같음)에 위해 생성된 광의 파장에 대해 실질적으로 광학적으로 투과성이거나 투명하다. 다르게는, 상기 램프(10)는 단지 외부 껍질(18) 없이 봉합제 물질만을 포함할 수 있다. LED 칩(12)은, 예를 들어 납 프레임(16)에 의해, 자가-지지형 전극에 의해, 껍질(18)의 바닥에 의해, 또는 상기 껍질 또는 납 프레인에 장착된 받침대(도시하지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 일부 실시양태에서, LED 칩(12)은 반사성 컵(도시되지 않음)에 장착된다. 상기 컵은 반사성 물질, 예를 들어 알루미나, 티타니아, 또는 당업계에 공지된 다른 유전체 분말로 제조될 수 있거나, 이들로 코팅될 수 있다. 반사성 물질의 예는 Al2O3이다.
조명 기구(10)는 상기 LED 칩(12)에 방사선적으로 연결된, 후술할 인광체 조성물(22)을 포함한다. "방사선적으로 결합된"이라는 용어는, 하나의 구성요소로부터의 방사선이 다른 구성요소를 투과하도록 구성요소들이 서로 회합되어 있음을 의미한다. 인광체 조성물(22)은 임의의 적절한 방법에 의해 LED(12) 위에 침착된다. 예를 들어, 인광체의 수계 현탁액이 형성될 수 있고, LED 표면에 인광체 층으로서 적용될 수 있다. 하나의 이러한 방법에서, 인광체 입자가 불규칙적으로 현탁된 실리콘 슬러리를 LED 주변에 놓는다. 이러한 방법은 인광체 조성물(22)과 LED(12)의 가능한 배치의 예시일 뿐이다. 따라서, 인광체 현탁액을 LED 칩(12) 위에 코팅하고 건조시킴으로써 인광체 조성물(22)이 LED 칩(12)의 발광 표면 위에 바로 놓이거나 그 위에 코팅될 수 있다. 껍질(18) 및 봉합제(20) 둘다가 투명하여 백색 광(24)이 이러한 구성요소들을 투과하는 것을 가능하게 한다. 제한하고자 하는 것은 아니지만, 하나의 실시양태에서, 광 산란에 의해 측정된 인광체 조성물의 메디안 입자 크기는 약 1 내지 약 15 ㎛일 수 있다.
다른 실시양태에서, 인광체 조성물(22)은 LED 칩(12) 바로 위에 형성되는 것 대신에, 봉합제 물질(20) 내부에 사이사이에 분산되어 있다. 인광체(분말의 형태)는 봉합제 물질(20)의 단일 영역 내부에, 또는 보다 바람직하게는 봉합제 물질의 전체 무게 전반에 걸쳐서 사이사이에 분산될 수 있다. LED 칩(12)에 의해 방출된 청색 광은 인광체 조성물(22)에 의해 방출된 광과 혼합되고, 상기 혼합된 광은 백색 광으로 보인다. 인광체가 봉합제 물질(20) 내부에 사이사이에 분산되는 경우, 그다음 인광체 분말은 중합체 전구체에 첨가되어 LED 칩(12) 주위에 담지될 수 있고 그다음, 중합체 전구체는 경화되어 중합체를 고화시킬 수 있다. 다른 공지된 인광체 사이사이-분산법, 예를 들어 이동 성형법(transfer molding)도 사용될 수 있다.
또다른 실시양태에서, 인광체 조성물(22)은 LED 칩(12) 위에 형성되는 것 대신에, 껍질(18)의 표면에 코팅된다. 상기 인광체 조성물은 바람직하게는 껍질(18)의 내면 위에 코팅되지만, 요구되는 경우 인광체는 껍질의 외면에 코팅될 수도 있다. 인광체 조성물(22)은 껍질의 전체 표면 위에 또는 껍질의 표면의 상부에 코팅될 수 있다. LED 칩(12)에 의해 방출된 UV광은 인광체 조성물(22)에 의해 방출된 광과 혼합되고, 상기 혼합된 광은 백색 광으로 보인다. 물론, 인광체는 임의의 2가지 또는 모든 3가지 위치 또는 임의의 다른 적합한 위치에 위치할 수 있다(예를 들어, 껍질과 분리되거나 LED에 일체화될 수 있음).
인광체 조성물(22)은 하나 이상의 다른 인광체와 선택적으로 혼합된 옥시니트라이드 인광체 물질을 포함한다. 구체적인 실시양태에서, 옥시니트라이드 인광체는 하기 화학식 1을 갖는다:
화학식 1
ApBqOrNs:R
상기 식에서,
A는 바륨, 또는 바륨과, Li, Na, K, Rb, Cs, Y, Sc, Be, Mg, Ca, Sr, Zn, 및 란탄족 중 하나 이상의 조합이고;
B는 규소, 또는 규소와, Al, B, Ga, 및 Ge 원소 중 하나 이상의 조합이고;
R는 유로퓸, 또는 유로퓸과, Ce, Pr, Sm, Nd, Tb, Dy, Yb, Tm, Er, Ho, 및 Mn 원소 중 하나 이상의 조합이고;
p, q, r, 및 s는 0 초과이고, 2 < p < 6, 8 < q < 10, 0.1 < r < 6, 10 < s < 15 이도록 하는 범위이다.
본원에 사용되는 경우, '0 초과'라는 용어는, 대상인 성분이 불순물로서 존재할 수 있는 부수적인 양이라기 보다는 의도적으로 첨가한 것임을 의미한다. 본원에 사용되는 경우, 상기 범위의 종결점은, 일반적인 측정 및 가공 변수에 대해 적절하도록, 언급된 숫자 아래로 또는 위로 부수적인 변수를 포함한다.
하나의 실시양태에서, A는 Ba이다. 또다른 실시양태에서, A는 바륨과, 스트론튬 또는 칼슘의 조합, 또는 바륨과, 스트론튬 및 칼슘의 조합이다. 추가 실시양태에서, 바륨과 함께 A 부위에 놓인 스트론튬 또는 칼슘 또는 스트론튬과 칼슘의 조합의 양은, 바륨의 약 0.001 내지 약 0.5 몰 분율의 범위이다.
하나의 실시양태에서, B는 규소이다. 또다른 실시양태에서, B는 규소와 알루미늄의 조합이다. 하나의 실시양태에서, R은 유로퓸이다. 또다른 실시양태에서, R은 유로퓸과 세륨의 조합이다. 하나의 실시양태에서, R은 옥시니트라이드 물질의 약 0.001 내지 약 0.5 몰 분율의 수준으로 옥시니트라이드 물질에 존재한다.
하나의 실시양태에서, 특히 유용한 옥시니트라이드 물질은 화학식 (Ba, Ca, Sr, Mg)4Si90rN14 .66-(2/3)r:Eu(여기서, r은 약 1 초과 약 4 이하이다)이다. 또다른 실시양태에서, 옥시니트라이드 물질은 (Ba, Ca, Sr, Mg)4Si9 - aAlaOr + aN14 .66-a-(2/3)r:Eu(여기서 r은 약 1 초과 약 4 이하이고, a는 0 초과 약 4 이하이다)이다. 또다른 실시양태에서, 옥시니트라이드 물질은 (Ba, Ca, Sr, Mg)4Si9OrN14.66-(2/3)r:(Eu,Ce)(여기서 r은 약 1 초과 약 4 이하이다)이다. 또다른 실시양태에서, 유용한 옥시니트라이드 물질의 예는 (Ba, Ca, Sr, Mg)4Si9 - aAlaOr + aN14 .66-a-(2/3)r:(Eu, Ce)(여기서, r은 1 초과 약 4 이하이고, a는 0 초과 약 4 이하이다)이다.
350 내지 550nm에서 방출하는 LED 및 하나 이상의 적절한 인광체와 함께 사용되는 경우, 결과물인 조명 시스템은 그 특징이 하기에서 보다 상세하게 논의되는 백색 광을 갖는 광을 생성할 것이다. 램프(10)는 봉합제 물질 내부에 매입되어 있는 산란 입자(도시하지 않음)를 포함할 수도 있다. 상기 산란 입자는, 예를 들어 Al2O3 입자들(예를 들어, 알루미나 분말) 또는 Ti02 입자들을 포함할 수도 있다. 산란 입자들은, 바람직하게는 무시해도 될 정도의 흡수량으로 LED 칩으로부터 방출된 간섭성 광을 효율적으로 산란한다.
