KR20160083015A - 적색 방출 인광체를 구비한 led 패키지 - Google Patents

Abstract

화학식 I의 색 안정성 Mn^{4 +} 도핑된 인광체를 포함하는 LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스는, 중합체 합성층의 두께를 가로질러 망간 농도가 가변하는 그레이디드 조성(graded composition)을 갖는 화학식 I, A_x(M, Mn)F_y (I)의 인광체의 입자의 제1 군 및 제2 군을 포함하는 상기 중합체 합성층을 LED 칩의 표면 상에 형성하는 단계를 포함하고, 여기서 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, NR4 또는 이들의 조합이고, M은 Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, Hf, Y, La, Nb, Ta, Bi, Gd, 또는 이의 조합이고, R은 H, 저급 알킬, 또는 이들의 조합이고, x는 [MF_y] 이온의 전하의 절대 값이며, y는 5, 6 또는 7이다. 입자의 제1 군은 입자의 제2 군보다 낮은 망간 농도를 가지며, 중합체 합성층 내의 망간 농도는, LED 칩에 인접한 중합체 합성층의 영역에서의 최솟값에서, LED 칩에 대향하는 영역에서의 최댓값까지의 범위이다.

Description

적색 방출 인광체를 구비한 LED 패키지{LED PACKAGE WITH RED-EMITTING PHOSPHORS}

본 발명은 적색 방출 인광체를 구비한 LED 패키지에 대한 것이다.

Mn^{4 +}에 의해 활성화된 복합 플루오르화 물질(complex fluoride material)을 기초로 한 적색 발광 인광체, 예컨대 US 7,358,542, US 7,497,973, 및 US 7,648,649에 기술된 것은 황색/녹색 발광 인광체, 예컨대 YAG:Ce 또는 다른 가닛(garnet) 조성물과의 조합으로, 현행 형광 램프, 백열 램프 및 할로겐 램프에 의해 생성된 것에 상응하는, 청색 LED로부터 따스한 백색 광(흑체 궤적(blackbody locus) 상에서의 CCT＜5000 K, 연색 평가 지수(CRI: color rendering index)＞80)을 달성하는데 이용될 수 있다. 이들 물질은 청색광을 강하게 흡수하며 약간 깊은 적색/NIR 방출을 갖고 약 610∼635 nm에서 효율적으로 발광한다. 따라서, 발광 효율은 육안 감도가 불량한 더 깊은 적색에서 유의적인 발광을 갖는 적색 인광체에 비하여 최대화된다. 양자 효율은 청색(440-460 nm) 여기 아래에서 85%를 초과할 수 있다.

Mn^{4 +} 도핑된 플루오라이드 호스트를 사용하는 조명 시스템의 효율 및 CRI는 매우 높을 수 있지만, 한가지 잠재적인 한계점은 사용 조건 하에서 열화(degradation)에 대한 그의 민감성에 있다. US 8,252,613에 기술된 바와 같이, 합성후 처리 단계를 이용하여 그러한 열화를 감소시키는 것이 가능하다. 하지만, 물질의 안정성을 향상시키기 위한 대안적인 방법의 개발이 바람직하다.

간단하게, 일 양상에서, 본 발명은, 화학식 I, Ax (M, Mn) Fy (I)의 색 안정성 Mn^{4 +} 도핑된 인광체를 포함하는 LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스에 대한 것이며,

A는 Li, Na, K, Rb, Cs, NR4 또는 이들의 조합이고,

M은 Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, Hf, Y, La, Nb, Ta, Bi, Gd, 또는 이의 조합이고,

R는 H, 저급 알킬, 또는 이들의 조합이고,

x는 [MFy] 이온 전하의 절대 값이며,

y는 5, 6 또는 7이다.

본 발명의 프로세스는, 화학식 I의 제1 입자군(population of particles)과 제2 입자군을 포함하는 중합체 합성층을 LED 칩의 표면 상에 형성하는 것을 포함한다. 중합체 합성층은, 자신의 두께를 가로질러 망간 농도가 변하는 그레이디드(graded) 조성을 가지며, 제1 입자군은 제2 입자군보다 낮은 망간 농도를 가지고, 중합체 합성층의 망간 농도는, LED 칩에 인접한 중합체 합성층의 영역에서의 최소값부터, LED 칩에 대향하는 영역에서의 최대값까지의 범위를 갖는다.

