KR20160147936A - 인광체 - Google Patents

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토마스 예스텔
플로리안 바우어
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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 하기 화학식 I의 화합물에 관한 것이다:
[화학식 I]
(A2-2 nBn)x(Ge1 - mMm)yO(x+2y):Mn4 +
상기 식에서,
A, B, M, m, n, x 및 y는 제1항에 정의된 바와 같다.
또한, 본 발명은 화학식 I의 화합물의 제조 방법, 전환 인광체로서 이들 화합물의 용도, 및 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 방출-전환 물질에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 발광 장치에 관한 것이다.

Description

인광체{PHOSPHORS}
본 발명은 하기 화학식 I의 화합물에 관한 것이다:
[화학식 I]
(A2-2 nBn)x(Ge1 - mMm)yO(x+2y):Mn4 +
상기 식에서,
A, B, M, m, n, x 및 y는 제1항에 정의된 바와 같다.
또한, 본 발명은 화학식 I의 화합물의 제조 방법, 전환 인광체로서 이들 화합물의 용도, 및 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 방출-전환 물질에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 발광 장치에 관한 것이다.
청색 및/또는 자외선 스펙트럼 영역에서 여기될 수 있는 무기 형광 분말은 인광체-전환된 LED(간단히 pc-LED)용 전환 인광체로서 주로 중요하다. 그 동안, 많은 전환 인광체 시스템, 예를 들어 알칼리 토금속 오쏘실리케이트, 티오갈레이트, 가넷, 니트라이드 및 옥시니트라이드(이들 각각은 Ce3 + 또는 Eu2 +로 도핑됨)가 공지되어 있다. 황색- 또는 녹색-방출 가넷 또는 오쏘실리케이트 외에, 청색- 또는 자외선-A-방출 (In,Ga)N LED를 기반으로 한 4000 K 미만의 색온도를 갖는 온백색 광원의 성취는 일차 방사선의 상응하는 파장(370 내지 480 nm)에서 충분히 강하게 방출하는, 600 nm 초과의 방출 파장을 갖는 적색-방출 인광체를 요구한다.
현재 상업적으로 입수가능한 대부분의 냉백색 LED는 화학식 (Y,Gd,Lu,Tb)3(Al,Ga,Sc)5O12:Ce의 색체적으로 최적화된 Ce3 +-도핑된 가넷 인광체를 포함한다.
온백색 LED는 Eu2 +-도핑된 오쏘실리케이트 인광체 또는 Eu2 +-도핑된 (옥시)니트라이드 인광체인 제2 적색-방출 인광체를 추가로 포함한다.
적색 스펙트럼 영역에서 광대역-방출 Ce3 +-도핑된 가넷 인광체 및 광대역-방출 Eu2 +-도핑된 오쏘실리케이트 인광체 또는 (옥시)니트라이드 인광체를 포함하는 LED 광원 사용의 주요 단점은, 특히 수분에 대한 임의의 화학적 불안정성 외에, NIR 영역에서 방사선의 확연한 재흡수 및 방출이고, 이에 따라 온백색 LED의 루멘 산출은 상응하는 냉백색 LED의 것보다 현저하게 낮다(약 2배 이상).
이에 관하여 재흡수는, 인광체에서 생성된 특정 비율의 형광이 인광체를 벗어날 수 없음을 의미하도록 사용되며, 이는 형광이 광학적으로 보다 흐릿한 환경에 대한 인터페이스에서 전적으로 반사되고 파장 전도 처리를 통해 인광체로 이동하고 최종적으로 없어지기 때문이다.
근적외선(NIR)은 보다 긴 파장쪽으로 가시광선에 인접한 전자기 스펙트럼의 영역을 나타낸다. 이러한 적외선 영역은 일반적으로 701 nm 내지 3 μm를 포괄한다.
지금까지 사용된 인광체인 (Ca,Sr)S:Eu, (Ca,Sr)AlSiN3:Eu 및 (Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu는 모두 활성화 물질 Eu2 +를 기재로 하고, 이는 넓은 흡수 스펙트럼 및 넓은 방출 대역 둘다에 의해 구별된다. 이들 Eu2 +-활성화된 물질의 주요 단점은 광분해에 대한 이들의 비교적 높은 민감도이고, 이는 특히 비교적 작은 대역 갭을 갖는 호스트 물질에서 2가 Eu2 +가 광이온화하는 경향이 있기 때문이다.
추가적 단점은, 색점이 짙은 적색 스펙트럼 영역에 속하는 경우 중간 루멘 당량(< 200 lm/W)으로부터 명백한 Eu2 + 방출 대역의 꽤 높은 반가 너비이다. 이러한 관찰은 특히 인광체 (Ca,Sr)S:Eu2 + 및 (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2 +에 적용된다.
상기에 기재된 문제 때문에, 방출 최대값이 615 내지 700 nm인 LED를 위한 적색의 좁은 대역 에미터가 현재 수요되고 있다. 방출 대역이 630 내지 680 nm이고 50 nm 이하의 반치전폭을 갖는 좁은 대역 에미터가 바람직하다.
이와 관련하여, 화합물 SrGe4O9:Mn4 +가 예를 들어 US 7,846,350에서 제안되었다.
Mn4 +-활성화된 인광체의 장점은 기본적 광학 전이 [Ar]3d3 - [Ar]3d(이는 내부배열 전이임)에 있다. Mn4 +에 대한 타나베-스가노(Tanabe-Sugano) 도표는 이러한 전이가 한편으로는 적색 스펙트럼 영역에 속하고 다른 한편으로는 광학적으로 좁음을 보여주어 높은 색 포화도 및 동시에 허용가능한 루멘 당량을 갖는 적색 인광체를 가능하게 한다.
타나베-스가노 도표는 전형적으로 가장 낮은 상태로부터 에너지 차이 E를 시스템의 모든 전기적 상태에 대한 결정장 분할 에너지(Δ)에 대하여 플롯팅한 도표이다(둘다의 양은 라카(Racah) 파라미터에 대하여 표준화됨). 다전자 시스템에서 발생하는 정전기적 척력은 전적으로 슬레이터(Slater) 전자 상호작용 적분(Fk)(쿨롱 적분, 교환 적분, 반발 적분)의 3개의 일차 결합에 의해 설명될 수 있다. 이러한 일차 결합에 대한 약어 A, B 및 C를 라카 파라미터로 지칭한다.
주어진 Δ의 수직선에 의해 교차되는 곡선의 수는 가능한 전이의 수 및 이에 따른 예상되는 흡수 특징의 수를 제공한다. 따라서, 타나베-스가노 도표는 화학적 화합물의 흡수 스펙트럼의 해석을 가능하게 하는 상관 도표이다.
따라서, 본 발명의 목적 중 하나는 상기에 언급된 이유로 Mn4 +에 의해 활성화되야 하고 청색 또는 근자외선 파장 영역에서 여기 가능하여야 하고 방사선 컨버터로서 적합해야 하는 상응하는 고상 광원, 예컨대 (In,Ga)N LED 또는 OLED에 대하여 적합한 적색-방출 인광체를 제공하는 것이다.
