KR20160003195A

KR20160003195A - 인광체

Info

Publication number: KR20160003195A
Application number: KR1020157034042A
Authority: KR
Inventors: 홀거 빈클러; 랄프 페트리; 팀 보스그뢰네; 피터 바르네코우; 토마스 쥐스텔; 클라우디아 쉬세밀히
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2016-01-08
Also published as: EP2992068A1; EP2992068B1; TW201446938A; WO2014177247A1; US20160108311A1; CN105378030A; JP2016524630A

Abstract

본 발명은 가넷 인광체, 이의 제조 방법 및 전환 인광체로서 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 하나 이상의 전환 인광체를 포함하는 방출-전환 물질, 및 광원, 특히 pc-LED(인광체 전환 발광장치)에서 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광원, 특히 pc-LED, 및 1차 광원 및 본 발명에 따른 방출-전환 물질을 포함하는 조명 기구에 관한 것이다.

Description

인광체{PHOSPHORS}

본 발명은 가넷 인광체, 이의 제조 방법 및 전환 인광체로서 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 전환 인광체를 포함하는 방출-전환 물질 및 광원, 특히 pc-LED(인광체 전환 발광 장치)에서 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광원, 특히 pc-LED, 및 1차 광원 및 본 발명에 따른 방출-전환 물질을 포함하는 조명 기구에 관한 것이다.

100년 이상 동안, 무기 인광체는, 방출 디스플레이 스크린, X-선 증폭기 및 방사선 또는 광원의 스펙트럼을 채택하기 위해 가능한 한 최적의 방식으로서 및 동시에 가능한 한 적은 에너지를 소모하는 제품의 각각의 영역의 요건을 충족시키는 방식으로 개발되어 왔다. 여기의 유형, 즉, 1차 방사선 공급원 및 필요한 방출 스펙트럼의 특성은, 호스트 격자(host lattice) 및 활성체의 선택에 있어서 매우 중요하다.

특히 일반적인 조명용 형광 광원, 즉, 저압 방전 램프 및 발광 다이오드에 있어서, 신규한 인광체는 에너지 효율, 색 재현 및 안정성을 추가로 증가시키기 위해 끊임없이 개발되고 있다.

원칙적으로, 가색 혼합에 의해 백색 방출 무기 LED(발광다이오드)를 수득하기 위한 하기 3가지 상이한 접근법이 있다:

(1) RGB LED(적색 + 녹색 + 청색 LED)(여기서, 백색 광은 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 영역에서 방출하는 3가지 상이한 발광 다이오드로부터 광을 혼합함으로써 생성된다);

(2) UV LED + RGB 인광체 시스템(여기서, UV 영역(1차 광원)에서 방출하는 반도체는 환경에 광을 방출하고, 3가지 상이한 인광체(전환 인광체)는 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 영역에서 방출을 자극한다. 다르게는, 황색 또는 주황색 및 청색을 방출하는 2가지 상이한 인광체를 사용하는 것이 가능하다);

(3) 보완 시스템(여기서, 방출 반도체(1차 광원)는 예를 들면 황색 영역에서 광을 방출하기 위해 하나 이상의 인광체(전환 인광체)를 자극하는 예를 들면 청색광을 방출한다. 청색 및 황색 광을 혼합하면, 백색 광이 생성된다. 다르게는, 예를 들면 녹색 또는 황색 및 주황색 또는 적색 광을 방출하는 2개 이상의 인광체를 사용하는 것이 가능하다).

2진법 보완 시스템은 오직 1개의 1차 광원 및 오직 1개의 전환 인광체(가장 단순한 경우)를 갖는 백색광을 생성할 수 있다는 이점을 갖는다. 가장 알려진 이러한 시스템은 청색 스펙트럼 영역에서 광을 방출하는 1차 광원으로서 인듐 알루미늄 갈륨 니트라이드 칩 및 청색 영역에서 여기되고 황색 스펙트럼 영역에서 광을 방출하는 전환 인광체로서 세륨-도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(YAG:Ce)으로 이루어진다. 그러나, 연색 지수의 개선 및 색 온도의 안정성은 바람직하다. 또한 화학식(Y,Gd,Lu,Tb)₃(Al,Ga,Sc)₅O₁₂:Ce의 가넷 인광체가 또한 이러한 용도를 위해 알려져 있다. 가넷 인광체는 공기 및 습기에 대한 높은 안정성으로 인해 특히 흥미롭다.

1차 광원으로서 청색-방출 반도체를 사용시, 2진법 보완 시스템은 백색광을 재현하기 위해 황색 전환 인광체를 필요로 한다. 다르게는, 녹색- 및 적색-방출 전환 인광체를 사용하는 것이 가능하다. 대안으로서, 사용된 1차 광원이 보라색 스펙트럼 영역 또는 근-자외선 스펙트럼에서 방출하는 반도체인 경우, RGB 인광체 혼합물 또는 2가지 보완적인 발광 전환 인광체의 2색성 혼합물은 백색 광을 수득하기 위해 사용되어야 한다. 보라색 또는 자외선 영역에서 1차 광원 및 2개의 보완적인 전환 인광체를 갖는 시스템의 사용시, 특히 높은 루멘 당량을 갖는 발광 다이오드가 제공될 수 있다. 2색성 인광체 혼합물의 추가 이점은 더 낮은 스펙트럼 상호작용 및 연관된 더 높은 패키지 증가이다.

따라서, 특히, 스펙트럼의 청색 및/또는 자외선 영역에서 여기될 수 있는 무기 형광 분말은 광원, 특히 pc-LED에 대한 전환 인광체로서 오늘날 중요성이 더욱더 증가하고 있다.

광대역 방출과 함께 Ce³ ⁺-도핑된 가넷 인광체를 갖는 1차 광원 또는 2색성 스펙트럼(청색 + 황색-주황색)을 갖는 LED 사용의 본질적인 단점은 색 온도에 관한 색 재현의 의존성이다. 또한, 낮은 색 온도(T_c <5000 K)는 짙은-적색 스펙트럼 성분의 부재로 인해 충분히 높은 색 재현(CRI > 80)을 달성할 수 없다.