다른 양상에서, 본 발명에 따른 LED 조명 장치는, 화학식 I의 Mn^{4 +} 도핑된 복합 플루오르화 인광체를 포함하는 LED 칩의 표면 상에 배치된 중합체 합성층과 LED 칩을 포함한다. 중합체 합성층의 조성은, 자신의 두께를 가로질러 망간 농도가 변하고, 망간 농도는, LED 칩에 인접한 중합체 합성층의 영역에서의 최소값으로부터, LED 칩에 대향하는 영역에서의 최대값까지의 범위를 갖는다.

본 발명의 이들 및 다른 특징, 양태 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽을 경우 더 잘 이해될 것이며, 도면 전체에서 동일한 부호는 동일한 부품을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 장치의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 칩 코팅과 LED 칩을 관통한 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 칩 코팅과 LED 칩을 관통한 개략적 단면도이다.

본 발명에 따른 조명 장치 또는 발광 어셈블리 또는 램프(10)의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 조명 장치(10)는 발광 다이오드(LED) 칩(1)으로서 도시되어 있는 반도체 방사선원 및 상기 LED 칩에 전기 접속된 리드(14)를 포함한다. 상기 리드(14)는 더 두꺼운 리드 프레임(들)(16)에 의하여 지지되는 얇은 와이어이거나 또는 상기 리드가 자립형 전극이어서 상기 리드 프레임이 생략될 수 있다. 상기 리드(14)는 LED 칩(1)에 전류를 제공하므로 상기 칩이 방사선을 방출하도록 한다.

LED 칩(1)은, 방출된 방사선이 인광체로 향할 때 백색광을 생성할 수 있는 임의의 반도체 청색 또는 자외선 광원일 수 있다. 특히, 반도체 광원은, 약 250 nm보다 크고 약 550 nm보다 작은 방출 파장을 갖는, 화학식 In_iGa_jAl_kN (여기서 0≤i; 0≤j; 0≤k 와 i + j + k = 1)의 질화물 화합물 반도체에 기초한 청색 방출 LED 반도체 다이오드일 수 있다. 보다 구체적으로, 칩은, 약 400 nm 내지 약 500 nm의 피크 방출 파장을 갖는 근자외선 또는 청색 방출 LED일 수 있다. 더 구체적으로, 칩은, 약 440 nm에서 460 nm 범위의 피크 방출 파장을 갖는 청색 방출 LED일 수 있다. 이러한 LED 반도체는 업계에 공지되어 있다.

조명 장치(10)에서, 중합체 합성층(2)이 LED 칩(1)의 표면상에 배치된다. 중합체 합성층(2)은 화학식 I의 Mn^{4 +} 도핑된 복합 플루오르화 인광체를 포함하고, 칩에 방사선 커플링된다(radiationally coupled). 방사선 커플링된다는 것은, LED 칩(1)에서 나오는 방사선이 인광체에 전달되고, 인광체가 상이한 파장의 방사선을 방출한다는 것을 의미한다. 특정 실시예에서, LED 칩(1)은 청색 LED이고, 중합체 합성층(2)은 화학식 I의 적색 라인 방출 인광체와, 세륨 도핑된 이트륨 가넷(Ce:YAG)과 같은, 황색-녹색 인광체의 블렌드를 포함한다. LED 칩(1)에 의해 방출된 청색광은, 중합체 합성층(2)의 인광체에 의해 방출된 적색 및 황색-녹색 광과 혼합되어, 방출(화살표(24)에 의해 표시됨)은 백색 광으로 보인다.