놀랍게도, 본 발명자는 하기 화학식 I의 화합물이 상기에 언급된 필요요건을 충족함을 발견하였다:
[화학식 I]
(A2-2 nBn)x(Ge1 - mMm)yO(x+2y):Mn4 +
상기 식에서,
A는 Li, Na, K 및 Rb로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이고,
B는 (C1 - uDu)이고,
C는 Ca, Ba 및 Sr로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이고,
D는 Ca 및 Ba로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이고,
M은 Ti, Zr, Hf, Si 및 Sn으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이고,
0 ≤ n ≤ 1, 바람직하게 0 또는 1이고,
0 < u ≤ 1, 바람직하게 0.2 < u ≤ 1, 특히 바람직하게 0.5 < u ≤ 1이고,
0.5 ≤ x ≤ 2이고,
0 ≤ m < 1이고,
1 ≤ y ≤ 9이다.
도 1은 ICCD 기준을 사용한 Cu K-알파 방사선에 대한 XRD 패턴이다.
도 2는 백색 표준으로서 BaSO4에 대한 K2Ge3 .996Mn0 .004O9의 반사 스펙트럼이다.
도 3은 백색 표준으로서 BaSO4에 대한 K2SiGe2 .997Mn0 .003 O9의 반사 스펙트럼이다.
도 4는 백색 표준으로서 BaSO4에 대한 Rb2Ge3 .996Mn0 .004O9의 반사 스펙트럼이다.
도 5는 K2Ge3 .996Mn0 .004O9의 여기 스펙트럼이다(λem = 664 nm).
도 6은 K2SiGe2 .997Mn0 .003 O9의 여기 스펙트럼이다(λem = 664 nm).
도 7은 Rb2Ge3 .996Mn0 .004O9의 여기 스펙트럼이다(λem = 654 nm).
도 8은 K2Ge3 .996Mn0 .004O9의 방출 스펙트럼이다(λex = 320 nm).
도 9는 K2SiGe2 .997Mn0 .003 O9의 방출 스펙트럼이다(λex = 310 nm).
도 10은 Rb2Ge3 .996Mn0 .004O9의 방출 스펙트럼이다(λex = 327 nm).
도 11은 K2Ge3 .996Mn0 .004O9, K2SiGe2 .997Mn0 .003 O9 및 Rb2Ge3 .996Mn0 .004O9의 색점을 갖는 CIE 1931 색 도표의 구획이다.
도 12는 실시예 e)에 기재된 pc-LED의 LED 스펙트럼이다.
본 발명에 따른 화합물은 일반적으로 근자외선 또는 청색 스펙트럼 영역, 바람직하게 약 280 내지 470 nm, 특히 바람직하게 약 300 내지 400 nm에서 여기될 수 있고, 일반적으로 50 nm 이하, 바람직하게 40 nm 이하의 주요 방출 피크의 반치전폭(FWHM)를 갖는, 약 600 내지 700 nm, 바람직하게 약 620 내지 680 nm의 적색 스펙트럼 영역에서 선 방출을 갖는다.
반치전폭(FWHM)은 피크 또는 함수의 폭을 설명하는데 흔히 사용되는 파라미터이다. 이는 2-차원적 좌표계(x, y)에서 함수가 y의 최대값의 반을 달성하는, 동일한 y 값(ymax/2)을 갖는 곡선 상의 2개의 포인트 사이의 분리(Δx)에 의해 정의된다.
본원에 있어서, 청색 광은 방출 최대값이 400 내지 459 nm인 광을 나타내고, 청록색 광은 방출 최대값이 460 내지 505 nm인 광을 나타내고, 녹색 광은 방출 최대값이 506 내지 545 nm인 광을 나타내고, 황색 광은 방출 최대값이 546 내지 565 nm인 광을 나타내고, 주황색 광은 방출 최대값이 566 내지 600 nm인 광을 나타내고, 적색 광은 방출 최대값이 601 내지 700 nm인 광을 나타낸다. 본 발명에 따른 화합물은 바람직하게 적색-방출 전환 인광체이다.
또한, 본 발명에 따른 화합물은 80%초과, 바람직하게 90% 초과, 특히 바람직하게 95% 초과의 높은 광발광 양자 수율에 의해 구별된다.
광발광 양자 수율(양자 수율 또는 양자 효율로도 지칭됨)은 방출된 광자의 수 및 화합물에 의해 흡수된 양자의 수 사이의 비를 설명한다.
또한, 본 발명에 따른 화합물은 루멘 당량에 대하여 높은 값을 갖고(≥ 250 lm/W), 매우 양호한 열적 및 화학적 안정성에 의해 구별된다. 또한, 본 발명에 따른 화합물은 백색 LED, 주문형 색(colour-on-demand; COD) 용품, TV 백라이팅 LED 및 전기 램프, 예컨대 형광 램프에서 사용하기 위해, 및 태양 전지의 효율을 개선하기 위해 매우 적합하다.
바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택된다:
[화학식 I']
((Sr1 - uBau))x(Ge1 - mMm)yO(x+2y):Mn4 +
[화학식 I"]
((Sr1 - uCau))x(Ge1 - mMm)yO(x+2y):Mn4 +
상기 식에서,
파라미터 M, n, u, x, m 및 y는 화학식 I에 정의된 바와 같다.
공지된 화합물 SrGe4O9:Mn4 +(US 7,846,350 참조)와 비교시 본 발명에 따른 화학식 I'의 화합물의 장점은 본 발명에 따른 제조 동안 바륨 공급원의 혼합에 의해 제공되며, 여기서 공융물이 형성되어 융점의 저하가 발생하고, 이는 합성을 간단하게 하고 보다 양호한 결정도를 보장한다.
본 발명의 추가적 바람직한 실시양태에서, n은 0이다.
화학식 I의 화합물은 바람직하게 하기 화학식 Ia의 화합물로 구성된 군으로부터 선택된다:
[화학식 Ia]
(A2)x(Ge1 -m- zMmMnz)yO(x+2y)
상기 식에서,
A, M, x, y 및 m은 화학식 I에 정의된 바와 같고,
0 < z ≤ 0.01*y이다.
0 ≤ m < 0.8, 추가로 바람직하게 0 ≤ m < 0.5, 더욱이 0 ≤ m < 0.3인 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물이 바람직하다.
x가 0.5, 0.75, 1, 1.25, 1.5, 1.75 또는 2이고, 특히 바람직하게 x가 1 또는 2이고, 특히 x가 1인 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물이 추가로 바람직하다.
또한, 1 ≤ y ≤ 9의 범위의 정수, 즉, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 9이고, 특히 바람직하게 y가 4인, 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물이 바람직하다.
추가적 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은 하기 화학식 Ia-1 내지 Ia-4의 화합물로 구성된 군으로부터 선택된다:
[화학식 Ia-1]
A2Ge1- zMnzM3O9
[화학식 Ia-2]
A2Ge2- zMnzM2O9
[화학식 Ia-3]
A2Ge3- zMnzMO9
[화학식 Ia-4]
A2Ge4- zMnzO9
상기 식에서,
M, z 및 A는 화학식 Ia에 정의된 바와 같다.
특히 파라미터 A, M 및 m의 변화에 관한 조성에 따라, 적색 스펙트럼 영역에서의 방출은 구체적으로 600 내지 700 nm 범위에서 변할 수 있다.