청색 또는 자외선 영역에서 여기될 수 있고 가시 영역, 특히 녹색 스펙트럼 영역에서 광을 방출하는 신규한 전환 인광체에 대하여 끊임없이 요구되고 있다.

따라서, 단순히 세륨-도핑된 가넷 인광체와 비교하여 적색 스펙트럼 영역에서 높은 비율의 방출을 갖거나, 단순히 세륨-도핑된 가넷 인광체와 비교하여 이동되는 최대 방출을 갖는 방출 스펙트럼을 갖는 화합물을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 이는 백색-방출 장치의 생성을 위해 적합한 물질의 더 큰 선택과 함께 당업자에게 제공된다.

놀랍게도, 높은 광발광 양자 수율을 갖는 적합한 가넷 인광체는, Mn² ⁺가 세륨 도핑 이외에 공-도핑으로서 이용되는 경우 수득되고, 2가 망간의 3가 알루미늄의 격자 부위로의 혼입은 할라이드 이온의 산소의 격자 부위로의 혼입에 의해 보상됨이 밝혀졌다. 이러한 인광체는 순수하게 Ce³ ⁺-도핑된 가넷과 비교하여 적색-이동된 방출 대역을 갖는다.

JP 2009/079094는 Ce³ ⁺ 이외에 Mn² ⁺와 공-도핑된 가넷 인광체를 개시한다. 여기서 전하 보정은 알루미늄 대신에 규소의 동시 혼입을 통해 발생한다. 동시에 할로겐을 함유하는 Mn² ⁺ 공-도핑을 갖는 가넷 인광체는 기재되지 않았다.

따라서, 본 발명은 하기 화학식 1의 화합물에 관한 것이다:

[화학식 1]

M₃ _- _xCe_x(Al₅ _-y-z- _wGa_zSc_w)Mn_yO_12- _yHal_y

상기 식에서,

M은 Y, Gd, Lu 및 Tb, 또는 이러한 금속 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;

Hal은 F, Cl, Br 및 I, 또는 이러한 성분 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;

x는 0 이상 내지 0.3 이하이고;

y는 0 초과 내지 0.2 이하이고;

z는 0 이상 내지 1.0 이하이고;

w는 0 이상 내지 1.0 이하이다.

본 발명에 따른 화합물은 공-도핑을 위해 MnHal₂, 특히 MnF₂를 사용하여 수득된다.

도 1은 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(0.5%)Mn² ⁺(0.1%)F^-(0.1%)의 X-선 분말 회절 패턴(실시예 1)(위) 및 입방체 Lu 가넷(12005-21-9)의 기준 회절 패턴(아래)이다.
도 2는 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(0.5%)Mn² ⁺(0.1%)F^-(0.1%)의 방출 스펙트럼이다(실시예 1).
도 3은 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(0.5%)Mn² ⁺(0.1%)F^-(0.1%)의 반사 스펙트럼이다(실시예 1).
도 4는 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(0.5%)Mn² ⁺(0.1%)F^-(0.1%)의 여기 스펙트럼이다(실시예 1).
도 5는 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(1.0%)Mn² ⁺(0.1%)F^-(0.1%)의 방출 스펙트럼이다(실시예 2).
도 6은 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(1.5%)Mn² ⁺(0.1%)F^-(0.1%)의 방출 스펙트럼이다(실시예 3).
도 7은 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(2.0%)Mn² ⁺(0.1%)F^-(0.1%)의 방출 스펙트럼이다(실시예 4).
도 8은 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(2.5%)Mn² ⁺(0.1%)F^-(0.1%)의 방출 스펙트럼이다(실시예 5).
도 9는 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce^{3 +}(0.5%)Mn^{2 +}(0.5%)F^-(0.5%)의 방출 스펙트럼이다(실시예 6).
도 10은 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(1.0%)Mn² ⁺(0.5%)F^-(0.5%)의 방출 스펙트럼이다(실시예 7).
도 11은 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(1.5%)Mn² ⁺(0.5%)F^-(0.5%)의 방출 스펙트럼이다(실시예 8).
도 12는 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(2.0%)Mn² ⁺(0.5%)F^-(0.5%)의 방출 스펙트럼이다(실시예 9).
도 13은 Lu₃ _- _xAl₅ _- _yO₁₂ _-z:Ce³ ⁺(2.5%)Mn² ⁺(0.5%)F^-(0.5%)의 방출 스펙트럼이다(실시예 10).
도 14는 Lu₂ _.37Gd₀ _.6Ce₀ _.03Mn₀ _.005Al₃ _.995GaO₁₁ _.99F_0.005의 X-선 분말 회절 패턴(실시예 11)(위) 및 입방체 Lu 가넷(12005-21-9)의 기준 회절 패턴(아래)이다.
도 15는 Lu₂ _.37Gd₀ _.6Ce₀ _.03Mn₀ _.005Al₃ _.995GaO₁₁ _.995F_0.005의 방출 스펙트럼이다(실시예 11).
도 16은 Lu₂ _.37Y₀ _.6Ce₀ _.03Mn₀ _.005Al₃ _.995ScO₁₁ _.99F_0.005의 X-선 분말 회절 패턴(실시예 12)(위) 및 입방체 Lu 가넷(12005-21-9)의 기준 회절 패턴(아래)이다.
도 17은 Lu₂ _.37Y₀ _.6Ce₀ _.03Mn₀ _.005Al₃ _.995ScO₁₁ _.995F_0.005의 방출 스펙트럼이다(실시예 12)이다.
도 18은 실시예 1로부터의 물질을 포함하는, 실시예 14로부터의 인광체-전환 LED의 LED 스펙트럼이다.
도 19는 실시예 3으로부터의 물질을 포함하는, 실시예 15로부터의 인광체-전환 LED의 LED 스펙트럼이다.
도 20은 실시예 6으로부터의 물질을 포함하는, 실시예 16으로부터의 인광체-전환 LED의 LED 스펙트럼이다.
도 21은 실시예 8로부터의 물질을 포함하는, 실시예 17로부터의 인광체-전환 LED의 LED 스펙트럼이다.