LED 칩(1)은 봉합재 물질(20)에 의해 둘러싸일 수 있다. 봉합재 물질(20)은 저온 유리, 또는 열가소성 또는 열경화성 중합체 또는, 예컨대 실리콘 또는 에폭시 수지와 같이 당업계에서 공지된 수지일 수 있다. LED 칩(1)과 봉합재 물질(20)은 쉘(18) 내에 봉합될 수 있다. 또한, 산란 입자는 봉합재 물질 내에 매립될 수 있다. 산란 입자는 예컨대 알루미나 또는 티타니아일 수 있다. 산란 입자는 바람직하게는 무시할만한 흡수량으로 LED 칩으로부터 방출된 방향성 라이트를 효과적으로 산란시킨다. 일부 실시예에서, 봉합재 물질(20)은 약 5% 미만의 흡광도 및 R±0.1의 굴절율을 갖는 희석제 물질(diluent material)을 함유한다. 광학 불활성 물질을 인광체/실리콘 혼합물에 첨가하는 것은, 테이프(tape)를 가로질러 광속의 보다 완만한 분포를 생성할 수 있고, 결과적으로 인광체에 대한 보다 덜 한 손상을 유도할 수 있다. 희석제를 위한 적절한 물질은, 1.38(AlF₃ and K₂NaAlF₆) 내지 약 1.43(CaF₂) 범위의 굴절률을 갖는, LiF, MgF₂, CaF₂, SrF₂, AlF₃, K₂NaAlF₆, KMgF₃, CaLiAlF₆, KLiAlF₆, 및 K₂SiF₆와 같은 입방 플루오르화 화합물과, 약 1.254 내지 약 1.7의 굴절율을 갖는 중합체를 포함한다. 희석제로서 사용하기에 적합한 중합체의 비제한적인 예로는, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 나일론, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤, 및 할로겐화 유도체 및 비할로겐화 유도체를 비롯한, 스티렌, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐, 비닐 아세테이트, 에틸렌, 프로필렌 옥사이드, 및 에틸렌 옥사이드 단량체로부터 유도된 중합체 및 이들 단량체의 공중합체가 포함된다. 이러한 중합체는 실리콘 경화 전에 실리콘 봉합재(encapsulant) 내로 직접 혼입될 수 있다.

대안적인 실시예에서, 램프(10)는 외부 쉘(18)이 없는 봉합재 물질만을 포함할 수 있다. LED 칩(1)은, 예를 들면, 리드 프레임(16)에 의해, 자립형 전극, 쉘(18)의 하단에 의해, 또는 쉘(18)에 또는 리드 프레임에 장착된 받침대(미도시됨)에 의해 지지될 수 있다.

도 2는 LED 칩(1)과 중합체 합성층(2)을 관통해 이상적인 단면도이며, 중합체 합성층(2)이, 화학식 I의 Mn^{4 +} 도핑된 복합 플루오르화 인광체의 제1 입자군(3)과, 중합체 합성 매트릭 물질(5)내에 분산된 동일 인광체의 제2 입자군(4)으로 구성되는 것을 보여 준다. 제1 입자군(3)의 입자는 제2 입자군(4)의 입자보다 낮은 망간 농도를 갖는다. 제1 입자군에서의 망간 농도는 0 몰%에서 약 3 몰%까지, 특히, 1 몰%에서 약 3 몰%까지, 보다 특별하게, 약 1 몰%에서 약 2.5 몰%까지의 범위이고, 제2 입자군(4)에서 망간의 농도는 약 2 몰%에서 약 5 몰%까지, 그리고 특히, 2 몰%에서 약 4 몰%까지의 범위이다. 제1 군(3)의 입자에서 망간량은 제2 군(4)의 입자에서의 망간량보다 작다. 예를 들면, 입자의 제1 군에서 망간의 농도가 2.5 몰%일 때, 제2 군(4)의 입자에서 망간의 농도는 2.5 몰% 초과에서 약 5 몰%까지의 범위이다. 또는, 제2 군(4)의 입자에서 망간 농도가 2 몰%일 때, 입자의 제1 군에서 망간 농도는 2 몰%보다 작다. 특정 실시예에서, 제1 군(3)은 화학식 K2(Si_a, Mn_b)F₆의 인광체로 구성되고, 여기서 a는 0.975에서 0.99 범위이고, b는 0.01에서 0.025 범위이고, a+b=1이며, 제2 군(4)은 화학식 K₂(Si_c, Mn_d)F₆의 인광체로 구성되고, 여기서 c는 0.95에서 0.98 범위이고, d는 0.02에서 0.05 범위이며, c+d=1이다.

