KR20150048948A - 형광체 담지용 유리 조성물, 이를 포함하는 세라믹 색변환 부재 및 백색 발광 다이오드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 형광체 담지용 유리 조성물 및 이를 포함하는 세라믹 색변환 부재 및 백색 발광 다이오드에 대한 것이다. 본 발명에 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리를 포함하다. B2O3는 10 내지 50 wt%로, xCaO + yZnO는 30 내지 60 wt%로, SiO2는 5 내지 20 wt%로 포함하고, x에 대한 y의 비율은 0.5 내지 2이며, x 및 y는 0보다 크다.
Description
본 발명은 유리 조성물, 이를 포함하는 세라믹 색변환 부재 및 백색 발광 다이오드에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 형광체 담지용 유리 조성물, 이를 포함하는 세라믹 색변환 부재 및 백색 발광 다이오드에 대한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode)는 에너지 변환 효율이 높고, 수명이 길며, 저전압 구동이 가능하고, 복잡한 구동회로가 필요하지 않는 장점이 있다. 따라서, 발광 다이오드는 가까운 미래에 백열등, 형광등 및 수은등과 같은 기존의 광원을 대체할 고체 조명(solid-state-lighting)으로 기대를 모으고 있다. 특히. 백색 발광 다이오드는 차세대 광원으로서의 효용 가치가 높다.
일반적으로, 발광 다이오드는 발광 원리상 좁은 파장 범위의 단색광 밖에는 방출할 수 없다. 따라서, 백색 발광 다이오드를 구현하기 위해서는 이원색 이상의 광원들의 조합이 필요하다. 종래에는 발광 다이오드로부터 백색광을 구현하기 위하여 둘 이상의 다른 색을 발광하는 발광 다이오드들을 조합하는 기술, 하나의 발광 다이오드가 둘 이상의 활성영역을 갖도록 하는 기술 및 발광 다이오드와 파장 변환 물질을 조합하는 기술 등이 사용된다. 상술한 기술 중에서 파장 변환 물질, 예를 들어, 형광체 또는 염료 등을 이용하여 변환된 파장의 광과 변환되지 않는 광이 혼색되어 백색 광을 구현하는 기술이 통상적으로 사용된다.
파장 변환 물질 중에서 형광체가 가장 일반적으로 사용되며, 형광체는 실리케이트(silicate)계, YAG(yttrium aluminium garnet), TAG(terbium aluminium garnet) 및 나이트라이드(nitride)계 등의 형광체가 사용된다. 이들 형광체는 분말 형태로 제조되어 레진 및 실리콘 등 합성유기소재에 담지 된다. 종래의 형광체 담지체인 유기 합성 수지는 장시간 사용하는 경우, 자외선 또는 수분 등과 같은 외부적 요인과 발광 다이오드 자체의 열 또는 빛 등의 내부적 요인으로 인해 소재 자체가 황변 또는 갈변되거나 열화되는 문제가 있었다. 이로 인해, 발광 다이오드의 신뢰성이 떨어지고, 수명이 감소되는 문제점이 생겼다.
이에 대한 대응책으로 세라믹 물질을 담지체로 사용하는 경우, 기존의 유기물을 사용한 경우와 같이 형광체의 조절이 용이하고, 기존의 유기물 소재가 갖는 변색 및 열화 등의 문제점이 개선된 세라믹 색변환 부재를 제공할 수 있다.
다만, 유리와 같은 세라믹 물질을 사용하기 위해서는 형광체를 담지하기에 적합한 유리 조성물이 제공되어야 한다. 실리케이트(silicate)계 및 나이트라이드(nitride)계 형광체는 고온에서 활성이온의 변질로 인한 효율 저하가 손쉽게 발생하므로, 유리 조성물은 700℃ 이하에서 소성이 가능해야 한다. 또한, 유리 조성물은 소성 시 형광체와의 반응이 최소화되어야 하며, 소성 온도에서 높은 유동성을 가져야 공정 시간이 단축되고 기포의 발생이 억제된다. 또한, 소성 후에도 높은 투과도를 가져야 발광 다이오드의 파장 변환 물질로 사용될 수 있다.
종래의 실리케이트계 기반 유리 소재는 소성온도가 750℃ 이상으로 높기 때문에, 공정 비용이 비교적 높고, 사용 가능한 형광체가 제한적이다. 또한, 700℃ 이하의 저온 소성이 가능한 유리 소재의 경우, P2O5를 주성분으로 하는 소재이므로, 화학적 안정성이 떨어지고 소성 후 투과도 개선이 어려운 단점이 있다.
