KR20150100801A - 인광체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 음이온성 골격 구조, 도판트 및 양이온을 포함하는 화합물, 상기 화합물의 제조 방법 및 변환 인광체(conversion phosphors)로서의 상기 화합물의 용도에 관한 것이며, 여기서
a. 상기 음이온성 골격 구조는 배위 사면체 GL₄-에 의해 형성되고, 이때 G는, 부분적으로 C, Ge, B, Al 또는 In으로 대체될 수 있는 규소를 나타내고, L은 N 또는 O를 나타내되, 단, N이 L의 60 원자% 이상을 구성하고,
b. 상기 양이온은 알칼리 토금속으로부터 선택되되, 단, 스트론튬 및 바륨이 함께 상기 양이온의 75 원자% 미만을 구성하고,
c. 3가 세륨 또는 3가 세륨과 2가 유로퓸(europium)의 혼합물이 도판트로서 존재하고,
d. 세륨 도핑의 전하 보상(charge compensation)은, i) 알칼리 금속 양이온에 의한 알칼리 토금속 양이온의 대응적 대체에 의해 및/또는 ii) 질소 함량의 대응적 증가에 의해 및/또는 iii) 상기 양이온의 대응적 환원에 의해 일어난다.

Description

인광체{PHOSPHORS}

본 발명은, 신규 화합물, 이의 제조 방법 및 변환 인광체로서의 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 변환 인광체를 적어도 포함하는 발광-변환 물질, 및 광원(특히, 소위 pc-LED(인광체-변환(phosphor converted) 발광 소자))에서의 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광원(특히, pc-LED), 및 주(primary) 광원 및 본 발명에 따른 발광-변환 물질을 포함하는 조명 유닛에 관한 것이다.

100년 이상, 무기 인광체는, 각각의 적용 분야의 요건을 가능한 한 최적의 방식으로 충족시키면서, 동시에, 가능한 한 적은 에너지를 동시에 소비하도록 하는 방식으로, 발광 디스플레이 스크린, X-선 증폭기 및 복사선 또는 광원의 스펙트럼에 맞추도록 개발되어 왔다. 여기 유형(즉, 주 복사선원 및 필요한 발광 스펙트럼의 특성)은, 호스트 격자 및 활성제를 선택하는데 있어서 매우 중요하다.

특히, 에너지 효율, 색 재현 및 안정성을 추가로 증가시키기 위해, 일반 조명용(즉, 저압 방전 램프 및 발광 다이오드용) 형광 광원을 위한 신규 인광체가 지속적으로 개발되었다.

원칙적으로, 첨가제 색 혼합에 의한 백색-발광 무기 LED (발광 다이오드)를 수득하는데 3가지 상이한 접근법이 존재한다:

(1) 소위 RGB LED (적색 + 녹색 + 청색 LED)(이 경우, 백색 광은, 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 영역에서 발광하는 3가지 상이한 발광 다이오드로부터의 광을 혼합함으로써 생성됨),

(2) UV LED + RGB 인광체 시스템(이 경우, UV 영역 (주 광원)에서 발광하는 반도체가 주변으로 광을 방출하고, 3가지 상이한 인광체 (변환 인광체)가 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 영역에서의 발광을 자극함).

(3) 소위 상보(complementary) 시스템(이 경우, 발광 반도체 (주 광원)는 예를 들어 청색 광을 방출하고, 이는, 하나 이상의 인광체 (변환 인광체)가 예를 들어 황색 영역에서 광을 방출하도록 자극함. 청색 및 황색 광을 혼합함으로써, 이어서 예를 들어 백색 광이 생성됨).

2원(binary) 상보 시스템은, 단지 하나의 주 광원, 및 가장 단순한 경우 단지 하나의 백색 인광체를 사용하여 백색 광을 생성할 수 있다는 이점을 갖는다. 이러한 시스템 중 가장 잘 알려진 것은, 주 광원으로서 인듐 알루미늄 질화물 칩(이는 청색 스펙트럼 영역에서 광을 방출함) 및 변환 인광체로서의 세륨-도핑된 이트륨 알루미늄 가넷 (YAG:Ce)(이는 청색 영역에서 자극되고, 황색 스펙트럼 영역에서 광을 방출함)으로 이루어진다. 그러나, 연색 지수(color rendering index) 및 색 온도 안정성에 있어서의 개선이 요망된다.

청색-발광 반도체를 주 광원으로서 사용하는 경우, 이에 따라 이러한 소위 2원 상보 시스템은 백색 광을 생성하기 위해 황색 변환 인광체 또는 녹색- 및 적색-발광 변환 인광체가 필요하다. 대안으로서, 사용되는 주 광원이, 보라색 스펙트럼 영역 또는 근자외선 스펙트럼 영역에서 발광하는 반도체인 경우, 백색 광을 수득하기 위해서는 2개의 상보 발광 변환 인광체의 2색성 혼합물 또는 RGB 인광체 혼합물을 사용해야 한다. 보라색 또는 UV 영역에서의 주 광원 및 2개의 상보 변환 인광체를 갖는 시스템을 사용하는 경우, 특히 높은 루멘 당량(lumen equivalent)을 갖는 발광 다이오드가 제공될 수 있다. 2색성 인광체 혼합물의 추가적 이점은 더욱 낮은 스펙트럼 상호작용 및 관련된 더 큰 패키지 게인(pakage gain)이다.

따라서, 특히 스펙트럼의 청색 및/또는 UV 영역에서 여기될 수 있는 무기 형광 분말이 광원(특히, pc-LED)을 위한 변환 인광체로서 오늘날 어느 때보다 더 중요해지고 있다.

그동안, 다수의 변환 인광체, 예를 들어 알칼리 토금속 오르토실리케이트, 티오갈레이트, 가넷 및 질화물(이들은 각각 Ce^{3 +} 또는 Eu^{2 +}로 도핑됨)이 개시되었다.

그러나, 청색 또는 UV 영역에서 여기될 수 있고 이에 따라 가시광 영역(특히, 황색 스펙트럼 영역)에서 발광할 수 있는 신규 변환 인광체가 끊임없이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시양태는, 음이온성 골격 구조, 도판트 및 양이온을 포함하는 화합물이며, 여기서

a. 상기 음이온성 골격 구조는 배위 사면체 GL₄-를 특징으로 하고, 이때 G는, 부분적으로 C, Ge, B, Al 또는 In으로 대체될 수 있는 규소를 나타내고, L은 N 또는 O를 나타내되, 단, N이 L의 60 원자% 이상을 구성하고,

b. 상기 양이온은 알칼리 토금속으로부터 선택되되, 단, 스트론튬 및 바륨이 함께 상기 양이온의 75 원자% 미만을 구성하고,

c. 존재하는 도판트는 3가 세륨 또는 3가 세륨과 2가 유로퓸(europium)의 혼합물이고,

d. 세륨 도핑의 전하 보상(charge compensation)은, i) 알칼리 금속 양이온에 의한 알칼리 토금속 양이온의 대응적 대체를 통해 및/또는 ii) 질소 함량의 대응적 증가를 통해 및/또는 iii) 알칼리 토금속 양이온의 대응적 환원을 통해 일어난다.

본원에서 "음이온성 골격 구조"라는 용어는, 구성에서의 구조 모티브(motif)에 관한 것이며, 이때 G는 일반적으로 배위 사면체로 존재한다. 이러한 사면체는 하나 이상의 공통 L 원자를 통해 또다른 사면체에 연결될 수 있으며, 이에 따라 이러한 고체에서, 연장된 음이온성 부분적 구조 요소를 형성할 수 있다. 대응 구조 모티브는 일반적으로, 구조 결정을 위한 결정학적인 방법을 사용하여 또는 분광기를 이용한 조사를 통해서도 검출되며, 특히 실리케이트 화학의 당업자에게 널리 공지되어 있다.

일반적으로, 무기 고체 물질의 구조 결정은, 결정학적 데이터, 임의적으로 분광학적 데이터 및 기본적인 조성(이는, 정량적 반응의 경우, 출발 물질의 조성으로부터 유래하거나, 다르게는 원소 분석 방법에 의해 결정됨)에 대한 정보의 조합을 기초로 하여 수행된다. 대응 방법은 화학 분석에서 잘 확립되어 있으며, 따라서 당업자에게 공지되어 있는 것으로 간주될 수 있다. 양 데이터(원자%)는 특정 화학 원소(이는 보통 결정 구조에서 동일한 격자 부위를 점유할 수 있으며, 예를 들어 L로서의 질소 및 산소)의 더 큰 그룹에 대한 원자들의 수적 비율에 관한 것이다.

도 1: 스토에 운트 시에 게엠베하(Stoe & Cie. GmbH)로부터의 스타디피(StadiP) 611 KL 투과 분말 X-선 회절계, Cu-Ka1 복사선, 게르마늄 [111] 포커싱 1차 선(primary ray) 모노크로메이터, 선형 PSD 검출기 상에서 측정된, 실시예 1a의 분말 X-선 회절 패턴.
도 2: 450 nm의 여기 파장(피크 파장: 560 nm)에서 에든버러 인스트루먼츠(Edinburgh Instruments) FS920 분광계를 사용하여 기록된, 실시예 1로부터의 생성물의 형광 스펙트럼. 형광 측정시, 여기 모노크로메이터를 여기 파장에 맞추고, 시료 이후에 배열된 검출기 모노크로메이터를 467 내지 850 nm 사이에서 1 nm 스텝으로 스캔하며, 이때 검출기 모노크로메이터를 통과하는 광의 강도를 측정함.
도 3: 에든버러 인스트루먼츠 FS920 분광계를 사용하여 기록된, 실시예 1로부터의 생성물의 여기 스펙트럼. 여기 측정시, 여기 모노크로메이터로 250 nm 내지 500 nm에서 1 nm 스텝으로 스캔하면서, 시료로부터의 형광을 560 nm 파장에서 일정하게 검출함.
도 4: 450 nm의 여기 파장에서 에든버러 인스트루먼츠 FS920 분광계를 사용하여 기록된, 실시예 1b로부터의 생성물(Mg_{0 .79}Ca_{0 .39}Ba_{0 .465}Eu_{0 .03}Ce_{0 .05}Si₅N_{7 .5}O_{0 .5})의 형광 스펙트럼. 형광 측정시, 여기 모노크로메이터를 여기 파장에 맞추고, 시료 이후에 배열된 검출기 모노크로메이터로 475 내지 850 nm에서 1 nm 스텝으로 스캔하며, 이때 검출기 모노크로메이터를 통과하는 광의 강도를 측정함.