본원에 기재된 모든 Ce³ ⁺- 및 Mn² ⁺-공-도핑된 가넷 인광체는 520 내지 600 nm의 방출 대역 및 높은 광발광 양자 수율을 갖는다.

본 발명에 따른 화합물은 통상적으로 청색 스펙트럼 영역, 바람직하게는 약 450 nm에서 여기될 수 있고, 통상적으로 녹색 또는 황색 스펙트럼 영역에서 최대 방출로 방출한다. 본 발명에 따른 화합물은 600 nm를 초과하는 영역까지 광범위한 방출 스펙트럼을 갖고, 따라서 또한 적색 스펙트럼 영역의 일부를 포함한다.

본원의 맥락에서, 청색광은 400 내지 459 nm의 최대 방출을 갖는 광을 나타내고, 청록색광은 460 내지 505 nm의 최대 방출을 갖는 광을 나타내고, 녹색광은 506 내지 545 nm의 최대 방출을 갖는 광을 나타내고, 황색광은 546 내지 565 nm의 최대 방출을 갖는 광을 나타내고, 주황색광은 566 내지 600 nm의 최대 방출을 갖는 광을 나타내고, 적색광은 601 내지 670 nm의 최대 방출을 갖는 광을 나타낸다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, M은 기 Y, Lu, 또는 Y 및 Lu의 혼합물로부터 선택된다. M은 특히 바람직하게는 Lu를 나타낸다. 화합물은 바람직하게는 Al, 또는 Al과 20 원자% 이하의 Ga의 조합을 함유한다.

본 발명의 추가 바람직한 실시양태에서, Hal은 F, Cl 및 Br, 특히 바람직하게는 F 및 Cl, 매우 특히 바람직하게는 F로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 발명의 또한 추가 바람직한 실시양태에서, 지수 x는 0.005 이상 내지 0.20 이하, 특히 바람직하게는 0.010 이상 내지 0.15 이하, 매우 특히 바람직하게는 0.015 이상 내지 0.10 이하로 적용된다.

본 발명의 또한 추가 바람직한 실시양태에서, 지수 y는 0.001 이상 내지 0.2 이하, 특히 바람직하게는 0.003 이상 내지 0.1 이하, 매우 특히 바람직하게는 0.005 이상 내지 0.05 이하로 적용된다.

본 발명의 또한 추가 바람직한 실시양태에서, 지수 z는 0 이상 내지 1 이하, 특히 바람직하게는 0 이상 내지 0.5 이하, 매우 특히 바람직하게는 0으로 적용된다.

본 발명의 또한 추가 바람직한 실시양태에서, 지수 w는 0 이상 내지 1 이하, 특히 바람직하게는 0 이상 내지 0.5 이하, 매우 특히 바람직하게는 0으로 적용된다.

특히 바람직하게는, 2개의 지수 z 및 w 중 하나 이상은 0이다. 따라서, z가 0 초과인 경우, w는 바람직하게는 0이고; w가 0 초과인 경우, z는 바람직하게는 0이다.

본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 상기한 선호도를 동시에 적용한다.

M이 Y 및 Lu, 또는 이러한 금속의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; Hal이 F 및 Cl, 또는 이러한 성분의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; x가 0.005 이상 내지 0.20 이하이고; y가 0.001 이상 내지 0.2 이하이고; z가 0 이상 내지 0.5 이하이고; w가 0 이상 내지 0.5 이하인, 화학식 1의 화합물이 특히 바람직하다.

M이 Y 및 Lu로 이루어진 군으로부터 선택되고; Hal이 F이고; x가 0.010 이상 내지 0.15 이하, 바람직하게는 0.015 이상 내지 0.10 이하이고; y가 0.003 이상 내지 0.1 이하, 바람직하게는 0.005 이상 내지 0.05 이하이고; z가 0이고; w가 0인, 화학식 1의 화합물이 매우 특히 바람직하다.

또한, 본 발명은 하기 단계 (a) 내지 (d)를 포함하는, 화학식 I의 화합물의 제조 과정에 관한 것이다:

a) M, Al, Mn, Hal 및 임의적으로는 Ce, Ga 및/또는 Sc를 포함하는 용액을 제조하는 단계;

b) 시트르산 또는 타르타르산을 첨가하는 단계;

c) 건조하는 단계; 및

d) 고온에서 혼합물을 하소하는 단계.

단계 a)에서 다양한 염은 임의의 목적한 순서로 또는 동시에 첨가될 수 있다. 단계 a)에서 모든 염을 첨가한 후 시트르산 또는 타르타르산이 첨가된다. 시트르산을 사용하는 것이 바람직하다.

본원에서 이온 M은 바람직하게는 상응하는 옥사이드 M₂O₃의 형태로 이용되고, M의 용액은 산, 특히 질산에서 용해하여 제조된다.

또한, Mn 및 Hal은 바람직하게는 염 MnHal₂, 특히 MnF₂의 형태로 이용된다. 다른 수용성 망간 염, 예를 들면 망간 아세테이트를 이용하는 것이 또한 가능하다. 이 경우, 할로겐 Hal은 예를 들면 알루미늄 염 (NH₄)Hal의 형태로 별도로 첨가되어야 한다.

다양한 염, 예를 들면 니트레이트, 아세테이트 또는 다른 수용성 Al 염이 Al에 적합하다. 니트레이트 염이 바람직하다.

다양한 염, 예를 들면 니트레이트, 옥살레이트 또는 아세테이트가 임의적으로 존재하는 Ce에 적합하다. 세륨 니트레이트가 바람직하다.

본 발명에 따른 화합물이 Ga 및/또는 Sc를 함유하는 경우, 이러한 성분은 바람직하게는 이의 니트레이트, 아세테이트 또는 옥살레이트의 형태로 이용된다.

단계 a)에서 용액은 바람직하게는 산성 용액이다. M₂O₃은 바람직하게는 먼저 산, 특히 농축된 질산에 용해된다. 다른 염이 고체로서 또는 수용액으로서, 특히 고체로서 이에 첨가된다.

혼합물의 건조는 바람직하게는 고온, 예를 들면 70 내지 150℃의 온도 범위에서, 예를 들면 건조 캐비넷에서 수행된다.

본 발명에 따른 방법의 단계 d)에서 혼합물의 하소는 바람직하게는 2 단계로 수행된다.