전술한 옥시니트라이드 물질과 인광체는 광학적으로 불활성인 미량의 불순물을 함유할 수 있다. 인광체 조성물의 10중량% 이하의 이러한 불순물의 존재는 인광체의 양자 효율 또는 색상에 유의적인 영향을 미치지는 않을 것이다.
인광체 물질에 안료 또는 필터를 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 인광체 층(22)은 250nm 내지 450nm의 파장을 갖는 UV 방사선을 흡수할 수 있는 안료 또는 기타 UV 흡수 물질을, 0 내지 약 5 중량% 이하(인광체의 총 중량을 기준으로 함)로 포함할 수 있다.
적합한 안료 또는 필터는 250nm 내지 450nm에서 발생하는 방사선을 흡수할 수 있는, 당업계에 공지된 임의의 것을 포함한다. 이러한 안료는, 예를 들어 니켈 티타네이트, 또는 프라세오디뮴 지르코네이트를 포함한다. 상기 안료는, 250nm 내지 450nm 범위에서 발생하는 방사선을 10% 내지 100% 여과하기에 충분한 양으로 사용된다.
전술한 옥시니트라이드 물질의 인광체는, 출발 물질로서 예를 들어 원소 옥사이드, 카보네이트, 니트라이드 및/또는 하이드로옥사이드를 조합함으로써 공지된 고상 반응 방법을 사용하여 생성될 수 있다. 다른 출발 물질은 니트레이트, 설페이트, 아세테이트, 시트레이트, 또는 옥살레이트를 포함할 수 있다. 다르게는, 희토류 옥사이드의 공침물(coprecipitate)이 희토류 원소에 대한 출발 물질로서 사용될 수 있다. 전형적인 공정에서, 출발 물질은 건식 배합 공정을 통해 조합되고 예를 들어 1000 내지 1600℃에서 공기 중에서 또는 약간 환원 분위기 하에서 연소된다.
하나의 실시양태에서, 옥시니트라이드 인광체 물질은 wBa3N2, xBaCO3, ySi3N4, zEU2O3, uBaCl2 및 vLiOH(여기서, w는 0.2 < w < 1의 범위에서 변하고, x는 0.2 < x < 1.5이도록 하는 범위에서 변하고, y는 2.5 < y < 3.3이도록 하는 범위에서 변하고, z는 0.001 < z < 0.2이도록 하는 범위에서 변하고, u는 0.1 < u < 1이도록 하는 범위에서 변하고, v는 0.1 < v < 1이도록 하는 범위에서 변한다)를 혼합함으로써 수득된다. 제조 중 혼합, 건조, 하소 및 연소 단계 이후에, 이러한 조합으로부터의 생성물인 물질은, 약 200nm 내지 약 500nm 범위의 여기 스펙트럼 및 약 500nm 내지 약 750nm 범위의 방출 스펙트럼을 갖는 옥시니트라이드 인광체 물질이다.
또다른 전형적인 방법에서, 출발 물질은 건식 또는 습식 배합 공정을 통해 조합되고 예를 들어 800 내지 1600℃에서 공기 중에서 또는 환원 분위기 하에서 연소된다. 혼합 단계 이전 또는 혼합 단계 동안에 혼합물에 플럭스가 첨가될 수 있다. 이러한 플럭스는 임의의 통상적인 플럭스, 예를 들어 알칼리 금속/알칼리 토금속의 클로라이드 또는 플루오라이드일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 플럭스는 바륨 클로라이드, 바륨 플루오라이드, 리튬 클로라이드, 리튬 플루오라이드, 리튬 하이드록사이드, 리튬 니트라이드, 리튬 테트라보레이트, 알루미늄 클로라이드, 알루미늄 플루오라이드, 암모늄 클로라이드, 붕산, 마그네슘 클로라이드, 마그네슘 플루오라이드, 또는 이들 물질의 임의의 조합을 포함한다. 혼합물의 총 중량의 약 20중량% 미만의 플럭스화제의 양이 플럭스화 목적을 위해 적합하다. 하나의 실시양태에서, 상기 혼합물의 총 중량의 약 10중량% 미만의 플럭스화제가 플럭스로서 사용된다.
출발 물질들은, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 고속 블렌더 또는 리본 블렌더에서의 블렌딩 또는 교반을 포함하는 임의의 기계적 방법으로 서로 혼합될 수 있다. 출발 물질은 볼밀, 해머밀, 또는 제트 밀에서 함께 조합되어 분쇄될 수 있다. 상기 혼합은, 특히 상기 출발 물질의 혼합물이 후속적인 침전을 위한 용액으로 제조되는 경우, 알콜 또는 유기 용매에서 습식 밀링에 의해 수행될 수 있다. 혼합물이 젖어 있으면, 하나의 실시양태에서, 상기 혼합물은 먼저 건조된 후, 상기 혼합물 전체를 최종 조성물로 전환시키기에 충분한 시간 동안, 약 900℃ 내지 약 1700℃, 바람직하게는 약 1000℃ 내지 약 1600℃의 온도에서 환원 분위기에서 연소된다.
연소는 배치식으로 또는 연속 공정으로 수행될 수 있되, 때때로 양호한 가스-고체 접촉을 촉진시키기 위해서 교반 또는 혼합 작용을 동반할 수 있다. 연소 시간은 연소될 혼합물의 양, 연소 장치를 통해 진행되는 가스 속도, 및 연소 장치 내 가스-고체 접촉의 품질에 좌우된다. 전형적으로, 약 10시간 이하의 연소 시간이 적절하다. 환원 분위기는 전형적으로 환원 가스, 예를 들어 수소, 일산화탄소, 또는 이들의 조합을 포함하고, 선택적으로 불활성 가스, 예를 들어 질소 또는 헬륨, 또는 이들의 조합으로 희석된다. 다르게는, 상기 혼합물을 함유하는 도가니가 고순도 탄소 입자들을 함유하는 제 2의 밀폐된 도가니에 팩킹되고 공기 중에서 연소되어 탄소 입자들이 공기 중에 존재하는 산소와 반응하여 환원 분위기를 제공하기 위한 일산화탄소를 발생시키도록 할 수도 있다.
하나의 실시양태에서, 앞에서 정의된 A, B, R, p, q, r 및 s 값들 중 임의의 값을 갖는 화학식 ApBqOrNs:R의 옥시니트라이드 인광체는, 적절한 분쇄 매질의 존재하에서 볼밀에서 원료 물질을 의도된 옥시니트라이드 인광체의 상 형성에 도움을 주는 임의의 플럭스와 함께 건식 혼합함으로써 제조되었다. 혼합 및 분쇄는 함량이 5 ppm 미만의 산소 및 0.1 ppm 미만의 물에 노출되지 않도록 종종 제어된 분위기 하에서 수행되었다. 혼합되고 분쇄된 내용물은, 산소 및 물에 대한 노출을 적절하게 최소로 유지하면서 용기로 옮겼다. 종종 사용되는 하나의 적합한 용기는 몰리브덴(Mo) 도가니이다. 구성성분들과 함께 용기들은 노(furnace) 내부에 놓여 상 형성을 위해 요구되는 온도까지의 하소에 적용된다. 전형적으로, 하소 온도는 약 1250℃ 내지 약 1500℃의 범위이다. Mo 도가니 주변의 분위기 및 함량은 종종 약간 환원성 분위기로 조정된다. 하나의 예에서, 질소 내 약 3% 수소의 분위기가 하소를 위해 사용된다. 하소 후, 생성물을 냉각시키고 세척하여 임의의 여분의 물질을 제거하였다. 전형적으로, 희석된 질산 용액을 사용하여 다수의 불순물들을 세척하였다. 이러한 방법을 사용하여 제조된 하나의 구체적인 인광체는 (Ba, Ca, Sr, Mg)4Si90rN14 .66-(2/3)r:Eu(여기서, 1 < r ≤ 4)이다.