본 발명에 따른 화합물은 일반적으로 청색 스펙트럼 영역, 바람직하게는 450 nm에서 여기될 수 있으며, 일반적으로 황색 스펙트럼 영역에서 발광한다. 그렇지 않은 경우, 본 발명에 따른 화합물은 2-5-8 질화물에 필적하는 특성을 가지며, 이는, 산소 함량 및 상 순도에 대하여 제조 방법의 상당히 더 낮은 요건을 제공하거나, 수분에 대한 더 낮은 민감도를 갖게 한다.

본원과 관련하여, 적색 영역에서의 발광 또는 적색 광은, 600 nm 내지 670 nm의 파장에서 최대 강도를 갖는 광을 나타낸다. 대응적으로, 녹색 광 또는 녹색 영역에서의 발광은, 508 nm 내지 550 nm의 파장에서 최대를 갖는 광을 나타내고, 황색 광 또는 황색 영역에서의 발광은, 551 nm 내지 599 nm의 파장에서 최대를 갖는 광을 나타낸다.

본 발명의 바람직한 변형에서, 상기 알칼리 토금속 양이온은 스트론튬, 마그네슘, 칼슘 및/또는 바륨이고, 이때, 칼슘 및 마그네슘은 함께 상기 알칼리 토금속 양이온의 25 원자% 초과를 구성하고, 동일한 또는 다른 대안적 실시양태에서는, 칼슘 및 마그네슘이 함께 상기 알칼리 토금속 양이온의 30 원자% 내지 80 원자%를 구성한다.

본 발명의 추가의 대안적 또는 동일한 변형에서, 마그네슘이 알칼리 토금속 양이온의 하나로 존재한다.

본 발명의 동일하거나 다른 변형에서, G는 80 원자% 초과의 규소 또는 90 원자% 초과의 규소를 나타낸다. 본 발명에 따라, G가 규소로 형성되는 것도 바람직할 수 있다. 다르게는, 규소가 C 또는 Ge으로 부분적으로 대체된 것이 바람직할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 화합물은 하기 화학식 Ia의 화합물일 수 있다:

A_{2-0.5y-x+1.5 z}M_{0 .5 x}Ce_{0 .5 x}G₅N_{8 -y+ z}O_y (Ia)

상기 식에서,

A는, Ca, Sr, Ba, 및 Mg로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,

M은, Li, Na, 및 K로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,

G는, 부분적으로 C, Ge, B, Al 또는 In으로 대체될 수 있는 Si를 나타내고,

x는 0.005 내지 1 범위의 값을 나타내고,

y는 0.01 내지 3 범위의 값을 나타내고,

z는 0 내지 3 범위의 값을 나타낸다.

다르게는, 본 발명에 따른 화합물은 하기 화학식 Ib의 화합물일 수 있다:

A_{2-0.5y-0.75x+1.5 z}Ce_{0 .5 x}G₅N_{8 -y+ z}O_y (Ib)

상기 식에서,

A는, Ca, Sr, Ba, 및 Mg로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,

M은, Li, Na, 및 K로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,

G는, 부분적으로 C, Ge, B, Al 또는 In으로 대체될 수 있는 Si를 나타내고,

x는 0.005 내지 1 범위의 값을 나타내고,

y는 0.01 내지 3 범위의 값을 나타내고,

z는 0 내지 3 범위의 값을 나타낸다.

또 다르게는, 본 발명에 따른 화합물은 하기 화학식 Ic의 화합물일 수 있다:

A_{2-0.5y+1.5 z}Ce_{0 .5 x}G₅N_{8 +0.5x-y+ z}O_y (Ic)

상기 식에서,

A는, Ca, Sr, Ba, 및 Mg로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,

M은, Li, Na, 및 K로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,

G는, 부분적으로 C, Ge, B, Al 또는 In으로 대체될 수 있는 Si를 나타내고,

x는 0.005 내지 1 범위의 값을 나타내고,

y는 0.01 내지 3 범위의 값을 나타내고,

z는 0 내지 3 범위의 값을 나타낸다.

상기 화학식 Ia, Ib 및 Ic의 화합물에서, x가 0.01 내지 0.8 범위, 다르게는 0.02 내지 0.7 범위, 또한 다르게는 0.05 내지 0.6 범위의 값을 나타내는 것이 바람직할 수 있다.

동시에 또는 다르게는, y가 0.1 내지 2.5 범위, 바람직하게는 0.2 내지 2 범위, 특히 바람직하게는 0.22 내지 1.8 범위의 값을 나타내는 것이 바람직할 수 있다.

동시에 또는 다르게는, z가 0의 값, 또는 0.1 내지 2.5 범위, 바람직하게는 0.2 내지 2 범위, 특히 바람직하게는 0.22 내지 1.8 범위의 값을 나타내는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명에 따라, 세륨이 도판트로서 존재하는 것이 필수적인 것으로 판명되었다. 본 발명의 다양한 변형에서, 세륨이 유일한 도판트이거나, 다른 도판트와의 조합으로 사용될 수 있다. 이 경우 사용될 수 있는 도판트는 통상적인 2가 또는 3가 희토류 이온 또는 이의 하위-그룹 금속 이온이다. 하나의 변형에서, 유로퓸이 세륨과 함께 도판트 중에 존재하는 것이 바람직하다. 이러한 변형에서, 양이온이 소정량의 바륨을 함유하는 경우 안정성이 증가되는 것으로 나타났으며, 따라서 이러한 조합이 바람직한 조합이 될 수 있다.

상기 화합물은 순수한 성분 또는 혼합물의 형태일 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한, 하나 이상의 상기 정의된 바와 같은 화합물, 및 추가적인 하나 이상의 규소- 및 산소-함유 화합물을 포함하는 혼합물에 관한 것이다.

이러한 유형의 혼합물에서, 상기 화합물은 일반적으로 30 내지 95 중량% 범위, 바람직하게는 50 내지 90 중량% 범위, 특히 바람직하게는 60 내지 88 중량% 범위의 중량비로 존재한다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 하나 이상의 규소- 및 산소-함유 화합물은 X-선-비결정질 또는 유리-유사 상(이는 높은 규소 및 산소 함량을 특징으로 함)을 포함하지만, 금속, 특히 알칼리 토금속, 예컨대 스트론튬도 포함할 수 있다. 또한, 이러한 상이 완전히 또는 부분적으로 상기 화합물의 입자를 둘러싸는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명에 따라, 추가적인 하나 이상의 규소- 및 산소-함유 화합물은 상기 화합물의 제조시 반응 부산물이고, 상기 화합물의 적용-관련 광학 특성에 부정적인 영향을 미치지 않는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 또한, 단계 (a)에서, 2성분 질화물, 할로겐화물 및 산화물 또는 이들의 대응 반응성 형태로부터 선택되는 적합한 출발 물질들을 혼합하고, 단계 (b)에서, 이 혼합물을 비-산화 조건 하에 열처리하는 방법에 의해 수득가능한, 화학식 I의 화합물을 포함하는 혼합물에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 상기 화합물의 대응 제조 방법, 및 특히 주 광원(바람직하게는, 발광 다이오드 또는 레이저)으로부터의 청색 또는 근자외선 발광의 부분적 또는 완전한 변환을 위한 인광체 또는 변환 인광체로서의 상기 화합물의 본 발명에 따른 용도에 관한 것이다.

본 발명에 따른 화합물은 또한 하기에서 인광체로서 지칭된다.

본 발명에 따른 화합물은 심지어 소량으로 사용되는 경우에도 우수한 LED 품질을 제공한다. 본원에서 LED 품질은 통상적인 파라미터, 예를 들어 연색 지수, 상관 색 온도, 루멘 당량(lumen equivalent) 또는 절대 루멘, 또는 CIE x 및 CIE y 좌표에서의 색 점을 통해 기술된다.

"연색 지수" 또는 "CRI"는 당업자에게 친숙한 무단위(dimensionless)의 조명 양이며, 인공 광원의 색 재현 신뢰성을 태양광 또는 필라멘트 광원(이들은 100의 CRI를 가짐)의 색 재현 신뢰성과 비교한다.

"CCT" 또는 "상관 색 온도"는 당업자에게 친숙한 조명 양이며, 단위는 켈빈(kelvin)이다. 이의 수치 값이 더 높을수록, 인공 복사선원으로부터 더 차가운 백색 광이 관찰자에게 나타난다. CCT는, 색 온도가 CIE 도표에서 플랑크(Planck) 곡선을 따르는 흑체 라디에이터의 개념을 따른다.

"루멘 당량"은 당업자에게 친숙한 조명 양이며, 단위는 lm/W이고, 특정 방사측정(radiometric) 방사 전력(이의 단위는 와트(watt)임)에서 광원의 광도측정(photometric) 광속(luminous flux)(이의 단위는 루멘임)의 크기를 기술하는 것이다. 루멘 당량이 높을수록, 광원이 더 효율적이다.

"루멘"은 당업자에게 친숙한 광도측정 조명 양이며, 광원의 광속을 기술하는 것이고, 복사선원에 의해 방출되는 총 가시광선의 척도이다. 광속이 더 클수록, 더 밝은 광원이 관찰자에게 나타난다.

"CIE x" 및 "CIE y"는, 당업자에게 친숙한 표준 CIE 색 차트 (여기서는, 표준 관찰자(standard observer) 1931)에서의 좌표를 나타내며, 이를 이용하여 광원의 색이 기술된다.

전술된 모든 양은, 당업자에게 친숙한 방법에 의해 광원의 발광 스펙트럼으로부터 계산된다.

또한, 본 발명에 따른 인광체의 여기성(excitability)은 넓은 범위에 걸쳐 연장되며, 약 410 nm 내지 530 nm, 바람직하게는 430 nm 내지 약 500 nm 연장된다.

본 발명에 따른 인광체의 추가의 이점은, 환경으로부터 확산 공정을 통해 LED 패키지에 도입되어 이에 따라 상기 인광체의 표면에 도달할 수 있는 습기 및 수증기에 대한 안정성; 및 LED 패키지 내에서 결합제의 경화시 부산물로서 또는 LED 패키지 내의 첨가제로서 생길 수 있는 산성 매질에 대한 안정성이다. 본 발명에 따라 바람직한 인광체는, 지금까지 통상적인 질화물계(nitridic) 인광체보다 더 높은 안정성을 갖는다.

