KR20170051016A - Glass composition for phosphor plate and phosphor plate using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 광추출효율을 향상시킨 형광체 플레이트용 유리 조성물 및 이를 이용하여 제조된 형광체 플레이트에 대한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a glass composition for a phosphor plate having improved light extraction efficiency and a phosphor plate produced using the same.
최근 이용되는 LED 등과 같은 발광소자의 경우 에너지 효율 측면에 광추출 효율이 중요한 연구사항으로 대두되고 있다. In light emitting devices such as recently used LEDs, light extraction efficiency is becoming an important research subject in terms of energy efficiency.
또한, LED 칩 내부 에너지 전환 비율은 약 15% 이하로서 나머지 약 85%의 전기 에너지는 열 에너지로 전환되어 소비되고 있어 열 방출이 매우 중요하다.In addition, the energy conversion ratio in the LED chip is about 15% or less, and the remaining about 85% of the electric energy is converted into heat energy and consumed, so heat emission is very important.
이러한 문제를 해결하기 위해서 종래에는 형광체 플레이트의 두께가 두꺼워지고, 이로 인해 광추출 효율이 저하되는 문제점이 있었다. In order to solve such a problem, conventionally, there has been a problem that the thickness of the phosphor plate becomes thick, thereby deteriorating the light extraction efficiency.
본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 광추출 효율 및 열안전성 효과가 우수한 형광체 플레이트를 형성할 수 있는 형광체 플레이트용 유리 조성물을 제공할 수 있도록 한다. The embodiments of the present invention have been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to provide a glass composition for a phosphor plate capable of forming a phosphor plate having excellent light extraction efficiency and thermal safety effect.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, ZnO, Zn3(PO4)2, SiO2 및 Y2O3를 포함하고, 상기 Y2O3은 2 내지 5 mol%를 포함하는 형광체 플레이트용 유리 조성물을 제공할 수 있도록 한다.As means for solving the above-mentioned problems, in the embodiment of the present invention, ZnO, Zn 3 (PO 4 ) 2 , SiO 2 And Y 2 O 3 , and the Y 2 O 3 contains 2 to 5 mol%.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 유리 조성물에 의해 제조된 형광체 플레이트는 광속도를 향상 시키는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, the phosphor plate produced by the glass composition of the present invention has an effect of improving the light speed.
또한, 상기 유리 조성물에 의해 제조된 형광체 플레이트는 열안정성이 우수하고, 플레이트 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다. In addition, the phosphor plate manufactured by the above glass composition is excellent in thermal stability and has an effect of reducing plate thickness.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 형광체 플레이트의 Y2O3 함량에 따른 광속도 변화를 테스트한 그래프이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발광패키지를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량도 헤드램프를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a graph illustrating a change in light speed according to Y 2 O 3 content of a phosphor plate manufactured according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 are views showing a light emitting package according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a vehicle headlamp according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the embodiments described in the present specification and the constitutions shown in the drawings are only a preferred embodiment of the present invention, and that various equivalents and modifications can be made at the time of filing of the present application . DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid obscuring the subject matter of the present invention. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and the meaning of each term should be interpreted based on the contents throughout this specification.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 플레이트용 유리 조성물은 ZnO, Zn3(PO4)2, SiO2 및 Y2O3를 포함하며, Y2O3는 2 내지 5 mol%를 포함한다. Glass composition for a phosphor plate according to an embodiment of the present invention comprises ZnO, Zn 3 (PO 4) 2,
상기 ZnO, Zn3(PO4)2 및 SiO2으로 이루어진 산화물 혼합체는 유리 조성물을 유리화할 수 있는 기본 성분으로 이 조성만으로도 3성분계 유리를 제조할 수 있다.The oxide mixture composed of ZnO, Zn 3 (PO 4 ) 2 and SiO 2 is a basic component capable of vitrification of the glass composition, and a three-component glass can be produced with this composition alone.
상기 산화물 혼합체는 전체 조성물 중 50 mol% 내지 70mol%가 함유될 수 있다. 이때, 상기 ZnO은 전체 조성물 대비 25 mol% 내지 40 mol%, 상기Zn3(PO4)2은 8 내지 15 mol%, 상기SiO2은 20 내지 25 mol%로 포함될 수 있다. 본 성분 함량 범위 미만일 경우에는 안정적인 유리를 얻을 수 없으며, 초과할 경우에는 내후성이 나빠질 수 있다. The oxide mixture may contain 50 mol% to 70 mol% of the total composition. At this time, the ZnO may be included in an amount of 25 mol% to 40 mol%, Zn 3 (PO 4 ) 2 , 8 to 15 mol%, and SiO 2 20 to 25 mol% based on the total composition. When the content of the component is less than the range, stable glass can not be obtained, and when it is exceeded, weather resistance may be deteriorated.