중합체 합성층(2)은 자신의 두께를 가로질러, 즉, LED 칩(1)의 표면의 평면에 수직인 방향으로 망간 농도가 가변적인 그레이디드 조성을 가지며, 망간 농도는 LED 칩에 인접한 영역에서의 최소값으로부터 LED 칩에 대향하는 영역에서의 최대값까지의 범위이다. 입자는 밴드 구조로 배치될 수 있고, 더 낮은 망간 농도를 갖는 입자의 제1 군은 일반적으로 LED 칩에 인접한 중합체 합성층의 영역에 위치하며, 입자의 제2 군은 일반적으로 LED 칩에 대향하는 영역에 위치한다. 이 층은, 조성이 갑자기 변하는 구별된 계면을 가지지 않을 수 있다. 제1 군(3)의 입자는 중합체 합성층(2) 전체에 걸쳐 제2 군(4)의 입자와 혼합될 수 있지만, 모든 실시예에서, 이 층은, LED 칩(1)에 가장 근접한 영역에서 더 낮은 망간 농도를 갖는 그레이드된 망간 조성을 갖는다.

본 발명에 따른 조명 장치는, LED 칩의 표면 상에서 화학식 I의 Mn^{4 +} 도핑된 복합 플루오르화 인광체의 제1 군 및 제2 군을 포함하는 중합체 합성층을 형성함으로써 제조된다. 입자는 중합체 또는 중합체 전구체, 특히 실리콘 또는 실리콘 에폭시 수지 또는 이 물질들의 전구체 내에 분산될 수 있다. 이러한 물질은 LED 패키징을 위해 잘 공지되어 있고, 여기서 자세히 설명되지 않을 것이다. 분산은 임의의 적절한 프로세스에 의해 칩상에 코팅되고, 더 큰 밀도 또는 입자 크기, 또는 더 큰 밀도 및 더 큰 입자 크기를 갖는 입자는, LED 칩에 인접한 영역으로 층 내에 우선적으로 침전(settle)되어, 그레이디드 조성을 갖게 된다. 침전은 중합체 또는 전구체의 코팅 또는 경화 동안 발생할 수 있고, 원심분리 프로세스에 의해 촉진된다. 제1 실시예에서, 제1 군 및 제2 군의 입자는 밀도에 있어서 상이하고, 제1 군의 입자의 밀도는 제2 군의 입자의 밀도보다 크다. 제2 실시예에서, 제1 군 및 제2 군의 입자는 입자 크기에 있어서 상이하고, 입자의 제1 군의 중간(median) 입자 크기는 입자의 제2 군의 중간 입자 크기보다 크다.

대안적으로, 중합체 합성층은 2단계 코팅 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 제1 군의 입자는 제1 코팅 조성을 형성하도록 중합체 수지 또는 수지 전구체 내에서 분산되고, 제2 군의 입자는 제2 코팅 조성을 형성하도록 중합체 수지 또는 수지 전구체 내에서 분산된다. 제1 코팅 조성은 LED 칩상에 배치되고, 건조되고, 선택사항으로 경화되며, 그런 다음, 두 개의 층을 포함하는 중합체 합성층을 형성하도록 제2 코팅 조성이 제1 코팅 조성 상에 배치되며, 이 두 개의 층 중 제1 층의 입자는 제2 층의 입자보다 낮은 Mn 함유량을 갖는다. 2단계 코팅 프로세스가 사용되는 경우, 제1 군의 입자는, 제2 군의 입자와 동일하거나 상이한, 입자 크기 또는 밀도, 또는 입자 크기 및 밀도를 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 제1 군의 입자는, 제2 군의 입자와는 밀도 및 망간 함유량에 있어서 상이하며, 제1 군의 입자는, 입자의 제2 군의 입자보다 낮은 밀도 및 낮은 망간 농도를 가진다. 제1 군의 입자의 밀도는 약 2.5 g/cc에서 약 4.5 g/cc 범위이다. 제2 군의 입자의 밀도는 약 2.5 g/cc에서 약 4.5 g/cc 범위이다. 특정 실시예에서, 입자의 제1 군의 밀도가 입자의 제2 군의 밀도보다 크고, 중간 입자 크기가 서로의 10% 내에 있다는 조건하에서, 제1 군의 입자의 밀도는 약 2.5 g/cc에서 약 4.5 g/cc 범위이고, 그 입자 내부의 망간 농도는 약 1 몰%에서 약 2.5 몰% 범위이고, 제2 군의 입자 밀도는 약 2.5 g/cc에서 약 4.5 g/cc 범위이고, 입자 내부의 망간 농도는 약 2 몰%에서 약 5 몰% 범위이다.