본 발명에 따른 인광체는, 도핑되지 않거나 Eu-도핑된 질화물 및 산소질화물의 제조를 위한 이미 공지된 공정과 유사하게 제조될 수 있으며, 여기서 당업자는 각각의 Eu 공급원을 대응 세륨 공급원으로 대체하는데 있어서 어려움을 겪지 않을 것이다. M₂Si₅N₈:Eu의 공지된 제조 공정은, 예를 들어

(1) (2-x) M + x Eu + 5 Si(NH₂) → M_{2 - x}Eu_xSi₅N₈ + 5 H₂

(문헌[Schnick et al., Journal of Physics and Chemistry of Solids (2000), 61(12), 2001-2006]),

(2) (2-x) M₃N₂ + 3x EuN + 5 Si₃N₄ → 3 M_{2 - x}Eu_xSi₅N₈ + 0.5x N₂

(문헌[Hintzen et al., Journal of Alloys and Compounds (2006), 417(1-2), 273-279]),

(3) (2-x) MO + 1.666 Si₃N₄ + 0.5x Eu₂O₃ + (2+0.5x) C + 1.5 N₂ → M_{2 -x}Eu_xSi₅N₈ + (2+0.5x) CO

(문헌[Piao et al., Applied Physics Letters 2006, 88, 161908]),

(4) 2 Si₃N₄ + 2(2-x) MCO₃ + x/2 Eu₂O_{3 →} M_{2 - x}Eu_xSi₅N₈ + M₂SiO₄ + CO₂

(문헌[Xie et al., Chemistry of Materials, 2006, 18, 5578]), 및

(5) (2-x) M + x Eu + 5 SiCl₄ + 28 NH_{3 →} M_{2 - x}Eu_xSi₅N₈ + 20 NH₄Cl + 2 H₂

(얀센(Jansen) 등의 국제 특허 출원 공개 제 WO 2010/029184 A1 호)이다.

예를 들어, 규소산소질화물은, SiO₂, M₃N₂, Si₃N₄ 및 EuN을 화학량론적으로 혼합하고, 후속적으로 약 1600℃의 온도에서 하소시킴으로써(예를 들어, 국제 특허 출원 공개 제 WO 2011/091839 호에 따라) 이용가능하다.

규소질화물 제조를 위한 상기 공정 중에서, 공정 (2)가 특히 적합하며, 그 이유는, 대응 출발 물질이 시판되며, 합성시 제 2 상이 형성되지 않고, 수득되는 물질의 효율이 높기 때문이다.

따라서, 본 발명에 따른 인광체의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법에서는, 단계 a)에서 2성분 질화물, 할로겐화물 및 산화물 또는 이들의 대응 반응성 형태로부터 선택되는 적합한 출발 물질들을 혼합하고, 단계 b)에서 이 혼합물을 비-산화 조건 하에 열처리한다.

이러한 방법에는 흔히 제 2 하소 단계가 뒤따르며, 이는 물질의 효율을 약간 더 증가시킨다. 이러한 제 2 하소 단계에서는, 알칼리 토금속 질화물을 첨가하는 것이 도움이 될 수 있다. 본 발명의 변형에서, 사전-소결된 산소질화물 대 알칼리 토금속 질화물은 2:1 내지 20:1의 비, 다른 변형에서는 4:1 내지 9:1의 비로 사용된다. 이러한 후-하소는 표적 화합물의 발광 최대를 이동시켜, 목적하는 발광 최대가 정확히 설정되도록 알칼리 토금속 질화물의 특정 첨가가 이용될 수 있게 한다.

단계 b)에서의 반응 및 또한 임의적인 후-하소는 일반적으로 800℃ 초과의 온도에서, 바람직하게는 1200℃ 초과의 온도에서, 특히 바람직하게는 1400℃ 내지 1800℃ 범위에서 수행된다. 이들 단계의 일반적인 지속 시간은 2 내지 14시간, 다르게는 4 내지 12시간, 또한 다르게는 6 내지 10시간이다.

본원에서 비-산화 조건은, 예를 들어 비활성 기체 또는 일산화탄소를 사용하여, 바람직하게는 질소 스트림 중에, 바람직하게는 N₂/H₂ 스트림 중에, 특히 바람직하게는 N₂/H₂/NH₃ 스트림 중에, 기체, 수소, 진공 또는 산소-결핍 대기를 형성하여 확립된다.

상기 하소는, 예를 들어 생성 혼합물을 고온 오븐(예컨대, 붕소 질화물 용기)으로 도입함으로써 수행될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 고온 오븐은, 몰리브덴 호일 트레이를 포함하는 관형 퍼니스(furnace)이다.

본 발명의 변형에서, 하소 후 수득된 화합물은, 미반응된 알칼리 토금속 질화물을 세척하기 위해 산으로 처리된다. 사용되는 산은 바람직하게는 염산이다. 수득된 분말은, 예를 들어 0.5 내지 3시간, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.5시간 동안 0.5 몰(molar) 내지 2 몰 염산, 더욱 바람직하게는 1 몰 염산에 현탁되고, 후속적으로 여과되고, 80 내지 150℃ 범위의 온도에서 건조된다.

본 발명의 다른 대안적인 실시양태에서, 하소 및 분리정제(이는, 전술된 바와 같이 산 처리에 의해 수행될 수 있음)에는 다시 추가의 하소 단계가 뒤따른다. 이는 바람직하게는 200 내지 400℃, 특히 바람직하게는 250 내지 350℃ 범위의 온도에서 수행된다. 이러한 추가의 하소 단계는 바람직하게는 환원 대기 하에 수행된다. 이러한 하소 단계의 지속 시간은 일반적으로 15분 내지 10시간, 바람직하게는 30분 내지 2시간이다.

또다른 실시양태에서, 전술된 본 발명에 따른 방법 중 하나에 의해 수득된 화합물은 코팅될 수 있다. 이러한 목적에 적합한 것은, 선행 기술로부터 당업자에게 공지되고 인광체에 사용되는 모든 코팅 방법이다. 이러한 코팅에 적합한 물질은, 특히 금속 산화물 및 질화물, 특히 알칼리 토금속 산화물(예컨대, Al₂O₃) 및 알칼리 토금속 질화물(예컨대, AlN, 및 SiO₂)이다. 본 발명에서 코팅은, 예를 들어 유동층 방법에 의해 수행될 수 있다. 다른 적합한 코팅 방법은 일본 특허 제 04-304290 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 91/10715 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 99/27033 호, 미국 특허 출원 공개 제 2007/0298250 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 2009/065480 호 및 국제 특허 출원 공개 제 WO 2010/075908 호로부터 공지되어 있다.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 화합물 하나 이상을 포함하는 주 광원 하나 이상을 갖는 광원에 관한 것이다. 본 발명에서 주 광원의 발광 최대는 일반적으로 410 nm 내지 530 nm, 바람직하게는 430 nm 내지 약 500 nm 범위이다. 440 내지 480 nm 범위가 특히 바람직하고, 이때 1차 복사선은 본 발명에 따른 인광체에 의해 더 긴 파장의 복사선으로 부분적으로 또는 완전히 변환된다.

본 발명에 따른 광원의 바람직한 실시양태에서, 주 광원은, 특히 화학식 In_iGa_jAl_kN(이때, 0 ≤ i, 0 ≤ j, 0 ≤ k, 및 i + j + k = 1)의 발광성 인듐 알루미늄 갈륨 질화물이다.

이러한 유형의 광원의 가능한 형태는 당업자에게 공지되어 있다. 이는 다양한 구조의 발광 LED 칩일 수 있다.

본 발명에 따른 광원의 다른 바람직한 실시양태에서, 주 광원은, ZnO, TCO (투명한 전도성 산화물), ZnSe 또는 SiC에 기초한 발광 배열, 또는 유기 발광 층 (OLED)에 기초한 배열이다.

본 발명에 따른 광원의 다른 바람직한 실시양태에서, 주 광원은, 전기발광 및/또는 광발광을 나타내는 광원이다. 주 광원은 또한 플라스마 또는 방전원일 수 있다.

본 발명에 따른 대응 광원은 또한 발광 다이오드 또는 LED로서 공지되어 있다.

본 발명에 따른 인광체는 개별적으로 또는 하기 인광체(이는 당업자에게 친숙함)와의 혼합물로서 사용될 수 있다. 원칙상 혼합물에 적합한 대응 인광체는 예를 들어 하기와 같다:

Ba₂SiO₄:Eu^{2 +}, BaSi₂O₅:Pb^{2 +}, Ba_xSr_{1 - x}F₂:Eu^{2 +}, BaSrMgSi₂O₇:Eu^{2 +}, BaTiP₂O₇, (Ba,Ti)₂P₂O₇:Ti, Ba₃WO₆:U, BaY₂F₈:Er^{3 +},Yb⁺, Be₂SiO₄:Mn^{2 +}, Bi₄Ge₃O₁₂, CaAl₂O₄:Ce³⁺, CaLa₄O₇:Ce^{3 +}, CaAl₂O₄:Eu^{2 +}, CaAl₂O₄:Mn^{2 +}, CaAl₄O₇:Pb^{2 +},Mn^{2 +}, CaAl₂O₄:Tb³⁺, Ca₃Al₂Si₃O₁₂:Ce^{3 +}, Ca₃Al₂Si₃Oi₂:Ce^{3 +}, Ca₃Al₂Si₃O,₂:Eu^{2 +}, Ca₂B₅O₉Br:Eu²⁺, Ca₂B₅O₉Cl:Eu^{2 +}, Ca₂B₅O₉Cl:Pb^{2 +}, CaB₂O₄:Mn^{2 +}, Ca₂B₂O₅:Mn^{2 +}, CaB₂O₄:Pb²⁺, CaB₂P₂O₉:Eu^{2 +}, Ca₅B₂SiO₁₀:Eu^{3 +}, Ca_0.5Ba_0.5Al₁₂O₁₉:Ce³⁺,Mn²⁺, Ca₂Ba₃(PO₄)₃Cl:Eu^{2 +}, SiO₂ 중의 CaBr₂:Eu^{2 +}, SiO₂ 중의 CaCl₂:Eu²⁺, SiO₂ 중의 CaCl₂:Eu^{2 +},Mn^{2 +}, CaF₂:Ce^{3 +}, CaF₂:Ce^{3 +},Mn^{2 +}, CaF₂:Ce^{3 +},Tb^{3 +}, CaF₂:Eu²⁺, CaF₂:Mn^{2 +}, CaF₂:U, CaGa₂O₄:Mn^{2 +}, CaGa₄O₇:Mn^{2 +}, CaGa₂S₄:Ce^{3 +}, CaGa₂S₄:Eu^{2 +}, CaGa₂S₄:Mn²⁺, CaGa₂S₄:Pb^{2 +}, CaGeO₃:Mn^{2 +}, SiO₂ 중의 CaI₂:Eu^{2 +}, SiO₂ 중의 CaI₂:Eu²⁺,Mn²⁺, CaLaBO₄:Eu^{3 +}, CaLaB₃O₇:Ce^{3 +},Mn^{2 +}, Ca₂La₂BO₆.₅:Pb^{2 +}, Ca₂MgSi₂O₇, Ca₂MgSi₂O₇:Ce³⁺, CaMgSi₂O₆:Eu^{2 +}, Ca₃MgSi₂O₈:Eu^{2 +}, Ca₂MgSi₂O₇:Eu^{2 +}, CaMgSi₂O₆:Eu^{2 +},Mn^{2 +}, Ca₂MgSi₂O₇:Eu^{2 +},Mn^{2 +}, CaMoO₄, CaMoO₄:Eu^{3 +}, CaO:Bi^{3 +}, CaO:Cd²⁺, CaO:Cu⁺, CaO:Eu^{3 +}, CaO:Eu^{3 +}, Na⁺, CaO:Mn^{2 +}, CaO:Pb^{2 +}, CaO:Sb^{3 +}, CaO:Sm³⁺, CaO:Tb^{3 +}, CaO:Tl, CaO:Zn^{2 +}, Ca₂P₂O₇:Ce^{3 +}, α-Ca₃(PO₄)₂:Ce^{3 +}, β-Ca₃(PO₄)₂:Ce³⁺, Ca₅(PO₄)₃Cl:Eu^{2 +}, Ca₅(PO₄)₃Cl:Mn^{2 +}, Ca₅(PO₄)₃Cl:Sb³⁺, Ca₅(PO₄)₃Cl:Sn^{2 +}, β-Ca₃(PO₄)₂:Eu^{2 +},Mn^{2 +}, Ca₅(PO₄)₃F:Mn^{2 +}, Ca₅(PO₄)₃F:Sb³⁺, Ca₅(PO₄)₃F:Sn^{2 +}, α-Ca₃(PO₄)₂:Eu^{2 +}, β-Ca₃(PO₄)₂:Eu^{2 +}, Ca₂P₂O₇:Eu^{2 +}, Ca₂P₂O₇:Eu²⁺,Mn²⁺, CaP₂O₆:Mn^{2 +}, α-Ca₃(PO₄)₂:Pb^{2 +}, α-Ca₃(PO₄)₂:Sn^{2 +}, β-Ca₃(PO₄)₂:Sn²⁺, β-Ca₂P₂O₇:Sn,Mn, α-Ca₃(PO₄)₂:Tr, CaS:Bi^{3 +}, CaS:Bi^{3 +},Na, CaS:Ce³⁺, CaS:Eu^{2 +}, CaS:Cu⁺,Na⁺, CaS:La^{3 +}, CaS:Mn^{2 +}, CaSO₄:Bi, CaSO₄:Ce^{3 +}, CaSO₄:Ce³⁺,Mn²⁺, CaSO₄:Eu^{2 +}, CaSO₄:Eu^{2 +},Mn^{2 +}, CaSO₄:Pb^{2 +}, CaS:Pb^{2 +}, CaS:Pb²⁺,Cl, CaS:Pb^{2 +},Mn^{2 +}, CaS:Pr³⁺,Pb²⁺,Cl, CaS:Sb^{3 +}, CaS:Sb^{3 +},Na, CaS:Sm^{3 +}, CaS:Sn^{2 +}, CaS:Sn^{2 +},F, CaS:Tb^{3 +}, CaS:Tb³⁺,Cl, CaS:Y^{3 +}, CaS:Yb^{2 +}, CaS:Yb^{2 +},Cl, CaSiO₃:Ce^{3 +}, Ca₃SiO₄Cl₂:Eu^{2 +}, Ca₃SiO₄Cl₂:Pb^{2 +}, CaSiO₃:Eu^{2 +}, CaSiO₃:Mn^{2 +},Pb, CaSiO₃:Pb²⁺, CaSiO₃:Pb^{2 +},Mn^{2 +}, CaSiO₃:Ti^{4 +}, CaSr₂(PO₄)₂:Bi^{3 +}, β-(Ca,Sr)₃(PO₄)₂:Sn²⁺Mn²⁺, CaTi₀.₉Al₀.₁O₃:Bi^{3 +}, CaTiO₃:Eu^{3 +}, CaTiO₃:Pr^{3 +}, Ca₅(VO₄)₃Cl, CaWO₄, CaWO₄:Pb^{2 +}, CaWO₄:W, Ca₃WO₆:U, CaYAlO₄:Eu^{3 +}, CaYBO₄:Bi^{3 +}, CaYBO₄:Eu³⁺, CaYB₀.₈O₃.₇:Eu^{3 +}, CaY₂ZrO₆:Eu^{3 +}, (Ca,Zn,Mg)₃(PO₄)₂:Sn, CeF₃, (Ce,Mg)BaAl₁₁O₁₈:Ce, (Ce,Mg)SrAl₁₁O₁₈:Ce, CeMgAl₁₁O₁₉:Ce:Tb, Cd₂B₆O₁₁:Mn^{2 +}, CdS:Ag⁺,Cr, CdS:In, CdS:In, CdS:In,Te, CdS:Te, CdWO₄, CsF, Csl, CsI:Na⁺, CsI:Tl, (ErCl₃)_0.25(BaCl₂)₀.₇₅, GaN:Zn, Gd₃Ga₅O₁₂:Cr^{3 +}, Gd₃Ga₅O₁₂:Cr,Ce, GdNbO₄:Bi³⁺, Gd₂O₂S:Eu^{3 +}, Gd₂O₂Pr^{3 +}, Gd₂O₂S:Pr,Ce,F, Gd₂O₂S:Tb^{3 +}, Gd₂SiO₅:Ce³⁺, KAI₁₁O₁₇:Tl⁺, KGa₁₁O₁₇:Mn^{2 +}, K₂La₂Ti₃O₁₀:Eu, KMgF₃:Eu^{2 +}, KMgF₃:Mn²⁺, K₂SiF₆:Mn^{4 +}, LaAl₃B₄O₁₂:Eu^{3 +}, LaAlB₂O₆:Eu^{3 +}, LaAlO₃:Eu^{3 +}, LaAlO₃:Sm³⁺, LaAsO₄:Eu^{3 +}, LaBr₃:Ce^{3 +}, LaBO₃:Eu^{3 +}, (La,Ce,Tb)PO₄:Ce:Tb, LaCl₃:Ce³⁺, La₂O₃:Bi^{3 +}, LaOBr:Tb^{3 +}, LaOBr:Tm^{3 +}, LaOCl:Bi^{3 +}, LaOCl:Eu^{3 +}, LaOF:Eu³⁺, La₂O₃:Eu^{3 +}, La₂O₃:Pr^{3 +}, La₂O₂S:Tb^{3 +}, LaPO₄:Ce^{3 +}, LaPO₄:Eu^{3 +}, LaSiO₃Cl:Ce³⁺, LaSiO₃Cl:Ce^{3 +},Tb^{3 +}, LaVO₄:Eu^{3 +}, La₂W₃O₁₂:Eu^{3 +}, LiAlF₄:Mn^{2 +}, LiAl₅O₈:Fe³⁺, LiAlO₂:Fe^{3 +}, LiAlO₂:Mn^{2 +}, LiAl₅O₈:Mn^{2 +}, Li₂CaP₂O₇:Ce^{3 +},Mn^{2 +}, LiCeBa₄Si₄O₁₄:Mn²⁺, LiCeSrBa₃Si₄O₁₄:Mn^{2 +}, LiInO₂:Eu^{3 +}, LiInO₂:Sm^{3 +}, LiLaO₂:Eu^{3 +}, LuAlO₃:Ce³⁺, (Lu,Gd)₂Si0₅:Ce^{3 +}, Lu₂SiO₅:Ce^{3 +}, Lu₂Si₂O₇:Ce^{3 +}, LuTaO₄:Nb^{5 +}, Lu_{1 -x}Y_xAlO₃:Ce³⁺, MgAl₂O₄:Mn^{2 +}, MgSrAl₁₀O₁₇:Ce, MgB₂O₄:Mn^{2 +}, MgBa₂(PO₄)₂:Sn^{2 +}, MgBa₂(PO₄)₂:U, MgBaP₂O₇:Eu^{2 +}, MgBaP₂O₇:Eu^{2 +},Mn^{2 +}, MgBa₃Si₂O₈:Eu^{2 +}, MgBa(SO₄)₂:Eu^{2 +}, Mg₃Ca₃(PO₄)₄:Eu²⁺, MgCaP₂O₇:Mn^{2 +}, Mg₂Ca(SO₄)₃:Eu^{2 +}, Mg₂Ca(SO₄)₃:Eu^{2 +},Mn², MgCeAl_nO₁₉:Tb^{3 +}, Mg₄(F)GeO₆:Mn^{2 +}, Mg₄(F)(Ge,Sn)O₆:Mn^{2 +}, MgF₂:Mn²⁺, MgGa₂O₄:Mn^{2 +}, Mg₈Ge₂O₁₁F₂:Mn^{4 +}, MgS:Eu^{2 +}, MgSiO₃:Mn^{2 +}, Mg₂SiO₄:Mn²⁺, Mg₃SiO₃F₄:Ti^{4 +}, MgSO₄:Eu^{2 +}, MgSO₄:Pb^{2 +}, MgSrBa₂Si₂O₇:Eu^{2 +}, MgSrP₂O₇:Eu²⁺, MgSr₅(PO₄)₄:Sn^{2 +}, MgSr₃Si₂O₈:Eu^{2 +},Mn^{2 +}, Mg₂Sr(SO₄)₃:Eu^{2 +}, Mg₂TiO₄:Mn⁴⁺, MgWO₄, MgYBO₄:Eu³⁺, Na₃Ce(PO₄)₂:Tb^{3 +}, NaI:Tl, Na₁.