따라서, 700℃ 이하의 온도에서 소성이 가능하고, 열적 및 화학적으로 안정된 유리 조성물의 개발이 요구된다. 일본 공개특허 2008-255362호 및 대한민국 공개특허 10-2009-0026754호에 제시된 SiO2-B2O3, SiO2-P2O5, SiO2-B2O3-BaO 및 SiO2-BaO-RO 등의 실리케이트(silicate)계 유리는 소성 온도가 높기 때문에, 사용 가능한 형광체의 종류가 제한되는 단점이 있다. P2O5-SnO-B2O3계 유리는 저온 소성이 가능하지만, P2O5의 높은 함유로 인하여 흡습성이 높기 때문에 공정상의 어려움이 있다. 또한, 화학적 내구성이 취약하고, 제조 시에 상분리의 가능성이 높은 단점이 있다. 그리고, SnO를 포함하는 유리는 대기 분위기 또는 환원 분위기에서 제조가 불가능하고 특수한 분위기에서 용융 공정이 수행되어야 하는 단점이 있다. 따라서, 상술한 단점을 극복하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소성온도가 낮은 형광체 담지용 유리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소성온도가 700℃ 이하인 형광체 담지용 유리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열적 및 화학적으로 안정한 형광체 담지용 유리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 흡습성이 낮은 형광체 담지용 유리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상분리의 가능성이 낮은 형광체 담지용 유리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 형광체를 담지할 수 있는 형광체 담지용 유리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정 조건이 완화되어 양산성을 향상시킬 수 있는 형광체 담지용 유리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 700℃ 이하의 낮은 온도에서 소성이 가능한 유리 프릿을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 형광체의 신뢰성 및 수명이 개선된 세라믹 색변환 부재를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외부 자극 및 내부 자극에 강한 형광체 담지용 유리 조성물 및 세라믹 색변환 부재를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신뢰성 및 수명이 개선된 백색 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 양산성이 향상된 백색 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리를 포함하되, 상기 B2O3는 10 내지 50 wt%로, 상기 xCaO + yZnO는 30 내지 60 wt%로, 상기 SiO2는 5 내지 20 wt%로 포함하고, 상기 x에 대한 y의 비율은 0.5 내지 2이며, 상기 x 및 상기 y는 0보다 클 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 R2O를 더 포함하되, 상기 R은 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 하나이며, 상기 R2O는 20 wt% 이하로 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예예 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 MgO, WO3, SrO, BaO, Al2O3, Y2O3, Ga2O3, In2O3, GeO2 및 La2O3 중 적어도 하나를 10 wt% 이하로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 상기 B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리의 소성 온도는 700℃ 이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 색변환 부재는 형광체 담지용 유리 조성물; 및 상기 형광체 담지용 유리 조성물에 담지된 형광체를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 색변환 부재가 포함하는 상기 형광체는 YAG계 형광체, TAG계 형광체, 실리케이트(silicate)계 형광체, 나이트라이드(nitride)계 형광체, 플로라이드(fluoride)계 형광체, 황화물 (sulfide)계 형광체, 옥시나이트라이드(oxynitride)계 형광체, 옥시플로라이드 (oxyfluoride)계 형광체 및 옥시설파이드(oxysulfide)계 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백색 발광 다이오드는 상기 세라믹 색변환 부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 700℃ 이하에서 소성 공정이 가능하므로, 다양한 종류의 형광체들을 사용할 수 있다. 또한 형광체와의 반응성이 낮기 때문에 발광 다이오드 소자의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 형광체의 신뢰성 및 수명을 개선할 수 있으며, 발광 다이오드 소자의 공정 조건을 완화시켜 양산성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 형광체 담지용 유리 조성물을 이용하여 투과도가 높으며, 화학적으로 안정하고, 외부 환경에 의한 변성 및 열화 발생을 효과적으로 억제하는 고출력 발광 다이오드를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 담지용 유리 조성물 및 형광체를 포함하는 세라믹 색변환 부재를 포함하는 백색 발광 다이오드의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리를 포함한다. B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리에 있어서, B2O3는 10 내지 50 wt%로, xCaO + yZnO는 30 내지 60 wt%로, SiO2는 5 내지 20 wt%로 포함될 수 있다. xCaO + yZnO에서 x 및 y는 0보다 크고, Cao와 ZnO는 동일한 조성 또는 서로 다른 조성을 가질 수 있으며, CaO에 대한 ZnO의 조성비는 0.5 내지 2일 수 있다. 즉, x: y는 2:1 내지 1:2일 수 있다. 상술한 질량 비를 가지는 형광체 담지용 유리 조성물은 유리의 결정화 및 상 분리가 일어나지 않고, 흡습성이 낮으며, 저온에서 유동성이 높아 소성 공정이 용이하다. 보다 상세한 것은 후술한다.