도 3은, 제1 군 및 제2 군의 입자가 망간 농도뿐만 아니라 입자 크기에 있어서 상이한 실시예를 예증한다. 중합체 합성층(2)은, 중합체 합성 매트릭스 물질(5) 내에 분산된, 동일한 인광체의 입자의 제2 군(4)의 입자보다 큰 중간 입자 크기를 갖는 입자의 제1 군(3)으로 구성된다. 제1 군(3)의 입자의 입자 크기는 제2 군(4)의 입자의 입자 크기보다 크고, 망간 농도는 더 낮다. 제1 군(3)의 입자의 중간 입자 크기는 약 10 um에서 약 100 um 범위, 특히, 약 20 um에서 약 50 um 범위이다. 제2 군(4)의 입자의 중간 입자 크기는 약 1 um에서 약 50 um 범위, 특히, 약 10 um에서 약 30 um 범위이다.

Mn^{4 +} 도핑된 인광체에 추가해서, 중합체 합성층(2)은, 요구되는 색점, 색 온도, 또는 색 렌더링을 생성하도록 하나 이상의 다른 인광체를 포함할 수 있다. 약 250∼550 nm 범위의 청색 또는 근자외선 LED 방출 방사선과 조합하여 조명 장치에서 사용될 때, 어셈블리에 의하여 방출되는 생성되는 광은 백색광이다. 녹색, 청색, 오렌지색 또는 기타 색의 인광체와 같은 다른 인광체들을 블렌드(blend)로 사용하여 생성되는 광의 백색을 요구에 맞추고 더 높은 CRI 소스를 생성할 수 있다.

화학식 I의 인광체와 함께 사용하기에 적절한 인광체는,

((Sr_1-z(Ca, Ba, Mg, Zn)_z)_1-(x+w)(Li, Na, K, Rb)_wCe_x)₃(Al_1-ySi_y)O_{4 +y+3(x-w)}F_1-y-3(x-w), 0<x≤0.10, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤w≤x;

(Ca, Ce)₃Sc₂Si₃O₁₂(CaSiG);

(Sr,Ca,Ba)₃Al_{1 - x}Si_xO_{4 + x}F_{1 - x}:Ce^{3 +}((Ca, Sr, Ce)₃(Al, Si)(O, F)₅(SASOF));

(Ba,Sr,Ca)₅(PO₄)₃(Cl,F,Br,OH):Eu^{2 +},Mn^{2 +}; (Ba,Sr,Ca)BPO₅:Eu^{2 +},Mn^{2 +};

(Sr,Ca)₁₀(PO₄)₆ ^*νB₂O₃:Eu^{2 +} (여기서 0<ν≤1); Sr₂Si₃O₈ ^*2SrCl₂:Eu^{2 +};

(Ca,Sr,Ba)₃MgSi₂O₈:Eu^{2 +},Mn^{2 +}; BaAl₈O₁₃:Eu^{2 +}; 2SrO^*0.84P₂O₅ ^*0.16B₂O₃:Eu^{2 +};