본원에서 제 1 하소 단계는 공기로 또는 산화 조건하에 수행된다. 0.5 내지 10 시간, 특히 바람직하게는 1 내지 5 시간, 매우 특히 바람직하게는 2 내지 4 시간의 반응 시간, 및 800 내지 1300℃, 특히 바람직하게는 900 내지 1100℃, 매우 특히 바람직하게는 950 내지 1050℃의 온도 범위가 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 제 1 하소 단계로부터 예비-하소된 생성물을 냉각하고 예를 들면 모르타르에서 갈아서 분쇄한 후, 제 2 하소 단계에 이용한다.

제 2 하소 단계는 바람직하게는 환원 조건하에 또는 적어도 비-산화 조건하에 수행된다. 1 내지 15 시간, 특히 바람직하게는 2 내지 10 시간, 매우 특히 바람직하게는 3 내지 5 시간의 반응 시간, 및 1400 내지 1800℃, 특히 바람직하게는 1500 내지 1700℃, 매우 특히 바람직하게는 1550 내지 1650℃의 온도 범위가 바람직하다.

비-산화 조건 또는 환원 조건은 예를 들면, 불활성 기체 또는 일산화 탄소를 사용하여, 기체 또는 수소 또는 진공 또는 산소 결핍 대기를 형성하여 수립된다. CO 대기가 바람직하다.

하소는 예를 들면, 수득된 혼합물을 고온 용광로, 예를 들면 챔버 용광로에 도입함으로서 수행될 수 있다. 적합한 반응 용기는 예를 들면, 뚜껑이 있는 커런덤(corundum) 도가니이다.

제 2 하소 단계 후, 예를 들면, 모르타르에서 갈아서 세분되는 본 발명에 따른 화합물이 바람직하다.

또한 추가 실시양태에서, 본 발명에 따른 화합물은 코팅될 수 있다. 종래 기술로부터 당업자에게 공지되고 인광체를 위해 사용되는 모든 코팅 방법이 이 목적에 적합하다. 코팅에 적합한 물질은 특히, 금속 옥사이드 및 니트라이드, 특히 알칼리 토 금속 옥사이드, 예컨대 Al₂O₃, 및 알칼리 토 금속 니트라이드, 예컨대 AlN, 뿐만 아니라 SiO₂이다. 코팅은 예를 들면, 유동층 방법에 의해 또는 습식-화학적 방법에 의해 수행될 수 있다. 적합한 코팅 방법은 예를 들면, JP 04-304290, WO 91/10715, WO 99/27033, US 2007/0298250, WO 2009/065480 및 WO 2010/075908에 개시되어 있다. 코팅의 목적은 한편으로는 예를 들면, 공기 또는 습기에 대한 인광체의 안정성을 더욱 높일 수 있다. 그러나, 코팅의 목적은 또한 코팅 표면의 적합한 선택 및 코팅 물질의 반사 지수를 통해 안팎의 광의 결합을 개선할 수 있다.

본 발명은 또한 인광체 또는 전환 인광체로서, 특히 발광 다이오드의 청색 또는 근자외선 방출을 더 긴 파장길이를 갖는 광으로 부분 또는 완전 전환하기 위한 본 발명에 따른 화합물의 용도에 관한 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 화합물을 또한 하기에서 인광체라 칭한다.

따라서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 방출-전환 물질에 관한 것이다. 방출-전환 물질은 본 발명에 따른 화합물로 이루어질 수 있고, 이 경우 상기 정의된 용어 "전환 인광체"와 동등할 수 있다. 본 발명에 따른 방출-전환 물질이 또한 본 발명에 따른 화합물 이외에 추가 전환 인광체를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우에, 본 발명에 따른 방출-전환 물질은 바람직하게는 2개 이상의 전환 인광체의 혼합물을 포함하고, 이 중 적어도 하나는 본 발명에 따른 화합물이다. 2개 이상의 전환 인광체가 서로 상보적인 파장길이의 광을 방출하는 인광체인 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 화합물은 적은 양으로 이용됐을지라도 우수한 LED 품질을 야기한다. LED 품질은 통상적인 매개변수, 예를 들면, 연색 지수(CRI), 상관 색 온도(CCT), 루멘 당량 또는 절대 루멘, 또는 CIE x 및 y 좌표에서의 색 지점을 통해 본원에 기재된다.

연색 지수(CRI)는 당업자에게 친숙한 무차원 광량이고, 인공 광원의 색 재현 충실도와 태양광 또는 필라멘트 광원의 충실도를 비교한다(후자 2개는 CRI 100을 갖는다).

상관 색 온도(CCT)는 당업자에게 친숙한, 켈빈 단위를 사용하는 광량이다. 수치 값이 높을수록, 광의 청색 함량이 더 높고, 인공 방사선 공급원으로부터의 백색 광은 관찰자에게 더 차갑게 보인다. CCT는 CIE 다이아그램에서 소위 플랭크 곡선(Planck curve)으로 기재된 색 온도를 갖는 흑체 방열기의 개념을 따른다.

루멘 당량은 당업자에게 친숙한, lm/W(이는 와트(watt) 단위를 사용하는 특정한 방사측정 방사 전력에서 광원의 루멘 중 광속(luminous flux) 광도의 척도를 기재한다) 단위를 사용하는 광량이다. 루멘 당량이 높을수록, 광원은 더욱 효율적이다.

루멘은 당업자에게 친숙한, 광원의 광속을 기재하는 광도 광량이고, 방사선 공급원에 의해 방출된 총 가시 방사선의 측정이다. 광속이 클수록, 광원은 관찰자에게 더 밝게 보인다.

CIE x 및 CIE y는 당업자에게 친숙한, 광원의 색이 기재된 것에 의해 표준 CIE 색 도표(여기서, 표준 관찰자 1931)에서 좌표를 나타낸다.

상기 언급된 모든 양은 당업자에게 친숙한 방법에 의해 광원의 방출 스펙트럼으로부터 계산될 수 있다.