또한, Y2O3를 2 내지 5 mol%를 포함할 수 있다. 하기 [표 1]은 Y2O3 함량에 따른 본 발명의 실시예이다. Further, it may contain 2 to 5 mol% of Y 2 O 3 . Table 1 below shows an embodiment of the present invention based on the content of Y 2 O 3 .
matrixmatrix
상기 [표 1]에 의해 광속을 테스트한 결과는 도 1의 그래프에 나타나 있다. 도 1의 그래프를 보면 알 수 있듯이, Y2O3의 함량이 2 내지 5mol% 일때 광속이 증가함을 알 수 있다. 구체적으로, Y2O3를 전혀 포함하고 있지 않은 경우보다 1 mol% 함유하고 있을때(Y1) 광속이 약간 증가하고 있고, 2 mol%에서는(Y2) 급격한 광속의 증가를 보이고 있다. 3 내지 5 mol% 까지는(Y3 내지 Y5) 유사한 범위의 광속을 보이다가 6 mol% 일(Y6) 때에는 Y2O3를 전혀 포함하고 있지 않을때와 유사한 범위로 광속이 급격히 떨어짐을 알 수 있다. 또한, 7 mol%일(Y7) 경우에는 Y2O3를 전혀 포함하고 있지 않을때보다 광속이 더 떨어짐을 알 수 있다.The results of testing the luminous flux according to Table 1 are shown in the graph of Fig. As can be seen from the graph of FIG. 1, the luminous flux increases when the content of Y 2 O 3 is 2 to 5 mol%. More specifically, Y and 1 mol%, and when it contains (Y1) is slightly increased than when the light beam that does not contain at all a 2 O 3, In 2 mol% showing a (Y2) of the abrupt increase in the speed of light. Up to 3 to 5 mol% (Y3 to Y5) a similar range of light beam to show the six light beams in mol% one (Y6) if Y 2 range, similar to when it is not at all include O 3 of the can rapidly know the Off. In addition, it can be seen that the luminous flux is decreased more than when 7 mol% (Y7) does not contain any Y 2 O 3 .
이로써, 본 발명의 유리 조성물에 포함되는 Y2O3의 함량은 일정범위 안에서 임계적 효과를 보이면서 광속이 증가함을 알 수 있으며, Y2O3의 함량이 일정 함량 이상일 경우에는 Y2O3을 포함하고 있지 않을 경우보다 광속이 더 떨어짐을 알 수 있다. 따라서, 본원 발명과 같은 유리 조성물에는 광속을 향상시키기 위해 Y2O3의 함량을 미세 조정할 필요가 있음을 알 수 있다. As a result, it can be seen that the content of Y 2 O 3 contained in the glass composition of the present invention shows a critical effect within a certain range and the light flux increases. When the content of Y 2 O 3 is more than a certain amount, Y 2 O 3 It can be seen that the light flux is lower than that in the case where the light flux is not included. Therefore, it is found that it is necessary to finely adjust the content of Y 2 O 3 in the glass composition of the present invention in order to improve the luminous flux.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 플레이트용 유리 조성물은 상기 (ZnO + Zn3(PO4)2 + SiO2)mol% 대비 Y2O3mol% 비율은 10:1 내지 30:1로 포함할 수 있다. In the glass composition for a phosphor plate according to an embodiment of the present invention, the ratio of Y 2 O 3 mol% to (ZnO + Zn 3 (PO 4 ) 2 + SiO 2 ) molar ratio may be 10: 1 to 30: have.