추가적 실시양태에서, 본 발명에 따른 화합물에서 게르마늄은, M이 Si이고, m > 0인 경우 부분적으로 규소로 대체된다. M이 Si이고, m > 0이고, 동시에 y가 4이고, x가 1이고, 0.001 ≤ z ≤ 0.004인, 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물이 특히 바람직하다.
동등하게 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은, m이 0이고, 동시에 y가 4이고, x가 1이고, 0.001 ≤ z ≤ 0.004인 화합물로부터 선택된다.
실시양태에서, A는 Li, Na, K 및 Rb로 구성된 군으로부터 선택된 정확히 하나의 원소를 나타낸다. 그러나, A가 이들 원소의 혼합물, 즉, Li, Na, K 및 Rb로 구성된 군으로부터 선택된 2개 이상의 원소인, 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물도 동등하게 바람직하다.
본 발명에 따른 화합물은 특히 바람직하게 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
A2Ge4- zMnzO9,
추가로 바람직하게,
Li2Ge4 - zMnzO9,
K2Ge4 - zMnzO9,
Na2Ge4 - zMnzO9,
Rb2Ge4 - zMnzO9;
A2SiGe3- zMnzO9,
추가로 바람직하게,
Li2SiGe3 - zMnzO9,
K2SiGe3 - zMnzO9,
Na2SiGe3 - zMnzO9,
Rb2SiGe3 - zMnzO9;
A2Si2Ge2- zMnzO9,
추가로 바람직하게,
Li2Si2Ge2 - zMnzO9,
K2Si2Ge2 - zMnzO9,
Na2Si2Ge2 - zMnzO9,
Rb2Si2Ge2 - zMnzO9; 및
A2Si3Ge1- zMnzO9,
추가로 바람직하게,
Li2Si3Ge1 - zMnzO9,
K2Si3Ge1 - zMnzO9,
Na2Si3Ge1 - zMnzO9,
Rb2Si3Ge1 - zMnzO9
상기 식에서,
z는 화학식 Ia에 정의된 바와 같고, 특히 바람직하게 z = 0.01*y이다.
A가 Li, Na, K 및 Rb로 구성된 군으로부터 선택된 2개 이상의 원소를 나타내는 상기에 언급된 화합물, 예컨대 Na1 .8Li0 .2Ge0 .999Mn0 .001Si3O9이 동등하게 바람직하다.
본 발명에 따른 화합물은 상 혼합물의 형태 또는 대안적으로 순상 형태(phase-pure form)로 존재할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 화합물은 순상 형태이다.
X-선 회절 패턴으로 결정질 분말의 상 순도(즉, 샘플이 단지 하나의 결정질 화합물로 이루어지는지(순상) 또는 다수의 화합물로 이루어지는지(다상) 여부)를 조사할 수 있다. 순상 분말에서, 모든 반사가 관찰되고 화합물에 배정될 수 있다.
본 발명에 따른 화합물의 입자 크기는 일반적으로 50 내지 1 μm, 바람직하게 30 내지 3 μm, 특히 바람직하게 20 내지 5 μm이다.
또한, 본 발명은 (a) 상응하는 산화물, 탄산염 또는 옥살산염 또는 상응하는 반응성 형태로 구성된 군으로부터 선택된 적합한 출발 물질을 혼합하는 단계, 및 (b) 생성된 혼합물을 열 처리하는 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 바람직하게 하기 처리 단계를 특징으로 한다:
(a) 하나 이상의 망간 공급원; 하나 이상의 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 칼슘, 바륨 및/또는 스트론튬 공급원; 하나 이상의 망간 공급원, 하나 이상의 게르마늄 공급원 및 임의적으로 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 규소 및/또는 주석 공급원을 포함하는 혼합물의 제조;
(b) 산화 조건하게 혼합물의 하소.
단계 (a)에서 사용된 망간 공급원은 본 발명에 따른 화합물을 제조할 수 있는 임의의 가능한 망간 화합물일 수 있다. 사용된 망간 공급원은 바람직하게 탄산염, 옥살산염 및/또는 산화물이고, 특히 옥살산 망간 이수화물(MnC2O4*2H2O)이다.
단계 (a)에서 사용된 게르마늄 공급원은 본 발명에 따른 화합물을 제조할 수 있는 임의의 가능한 게르마늄 화합물일 수 있다. 사용된 게르마늄 공급원은 바람직하게 산화물이고, 특히 산화 게르마늄(GeO2)이다.
단계 (a)에서 사용된 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 칼슘, 바륨 및/또는 스트론튬 공급원은 본 발명에 따른 화합물을 제조할 수 있는 임의의 가능한 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 칼슘, 바륨 및/또는 스트론튬 화합물일 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서 사용된 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 칼슘, 바륨 및/또는 스트론튬 화합물은 바람직하게 상응하는 탄산염 또는 산화물이고, 특히 탄산 리튬(Li2CO3), 탄산 나트륨(Na2CO3), 탄산 칼륨(K2CO3), 탄산 루비듐(Rb2CO3), 탄산 칼슘(CaCO3), 탄산 바륨(BaCO3) 및/또는 탄산 스트론튬(SrCO3)이다.
단계 (a)에서 사용된 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 규소 및/또는 주석 공급원은 본 발명에 따른 화합물을 제조할 수 있는 임의의 가능한 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 규소 및/또는 주석 화합물일 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 사용된 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 규소 및/또는 주석 공급원은 바람직하게 상응하는 질화물 및/또는 산화물이다.
화합물은 바람직하게 원자의 수가 상기에 언급된 화학식의 생산물에서 목적하는 비에 상응하도록 서로에 대한 비로 사용된다. 특히, 화학양론적 비가 사용된다.
단계 (a)의 출발 화합물은 바람직하게 분말 형태로 사용되고 서로 예를 들어 막자사발에 의해 처리되어 균일 혼합물을 제공한다. 이러한 목적을 위해, 출발 화합물은 바람직하게 당업자에게 공지된 불활성 유기 용매, 예를 들어 아세톤에 현탁화된다. 이러한 경우, 혼합물은 하소 전에 건조된다.
단계 (b)의 하소는 산화 조건하에 수행된다. 산화 조건은 임의의 가능한 산화 대기, 예컨대 공기 또는 다른 산소-함유 대기를 의미하도록 사용된다.
사용된 융제는 암모늄 할로겐화물, 바람직하게 염화 암모늄; 알칼리 금속 불화물, 예컨대 불화 나트륨, 불화 칼륨 또는 불화 리튬; 알칼리 토금속 불화물, 예컨대 불화 칼슘, 불화 스트론튬 또는 불화 바륨; 탄산염, 바람직하게 탄산수소 암모늄; 또는 다양한 알코올레이트 및/또는 옥살산염일 수 있다.
하소는 바람직하게 700 내지 1200℃, 특히 바람직하게 800 내지 1000℃, 특히 850 내지 950℃ 범위의 온도에서 수행된다. 하소 기간은 바람직하게 2 내지 14시간, 보다 바람직하게 4 내지 12시간, 특히 6 내지 10시간이다.