B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리는 700℃ 이하의 소성온도를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 유리 조성물은 비교적 저온에서 소성이 가능하므로, 소송 공정이 용이하고, 고온에서 활성이온의 변질로 효율 저하가 일어나는 형광체. 예를 들어, 실리케이트 형광체 및 나이트라이드계 형광체의 바인더로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유리 조성물은 SnO 및 P2O5를 포함하지 않는다. P2O5는 흡습성이 강한 산성 산화물이다. P2O5가 유리에 사용되는 경우 유리의 소성 온도를 낮출 수 있지만, 흡습성이 높고 유리상이 불안정하므로 안정성이 낮다. SnO가 포함된 유리의 소성은 환원분위기에서 진행된다. 따라서, 공정이 복잡해지며, 대기 중 용융이 어렵고 유리의 결정화를 촉진시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 유리 조성물은 SnO 및 P2O5를 제외하여, 흡습성을 낮추고 유리상을 안정시켜 안정성을 높일 수 있다. 또한, 대기 중에서 유리 소성 공정이 가능하므로, 공정을 단순화 시킬 수 있다.
B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리가 포함하는 조성 중 B2O3는 유리 망목 형성제로써, 유리 내에서 1차원, 2차원 또는 3차원 기본 구조를 형성할 수 있다. B2O3를 포함하는 유리는 소성 공정 시 유동성이 증가하여 공정을 용이하게 만들 수 있는 장점이 있지만, 함량이 높을수록 유리의 화학적 내구성 약해질 수 있다. B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리는 B2O3를 10 내지 50 wt%로 포함할 수 있다. B2O3가 10 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 유리의 결정화가 진행될 수 있고, B2O3가 50 wt% 초과로 포함되는 경우에는 흡습성이 강해질 수 있다.
B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리가 포함하는 조성 중 (xCaO + yZnO)는 망목구조를 단절시키는 망목 변형제 역할을 할 수도 있으나. 다량으로 포함되는 경우에는 B2O3와 함께 유리 구조를 형성할 수 있다. 또한, 유리를 안정화 시키고, 유리의 열팽창 계수를 낮출 수 있다. (xCaO + yZnO)는 30 내지 60 wt%로 포함될 수 있다. (xCaO + yZnO)가 30 wt% 미만으로 포함되는 경우에는, B2O3로 인한 흡습성이 높아져 유리의 안정성이 감소될 수 있고, (xCaO + yZnO)가 60 wt% 초과로 포함되는 경우에는 소성 공정 시 유리가 결정화될 수 있다.
B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리가 포함하는 조성 중 SiO2는 망목 형성제로서, 유리 내에 3차원 망목 구조를 형성하여 유리의 안정성을 높여줄 수 있다. 그러나, SiO2의 함량이 높아질수록 유리의 연화점(Ts) 및 점도가 증가될 수 있다. 연화점(softening point)는 유리가 가열에 의해 변형, 연화를 일으키기 시작하는 온도를 의미한다.
유리 조성물의 안정성 및 적절한 연화점을 위하여, SiO2는 5 내지 20 wt%로 포함될 수 있다. 즉, SiO2가 5 wt% 미만으로 포함되는 경우에는, 유리의 안정성이 떨어져 유리 소재로써 사용되기 어려울 수 있고, SiO2가 20 wt% 초과로 포함되는 경우에는, 유리의 점도가 상승하여 700℃ 이하의 온도에서 유동성이 부족하고, 소성이 어려울 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 R2O를 더 포함할 수 있다. R2O에서 R은 알칼리 금속, 예를 들어 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중에서 하나일 수 있다. R2O는 B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리에 추가적으로 포함될 수도 있고, B2O3 또는 (xCaO + yZnO)의 일부 또는 전부를 대체하여 포함될 수도 잇다.