본 발명자는 단순 Y2O3의 함량 뿐만 아니라, ZnO,Zn3(PO4)2 및SiO2의 합계 함량 대비 Y2O3의 함량에 따라서 최적의 광속도 제어가 가능함을 알 수 있었다. 하기 [표 2]는 이와 관련된 실험 데이터로, ZnO,Zn3(PO4)2 및SiO2의 합계 함량은 상기 기재된 함량 범위내로, 즉 ZnO은 전체 조성물 대비 25 mol% 내지 40 mol%, Zn3(PO4)2은 8 내지 15 mol%, SiO2은 20 내지 25 mol% 범위내에서 변경을 가하였으며, Y2O3 함량은 4 mol%로 하여 광속을 테스트한 결과로, 복수의 테스트 결과값을 평균하여 하기와 같이 광속도를 나타내었다.The present inventors have found that optimal light flux control can be performed according to the content of Y 2 O 3 relative to the total content of ZnO, Zn 3 (PO 4 ) 2 and SiO 2 as well as the content of simple Y 2 O 3 . To Table 2 is this a relevant experimental data, ZnO, Zn 3 (PO 4 ) 2 , and the total content of SiO 2 is within the above defined content range, that is, ZnO is over 25 mol% to 40 mol% total composition, Zn 3 (PO 4 ) 2 was changed in the range of 8 to 15 mol%, SiO 2 was changed in the range of 20 to 25 mol%, and the Y 2 O 3 content was set to 4 mol%. As a result, The values were averaged to give the following light velocities.
상기 [표 2]를 보면 알 수 있듯이, ZnO, Zn3(PO4)2 및 SiO2의 합계 mol%과 Y2O3mol%의 비율이 광속에 영향을 미침을 알 수 있다. 구체적으로, (ZnO+Zn3(PO4)2+SiO2)의 합계 mol% 대비 Y2O3mol% 의 비율이 8:1에서 10:1로 변경될 때 급격한 광속 증가를 나타내고 있으며, 30:1에서 35:1로 변경될 때 급격한 광속의 감속를 나타내고 있음을 알 수 있다. 즉, (ZnO+Zn3(PO4)2+SiO2)의 합계 mol% 대비 Y2O3mol% 의 비율은 10:1 내지 30:1 일때 우수한 광속영역을 보이고 있으며, 임계적 효과를 보이는 광속 증가 영역 및 광속 하락 영역이 나타나고 있음을 알 수 있다. As can be seen from the above Table 2, it can be seen that the ratio of the total mol% of ZnO, Zn 3 (PO 4 ) 2 and SiO 2 to the mol% of Y 2 O 3 influences the luminous flux. Specifically, when the ratio of Y 2 O 3 mol% to the total mol% of (ZnO + Zn 3 (PO 4 ) 2 + SiO 2 ) is changed from 8: 1 to 10: 1, : 1 to 35: 1, it is understood that the deceleration of the abrupt light flux is indicated. That is, when the ratio of Y 2 O 3 mol% to the total mol% of (ZnO + Zn 3 (PO 4 ) 2 + SiO 2) is in the range of 10: 1 to 30: 1, An increase region, and a light flux fall region appear.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 플레이트용 유리 조성물은 R2O를 더 포함할 수 있다. R은 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 어느 하나이며, 상기 R2O는 10 내지 15 mol%일 수 있다. 또한, 상기 R2O는 Na2O, Li2O 및 K2O로, Na2O는 1.5 내지 2.5 mol%, Li2O는 1.0 내지 2.0 mol%, K2O는 8.0 내지 12.0 mol%을 포함할 수 있다. 상기 함량의 범위에서 유리 전이 온도(Tg) 및 소결온도의 조절 역할을 한다.The glass composition for a phosphor plate according to an embodiment of the present invention may further include R 2 O. R is any one of Li, Na, K, Rb and Cs, and R 2 O may be 10 to 15 mol%. The R 2 O is Na 2 O, Li 2 O and K 2 O, 1.5 to 2.5 mol% of Na 2 O, 1.0 to 2.0 mol% of Li 2 O and 8.0 to 12.0 mol% of K 2 O . And serves to control the glass transition temperature (Tg) and the sintering temperature in the range of the content.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 플레이트용 유리 조성물은 SnO2를 2.0 내지 4.0 mol%, Al2O32.0 내지 4.0 mol% 및 B2O312 내지 16 mol%를 더 포함할 수 있다. 상기 추가 성분은 유리 안정화 역할을 한다.The glass composition for a phosphor plate according to an embodiment of the present invention may further include 2.0 to 4.0 mol% of SnO 2 , 2.0 to 4.0 mol% of Al 2 O 3, and 12 to 16 mol% of B 2 O 3 . The additional component serves as a glass stabilizer.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 플레이트용 유리 조성물에 담지되는 형광체를 더 포함할 수 있다. 형광체 플레이트에서 요구되는 광특성 및 조명의 색깔, 응용 분야 등에 따라 황색 또는 녹색, 또는 적색 형광체 중 하나의 형광체일 수 있고, 필요에 따라 서로 다른 파장의 빛을 여기하는 2종 이상의 형광체일 수 있다.The phosphor may further include a phosphor to be supported on the glass composition for a phosphor plate according to an embodiment of the present invention. The phosphor may be one of yellow, green, and red phosphors depending on the light characteristics required for the phosphor plate, color of illumination, application field, etc., and may be two or more kinds of phosphors that excite light of different wavelengths as needed.