특허청구범위 제 1 항의 옥시니트라이드 인광체는 LED 광원에 사용하기 위해서 하나 이상의 추가 인광체와 배합될 수 있다. 따라서, 또다른 실시양태에서, 전술한 임의의 옥시니트라이드 인광체와 하나 이상의 추가 인광체의 배합물을 포함하는 인광체 조성물(22)을 포함하는 LED 조명 기구가 제공된다.
인광체 배합물 내 각각의 인광체의 상대적인 양은 스펙트럼 중량(spectral weight)으로 기술될 수 있다. 스펙트럼 중량은, 장치의 전체 방출 스펙트럼에 기여하는 각각 인광체의 상대적인 양이다. 스펙트럼 중량은 개별적인 인광체의 모든 양을 고려하고 LED 공급원으로부터의 임의의 잔류물이 1.0 이하(즉 100%) 이하여야 한다. 하나의 실시양태에서, 전술한 옥시니트라이드 인광체의 스펙트럼 중량의 범위는 0.001 내지 0.75이다. UV 또는 청색 LED 시스템에 사용하기에 적합한 임의의 공지된 청색, 청녹색, 녹색, 황색, 주황색 또는 적색 인광체는, 이러한 인광체와 배합물로 사용되어 생성되는 광의 백색 광을 주문제작하고 높은 CRI 공급원을 제조할 수 있다. 이론적으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명의 옥시니트라이드 인광체와의 배합물에 사용될 수 있는 적합한 인광체는 예를 들어 하기와 같은 인광체이다:
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
인광체 배합물 내 개별적인 인광체 각각의 비는, 목적하는 광 출력의 특성에 따라 변할 수 있다. 다양한 실시양태 인광체 배합물 내 개별적인 인광체의 상대적인 함량은, 그의 발광이 LED 조명 장치에서 배합되어 사용되는 경우, CIE(국제조명협회) 색도도에서의 예정된 x 및 y 값의 가시광선을 생성하도록, 조절될 수 있다. 언급된 바와 같이, 백색 광이 바람직하게 제조된다. 이러한 백색 광은, 예를 들어 약 0.30 내지 약 0.55의 범위의 x 값, 및 약 0.30 내지 약 0.55의 범위의 y 값을 보유할 수 있다. 그러나, 언급한 바와 같이, 인광체 조성물 내 각각의 인광체의 정확한 정체 및 양은 최종 사용자의 요구에 따라 변할 수 있다. 350 내지 550nm에서 발광하는 LED와 선택적으로 하나 이상의 추가 인광체가 조합되는 경우, 전술한 옥시니트라이드 인광체 물질의 사용은 YAG계 조명 장치에 비해 보다 높은 CRI 값 및 낮은 CCT를 갖는 백색 LED 장치를 허용한다. 약 2500 내지 약 10000, 바람직하게는 2500 내지 4500의 CCT 값, 및 70 내지 99의 높은 CRI 값을 갖는 LED 장치가 제조될 수 있다.
예를 들어, 405nm의 LED를 사용하는 경우, 전술한 이러한 옥시니트라이드 인광체는, 청색, 청녹색, 및 적색 인광체를 포함할 수 있는 인광체 조합으로 조합되어 2500 내지 10000 K의 범위인 CCT 값 및 70 내지 99의 범위인 CRI의 백색 광을 제조할 수 있다. 이러한 배합물의 한가지 예는, SECA 청색 인광체, SAE 청녹색 인광체, 및 MFG 적색 인광체와 조합된 전술한 옥시니트라이드 인광체일 수 있다. 다르게는, 전술한 인광체 조성물은 430 내지 450nm LED, 및 녹색, 황녹색 및 적색 인광체를 포함할 수 있는 인광체의 조합을 사용하는 적절한 인광체 배합물과 함께 사용될 수도 있다. 이러한 배합물의 한가지 예는, 녹색/황녹색 인광체, 예를 들어 SASOF, YAG, 또는 LuSi 및 Mn4 + 도핑된 착체 플루오라이드, 예를 들어 (Na,K,Rb,Cs,NH4)2(Ti,Ge,Sn,Si,Zr,Hf)F6:Mn4+와 조합된 전술한 옥시니트라이드 인광체일 수 있다.
전술한 인광체 조성물은 LED 이외의 추가 적용례에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 물질은 형광 램프에서, 음극 선 튜브에서, 플라즈마 디스플레이 장치에서, 또는 액정 디스플레이(LCD)에서 인광체로서 사용될 수 있다. 상기 물질은 또한 전자기 열량계, 감마선 카메라, 컴퓨터화 단층촬영 스캐너, 또는 레이저에서 신틸레이션으로서 사용될 수 있다. 이러한 용도는 단순히 예일 뿐이지 배타적인 것은 아니다.
하나의 실시양태에서, 특허청구범위 제 1 항에 의해 정의된 옥시니트라이드 인광체 물질은 단사정계 결정 구조를 갖는다. 하나의 실시양태에서, X-선 회절에 의해 측정시 신규한 결정 구조를 갖는 것으로 여겨지는 옥시니트라이드 인광체 물질이 제공된다. 이러한 인광체 조성물(또한 YON으로 지칭됨)은 넓은 범위의 산소 및 질소를 수용할 수 있다. 본원에서 기술한 발명으로 이어지는 실험은 지금까지 미공지된 상이 존재함을 나타낸다. BaO-Si3N4 시스템에서의 이러한 신규한 분말에 대해 수행된 X-선 회절 분석의 예에 의해 도 2에 도시된 특징적인 X-선 분말 이아그램(30)이 수득되었다. 여기서, 신규한 인광체의 X-선 회절 다이아그램(30)을, Ba2Si5N8에 해당하는 Ba3N2-Si3N4 시스템의 공지된 조성물의 X-선 분말 다이아그램(32)과 비교하였다. X-선 분말 다이아그램은, 파장 1.5418Å의 Cu-Kα를 사용하여 수득하였다. 표 1에 격자 공간(Å 단위)에 대한 d값 및 세기(100으로 설정된 최대 세기에 대해 정상화됨)로 반사 목록을 제공한다. 공지된 바와 같이, X-선 분말 다이아그램은, 관련된 물질의 결정상에 대해 재생가능하고 특징적이다.
Figure pct00004
구체적인 샘플의 처리에서의 차이로 인하여, 특히 세기 비율의 경우 작은 변화가 발생할 수 있음이 이해된다. 추가로, 결정 격자 파라미터를 변경하는, 추가적인 이온들의 존재 및/또는 화학양론적 변화로 인하여 이러한 유형의 물질 내부의 d값이 이동할 수 있다. 동일한 결정 구조를 유지하면서, 이러한 물질 내에서 화학양론을 변경하고/변경하거나 다른 양이온들 또는 음이온을 대체하는 것이 가능하다. X-선 분말 다이아그램은, 양이온/음이온의 크기 및 치환 및/또는 비-화학양론의 정도에 따라, d값이 약간 이동하면서(예를 들어 +/-5% 이내) BaO-Si3N4 시스템 내의 물질과 동일할 수 있다. 또한, 세기 비율의 변화도 존재할 수 있는데, 이는 또한 공지된 바와 같이 구체적인 샘플의 정확한 처리에 좌우될 수 있다. 이러한 예의 한가지는, 다른 것에 비해 구체적인 회절 피크를 강화할 수 있는, 당업계에 공지된 분말 샘플의 텍스터링(texturing)이다. 실험 데이터 세트 중 불순물 피크(예를 들어, 미반응된 원료 물질로부터)는, 당업계에서도 통상적인 것과 같이, *로 표시하였다. 나머지(latter) 피크들은 기존 XRD 데이터베이스, 예를 들어 문헌[Powder Diffraction File(PDF) of the International Centre for Diffraction Data(ICDD)]에서 원료 물질의 공지된 패턴들과 비교함으로써 용이하게 확인된다.