(Ba,Sr,Ca)MgAl₁₀O₁₇:Eu^{2 +},Mn^{2 +}; (Ba,Sr,Ca)Al₂O₄:Eu^{2 +}; (Y,Gd,Lu,Sc,La)BO₃:Ce³⁺,Tb³⁺;

ZnS:Cu⁺,Cl^-; ZnS:Cu⁺,Al^{3 +}; ZnS:Ag⁺,Cl^-; ZnS:Ag⁺,Al^{3 +}; (Ba,Sr,Ca)₂Si_{1 - ξ}O_{4 - 2ξ}:Eu^{2 +} (여기서 0≤ξ≤0.2); (Ba,Sr,Ca)₂(Mg,Zn)Si₂O₇:Eu^{2 +}; (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)₂S₄:Eu²⁺;

(Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)₃(Al,Ga)_{5- α}O_{12 - 3/2α}:Ce^{3 +} (여기서 0≤α≤0.5);

(Ca,Sr)₈(Mg,Zn)(SiO₄)₄Cl₂:Eu^{2 +},Mn^{2 +}; Na₂Gd₂B₂O₇:Ce^{3 +},Tb^{3 +}; (Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)₂P₂O₇:Eu²⁺,Mn²⁺;

(Gd,Y,Lu,La)₂O₃:Eu^{3 +},Bi^{3 +}; (Gd,Y,Lu,La)₂O₂S:Eu^{3 +},Bi^{3 +}; (Gd,Y,Lu,La)VO₄:Eu³⁺,Bi³⁺;

(Ca,Sr)S:Eu^{2 +},Ce^{3 +}; SrY₂S₄:Eu^{2 +}; CaLa₂S₄:Ce^{3 +}; (Ba,Sr,Ca)MgP₂O₇:Eu^{2 +},Mn^{2 +};

(Y,Lu)₂WO⁶:Eu^{3 +},Mo^{6 +}; (Ba,Sr,Ca)_βSi_γN_μ:Eu^{2 +} (여기서 2β+4γ=3μ); Ca₃(SiO₄)Cl₂:Eu²+;

(Lu,Sc,Y,Tb)_{2-u - v}Ce_vCa_{1 + u}Li_wMg_{2 - w}P_w(Si,Ge)_{3 - w}O_{12 -u/2} (여기서 -0.5≤u≤1, 0<v≤0.1, 그리고 0≤w≤0.2);

(Y,Lu,Gd)_{2- φ}Ca_φSi₄N_{6 + φ}C_{1 - φ}:Ce^{3 +}, (여기서 0≤φ≤0.5); (Lu,Ca,Li,Mg,Y), Eu²⁺로 도핑된 α-SiAlON 및/또는 Ce^{3 +}; β-SiAlON:Eu^{2 +}; (Ca,Sr,)AlSiN₃:Eu^{2 +} (Ca,Sr,Ba)SiO₂N₂:Eu²⁺,Ce³⁺;

3.5MgO^*0.5MgF₂ ^*GeO₂:Mn^{4 +}; Ca_{1 -c- f}Ce_cEu_fAl_{1 + c}Si_{1 - c}N₃, (여기서 0≤c≤0.2, 0≤f≤0.2); Ca_{1 -h- r}Ce_hEu_rAl_{1 - h}(Mg,Zn)_hSiN₃, (여기서 0≤h≤0.2, 0≤r≤0.2); Ca_{1 -2s-t}Ce_s(Li,Na)_sEu_tAlSiN₃, (여기서 0≤s≤0.2, 0≤f≤0.2, s+t>0); 및 Ca_{1 -σ-χ- φ}Ce_σ(Li,Na)_χEu_φAl_1+σ-χSi_1-σ+χN3, (여기서 0≤σ≤0.2, 0≤χ≤0.4, 0≤φ≤0.2)를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

특히, 화학식 I의 인광체와의 블렌드에서 사용하기에 적절한 인광체는,

(Ca, Ce)₃Sc₂Si₃O₁₂(CaSiG);

(Sr,Ca,Ba)₃Al_{1 - x}Si_xO_{4 + x}F_{1 - x}:Ce^{3 +} ((Ca, Sr, Ce)₃(Al, Si)(O, F)₅(SASOF));