하소는 바람직하게 수득된 혼합물을 고온의 오븐에 예를 들어 질화 붕소 용기에서 도입함으로써 수행된다. 고온의 오븐은 에를 들어 몰리브덴 호일 트레이를 포함하는 튜브형 오븐이다.
하소 후에, 수득된 화합물은 임의적으로 균질화되되, 여기서 상응하는 분쇄 처리가 적합한 용매, 예를 들어 이소프로판올에 습윤된 상태 또는 건조된 상태로 수행될 수 있다.
하소된 생성물은 암모늄 할로겐화물, 바람직하게 염화 암모늄; 알칼리 금속 불화물, 예컨대 불화 나트륨, 불화 칼륨 또는 불화 리튬; 알칼리 토금속 불화물, 예컨대 불화 칼슘, 불화 스트론튬 또는 불화 바륨; 탄산염, 바람직하게 탄산수소 암모늄; 또는 다양한 알코올레이트 및/또는 옥살산염으로부터 선택된 적합한 융제의 임의적 첨가와 함께 상기에 언급된 조건하에 임의적으로 재하소될 수 있다.
추가적 실시양태에서, 본 발명에 따른 화합물은 코팅될 수 있다. 종래 기술에 따라 당업자에게 공지되고 인공체에 대하여 사용되는 모든 코팅 방법이 이러한 목적을 위해 적합하다. 코팅에 적합한 물질은 특히 금속 산화물 및 금속 질화물, 특히 알칼리 토금속 산화물, 예컨대 Al2O3, 및 알칼리 토금속 질화물, 예컨대 AlN, 뿐만 아니라 SiO2이다. 코팅은 예를 들어 유동층 방법에 의해 수행될 수 있다. 또한, 적합한 코팅 방법은 JP 04-304290, WO 91/10715, WO 99/27033, US 2007/0298250, WO 2009/065480 및 WO 2010/075908에 공지되어 있다. 또한, 대안으로서 유기 코팅 및/또는 상기에 언급된 무기 코팅을 적용하는 것이 가능하다. 코팅은 화합물의 안정성 및 분산성에 대하여 유리한 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 인광체로서, 특히 전환 인광체로서 본 발명에 따른 화합물의 용도에 관한 것이다.
본원에 있어서 용어 "전환 인광체"는 전자기 스펙트럼의 특정 파장 영역, 바람직하게 청색 또는 자외선 스펙트럼 영역에서 방사선을 흡수하고 전자기 스펙트럼의 또다른 파장 영역, 바람직하게 적색 또는 주황색 스펙트럼 영역, 특히 적색 스펙트럼 영역에서 가시광선을 방출하는 물질을 의미하도록 사용된다. 용어 "방사선-유도된 방출 효율"은 이와 관련하여 이해되어야 한다, 즉, 전환 인광체가 특정 파장 영역에서 방사선을 흡수하고 또다른 파장 영역에서 특정 효율을 갖는 방사선을 방출한다. 용어 "방출 파장의 이동"은 전환 인광체가 상이한 파장에서 광을 방출하고, 즉, 또다른 또는 유사한 전환 인광체와 비교시 보다 짧거나 보다 긴 파장으로 이동함을 의미하도록 사용된다. 따라서, 방출 최대값은 이동된다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 하나 이상의 상기에 언급된 화학식의 화합물을 포함하는 방출-전환 물질에 관한 것이다. 방출-전환 물질은 본 발명에 따른 화합물로 이루어질 수 있고, 이 경우 상기에 정의된 용어 "전환 인광체"에 동일할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방출-전환 물질이 본 발명에 따른 화합물 이외에 추가적 전환 인광체를 포함하는 것이 가능하다. 이 경우, 본 발명에 따른 방출-전환 물질은 2개 이상의 전환 인광체의 혼합물(이들 중 하나가 본 발명에 따른 화합물임)을 포함한다. 2개 이상의 전환 인광체가 서로 상보적인 상이한 파장의 광을 방출하는 인광체인 것이 특히 바람직하다. 본 발명에 따른 화합물이 적색-방출 인광체이기 때문에, 이는 바람직하게 녹색- 또는 황색-방출 인광체와 조합으로 또는 청록색- 또는 청색-방출 인광체와 조합으로도 사용된다. 대안적으로, 본 발명에 따른 적색-방출 전환 인광체는 (a) 청색- 및 녹색-방출 전환 인광체와 조합으로도 사용될 수 있다. 대안적으로, 본 발명에 따른 적색-방출 전환 인광체는 (a) 녹색-방출 전환 인광체와 조합으로도 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전환 인광체가 하나 이상의 추가적 전환 인광체와 조합되어 본 발명에 따른 방출-전환 물질에 사용되는 것이 바람직할 수 있고, 이는 함께 바람직하게 백색 광을 방출한다.
일반적으로, 임의의 전환 인광체가 본 발명에 따른 화합물과 함께 사용될 수 있는 추가적 전환 인광체로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 하기 예가 적합하다: Ba2SiO4:Eu2 +, BaSi2O5:Pb2 +, BaxSr1 - xF2:Eu2 +, BaSrMgSi2O7:Eu2 +, BaTiP2O7, (Ba,Ti)2P2O7:Ti, Ba3WO6:U, BaY2F8:Er3 +,Yb+, Be2SiO4:Mn2 +, Bi4Ge3O12, CaAl2O4:Ce3 +, CaLa4O7:Ce3+, CaAl2O4:Eu2 +, CaAl2O4:Mn2 +, CaAl4O7:Pb2 +, Mn2 +, CaAl2O4:Tb3 +, Ca3Al2Si3O12:Ce3+, Ca3Al2Si3Oi2:Ce3 +, Ca3Al2Si3O2:Eu2 +, Ca2B5O9Br:Eu2 +, Ca2B5O9Cl:Eu2 +, Ca2B5O9Cl:Pb2 +, CaB2O4:Mn2 +, Ca2B2O5:Mn2 +, CaB2O4:Pb2+, CaB2P2O9:Eu2 +, Ca5B2SiO10:Eu3 +, Ca0.5Ba0.5Al12O19:Ce3+,Mn2+, Ca2Ba3(PO4)3Cl:Eu2 +, SiO2 중 CaBr2:Eu2 +, SiO2 중 CaCl2:Eu2+, SiO2 중 CaCl2:Eu2 +,Mn2 +, CaF2:Ce3 +, CaF2:Ce3 +,Mn2 +, CaF2:Ce3 +,Tb3 +, CaF2:Eu2+, CaF2:Mn2 +, CaF2:U, CaGa2O4:Mn2 +, CaGa4O7:Mn2 +, CaGa2S4:Ce3 +, CaGa2S4:Eu2 +, CaGa2S4:Mn2+, CaGa2S4:Pb2 +, CaGeO3:Mn2 +, SiO2 