R2O는 B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리 내에서 B2O3 및 SiO2로 이루어진 망목을 단절시킬 수 있으므로, 유리의 전이 온도(Tg) 및 연화점(Ts)을 저하시켜 유리의 유동성을 증가시킬 수 있다. R2O는 0 wt% 초과 및 20 wt% 이하로 포함될 수 있다. B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리가 R2O를 20 wt% 초과로 더 포함하는 경우에는, 유리의 안정성이 떨어질 수 있고, 소성 후에 착색이 더 쉽게 발생할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리를 포함하고, 추가적으로 MgO, WO3, SrO, BaO, Al2O3, Y2O3, Ga2O3, In2O3, GeO2 및 La2O3 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 이를 통하여, 유리의 안정성을 향상시킬 수 있다. B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리는 MgO, WO3, SrO, BaO, Al2O3, Y2O3, Ga2O3, In2O3, GeO2 및 La2O3 중 적어도 하나를 10 wt% 이하로 더 포함할 수 있다. 10 wt%를 초과하여 포함되는 경우에는, 유리의 결정화가 발생하여 유동성이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Sn, Sb 또는 Bi와 같은 전이 금속들의 산화물을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 전이 금속은 유리 조성물 내에서 전자 천이에 의한 가시광선 흡수 현상을 야기할 수 있어, 유리의 착색 현상을 발생시킬 수 있다. 따라서, 형광체 담지용 유리 조성물이 전이 금속을 포함하면 투과도가 저하될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 발명의 목적 및 필요에 따라 일부 전이 금속이 포함될 수 도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 형광체 담지용 유리 조성물을 분말화하여 유리 프릿(frit)을 만들고 이를 형광체 분말과 혼합하여 세라믹 색변환 부재를 형성할 수 있다. 세라믹 색변환 부재는 상술한 실시예들에 따른 유리 조성물과 형광체를 혼합하고, 혼합된 유리 조성물과 형광체를 소정의 소성 온도에서 소성하여 제조될 수 있다. 세라믹 색변환 부재는 혼합된 유리 조성물과 형광체를 압착하여 형성될 수 있다. 세라믹 색변환 부재의 제조 방법으로 소성 및 압착을 예로 들었지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
이어서, 보다 상세하게 세라믹 색변환 부재의 제조 방법을 설명한다.
본 발명의 실시예들에 따른 유리 조성물과 형광체를 발명의 목적과 필요에 따라 적정량을 혼합한다. 유리 조성물과 형광체는 용매를 이용하여 혼합될 수 있다. 용매는 에탄올일 수 있다. 이어서, 혼합된 유리 조성물과 형광체는 볼 밀링 공정을 통하여 균일하게 혼합될 수 있다. 이어서, 균일하게 혼합된 유리 조성물과 형광체를 소정의 소성 온도로 가열하여 용융하여 성형한다. 이후, 성형된 유리 조성물과 형광체를 냉각시켜 세라믹 색변환 부재를 제조한다. 상술한 성형 공정과 가열 용융 공정은 동시에 또는 이시에 수행될 수 있고, 이때, 가압 공정을 더 포함할 수 있다.
소정의 소성 온도는 700℃ 이하일 수 있다. 세라믹 색변환 부재가 포함하는 B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리 조성물은 상술한 바와 마찬가지로, 700℃ 이하에서 높은 유동성을 보이므로 공정이 용이하다. 700℃ 이하에서 소성 공정의 수행이 가능하므로, 다양한 형광체의 사용이 가능하다. 즉, 소성 온도가 700℃를 초과하는 경우에 활성이온이 변질되어 광 전환효율이 저하되는 형광체를 사용할 수 있다. 세라믹 색변환 부재가 포함하는 형광체는 YAG계 형광체, TAG계 형광체, 실리케이트(silicate)계 형광체, 나이트라이드(nitride)계 형광체, 플로라이드(fluoride)계 형광체, 황화물(sulfide)계 형광체, 옥시나이트라이드(oxynitride)계 형광체, 옥시플로라이드(oxyfluoride)계 형광체 및 옥시설파이드(oxysulfide)계 형광체 중 적어도 하나일 수 있다. 세라믹 색변환 부재가 포함하는 형광체는 이에 한정되지 않고, 발명의 목적 및 필요에 따라 다양한 형광체들이 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 담지용 유리 조성물 및 형광체를 포함하는 세라믹 색변환 부재를 사용하여 제조된 백색 발광 다이오드의 단면도이다. 도 1를 참조하면, 백색 발광 다이오드는 하우징(101), 발광 다이오드 칩(102), 세라믹 색변환 부재(103) 및 형광체(104, 105)들을 포함한다.