본 발명에 따른 인광체의 여기성은 광범위한 범위까지 연장되고, 이는 약 410 nm 내지 530 nm, 바람직하게는 430 nm 내지 약 500 nm로 연장된다. 최대 여기 곡선은 통상적으로 약 450 nm에서 이다.

본 발명은 또한 하나 이상의 1차 광원 및 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물을 포함하는 광원에 관한 것이다. 여기서, 1차 광원의 최대 방출은 통상적으로 410 nm 내지 530 nm, 바람직하게는 430 nm 내지 약 500 nm 범위 이내이다. 440 내지 480 nm 범위가 특히 바람직하고, 이때 1차 방사선은 본 발명에 따른 인광체에 의해 더 긴 파장 방사선으로 부분적으로 또는 완전히 전환된다.

본 발명에 따른 광원의 바람직한 실시양태에서, 1차 광원은 발광성 인듐 알루미늄 갈륨 니트라이드, 특히 화학식 In_iGa_jAl_kN(여기서, i는 0 이상이고, j는 0 이상이고, k는 0 이상이고, i + j + k는 1이다)이다.

이 유형의 광원의 가능한 형태는 당업자에게 공지되어 있다. 이들은 다양한 구조의 발광 LED 칩일 수 있다.

본 발명에 따른 광원의 추가 바람직한 실시양태에서, 1차 광원은 ZnO, TCO(투명한 전도성 옥사이드), ZnSe 또는 SiC에 기초한 발광성 배열 또는 유기 발광 층(OLED)에 기초한 배열이다.

본 발명에 따른 광원의 추가 바람직한 실시양태에서, 1차 광원은 전계발광 및/또는 광발광을 나타내는 공급원이다. 1차 광원은 또한 플라스마 또는 방전 공급원일 수 있다.

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

본 발명에 따른 인광체는 개별적으로 또는 당업자에게 친숙한 하기 인광체와의 혼합물로서 이용될 수 있다. 원칙적으로 혼합물에 적합한 상응하는 인광체는 예를 들면 다음과 같다:

본 발명에 따른 화합물은 특히 또 다른 형광색의 추가 인광체와 혼합되거나 이 유형의 인광체와 함께 LED에서 사용시 장점을 나타낸다. 본 발명에 따른 화합물은 바람직하게는 적색 발광 인광체와 함께 이용된다. 특히 적색 발광 인광체와 본 발명에 따른 화합물의 조합시, 백색 LED에 대한 조명 매개변수의 최적화가 특히 잘 일어남이 밝혀졌다.

상응하는 적색 발광 인광체는 당업자에게 공지되어 있거나 상기 제시된 목록으로부터 당업자에 의해 선택될 수 있다. 여기서 특히 적합한 적색 발광 인광체는 니트라이드, 옥시니트라이드, 시알론 또는 설파이드이다. 예는 CaAlSiN₃:Eu, 2-5-8-니트라이드, 예컨대 (Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈:Eu, (Ca,Sr)AlSiN₃:Eu, (Ca,Sr)S:Eu, (Ca,Sr)(S,Se):Eu, (Sr,Ba,Ca)Ga₂S₄:Eu, 및 또한 유로퓸-도핑된 옥시니트라이드산 화합물이다. 적합한 적색 발광 화합물의 추가 예는 MgAl₂O₄:Mn⁴ ⁺ 또는 Mg₈Ge₂O₁₁F₂:Mn⁴⁺이다. 변형시, 적색 발광 옥시니트라이드는 화학식 (EA)_{2-0.5y-x+1.5z}Eu_xSi₅N_8-y+zO_y ㆍnSiO₂의 화합물이고, 여기서, EA는 Ca, Sr 및 Ba로부터 선택된 하나 이상의 성분을 나타내고, x는 0.005 내지 1의 범위의 값을 나타내고, y는 0.01 내지 3의 범위의 값을 나타내고, z는 0 내지 3의 범위의 값을 나타내고, n은 0 내지 5, 바람직하게는 0 내지 2의 범위의 값을 나타낸다. 상응하는 화합물의 제조 및 용도는 WO 2011/091839에 기재되어 있다.

본 발명의 추가 바람직한 실시양태에서, 화학식 (EA)_2-c+1.5 _zEu_cSi₅N₈ _-2/3x+ _zO_x ㆍn SiO₂의 적색 발광 화합물이 이용되고, 여기서 사용된 지수는 하기 의미를 갖는다: EA는 Ca, Sr 및 Ba로부터 선택된 하나 이상의 성분을 나타내고; c는 0.01 이상 내지 0.2 이하이고; x는 0 초과 내지 1 이하이고; z는 0 이상 내지 3.0 이하이고, a + b + c는 2 + 1.5z 이하이고; n은 0 내지 5, 바람직하게는 0 내지 2의 범위의 값을 나타낸다.

본 발명의 추가 바람직한 실시양태에서, 유일한 인광체로서 본 발명에 따른 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 화합물은 또한 높은 적색 함량을 갖는 광범위한 방출 스펙트럼으로 인해 유일한 인광체로서 사용시 매우 우수한 결과를 보인다.

또한 본 발명의 추가 실시양태에서, 적색 발광 인광체가 1차 광원으로부터의 광에 의해 본질적으로 부딪치고, 녹색 발광 인광체가 적색 발광 인광체를 통해 이미 통과된 광에 의해 본질적으로 부딪치는 방식으로 1차 광원에서 배열되거나 이로 인해 산란되는 인광체가 바람직하다. 이는 1차 광원과 녹색 발광 인광체 사이에 적색 발광 인광체를 설치함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 인광체 또는 인광체 조합은 수지(예를 들면, 에폭시 또는 실리콘 수지)에 분산되거나, 적합한 크기 비의 경우, 적용에 따라 1차 광원에 직접적으로 배열되거나 다르게는 이로부터 원격 배열될 수 있다(후자 배열은 또한 "원격 인광체 기법"을 포함한다). 원격 인광체 기법의 장점은 당업자에게 공지되어 있고, 예를 들면, 하기 문헌에 의해 입증된다: 문헌[Japanese J. of Appl. Phys. Vol. 44, No. 21(2005) L649-L651].