중 CaI2:Eu2 +, SiO2 중 CaI2:Eu2 +,Mn2 +, CaLaBO4:Eu3+, CaLaB3O7:Ce3 +,Mn2 +, Ca2La2BO6.5:Pb2 +, Ca2MgSi2O7, Ca2MgSi2O7:Ce3 +, CaMgSi2O6:Eu2 +, Ca3MgSi2O8:Eu2 +, Ca2MgSi2O7:Eu2 +, CaMgSi2O6:Eu2 +,Mn2 +, Ca2MgSi2O7:Eu2 +,Mn2 +, CaMoO4, CaMoO4:Eu3 +, CaO:Bi3 +, CaO:Cd2+, CaO:Cu+, CaO:Eu3 +, CaO:Eu3 +, Na+, CaO:Mn2 +, CaO:Pb2 +, CaO:Sb3 +, CaO:Sm3+, CaO:Tb3 +, CaO:Tl, CaO:Zn2 +, Ca2P2O7:Ce3+, α-Ca3(PO4)2:Ce3 +, β-Ca3(PO4)2:Ce3 +, Ca5(PO4)3Cl:Eu2 +, Ca5(PO4)3Cl:Mn2 +, Ca5(PO4)3Cl:Sb3+, Ca5(PO4)3Cl:Sn2 +, β-Ca3(PO4)2:Eu2 +,Mn2 +, Ca5(PO4)3F:Mn2 +, Cas(PO4)3F:Sb3+, Cas(PO4)3F:Sn2 +, α-Ca3(PO4)2:Eu2 +, β-Ca3(PO4)2:Eu2 +, Ca2P2O7:Eu2 +, Ca2P2O7:Eu2+,Mn2+, CaP2O6:Mn2 +, α-Ca3(PO4)2:Pb2 +, α-Ca3(PO4)2:Sn2 +, β-Ca3(PO4)2:Sn2+, β-Ca2P2O7:Sn,Mn, α-Ca3(PO4)2:Tr, CaS:Bi3 +, CaS:Bi3 +,Na, CaS:Ce3 +, CaS:Eu2+, CaS:Cu+,Na+, CaS:La3 +, CaS:Mn2 +, CaSO4:Bi, CaSO4:Ce3 +, CaSO4:Ce3 +,Mn2 +, CaSO4:Eu2 +, CaSO4:Eu2 +,Mn2 +, CaSO4:Pb2+, CaS:Pb2 +, CaS:Pb2 +,Cl, CaS:Pb2 +,Mn2 +, CaS:Pr3 +,Pb2 +,Cl, CaS:Sb3 +, CaS:Sb3+,Na, CaS:Sm3 +, CaS:Sn2 +, CaS:Sn2 +,F, CaS:Tb3 +, CaS:Tb3 +,Cl, CaS:Y3 +, CaS:Yb2+, CaS:Yb2 +,Cl, CaSiO3:Ce3 +, Ca3SiO4Cl2:Eu2 +, Ca3SiO4Cl2:Pb2+, CaSiO3:Eu2 +, CaSiO3:Mn2 +,Pb, CaSiO3:Pb2 +, CaSiO3:Pb2 +,Mn2 +, CaSiO3:Ti4+, CaSr2(PO4)2:Bi3 +, β-(Ca,Sr)3(PO4)2:Sn2 +Mn2 +, CaTi0.9Al0.1O3:Bi3 +, CaTiO3:Eu3+, CaTiO3:Pr3 +, Ca5(VO4)3Cl, CaWO4, CaWO4:Pb2 +, CaWO4:W, Ca3WO6:U, CaYAlO4:Eu3 +, CaYBO4:Bi3 +, CaYBO4:Eu3+, CaYB0.8O3.7:Eu3 +, CaY2ZrO6:Eu3 +, (Ca,Zn,Mg)3(PO4)2:Sn, CeF3, (Ce,Mg)BaAl11O18:Ce, (Ce,Mg)SrAl11O18:Ce, CeMgAl11O19:Ce:Tb, Cd2B6O11:Mn2 +, 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:Cr3 +, Gd3Ga5O12:Cr,Ce, GdNbO4:Bi3 +, Gd2O2S:Eu3+, Gd2O2Pr3 +, Gd2O2S:Pr,Ce,F, Gd2O2S:Tb3 +, Gd2SiO5:Ce3 +, KAI11O17:Tl+, KGa11O17:Mn2+, K2La2Ti3O10:Eu, KMgF3:Eu2 +, KMgF3:Mn2 +, K2SiF6:Mn4 +, LaAl3B4O12:Eu3 +, LaAlB2O6:Eu3+, LaAlO3:Eu3 +, LaAlO3:Sm3 +, LaAsO4:Eu3 +, LaBr3:Ce3 +, LaBO3:Eu3 +, (La,Ce,Tb)PO4:Ce:Tb, LaCl3:Ce3 +, La2O3:Bi3 +, LaOBr:Tb3 +, LaOBr:Tm3 +, LaOCl:Bi3 +, LaOCl:Eu3+, LaOF:Eu3 +, La2O3:Eu3 +, La2O3:Pr3 +, La2O2S:Tb3 +, LaPO4:Ce3 +, LaPO4:Eu3 +, LaSiO3Cl:Ce3+, LaSiO3Cl:Ce3 +,Tb3 +, LaVO4:Eu3 +, La2W3O12:Eu3 +, LiAlF4:Mn2 +, LiAl5O8:Fe3+, LiAlO2:Fe3 +, LiAlO2:Mn2 +, LiAl5O8:Mn2 +, Li2CaP2O7:Ce3 +,Mn2 +, LiCeBa4Si4O14:Mn2+, LiCeSrBa3Si4O14:Mn2 +, LiInO2:Eu3 +, LiInO2:Sm3+, LiLaO2:Eu3 +, LuAlO3:Ce3 +, (Lu,Gd)2SiO5:Ce3 +, Lu2SiO5:Ce3 +, Lu2Si2O7:Ce3 +, LuTaO4:Nb5+, Lu1 - xYxAlO3:Ce3 +, MgAl2O4:Mn2 +, MgSrAl10O17:Ce, MgB2O4:Mn2 +, MgBa2(PO4)2:Sn2 +, MgBa2(PO4)2:U, MgBaP2O7:Eu2 +, MgBaP2O7:Eu2 +,Mn2 +, MgBa3Si2O8:Eu2 +, MgBa(SO4)2:Eu2+, Mg3Ca3(PO4)4:Eu2 +, MgCaP2O7:Mn2 +, Mg2Ca(SO4)3:Eu2 +, Mg2Ca(SO4)3:Eu2+,Mn2, MgCeAlnO19:Tb3 +, Mg4(F)GeO6:Mn2 +, Mg4(F)(Ge,Sn)O6:Mn2 +, MgF2:Mn2+, MgGa2O4:Mn2 +, Mg8Ge2O11F2:Mn4 +, MgS:Eu2 +, MgSiO3:Mn2 +, Mg2SiO4:Mn2 +, Mg3SiO3F4:Ti4+, MgSO4:Eu2 +, MgSO4:Pb2 +, MgSrBa2Si2O7:Eu2 +, MgSrP2O7:Eu2 +, MgSr5(PO4)4:Sn2+, MgSr3Si2O8:Eu2 +,Mn2 +, Mg2Sr(SO4)3:Eu2 +, Mg2TiO4:Mn4 +, MgWO4, MgYBO4:Eu3+, Na3Ce(PO4)2:Tb3 +, NaI:Tl, Na1.23KO.42Eu0.12TiSi4O11:Eu3 +, Na1.23K0.42Eu0.12TiSi5O13·xH2O:Eu3 +, Na1 .29K0 .46Er0 .08TiSi4O11:Eu3 +, Na2Mg3Al2Si2O10:Tb, Na(Mg2-xMnx)LiSi4O10F2:Mn, NaYF4:Er3 +, Yb3 +, NaYO2:Eu3 +, P46(70%) + P47 (30%), SrAl12O19:Ce3+, Mn2 +, SrAl2O4:Eu2 +, SrAl4O7:Eu3 +, SrAl12O19:Eu2 +, SrAl2S4:Eu2 +, Sr2B5O9Cl:Eu2+, SrB4O7:Eu2 +(F,Cl,Br), SrB4O7:Pb2 +, SrB4O7:Pb2 +, Mn2 +, SrB8O13:Sm2 +, SrxBayClzAl2O4-z/2: Mn2 +, Ce3 +, SrBaSiO4:Eu2 +, SiO2 중 Sr(Cl,Br,I)2:Eu2 +, SiO2 중 SrCl2:Eu2+, Sr5Cl(PO4)3:Eu, SrwFxB4O6 .5:Eu2 +, SrwFxByOz:Eu2 +,Sm2 +, SrF2:Eu2 +, SrGa12O19:Mn2+, SrGa2S4:Ce3 +, SrGa2S4:Eu2 +, SrGa2S4:Pb2 +, SrIn2O4:Pr3 +, Al3 +, (Sr,Mg)3(PO4)2:Sn, SrMgSi2O6:Eu2 +, Sr2MgSi2O7:Eu2 +, Sr3MgSi2O8:Eu2 +, SrMoO4:U, SrO·3B2O3:Eu2+,Cl, β-SrO·3B2O3:Pb2 +, β-SrO·3B2O3 :Pb2 +,Mn2 +, α-SrO·3B2O3:Sm2 +, Sr6P5BO20:Eu, Sr5(PO4)3Cl:Eu2 +, Sr5(PO4)3Cl:Eu2 +,Pr3 +, Sr5(PO4)3Cl:Mn2 +, Sr5(PO4)3Cl:Sb3+, Sr2P2O7:Eu2 +, β-Sr3(PO4)2:Eu2 +, Sr5(PO4)3F:Mn2 +, Sr5(PO4)3F:Sb3 +, Sr5(PO4)3F:Sb3+,Mn2+, Sr5(PO4)3F:Sn2 +, Sr2P2O7:Sn2 +, β-Sr3(PO4)2:Sn2 +, β-Sr3(PO4)2:Sn2+,Mn2+(Al), SrS:Ce3 +, SrS:Eu2 +, SrS:Mn2 +, SrS:Cu+,Na, SrSO4:Bi, SrSO4:Ce3+, SrSO4:Eu2 +, SrSO4:Eu2 +,Mn2 +, Sr5Si4O10Cl6:Eu2 +, Sr2SiO4:Eu2 +, SrTiO3:Pr3 +, SrTiO3:Pr3 +,Al3 +, Sr3WO6:U, SrY2O3:Eu3 +, ThO2:Eu3+, ThO2:Pr3 +, ThO2:Tb3 +, YAl3B4O12:Bi3 +, YAl3B4O12:Ce3 +, YAl3B4O12:Ce3 +,Mn, YAl3B4O12:Ce3+,Tb3+, YAl3B4O12:Eu3 +, YAl3B4O12:Eu3 +,Cr3 +, YAl3B4O12:Th4 +,Ce3 +,Mn2 +, YAlO3:Ce3+, Y3Al5O12:Ce3 +, Y3Al5O12:Cr3 +, YAlO3:Eu3 +, Y3Al5O12:Eu3r, Y4Al2O9:Eu3 +, Y3Al5O12:Mn4+, YAlO3:Sm3 +, YAlO3:Tb3 +, Y3Al5O12:Tb3+, YAsO4:Eu3 +, YBO3:Ce3 +, YBO3:Eu3 +, YF3:Er3 +,Yb3 +, YF3:Mn2 +, YF3:Mn2 +,Th4 +, YF3:Tm3+,Yb3+, (Y,Gd)BO3:Eu, (Y,Gd)BO3:Tb, (Y,Gd)2O3:Eu3 +, Y1 .34Gd0 .60O3(Eu,Pr), Y2O3:Bi3 +, YOBr:Eu3 +, Y2O3:Ce, Y2O3:Er3+, Y2O3:Eu3 +(YOE), Y2O3:Ce3 +,Tb3 +, YOCl:Ce3 +, YOCl:Eu3 +, YOF:Eu3 +, YOF:Tb3 +, Y2O3:Ho3+, Y2O2S:Eu3 +, Y2O2S:Pr3 +, Y2O2S:Tb3 +, Y2O3:Tb3 +, YPO4:Ce3 +, YPO4:Ce3 +,Tb3 +, YPO4:Eu3+, YPO4:Mn2 +,Th4 +, YPO4:V5 +, Y(P,V)O4:Eu, Y2SiO5:Ce3 +, YTaO4, YTaO4:Nb5 +, YVO4:Dy3+, YVO4:Eu3 +, ZnAl2O4:Mn2 +, ZnB2O4:Mn2 +, ZnBa2S3:Mn2 +, (Zn,Be)2SiO4:Mn2 +, Zn0.4Cd0.6S:Ag, Zn0 .6Cd0 .4S:Ag, (Zn,Cd)S:Ag,Cl, (Zn,Cd)S:Cu, ZnF2:Mn2 +, ZnGa2O4, ZnGa2O4:Mn2+, ZnGa2S4:Mn2 +, Zn2GeO4:Mn2 +, (Zn,Mg)F2:Mn2 +, ZnMg2(PO4)2:Mn2 +, (Zn,Mg)3(PO4)2:Mn2+, ZnO:Al3 +,Ga3 +, ZnO:Bi3 +, 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:Eu2 +, ZnS:Cu, ZnS:Cu+,Al3 +, ZnS:Cu+,Cl-, ZnS:Cu,Sn, ZnS:Eu2 +, ZnS:Mn2+, ZnS:Mn,Cu, ZnS:Mn2 +,Te2 +, ZnS:P, ZnS:P3 -,Cl-, ZnS:Pb2 +, ZnS:Pb2 +,Cl-, ZnS:Pb,Cu, Zn3(PO4)2:Mn2 +, Zn2SiO4:Mn2 +, Zn2SiO4:Mn2 +,As5 +, Zn2SiO4:Mn,Sb2O2, Zn2SiO4:Mn2+,P, Zn2SiO4:Ti4 +, ZnS:Sn2 +, ZnS:Sn,Ag, ZnS:Sn2 +,Li+, ZnS:Te,Mn, ZnS-ZnTe:Mn2 +, ZnSe:Cu+,Cl 또는 ZnWO4.
본 발명에 따른 화합물은 적은 양으로 사용될 때에도 양호한 LED 품질을 야기한다. LED 품질은 통상적 파라미터, 예컨대 연색 지수, 상관된 색온도, 루멘 당량 또는 절대 루멘, 또는 CIE x 및 CIE y 좌표에서의 색점을 통해 기재된다.