₂₃K_O.₄₂Eu₀.₁₂TiSi₄O₁₁:Eu^{3 +}, Na_1.23K_0.42Eu_0.12TiSi₅O₁₃.xH₂O:Eu³⁺, Na_{1 .29}K_{0 .46}Er_{0 .08}TiSi₄O₁₁:Eu^{3 +}, Na₂Mg₃Al₂Si₂O₁₀:Tb, Na(Mg_2-xMn_x)LiSi₄O₁₀F₂:Mn, NaYF₄:Er^{3 +}, Yb^{3 +}, NaYO₂:Eu^{3 +}, P46(70%) + P47 (30%), SrAl₁₂O₁₉:Ce³⁺, Mn^{2 +}, SrAl₂O₄:Eu^{2 +}, SrAl₄O₇:Eu^{3 +}, SrAl₁₂O₁₉:Eu^{2 +}, SrAl₂S₄:Eu^{2 +}, Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺, SrB₄O₇:Eu^{2 +}(F,Cl,Br), SrB₄O₇:Pb^{2 +}, SrB₄O₇:Pb^{2 +}, Mn^{2 +}, SrB₈O₁₃:Sm^{2 +}, Sr_xBa_yCl_zAl₂O_4-z/2: Mn^{2 +}, Ce^{3 +}, SrBaSiO₄:Eu^{2 +}, SiO₂ 중의 Sr(Cl,Br,I)₂:Eu^{2 +}, SiO₂ 중의 SrCl₂:Eu²⁺, Sr₅Cl(PO₄)₃:Eu, Sr_wF_xB₄O_{6 .5}:Eu^{2 +}, Sr_wF_xB_yO_z:Eu^{2 +},Sm^{2 +}, SrF₂:Eu^{2 +}, SrGa₁₂O₁₉:Mn²⁺, SrGa₂S₄:Ce^{3 +}, SrGa₂S₄:Eu^{2 +}, SrGa₂S₄:Pb^{2 +}, SrIn₂O₄:Pr^{3 +}, Al^{3 +}, (Sr,Mg)₃(PO₄)₂:Sn, SrMgSi₂O₆:Eu^{2 +}, Sr₂MgSi₂O₇:Eu^{2 +}, Sr₃MgSi₂O₈:Eu^{2 +}, SrMoO₄:U, SrO·3B₂O₃:Eu²⁺,Cl, β-SrO·3B₂O₃:Pb^{2 +}, β-SrO·3B₂O₃:Pb^{2 +},Mn^{2 +}, α-SrO·3B₂O₃:Sm^{2 +}, Sr₆P₅BO₂₀:Eu, Sr₅(PO₄)₃Cl:Eu^{2 +}, Sr₅(PO₄)₃Cl:Eu^{2 +},Pr^{3 +}, Sr₅(PO₄)₃Cl:Mn^{2 +}, Sr₅(PO₄)₃Cl:Sb^{3 +}, Sr₂P₂O₇:Eu^{2 +}, β-Sr₃(PO₄)₂:Eu²⁺, Sr₅(PO₄)₃F:Mn^{2 +}, Sr₅(PO₄)₃F:Sb^{3 +}, Sr₅(PO₄)₃F:Sb^{3 +},Mn^{2 +}, Sr₅(PO₄)₃F:Sn^{2 +}, Sr₂P₂O₇:Sn^{2 +}, β-Sr₃(PO₄)₂:Sn^{2 +}, β-Sr₃(PO₄)₂:Sn²⁺,Mn²⁺(Al), SrS:Ce^{3 +}, SrS:Eu^{2 +}, SrS:Mn^{2 +}, SrS:Cu⁺,Na, SrSO₄:Bi, SrSO₄:Ce³⁺, SrSO₄:Eu^{2 +}, SrSO₄:Eu^{2 +},Mn^{2 +}, Sr₅Si₄O₁₀Cl₆:Eu^{2 +}, Sr₂SiO₄:Eu^{2 +}, SrTiO₃:Pr³⁺, SrTiO₃:Pr^{3 +},Al^{3 +}, Sr₃WO₆:U, SrY₂O₃:Eu^{3 +}, ThO₂:Eu^{3 +}, ThO₂:Pr^{3 +}, ThO₂:Tb³⁺, YAl₃B₄O₁₂:Bi^{3 +}, YAl₃B₄O₁₂:Ce^{3 +}, YAl₃B₄O₁₂:Ce^{3 +},Mn, YAl₃B₄O₁₂:Ce^{3 +},Tb^{3 +}, YAl₃B₄O₁₂:Eu³⁺, YAl₃B₄O₁₂:Eu^{3 +},Cr^{3 +}, YAl₃B₄O₁₂:Th^{4 +},Ce^{3 +},Mn^{2 +}, YAlO₃:Ce^{3 +}, Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, Y₃Al₅O₁₂:Cr^{3 +}, YAlO₃:Eu^{3 +}, Y₃Al₅O₁₂:Eu^3r, Y₄Al₂O₉:Eu^{3 +}, Y₃Al₅O₁₂:Mn^{4 +}, YAlO₃:Sm³⁺, YAlO₃:Tb^{3 +}, Y₃Al₅O₁₂:Tb^{3 +}, YAsO₄:Eu^{3 +}, YBO₃:Ce^{3 +}, YBO₃:Eu^{3 +}, YF₃:Er³⁺,Yb³⁺, YF₃:Mn^{2 +}, YF₃:Mn^{2 +},Th^{4 +}, YF₃:Tm^{3 +},Yb^{3 +}, (Y,Gd)BO₃:Eu, (Y,Gd)BO₃:Tb, (Y,Gd)₂O₃:Eu^{3 +}, Y_{1 .34}Gd_{0 .60}O₃(Eu,Pr), Y₂O₃:Bi^{3 +}, YOBr:Eu^{3 +}, Y₂O₃:Ce, Y₂O₃:Er³⁺, Y₂O₃:Eu^{3 +}(YOE), Y₂O₃:Ce^{3 +},Tb^{3 +}, YOCl:Ce^{3 +}, YOCl:Eu^{3 +}, YOF:Eu^{3 +}, YOF:Tb³⁺, Y₂O₃:Ho^{3 +}, Y₂O₂S:Eu^{3 +}, Y₂O₂S:Pr^{3 +}, Y₂O₂S:Tb^{3 +}, Y₂O₃:Tb^{3 +}, YPO₄:Ce^{3 +}, YPO₄:Ce³⁺,Tb³⁺, YPO₄:Eu^{3 +}, YPO₄:Mn^{2 +},Th^{4 +}, YPO₄:V^{5 +}, Y(P,V)O₄:Eu, Y₂SiO₅:Ce^{3 +}, YTaO₄, YTaO₄:Nb^{5 +}, YVO₄:Dy^{3 +}, YVO₄:Eu^{3 +}, ZnAl₂O₄:Mn^{2 +}, ZnB₂O₄:Mn^{2 +}, ZnBa₂S₃:Mn²⁺, (Zn,Be)₂SiO₄:Mn^{2 +}, Zn_{0 .4}Cd_{0 .6}S:Ag, Zn_{0 .6}Cd_{0 .4}S:Ag, (Zn,Cd)S:Ag,Cl, (Zn,Cd)S:Cu, ZnF₂:Mn^{2 +}, ZnGa₂O₄, ZnGa₂O₄:Mn^{2 +}, ZnGa₂S₄:Mn^{2 +}, Zn₂GeO₄:Mn^{2 +}, (Zn,Mg)F₂:Mn²⁺, ZnMg₂(PO₄)₂:Mn^{2 +}, (Zn,Mg)₃(PO₄)₂:Mn^{2 +}, ZnO:Al^{3 +},Ga^{3 +}, ZnO:Bi^{3 +}, ZnO:Ga³⁺, ZnO:Ga, ZnO-CdO:Ga, ZnO:S, ZnO:Se, ZnO:Zn, ZnS:Ag⁺,Cl^-, ZnS:Ag,Cu,Cl, ZnS:Ag,Ni, ZnS:Au,In, ZnS-CdS (25-75), ZnS-CdS (50-50), ZnS-CdS (75-25), ZnS-CdS:Ag,Br,Ni, ZnS-CdS:Ag⁺,Cl, ZnS-CdS:Cu,Br, ZnS-CdS:Cu,I, ZnS:Cl^-, ZnS:Eu^{2 +}, ZnS:Cu, ZnS:Cu⁺,Al^{3 +}, ZnS:Cu⁺,Cl^-, ZnS:Cu,Sn, ZnS:Eu^{2 +}, ZnS:Mn²⁺, ZnS:Mn,Cu, ZnS:Mn^{2 +},Te^{2 +}, ZnS:P, ZnS:P^{3 -},Cl^-, ZnS:Pb^{2 +}, ZnS:Pb^{2 +},Cl^-, ZnS:Pb,Cu, Zn₃(PO₄)₂:Mn^{2 +}, Zn₂SiO₄:Mn^{2 +}, Zn₂SiO₄:Mn^{2 +},As^{5 +}, Zn₂SiO₄:Mn,Sb₂O₂, Zn₂SiO₄:Mn²⁺,P, Zn₂SiO₄:Ti^{4 +}, ZnS:Sn^{2 +}, ZnS:Sn,Ag, ZnS:Sn^{2 +},Li⁺, ZnS:Te,Mn, ZnS-ZnTe:Mn²⁺, ZnSe:Cu⁺,Cl, 및 ZnWO₄.