본 발명의 실시예에 따른 상기 형광체는 이트륨-알루미늄-가넷(Yttrium Aluminium Garnet; YAG)계, 루테늄-알루미늄-가넷(Lutetium aluminium garnet; LuAG)계, 질화물(nitride)계, 황화물(sulfide)계 또는 규산염(silicate)계를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 본 발명의 유리 조성물과 반응성이 낮고 고온에서 안정성이 우수한 루테늄-알루미늄-가넷(Lutetium aluminium garnet; LuAG)계와 질화물(nitride)계 형광체를 사용할 수 있다.The phosphor according to an exemplary embodiment of the present invention may be a yttrium-aluminum garnet (YAG) -based, a ruthenium-aluminum garnet (LuAG) -based nitride, a sulfide- A silicate system may be used and preferably a ruthenium-aluminum-garnet (LuAG) -based and nitride-based phosphor having low reactivity with the glass composition of the present invention and excellent stability at a high temperature can be used have.
상기 형광체는 상기 유리 조성물에 대하여 1 mol% 내지 15 mol%가 포함될 수 있다. 이때 형광체의 함량은 투과도와 색차에 따라 미량 변경될 수 있다. 또한 두께의 변화에 따라서도 형광체의 함량이 변화되는데, 두께 증가 시 형광체는 감량하여 첨가할 수 있다.The phosphor may include 1 mol% to 15 mol% of the glass composition. At this time, the content of the phosphor may be slightly changed depending on the transmittance and color difference. Also, the content of the phosphor varies depending on the change of the thickness. When the thickness is increased, the phosphor may be added in a reduced amount.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 형광체 플레이트는 상기 테스트 결과에서 알 수 있듯이 광속도를 증가시키므로 플레이트의 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다. 따라서, 본 발명의 형광체 플레이트의 두께는 100㎛ 내지 200㎛의 범위를 가지면서, 우수한 열안정성을 나타낸다.As can be seen from the test results, the phosphor plate manufactured according to the embodiment of the present invention has an effect of reducing the thickness of the plate because it increases the light speed. Therefore, the thickness of the phosphor plate of the present invention is in the range of 100 탆 to 200 탆, and exhibits excellent thermal stability.
도 2의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 플레이트(400)가 적용된 발광패키지(100)의 개념도를 나타낸 것이고, (b)는 발광패키지(100)가 PCB(P)에 실장되기 전의 개념도를 나타낸 것이며, 도 3은 발광패키지가 실장된 상태를 나타낸 것이다. 2 (a) is a conceptual view of a
도 2의 (a)와 같이 발광패키지(100)는 발광유닛(200)과 형광체 플레이트(400) 사이에 접착층(300)이 개제된 형태로 구성될 수 있다. 형광체 플레이트(400)와 접착층(300)은 PCB(P)와 발광유닛(200)을 전기적으로 연결하는 와이어의 통로가 되는 홈부(401)가 형성될 수 있다.2 (a), the
발광패키지(100)의 다른 실시예로 도 4와 같이 발광유닛(200)과 형광체 플레이트(400)가 이격된 형태로 구성될 수 있다. 이때 발광유닛(200)은 기판(S)에 고정되며, 상부로 갈수록 넓어지는 형태의 하우징(H)을 매개로 이격되어 형광체 플레이트가 배치될 수 있다. 하우징 내부(I)는 형광체 플레이트의 굴절률보다 높거나 동일한 굴절률의 물질을 충진하는 것이 바람직하다. 상기 발광유닛은 LED, OLED, LD(laser diode), Laser, VCSEL 중 선택되는 어느 하나일 수 있다. 본 발명에 의해 제조된 형광체 플레이트(100)는 특히 LED 광원 사용시 우수한 열안정성 및 광추출 효율을 달성할 수 있다.In another embodiment of the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 플레이트(400)가 적용된 발광 패키지(100)가 차량용 헤드램프에 적용된 구조의 개념도를 도시한 것이다. 발광유닛(100)에서 출사한 광이 형광체 플레이트에서 변환되고, 이 변환광이 리플렉터(500)로 진행하여 X 방향으로 출사된다. 발광유닛(200)의 배면에 반사부재를 배치하여 발광유닛쪽으로 변환되어 진행하던 변환광의 일부를 반사하여 다시 리플렉터(500)로 회귀하여 출사 시킬 수 있다. 5 is a conceptual diagram of a structure in which a
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments of the present invention, but should be determined by the claims and equivalents thereof.