(Ba,Sr,Ca)₂Si_{1 - ξ}O_{4 - 2ξ}:Eu^{2 +} (여기서 0≤ξ≤0.2);

(Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)₃(Al,Ga)_{5- α}O_{12 - 3/2α}:Ce^{3 +} (여기서 0≤α≤0.5);

(Ba,Sr,Ca)_βSi_γN_μ:Eu^{2 +} (여기서 2β+4γ=3μ); (Y,Lu,Gd)_{2- φ}Ca_φSi₄N_{6 + φ}C_{1 -φ}:Ce³⁺, (여기서 0≤φ≤0.5); β-SiAlON:Eu²⁺; 및 (Ca,Sr,)AlSiN₃:Eu²⁺이다.

보다 구체적으로, LED 칩에 의한 여기시에 황색-녹색 광을 방출하는 인광체는, 화학식 I의 인광체, 예를 들면, Ce 도핑된 YAG, (Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)₃(Al,Ga)_5-

O_12-3/2

:Ce³⁺ (여기서 0≤

≤0.5)와의 인광체 블렌드에 포함될 수 있다.

인광체 블렌드 중의 개개의 인광체 각각의 비는 원하는 광 출력의 특징에 따라 달라질 수 있다. 다양한 실시예의 인광체 블렌드 중의 개개의 인광체의 상대적 비율은 그 방출이 LED 조명 장치에서 배합 사용될 때 CIE 색도도에서 미리 결정된 x 및 y 값의 가시광이 생성되도록 조정될 수 있다. 생성되는 광은, 예컨대 약 0.30 내지 약 0.55 범위의 x 값 및 약 0.30 내지 약 0.55 범위의 y 값을 가질 수 있다. 그러나, 언급된 바와 같이, 인광체 조성물 중의 각 인광체의 정확한 정체 및 양은 사용자의 필요에 따라 달라질 수 있다.

예시: 양봉형 PS PFS 테이프

K₂SiF₆:Mn (5 몰% Mn, 입자 크기 20 um)는 K2SiF6:Mn (2 몰% Mn, 입자 크기 35 um)와 결합되고, 인광체 블렌드(500 mg)는 실리콘 전구체(Sylgard 184, 1.50 g)와 혼합된다. 그 혼합물은 진공 챔버에서 약 15 분 동안 탈기된다. 혼합물(0.70 g)을 디스크 형상의 주형(28.7 mm 직경 및 0.79 mm 두께)에 부어 넣고, 한 시간 동안 방치(hold)한 후에, 90℃에서 30 분 동안 소성시켰다. 샘플은 테스트하기 위해 5x5 mm² 크기의 정사각형으로 절단되었다.

본원에서는 본 발명의 어떤 특징들만을 예시하고 개시하였으나, 당업자는 다수의 수정 및 변경을 생각할 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상에 포함되는 한 이러한 모든 수정 및 변경을 포괄하는 것으로 의도된다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (21)