하우징(101) 상에 발광 다이오드 칩(102) 및 세라믹 색변환 부재(103)가 배치될 수 있다. 세라믹 색변환 부재(103)는 형광체(104, 105)들을 포함할 수 있다. 세라믹 색변환 부재(103)는 본 발명의 일 실시예, 다른 실시예 또는 또 다른 실시예에 따른 형광체 담지용 유리 조성물을 포함할 수 있다. 본 발명에서는 형광체 담지용 유리 조성물이 플레이트 형상을 가지는 세라믹 색변환 부재(103)에 포함되는 것으로 설명하였지만, 이에 국한되는 것이 아니고, 다양한 형상을 가지는 세라믹 색변환 부재(103)에 포함될 수 있다. 본 발명에서는 세라믹 색변환 부재(103)가 발광 다이오드 칩(102)과 떨어져서 배치되어 있으나, 세라믹 색변환 부재(103)는 발광 다이오드 칩(102)에 직접 부착될 수도 있다.
| 유리 시료 | B2O3 | x:y=1:1 | x:y=1:2 | x:y=2:1 | SiO2 | 용융결과 | 소성결과 | 비고 |
| 1 | 50 | 30 | 20 | Ｘ | - | 미용융 | ||
| 2 | 50 | 40 | 10 | ○ | Ｘ | 유동미발생 | ||
| 3 | 40 | 40 | 20 | Ｘ | - | 상분리 | ||
| 4 | 40 | 50 | 10 | ○ | ○ | |||
| 5 | 30 | 40 | 30 | Ｘ | - | 미용융 | ||
| 6 | 20 | 45 | 35 | Ｘ | - | 상분리 | ||
| 7 | 10 | 50 | 40 | Ｘ | - | 미용융 | ||
| 8 | 45 | 45 | 10 | ○ | Ｘ | 유동미발생 | ||
| 9 | 45 | 50 | 5 | ○ | Ｘ | 유동미발생 | ||
| 10 | 40 | 45 | 15 | ○ | ○ | |||
| 11 | 40 | 55 | 5 | ○ | ○ | |||
| 12 | 35 | 50 | 15 | ○ | ○ | |||
| 13 | 35 | 55 | 10 | ○ | ○ | |||
| 14 | 50 | 25 | 25 | Ｘ | - | 상분리 | ||
| 15 | 50 | 30 | 20 | Ｘ | - | 상분리 | ||
| 16 | 50 | 35 | 15 | Ｘ | - | 상분리 | ||
| 17 | 45 | 30 | 25 | Ｘ | - | 상분리 | ||
| 18 | 45 | 35 | 20 | Ｘ | - | 미용융 | ||
| 19 | 50 | 30 | 20 | Ｘ | - | 상분리 | ||
| 20 | 50 | 40 | 10 | ○ | Ｘ | 유동미발생 | ||
| 21 | 40 | 40 | 20 | ○ | Ｘ | 유동미발생 | ||
| 22 | 40 | 50 | 10 | ○ | ○ | |||
| 23 | 30 | 40 | 30 | ○ | Ｘ | 유동미발생 | ||
| 24 | 30 | 50 | 20 | ○ | △ | |||
| 25 | 20 | 50 | 30 | Ｘ | - | 상분리 | ||
| 26 | 20 | 60 | 20 | ○ | △ | |||
| 27 | 10 | 50 | 40 | Ｘ | - | 미용융 |
(용융결과: ○-우수, △-보통, Ｘ-결정화 또는 미용융)
(소성결과: ○-우수, △-보통, Ｘ-결정화 또는 유동 미발생)
표 1은 본 발명에 따른 B2O3- (xCaO + yZnO) -SiO2계 유리를 조성 별로 용융 및 소성한 결과를 나타낸다. 표 1의 첫 번째 세로줄은 유리 시료의 번호를 나타낸다. 표 1의 두 번째 세로줄은 B2O3의 중량비(wt%)를 나타낸다. 세 번째 세로줄은 (xCaO + yZnO)에 있어서 x와 y의 비가 1:1 인 경우를, 네 번째 세로줄은 (xCaO + yZnO)에 있어서 x와 y의 비가 1:2 인 경우를, 다섯 번째 세로줄은 (xCaO + yZnO)에 있어서 x와 y의 비가 2:1 인 경우를 나타낸다. 표 1의 여섯 번째 세로줄은 SiO2의 중량비(wt%)를 나타낸다. 표 1의 일곱 번째 세로줄은 가로줄의 B2O3와 SiO2의 중량비(wt%) 및 (xCaO + yZnO)의 x와 y의 비율에 따른 용융결과를 나타낸다. 용융결과에서 ○ 표시는 우수하게 용융되었음을, △ 표시는 보통으로 용융되었음을, Ｘ 표시는 결정화되었거나 용융되지 않았음을 의미한다. 표 1의 여덟 번째 세로줄은 가로줄의B2O3와 SiO2의 중량비(wt%) 및 (xCaO + yZnO)의 x와 y의 비율에 따른 소성결과를 나타낸다. 소성결과에서 ○ 표시는 우수하게 소성되었음을, △ 표시는 보통으로 소성되었음을, Ｘ 표시는 결정화되었거나 유동이 발생하지 않았음을 의미한다. 표 1의 마지막 아홉 번째 세로줄은 각 유리 시료의 상태를 나타낸다.