실시예
일부 실시예에서, 과량의 하나 이상의 구성요소가 보다 우수한 상 순도를 달성하기 위해서 또는 플럭스화제로서 선택된다. 추가로, 반응 동안 포함된 CO2 및 습기는 출발 물질로부터 일부 질소를 산화 및 제거하여, 출발 조성물에 비해 최종 생성물의 실제 질소 및 산소 함량이 일부 변할 수도 있다.
실시예 1
약 3.156g의 Si3N4, 약 0.158g의 Eu2O3, 약 1.805g의 BaCO3 및 약 2.926g의 Ba3N2를, 약 0.1ppm의 산소 및 약 0.1ppm의 H2O로 유지된 글러브 박스 내 날진(nalgene) 병에서 지르코니아 매질과 함께, 약 5 내지 15분 동안 약 1.01g의 BaCl2 및 0.107g의 LiOH와 함께 건조 혼합하였다. 혼합 후, 혼합물을 Mo 도가니로 옮기고 글러브 박스 내부에서 지퍼백에 밀봉시켰다. 그다음, 샘플을 글러브 박스 밖으로 이동시키고, 노에 놓고, 약 5시간 동안 질소 분위기 하에서 1% 수소에서 약 1350℃에서 Mo 도가니에서 연소시켰다. 그다음, 절구공이를 사용하여 샘플을 분쇄하고 350 메쉬를 이용하여 시빙하고 질소 분위기 하에서 1% 수소 하에서 5시간 동안 약 1350℃에서 다시 연소시켰다. 그다음, 샘플을 다시 분쇄하고, 용액의 pH가 중성으로 변할 때까지 물 및 희석된 질산으로 반복하여 세척하였다. 희석된 질산은 물 내 약 2 무게%의 질산을 사용하여 제조하였다.
생성물인 인광체에 대해 1.5418Å의 Cu-Kα 방사선을 사용하여 수득한 X-선 회절 패턴(34)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 화학식 Ba3 .88Eu0 .12Si9O1 .4N13 .76의 유일한 인광체임을 나타낸다. 이러한 X-선 회절 패턴 내에 존재하는 소량의 BaSi7N10 상은 불순물로서 나타났다. 이러한 인광체의 여기(36) 및 발광(38) 스펙트럼을 측정하고 도 4에 나타냈다. 양자 효율(QE) 및 흡광도(Abs)는 플라크로 가압된 인광체 분말을 사용하여 측정하였다. 측정된 QE는 100%로 설정된 표준 LED 인광체인 Sr1.64Ca0.3Eu0.06Si0.96O3.92(SASI)에 대한 상대적인 측정치였다. 흡광도는 당업계에서 통상적인, BaSO4의 가압된 분말 플라크로 보정된 반사 측정치로부터 계산하였다. 405nm 여기 하에서 샘플의 상대적 QE/Abs는 90%/80%였다. 표준 SASI 황색 옥사이드 인광체인 (Sr,Ca)2SiO4:Eu2 +(SASI)(42)에 대한 이러한 인광체(40)의 온도의 함수로서의 발광 세기를 도 5에 나타냈다. 본 발명의 인광체는 황색 옥사이드 인광체에 비해 다소 적은 열적 소광을 나타냄을 보여줄 수 있다.
도 6은 스트론튬 치환된 YON 인광체의 X-선 패턴(52)과, BaO-Si3N4 시스템의 독특한 인광체 YON의 X-선 회절 패턴(50)을 비교하였다. 유사하게, 도 7 및 8은, YON의 X선 회절 패턴(50)을, 각각 칼슘 치환된 YON의 X-선 회절 패턴(56) 및 알루미늄 치환된 YON의 X-선 회절 패턴(54)과 비교하였다. 도 9는, YON의 발광 스펙트럼(60)을, 스트론튬 치환된 YON의 발광 스펙트럼(62), 알루미늄 치환된 YON의 발광 스펙트럼(64) 및 칼슘 치환된 YON의 발광 스펙트럼(66)을 비교하였다. YON의 발광 스펙트럼(60)은 585nm에서 발광 최대치를 갖는 반면, 스트론튬 치환된 YON의 발광 최대치(62), 알루미늄 치환된 YON 발광 최대치(64) 및 칼슘 치환된 YON 발광 최대치(66)는 각각 625, 575 및 620였다. 따라서, 도 9로부터 YON 스펙트럼의 발광 최대치는 양이온 치환에 의해 보다 낮거나 높은 파장으로 이동될 수 있음을 나타낼 수 있다.
실시예 2
약 3.156g의 Si3N4, 약 0.158g의 Eu2O3, 약 1.657g의 BaCO3, 약 0.03g의 MgO 및 약 2.926g의 Ba3N2를, 약 0.1ppm의 산소 및 약 0.1ppm의 H2O로 유지된 글러브 박스 내 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께, 약 5 내지 15분 동안 약 1.01g의 BaCl2 및 약 0.107g의 LiOH와 함께 건조 혼합하였다. 혼합 후, 혼합물을 Mo 도가니로 옮기고 글러브 박스 내부에서 지퍼백에 밀봉시켰다. 그다음, 샘플을 글러브 박스 밖으로 이동시키고, 노에 놓고, 약 5시간 동안 질소 분위기 하에서 1% 수소에서 약 1350℃에서 Mo 도가니에서 연소시켰다. 그다음, 절구공이를 사용하여 샘플을 분쇄하고 350 메쉬를 사용하여 시빙하고 질소 분위기 하에서 1% 수소 하에서 5시간 동안 약 1350℃에서 다시 연소시켰다. 그다음, 샘플을 다시 분쇄하고, 용액의 pH가 중성으로 변할 때까지 물 및 희석된 질산으로 반복하여 세척하였다. 405nm 여기에서의 샘플의 상대적 QE/Abs는 100%/80%였다. Cu-Kα 방사선을 사용하여 얻은 X-선 회절 패턴은 화학식 Ba3.78Mg0.1Eu0.12Si9OrNs(여기서, r 및 s는 1.2 ≤ r ≤ 4 및 12 ≤ s ≤ 13.866이도록 변할 수 있다)의 독특한 인광체임을 나타낸다.
실시예 3
약 3.156g의 Si3N4, 약 0.158g의 Eu2O3, 약 0.621g의 BaCO3, 약 0.6g의 CaCO3 및 약 2.926g의 Ba3N2를, 약 0.1ppm의 산소 및 약 0.1ppm의 H2O로 유지된 글러브 박스 내 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께, 약 5 내지 15분 동안 약 1.01g의 BaCl2 및 0.107g의 LiOH와 함께 건조 혼합하였다. 혼합 후, 혼합물을 Mo 도가니로 옮기고 글러브 박스 내부에서 지퍼백에 밀봉시켰다. 그다음, 샘플들을 글러브 박스 밖으로 이동시키고, 노에 놓고, 약 5시간 동안 질소 분위기 하에서 1% 수소에서 약 1350℃에서 Mo 도가니에서 연소시켰다. 그다음, 절구공이를 사용하여 샘플을 분쇄하고 350 메쉬를 사용하여 시빙하고 질소 분위기 하에서 1% 수소 하에서 5시간 동안 약 1350℃에서 다시 연소시켰다. 그다음, 샘플을 다시 분쇄하고, 용액의 pH가 중성으로 변할 때까지 물 및 희석된 질산으로 반복하여 세척하였다. 405nm 여기에서의 샘플의 상대적 QE/Abs는 80%/80%였다. Cu-Kα 방사선을 사용하여 얻은 X-선 회절 패턴은 화학식 Ba3 .08Ca0 .8Eu0 .12Si9O1 .4N13 .76의 독특한 인광체임을 나타낸다.