연색 지수 또는 CRI는 당업자에게 친숙한 무차원 광량(lighting quantity)이고, 이는 인공 광원의 색 재현 충실도와 태양광 또는 필라멘트 광원의 색 재현 충실도를 비교한다(후자 2개는 100의 CRI를 갖는다).
CCT 또는 상관된 색온도는 당업자에게 친숙한 켈빈 단위의 광량이다. 수치 값이 높을수록 인공 방사선 공급원으로부터 더 차가운 백색 광이 관찰자에게 보인다. CCT는, 색온도를 CIE 도표에서 소위 플랭크(Planck) 곡선으로 기재하는, 흑체 라디에이터의 개념을 따른다.
루멘 당량은 당업자에게 친숙한 lm/W 단위(이는 와트 단위를 갖는 특정한 방사 측정의 방사 전력에서 광원의 광도 측정의 광속의 척도(루멘 단위)를 기재함)의 광량이다. 루멘 당량이 높을수록, 광원은 보다 효율적이다.
루멘은 당업자에게 친숙한 광도 측정의 광량(이는 광원의 광속을 기재함)이고, 이는 방사선 공급원에 의해 방출된 총 가시 방사선의 단위이다. 광속이 클수록, 보다 밝은 광원이 관찰자에게 보인다.
CIE x 및 CIE y는 당업자에게 친숙한 표준 CIE 색 도표(여기서 표준 관찰자 1931)에서 좌표를 의미하고, 이에 의해 광원의 색이 기재된다.
상기 언급된 모든 양은 당업자에게 친숙한 방법에 의해 광원의 방출 스펙트럼으로부터 계산된다.
이와 관련하여, 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 화합물의 용도, 또는 광원에서 상기 기재된 본 발명에 따른 방출-전환 물질의 용도에 관한 것이다.
광원은 특히 바람직하게 LED, 특히 인광체-전환된 LED, 간단히 pc-LED이다. 특히 광원이 백색 광 또는 특정 색점(주문형 색 원리)을 갖는 광을 방출하도록 본 발명에 따른 전환 인광체 이외에 하나 이상의 추가 전환 인광체를 포함하는 방출-전환 물질이 특히 바람직하다. "주문형 색 원리"는 하나 이상의 전환 인광체를 사용하는 pc-LED를 사용하여 특정한 색점을 갖는 광을 달성함을 의미하도록 사용된다.
따라서, 또한, 본 발명은 일차 광원 및 방출-전환 물질을 포함하는 광원에 관한 것이다.
또한, 광원이 바람직하게 백색 광 또는 특정한 색점을 갖는 광을 방출하도록, 본 발명에 따른 전환 인광체 이외에 하나 이상의 추가적 전환 인광체를 포함하는 방출-전환 물질이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 광원은 바람직하게 pc-LED이다. pc-LED는 일반적으로 일차 광원 및 방출-전환 물질을 포함한다. 본 발명에 따른 방출-전환 물질은 이러한 목적을 위해 수지(예를 들어 에폭시 또는 실리콘 수지)에 분산될 수 있거나, 적합한 크기 비로 제공될 수 있거나, 일차 광원에 직접 정렬되거나, 용도에 따라 이로부터 멀리 떨어질 수 있다(후자의 정렬은 또한 "원격 인광체 기술"을 포함한다).
일차 광원은 반도체 칩, 발광 광원, 예컨대 ZnO, 소위 TCO(투명 전도성 산화물), ZnSe- 또는 SiC-계 정렬, 유기 발광 층(OLED), 또는 플라즈마 또는 방전 공급원에 기반한 정렬, 가장 바람직하게 반도체 칩일 수 있다. 일차 광원이 반도체 칩인 경우, 이는 바람직하게 종래 기술에 공지된 바와 같이 발광 인듐 알루미늄 갈륨 질화물(InAlGaN)이다. 이러한 유형의 일차 광원의 가능한 형태는 당업자에게 공지되어 있다. 또한, 레이저가 광원으로서 적합하다.
광원, 특히 pc-LED에 사용하기 위해, 본 발명에 따른 방출-전환 물질은 또한 임의의 목적한 외형, 예컨대 구형 입자, 플레이크 및 구조 물질 및 세라믹으로 전환될 수 있다. 이러한 외형은 용어 "성형체" 하에 요약된다. 성형체는 결과적으로 방출-전환 성형체이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 하나 이상의 광원을 포함하는 조명 기구에 관한 것이다. 이러한 유형의 조명 기구는 원칙적으로 디스플레이 장치, 특히 백라이팅을 갖는 액정 디스플레이 장치(LC 디스플레이)에 사용된다. 따라서, 본 발명은 또한 이러한 유형의 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조명 기구에서, 방출-전환 물질과 일차 광원(특히 반도체 칩) 사이의 광학 커플링은 바람직하게 광-전도성 정렬에 의해 발생한다. 이러한 방식으로, 일차 광원을 중앙 위치에 설치하고 이를 광-전도성 장치, 예컨대 광학 섬유에 의해 방출-전환 물질과 광학적으로 커플링하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 정렬되어 광 스크린을 형성할 수 있는 하나 이상의 상이한 전광 인광체 및 일차 광원에 커플링된 광학 파로로 이루어진, 조명 의도에 적당한 램프를 달성하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 전기 설비에 호의적인 위치에 강한 일차 광원을 배치하고, 단지 임의의 목적한 위치에서 광학 파로를 놓음으로써 추가 전기 케이블 없이 광학 파로에 커플링되는 방출-전환 물질을 포함하는 램프를 설치하는 것이 가능하다.
본원에 기재된 본 발명의 모든 변형은 각각의 실시양태가 상호 배타적이지 않는 한 서로 조합될 수 있다. 특히, 이는 본원의 교시에 기초하여, 통상적인 최적화의 일부로서, 특히 바람직한 구체적 실시양태를 수득하기 위해 본원에 기재된 다양한 변형을 정확하게 조합하기 위한 명백한 작업이다.
본원에 제시된 파라미터 범위는 달리 제시되지 않는 한 제시된 파라미터 범위의 한계값 및 이의 오차 한계를 포함하는 모든 유리수값 및 정수값을 포괄한다. 각각의 범위 및 특성에 대하여 제시된 상한값 및 하한값은 차례로 서로 조합되어 추가적 바람직한 범위를 야기한다.
본원의 설명부 및 청구항에 걸쳐, 단어 "포함하다" 및 이들 단어의 변형, 예컨대 "포함함"은 "~에 제한없이 포함함"으로서 이해되고 다른 성분을 배제하지 않는다. 또한, 단어 "포함하다"는 용어 "~로 이루어짐"을 포괄하나 그에 제한되지 않는다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로 의도되고, 특히 기재된 본 발명의 변형의 상기 예시적인 조합의 결과를 나타낸다. 그러나, 이들은 어떠한 방식으로도 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하지만, 대신에 일반화를 고무하는 것으로 의도된다.
제조에 사용될 수 있는 모든 화합물 또는 성분은 공지되어 있거나 상업적으로 입수가능하거나 공지된 방법에 의해 합성될 수 있다.
제시된 온도는 항상 ℃ 단위이다. 또한, 상기 설명부 및 실시예 둘다에서, 조성물에 첨가된 성분의 양의 합은 총 100%까지인 것이 당연하다. 백분율 데이터는 제시된 연결부에서 항상 고려되어야 한다.