또한, 본 발명에 따른 화합물은 특히, 상이한 형광 색의 추가의 인광체와의 혼합물에서 또는 이러한 인광체와 함께 LED에 사용될 때 이점을 나타낸다.

특히, 본 발명에 따른 화합물을 적색-발광 인광체와 조합할 경우, 백색 LED에 대한 조명 파라미터의 최적화가 특히 잘 달성되는 것으로 밝혀졌다.

대응적으로, 본 발명에 따른 실시양태에서는, 상기 광원이 본 발명에 따른 인광체에 더하여 적색-발광 인광체를 포함하는 것이 바람직하다.

대응 인광체는 당업자에게 공지되어 있거나, 상기 제시된 목록으로부터 당업자가 선택할 수 있다. 본 발명에 적합한 적색-발광 인광체는 흔히 질화물, 시알론 또는 황화물이다. 그 예는 2-5-8 질화물, 예컨대 (Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈:Eu, (Ca,Sr)₂Si₅N₈:Eu, (Ca,Sr)AlSiN₃:Eu, (Ca,Sr)S:Eu, (Ca,Sr)(S,Se):Eu, (Sr,Ba,Ca)Ga₂S₄:Eu, 및 또한 산소질화물계 화합물이다.

상이한 부류의 성분들의 혼합물에 비해, 산소질화물의 혼합물의 이점은 더 균질한 특성이다. 상기 인광체의 화학적 안정성, 형태, 온도 거동 등은 실질적으로 동일하다. 이는, 인광체-변환 LED 및 상기 인광체 성분들의 균질 혼합물의 안정한 광 특성을 촉진시켜, LED 제작시 버려지는 비용을 감소시킨다.

적합한 산소질화물은 특히, 유로퓸-도핑된 규소산소질화물이다. 사용되는 바람직한 대응 규소산소질화물은 본 발명에 따른 화합물에 대한 이의 조성에 실질적으로 대응하며, 이때 사용되는 도판트는 세륨 대신 유로퓸이다.

하나의 변형에서, 적색-발광 산소질화물은 하기 구조식의 화합물이다:

A_{2-0.5y-x+1.5z} Eu_x Si₅ N_{8 -y+z} O_y

상기 식에서, A는, Ca, Sr, 및 Ba로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고, x는 0.005 내지 1 범위의 값을 나타내고, y는 0.01 내지 3 범위의 값을 나타내고, z는 0 내지 3 범위의 값을 나타낸다.

대응 화합물의 제조 및 사용은 국제 특허 출원 공개 제 WO 2011/091839 호에 기술되어 있다. 구조식 [Ca, Sr]_{2-0.5y-x+1.5 z}Eu_xSi₅N_{8 -y+ z}O_y의 인광체를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 다른 바람직한 실시양태에서, 하기 구조식의 적색-발광 화합물이 사용된다:

A_{2-c+1.5 z}Eu_cSi₅N_{8 -2/3x+ z}O_x

상기 식에서, 지수들은 하기 의미를 가진다: A는, Ca, Sr, 및 Ba로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고; 0.01 ≤ c ≤ 0.2; 0 < x ≤ 1; 0 ≤ z ≤ 3.0이고, a + b + c ≤ 2 + 1.5z이다.

구조식 [Ca, Sr]_{2-c+1.5 z}Eu_cSi₅N_{8 -2/3x+ z}O_x의 인광체를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 대응 화합물 및 이의 제조 방법은, 유럽 특허 출원 제 12005188.3 호의 파일 참조번호를 갖는 선행 특허 출원에 기술되어 있다. 이에 따르면, 상기 화합물은, 유로퓸-도핑된 알칼리 토금속 규소질화물 또는 유로퓸-도핑된 알칼리 토금속 규소산소질화물과 알칼리 토금속 질화물의 혼합물을 제조하고(이때, 유로퓸-도핑된 알칼리 토금속 규소질화물 또는 규소산소질화물의 알칼리 토금속 및 상기 알칼리 토금속 질화물의 알칼리 토금속은 동일하거나 상이할 수 있음), 이 혼합물을 비-산화 조건 하에 하소시키는 방법에 의해 수득될 수 있다. 전술된 방법에 사용되는 유로퓸-도핑된 알칼리 토금속 규소질화물 또는 규소산소질화물은 바람직하게는, 구조식 EA_dEu_cE_eN_fO_x의 화합물이며,

이때 하기 기호 및 지수가 사용되고: EA는, 특히 Ca, Sr 및 Ba로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 토금속이고; E는 4족으로부터 선택되는 하나 이상의 원소, 특히 Si이고; 0.80 ≤ d ≤ 1.995; 0.005 ≤ c ≤ 0.2; 4.0 ≤ e ≤ 6.00; 5.00 ≤ f ≤ 8.70; 0 ≤ x ≤ 3.00;

또한 하기 관계식이 상기 지수에 추가로 적용된다: 2d + 2c + 4e = 3f + 2x).

단계 (a)에 사용되는 유로퓸-도핑된 알칼리 토금속 규소질화물 또는 규소산소질화물은, 예를 들어 국제 특허 출원 공개 제 WO 2011/091839 호에 기술된 바와 같이, 선행기술로부터 공지된 임의의 방법으로 제조될 수 있다. 그러나, 유로퓸-도핑된 알칼리 토금속 규소질화물 또는 규소산소질화물은, 유로퓸 공급원, 규소 공급원 및 알칼리 토금속 질화물을 포함하는 화합물을 비-산화 조건 하에 하소시키는 단계 (a')에 의해 제조되는 것이 특히 바람직하다. 이러한 단계 (a')은 전술된 방법의 단계 (a)에 선행한다. 사용되는 유로퓸 공급원은, 이를 사용하여 유로퓸-도핑된 알칼리 토금속 규소질화물 또는 규소산소질화물을 제조할 수 있는, 생각해낼 수 있는 임의의 유로퓸 화합물일 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 사용되는 유로퓸 공급원은 바람직하게는 유로퓸 산화물 (특히, Eu₂O₃) 및/또는 유로퓸 질화물 (EuN), 특히 Eu₂O₃이다. 사용되는 규소 공급원은, 이를 사용하여 유로퓸-도핑된 알칼리 토금속 규소질화물 또는 규소산소질화물을 제조할 수 있는, 생각해낼 수 있는 임의의 규소 화합물일 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 사용되는 규소 공급원은 바람직하게는 규소 질화물 및 임의적으로 규소 산화물이다. 순수한 질화물을 제조해야 하는 경우, 규소 공급원은 바람직하게는 규소 질화물이다. 산소질화물을 제조하는 것이 바람직한 경우, 사용되는 규소 공급원은 규소 질화물 외에 또한 규소 이산화물이다. "알칼리 토금속 질화물"이란, 화학식 M₃N₂의 화합물을 의미한다(이때, M은, 각각의 경우 서로 독립적으로, 특히 칼슘, 스트론튬 및 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 알칼리 토금속 이온임). 달리 말하면, 상기 알칼리 토금속 질화물은 바람직하게는 칼슘 질화물 (Ca₃N₂), 스트론튬 질화물 (Sr₃N₂), 바륨 질화물 (Ba₃N₂) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 유로퓸-도핑된 알칼리 토금속 규소질화물 또는 규소산소질화물의 제조를 위한 단계 (a')에 사용되는 화합물은 바람직하게는, 상기 알칼리 토금속, 규소, 유로퓸, 질소, 및 존재하는 경우, 산소의 원자 개수가, 전술된 화학식 I, Ia, Ib 또는 II의 알칼리 토금속 규소질화물 또는 규소산소질화물에서 바람직한 비에 대응하도록 하는, 서로에 대한 비로 사용된다. 특히, 화학량론적 비가 사용되지만, 약간 과량의 알칼리 토금속 질화물도 가능하다. 본 발명에 따른 방법의 단계 (a)에서, 유로퓸-도핑된 알칼리 토금속 규소질화물 또는 규소산소질화물 대 상기 알칼리 토금속 질화물의 중량 비는 바람직하게는 2:1 내지 20:1 범위, 더욱 바람직하게는 4:1 내지 9:1 범위이다. 상기 방법은 비-산화 조건 하에, 즉, 실질적으로 또는 완전한 무-산소 조건 하에, 특히 환원 조건 하에 수행된다.

본 발명의 변형에서, 상기 인광체는 또한, 적색-발광 인광체가 본질적으로 주 광원으로부터의 광에 부딪히고, 황색-발광 인광체가 본질적으로, 적색-발광 인광체를 이미 통과하거나 이에 의해 산란된 광에 부딪히도록 하는 방식으로, 주 광원 상에 배열되는 것이 바람직하다. 이는, 적색-발광 인광체를 주 광원과 황색-발광 인광체 사이에 설치함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 인광체 또는 인광체 조합은 수지(예컨대, 에폭시 또는 실리콘 수지) 내에 분산되거나, 적합한 크기 비의 경우, 주 광원 상에 직접 배열되거나, 다르게는, 용도에 따라 주 광원으로부터 떨어져 배열될 수 있다(후자의 배열의 경우, "원위(remote) 인광체 기술"도 포함할 수 있음). 원위 인광체 기술의 이점은 당업자에게 공지되어 있으며, 예를 들어 문헌[Japanese Journ. of Appl. Phys. Vol. 44, No. 21 (2005). L649-L651]에 개시되어 있다.

다른 실시양태에서, 인광체와 주 광원 간의 광학 커플링은 광-전도 배열에 의해 달성되는 것이 바람직하다. 이는, 주 광원이 중심 위치에 설치되고, 광-전도 소자(예컨대, 광섬유)에 의해 인광체에 광학적으로 커플링되도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, 하나 또는 다양한 인광체(이는 광 스크린을 형성하도록 배열될 수 있음) 및 광학 도파관(이는 주 광원에 커플링됨)만으로 이루어진, 조명 용도에 적합한 램프를 달성할 수 있다. 이러한 방식으로, 강한 주 광원을 전기 설비에 우호적인 위치에 위치시키고, 추가의 전기 케이블 없이 광학 도파관만 놓음으로써 목적하는 위치에 광학 도파관에 커플링된 램프를 설치하는 것이 가능하다.

본 발명은 또한, 특히 디스플레이 소자의 후면-조명을 위한 조명 유닛(이는, 본 발명에 따른 하나 이상의 광원을 포함하는 것을 특징으로 함), 및 후면-조명을 갖는 디스플레이 소자, 특히 액정 디스플레이 소자 (LC 디스플레이)(이는, 본 발명에 따른 하나 이상의 조명 유닛을 포함하는 것을 특징으로 함)에 관한 것이다.

LED에 사용될 경우, 본 발명에 따른 인광체의 입자 크기는 일반적으로 50 nm 내지 30 μm, 바람직하게는 1 μm 내지 20 μm이다.