실시예 4
약 3.156g의 Si3N4, 약 0.158g의 Eu2O3, 약 0.917g의 BaCO3, 약 0.664g의 SrCO3 및 약 2.926g의 Ba3N2를, 약 0.1ppm의 산소 및 약 0.1ppm의 H2O로 유지된 글러브 박스 내 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께, 약 5 내지 15분 동안 약 1.01g의 BaCl2 및 0.107g의 LiOH와 함께 건조 혼합하였다. 혼합 후, 혼합물을 Mo 도가니로 옮기고 글러브 박스 내부에서 지퍼백에 밀봉시켰다. 그다음, 샘플들을 글러브 박스 밖으로 이동시키고, 노에 놓고, 약 5시간 동안 질소 분위기 하에서 1% 수소에서 약 1350℃에서 Mo 도가니에서 연소시켰다. 그다음, 절구공이를 사용하여 샘플을 분쇄하고 350 메쉬를 사용하여 시빙하고 질소 분위기 하에서 1% 수소 하에서 5시간 동안 약 1350℃에서 다시 연소하였다. 그다음, 샘플을 다시 분쇄하고, 용액의 pH가 중성으로 변할 때까지 물 및 희석된 질산으로 반복하여 세척하였다. Cu-Kα 방사선을 사용하여 얻은 X-선 회절 패턴은 화학식 Ba3.28Sr0.6Eu0.12Si9O1.4N13.76의 독특한 인광체임을 나타났다. SrCO3 및 Ba3N2 원료 물질의 중량을 변화시킴으로써 바륨을 상이한 수준의 스트론튬으로 치환하여, 화학식 Ba4-bSrbEu0.12Si9OrNs(여기서, 0≤ b ≤ 0.6, 1.2 ≤ r ≤ 4 및 12 ≤ s ≤ 13.866)의 옥시니트라이드를 수득하였다. 405nm 여기 하에서 일부 샘플의 상대적 QE/Abs는 하기 표 2에서 제공된 바와 같다. 표 2에서의 조성물의 산소 및 질소 수준은, 1.2 ≤ r ≤ 4 및 12 ≤ s ≤ 13.866이도록 변할 수 있다.
Figure pct00005
실시예 5
하기에서 설명하는 바와 같이 다양한 인광체 제형의 10g 배치들을 제조하였다. Sc2O3, Y2O3, La2O3, Gd2O3, Yb2O3, Lu2O3, Eu2O3, MgO 및 Si3N4를, 각각 원소 Sc, Y, La, Gd, Yb, Lu, Eu, Mg, 및 Si를 위한 원료 물질로서 사용하였다. BaCO3 및 Ba3N2를 Ba의 공급원으로서 첨가하였다. 이러한 원료 물질을, 약 0.1ppm의 산소 및 약 0.1ppm의 H2O로 유지된 글러브 박스 내 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께, 약 5 내지 15분 동안 약 1.01g의 BaCl2 및 약 0.107g의 LiOH와 함께 건조 혼합하였다. 혼합 후, 혼합물을 Mo 도가니로 옮기고 글러브 박스 내부에서 지퍼백에 밀봉시켰다. 그다음, 샘플들을 글러브 박스 밖으로 이동시키고, 노에 놓고, 약 5시간 동안 질소 분위기 하에서 1% 수소에서 약 1350℃에서 Mo 도가니에서 연소시켰다. 그다음, 절구공이를 사용하여 샘플을 분쇄하고 350 메쉬를 사용하여 시빙하고 질소 분위기 하에서 1% 수소 하에서 5시간 동안 약 1350℃에서 다시 연소시켰다. 그다음, 샘플을 다시 분쇄하고, 용액의 pH가 중성으로 변할 때까지 물 및 희석된 질산으로 반복하여 세척하였다. QE/Abs 대 조성은 하기 표 3에 제공한 바와 같다. 표 3의 조성물의 산소 및 질소 수준은, 1.2≤r≤4 및 12≤s≤13.866이도록 변할 수 있다.
Figure pct00006
실시예 6
다양한 알루미늄, 붕소, 갈륨, 및 게르마늄 도핑된 인광체 제형의 10g 배치들을 하기에서 설명한 바와 같이 제조하였다. Al2O3, B2O3, Ga2O3, GeO2, AlN, BN, BaCO3, MgO, Eu2O3, Ba3N2 및 Si3N4를 원료 물질로서 사용하였다. 이러한 원료 물질을, 약 0.1ppm의 산소 및 약 0.1ppm의 H2O로 유지된 글러브 박스 내 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께, 약 5 내지 15분 동안 약 1.01g의 BaCl2 및 약 0.107g의 LiOH와 함께 건조 혼합하였다. 혼합 후, 혼합물을 Mo 도가니로 옮기고 글러브 박스 내부에서 지퍼백에 밀봉시켰다. 그다음, 샘플들을 글러브 박스 밖으로 이동시키고, 노에 놓고, 약 5시간 동안 질소 분위기 하에서 1% 수소에서 약 1350℃에서 Mo 도가니에서 연소시켰다. 그다음, 절구공이를 사용하여 샘플을 분쇄하고 350 메쉬를 사용하여 시빙하고 질소 분위기 하에서 1% 수소 하에서 5시간 동안 약 1350℃에서 다시 연소시켰다. 그다음, 샘플을 다시 분쇄하고, 용액의 pH가 중성으로 변할 때까지 물 및 희석된 질산으로 반복하여 세척하였다. QE/Abs 대 조성은 하기 표 4에 제공한 바와 같다. Al 도핑된 인광체에 대해 Cu-Kα를 사용하여 얻은 X-선 회절 패턴을 표 5에 제공하였다. 표 5의 조성물의 산소 및 질소 수준은, 1.2≤r≤4 및 12≤s≤13.866이도록 변할 수 있다.
Figure pct00007
실시예 7
약 2.629g의 Si3N4, 약 0.198g의 Eu2O3 및 약 7.174g의 BaCO3를, 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께 약 5시간 동안 건조 밀링하였다. 혼합 후, 혼합물을 지르코니아 매질로부터 분리하고 Mo 도가니로 옮겼다. 이 샘플을 노로 옮기고 약 5시간 동안 질소 분위기에서 4% 수소 하에서 약 1300℃에서 연소하였다. 그다음, 샘플을 절구공이를 사용하여 분쇄하고 희석된 질산으로 세척한 후, 용액의 pH가 중성이 될 때까지 물로 세척하였다. X-선 회절에 의해 측정시 제조된 샘플의 조성은 Ba3.88Eu0.12Si9OrNs(여기서, 1.2≤r≤4 및 12≤s≤13.866이다)이다. 405nm 여기에서의 상기 샘플의 상대적 QE/Abs는 72%/74%였다.
실시예 8
약 2.386g의 Si3N4, 약 0.179g의 Eu2O3 및 약 7.583g의 BaC2O4 ·0·5H2O를, 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께 약 5시간 동안 건조 밀링하였다. 혼합 후, 혼합물을 지르코니아 매질로부터 분리하고 Mo 도가니로 옮겼다. 이 샘플을 노로 옮기고 약 5시간 동안 질소 분위기에서 4% 수소 하에서 약 1350℃에서 연소하였다. 그다음, 샘플을 절구공이를 사용하여 분쇄하고 희석된 질산으로 세척한 후, 용액의 pH가 중성이 될 때까지 물로 세척하였다. X-선 회절에 의해 측정시 제조된 샘플의 조성은 Ba3.88Eu0.12Si9OrNs(여기서, 1.2≤r≤4 및 12≤s≤13.866이다)이다. 이러한 물질에 대한 셀 파라미터는 a = 5.7685Å, b = 7.0611Å, c = 9.6493Å, 베타 = 107.42°였다. 405nm 여기에서 상기 샘플의 상대적 QE/Abs는 92%/67%였다.
실시예 9
약 1.519g의 Si3N4, 약 0.114g의 Eu2O3 및 약 5.366g의 Ba-아세테이트를, 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께 약 5시간 동안 건조 밀링하였다. 혼합 후, 혼합물을 지르코니아 매질로부터 분리하고 Mo 도가니로 옮겼다. 이 샘플을 노로 옮기고 약 5시간 동안 질소 분위기에서 4% 수소 하에서 약 1300℃에서 연소하였다. 그다음, 샘플을 절구공이를 사용하여 분쇄하고 희석된 질산으로 세척한 후, 용액의 pH가 중성이 될 때까지 물로 세척하였다. X-선 회절에 의해 측정시 제조된 샘플의 조성은 Ba3.88Eu0.12Si9OrNs(여기서, 1.2≤r≤4 및 12≤s≤13.866이다)이다. 405nm 여기 하에서 상기 샘플의 상대적 QE/Abs는 75%/64%였다.