실시예
a) Na1 .8Li0 .2Ge0 .999Mn0 .001Si3O9
Na2CO3(0.9539 g, 9.000 mmol), Li2CO3(0.0739 g, 1.000 mmol), GeO2(1.0453 g, 9.990 mmol), SiO2(1.8025 g, 30.000 mmol) 및 MnC2O4·2H2O(0.0018 g, 0.010 mmol)를 마노 막자사발에서 아세톤을 사용하여 마쇄하였다. 분말을 뚜껑 덮인 자제 도가니에 옮기고 600℃에서 1시간 동안 하소하였다. 하소된 분말을 마노 막자사발에서 아세톤을 사용하여 2.5 중량%의 NaF 및 2.5 중량%의 LiF와 함께 완전히 마쇄하였다. 건조된 분말을 뚜껑 덮인 자제 도가니에 옮기고 800℃에서 4시간 동안 가열하였다.
b) K2Ge3 .996Mn0 .004O9
K2CO3(1.3820 g, 10.000 mmol), GeO2(4.1814 g, 39.960 mmol) 및 MnC2O4·2H2O(0.0072 g, 0.040 mmol)를 마노 막자사발에서 아세톤을 사용하여 완전히 마쇄하였다. 분말을 건조하고 뚜껑 덮인 자제 도가니에 옮기고 600℃에서 1시간 동안 하소하였다. 하소된 분말을 마노 막자사발에서 5 중량%의 KF와 함께 아세톤을 사용하여 완전히 마쇄하였다. 건조된 분말을 뚜껑 덮인 자제 도가니에 옮기고 800℃에서 4시간 동안 가열하였다.
c) Rb2Ge3 .996Mn0 .004O9
Rb2CO3(2.3095 g, 10.000 mmol), GeO2(4.1814 g, 39.960 mmol) 및 MnC2O4·2H2O(0.0072 g, 0.040 mmol)를 마노 막자사발에서 아세톤을 사용하여 완전히 마쇄하였다. 분말을 건조하고 뚜껑 덮인 자제 도가니에 옮기고 600℃에서 1시간 동안 하소하였다. 하소된 분말을 마노 막자사발에서 5 중량%의 RbF와 함께 아세톤을 사용하여 완전히 마쇄하였다. 건조된 분말을 뚜껑 덮인 자제 도가니에 옮기고 780℃에서 4시간 동안 가열하였다.
d) K2SiGe2 .997Mn0 .003 O9
K2CO3(1.5202 g, 11.000 mmol), SiO2(0.6008 g, 10.00 mmol), GeO2(3.1360 g, 29.970 mmol) 및 MnC2O4·2H2O(0.0054 g, 0.030 mmol)를 마노 막자사발에서 아세톤을 사용하여 완전히 마쇄하였다. 분말을 건조하고 뚜껑 덮인 자제 도가니에 옮기고 850℃에서 4시간 동안 하소하였다.
e) 본 발명에 따라 제조된 조성 K2Ge3 .996Mn0 .004O9의 인광체를 사용한 pc-LED의 제조
조성 K2Ge3 .996Mn0 .004O9을 갖는 인광체(4 g)를 칭량하고 광학적으로 투명한 실리콘(1 g)과 혼합한 후에, 전체 물질에서 인광체 농도가 80 중량%이도록 유성 원심 혼합기에서 균일하게 혼합하였다. 이러한 방식으로 수득된 실리콘/인광체 혼합물을 기계적 디스펜서의 보조로 청색-방출반도체 LED의 침에 도포하고 열을 공급하여 경화시켰다. 본 실시예에서 LED 특징화를 위해 사용된 청색 LED는 442 nm의 방출 파장을 가졌고 350 mA의 전류 세기에서 작동하였다. LED의 광도 특징화를 인스트루먼트 시스템스(Instrument Systems) CAS 140 분광계 및 부착된 ISP 250 통합 구체를 사용하여 수행하였다. LED를 파장 의존성 스펙트럼 전력 밀도의 측정을 통해 특징화하였다. LED에 의해 방출된 광의 생성된 스펙트럼을 사용하여 색점 좌표 CIE x 및 y를 계산하였다.

Claims (17)

  1. 하기 화학식 I의 화합물:
    [화학식 I]
    (A2-2 nBn)x(Ge1 - mMm)yO(x+2y):Mn4 +
    상기 식에서,
    A는 Li, Na, K 및 Rb로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이고,
    B는 (C1 - uDu)이고,
    C는 Ca, Ba 및 Sr로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이고,
    D는 Ca 및 Ba로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이고,
    M은 Ti, Zr, Hf, Si 및 Sn으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이고,
    0 ≤ n ≤ 1이고,
    0 < u ≤ 1이고,
    0.5 ≤ x ≤ 2이고,
    0 ≤ m < 1이고,
    1 ≤ y ≤ 9이다.
  2. 제1항에 있어서,
    n이 0인, 화합물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하기 화학식 Ia의 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화학식 I의 화합물:
    [화학식 Ia]
    (A2)x(Ge1 -m- zMmMnz)yO(x+2y)
    상기 식에서,
    A, M, x, y 및 m은 제1항에 정의된 바와 같고,
    0 < z ≤ 0.01*y이다.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    x가 1인, 화합물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    y가 4인, 화합물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 Ia-1 내지 Ia-4의 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물:
    [화학식 Ia-1]
    A2Ge1- zMnzM3O9
    [화학식 Ia-2]
    A2Ge2- zMnzM2O9
    [화학식 Ia-3]
    A2Ge3- zMnzMO9
    [화학식 Ia-4]
    A2Ge4- zMnzO9
    상기 식에서,
    M, z 및 A는 제1항에 정의된 바와 같다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    M이 Si인, 화합물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.001 ≤ z ≤ 0.004인, 화합물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    A가 Li, Na, K 및 Rb로 구성된 군으로부터 선택된 2개 이상의 원소인, 화합물.
  10. (a) 적합한 출발 물질 또는 상응하는 반응성 형태를 혼합하는 단계, 및 (b) 생성된 혼합물을 열 처리하는 단계를 포함하는, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    단계 (a)의 출발 물질이 상응하는 산화물, 탄산염 및 옥살산염으로 구성된 군으로부터 선택되는, 방법.
  12. 청색 또는 근자외선 방출을 보다 긴 파장의 가시광선으로 부분 또는 완전 전환하기 위한 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 용도.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화합물 및 하나 이상의 추가적 전환 인광체를 포함하는 방출-전환 물질.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화합물 및 제13항에 따른 방출-전환 물질을 포함하는, 하나 이상의 일차 광원을 갖는 광원.
  15. 제14항에 있어서,
    일차 광원이 발광 인듐 알루미늄 갈륨 질화물 및/또는 인듐 갈륨 질화물인, 광원.
  16. 제14항 또는 제15항에 따른 하나 이상의 광원을 포함하는, 특히 디스플레이 장치의 백라이팅을 위한, 조명 기구.
  17. 제16항에 따른 하나 이상의 조명 기구를 포함하는, 백라이팅을 갖는 디스플레이 장치, 특히 액정 디스플레이 장치.
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