LED에 사용되는 경우, 상기 인광체는 또한 임의의 목적하는 외형, 예컨대 구형 입자, 소판 및 구조화된 물질 및 세라믹으로 변환될 수 있다. 이러한 형태는 본 발명에 따라 "성형된 바디(shaped body)"라는 용어로 요약된다. 성형된 바디는 바람직하게는 "인광체 바디"이다. 따라서, 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 인광체를 포함하는 성형된 바디에 관한 것이다. 대응하는 성형된 바디의 제조 및 사용은 수많은 공개문헌으로부터 당업자에게 친숙하다.

본원에 기술된 본 발명의 모든 변형은, 각각의 실시양태가 상호 배타적이지 않은 한, 서로 조합될 수 있다. 특히, 본원 명세서의 교시에 기초하여, 관행적인 최적화의 일부로서, 특히 바람직한 특정 실시양태를 수득하기 위해 본원에 기술된 다양한 변형들을 정확히 합치는 것은 자명한 작업이다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로 의도되며, 특히, 기술된 본 발명의 변형의 예시적 조합의 결과를 보여준다. 그러나, 이러한 실시예는 어떤 방식으로든 제한적인 것으로 간주되어서는 안되며, 일반화를 고무하기 위한 것으로 의도된다. 상기 제조에 사용될 수 있는 모든 화합물 또는 성분은 공지되어 있거나, 시판되거나, 공지된 방법에 의해 합성될 수 있다. 실시예에 제시된 온도는 항상 ℃로 제시된다. 또한, 말할 필요도 없이, 본원 명세서 및 또한 실시예 둘 다에서, 조성물에 첨가되는 성분들의 양은 항상 100%까지 첨가된다. 퍼센트 데이터는 항상, 제시된 맥락에서 고려되어야 한다.

실시예

실시예 1: 다양한 조성의, 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물의 제조

실시예 1a: Mg_{1 .0}Ca_{0 .2}Ba_{0 .72}Ce_{0 .04}Na_{0 .04}Si₅N_{7 .67}O_{0 .5}의 합성

0.67 mmol의 리튬 질화물 Li₃N, 2.00 mmol의 세륨 질화물 CeN, 79.17 mmol의 규소 질화물 Si₃N₄, 16.67 mmol의 마그네슘 질화물 Mg₃N₂, 3.33 mmol의 칼슘 질화물 Ca₃N₂, 12 mmol의 Ba₃N₂ 및 12.50 mmol의 규소 이산화물 SiO₂를 글로브 박스 내에서 혼합하고, 후속적으로 마노 막자사발 내에서 부숨(mortaring)으로써 균질화하였다. 이러한 방식으로 수득된 혼합물을 붕소 질화물 하소 디쉬로 옮기고, 이를 비활성 조건 하의 고온 오븐으로 옮겼다. 이 물질을, N₂/H₂ 기체 혼합물을 공급하면서 1600℃에서 8시간 동안 하소시켰다. 후속적으로, 하소된 시료를 부수고, 36 μm 미만의 나일론 체를 사용하여 체질하고, 결정학 및 분광학에 의해 특성을 분석하였다.

생성물의 분말 도표를 도 1에 도시한다. 결과 생성물은 도 2에 따른 형광 스펙트럼 및 도 3에 따른 여기 스펙트럼을 나타냈다.

실시예 1b

유사하게, 하기 화합물을 제조하였다.

대응 형광 스펙트럼은 황색 파장 영역에서 발광 밴드를 나타냈다. 하기 발광 최대(피크 파장)가 예로서 언급될 수 있다:

Ca_{0 .5}Sr_{0 .2}Ba_{1 .2}Ce_{0 .05}Na_{0 .05}Si₅N_{7 .67}O_{0 .5}: 피크 파장 552 nm

Mg_{1 .12}Ca_{0 .4}Ba_{0 .40}Ce_{0 .04}Na_{0 .04}Si₅N_{7 .67}O_{0 .5}: 피크 파장 571 nm

Ca_{0 .81}Ba_{0 .855}Eu_{0 .01}Ce_{0 .05}Si₅N_{7 .5}O_{0 .5}: 피크 파장 595 nm

실시예 1c: (Sr,Ba)_1.70 Ce_{0 .10}Li_{0 .10}Si₅N_{7 .8}O_{0 .2}

0.434 g의 CeO₂ (2.52 mmol), 0.029 g의 Li₃N (0.84 mmol), 3.500 g의 Ba₃N₂ (7.95 mmol), 5.552 g의 Si₃N₄ (39.58 mmol), 0.376 g의 SiO₂ (6.25 mmol) 및 2.313 g의 Sr₃N₂ (7.95 mmol)를 글로브 박스 내에서 함께 칭량하고, 균질 혼합물이 형성될 때까지 핸드 막자사발 내에서 혼합하였다.

이 혼합물을 붕소 질화물 보트(boat)로 옮기고, 관형 퍼니스의 중심에서 몰리브덴 호일 트레이 상에 놓고, 질소/수소 대기 (60 l/min의 N₂ + 25 l/min의 H₂) 하에 1625℃에서 6시간 동안 하소시켰다.

실시예 1d: (Sr,Ba)_1.70 Ce_{0 .10}Li_{0 .10}Si₅N_{7 .8}O_{0 .2}

1.721 g의 CeO₂ (10 mmol), 0.116 g의 Li₃N (3.333 mmol), 28.008 g의 Ba₃N₂ (63.336 mmol), 22.660 g의 Si₃N₄ (158.300 mmol) 및 1.502 g의 SiO₂ (25.000 mmol)를 글로브 박스 내에서 함께 칭량하고, 균질 혼합물이 형성될 때까지 핸드 막자사발 내에서 혼합하였다.

이 혼합물을 붕소 질화물 보트로 옮기고, 관형 퍼니스의 중심에서 몰리브덴 호일 트레이 상에 놓고, 질소/수소 대기 (60 l/min의 N₂ + 20 l/min의 H₂) 하에 1625℃에서 8시간 동안 하소시켰다.

20 중량%의 스트론튬 질화물을 글로브 박스 내에서 생성 인광체에 가하고, 균질 혼합물이 형성될 때까지 혼합하였다. 후속적으로, 제 1 하소 단계와 동일한 조건으로 추가의 하소를 수행하였다. 과잉의 질화물을 제거하기 위해, 생성 인광체를 1 몰 염산에 추가로 1시간 동안 현탁시키고, 후속적으로 여과하고, 건조하였다.

실시예 1e: (Sr,Ba)_1.82 Ce_{0 .02}Li_{0 .02} Eu_{0 .04}Si₅N_{7 .8}O_{0 .2}

0.086 g의 CeO₂ (0.50 mmol), 0.006 g의 Li₃N (0.17 mmol), 0.352 g의 Eu₂O₃ (1 mmol), 3.500 g의 Ba₃N₂ (7.95 mmol), 6.077 g의 Si₃N₄ (43.33 mmol), 0.376 g의 SiO₂ (6.25 mmol) 및 2.313 g의 Sr₃N₂ (7.95 mmol)를 글로브 박스 내에서 함께 칭량하고, 균질 혼합물이 형성될 때까지 핸드 막자사발 내에서 혼합하였다. 이 혼합물을 붕소 질화물 보트로 옮기고, 관형 퍼니스의 중심에서 몰리브덴 호일 트레이 상에 놓고, 질소/수소 대기 (50 l/min의 N₂ + 20 l/min의 H₂) 하에 1625℃에서 6시간 동안 하소시켰다.

실시예 2: 인광체의 코팅

실시예 2a: SiO₂에 의한 본 발명에 따른 인광체의 코팅

젖빛 유리(ground-glass) 리드, 가열 맨틀 및 환류 응축기를 갖는 2 L 반응기 내에서, 50 g의, 전술된 본 발명에 따른 인광체 중 하나를 1 L의 에탄올에 현탁시켰다. 여기에 70 mL의 물 및 100 mL의 에탄올 중의 17 g의 암모니아수 (25 중량%의 NH₃)의 용액을 가했다. 48 g의 무수 에탄올 중의 48 g의 테트라에틸 오르토실리케이트 (TEOS)의 용액을 65℃에서 교반하면서 천천히(약 1.5 ml/min) 적가하였다. 첨가가 완료되었을 때, 이 현탁액을 추가로 1.5시간 동안 교반하고, 실온으로 냉각시키고, 여과하였다. 잔사를 에탄올로 세척하고, 150℃ 내지 200℃에서 건조하였다.

실시예 2b: Al₂O₃에 의한 본 발명에 따른 인광체의 코팅

가열 맨틀을 갖는 유리 반응기 내에서, 50 g의, 전술된 본 발명에 따른 인광체 중 하나를 950 g의 에탄올에 현탁시켰다. 이 현탁액에 98.7 g의 AlCl₃·6H₂O/kg 용액의 에탄올성 용액 600 g을 80℃에서 교반하면서 3시간에 걸쳐 계량 도입하였다. 이러한 첨가 동안, 수산화 나트륨 용액을 계량 첨가함으로써, pH를 6.5로 일정하게 유지하였다. 계량 첨가가 완료되었을 때, 이 혼합물을 80℃에서 추가로 1시간 동안 교반하고, 이어서 실온으로 냉각하고, 인광체를 여과하고, 에탄올로 세척하고, 건조하였다.

실시예 2c: B₂O₃에 의한 본 발명에 따른 인광체의 코팅

가열 맨틀을 갖는 유리 반응기 내에서, 50 g의, 전술된 본 발명에 따른 인광체 중 하나를 1000 mL의 물에 현탁시켰다. 이 현탁액을 60℃로 가열하고, 4.994 g의 붕산 H₃BO₃ (80 mmol)을 교반하면서 가했다. 이 현탁액을 교반하면서 실온으로 냉각하고, 후속적으로 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 이 현탁액을 흡입을 사용하여 여과하고, 건조 캐비넷 내에서 건조하였다. 이를 건조한 후, 이 물질을 500℃에서 질소 대기 하에 하소시켰다.