추가 실시양태에서, 광-전도성 배열에 의해 인광체와 1차 광원 사이에 광학 결합을 수행하는 것이 바람직하다. 이는 1차 광원이 중심 위치에서 설치되고, 광-전도성 장치, 예를 들면, 광학 섬유에 의해 인광체에 광학적으로 결합되는 것을 가능하게 만든다. 이 방식에서, 광 스크린을 형성하기 위해 배열될 수 있는 하나 이상의 상이한 인광체 및 1차 광원에 결합되는 광학 도파관으로만 이루어지는 조명 염원에 채택된 램프를 달성하는 것이 가능하다. 이 방식에서, 전기 설비에 유리한 위치에서 강한 1차 광원을 방치하고, 추가 전기 케이블이 없지만 대신에 단지 광학 도파관을 설치함으로써 임의의 목적한 위치에서 광학 도파관과 결합된 인광체를 포함하는 램프를 설치하는 것이 가능하다.

본 발명은 또한 조명 기구, 특히 본 발명에 따른 하나 이상의 광원을 포함하는 것을 톡징으로 하는 디스플레이 장치의 백라이팅, 및 본 발명에 따른 하나 이상의 조명 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는, 백라이팅을 갖는 디스플레이 장치, 특히 액정 디스플레이 장치(LC 디스플레이)에 관한 것이다.

LED에 사용하기 위한 본 발명에 따른 인광체의 입자 크기는 통상적으로 50 nm 내지 30 ㎛, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 20 ㎛이다.

LED에서 사용하기 위해, 인광체는 또한 임의의 목적한 외부 모양, 예컨대 구형 입자, 판형 및 구조화된 물질 및 세라믹으로 전환될 수 있다. 이러한 모양은 본 발명에 따라 "성형체"라는 용어로 요약된다. 성형체는 바람직하게는 "인광체"이다. 따라서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 인광체를 포함하는 성형체에 관한 것이다. 상응하는 성형체의 제조 및 사용은 수많은 문헌으로부터 당업자에게 잘 알려져 있다.

Mn² ⁺는 오직 본원에 기재된 가넷에서 낮은 농도(1% 미만)로 이용될 수 있으므로, 반투명한 세라믹 형태의 본 발명에 따른 인광체를 사용하는 것이 또한 유리하고, 이로 인해 세라믹 발광 전환 스크린에서 광학 경로 길이, 즉, 세라믹 층의 두께는 분말 층과 비교하여 감소된 산란으로 인해 증가될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물을 포함하는 세라믹에 관한 것이다. 이어서, 세라믹은 본 발명에 따른 화합물로만 이루어질 수 있다. 그러나, 매트릭스 물질 및/또는 추가 인광체를 또한 포함할 수 있다. 적합한 매트릭스 물질은 예를 들면, 비도핑된 가넷, 규소 다이옥사이드(SiO₂), 이트륨 옥사이드(Y₂O₃) 또는 알루미늄 옥사이드(Al₂O₃)이다.

본 발명에 따른 화합물은 하기 유리한 특성을 갖는다:

1) 본 발명에 따른 화합물은 높은 광발광 양자 효율을 갖는다.

2) 본 발명에 따른 화합물은 오직 낮은 열 담금질(quenching)을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 화합물의 TQ₁ _/2 값은 통상적으로 500 K를 초과하는 영역에서 존재한다.

3) 본 발명에 따른 화합물의 고온 안정성은 또한 물질을 높은 열부하를 갖는 광원에서 사용할 수 있게 한다.

본원에 기재된 본 발명의 모든 변형은, 각각의 실시양태가 상호 배타적이지 않는 동안은 서로 조합될 수 있다. 특히, 이는 본 명세서의 교시에 기초하여, 통상적인 최적화의 일부로서, 특정한 특히 바람직한 실시양태를 수득하기 위해 본원에 기재된 다양한 변형을 명백하게 조합하는 분명한 작업이다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로 의도되고, 특히 기재된 본 발명의 변형의 상기 예시적인 조합의 결과를 보여준다. 그러나, 실시예는 어떠한 방식으로도 제한적인 것으로 간주되지 않고, 대신에 일반화를 독려하는 것으로서 간주된다. 제조에 사용된 모든 화합물 또는 성분은 공지되어 있고 시판중이거나 공지된 방법에 의해 합성될 수 있다. 실시예에 나타낸 온도는 항상 ℃이다. 또한, 명세서 및 또한 실시예 둘다에서는 말할 것도 없이, 조성물에 첨가된 성분의 양은 항상 총 100% 까지 첨가된다. %데이타는 항상 제시된 관련성에서 간주되어야 한다.

실시예

측정 방법

샘플의 상 형성을 X-선 회절분석에 의해 확인하였다. 이 목적을 위해, 브래그-브렌타노(Bragg-Brentano) 기하학을 사용한 리가쿠 미니플렉스(Rigaku Miniflex) II X-선 회절계를 사용하였다. 사용된 방사선 공급원은 Cu-Kα 방사선(λ = 0.15418 nm)을 갖는 X-선 관이었다. 상기 관을 15 mA의 전류 세기 및 30 kV의 전압으로 작동시켰다. 10°/분으로 10 내지 80°의 각 범위에서 측정을 수행하였다.

450 nm의 여기 파장길이에서, 분말 샘플용 광학 거울이 장착된 에든버러 인스트루먼츠 리미티드(Edinburgh Instruments Ltd.) 형광 분광계를 사용하여 방출 스펙트럼을 기록하였다. 사용된 여기 공급원은 450 W Xe 램프이었다.

에든버러 인스트루먼츠 리미티드 형광 분광계를 사용하여 반사 스펙트럼을 측정하였다. 이 목적을 위해, BaSO₄-코팅된 울브리히트(Ulbricht) 구체에 샘플을 놓고 측정하였다. 250 내지 800 nm 범위에서 반사 스펙트럼을 기록하였다. 사용된 백색 표준물은 BaSO₄[알파 아에사(Alfa Aesar) 99.998%]이었다. 450 W Xe 램프를 여기 공급원으로서 사용하였다.

550 nm에서 분말 샘플용 광학 거울이 장착된 에든버러 인스트루먼츠 리미티드 형광 분광계를 사용하여 여기 스펙트럼을 기록하였다. 사용된 여기 공급원은 450 W Xe 램프이었다.