실시예 10
약 1.367g의 Si3N4, 약 0.344g의 AlN, 약 0.059g의 Eu2O3 및 약 3.23lg의 BaCO3을, 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께 약 5시간 동안 건조 밀링하였다. 혼합 후, 혼합물을 지르코니아 매질로부터 분리하고 Mo 도가니로 옮겼다. 이 샘플을 노로 옮기고 약 5시간 동안 질소 분위기에서 2% 수소 하에서 약 1300℃에서 연소하였다. 그다음, 샘플을 절구공이를 사용하여 분쇄하고 희석된 질산으로 세척한 후, 용액의 pH가 중성이 될 때까지 물로 세척하였다. X-선 회절에 의해 측정시 제조된 샘플의 조성은 Ba3.88Eu0.12Si7Al2OrNs(여기서, 3.2≤r≤6 및 10≤s≤11.866이다)이다. 이러한 물질에 대한 셀 파라미터는 a = 5.8339Å, b = 7.0393Å, c = 9.7450Å, 베타 = 107.07°였다. 405nm 여기에서 상기 샘플의 상대적 QE/Abs는 52%/27%였다.
실시예 11
약 1.471g의 Si3N4, 약 0.143g의 AlN, 약 0.074g의 Eu2O3, 약 1.256g의 BaCO3 및 약 1.109g의 Ba3N2을, 약 0.1ppm의 산소 및 약 0.1ppm의 H2O로 유지된 글로브 박스 내부의 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께 약 5 내지 15분 동안 건조 혼합하였다. 혼합 후, 혼합물을 Mo 도가니로 옮기고 글로브 박스내에서 지퍼백에 밀봉하였다. 이 샘플을 노로 옮기고 약 5시간 동안 질소 분위기에서 2% 수소 하에서 약 1350℃에서 연소하였다. 그다음, 샘플을 절구공이를 사용하여 분쇄하고 희석된 질산으로 세척한 후, 용액의 pH가 중성이 될 때까지 물로 세척하였다. X-선 회절에 의해 측정시, 제조된 샘플의 조성은 Ba3.88Eu0.12Si7Al2OrNs(여기서, 3.2≤r≤6 및 10≤s≤11.866이다)이다. 405nm 여기에서 상기 샘플의 상대적 QE/Abs는 79%/65%였다.
실시예 12
약 1.445g의 Si3N4, 약 0.073g의 Eu2O3, 약 0.827g의 BaCO3, 약 1.064g의 Ba3N2, 약 0.104g의 Ca3N2, 약 0.465g의 BaCl 및 약 0.051g의 LiCl을, 약 0.1ppm의 산소 및 약 0.1ppm의 H2O로 유지된 글로브 박스 내부의 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께 약 5 내지 15분 동안 건조 혼합하였다. 혼합 후, 혼합물을 Mo 도가니로 옮기고 글로브 박스내에서 지퍼백에 밀봉하였다. 이 샘플을 노로 옮기고 약 5시간 동안 질소 분위기에서 1% 수소 하에서 약 1350℃에서 연소하였다. 그다음, 샘플을 절구공이를 사용하여 분쇄하고 1% 수소(나머지는 질소) 분위기에서 5시간 동안 약 1350℃에서 연소하였다. 그다음, 샘플을 절구공이를 사용하여 분쇄하고 희석된 질산으로 세척한 후, 용액의 pH가 중성이 될 때까지 물로 세척하였다. X-선 회절에 의해 측정시 제조된 샘플의 조성은 Ba3.28Ca0.6Eu0.12Si90rNs(여기서, 1.2≤r≤4 및 12≤s≤13.866이다)이다. 405nm 여기에서 상기 샘플의 상대적 QE/Abs는 82%/78%였다. 화학식 Ba4-bCabEu0.12Si9OrNs(여기서, 0≤b≤0.6, 1.2≤r≤4 및 12≤s≤13.866)의 상이한 조성물을 제조하고 연구하였다.
실시예 13
약 3.156g의 Si3N4, 약 0.013g의 Eu2O3, 약 1.901g의 BaCO3, 약 0.03g의 MgO 및 약 2.938g의 Ba3N2을, 약 5분 내지 15분 동안 약 1.01g의 BaCl2 및 약 0.107g의 LiOH와 함께, 약 0.1ppm의 산소 및 약 0.1ppm의 H2O로 유지된 글로브 박스 내부의 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께 건조 혼합하였다. 혼합 후, 상기 혼합물을 Mo 도가니로 옮기고, 글로브 박스 내 지퍼백에 밀봉하였다. 그다음, 상기 샘플을 글로브 박스 밖으로 옮기고, 노에 넣고, 약 5시간 동안 질소 분위기 하에서 2% 수소에서 약 1350℃에서 Mo 도가니에서 연소하였다. 그다음, 상기 샘플을 절구공이를 사용하여 분쇄하고 350메쉬를 사용하여 시빙하고 질소 분위기 하에서 1% 수소 하에서 5시간 동안 약 1350℃에서 연소하였다. 그다음, 상기 샘플을 다시 분쇄하고 용액의 pH가 중성이 될 때까지 물 및 희석된 질산으로 반복하여 세척하였다. 405nm 여기 하에서의 샘플의 상대적 QE/Abs는 95%/45%였다. Cu-Kα 방사선을 사용하여 수득한 X-선 분절 패턴은, 화학식 Ba3.89Mg0.1Eu0.01Si9OrNs(상기 식에서, r 및 s는, 1.2≤r≤4 및 12≤s≤13.866이도록 변할 수 있다)의 독특한 인광체를 나타냈다.
실시예 14
약 3.156g의 Si3N4, 약 0.527g의 Eu2O3, 약 1.036g의 BaCO3, 약 0.03g의 MgO 및 약 3.158g의 Ba3N2을, 약 5분 내지 15분 동안 약 1.01g의 BaCl2 및 약 0.107g의 LiOH와 함께, 약 0.1ppm의 산소 및 약 0.1ppm의 H2O로 유지된 글로브 박스 내부의 날진 병에서 지르코니아 매질과 함께 건조 혼합하였다. 혼합 후, 상기 혼합물을 Mo 도가니로 옮기고, 글로브 박스 내 지퍼백에 밀봉하였다. 그다음, 상기 샘플을 글로브 박스 밖으로 옮기고, 노에 넣고, 약 5시간 동안 질소 분위기 하에서 5% 수소에서 약 1350℃에서 Mo 도가니에서 연소하였다. 그다음, 상기 샘플을 절구공이를 사용하여 분쇄하고 350메쉬를 사용하여 시빙하고 질소 분위기 하에서 1% 수소 하에서 5시간 동안 약 1350℃에서 연소하였다. 그다음, 상기 샘플을 다시 분쇄하고 용액의 pH가 중성이 될 때까지 물 및 희석된 질산으로 반복하여 세척하였다. 405nm 여기 하에서의 샘플의 상대적 QE/Abs는 80%/82%였다. Cu-Kα 방사선을 사용하여 수득한 X-선 분절 패턴은, 화학식 Ba3.5Mg0.1Eu0.4Si9OrNs(상기 식에서, r 및 s는, 1.2≤r≤4 및 12≤s≤13.866이도록 변할 수 있다)의 독특한 인광체를 나타냈다.
본 발명의 단지 특정 특징부들만이 본원에서 설명되고 기술되고 있지만, 당업계의 숙련자에게는 많은 변경 및 변형이 떠오를 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진의에 속하는 이러한 변경 및 변형도 포괄하는 것으로 이해되어야만 한다.