1. 화학식 I, A_x(M, Mn)F_y (I)의 Mn^{4 +} 도핑된 복합 플루오르화 인광체를 포함하는 LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스에 있어서,
   상기 화학식 I의 상기 Mn^{4 +} 도핑된 복합 플루오르화 인광체의 입자들의 제1 군(population) 및 제2 군을 포함하는 중합체 합성층을 LED 칩의 표면 상에 형성하는 단계를 포함하며,
   상기 중합체 합성층은, 자신의 두께를 가로질러 망간 농도가 변하는 그레이디드 조성(graded composition)을 가지고,
   상기 입자들의 제1 군은 상기 입자들의 제2 군보다 낮은 망간 농도를 가지며,
   상기 중합체 합성층의 망간 농도는, 상기 LED 칩에 인접한 상기 중합체 합성층의 영역에서의 최솟값으로부터 상기 LED 칩에 대향하는 영역에서의 최댓값까지의 범위인 것인, LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스.
2. 제1항에 있어서, 상기 입자들의 제1 군에서의 망간의 농도는, 약 1 몰%에서 약 2.5% 몰% 범위이고, 상기 입자들의 제2 군에서 망간 농도는 약 2 몰%에서 약 5 몰% 범위인 것인, LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스.
3. 제1항에 있어서, 상기 입자들의 제1 군의 중간(median) 입자 크기는 상기 입자들의 제2 군의 중간 입자 크기보다 큰 것인, LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 군의 입자들의 중간 입자 크기는 약 20 um에서 약 50 um 범위인 것인, LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스.
5. 제3항에 있어서, 상기 제2 군의 입자들의 중간 입자 크기는 약 10 um에서 약 30 um 범위인 것인, LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 군의 입자들의 밀도는 상기 제2 군의 입자들의 밀도보다 큰 것인, LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 군의 입자들의 밀도는 약 2.5 g/cc에서 약 4.5 g/cc 범위인 것인, LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스.
8. 제6항에 있어서, 상기 제2 군의 입자들의 밀도는 약 2.5 g/cc에서 약 4.5 g/cc 범위인 것인, LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스.
9. 제1항에 있어서, 상기 화학식 I의 Mn^{4 +} 도핑된 복합 플루오르화 인광체는 K₂ (Si, Mn)F₆인 것인, LED 조명 장치를 제조하기 위한 프로세스.
10. 제1항에 따른 프로세스에 의해 제조된 LED 조명 장치.
11. LED 조명 장치에 있어서,
    LED 칩; 및
    상기 LED 칩의 표면 상에 배치되고, 화학식 I, A_x(M, Mn)F_y (I)의 Mn^{4 +} 도핑된 복합 플루오르화 인광체를 포함하는 중합체 합성층
    을 포함하고,
    상기 중합체 합성층의 조성은, 자신의 두께를 가로질러 망간 농도가 변하고,
    상기 망간 농도는, 상기 LED 칩에 인접한 상기 중합체 합성층의 영역에서의 최솟값으로부터 상기 LED 칩에 대향하는 영역에서의 최댓값까지의 범위인 것인, LED 조명 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 화학식 I의 Mn^{4 +} 도핑된 복합 플루오르화 인광체는 K₂ (Si, Mn)F₆인 것인, LED 조명 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 중합체 합성층은, 상기 화학식 I의 Mn^{4 +} 도핑된 복합 플루오르화 인광체의 입자들의 제1 군 및 제2 군을 포함하고, 상기 입자들의 제1 군은 상기 입자들의 제2 군보다 낮은 망간 농도를 갖는 것인, LED 조명 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 군의 복수의 입자들은, 상기 LED 칩에 인접한 상기 중합체 합성층의 영역 내에 배치되고, 상기 제2 군의 복수의 입자들은, 상기 LED 칩에 대향하는 상기 중합체 합성층의 영역 내에 배치되는 것인, LED 조명 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 입자들의 제1 군에서의 망간의 농도는, 약 1 몰%에서 약 2.5% 몰% 범위이고, 상기 입자들의 제2 군에서 망간 농도는 약 2 몰%에서 약 5 몰% 범위인 것인, LED 조명 장치.
16. 제13항에 있어서, 상기 입자들의 제1 군의 중간 입자 크기는 상기 입자들의 제2 군의 중간 입자 크기보다 큰 것인, LED 조명 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1 군의 입자들의 중간 입자 크기는 약 20 um에서 약 50 um 범위인 것인, LED 조명 장치.
18. 제16항에 있어서, 상기 제2 군의 입자들의 중간 입자 크기는 약 10 um에서 약 30 um 범위인 것인, LED 조명 장치.
19. 제13항에 있어서, 상기 제1 군의 입자들의 밀도는 상기 제2 군의 입자들의 밀도보다 큰 것인, LED 조명 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 제1 군의 입자들의 밀도는 약 2.5 g/cc에서 약 4.5 g/cc 범위인 것인, LED 조명 장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 제2 군의 입자들의 밀도는 약 2.5 g/cc에서 약 4.5 g/cc 범위인 것인, LED 조명 장치.

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