실시예 1: Lu ₃ _- _x Al ₅ _- _y O ₁₂ _-y : Ce ³ ⁺ (0.5%) Mn ² ⁺ (0.1%)F ^- (0.1%)의 제조(Lu₂ _.985Ce₀ _.015Al₄ _.995Mn₀ _.005O₁₁ _.995F_0.005에 상응함)

Lu₂O₃(0.00929 mol, 3.6957 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(0.03109 mol, 11.6548 g), MnF₂(0.00003 mol, 0.00289 g), Ce(NO₃)₃(0.00009 mol, 0.04029 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1700℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다. 열 담금질 TQ₁ _/2 >500 K.

실시예 2: Lu ₃ _- _x Al ₅ _- _y O ₁₂ _-y : Ce ³ ⁺ (1.0%) Mn ² ⁺ (0.1%)F ^- (0.1%)의 제조(Lu₂ _.97Ce₀ _.03Al₄ _.995Mn₀ _.005O₁₁ _.995F_0.005에 상응함)

Lu₂O₃(0.00925 mol, 3.6795 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(0.03109 mol, 11.6549 g), MnF₂(0.00003 mol, 0.00289 g), Ce(NO₃)₃(0.00019 mol, 0.08069 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1700℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다. 화합물은 94%의 광발광 양자 수율을 가졌다. 열 담금질 TQ₁ _/2 >500 K.

실시예 3: Lu ₃ _- _x Al ₅ _- _y O ₁₂ _-y : Ce ³ ⁺ (1.5%) Mn ² ⁺ (0.1%)F ^- (0.1%)의 제조(Lu₂ _.955Ce₀ _.045Al₄ _.995Mn₀ _.005O₁₁ _.995F_0.005에 상응함)

Lu₂O₃(0.00921 mol, 3.6633 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(0.03109 mol, 11.6735 g), MnF₂(0.00003 mol, 0.00289 g), Ce(NO₃)₃(0.00028 mol, 0.1212 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1600℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다.

실시예 4: Lu ₃ _- _x Al ₅ _- _y O ₁₂ _-y : Ce ³ ⁺ (2.0%) Mn ² ⁺ (0.1%)F ^- (0.1%)의 제조(Lu₂ _.940Ce₀ _.060Al₄ _.995Mn₀ _.005O₁₁ _.995F_0.005에 상응함)

Lu₂O₃(0.00917 mol, 3.6471 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(0.0311 mol, 11.6829 g), MnF₂(0.00003 mol, 0.0029 g), Ce(NO₃)₃(0.00037 mol, 0.1617 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1700℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다. 열 담금질 TQ₁ _/2 >500 K.

실시예 5: Lu ₃ _- _x Al ₅ _- _y O ₁₂ _-y : Ce ³ ⁺ (2.5%) Mn ² ⁺ (0.1%)F ^- (0.1%)의 제조(Lu₂ _.925Ce₀ _.075Al₄ _.995Mn₀ _.005O₁₁ _.995F_0.005에 상응함)

Lu₂O₃(0.00912 mol, 3.6308 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(0.0312 mol, 11.6923 g), MnF₂(0.00003 mol, 0.0029 g), Ce(NO₃)₃(0.00047 mol, 0.2023 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1700℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다. 열 담금질 TQ₁ _/2 >500 K.

실시예 6: Lu ₃ _- _x Al ₅ _- _y O ₁₂ _-y : Ce ³ ⁺ (0.5%) Mn ² ⁺ (0.5%)F ^- (0.5%)의 제조(Lu₂ _.985Ce₀ _.015Al₄ _.975Mn₀ _.025O₁₁ _.975F_0.025에 상응함)

Lu₂O₃(0.00928 mol, 3.6908 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(0.0309 mol, 11.6007 g), MnF₂(0.00016 mol, 0.01444 g), Ce(NO₃)₃(0.00009 mol, 0.04029 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1700℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다. 열 담금질 TQ₁ _/2 >500 K.

실시예 7: Lu ₃ _- _x Al ₅ _- _y O ₁₂ _-y : Ce ³ ⁺ (1.0%) Mn ² ⁺ (0.5%)F ^- (0.5%)의 제조(Lu₂ _.970Ce₀ _.030Al₄ _.975Mn₀ _.025O₁₁ _.975F_0.025에 상응함)

Lu₂O₃(0.00924 mol, 3.6754 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(0.0309 mol, 11.6082 g), MnF₂(0.00016 mol, 0.01445 g), Ce(NO₃)₃(0.00019 mol, 0.08069 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1700℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다. 화합물은 71%의 광발광 양자 수율을 가졌다. 열 담금질 TQ₁ _/2 >500 K.

실시예 8: Lu ₃ _- _x Al ₅ _- _y O ₁₂ _-y : Ce ³ ⁺ (1.5%) Mn ² ⁺ (0.5%)F ^- (0.5%)의 제조(Lu₂ _.955Ce₀ _.045Al₄ _.975Mn₀ _.025O₁₁ _.975F_0.025에 상응함)

Lu₂O₃(0.00919 mol, 3.6595 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(0.03096 mol, 11.6156 g), MnF₂(0.00016 mol, 0.01445 g), Ce(NO₃)₃(0.00028 mol, 0.12106 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1700℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다. 열 담금질 TQ₁ _/2 >500 K.

실시예 9: Lu ₃ _- _x Al ₅ _- _y O ₁₂ _-y : Ce ³ ⁺ (2.0%) Mn ² ⁺ (0.5%)F ^- (0.5%)의 제조(Lu₂ _.940Ce₀ _.060Al₄ _.975Mn₀ _.025O₁₁ _.975F_0.025에 상응함)

Lu₂O₃(0.00916 mol, 3.64329 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(0.03105 mol, 11.6475 g), MnF₂(0.00016 mol, 0.01447 g), Ce(NO₃)₃(0.00037 mol, 0.16151 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1700℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다. 열 담금질 TQ₁ _/2 >500 K.