Claims (21)

  1. 하기 화학식 1의 옥시니트라이드 인광체:
    화학식 1
    ApBqOrNs:R
    상기 식에서,
    A는 바륨, 또는 바륨과, Li, Na, K, Rb, Cs, Y, Sc, Be, Mg, Ca, Sr, Zn, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, 및 Lu 중 하나 이상의 조합이고;
    B는 규소, 또는 규소와, Al, B, Ga, 및 Ge 중 하나 이상의 조합이고;
    R은 유로퓸, 또는 유로퓸과, Ce, Pr, Sm, Nd, Tb, Dy, Yb, Tm, Er, Ho, 및 Mn 중 하나 이상의 조합이고;
    p는 약 2 초과 약 6 미만이고;
    q는 약 8 초과 약 10 미만이고;
    r은 약 0.1 초과 약 6 미만이고;
    s는 약 10 초과 약 15 미만이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    A가 Ba와, Sr 및 Ca 중 하나 이상의 조합인, 옥시니트라이드 인광체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    Sr, Ca, 또는 Sr과 Ca의 조합이 Ba의 총 몰을 기준으로 약 0.001 내지 약 0.5 몰 분율의 수준으로 존재하는, 옥시니트라이드 인광체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    R이 옥시니트라이드 물질의 약 0.001 내지 약 0.5 몰 분율의 수준으로 존재하는, 옥시니트라이드 인광체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    A가 Ba인, 옥시니트라이드 인광체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    R이 Eu인, 옥시니트라이드 인광체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    옥시니트라이드 물질이 (Ba, Ca, Sr, Mg)4Si9OrN14.66-(2/3)r:Eu이되, 여기서 r이 약 1 초과 약 4 이하인, 옥시니트라이드 인광체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    옥시니트라이드 물질이 (Ba, Ca, Sr, Mg)4Si9-aAlaOr+aN14.66-a-(2/3)r:Eu이되, 여기서 r이 1 초과 약 4 이하이고, a가 0 초과 약 4 이하인, 옥시니트라이드 인광체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    옥시니트라이드 물질이 (Ba, Ca, Sr, Mg)4Si9OrN14 .66-(2/3)r:(Eu, Ce)이되, 여기서 r이 약 1 초과 약 4 이하인, 옥시니트라이드 인광체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    옥시니트라이드 물질이 (Ba, Sr, Ca, Mg)4Si9-aAlaOr+aN14.66-a-(2/3)r:(Eu, Ce)이되, 여기서 r이 약 1 초과 약 4 이하이고, a가 0 초과 약 4 이하인, 옥시니트라이드 인광체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    화학식 Ba4-xCaxEu0.12Si9OrNs이되, 여기서 x가 0 이상 약 0.6 이하이고, r이 약 1.2 이상 약 4 이하이고, s가 약 12 이상 약 13.866 이하인, 옥시니트라이드 인광체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    화학식 Ba4-xSrxEu0.12Si9OrNs이되, 여기서 x가 0 이상 약 0.6 이하이고, r이 약 1.2 이상 약 4 이하이고, s가 약 12 이상 약 13.866 이하인, 옥시니트라이드 인광체.
  13. 제 1 항에 있어서,
    화학식 Ba3.88Eu0.12Si9-aAlaOrNs이되, 여기서 a가 0 초과 약 4 이하이고, r이 약 3 이상 약 8 이하이고, s가 약 8 이상 약 13.866 이하인, 옥시니트라이드 인광체.
  14. 제 1 항에 있어서,
    Figure pct00008

    Figure pct00009

    로 구성된 군 중에서 선택되되, 여기서 r이 약 1.2 이상 약 8 이하이고, s가 약 8 이상 약 13.866 이하인, 옥시니트라이드 인광체.
  15. 제 1 항에 있어서,
    단위 셀이 X-선 회절에 의해 측정시 단사정계 결정 구조를 갖는, 옥시니트라이드 인광체.
  16. 제 1 항에 있어서,
    약 200nm 내지 약 500nm 범위의 여기 스펙트럼을 갖는, 옥시니트라이드 인광체.
  17. 제 1 항에 있어서,
    약 500nm 내지 약 750nm 범위의 발광 스펙트럼을 갖는, 옥시니트라이드 인광체.
  18. 제 1 항에 있어서,
    wBa3N2, xBaCO3, ySi3N4, zEu2O3, uBaCl2 및 vLiOH의 출발 혼합물을 사용하여 합성되되, 여기서
    w가 약 0.2 초과 약 1 미만이고;
    x가 약 0.2 초과 약 1.5 미만이고;
    y가 약 2.5 초과 약 3.3 미만이고;
    z가 약 0.001 초과 약 0.2 미만이고;
    u가 약 0.1 초과 약 1 미만이고;
    v가 약 0.1 초과 약 1 미만인,
    옥시니트라이드 인광체.
  19. 구성물질인 원료 물질 및 플럭스의 무게를 측정하는 단계;
    상기 측정된 원료 물질 및 플럭스를 도가니에 옮기는 단계;
    상기 도가니의 물질을 약 1200℃ 내지 약 1500℃ 범위의 온도에서 환원 분위기 하에서 하소시키는 단계; 및
    희석된 산을 사용하여 상기 도가니의 물질을 세척하는 단계
    를 포함하는, 화학식 (Ba, Ca, Sr, Mg)4Si9OrN14 .66-(2/3)r:Eu의 옥시니트라이드 인광체이되, 여기서 r이 약 1 초과 약 4 이하인, 옥시니트라이드 인광체의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    플럭스가 바륨 클로라이드, 바륨 플루오라이드, 리튬 클로라이드, 리튬 플루오라이드, 리튬 하이드록사이드, 리튬 니트라이드, 리튬 테트라보레이트, 알루미늄 클로라이드, 알루미늄 플루오라이드, 암모늄 클로라이드, 붕산, 마그네슘 클로라이드, 마그네슘 플루오라이드, 또는 이들 물질의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
  21. 반도체 광원; 및
    상기 반도체 광원에 방사선적으로 결합된, 하기 화학식 1의 옥시니트라이드 인광체
    를 포함하는, 백색 광을 방출할 수 있는 조명 장치:
    화학식 1
    ApBqOrNs:R
    상기 식에서,
    A는 바륨, 또는 바륨과, Li, Na, K, Rb, Cs, Y, Sc, Be, Mg, Ca, Sr, Zn, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, 및 Lu 중 하나 이상의 조합이고;
    B는 규소, 또는 규소와, Al, B, Ga, 및 Ge 중 하나 이상의 조합이고;
    R은 유로퓸, 또는 유로퓸과, Ce, Pr, Sm, Nd, Tb, Dy, Yb, Tm, Er, Ho, 및 Mn 중 하나 이상의 조합이고;
    p는 약 2 초과 약 6 미만이고;
    q는 약 8 초과 약 10 미만이고;
    r은 약 0.1 초과 약 6 미만이고;
    s는 약 10 초과 약 15 미만이다.