100: 발광패키지 200 : 발광유닛
300 : 접착층 400 : 형광체 플레이트
401 : 홈부 500 : 리플렉터
P : PCB H : 하우징
I : 하우징 내부100: light emitting package 200: light emitting unit
300: adhesive layer 400: phosphor plate
401: groove portion 500: reflector
P: PCB H: Housing
I: inside the housing
Claims (9)
상기Y2O3은 2 내지 5 mol%를 포함하는 형광체 플레이트용 유리 조성물
ZnO, Zn 3 (PO 4 ) 2 , SiO 2 and Y 2 O 3 ,
The glass composition for a phosphor plate containing 2 to 5 mol% of Y 2 O 3
상기ZnO은 25 내지 40 mol%
상기Zn3(PO4)2은 8 내지 15 mol%,
상기SiO2은 20 내지 25 mol%인 형광체 플레이트용 유리 조성물
The method according to claim 1,
The ZnO may be 25 to 40 mol%
The content of Zn 3 (PO 4 ) 2 is 8 to 15 mol%
The glass composition for a phosphor plate having SiO 2 of 20 to 25 mol%
상기 (ZnO + Zn3(PO4)2 + SiO2) mol% 대비 Y2O3의 mol% 비율은 10:1 내지 30:1인 형광체 플레이트용 유리 조성물
The method according to claim 1 or 2,
A glass composition for a phosphor plate having a mol% ratio of Y 2 O 3 to mol% (ZnO + Zn 3 (PO 4 ) 2 + SiO 2 ) of 10: 1 to 30:
R2O를 더 포함하되,
상기 R은 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 어느 하나이며, 상기 R2O는 10 내지 15 mol%이하인 형광체 플레이트용 유리 조성물
The method according to claim 1,
R 2 O,
Wherein the R is any one of Li, Na, K, Rb, and Cs, and the R 2 O is 10 to 15 mol% or less.
상기R2O는 Na2O, Li2O 및 K2O로,
상기Na2O는 1.5 내지 2.5 mol%, Li2O는 1.0 내지 2.0 mol%, K2O는 8.0 내지 12.0 mol%인 형광체 플레이트용 유리 조성물
The method of claim 4,
The R 2 O is Na 2 O, Li 2 O and K 2 O,
The glass composition for a phosphor plate wherein the Na 2 O content is 1.5 to 2.5 mol%, the Li 2 O content is 1.0 to 2.0 mol%, and the K 2 O content is 8.0 to 12.0 mol%
SnO2 2.0 내지 4.0 mol%,
Al2O3 12 내지 16 mol% 및
B2O3 2.0 내지 4.0 mol% 를 더 포함하는 형광체 플레이트용 유리 조성물
The method according to claim 1,
SnO 2 2.0 to 4.0 mol%,
12 to 16 mol% of Al 2 O 3 and
A glass composition for a phosphor plate further comprising 2.0 to 4.0 mol% of B 2 O 3
A phosphor plate formed from the glass composition of any one of claims 1 to 6 and having a thickness of 100 to 200 μm.
상기 발광유닛의 광출사 경로에 배치되는 청구항 7의 형광체 플레이트; 및
상기 발광유닛과 상기 형광체 플레이트 사이에 개제되는 접착층을 포함하는 발광패키지.
A light emitting unit;
A phosphor plate of claim 7 disposed in a light exit path of the light emitting unit; And
And an adhesive layer formed between the light emitting unit and the phosphor plate.
상기 발광패키지에서 출사되는 변환광을 반사하는 리플렉터를 포함하는 차량용 헤드램프
The light emitting package of claim 8;
And a reflector for reflecting the converted light emitted from the light emitting package
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