유리 시료 1 내지 27은 대기 중의 전기로에서 1200℃로 가열하여 1시간 동안 용융 후 급냉하여 유리를 제조하였다. 표 1을 참조하면, B2O3, (xCaO + yZnO) 및 SiO2를 포함하는 유리시료들 중, 유리시료 23을 제외하고, SiO2 함량이 20 wt% 이하인 유리시료들은 용융되었다. B2O3 10~50wt%, (xCaO + yZnO) 30~60 wt% 및 SiO2 5~20 wt%를 포함하는 유리시료들은 투명하다.
이어서, 시료 1 내지 27 각각을 지름 100㎛ 이하의 분말로 형성하여, 유리 분말을 제조한다. 시료 1 내지 27의 유리 분말을 700℃로 가열하여 30분간 소성하였다. 표 1에서 나타난 바와 같이, SiO2 함량이 5 내지 15 wt%로 포함된 유리 시료들에서 주로 우수한 소성결과가 나타냄을 알 수 있다. 다른 조성에서는 흡습성이 높거나, 소성 후 결정화 되거나, 낮은 유동성을 나타냄을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 담지용 유리 조성물은 우수한 소성 및 용융 결과를 보임을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 하우징.
102: 발광 다이오드 칩.
103: 세라믹 색변환 부재
104, 105: 형광체.
102: 발광 다이오드 칩.
103: 세라믹 색변환 부재
104, 105: 형광체.
Claims (7)
- B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리를 포함하되,
상기 B2O3는 10 내지 50 wt%로, 상기 xCaO + yZnO는 30 내지 60 wt%로, 상기 SiO2는 5 내지 20 wt%로 포함하고, 상기 x에 대한 y의 비율은 0.5 내지 2이며, 상기 x 및 상기 y는 0보다 큰 형광체 담지용 유리 조성물. - 청구항 1에 있어서,
R2O를 더 포함하되,
상기 R은 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 하나이며, 상기 R2O는 20 wt% 이하로 포함되는 형광체 담지용 유리 조성물. - 청구항 1에 있어서,
MgO, WO3, SrO, BaO, Al2O3, Y2O3, Ga2O3, In2O3, GeO2 및 La2O3 중 적어도 하나를 10 wt% 이하로 더 포함하는 형광체 담지용 유리 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 B2O3-(xCaO + yZnO)-SiO2계 유리의 소성 온도는 700℃ 이하인 형광체 담지용 유리 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 따른 형광체 담지용 유리 조성물; 및
상기 형광체 담지용 유리 조성물에 담지된 형광체를 포함하는 세라믹 색변환 부재. - 청구항 5에 있어서,
상기 형광체는 YAG계 형광체, TAG계 형광체, 실리케이트(silicate)계 형광체, 나이트라이드(nitride)계 형광체, 플로라이드(fluoride)계 형광체, 황화물 (sulfide)계 형광체, 옥시나이트라이드(oxynitride)계 형광체, 옥시플로라이드 (oxyfluoride)계 형광체 및 옥시설파이드(oxysulfide)계 형광체 중 적어도 하나를 포함하는 세라믹 색변환 부재. - 청구항 5 또는 청구항 6에 따른 세라믹 색변환 부재를 포함하는 백색 발광 다이오드.
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|---|---|---|---|---|
| KR20190068043A (ko) | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 주식회사 베이스 | Pig 색변환 소자의 제조 방법 |
-
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- 2013-10-28 KR KR1020130128384A patent/KR20150048948A/ko not_active Application Discontinuation
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