실시예 10: Lu ₃ _- _x Al ₅ _- _y O ₁₂ _-y : Ce ³ ⁺ (2.5%) Mn ² ⁺ (0.5%)F ^- (0.5%)의 제조(Lu₂ _.925Ce₀ _.075Al₄ _.975Mn₀ _.025O₁₁ _.975F_0.025에 상응함)

Lu₂O₃(0.00912 mol, 3.6270 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(0.03099 mol, 11.6268 g), MnF₂(0.00016 mol, 0.01447 g), Ce(NO₃)₃(0.00047 mol, 0.20195 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1700℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다. 열 담금질 TQ₁ _/2 >500 K.

실시예 11: Lu ₂ _.37 Gd ₀ _.6 Ce ₀ _.03 Mn ₀ _.005 Al ₃ _.995 GaO ₁₁ _.995 F _0.005 의 제조

Lu₂O₃(2.6701 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(8.486 g), Gd₂O₃(0.6158 g), MnF₂(0.0027 g), Ga₂O₃(0.5307 g), Ce(NO₃)₃(0.0738 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1600℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다.

실시예 12: Lu ₂ _.37 Y ₀ _.6 Ce ₀ _.03 Mn ₀ _.005 Al ₃ _.995 ScO ₁₁ _.995 F _0.005 의 제조

Lu₂O₃(2.885 g)을 가온하면서 질산(15 ml)에 용해하였다. 이후, Al(NO₃)₃(9.1689 g), MnF₂(0.0028 g), Y₂O₃(0.4145 g), Sc₂O₃(0.4219 g), Ce(NO₃)₃(0.0797 g) 및 시트르산(15 g)을 조금씩 물과 첨가하였다. 용액을 건조 캐비넷에서 130℃에서 밤새 증발시키고, 형성된 시트레이트 전구체를 모르타르에서 갈았다. 분말을 공기하에 1000℃에서 3 시간 동안 예비-하소한 후 모르타르에서 갈았다. 이어서, 생성물을 1600℃에서 CO 대기하에 4 시간 동안 가열하고 모르타르에서 다시 갈았다.

실시예 13: 인광체의 LED 적용의 일반적인 예

pc-LED의 구성 및 측정을 위한 일반적인 과정

각각의 LED 실시예에 나타낸 인광체의 m_LS의 질량(단위: g)을 칭량하고, 광학적으로 투명한 실리콘의 m_실리콘(단위: g)을 가하고, 이후, 총 질량 중 인광체의 농도가 c_LS(단위: 중량%)이도록 성분을 유성 원심 혼합기에서 균질하게 혼합하였다. 이 방식으로 수득된 실리콘/인광체 혼합물을 자동 디스펜서의 도움으로 청색 반도체 LED의 칩에 적용하고, 열을 공급하여 경화하였다. LED 특성화에 대한 본 실시예에 사용된 청색 반도체 LED는 442 nm의 방출 파장길이를 갖고 350 mA의 전류 세기로 작동하였다. LED의 광도 특성화를 인스트루먼트 시스템(Instrument Systems) CAS 140 분광계 및 이에 연결된 ISP 250 통합 구체를 사용하여 수행하였다. 파장길이-의존성 스펙트럼 출력 밀도의 측정에 의해 LED를 특성화하였다. LED에 의해 방출된 광의 생성된 스펙트럼을 사용하여 색점 좌표 CIE x 및 y, 및 광속 Φ_v(단위: lm)를 계산하였다.

실시예 14: 실시예 1에 따른 인광체를 사용하여 pc-LED 제조

실시예 15: 실시예 3에 따른 인광체를 사용하여 pc-LED 제조

실시예 16: 실시예 6에 따른 인관체를 사용하여 pc-LED 제조

실시예 17: 실시예 8에 따른 인광체를 사용하여 pc-LED 제조

Claims

하기 화학식 I의 화합물:
[화학식 I]
M_3-xCe_x(Al_5-y-z-wGa_zSc_w)Mn_yO_12-yHal_y
상기 식에서,
M은 Y, Gd, Lu 및 Tb, 및 이러한 금속 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Hal은 F, Cl, Br 및 I, 및 이러한 성분 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
x는 0 이상 내지 0.3 이하이고;
y는 0 초과 내지 0.2 이하이고;
z는 0 이상 내지 1.0 이하이고;
w는 0 이상 내지 1.0 이하이다.
제 1 항에 있어서,
M이 Y, Lu, 또는 Y 및 Lu의 혼합물로부터 선택되는 화합물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
Hal이 F 및 Cl로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
x가 0.005 이상 내지 0.20 이하인 화합물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
y가 0.001 이상 내지 0.2 이하인 화합물.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
z가 0 이상 내지 0.5 이하이고, w가 0 이상 내지 0.5 이하이고, z 및/또는 w 중 하나 이상이 0인 화합물.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
M이 Y 및 Lu, 및 이러한 금속의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Hal이 F 및 Cl, 및 이러한 성분의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
x가 0.005 이상 내지 0.20 이하이고;
y가 0.001 이상 내지 0.2 이하이고;
z가 0 이상 내지 0.5 이하이고;
w가 0 이상 내지 0.5 이하이고;
z 및/또는 w 중 하나 이상이 0인, 화합물.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
또 다른 화합물로 표면에 코팅되는 화합물.
a) M, Al, Mn, Hal 및 임의적으로 Ce, Ga 및/또는 Sc를 포함하는 용액을 제조하는 단계;
b) 시트르산 및 타르타르산을 첨가하는 단계;
c) 건조하는 단계; 및
d) 고온에서 혼합물을 하소하는 단계
를 포함하는, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 항 항에 따른 화합물의 제조 방법.
더 긴 파장 길이를 갖는 청색 또는 근자외선을 방출하는 부분 또는 완전 전환을 위한 인광체 또는 전환 인광체로서 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 용도.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 화합물 및 임의적으로 하나 이상의 추가 전환 인광체를 포함하는 방출-전환 물질.
하나 이상의 1차 광원, 및 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화합물 또는 제 11 항에 따른 방출-전환 물질을 포함하는 광원.
제 12 항에 따른 하나 이상의 광원을 포함하는 조명 기구.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화합물 또는 제 11 항에 따른 하나 이상의 방출-전환 물질 및 임의적으로 하나 이상의 매트릭스 물질을 포함하는 세라믹.