실시예 2d: BN에 의한 본 발명에 따른 인광체의 코팅

가열 맨틀을 갖는 유리 반응기 내에서, 50 g의, 전술된 본 발명에 따른 인광체 중 하나를 1000 mL의 물에 현탁시켰다. 이 현탁액을 60℃로 가열하고, 4.994 g의 붕산 H₃BO₃ (80 mmol)을 교반하면서 가했다. 이 현탁액을 교반하면서 실온으로 냉각하고, 후속적으로 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 이 현탁액을 흡입을 사용하여 여과하고, 건조 캐비넷 내에서 건조하였다. 이를 건조한 후, 이 물질을 1000℃에서 질소/암모니아 대기 하에 하소시켰다.

실시예 2e: ZrO₂에 의한 본 발명에 따른 인광체의 코팅

가열 맨틀을 갖는 유리 반응기 내에서, 50 g의, 전술된 본 발명에 따른 인광체 중 하나를 1000 mL의 물에 현탁시켰다. 이 현탁액을 60℃로 가열하고, pH 3.0으로 맞추었다. 여기에 10 g의 30 중량% ZrOCl₂ 용액을 교반하면서 천천히 계량 도입하였다. 계량 첨가가 완료되었을 때, 이 혼합물을 추가로 1시간 동안 교반하고, 후속적으로 흡입을 사용하여 여과하고, 탈이온수로 세척하였다. 이를 건조한 후, 이 물질을 600℃에서 질소 대기 하에 하소시켰다.

실시예 2f: MgO에 의한 본 발명에 따른 인광체의 코팅

가열 맨틀을 갖는 유리 반응기 내에서, 50 g의, 전술된 본 발명에 따른 인광체 중 하나를 1000 mL의 물에 현탁시켰다. 이 현탁액을 25℃의 온도에서 유지하고, 19.750 g의 중탄산 암모늄 (250 mmol)을 가했다. 여기에 100 mL의 15 중량% 염화 마그네슘 용액을 천천히 가했다. 계량 첨가가 완료되었을 때, 이 혼합물을 추가로 1시간 동안 교반하고, 후속적으로 흡입을 사용하여 여과하고, 탈이온수로 세척하였다. 이를 건조한 후, 이 물질을 1000℃에서 질소/수소 대기 하에 하소시켰다.

실시예 3: 인광체의 LED 적용

다양한 농도의, 실시예 1에 따라 제조된 인광체 또는 실시예 2에서 코팅된 인광체를, 스피드믹서(Speedmixer)를 사용하는 균질화에 의해 2개의 분산액 A 및 B를 조합한 후 하기 실리콘/인광체 혼합 비가 존재하도록, 실리콘의 성분 A 5 mL 및 성분 B 5 mL를 동일한 양의 인광체와 혼합함으로써, 다우 코닝(Dow Corning)으로부터의 실리콘 수지 OE 6550 내에 제조하였다:

5 중량%의 인광체,

10 중량%의 인광체,

15 중량%의 인광체, 및

30 중량%의 인광체.

이들 혼합물 각각을 에?테크(Essemtek) 분배기로 옮기고, 빈 LED-3528 패키지(미마키 일렉트로닉스(Mimaki Electronics))에 도입하였다. 상기 실리콘을 150℃에서 1시간 동안 경화시킨 후, 상기 LED의 광 특성을, 인스트루먼트 시스템스(Instrument Systems)로부터의 컴포넌트(CAS 140 분광계 및 ISP 250 통합 구(integration sphere))로 이루어진 장비의 도움으로 분석하였다. 측정을 위해, 상기 LED를 키슬리(Keithley)로부터의 조절가능한 전류원을 사용하여 실온에서 20 mA의 전류 강도와 접촉시켰다. 변환 LED의 색 점 CIE x에 대한 조도 (변환 LED의 루멘/청색 LED 칩의 광출력 mW)를 실리콘 내의 인광체 사용 농도(5, 10, 15 및 30 중량%)의 함수로서 플롯팅하였다.

"루멘 당량"은 당업자에게 친숙한 조명 양이며, 단위는 lm/W이고, 특정 방사측정 방사 전력(이의 단위는 와트임)에서 광원의 광도측정 광속(이의 단위는 루멘임)의 크기를 기술하는 것이다. 루멘 당량이 높을수록, 광원이 더 효율적이다.

"루멘"은 당업자에게 친숙한 광도측정 조명 양이며, 광원의 광속을 기술하는 것이고, 복사선원에 의해 방출되는 총 가시광선의 척도이다. 광속이 더 클수록, 더 밝은 광원이 관찰자에게 나타난다.

"CIE x" 및 "CIE y"는, 당업자에게 친숙한 표준 CIE 색 차트 (여기서는, 표준 관찰자 1931)에서의 좌표를 나타내며, 이를 이용하여 광원의 색이 기술된다.

전술된 모든 양은, 당업자에게 친숙한 방법에 의해 광원의 발광 스펙트럼으로부터 계산된다.

Claims (19)

1. 음이온성 골격 구조, 도판트 및 양이온을 포함하는 화합물로서,
   a. 상기 음이온성 골격 구조는 배위 사면체 GL₄-를 특징으로 하고, 이때 G는, 부분적으로 C, Ge, B, Al 또는 In으로 대체될 수 있는 규소를 나타내고, L은 N 또는 O를 나타내되, 단, N이 L의 60 원자% 이상을 구성하고,
   b. 상기 양이온은 알칼리 토금속으로부터 선택되되, 단, 스트론튬 및 바륨이 함께 상기 양이온의 75 원자% 미만을 구성하고,
   c. 존재하는 도판트는 3가 세륨 또는 3가 세륨과 2가 유로퓸(europium)의 혼합물이고,
   d. 세륨 도핑의 전하 보상(charge compensation)은, i) 알칼리 금속 양이온에 의한 알칼리 토금속 양이온의 대응적 대체를 통해 및/또는 ii) 질소 함량의 대응적 증가를 통해 및/또는 iii) 알칼리 토금속 양이온의 대응적 환원을 통해 일어나는, 화합물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 알칼리 토금속 양이온이 스트론튬, 마그네슘, 칼슘 및/또는 바륨이고, 이때, 칼륨 및 마그네슘이 함께 상기 알칼리 토금속 양이온의 25 원자% 초과를 구성하고, 동일한 또는 다른 대안적 실시양태에서는, 칼슘 및 마그네슘이 함께 상기 알칼리 토금속 양이온의 30 원자% 내지 80 원자%를 구성하는 것을 특징으로 하는, 화합물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   G가 80 원자% 초과의 규소를 나타내거나, G가 90 원자% 초과의 규소를 나타내는 것을 특징으로 하는, 화합물.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   규소가 부분적으로 C 또는 Ge로 대체된 것을 특징으로 하는, 화합물.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   G가 규소로 형성된 것을 특징으로 하는, 화합물.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 화합물이 하기 화학식 Ia의 화합물인 것을 특징으로 하는, 화합물:
   A_{2-0.5y-x+1.5 z}M_{0 .5 x}Ce_{0 .5 x}G₅N_{8 -y+ z}O_y (Ia)
   상기 식에서,
   A는, Ca, Sr, Ba, 및 Mg로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,
   M은, Li, Na, 및 K로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,
   G는, 부분적으로 C, Ge, B, Al 또는 In으로 대체될 수 있는 Si를 나타내고,
   x는 0.005 내지 1 범위의 값을 나타내고,
   y는 0.01 내지 3 범위의 값을 나타내고,
   z는 0 내지 3 범위의 값을 나타낸다.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 화합물이 하기 화학식 Ib의 화합물인 것을 특징으로 하는, 화합물:
   A_{2-0.5y-0.75x+1.5 z}Ce_{0 .5 x}G₅N_{8 -y+ z}O_y (Ib)
   상기 식에서,
   A는, Ca, Sr, Ba, 및 Mg로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,
   M은, Li, Na, 및 K로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,
   G는, 부분적으로 C, Ge, B, Al 또는 In으로 대체될 수 있는 Si를 나타내고,
   x는 0.005 내지 1 범위의 값을 나타내고,
   y는 0.01 내지 3 범위의 값을 나타내고,
   z는 0 내지 3 범위의 값을 나타낸다.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 화합물이 하기 화학식 Ic의 화합물인 것을 특징으로 하는, 화합물:
   A_{2-0.5y+1.5 z}Ce_{0 .5 x}G₅N_{8 +0.5x-y+ z}O_y (Ic)
   상기 식에서,
   A는, Ca, Sr, Ba, 및 Mg로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,
   M은, Li, Na, 및 K로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 나타내고,
   G는, 부분적으로 C, Ge, B, Al 또는 In으로 대체될 수 있는 Si를 나타내고,
   x는 0.005 내지 1 범위의 값을 나타내고,
   y는 0.01 내지 3 범위의 값을 나타내고,
   z는 0 내지 3 범위의 값을 나타낸다.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   x가 0.01 내지 0.8 범위, 다르게는 0.02 내지 0.7 범위, 또한 다르게는 0.05 내지 0.6 범위의 값을 나타내는 것을 특징으로 하는, 화합물.
10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    y가 0.1 내지 2.5 범위, 바람직하게는 0.2 내지 2 범위, 특히 바람직하게는 0.22 내지 1.8 범위의 값을 나타내는 것을 특징으로 하는, 화합물.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유로퓸이 도판트 중에 존재하고, 상기 양이온이 소정량의 바륨을 함유하는 것을 특징으로 하는, 화합물.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물이 규소- 및 산소-함유 화합물과의 혼합물 형태인 것을 특징으로 하는, 화합물.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 제조 방법으로서,
    단계 (a)에서, 2성분 질화물, 할로겐화물 및 산화물 또는 이들의 대응 반응성 형태로부터 선택되는 적합한 출발 물질들을 혼합하고, 단계 (b)에서, 이 혼합물을 비-산화 조건 하에 열처리하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 인광체(phosphor)로서의 용도.
15. 하나 이상의 주(primary) 광원을 갖는 광원으로서,
    상기 광원이 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광원.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광원이 적색-발광 인광체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광원.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 따른 광원 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 특히 디스플레이 소자의 후면-조명을 위한, 조명 유닛 (lighting unit).
18. 제 17 항에 따른 조명 유닛 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 후면-조명을 갖는 디스플레이 소자, 특히 액정 디스플레이 소자 (LC 디스플레이).
19. 주 광원, 바람직하게는 발광 다이오드 또는 레이저로부터의 청색 또는 근자외선 발광을 황색 스펙트럼 영역 내의 광으로 부분적으로 또는 완전히 변환시키기 위한, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 용도.

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