KR1020137004344A 2010-07-22 2011-06-15 옥시니트라이드 인광체, 제조 방법 및 발광 장치 KR101858279B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/841,607 2010-07-22
US12/841,607 US20120019126A1 (en) 2010-07-22 2010-07-22 Oxynitride phosphors, method of preparation, and light emitting instrument
PCT/US2011/040434 WO2012012041A1 (en) 2010-07-22 2011-06-15 Oxynitride phosphors, method of preparation, and light emitting instrument

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130091751A true KR20130091751A (ko) 2013-08-19
KR101858279B1 KR101858279B1 (ko) 2018-05-15

Family

ID=44504438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137004344A KR101858279B1 (ko) 2010-07-22 2011-06-15 옥시니트라이드 인광체, 제조 방법 및 발광 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120019126A1 (ko)
EP (1) EP2596079B1 (ko)
JP (1) JP5909230B2 (ko)
KR (1) KR101858279B1 (ko)
CN (1) CN103003390B (ko)
WO (1) WO2012012041A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160112162A (ko) * 2015-03-18 2016-09-28 엘지전자 주식회사 산 질화물 형광체 및 이를 이용한 발광 소자 패키지
KR20190082825A (ko) * 2016-08-12 2019-07-10 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 발광 물질, 조명 장치 및 조명 장치의 용도

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8703016B2 (en) * 2008-10-22 2014-04-22 General Electric Company Phosphor materials and related devices
CN103827259B (zh) 2011-09-30 2017-04-26 通用电气公司 磷光体材料和相关的设备
US8597545B1 (en) * 2012-07-18 2013-12-03 Intematix Corporation Red-emitting nitride-based calcium-stabilized phosphors
CN105567234B (zh) * 2013-04-19 2017-12-22 四川新力光源股份有限公司 氮氧化物发光材料及其制备方法和应用、包含该氮氧化物的荧光粉以及由其制成的led光源
EP3031302A1 (de) * 2013-08-08 2016-06-15 Merck Patent GmbH Leuchtstoffe
JP6475257B2 (ja) * 2014-03-13 2019-02-27 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 固体照明用のスーパーテトラヘドロン蛍光体
US10662374B2 (en) * 2015-05-15 2020-05-26 National Institute For Materials Science Phosphor, production method for same, illumination instrument, and image display device
JP6739832B2 (ja) * 2015-05-15 2020-08-12 国立研究開発法人物質・材料研究機構 蛍光体、その製造方法、照明器具および画像表示装置
DE102015110258A1 (de) 2015-06-25 2016-12-29 Osram Gmbh Leuchtstoff, Verfahren zum Herstellen eines Leuchtstoffs und Verwendung eines Leuchtstoffs
CN104927858A (zh) * 2015-07-02 2015-09-23 河北大学 一种在蓝光激发下发绿光的氮化物荧光材料及其制备方法和应用
WO2017136423A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-10 Nitto Denko Corporation Silicon oxynitride phosphor
EP3241880B1 (en) * 2016-05-03 2018-04-18 Lumileds Holding B.V. Wavelength converting material for a light emitting device
CN106047347A (zh) * 2016-06-29 2016-10-26 东台市天源荧光材料有限公司 一种锰离子激活的磷酸钇钙荧光粉及其制备方法
DE112017004059A5 (de) 2016-08-12 2019-05-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Beleuchtungsvorrichtung
US10711192B2 (en) 2016-08-12 2020-07-14 Osram Oled Gmbh Lighting device
US10644206B2 (en) 2016-08-12 2020-05-05 Osram Oled Gmbh Lighting device
WO2019029849A1 (de) 2016-11-11 2019-02-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Dimmbare lichtquelle
DE112017005672A5 (de) * 2016-11-11 2019-12-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtstoff, beleuchtungsvorrichtung und verwendung einer beleuchtungsvorrichtung
JP7050774B2 (ja) 2016-11-11 2022-04-08 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 蛍光体、照明装置および照明装置の使用
WO2018193838A1 (ja) * 2017-04-18 2018-10-25 Ntn株式会社 シンチレータ用セラミックス組成物、シンチレータ及び放射線検出装置、並びにシンチレータの製造方法
TWI629339B (zh) * 2017-06-16 2018-07-11 信源陶磁股份有限公司 製備氮化物螢光體的方法
WO2018235495A1 (ja) * 2017-06-19 2018-12-27 Ntn株式会社 ストレージ蛍光体、ストレージ蛍光体の製造方法、放射線検出素子、個人被曝線量計及びイメージングプレート
CN109389789B (zh) * 2017-08-09 2023-03-21 中国辐射防护研究院 一种基于闪烁体的放射源警示装置
DE102018205464A1 (de) 2017-11-10 2019-05-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Beleuchtungsvorrichtung und verwendung einer beleuchtungsvorrichtung
CN108485655A (zh) * 2018-04-04 2018-09-04 陕西师范大学 Ca4Si4N2O9晶体及荧光粉和制备方法
CN113249126B (zh) * 2021-05-20 2023-08-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种提高低温陷阱数量的青色力致发光材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2447288C (en) * 2002-03-22 2011-10-04 Nichia Corporation Nitride phosphor and method for preparation thereof, and light emitting device
MY149573A (en) * 2002-10-16 2013-09-13 Nichia Corp Oxynitride phosphor and production process thereof, and light-emitting device using oxynitride phosphor
JP3837588B2 (ja) * 2003-11-26 2006-10-25 独立行政法人物質・材料研究機構 蛍光体と蛍光体を用いた発光器具
DE112005002277T5 (de) * 2004-09-29 2009-05-07 Showa Denko K.K. Fluoreszierendes Material auf Oxynitrid-Basis und Verfahren zur Herstellung hierfür
WO2006061778A1 (en) * 2004-12-06 2006-06-15 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Illumination system comprising a radiation source and a blue-emitting phospor
US7671529B2 (en) * 2004-12-10 2010-03-02 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Phosphor converted light emitting device
JP2006213910A (ja) * 2005-01-06 2006-08-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 酸窒化物蛍光体及び発光装置
WO2006093298A1 (ja) * 2005-03-04 2006-09-08 Dowa Electronics Materials Co., Ltd. 蛍光体およびその製造方法、並びに当該蛍光体を用いた発光装置
US7524437B2 (en) * 2005-03-04 2009-04-28 Dowa Electronics Materials Co., Ltd. Phosphor and manufacturing method of the same, and light emitting device using the phosphor
JP4975269B2 (ja) * 2005-04-28 2012-07-11 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 蛍光体およびその製造方法、並びに当該蛍光体を用いた発光装置
JP4238269B2 (ja) * 2006-02-02 2009-03-18 三菱化学株式会社 複合酸窒化物蛍光体、それを用いた発光装置、画像表示装置、照明装置及び蛍光体含有組成物、並びに、複合酸窒化物
JP5071709B2 (ja) * 2007-07-17 2012-11-14 独立行政法人物質・材料研究機構 蛍光体と発光器具
EP2262816A4 (en) * 2008-03-21 2012-02-29 Nanogram Corp SUBMICRONIC PHOSPHORUS PARTICLES BASED ON METAL SILICON NITRIDE OR METAL SILICON OXYNITRIDES AND METHODS OF SYNTHESIZING THESE PHOSPHORES
JP5592602B2 (ja) * 2008-07-31 2014-09-17 株式会社東芝 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5641384B2 (ja) * 2008-11-28 2014-12-17 独立行政法人物質・材料研究機構 表示装置用照明装置及び表示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160112162A (ko) * 2015-03-18 2016-09-28 엘지전자 주식회사 산 질화물 형광체 및 이를 이용한 발광 소자 패키지
KR20190082825A (ko) * 2016-08-12 2019-07-10 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 발광 물질, 조명 장치 및 조명 장치의 용도

Also Published As

Publication number Publication date
US20120019126A1 (en) 2012-01-26
JP2013538253A (ja) 2013-10-10
EP2596079B1 (en) 2020-07-29
CN103003390B (zh) 2016-01-27
EP2596079A1 (en) 2013-05-29
CN103003390A (zh) 2013-03-27
JP5909230B2 (ja) 2016-04-26
WO2012012041A1 (en) 2012-01-26
KR101858279B1 (ko) 2018-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101858279B1 (ko) 옥시니트라이드 인광체, 제조 방법 및 발광 장치
US11292965B2 (en) Phosphor, method for producing a phosphor and use of a phosphor
US7857994B2 (en) Green emitting phosphors and blends thereof
US7442326B2 (en) Red garnet phosphors for use in LEDs
US8593062B2 (en) Color stable phosphors for LED lamps and methods for preparing them
US20060049414A1 (en) Novel oxynitride phosphors
US20070257596A1 (en) Fluorescent Material, Fluorescent Device Using the Same, and Image Display Device and Lighting Equipment
JP6732796B2 (ja) 蛍光体および蛍光体変換ｌｅｄ
US8308982B2 (en) Alkaline and alkaline earth metal phosphate halides and phosphors
US8506104B1 (en) Phosphors for LED lamps
CN102732250B (zh) 一种红色荧光粉及其制备方法
US8440104B2 (en) Kimzeyite garnet phosphors
JP6758291B2 (ja) 蛍光体組成物及びその照明装置
WO2008057225A2 (en) High cri led lamps utilizing single phosphor
JP4904694B2 (ja) 酸化物蛍光体、並びにそれを用いた発光素子、画像表示装置、及び照明装置
JP2010196049A (ja) 蛍光体及びその製造方法、蛍光体含有組成物、並びに、該蛍光体を用いた発光装置、画像表示装置及び照明装置
US20110127905A1 (en) Alkaline earth borate phosphors
JP2006348070A (ja) 酸窒化物系蛍光体及びその製造法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant