KR20190126363A - 동적 조명 시스템에 사용하기 위한 인광체 혼합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 인광체 혼합물에 관한 것이고 적어도 하나의 신규한 인광체 혼합물을 포함하는 발광 디바이스에 관한 것이다. 인광체 혼합물은 보라색 스펙트럼 영역에서 방출하는 반도체를 갖는 인광체 변환된 LED 에 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 발광 디바이스를 포함할 수도 있는 조명 시스템 및 동적 조명 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 인광체 혼합물의 제조 방법에 관한 것이고, 일반적인 조명 및/또는 특수 조명에 사용하기 위한 발광 디바이스에서의 그의 사용에 관한 것이다.

Description

동적 조명 시스템에 사용하기 위한 인광체 혼합물
본 발명은 신규한 인광체 혼합물 및 발광 디바이스, 특히 인광체 변환을 갖는 발광 디바이스, 이를테면 예를 들어 적어도 하나의 신규한 인광체 혼합물을 포함하는 pc-LED (인광체 변환 발광 디바이스) 에 관한 것이다. 인광체 혼합물은 보라색 스펙트럼 영역에서 방출하는 반도체를 갖는 인광체 변환된 LED 에 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 발광 디바이스를 포함할 수도 있는 조명 시스템 및 동적 조명 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 본 발명에 따른 인광체 혼합물의 제조 방법 및 일반적인 조명 및/또는 특수 조명에서의 사용을 위한, 청색, 보라색 및/또는 자외 방사선의 더 긴 파장을 갖는 광으로의 변환을 위한 발광 디바이스, 특히 발광 다이오드 (LED) 에서의 그의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 인광체 혼합물은 특히, 예를 들어, 식물 재배를 위한 특수 조명 시스템에서 상이한 정도의 엽록소 흡수로의 동적 순응 또는 백색광 스펙트럼의 경우에 인체에서 멜라토닌 합성의 상이한 레벨의 활성화와 같은 특정 특성들을 갖는 백색 또는 컬러 광 스펙트럼의 생성을 위한 동적 조명 시스템에서 사용하기에 적합하다.
그 동안 일반 조명에서뿐만 아니라 또한 특수 조명 응용에서의 LED 의 큰 역할 증가는 지금까지 종래 조명 기술에 비해 더 큰 에너지에 주로 기초하였다. 특히 백색 광의 생성을 위한, 인광체 변환 (phosphor conversion) 의 원리를 통한 스펙트럼 조성의 가변성외에도, 색 품질, 특히 색위치 (colour location), 색온도 및 연색 (colour rendering) 과 같은 추가 양태들은, 종래를 광 소스를 사용하여, 있다손 치더라도 매우 제한된 정도로만 달성될 수 있으며, 점점 더 중요해지고 있다. 또한, LED 기반 조명 기술의 주요 이점은 원칙적으로 램프에서 방출된 광의 상이한 스펙트럼 분포를 갖는 상이한 광 소스를 조합하여, 예를 들어, 시간의 함수로서, 색온도 또는 광 스펙트럼에 커플링되는 다른 파라미터들을 변경할 수 있는 동적 조명 시스템이 달성될 수 있게 하는, 조명 시스템을 제공할 수 있는 무제한적인 능력에 있다. 이러한 유형의 동적 조명 시스템의 예는 공개 특허 명세서 US 2004/0105264 A1, EP 1 886 708 A1, WO 2012/033750 A1 및 DE　10 2013 208 905 A1 에 나타나 있다.
US 2004/0105264 A1은 다수의 광 소스 조명 디바이스를 포함하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 그의 설계 및 구성은 특정 응용의 조명 요건으로부터 도출된다. 결과적인 조명 디바이스는 가장 효율적이고 비용 효율적인 방식으로 시각적 작업의 최적 성능을 위해 올바른 조명 실시의 원리에 따라 조명을 제공한다. 센서 및 논리 제어와의 커플링은 변화하는 사용자 요구에 따라 조명 세기 및 스펙트럼이 변경될 수 있게 한다.
EP 1 886 708 A1은, 광이 상이한 스펙트럼 조성에서 생성될 수 있는, 루미네어의 제어를 위한 방법에 기초한 "멜라토닌 보호" 작용을 갖는 루미네어를 제공하며,그 제어에서, 생성된 광의 스펙트럼 조성은 미리설정된 시간 스킴에 따라 선택된다.
WO 2012/033750 A1 은 발광 다이오드 (LED) 광 소스에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 장식 조명 기능을 갖는 LED 기반 광 소스에 관한 것이다. 그 명세서는, 적어도 하나의 LED 소스가 복수의 색 중 각각의 연관된 하나의 색으로 연관된 광 출력을 방출하도록 구성되는 복수의 발광 다이오드 (LED) 소스; 및 상기 연관된 광 출력의 변화 패턴 및 옵저버에게 보여질 수 있는 상기 복수의 색으로 방출되는 광의 대응하는 변화 패턴을 확립하기 위해 상기 LED 소스에 선택적으로 에너지를 공급하도록 구성된 제어기를 포함하는 광 소스 시스템을 청구한다.
DE 10 2013 208 905 A1는 생물학적으로 최적화된 광의 제공을 위한 개념 및 이 개념에 기초한 과학적 지식을 설명한다. 적어도 하나의 특정 특징에 의해 구별되는 생물학적으로 최적화된 조명 상황이 국부적으로 확립될 수 있는 대응하는 조명 시스템 및 조명 방법이 제공된다.
조명 시스템에서 광 소스로서 LED 의 이용은 원칙적으로 시간의 함수로서 동적으로 순응되는 광 스펙트럼을 달성하기 위해 램프에서 광범위하게 다양한 기본 스펙트럼을 함께 조합할 수 있는 무제한적인 능력을 허용한다. 가색 혼합 법칙에 따라, 예를 들어 순수한 색으로 방출하고 광 생성 (적색-녹색-청생-보라색) 을 위한 인광체를 필요로 하지 않는 반도체 LED 를 서로 연결하여 넓은 동적 범위의 색온도 또는 기타 스펙트럼 특성을 내는 것이 가능하다. 개별적으로 제어 가능한 채널의 수로 인한 이러한 구성의 단점은 이러한 목적에 필요한 제어 시스템의 복잡성이다. 여기에 주어진 예에서, 이것은 4 개의 개별 광 소스의 적절한 조합을 용이하게 해야 한다. 필요한 제어 전자 장치 외에도, 예를 들어 개개의 채널을 위한 조명 시스템에서 대응하는 공급 라인을 제공할 필요가 또한 있으며, 이는 결국 필요한 최소 설치 공간에 악 영향을 줄 수 있다.
따라서, 특정 동적 조명 응용에 필요한 조명 채널 수를 가능한 작게 유지하는 것을 목표로 한다.
인광체 변환에 의한 광 생성에 지금까지 사용된 주요 개념은, 청색 에너지 풍부 광이 형광 인광체를 포함하는 인광체 층에 부분적으로 흡수되어 더 낮은 에너지 또는 더 긴 파장의 광으로 변환되는 청색 방출 반도체 다이오드를 기반으로 한다. 여기서 녹색, 황색, 주황색 및/또는 적색 광을 방출하는 인광체가 일반적이다. 흡수되지 않은 남은 청색 광과의 상호 작용과 정확한 혼합 비율에서의 이들 인광체의 조합은 방출된 광의 색위치에 관하여 맞춤화된 광 스펙트럼을 생성할 가능성을 낳는다. 이를 위한 기초는 반도체 다이오드 및 인광체에 의해 방출된 다양한 광 주파수의 가색 혼합이다. 인광체 층에 존재하는 개개의 인광체의 혼합물 조성을 변화시킴으로써, 대체로 시스템으로부터 방출된 광의 색위치는 특정 한계 내에서 조정될 수 있다.
예를 들어 오르토실리케이트 ((Sr,Ba)2SiO4:Eu2+, EP 1 970 970 A2 참조) 와 같은 녹색, 황색 또는 주황색 광을 방출하는 널리 확산된 인광체 시스템은 여전히 청색 광뿐만 아니라 보라색 광에 의한 방출로 충분히 여기될 수 있다. 예를 들어, 질화물계 시스템 ((Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+, WO 2010/074963 A1 참조) 와 같은 일반적인 적색 방출 인광체는, 대조적으로, 또한 청색 광에 더하여, 보라색 광 그리고 심지어 녹색 광에 의해 여기될 수 있다.
일반적으로 종래의 구성에서, 청색 방출 반도체 다이오드, 청색 광에 의해 여기되는 녹색 방출 인광체, 및 또한 녹색 방출 인광체로부터의 녹색 광에 의해 추가적으로 여기될 수도 있는 적색 방출 인광체로 이루어지는데, 이는 다음의 문제를 초래한다: 광 스펙트럼의 녹색 영역에서의 상기 여기성으로 인해 녹색 인광체에 의해 방출되는 광의 일부를 적색 인광체가 흡수한다. 보라색 방출 반도체 다이오드가 보라색 광에 의해 여기되는 청색 방출 인광체 및 또한 추가로 청색 방출 인광체로부터의 청색 광에 의해서 여기되는 녹색 방출 인광체와 조합되는 경우, 유사한 문제가 발생한다. 여기서도, 녹색 인광체는 청색 인광체로부터 일부 청색 광을 흡수한다.
이 재흡수 효과로 인해, 궁극적으로 백색 광을 발생시키는 3가지 원색은 전적으로 LED 에서 서로 독립적으로 조정될 수 없다. 청색 반도체 LED 를 갖는 구성의 경우, 인광체 혼합물 내의 적색 방출 인광체의 대응하여 더 높은 질량 비율로 인한 스펙트럼에서의 적색 분율의 증가는 동시에 적색 인광체에 의해 녹색 광의 재흡수로 인해 결과 스펙트럼에서 녹색 광 분율의 과비례 감소 (over-proportionate reduction) 를 초래한다. 이를 보상하기 위해, 결과적인 사전 지정된 색위치가 유지될 수 있도록 녹색 인광체의 질량 비율이 증가되야 한다. 보라색 방출 반도체 LED 를 갖는 구성의 경우, 녹색 인광체의 더 높은 질량 농도로 인해 스펙트럼에서 녹색 분율이 증가하면 스펙트럼에서 청색 광 분율이 과비례 감소를 초래하고, 이는 청색 인광체의 질량 비율의 대응하는 증가에 의해 보상되어야 한다. 그러나, 인광체 층에서 인광체 질량 농도의 결과적인 증가로 인해, 인광체 층의 변환 효율이 기술된 두 경우 모두에서 하락하고, 이는 방사 측정의 방사선 출력의 감소 그리고 이에 따라 인광체 변환 LED 의 더 낮은 밝기 및 결과적으로 감소된 전체 효율을 초래한다.
2개의 인광체, 일반적으로 녹색 방출 인광체 및 적색 방출 인광체와 조합하여 청색 방출 반도체를 현재 주로 보통 사용함으로써 인광체 조성에만 의존하는 인광체 변환 LED 에 의해 방출되는 광의 명확히 특정되는 색위치가 생긴다. 여기서 청색 방출 반도체에 의해 방출된 광은 인광체 변환 LED 에 의해 방출된 광의 필수 구성 요소이며, 이것이 없으면 상이한 색위치가 자리 잡는다.
사용된 인광체 및 반도체의 스펙트럼 방출 프로파일로 인해, 인광체 변환된 LED 에 의해 방출된 광의 전체 스펙트럼 프로파일은 특정 색위치와 함께 특정적으로 결정된다. 전체 스펙트럼 프로파일은 차례로 예를 들어 연색 지수 (colour rendering index) 와 같은 방출된 광의 다른 특징적 특성을 결정한다. 색위치 및 관련된 스펙트럼 프로파일의 특이성으로 인해, 스펙트럼 프로파일에 커플링된 특징적 특성이 또한 특이적이다.
따라서, 여기에 기술된 일반적인 구성으로는, 양자 모두 동일한 인광체, 동일한 컬러 로케이션, 동일한 연색성 및/또는 동일한 색 온도, 그러나 스펙트럼 방출 프로파일에 커플링된 상이한 특징적 특성을 갖는 2 개의 상이한 인광체 변환 LED 를 생산할 수 없다.
본 발명의 목적은, 보라색 및/또는 자외 스펙트럼 영역에서 방출하는 반도체가 제공되는 그리고 디바이스 에너지 변환의 전체 효율 (변환 효율) 및 유연성을 향상시키는, 발광 디바이스, 바람직하게는 인광체 변환된 LED 에서 사용되는 인광체 혼합물의 제공이다. 이것은 발광 디바이스의 더 높은 방사 측정의 방사선 출력 및 더 큰 밝기를 낳는다.
본 발명의 다른 목적은, 다른 인광체의 방출된 원색의 변화 없이 그리고 다른 인광체들의 각각의 흡수 및 방출 거동에 의한 상호 영향으로 인해, 하나의 인광체의 질량 비율이 변화될 때 일어나는 방출된 광의 특성의 추가 변화 없이, 서로 독립적으로 개개 인광체들의 원색이 변화될 수 있는 인광체 혼합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 동일한 색위치, 동일한 연색 지수 및/또는 동일한 상관 색 온도를 갖지만, 그들의 스펙트럼 프로파일 및 그에 커플링된 특정 특성들에 관하여 상이한, 상이한 발광 디바이스, 이를테면 바람직하게는 LED 의 제조를 가능하게 하는 인광체 혼합물의 제공에 있다.
본 출원의 맥락에서 "동일한" 은 다음을 의미한다
(1) 색위치의 경우, CIE-1931 표준 밸런시 시스템 (2° 표준 옵저버) 에서 비교될 다양한 발광 디바이스의 색위치의 x 색 좌표 사이의 차이의 값은 ≤ 0.007 이고; 이것은, 비교될 색위치의 (동일한 컬러 시스템에서 유효한) y 색 좌표 간의 차이 값에도 적용된다;
(2) (CIE 13.3-1995 에 따라 결정되는) 일반 연색 지수 Ra 의 경우, 발광 디바이스의 비교에서 일반 연색 지수 사이의 상대적인 차이는 ≤ 7 %이다;
(3) 상관된 색 온도 (K 단위) 의 경우, 발광 디바이스의 비교에서 상관된 색 온도 사이의 상대적인 차이는 ≤ 10 %이다;
(4) (DIN SPEC 5031-100에 따라 결정됨) 멜라토닌 억제 레벨 Kmel,v 의 경우, 발광 디바이스의 비교에서 멜라토닌 억제 레벨 사이의 상대적인 차이는 ≤ 5 %이다; 그리고
(5) 여기서 명시적으로 언급되지 않은 추가 파라미터의 경우, 발광 디바이스들의 비교에서 이들 파라미터 사이의 상대적인 차이는 ≤ 10 %, 바람직하게는 ≤ 7 %, 보다 바람직하게는 ≤ 5 % 이다.
스펙트럼 프로파일에 커플링된 특정 특성은 예를 들어, 스펙트럼에서 개개의 색 또는 색 범위의 비율 및 강도이다. 따라서, 예를 들어, 상이한 청색 함량을 갖는 광이 인간에 대한 광의 생물학적 효과가 광 개념의 중심에 있는 "인간 중심 조명" 응용을 위한 동적 조명 시스템에서 사용된다. 상이한 적색 함량을 갖는 광은, 예를 들어 상이한 엽록소 흡수도를 고려하는 식물 재배에 적합화된 특수 조명 시스템에서 사용될 수 있다.
본 발명의 목적은, 예를 들어 "인간 중심 조명" 응용 또는 식물 재배에 적합한 이러한 유형의 동적 조명 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래 기술로부터 공지된 시스템에 비해 구성의 복잡성이 덜한 것에 의해 구별되는 동적 조명 시스템의 제조를 용이하게 하는 인광체 혼합물을 제공하는 것이다.
마지막으로, 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 인광체 혼합물을 함유하는 발광 디바이스, 대응하는 조명 시스템, 본 발명에 따른 인광체 혼합물의 제조 방법, 및 광 변환을 위한 발광 디바이스에서의 그의 용도를 제공하는 것이다.
놀랍게도, 전술한 목적들은, 가시광의 녹색 스펙트럼 영역에서 방출하고 보라색 및/또는 자외 스펙트럼 영역에서 여기될 수 있는 적어도 하나의 인광체를 포함하고, 가시광의 청색 스펙트럼 영역에서 방출하고 보라색 및/또는 자외 스펙트럼 영역에서 여기될 수 있거나, 가시광의 청록색 스펙트럼 영역에서 방출하고 청색, 보라색 및/또는 자외 스펙트럼 영역에서 여기될 수 있거나, 가시광의 주황색 스펙트럼 영역에서 방출하고 청색, 보라색 및/또는 자외 스펙트럼 영역에서 여기될 수 있거나 또는 가시광의 적색 스펙트럼 영역에서 방출하고 청색, 보라색 및/또는 자외 스펙트럼 영역에서 여기될 수 있는 적어도 하나의 추가 인광체를 포함하는 인광체 혼합물에 의해 달성된다는 것을 알아냈다.
또한, 본 발명의 발명자들은 놀랍게도, 본 발명에 따른 인광체 혼합물이, 사용되는 인광체 혼합물로부터 나오는 개개의 광 스펙트럼의 조합에 의해 하나 이상의 특정 상관된 색온도의 백색 광 또는 다양한 파장으로 구성되는 컬러 광이 생성되는 일반 및 특수 조명에서의 응용을 위한, 발광 디바이스, 특히 LED 에서의 변환 재료로서 사용에 적합하다는 것을 알아냈다.
생성된 광 스펙트럼은 또한, 여기서, 예를 들어, 백색 광 스펙트럼의 경우에, 인체에서 멜라토닌 합성의 상이한 활성화 레벨 또는 예를 들어, 식물 재배를 위한 특수 조명 시스템의 경우에, 상이한 엽록소 흡수 레벨로의 동적 순응과 같은, 응용에 따라, 소정의 특성들을 가질 수도 있다.
전술한 목적은 특히 다음을 포함하는 인광체 혼합물에 의해 달성된다
i.) 하기 식 (1) 또는 식 (2) 의 하나 이상의 화합물 (i)
(Ba,Sr,Ca)2-cM1 cMg1-dM2 dSi2O7-e-f+dFeClf:Eu,Mn (식 (1))
식 중:
M1 = 하나 이상의 알칼리 금속 원소;
M2 = Zr 및/또는 Hf;
0 ≤ c ≤ 0.3;
0 ≤ d ≤ 0.3;
0 ≤ e ≤ 0.3; 및
0 ≤ f ≤ 0.3;
(Ba,Sr,Ca)a-v-yAyM1 b-eM2 eM3 vOc-e-yNe+vXx+y:Eu (식 (2))
식 중:
A = Na 및/또는 K;
M1 = B, Al, Ga, In, Tl 및/또는 Sc;
M2 = Si 및/또는 Ge;
M3 = Y, Lu 및/또는 La;
X = F 및/또는 Cl;
0.65 ≤ a ≤ 1.0;
0 ≤ y ≤ 0.1·a;
10.667 ≤ b ≤ 11.133;
0 ≤ e ≤ 5.0;
0 ≤ v ≤ 0.1·a;
17.00 ≤ c ≤ 17.35;
0 ≤ x ≤ 5.0;
0.0584 ≤ a/b ≤ 0.0938;
0.0375 ≤ a/c ≤ 0.0588; 및
v = 0 인 경우 2·a + 3·b = 2·c + x;
ii.) (Sr,Ba,Ca)3MgSi2O8:Eu2+; (Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu; BaMgAl10O17:Eu2+; Sr4Al14O25:Eu2+; BaSi2O2N2:Eu2+; Lu3(Al,Ga)5O12:Ce3+; LiCaPO4:Eu2+ 및 이들의 혼합물로 이루어지는 청색- 또는 청록색-방출 인광체의 군으로부터 선택되는, 하나 이상의 화합물 (ii);
및/또는
iii.) (Sr,Ba)3SiO5:Eu2+; (1-x)(Sr,Ca)AlSiN3·x(Si2N2O):Eu2+ (식중 0 < x < 1); (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+; (Ca1-xSrx)S:Eu2+ (식중 0 ≤ x ≤ 1); SrLiAl3N4:Eu2+; 3.5 MgO·0.5 MgF2·GeO2:Mn4+; K2(Si,Ti)F6:Mn4+; (Ba,Sr,Ca)3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+; Ba2(Lu,Y,Gd)1-xTbx(BO3)2Cl:Eu2+/3+ (식중 0 ≤ x ≤ 1); Ba2Mg(BO3)2:Eu2+; La2O2S:Eu3+; (Sr,Ca,Ba)2Si5N8:Eu2+; (Sr,Ca,Ba)2Si5-xAlxN8-xOx:Eu2+ (식중 0　≤　x　≤　3.0); EAdEucEeNfOx (식중 EA = Ca, Sr 및/또는 Ba; E = Si 및/또는 Ge; 0.80　≤ d ≤ 1.995; 0.005 ≤ c ≤ 0.2; 4.0 ≤ e ≤ 6.0; 5.0 ≤ f ≤ 8.7; 0 ≤ x ≤ 3.0; 및 2·d　+ 2·c + 4·e = 3·f + 2·x); A2-0.5y-xEuxSi5N8-yOy (식중 A = Ca, Sr 및/또는 Ba; 0.005 ≤ x ≤ 1.0; 및 0.1 ≤ y ≤ 3.0), 특히 (Sr,Ba)1.77Eu0.08Si5N7.7O0.3; Ma2-y(Ca,Sr,Ba)1-x-ySi5-zMezN8:EuxCey (식중 Ma = Li, Na 및/또는 K; Me = Hf4+ 및/또는 Zr4+; 0.0015 ≤ x ≤ 0.20; 0 ≤ y ≤ 0.15; 및 z < 4.0) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 주황색- 또는 적색-방출 인광체의 군으로부터 선택되는, 하나 이상의 화합물 (iii);
하기 조건 (A) 또는 (B) :
(A) w(i) = ≥ 35 내지 ≤ 95 중량 %,
w(ii) = ≥ 0 내지 ≤ 5.0 중량 % 그리고
w(iii) = ≥ 5.0 내지 ≤ 50 중량%;
(B) w(i) = ≥ 35 내지 ≤ 85 중량%,
w(ii) = > 5.0 내지 ≤ 65 중량 % 그리고
w(iii) = ≥ 0 내지 ≤ 45 중량%
가 만족되고,
여기서 w(i) 는 화합물 (i) 의 중량 비율 (중량 %) 를 나타내고, w(ii) 는 화합물 (ii) 의 중량 비율 (중량 %) 를 나타내고, w(iii) 는 화합물 (iii) 의 중량 비율 (중량 %) 를 나타내고, 각 경우에 인광체 혼합물의 총 중량을 기준으로 하고;
단,
31.7 중량% 의 Sr2.5Eu0.12Ca0.38MgSi2O8;
63.5 중량% 의 Ba1.9Eu0.1Mg0.95Zr0.05Si2O7.05; 및
4.8 중량% 의 CaAlSiN3:Eu 을 포함하는 인광체 혼합물은 제외된다.
또한,
a) 인광체 (i) 의 중량 m(i), 인광체 (ii)의 중량 m(ii) 및/또는 인광체 (iii) 의 중량 m(iii) 을 칭량하는 단계; 및
b) 단계 a)에서 칭량된 인광체 (i), (ii) 및/또는 (iii) 의 중량을 혼합하는 단계
를 포함하는 본 발명에 따른 인광체 혼합물의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 인광체 혼합물은 청색, 보라색 및/또는 자외 방사선을 더 긴 파장의 광으로 변환하기 위한 발광 디바이스에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 1차 광 소스 및 본 발명에 따른 적어도 하나의 인광체 혼합물을 갖는 발광 디바이스를 제공한다.
또한, 적어도 2 개의 발광 디바이스, 바람직하게는 LED 를 포함하는 조명 시스템이 청구되며, 여기서 적어도 2 개의 발광 디바이스는 동일한 색위치 및/또는 동일한 연색 지수 및/또는 동일한 상관 색온도를 갖는 광을 방출하고 적어도 2개의 발광 디바이스로부터의 광은 스펙트럼 조성에 관하여 서로 상이하고, 적어도 2개의 발광 디바이스의 각각은 적어도 2개의 상이한 인광체를 포함하고, 인광체들 중 적어도 하나는 보라색 광에 의해 여기될 수 있으며 선택적으로 자외 광에 의해 여기될 수 있고 450 nm 에서의 상대 여기성이 ≤ 65%, 바람직하게는 ≤ 60%, 더 바람직하게는 ≤ 55%, 더욱 바람직하게는 ≤ 40% 및 가장 바람직하게는 ≤ 30% 이고, 여기 스펙트럼에서의 최대 여기성은 100 % 에 대응한다.
또한, 본 발명에 따른 2 개의 발광 디바이스를 포함하는 동적 조명 시스템이 청구되며, 여기서 발광 디바이스는 동일한 색 위치 및/또는 동일한 연색 지수 및/또는 동일한 상관 색온도를 갖는 광을 방출하고, 발광 디바이스로부터의 광은 스펙트럼 조성에 관하여 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
인광체 혼합물, 발광 디바이스 및 조명 시스템에 사용되는 인광체 중 적어도 하나는 비재흡수성이며, 이는 이 인광체가 보라색 스펙트럼 영역 (400 내지 430 nm) 및 선택적으로 자외 스펙트럼 영역 (100 내지 399nm) 및/또는 일부 경우에 청색 스펙트럼 영역 (431 내지 약 449nm) 에서의 광 방출로 여기될 수 있지만, 스펙트럼 영역 ≥ 450 nm 에서 광을 현저히 흡수하지는 않는다는 것을 의미하며, 이는 450nm 에서의 상대 여기성이 ≤ 65%, 바람직하게는 ≤ 60%, 더 바람직하게는 ≤　55%, 더욱 바람직하게는 ≤ 40% 그리고 가장 바람직하게는 ≤ 30% 임을 의미하고, 여기 스펙트럼에서의 최대 여기성은 100 % 에 대응한다. 이 스펙트럼 영역 (≥　450 nm) 은 청색, 청록색, 녹색, 황색, 주황색 및 적색광을 부분적으로 포함한다. 이러한 이유로, 인광체 혼합물의 적어도 하나의 성분의 중량 비율은, 다른 인광체의 방출된 원색에서 발생하는 변화 없이 그리고 다른 인광체의 각각의 흡수 및 방출 거동의 상호 영향으로 인한, 방출된 광의 특성이 더 변화됨이 없이 다른 성분의 중량 비율에 무관하게 변화될 수 있다. 이것은 시스템의 전체 효율성 및 유연성을 향상시킨다.
도 2 및 3은 본 발명에 따른 인광체 혼합물에서 비재흡수성 인광체로서 사용되는 화합물 (i) 의 여기 스펙트럼을 보여준다.
인광체의 상대 여기성은 여기 스펙트럼으로부터 다음과 같이 결정될 수 있다: 여기 스펙트럼의 최대 값은 기준 값으로서 여기서 100 % 로 설정되며, 다음으로, 일반적으로 최대 값 이하인 모든 다른 값은 최대 값의 백분율로 계산되고 이에 대응하여 여기 광의 파장에 대해 플롯팅된다. 각각의 경우에 고려되는 파장에서의 인광체의 상대 여기성은 이러한 방식으로 얻어진 다이어그램으로부터 결정될 수 있다.
본 출원의 맥락에서, 자외 광은 방출 최대치가 100 와 399 nm 사이에 있는 광을 나타내고, 보라색 광은 방출 최대치가 400 과 430 nm 사이에 있는 광을 나타내고, 청색 광은 방출 최대치가 431 과 480 nm 사이에 있는 광을 나타내고, 청록색 광은 방출 최대치가 481 과 510 nm 사이에 있는 광을 나타내며, 녹색 광은 방출 최대치가 511 와 565 nm 사이에 있는 광을 나타내고, 황색 광은 방출 최대치가 566 와 575 nm 사이에 있는 광을 나타내며, 주황색 광은 방출 최대치가 576 과 600 nm 사이에 있는 광을 나타내고, 적색 광은 방출 최대치가 601 과 750 nm 사이에 있는 광을 나타낸다.
본 발명에 따른 인광체 혼합물에서 추가의 구성 성분으로서 사용되는 인광체는 보라색 스펙트럼 영역에서의 발광으로 쉽게 여기될 수 있다. 가색 혼합 법칙에 따르면, 색 위치를 명확하게 지정하기 위해 3가지 원색이 항상 필요하다. 2 개의 인광체와 조합하여 청색 방출 반도체를 사용하는 경우, 청색 반도체 LED 로부터의 광은 이들 원색 중 하나이다. 인광체가 청색 스펙트럼 영역에서 방출하는, 보라색 방출 반도체와 조합하여 인광체 혼합물에서 보라색 여기성 인광체를 사용하는 경우, 이제 인광체 변환된 LED 로부터의 결과 광에서의 반도체의 보라색 분획과 청색 방출 인광체의 청색 분획 사이에 교환가능성이 발생한다.
이것은 색위치 그리고 따라서 스펙트럼 프로파일의 특이성을 극복하는데, 왜냐하면 가색 혼합에서 단파 원색은 이제 청색 방출 인광체로부터 또는 보라색 방출 반도체로부터 나올 수 있거나 또는 그 2 성분들의 혼합일 수 있기 때문이다. 이로써, 상이한 비율의 동일한 인광체로, 동일한 색 위치를 갖지만 상이한 스펙트럼 프로파일을 갖는 상이한 LED 를 제조할 수 있고, 이는 결과적으로 각각의 스펙트럼 프로파일에 커플링된 상이한 특성을 갖는다.
"인간 중심 조명" 은 포괄적인 용어로 사람이 일반 조명의 조명 개념의 중심에 있도록 의도된 인체에 대한 광의 생물학적 영향을 나타낸다. 이의 일부 양태는, 예를 들어 광에 의한 활성화 (각성) 이다. 이것은 인체에 있어서 멜라토닌 호르몬 함량과 밀접한 연관이 있다. 멜라토닌은 인체 내부 시계를 위한 동기화 촉진제의 역할을 하여 이 내부 시계를 일광의 명/암 리듬에 순응시킨다. 광에 관한 정보는 눈에 있는 특정 광수용체를 통해 내부의 내생 맥박 조정기 (endogenous pacemaker) 로 전달되고, 이는 신체에서의 멜라토닌 합성의 억제에 이른다. 반대로, 비교적 낮은 주변 광 강도 또는 암흑의 경우, 멜라토닌 합성은 억제되지 않으며, 그 결과 멜라토닌은 혈류를 통해 모든 신체 세포로 수송되어 동기화를 위한 정보를 공급한다.
멜라토닌 억제는 스펙트럼 작용 곡선을 가지며, 이의 도움으로 주어진 광 스펙트럼의 멜라토닌 억제 레벨이 원칙적으로 계산될 수 있다. 스펙트럼 작용 곡선과 대응 공식은 DIN SPEC 5031-100 (2015 년 8월자) 에 자세히 설명되어 있다.
자연 일광의 스펙트럼 또는 색온도는 일반적으로 하루 동안 변화한다. 정오에는, 높은 조명 강도로, 일광은 비교적 높은 색온도를 가지며, 따라서 스펙트럼의 청색 영역에서 비교적 높은 함량을 갖는 반면, 황혼이나 일출 또는 일몰시에, 자연광은 낮은 색온도를 갖고 따라서 비교적 낮은 청색 함량을 갖는다.
조사에 따르면, 광의 청색 함량은 일반적으로 동일한 강도에서 광의 적색 함량보다 멜라토닌의 분비를 현저히 더 큰 정도로 억제할 수 있음이 나타났다. 도 1은 이러한 의존성을 보다 자세히 보여준다. 곡선 "C" 는 멜라토닌 분비 억제, 즉 "멜라토닌 억제" 에 대해 실험적으로 결정된 작용 스펙트럼을 나타낸다. 정사각형 기호는 Thapan, 2001 에 따른 대응 데이터를 보여주고, 삼각형 기호는 Brainard, 2001 에 따른 대응 데이터를 보여준다. 비교를 위해, 이 다이어그램은 야간 시야 (vision) (곡선 "V" ") 및 일광 시야 (곡선 "V") 에 대한 인체 눈의 민감도를 또한 보여준다. Brainard 에 따른 약 480 nm, 보다 정확하게 464 nm, 또는 Thapan 에 따른 468 nm, 즉 스펙트럼의 청색 영역에서의, 멜라토닌 억제를 위한 파장 최대, 및 약 520 nm 내지 560 nm 의 현저한 감소를 볼 수 있다. 따라서 약 560 nm보다 큰 파장을 갖는 방사선은 멜라토닌 분비의 억제에 대한 매우 낮은 가능성만을 갖는다.
사람이 밤에 인공 광에 노출되면, 일반적으로 이 사람의 멜라토닌 분비가 인공 광에 의해 악영향을 받거나, 특히 저해되어, 이 사람의 혈액으로 멜라토닌의 방출이 이에 대응하여 감소될 가능성이 있다. 결과적으로, 예를 들어, 수면의 질 저하 또는 심지어 면역계의 약화와 같은 바람직하지 않은 영향이 배제될 수 없다. 밝기가 증가함에 따라 멜라토닌 억제가 증가하기 때문에 바람직하지 않은 효과는 광의 강도가 강할수록 더 두드러질 것으로 예상된다. 또한 밤에 사람이 광에 더 오래 노출될수록 바람직하지 않은 효과가 더 크다고 추정될 수 있다.
상술한 본 발명의 개념은 발광 디바이스에서 인광체 혼합물의 조성의 변화에 의해 상이한 멜라토닌 억제 레벨을 가지며 그와 달리 동일한 상관된 색 온도 그리고 따라서 동일한 색위치를 갖는 광 스펙트럼을 허용한다. 조성에서의 이러한 변화는 예를 들어 인광체 혼합물의 적어도 하나의 성분 (인광체) 의 중량 비율을 변화시킴으로써 수행될 수 있다. 대응하는 LED 스펙트럼들은 도 4 ~ 도 6 에 도시된다.
청색 방출 반도체 LED 및 대응하는 변환 인광체에 의해 백색광 스펙트럼이 생성될 때, 멜라토닌 억제 레벨에서 현저한 차이를 갖는 그러한 광범위하게 변화하는 스펙트럼으로는 동일한 색 위치가 달성될 수 없는데, 왜냐하면 이 경우에 청색 반도체 LED 로부터의 광은 항상 인광체 변환된 LED 에 의해 방출된 전체 광의 필수 구성 요소 (integral constituent) 이기 때문이다.
예를 들어, "인간 중심 조명" 시스템과 같은 동적 조명 시스템은 예를 들어 일중 시간에 따라 램프로부터 방출되는 광의 스펙트럼 프로파일을 변경하여, 예를 들어, 상관된 색온도를 자연 일광에 매칭시킬 수 있다. 예를 들어, Vossloh-Schwabe 로부터 알려진 보다 복잡한 구조를 갖는 동적 조명 시스템은 또한, 동시에 마찬가지로 불가피하게 예를 들어, 일반 연색 지수와 같은 스펙트럼 프로파일에 커플링된 추가 특성 파라미터들을 변화시킬 필요가 없이, 상관된 색온도외에도, 방출된 스펙트럼의 멜라토닌 억제 레벨을 변화시킬 수 있다. 이는 적절한 방식으로 서로 결합되어야 하는 4 개의 기본 스펙트럼을 추가함으로써 복잡한 구조를 통해 달성된다 (Vossloh-Schwabe, Light + Building 2016, press kit, p. 20). 여기서 기본 스펙트럼은 단색 순수 반도체 LED 및 인광체 변환 LED 양자 모두로 구성될 수 있다.
유사한 개념과 비교하여 본 발명에 따른 조명 시스템의 현저한 이점은, 예를 들어, 색위치를 변화시키지 않고 단순한 첨가 조합 상에서, 사실상 동일한 색위치를 양자 모두 갖고 각각 백색광 스펙트럼으로 이루어지는, 2 개의 광 채널로만, 멜라토닌 억제 레벨에서의 연속적인 시프트가 달성될 수 있다는 사실에 기초한다. 이것은 이로 제조되는 동적 조명 시스템의 복잡성을 현저히 줄인다. 이러한 장점외에도, 발광 채널들 중 하나가 고장나더라도, 나머지 채널로부터 방출된 광이 여전히 보통의 백색 점을 갖고 일반 조명에 이용될 수 있기 때문에, 신뢰성이 추가로 언급되어야 한다. 특히 단색 방출 LED를 사용하는 복잡한 다중 채널 시스템은 더 이상 이 장점이 없다.
바람직한 실시형태들은 종속항들에 기재된다.
도 1: 망막에 닿는 광의 파장의 함수로서 멜라토닌 분비의 억제 그래프.
도 2: 517　nm 에서의 방출을 위한 Ba1.90Eu0.10Mg0.95Zr0.05Si2O7.05 의 여기 스펙트럼.
도 3: 521　nm 에서의 방출을 위한 Ba0.63075Eu0.12Al11O17.25F0.0015 (연속선), Ba0.63075Eu0.12Al10.8Sc0.2O17.25F0.0015 (파선) 및 Ba0.85575Eu0.12Al10.85Si0.15O17.25N0.15F0.0015 (점선) 의 여기 스펙트럼.
도 4: LED 예 1 및 2 의 발광 스펙트럼.
도 5: LED 예 3 및 4 의 발광 스펙트럼.
도 6: LED 예 5 및 6 의 발광 스펙트럼.
정의
본 출원에서 사용되는 바와 같이, 여기서 동의어로 사용되는 용어 "인광체" 또는 "변환 인광체" 는 하나 이상의 방출 중심을 갖는 입자 형태의 형광 무기 재료를 의미한다. 방출 중심은 활성화제, 보통, 예를 들어, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu 와 같은 희토류 금속 원소의 원자 또는 이온, 및/또는 예를 들어 Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au 및 Zn 과 같은 전이 금속 원소의 원자 또는 이온 및/또는 예를 들어 Na, Tl, Sn, Pb, Sb 및 Bi 와 같은 주족 금속 원소의 원자 또는 이온에 의해 형성된다. 인광체 또는 변환 인광체의 예는 가넷계 인광체, 실리케이트계, 오르토실리케이트계, 티오갈레이트계, 황화물계 및 질화물계 인광체를 포함한다. 본 발명의 의미에서 인광체 재료는 양자 구속 효과가 없다. 이러한 유형의 비 양자 구속 인광체 재료는 이산화규소 코팅이 있거나 없는 인광체 입자일 수 있다. 본 출원의 의미에서 인광체 또는 변환 인광체는 전자기 스펙트럼의 특정 파장 영역, 바람직하게는 청색, 보라색 또는 자외 스펙트럼 영역에서 방사선을 흡수하고, 전자기 스펙트럼의 다른 파장 영역에서, 바람직하게는 적색, 주황색, 황색, 녹색, 청록색 또는 청색 스펙트럼 영역에서 가시광을 방출하는 재료를 의미하는 것으로 여겨진다. 용어 "방사선 유도 방출 효율" 도 이와 관련하여 이해되어야 하며, 즉, 변환 인광체는 특정 파장 영역에서 방사선을 흡수하고 특정 효율로 다른 파장 영역에서 방사선을 방출한다. 용어 "방출 파장에서의 시프트" 는 변환 인광체가 상이한 파장, 즉 다른 또는 유사한 변환 인광체와 비교하여, 더 짧거나 더 긴 파장쪽으로 시프트된, 광을 방출하는 것을 의미하는 것으로 여겨진다.
본 발명에 따른 인광체 혼합물은 성긴 재료 (loose material), 분말 재료, 두껍거나 얇은 층 재료 또는 필름의 형태의 자립 재료 (self-supporting material) 의 형태일 수 있다. 또한 그것은 캡슐화 재료에 임베딩될 수도 있다. 인광체 혼합물에서 개개의 인광체는 예를 들어, 하나 이상의 코팅 재료와 같은 보충 재료를 포함할 수도 있다.
용어 "캡슐화 재료" 는 본 발명에 따른 인광체 혼합물을 캡슐화하는 투광성 매트릭스 재료에 관한 것이다. 투광성 매트릭스 재료는 실리콘, 중합체 (액체 또는 반고체 전구체 재료, 이를테면 모노머로 형성됨), 에폭사이드, 유리 또는 실리콘과 에폭사이드의 혼성체일 수 있다. 중합체의 구체적이지만 비제한적인 예는 플루오르화 중합체, 폴리아크릴아미드 중합체, 폴리아크릴산 중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리아닐린 중합체, 폴리벤조페논 중합체, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 중합체, 실리콘 중합체, 알루미늄 중합체, 폴리비스페노 중합체, 폴리부타디엔 중합체, 폴리디메틸실록산 중합체, 폴리에틸렌 중합체, 폴리이소부틸렌 중합체, 폴리프로필렌 중합체, 폴리스티렌 중합체, 폴리비닐 중합체, 폴리비닐부티랄 중합체 또는 퍼플루오로시클로부틸 중합체를 포함한다. 실리콘은 겔, 이를테면 예를 들어 Dow Corning® OE-6450, 엘라스토머, 이를테면 예를 들어Dow Corning® OE-6520, Dow Corning® OE-6550, Dow Corning® OE-6630, 및 수지, 이를테면 예를 들어, Dow Corning® OE-6635, Dow Corning® OE-6665, Nusil LS-6143, 및 Nusil, Momentive RTV615, Momentive RTV656 로부터의 다른 제품 및 다른 제조업자로부터의 많은 다른 제품들을 포함할 수도 있다. 또한, 캡슐화 재료는 (폴리)실라잔, 이를테면 예를 들어 개질된 유기 폴리실라잔 (MOPS) 또는 퍼하이드로폴리실라잔 (PHPS) 일 수 있다. 캡슐화 재료를 기준으로, 인광체 혼합물의 함량은 바람직하게는 3 내지 80 중량 %의 범위이다.
용어 "코팅 재료" 는 인광체 입자의 표면에 코팅을 형성하는 재료를 의미한다. 용어 "코팅" 은 다른 재료 상에 제공되고 다른 재료의 외표면 또는 용매 접근 가능한 표면을 부분적으로 또는 완전히 커버하는 재료의 하나 이상의 층을 설명하기 위해 여기서 사용된다. 배리어로서 코팅이 외부 물리적 영향 또는 가능한 유해 물질, 이를테면 예를 들어 산소, 수분 및/또는 자유 라디칼의 통과에 대해 여전히 적절한 보호를 제공하는 한, 코팅의 재료 (코팅 재료) 는 코팅된 인광체의 내부 구조내에 적어도 부분적으로 침투할 수도 있다. 이로 인해 인광체의 안정성이 향상되어, 내구성과 서비스 수명이 향상된다. 또한, 일부 실시 형태에서 코팅 재료는 예를 들어 열에 대한 감소된 민감성, 감소된 광 굴절 또는 중합체 또는 캡슐화 재료에서의 인광체 재료의 접착력 향상과 같은 추가 기능성을 인광체에 제공한다. 또한, 하나 이상의 코팅 재료의 도포에 의해 인광체의 입자 표면의 요철 (unevenness) 이 평활화될 수 있다. 이러한 표면 평활화는 인광체의 양호한 가공성을 가능하게 하고 재료 표면에서 방출된 광의 바람직하지 않은 광 산란 효과를 감소시켜, 효율을 증가시킨다.
코팅에 적합한 재료는 특히, 금속 산화물 및 질화물, 특히 알칼리토 금속 산화물, 이를테면 Al2O3, 및 알칼리토 금속 질화물, 이를테면, AlN, 그리고 SiO2 이다. 코팅은 여기서, 예를 들면 유동 층 방법 또는 습식 화학적 방법에 의해 수행될 수 있다. 적합한 코팅 방법은 예를 들어, JP 04-304290, WO 91/10715, WO　99/27033, US　2007/0298250, WO 2009/065480 및 WO 2010/075908 로부터 알려져 있다. 코팅의 목적은 한편으로는 예를 들어 공기 또는 습기에 대한 인광체의 보다 높은 안정성일 수도 있다. 그러나, 그 목적은 또한 코팅 재료의 굴절률 및 코팅의 표면의 적절한 선택을 통한 개선된 광의 커플링 인 및 아웃일 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태
인광체 혼합물
본 발명은, 청구항 1 에 정의된 바와 같은, 식 (1) 또는 식 (2) 의 하나 이상의 화합물 (i), 청색- 및 청록색-방출 인광체의 군으로부터 선택된, 하나 이상의 화합물 (ii), 및/또는 주황색 또는 적색 방출 인광체의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 (iii) 를 포함하는 인광체 혼합물에 관한 것이다. 따라서 본 발명에 따른 인광체 혼합물은 하나 이상의 화합물 (i) 및 화합물 (ii) 및 (iii) 으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 추가 화합물을 포함한다. 따라서 가능한 인광체 혼합물은, 하나 이상의 화합물 (i) 및 하나 이상의 화합물 (ii) 을 포함하는 인광체 혼합물; 하나 이상의 화합물 (i) 및 하나 이상의 화합물 (iii) 을 포함하는 인광체 혼합물; 및 하나 이상의 화합물 (i) 및 하나 이상의 화합물 (ii) 및 하나 이상의 화합물 (iii) 을 포함하는 인광체 혼합물이다.
식 (1) 의 화합물은 피로실리케이트 인광체이며, 이는 WO 2016/173692 A1 로부터 알려져 있다. 식 (2) 의 화합물은 알칼리토 금속 알루미네이트 인광체이며, 이는 WO 2016/150547 A1 로부터 알려져 있다. WO 2016/173692 A1의 개시 내용 및 WO 2016/150547 A1의 개시 내용은 이로써 참조에 의해 본 특허 출원에 원용된다.
식 (1) 또는 식 (2)의 화합물 (i) 및 대응하는 바람직한 실시형태들은 전하 중성, 즉 격자의 양이온 원소의 양전하 및 격자의 음이온 원소의 음전하가 서로 상쇄되는 것을 말할 것도 없다.
바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 인광체 혼합물에서 식 (1) 의 화합물 (i) 은 식 (3) 으로 표현된다:
Ba2-a-b-c-xSraCabM1 cMg1-d-yM2 dSi2O7-e-f+dFeClf:Eux,Mny (식 (3))
식 중:
M1 = Li, Na, K 및/또는 Rb;
M2 = Zr 및/또는 Hf;
0 ≤ a ≤ 1.999, 보다 바람직하게는 0 ≤ a ≤ 1.0, 가장 바람직하게는
0 ≤ a ≤ 0.4;
0 ≤ b ≤ 1.999, 보다 바람직하게는 0 ≤ b ≤ 1.0, 가장 바람직하게는
0 ≤ b ≤ 0.4;
0 ≤ c ≤ 0.3, 보다 바람직하게는 0 ≤ c ≤ 0.2;
0 ≤ d ≤ 0.3, 보다 바람직하게는 0 ≤ d ≤ 0.2;
0 ≤ e ≤ 0.3, 보다 바람직하게는 0 ≤ e ≤ 0.2;
0 ≤ f ≤ 0.3, 보다 바람직하게는 0 ≤ f ≤ 0.2;
0.001 ≤ x ≤ 0.3, 보다 바람직하게는 0.005 ≤ x ≤ 0.2; 및
0 ≤ y ≤ 0.3.
M1 을 함유하는 c ≠ 0 인 식 (3) 의 화합물에 대해, 이하가 바람직하게는 지수 c 에 적용된다: 0.001 ≤ c ≤ 0.3, 보다 바람직하게는 0.01 ≤ c ≤ 0.2.
M2 을 함유하는 d ≠ 0 인 식 (3) 의 화합물에 대해, 이하가 바람직하게는 지수 d 에 적용된다: 0.001 ≤ d ≤ 0.2, 보다 바람직하게는 0.01 ≤ d ≤ 0.1.
식 (1) 또는 (3) 의 화합물 (i) 이 Ba, Sr 및 Ca 원소 중 하나를 초과하여 함유하는 경우, Ba, Sr 및 Ca 의 비는 미리 지정된 실험식 내에서 자유롭게 조절될 수 있다. 식 (1) 또는 (3) 의 화합물 (i) 은 바람직하게는 Ba, Sr 및 Ca 중 하나 이하, 바람직하게는 Ba 또는 Sr 을 함유한다.
식 (1) 의 화합물 (i) 이 원소 M1 중 하나를 초과하여 함유하는 경우, 알칼리 금속 원소들의 비는 미리 지정된 실험식 내에서 자유롭게 조절될 수 있다. 식 (3) 의 화합물 (i) 이 원소 M1 중 하나를 초과하여 함유하는 경우, Li, Na, K 및 Rb 의 비는 미리 지정된 파라미터 내에서 자유롭게 조절될 수 있다. 식 (1) 및 (3) 에서 M1 은 바람직하게는 Na 및/또는 K 이다.
식 (1) 또는 (3) 의 화합물 (i) 이 원소 M2 중 하나를 초과하여 함유하는 경우, Zr 및 Hf 의 비는 미리 지정된 실험식 내에서 자유롭게 조절될 수 있다. 식 (1) 및 (3) 에서 M2 는 바람직하게는 Zr 이다.
식 (1) 또는 (3) 의 화합물 (i) 이 원소 F 및 Cl 중 하나를 초과하여 함유하는 경우에, F 및 Cl 의 비는 미리 지정된 실험식 내에서 자유롭게 조절될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 식 (1) 또는 (3) 에서 위에 언급된 원소의 선호들은 동시에 적용된다.
이하는 바람직하게는 식 (3) 에서 적용된다: c = 0, e = 0 및 f = 0. 식 (3) 에서, d 는 바람직하게는 0 이다. 식 (3) 에서, y 는 바람직하게는 0 이다. 식 (3) 에서, b 는 바람직하게는 0 이다. 식 (3) 에서, M 은 바람직하게는 Na 및/또는 K 이다. 이들 바람직한 실시 형태들은 임의의 원하는 방식으로 서로 결합될 수 있다.
식 (1) 또는 식 (3) 의 화합물 (i) 은 바람직하게는 원소 M, Zr, F 및/또는 Cl 중 적어도 하나를 함유한다.
2가 Eu2+ 형태의 유로퓸은 Ba의 격자 부위에 도펀트로서 혼입되고 후자를 대체한다.
식 (1) 또는 (3) 의 원소 및 파라미터의 바람직한 실시형태들은, 임의의 원하는 방식으로 서로 조합될 수 있다.
식 (1) 또는 (3) 의 화합물은 바람직하게는 대략 370 내지 대략 430 nm 의 자외 및/또는 보라색 광에 의해 여기될 수 있고, 정확한 조성에 따라, 녹색 스펙트럼 영역에서, 바람직하게는 대략 510 내지 대략 520 nm 에서 방출 최대치를 가질 수 있다.
식 (3) 의 특히 바람직한 화합물 (i) 은 하기 식 (3a) 및 (3b) 의 화합물이다:
Ba2-a-b-xSraCabMg1-d-yM2 dSi2O7:Eux,Mny (식 (3a))
Ba2-a-b-c-xSraCabM1 cMg1-ySi2O7-e-f+dFeClf:Eux,Mny (식 (3b))
식 중:
M1 = Na 및/또는 K;
M2 = Zr 및/또는 Hf
0 ≤ a ≤ 1.999, 보다 바람직하게는 0 ≤ a ≤ 1.0;
0 ≤ b ≤ 1.999, 보다 바람직하게는 0 ≤ b ≤ 1.0,
0 < c ≤ 0.3, 보다 바람직하게는 0 < c ≤ 0.2;
0 < d ≤ 0.3; 보다 바람직하게는 0 < d ≤ 0.2;
(0 < e ≤ 0.3 및 0 ≤ f ≤ 0.3) 또는 (0 ≤ e ≤ 0.3 및 0 < f ≤ 0.3);
0.001 ≤ x ≤ 0.3; 및
0 ≤ y ≤ 0.3.
이하는 특히 바람직하게는 식 (3a) 및/또는 (3b) 에 적용된다: 0 ≤ a ≤ 0.6. 이하는 가장 바람직하게는 식 (3a) 및/또는 (3b) 에 적용된다: a = 0. 이하는 특히 바람직하게는 식 (3a) 및/또는 (3b) 에 적용된다: 0 ≤ b ≤ 0.6. 이하는 가장 바람직하게는 식 (3a) 및/또는 (3b) 에 적용된다: b = 0.
특히 바람직한 식 (3) 의 화합물은 하기 표 1에 나타나 있다.
Figure pct00001
표 1: 식 (3) 의 특히 바람직한 화합물.
바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 인광체 혼합물에서 식 (2) 의 화합물 (i) 은 식 (4) 로 표현된다:
(Ba,Sr,Ca)a-d-v-yEudAyM1 b-eM2 eM3 vOc-e-yNe+vXx+y (식 (4))
식 중:
A = Na 및/또는 K;
M1 = B, Al, Ga, In, Tl 및/또는 Sc;
M2 = Si 및/또는 Ge;
M3 = Y, Lu 및/또는 La;
X = F 및/또는 Cl;
0.65 ≤ a ≤ 1.0, 보다 바람직하게는 0.70 ≤ a ≤ 0.80;
0 < d ≤ 1.0, 보다 바람직하게는 0.03 ≤ d ≤ 0.25, 가장 바람직하게는 0.05　≤　d　≤　0.20;
0 ≤ y ≤ 0.1·a, 보다 바람직하게는 0 ≤ y ≤ 0.05a, 가장 바람직하게는
0 ≤ y ≤ 0.03·a;
10.667 ≤ b ≤ 11.133;
0 ≤ e ≤ 5.0, 보다 바람직하게는 0 ≤ e ≤ 1.0, 가장 바람직하게는
0 ≤ e ≤ 0.2;
0 ≤ v ≤ 0.1·a, 보다 바람직하게는 v = 0;
17.00 ≤ c ≤ 17.35;
0 ≤ x ≤ 5.0;
0.0584 ≤ a/b ≤ 0.0938;
0.0375 ≤ a/c ≤ 0.0588; 및
v = 0 인 경우 2·a + 3·b = 2·c + x.
이하가 바람직하게는 식 (4) 에 적용된다:
0.0005 ≤ x + y ≤ 1.0, 보다 바람직하게는 0.001 ≤ x + y ≤ 0.1, 가장 바람직하게는 0.001 ≤ x + y ≤ 0.05;
0.70 ≤ a ≤ 0.80;
0 ≤ e ≤ 0.50;
0.03 ≤ d ≤ 0.25;
10.93 ≤ b ≤ 11.067; 및
17.20 ≤ c ≤ 17.30.
식 (2) 또는 (4) 의 화합물 (i) 이 Ba, Sr 및 Ca 원소 중 하나를 초과하여 함유하는 경우, Ba, Sr 및 Ca 의 비는 미리 지정된 실험식 내에서 자유롭게 조절될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, Ba, Sr 및 Ca 의 총 함량을 기준으로, 식 (2) 또는 (4) 의 화합물 (i) 은 ≤ 10 원자% 의 Sr 및/또는 Ca, 보다 바람직하게는 ≤ 5 원자%의 Sr 및/또는 Ca, 그리고 가장 바람직하게는 ≤ 3 원자% 의 Sr 및/또는 Ca 를 함유한다. 식 (2) 또는 (4) 의 화합물 (i) 은 바람직하게는 원소들 Ba, Sr 및 Ca 중 하나 이하, 특히 바람직하게는 Ba 또는 Sr 을 함유한다.
식 (2) 또는 (4) 의 화합물 (i) 이 원소 A 중 하나를 초과하여 함유하는 경우, Na 및 K 의 비는 미리 지정된 실험식 내에서 자유롭게 조절될 수 있다. 식 (2) 및 (4) 에서 A 는 바람직하게 K 이다.
식 (2) 또는 (4) 의 화합물 (i) 이 원소 M1 중 하나를 초과하여 함유하는 경우, B, Al, Ga, In, Tl 및 Sc 의 비는 미리 지정된 실험식 내에서 자유롭게 조절될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 모든 원소 M1 의 총 함량을 기준으로, 식 (2) 또는 (4) 의 화합물 (i) 는 ≤ 10 원자% 의 원소 B, Ga, In, Tl 및/또는 Sc, 보다 바람직하게는 ≤ 5 원자% 의 원소 B, Ga, In, Tl 및/또는 Sc, 그리고 가장 바람직하게는 ≤ 3 원자% 의 원소 B, Ga, In, Tl 및/또는 Sc 를 함유한다. 식 (2) 및 (4) 에서 M1 은, 바람직하게는 Al, Ga 및/또는 Sc, 더욱 바람직하게는 Al 이다.
식 (2) 또는 (4) 의 화합물 (i) 이 원소 M2 중 하나를 초과하여 함유하는 경우, Si 및 Ge 의 비는 미리 지정된 실험식 내에서 자유롭게 조절될 수 있다. 식 (2) 및 (4) 에서 M2 는 바람직하게는 Si 이다. 3가 원소 M1 및 2가 산화물 음이온 O2- 가 4가 원소 M2 및 3가 질화물 음이온 N3- 로 대체된다.
식 (2) 또는 (4) 의 화합물 (i) 이 원소 M3 중 하나를 초과하여 함유하는 경우, Y, Lu 및 La 의 비는 미리 지정된 실험식 내에서 자유롭게 조절될 수 있다. 식 (2) 및 (4) 에서 M3 는 바람직하게는 La 이다. 3가 원소 M3 은 알칼리 토금속 원소 Ba, Sr 및/또는 Ca 를 대체한다. 전하는 3가 질화물 음이온 N3-에 의해 보상된다.
식 (2) 또는 (4) 의 화합물 (i) 이 원소 X 중 하나를 초과하여 함유하는 경우, F 및 Cl 의 비는 미리 지정된 실험식 내에서 자유롭게 조절될 수 있다. 식 (2) 및 (4) 에서 X 는 바람직하게 F 이다. 1가 알칼리 금속 A 및 1가 음이온 X 가 알칼리 토금속 Ba, Sr 및/또는 Ca 및 2가 산화물 음이온 O2- 를 대체할 수 있거나 및/또는 1가 음이온 X 의 전하가 더 낮은 함량의 알칼리 토금속 Ba, Sr 및/또는 Ca 에 의해 보상될 수 있거나 및/또는 2가 산화물 음이온 O2- 의 일부가 2 개의 1가 음이온 X 로 대체될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 식 (2) 또는 (4) 에서 위에 언급된 원소의 선호들은 동시에 적용된다.
이하가 바람직하게는 식 (2) 또는 (4) 에 적용된다 : Ca 및 Sr 이 존재하지 않고 M1 = Al 인 경우 x ≠ 0 또는 y ≠ 0 또는 v ≠ 0 또는 e ≠ 0.
식 (2) 또는 (4) 의 원소 및 파라미터의 바람직한 실시형태들은, 임의의 원하는 방식으로 서로 조합될 수 있다.
a/b 및 a/c 의 비에 대해 위에 나타낸 조건은, x-선 분말 회절 분석법에 의해 입증된 바와 같이, 화합물이 β-알루미늄 산화물 상 (phase) 에서 형성되고 조성 Ba0.75Al11O17.25 의 β-알루미늄 산화물 구조로부터 발생하도록 보장한다. 식 (2) 또는 (4) 의 화합물은, 이들이 알칼리 금속 A 또는 3가 금속 M3 또는 할라이드 음이온 X 를 함유하더라도 또는 이들이, 예를 들어, Al3+ 대신에 Sc3+ 또는 다른 3가 양이온으로 그리고 Al3+ 및 O2- 대신에 Si4+ 및 N3- 로 개질된 경우에, β-알루미늄 산화물의 순수한 Ba0.75Al11O17.25 구조를 나타낸다. 2가 Eu2+ 형태의 유로퓸은 Ba의 격자 부위에 도펀트로서 혼입되고 후자를 대체한다.
식 (2) 또는 (4) 의 화합물은 바람직하게는 대략 370 내지 대략 430 nm 의 자외 및/또는 보라색 광에 의해 여기될 수 있고, 정확한 조성에 따라, 녹색 스펙트럼 영역에서, 바람직하게는 대략 510 내지 대략 520 nm 에서 방출 최대치를 가질 수 있다.
특히 바람직한 식 (4) 의 화합물은 하기 표 2에 나타나 있다.
Figure pct00002
표 2: 식 (4) 의 특히 바람직한 화합물.
특히 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 인광체 혼합물에서 식 (4) 의 화합물 (i) 은 하기 식 (4a) 으로 표현된다:
(Ba1-zSrz)a-d-yEudKy(Al1-wScw)bOc-yFx+y (식 (4a)),
식 중:
0 ≤ z ≤ 0.1, 보다 바람직하게는 0 ≤ z ≤ 0.05, 더욱 더 바람직하게는
0 ≤ z ≤ 0.03, 그리고 가장 바람직하게는 z = 0;
0 ≤ w ≤ 0.1, 보다 바람직하게는 0 ≤ w ≤ 0.05, 더욱 더 바람직하게는
0 ≤ w ≤ 0.03, 그리고 가장 바람직하게는 w = 0;
여기서 파라미터 a, b, c, d, x 및 y 는 식 (4) 에 대해 설명된 정의를 갖는다.
특히 바람직한 대안적인 실시형태에서, 본 발명에 따른 인광체 혼합물에서 식 (4) 의 화합물 (i) 은 하기 식 (4b) 로 표현된다:
(Ba1-zCaz)a-d-yEudKy(Al1-wScw)bOc-yFx+y (식 (4b)),
식 중:
0 ≤ z ≤ 0.1, 보다 바람직하게는 0 ≤ z ≤ 0.05, 더욱 더 바람직하게는
0 ≤ z ≤ 0.03, 그리고 가장 바람직하게는 z = 0;
0 ≤ w ≤ 0.1, 보다 바람직하게는 0 ≤ w ≤ 0.05, 더욱 더 바람직하게는
0 ≤ w ≤ 0.03, 그리고 가장 바람직하게는 w = 0;
여기서 파라미터 a, b, c, d, x 및 y 는 식 (4) 에 대해 설명된 정의를 갖는다.
아주 특히 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 인광체 혼합물에서 식 (4) 의 화합물 (i) 은 하기 식 (5) 로 표현된다:
Baa-d-yEudKyAlbOc-yFx+y (식 (5)),
여기서 파라미터 a, b, c, d, x 및 y 는 식 (4) 에 대해 설명된 정의를 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 인광체 혼합물은, 식 (1) 또는 식 (2) 의 하나 이상의 화합물외에도, 청색- 및 청록색-방출 인광체의 군으로부터 선택된, 하나 이상의 화합물 (ii), 및 주황색 또는 적색 방출 인광체의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 (iii) 를 포함한다.
인광체 혼합물은 바람직하게는 각각의 경우에 하나의 화합물 (i) 및 (ii) 및/또는 (iii) 만을 포함한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 인광체 혼합물은, 식 (1) 또는 식 (2) 의 하나 이상의 화합물 (i), 및 청색- 및 청록색-방출 인광체의 군으로부터 선택된, 하나 이상의 화합물 (ii), 및 주황색 또는 적색 방출 인광체의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 (iii) 로 이루어진다.
본 발명의 아주 특히 바람직한 실시형태에서, 인광체 혼합물은, 식 (1) 또는 식 (2) 의 하나의 화합물 (i), 및 청색- 및 청록색- 함유 인광체의 군으로부터 선택된, 하나의 화합물 (ii), 및/또는 주황색 또는 적색 방출 인광체의 군으로부터 선택된 하나의 화합물 (iii) 로 이루어진다.
화합물 (ii) 는 (Sr,Ba,Ca)3MgSi2O8:Eu2+; (Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu; BaMgAl10O17:Eu2+; Sr4Al14O25:Eu2+; BaSi2O2N2:Eu2+; Lu3(Al,Ga)5O12:Ce3+; LiCaPO4:Eu2+ 및 이들의 혼합물로 이루어지는 청색- 또는 청록색-방출 인광체의 군으로부터 선택된다.
화합물 (iii) 은 (Sr,Ba)3SiO5:Eu2+; (1-x)(Sr,Ca)AlSiN3·x(Si2N2O):Eu2+ (식중 0 < x < 1), 특히 (Sr,Ca)0.89Al0.89Si1.11N2.89O0.11:Eu2+; (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+; (Ca1-xSrx)S:Eu2+ (식중 0 ≤ x ≤ 1); SrLiAl3N4:Eu2+; 3.5 MgO·0.5 MgF2·GeO2:Mn4+; K2(Si,Ti)F6:Mn4+; (Ba,Sr,Ca)3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+; Ba2(Lu,Y,Gd)1-xTbx(BO3)2Cl:Eu2+/3+ (식중 0 ≤ x ≤ 1); Ba2Mg(BO3)2:Eu2+; La2O2S:Eu3+; (Sr,Ca,Ba)2Si5N8:Eu2+; (Sr,Ca,Ba)2Si5-xAlxN8-xOx:Eu2+ (식중 0 ≤ x ≤ 3.0); EAdEucEeNfOx (식중 EA = Ca, Sr 및/또는 Ba; E = Si 및/또는 Ge; 0.80 ≤ d ≤ 1.995; 0.005 ≤ c ≤ 0.2; 4.0 ≤ e ≤ 6.0; 5.0 ≤ f ≤ 8.7; 0 ≤ x ≤ 3.0; 및 2·d + 2·c + 4·e = 3·f + 2·x); A2-0.5y-xEuxSi5N8-yOy (식중 A = Ca, Sr 및/또는; 0.005 ≤ x ≤ 1.0; 및 0.1 ≤ y ≤ 3.0), 특히 (Sr,Ba)1.77Eu0.08Si5N7.7O0.3; Ma2-y(Ca,Sr,Ba)1-x-ySi5-zMezN8:EuxCey (식중 Ma = Li, Na 및/또는 K; Me = Hf4+ 및/또는 Zr4+; 0.0015 ≤ x ≤ 0.20; 0 ≤ y ≤ 0.15; 및 z < 4.0) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 주황색- 또는 적색-방출 인광체의 군으로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 인광체 혼합물의 조건 (A) 및 (B) 는:
(A) w(i) = ≥ 40 내지 ≤ 95 중량 %,
w(ii) = ≥ 0 내지 ≤ 5.0 중량 % 그리고
w(iii) = ≥ 5.0 내지 ≤ 50 중량%;
(B) w(i) = ≥ 35 내지 ≤ 85 중량%,
w(ii) = > 5.0 내지 ≤ 65 중량 % 그리고
w(iii) = ≥ 3.5 내지 ≤ 45 중량%
와 같이 정의된다.
다양한 멜라토닌 억제 레벨을 갖는 광 스펙트럼의 생성을 위한 바람직한 인광체 혼합물이 표 3 에 나타나있다. 표 3 은 여기 광 소스로서 보라색 방출 LED 반도체를 사용할 때 각 경우에 표시된 색 온도 범위에서 다양한 멜라토닌 억제 레벨을 갖는 광 스펙트럼을 생성하는 바람직한 인광체 혼합물 조성물을 나타낸다.
Figure pct00003
표 3: 연관된 색온도 및 멜라토닌 억제 범위를 갖는 바람직한 인광체 혼합물.
아래 표 4 는 표 3 에 나타낸 인광체 혼합물의 각각의 개개의 성분 (인광체 성분 P) 을 나타낸다.
Figure pct00004
표 4: 표 3에 나타낸 인광체 혼합물의 개개의 성분.
발광 디바이스에서, 특히 LED 에서 사용하기 위해, 본 발명에 따른 인광체 혼합물은 예를 들어 구형 입자, 플레이크 및 구조화된 재료 및 세라믹과 같은 임의의 원하는 외부 형태로 변환될 수 있다. 이러한 형상은 본 발명에 따라 "성형체" 라는 용어하에 요약된다. 성형체는 "인광체 몸체" (phosphor body) 인 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 인광체를 포함하는 성형체에 관한 것이다. 대응하는 성형체의 제조 및 사용은 수많은 공개물로부터 당업자에게 잘 알려져 있다.
본 발명에 따른 인광체 혼합물외에도, 세라믹은 매트릭스 재료, 이를테면 예를 들어 실라잔 화합물, 특히 폴리실라잔 또는 폴리실록사잔을 포함한다. 특히 바람직한 매트릭스 재료는 퍼하이드로폴리실라잔 (PHPS), Al2O3, Y3Al5O12, SiO2, Lu3Al5O12, Al2W3O12, Y2W3O12, YAlW3O12, ZrW2O8, Al2Mo3O12, Y2Mo3O12, YAlMo3O12, ZrMo2O8, Al2WMo2O12, Y2WMo2O12, YAlWMo2O12, ZrWMoO8, Al2MoW2O12, Y2MoW2O12, YAlMoW2O12 또는 이들의 혼합물이다.
마찬가지로 적합한 매트릭스 재료는 마그네슘 알루미늄 스피넬, 이트륨 산화물, 알루미늄 산질화물, 아연 황화물, 지르코늄 산화물, 이트륨 란타늄 산화물, 스트론튬 크로메이트, 마그네슘 산화물, 베릴륨 산화물, 이트륨 산화물 /이산화 지르코늄, 비화 갈륨, 셀렌화 아연, 불화 마그네슘, 불화 칼슘, 스칸듐 산화물, 루테튬 산화물 및 가돌리늄 산화물이다.
또한, 본 발명에 따른 인광체 혼합물은 예를 들어 WO 2013/144777 A1 에 기재된 바와 같이 소위 "유리 내 인광체" 응용 (PIG) 으로서 제공될 수도 있다.
인광체 혼합물의 제조 방법
전술한 바와 같은 인광체 혼합물의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법은:
a) 인광체 (i) 의 중량 m(i), 인광체 (ii) 의 중량 m(ii) 및/또는 인광체 (iii) 의 중량 m(iii) 을 칭량하는 단계; 및
b) 단계 a) 에서 칭량된 인광체 (i), (ii) 및/또는 (iii) 의 중량을 혼합하는 단계
를 포함한다.
단계 a) 에서 중량 m(i), m(ii) 및/또는 m(iii) 의 칭량은 바람직하게는 연속적으로 수행된다. 특정 실시형태에서, 칭량은 또한 동시에 수행될 수도 있다.
단계 b) 에서의 혼합은 바람직하게는 유성 원심 혼합기, 롤러 벤치, 오버헤드 믹서, 텀블 믹서, 스타 휠 믹서, 볼 밀, 모르타르 밀 또는 유동층 믹서의 도움으로 수행된다 . 여기서 혼합 작업은 습한 상태 (즉, 혼합될 재료가 혼합 전에 예를 들어 물 또는 에탄올과 같은 적합한 액체에 도입됨) 또는 건조 상태 양자 모두에서 수행될 수 있다.
단계 a) 및 b) 는 바람직하게는 실온, 보다 바람직하게는 20 내지 25 ℃에서 수행된다.
발광 디바이스
본 발명에 따른 발광 디바이스는 전술한 바와 같이 적어도 하나의 1차 광 소스 및 하나 이상의 인광체 혼합물을 포함한다.
1차 광 소스는 바람직하게는 반도체 발광 다이오드 (SLED), 반도체 레이저 다이오드 (LD) 또는 유기 발광 다이오드 (OLED) 중 하나이다. 대안적인 바람직한 실시형태에서, 발광 디바이스의 1차 광 소스는 플라즈마 또는 방전 소스일 수 있다. 대략 385 내지 대략 480nm, 더욱 바람직하게는 대략 390 내지 대략 450nm, 그리고 가장 바람직하게는 대략 395 내지 440nm 스펙트럼 영역에서 광을 방출하는 1차 광 소스가 바람직하다.
적합한 1차 광 소스의 제 1 그룹을 형성하는 반도체 발광 다이오드 (SLED) 는 2-리드 반도체 광 소스이다. 그것은 활성화시 광을 방출하는 p-n 접합 다이오드이다. 공급 라인에 적절한 전압이 인가되면, 전자는 디바이스 내부의 전자 정공과 재결합하여 에너지가 광자 형태로 방출될 수 있게 한다. 이 효과를 전계발광 (electroluminescence) 이라고 하며 광의 색 (광자의 에너지에 대응) 은 반도체의 에너지 밴드 갭에 의해 결정된다. SLED 의 구조 및 기능 모드는 당업자에게 알려져 있다.
바람직한 실시형태에서, 1차 광 소스는 ZnO, 투명 전도 산화물 (TCO), ZnSe 또는 SiC 기반 발광성 배열체, 또는 바람직하게는 식 IniGajAlkN (식중 0 ≤ i, 0 ≤ j, 0 ≤ k 및 i + j + k = 1) 의 발광성 인듐 알루미늄 갈륨 질화물을 포함하는 SLED 이다.
주입 레이저 다이오드 또는 ILD 로도 알려진, 반도체 레이저 다이오드 (LD) 는 SLED 에서와 유사한 방식으로, 능동 레이저 매체가 반도체 다이오드의 p-n 접합에 의해 형성되는 전기적으로 펌핑된 반도체 레이저이다. LD 의 구조 및 기능 모드는 당업자에게 알려져 있다. LD 는 유리 섬유 통신, 바코드 판독기, 레이저 포인터, CD, DVD 및 Blu-ray 디스크 판독기 및 레코더 등, 레이저 프린터, 레이저 스캐너 및 점점 더 지향 광 소스와 같은 많은 응용 분야를 위해 제조되는 가장 널리 퍼진 레이저 유형이다.
적합한 1차 광 소스의 제 3 그룹은 소위 유기 발광 다이오드 (OLED) 를 포함하며, 여기서 방출 전계발광 층은 전류에 반응하여 광을 방출하는 유기 화합물의 필름이다. 이 유기 반도체 층은 두 전극 사이에 위치한다. 전형적으로, 이들 전극 중 적어도 하나는 투명하다. OLED 의 구조 및 기능 모드는 당업자에게 알려져 있다
발광 디바이스는 바람직하게는 발광 다이오드 (LED) 이다.
조명 시스템
본 발명에 따른 조명 시스템은, 적어도 2 개의 발광 디바이스, 바람직하게는 LED 를 포함하며, 여기서 적어도 2 개의 발광 디바이스는 동일한 색위치 및/또는 동일한 연색 지수 및/또는 동일한 상관 색온도를 갖는 광을 방출하고 적어도 2개의 발광 디바이스로부터의 광은 스펙트럼 조성에 관하여 서로 상이하고, 적어도 2개의 발광 디바이스의 각각은 적어도 2개의 상이한 인광체를 포함하고, 인광체들 중 적어도 하나는 보라색 광에 의해 여기될 수 있으며 선택적으로 자외 광에 의해 여기될 수 있고 450 nm 에서의 상대 여기성이 ≤ 65%, 바람직하게는 ≤ 60%, 더 바람직하게는 ≤ 55%, 더욱 바람직하게는 ≤ 40% 그리고 가장 바람직하게는 ≤ 30% 이고, 여기 스펙트럼에서의 최대 여기성은 100 % 에 대응한다.
예를 들어 제 1 발광 디바이스의 색위치, 연색성, 상관된 색 온도 또는 멜라토닌 억제와 같은 스펙트럼 방출 프로파일에 커플링되는 적어도 하나의 파라미터가 제 2 발광 디바이스의 대응하는 파라미터와 상이한 경우에 적어도 2개의 발광 디바이스로부터의 광은 스펙트럼 조성에 관하여 상이하다.
이 문맥에서 "상이하다"는 다음을 의미한다
(1) 색위치의 경우, CIE-1931 표준 밸런시 시스템 (2° 표준 옵저버) 에서 비교될 다양한 발광 디바이스의 색위치의 x 색 좌표 사이의 차이의 값은 > 0.007 이고; 이것은, 비교될 색위치의 (동일한 컬러 시스템에서 유효한) y 색 좌표 간의 차이 값에도 적용된다;
(2) (CIE 13.3-1995 에 따라 결정되는) 일반 연색 지수 Ra 의 경우, 발광 디바이스의 비교에서 일반 연색 지수 사이의 상대적인 차이는 >　7% 이다;
(3) 상관된 색 온도 (K 단위) 의 경우, 발광 디바이스의 비교에서 상관된 색 온도 사이의 상대적인 차이는 > 10% 이다;
(4) (DIN SPEC 5031-100에 따라 결정되는) 멜라토닌 억제 레벨 Kmel,v 의 경우, 발광 디바이스의 비교에서 멜라토닌 억제 레벨 사이의 상대적인 차이는 > 5% 이다; 그리고
(5) 여기서 명시적으로 언급되지 않은 추가 파라미터의 경우, 발광 디바이스들간의 비교에서 이들 파라미터 사이의 상대적인 차이는 > 10%, 바람직하게는 > 7%, 보다 바람직하게는 > 5% 이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 조명 시스템에서 적어도 2 개의 발광 디바이스는 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 발광 디바이스이다.
본 발명의 조명 시스템은 동적 조명 시스템인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 적어도 2 개의 발광 디바이스를 포함하는 동적 조명 시스템에 관한 것이며, 여기서 본 발명에 따른 적어도 2개의 발광 디바이스는 동일한 색 위치 및/또는 동일한 연색 지수 및/또는 동일한 상관 색온도를 갖는 광을 방출하고, 본 발명에 따른 적어도 2개의 발광 디바이스로부터의 광은 스펙트럼 조성에 대해 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
동적 조명 시스템에서 본 발명에 따른 적어도 2개의 발광 디바이스로부터의 광은, 예를 들어, 위에 정의된 바처럼, 본 발명에 따른 제 1 발광 디바이스의 색위치, 연색성, 상관된 색 온도 또는 멜라토닌 억제와 같은 스펙트럼 방출 프로파일에 커플링되는 적어도 하나의 파라미터가 본 발명에 따른 제 2 발광 디바이스의 대응하는 파라미터와 상이한 경우에, 스펙트럼 조성에 관하여 상이하다.
용도
본 발명에 따른 인광체 혼합물은 청색, 보라색 및/또는 자외 방사선을 더 긴 파장의 광으로 변환하기 위한 발광 디바이스에 사용될 수 있다.
발광 디바이스는 바람직하게는 일반적인 조명 및/또는 특수 조명에 사용하기 위한 발광 다이오드 (LED) 이다.
본 발명에 따른 인광체 혼합물은 소량으로 채용될 때에도 양호한 LED 품질을 낳는다. LED 품질은, 예를 들면, 연색 지수, 상관 색온도, 루멘 당량 또는 절대 루멘 또는 CIE x 및 y 좌표에서의 색위치를 같은 종래 파라미터들에 의해 여기서 설명된다.
연색 지수 (CRI) 는 인공 광 소스의 색 재현 충실도와 미리 지정된 기준 광 소스 (기준 광 소스는 CRI 가 100 이고; CRI 의 정확한 정의는 CIE 간행물 13.3-1995 에 주어져 있다) 의 색 재현 충실도를 비교하는, 당업자에게 친숙한, 무차원 조명 량이다.
상관 색 온도 (CCT) 는 단위 켈빈을 갖는, 당업자에게 잘 알려진 조명 양이다. 수치 값이 더 높아질 수록, 광의 청색 함량이 더 높아지고 인공 방사선 원으로부터의 백색광은 관측자에게 더 차갑게 보인다. CCT 는, CIE 다이어그램에서 소위 플랑크 곡선을 기술하는 색 온도를 갖는, 흑체 방사체의 개념을 따른다.
루멘 당량 (lumen equivalent) 은 단위 와트를 갖는 특정 방사 측정 방사선 전력에서 광 소스의 광도계의 광속의 루멘 단위 크기를 기술하는 단위 lm/W 를 갖는 당업자에게 잘 알려진 조명 양이다. 루멘 당량이 더 높아질수록, 광 소스는 더 효율적이다.
루멘은 방사선 소스에 의해 방출된 전체 가시 방사선의 척도인, 광 소스의 광속을 기술하는 당업자에게 잘 알려진, 광도계의 조명 양이다. 광속이 더 커질수록, 광 소스는 관측자에게 더 밝게 보인다.
CIE x 및 CIE y는, 당업자에게 잘 알려진 표준 CIE 컬러 차트 (여기에서는 표준 관측자 1931) 에서의 좌표들을 나타내고, 그에 의해 광 소스의 색이 기술된다.
전술된 모든 파라미터는 당업자에게 알려진 방법들을 사용하여 광 소스의 방출 스펙트럼들로부터 계산될 수 있다.
여기서 설명된 본 발명의 모든 변형예들은 각각의 실시 형태가 상호 배타적이지 않은 한 서로 조합될 수 있다. 특히, 본 명세서의 교시에 기초하여, 특정의 특히 바람직한 변형예들에 도달하기 위해 여기에 설명된 다양한 변형예들을 정확히 결합하는 것은 일상적인 최적화의 일부로서 명백한 작업이다. 하기 예들은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 특히, 본 발명의 설명된 변형예들의 그러한 예시적인 조합의 결과를 보여준다. 그러나, 그들은 결코 제한적인 것으로 간주되어서는 안되며, 대신에 일반화를 유발하기 위한 것이다. 제조에 사용되는 모든 화합물 또는 성분들은 알려져 있고 상업적으로 이용가능하거나 또는 알려진 방법에 의해 합성될 수 있다. 실시예들에 표시된 온도들은 항상 °C 단위이다. 또한, 상세한 설명 및 실시예들 양자 모두에서, 조성물에 사용되는 성분들의 양은 항상 합계가 총 100% 가 된다는 것은 말할 것도 없다. 퍼센트 데이터는 항상 주어진 문맥에서 보아져야 한다.
예
본 발명에 따른 인광체 혼합물의 예
인광체- 변환된 LED 의 구성 및 측정을 위한 일반 절차
각각의 LED 예에서 나타낸 인광체 성분 1의 (g 단위) 중량 mP1 은 각각의 LED 예에 표시된 인광체 성분 2 의 mP2 (g 단위), 각각의 LED 예에 나타낸 인광체 성분 3의 mP3 (g 단위) 및 각각의 LED 예에 나타낸 인광체 성분 4의 mP4 (g 단위) 와 함께 칭량되고 유성 원심 혼합기에서 균일하게 혼합된다.
이어서, 광학적으로 투명한 바인더 (예를 들어 실리콘) 를 혼합물에 첨가하고 광학적으로 투명한 바인더 내의 인광체 농도가 Cp (중량 % 단위) 로 표현되도록 혼입된다. 이와 같이하여 얻어진 바인더/인광체 혼합물은 자동 디스펜서를 이용하여 보라색 방출 반도체 LED 의 칩에 도포하고, 열의 공급으로 경화시킨다.
본 예에서 LED 특성화를 위해 사용되는 보라색 방출 반도체 LED 는 405nm 내지 415nm 범위의 방출 파장을 가지며 350mA 의 전류 강도로 작동된다.
LED 의 광도계의 특성화는 Instrument Systems CAS 140 분광계 및 거기에 연결된 ISP 250 적분 구를 사용하여 수행된다. LED는 파장 의존 스펙트럼 전력 밀도의 결정에 의해 특성화된다. LED 에 의해 방출된 광의 결과 스펙트럼은, DIN SPEC 5031-100 에 따라, CIE x 및 y 색 점 좌표, 상관 색 온도 (CCT) 및 필요한 경우, 가시 방사선의 밝기 또는 멜라노픽 수율 Kmel, v 을 계산하는데 사용된다.
표 5 는 비재흡수성 청색 및 녹색 인광체 또는 재흡수성 녹색 인광체를 갖는 냉 백색광을 방출하는 LED의 LED 예 1 및 2 를 나타낸다.
Figure pct00005
표 5: 비재흡수성 또는 재흡수성 인광체 혼합물 성분을 포함하는 인광체 혼합물을 갖는 LED 예 1 및 2.
LED 예 1 및 2 는 재흡수성 시스템과 비교하여 비재흡수성 시스템을 나타내며, 전체 효율의 개선이 입증될 수 있다. 도 4는 LED 예 1 및 2 의 발광 스펙트럼을 보여준다.
표 6은 각각 낮은 멜라토닌 억제 레벨 및 높은 멜라토닌 억제 레벨을 갖는 중성 백색 광 방출 LED 의 LED 예 3 및 4를 나타낸다.
Figure pct00006
표 6: 멜라토닌 억제 레벨이 각각 높고 낮은 인광체 혼합물을 갖는 LED 예 3 및 4.
LED 예 3 및 4 는 사실상 동일한 색위치로, 상이한 멜라토닌 억제 레벨을 가지며 따라서 2 채널 조명 시스템에서 본원에 기재된 방식으로 서로 조합될 수 있는 2 개의 LED 스펙트럼을 나타낸다. 도 5는 LED 예 3 및 4 의 발광 스펙트럼을 보여준다.
표 7은 각각 낮은 멜라토닌 억제 레벨 및 높은 멜라토닌 억제 레벨을 갖는 중성 백색 광 방출 LED 의 LED 예 5 및 6를 나타낸다.
Figure pct00007
표 7: 멜라토닌 억제 레벨이 각각 높고 낮은 인광체 혼합물을 갖는 LED 예 5 및 6.
LED 예 5 및 6 는 사실상 동일한 색위치로, 상이한 멜라토닌 억제 레벨을 가지며 따라서 2 채널 조명 시스템에서 본원에 기재된 방식으로 서로 조합될 수 있는 2 개의 LED 스펙트럼을 나타낸다. 도 6는 LED 예 5 및 6 의 발광 스펙트럼을 보여준다.

Claims (19)

  1. 인광체 혼합물로서,
    i.) 하기 식 (1) 또는 식 (2) 의 하나 이상의 화합물 (i)
    (Ba,Sr,Ca)2-cM1 cMg1-dM2 dSi2O7-e-f+dFeClf:Eu,Mn (식 (1))
    식 중:
    M1 = 하나 이상의 알칼리 금속 원소;
    M2 = Zr 및/또는 Hf;
    0 ≤ c ≤ 0.3;
    0 ≤ d ≤ 0.3;
    0 ≤ e ≤ 0.3; 및
    0 ≤ f ≤ 0.3;
    (Ba,Sr,Ca)a-v-yAyM1 b-eM2 eM3 vOc-e-yNe+vXx+y:Eu (식 (2))
    식 중:
    A = Na 및/또는 K;
    M1 = B, Al, Ga, In, Tl 및/또는 Sc;
    M2 = Si 및/또는 Ge;
    M3 = Y, Lu 및/또는 La;
    X = F 및/또는 Cl;
    0.65 ≤ a ≤ 1.0;
    0 ≤ y ≤ 0.1·a;
    10.667 ≤ b ≤ 11.133;
    0 ≤ e ≤ 5.0;
    0 ≤ v ≤ 0.1·a;
    17.00 ≤ c ≤ 17.35;
    0 ≤ x ≤ 5.0;
    0.0584 ≤ a/b ≤ 0.0938;
    0.0375 ≤ a/c ≤ 0.0588; 및
    v = 0 인 경우 2·a + 3·b = 2·c + x;
    ii.) (Sr,Ba,Ca)3MgSi2O8:Eu2+; (Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu; BaMgAl10O17:Eu2+; Sr4Al14O25:Eu2+; BaSi2O2N2:Eu2+; Lu3(Al,Ga)5O12:Ce3+; LiCaPO4:Eu2+ 및 이들의 혼합물로 이루어지는 청색- 또는 청록색-방출 인광체의 군으로부터 선택되는, 하나 이상의 화합물 (ii);
    및/또는
    iii.) (Sr,Ba)3SiO5:Eu2+; (1-x)(Sr,Ca)AlSiN3·x(Si2N2O):Eu2+ (식중 0 < x < 1); (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+; (Ca1-xSrx)S:Eu2+ (식중 0 ≤ x ≤ 1); SrLiAl3N4:Eu2+; 3.5 MgO·0.5 MgF2·GeO2:Mn4+; K2(Si,Ti)F6:Mn4+; (Ba,Sr,Ca)3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+; Ba2(Lu,Y,Gd)1-xTbx(BO3)2Cl:Eu2+/3+ (식중 0 ≤ x ≤ 1); Ba2Mg(BO3)2:Eu2+; La2O2S:Eu3+; (Sr,Ca,Ba)2Si5N8:Eu2+; (Sr,Ca,Ba)2Si5-xAlxN8-xOx:Eu2+ (식중 0　≤　x　≤　3.0); EAdEucEeNfOx (식중 EA = Ca, Sr 및/또는 Ba; E = Si 및/또는 Ge; 0.80　≤ d ≤ 1.995; 0.005 ≤ c ≤ 0.2; 4.0 ≤ e ≤ 6.0; 5.0 ≤ f ≤ 8.7; 0 ≤ x ≤ 3.0; 및 2·d　+ 2·c + 4·e = 3·f + 2·x); A2-0.5y-xEuxSi5N8-yOy (식중 A = Ca, Sr 및/또는 Ba; 0.005 ≤ x ≤ 1.0; 및 0.1 ≤ y ≤ 3.0); Ma2-y(Ca,Sr,Ba)1-x-ySi5-zMezN8:EuxCey (식중 Ma = Li, Na 및/또는 K; Me = Hf4+ 및/또는 Zr4+; 0.0015 ≤ x ≤ 0.20; 0 ≤ y ≤ 0.15; 및 z < 4.0) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 주황색- 또는 적색-방출 인광체의 군으로부터 선택되는, 하나 이상의 화합물 (iii)
    을 포함하고,
    하기 조건 (A) 또는 (B)
    (A) w(i) = ≥ 35 내지 ≤ 95 중량 %,
    w(ii) = ≥ 0 내지 ≤ 5.0 중량 % 그리고
    w(iii) = ≥ 5.0 내지 ≤ 50 중량%;
    (B) w(i) = ≥ 35 내지 ≤ 85 중량%,
    w(ii) = > 5.0 내지 ≤ 65 중량 % 그리고
    w(iii) = ≥ 0 내지 ≤ 45 중량%
    가 만족되고
    여기서 w(i) 는 화합물 (i) 의 중량 비율 (중량 %) 를 나타내고, w(ii) 는 화합물 (ii) 의 중량 비율 (중량 %) 를 나타내고, w(iii) 는 화합물 (iii) 의 중량 비율 (중량 %) 를 나타내고, 각 경우에 인광체 혼합물의 총 중량을 기준으로 하고;
    단,
    31.7 중량% 의 Sr2.5Eu0.12Ca0.38MgSi2O8;
    63.5 중량% 의 Ba1.9Eu0.1Mg0.95Zr0.05Si2O7.05; 및
    4.8 중량% 의 CaAlSiN3:Eu 을 포함하는 인광체 혼합물은 제외되는 것을 특징으로 하는 인광체 혼합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 식 (1) 의 화합물 (i) 은 하기 식 (3)
    Ba2-a-b-c-xSraCabM1 cMg1-d-yM2 dSi2O7-e-f+dFeClf:Eux,Mny (식 (3))
    으로 표현되고,
    식 중:
    M1 = Li, Na, K 및/또는 Rb;
    M2 = Zr 및/또는 Hf;
    0 ≤ a ≤ 1.999;
    0 ≤ b ≤ 1.999;
    0 ≤ c ≤ 0.3;
    0 ≤ d ≤ 0.3;
    0 ≤ e ≤ 0.3;
    0 ≤ f ≤ 0.3;
    0.001 ≤ x ≤ 0.3; 및
    0 ≤ y ≤ 0.3
    인 것을 특징으로 하는 인광체 혼합물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    식 (3) 에서, c　= 0, e = 0 및 f = 0 인 것을 특징으로 하는 인광체 혼합물.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    식 (3) 에서, d = 0 인 것을 특징으로 하는 인광체 혼합물.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    식 (3) 에서, y = 0 인 것을 특징으로 하는 인광체 혼합물.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    식 (3) 에서, b = 0 인 것을 특징으로 하는 인광체 혼합물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 식 (2) 의 화합물 (i) 은 하기 식 (4)
    (Ba,Sr,Ca)a-d-v-yEudAyM1 b-eM2 eM3 vOc-e-yNe+vXx+y (식 (4))
    으로 표현되고,
    식 중:
    A = Na 및/또는 K;
    M1 = B, Al, Ga, In, Tl 및/또는 Sc;
    M2 = Si 및/또는 Ge;
    M3 = Y, Lu 및/또는 La;
    X = F 및/또는 Cl;
    0.65 ≤ a ≤ 1.0;
    0 < d ≤ 1.0;
    0 ≤ y ≤ 0.1·a;
    10.667 ≤ b ≤ 11.133;
    0 ≤ e ≤ 5.0;
    0 ≤ v ≤ 0.1·a;
    17.00 ≤ c ≤ 17.35;
    0 ≤ x ≤ 5.0;
    0.0584 ≤ a/b ≤ 0.0938;
    0.0375 ≤ a/c ≤ 0.0588; 및
    v = 0 인 경우 2·a + 3·b = 2·c + x
    인 것을 특징으로 하는 인광체 혼합물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    0.0005 ≤ x + y ≤ 1.0, 바람직하게는 0.001 ≤ x + y ≤ 0.1, 더 바람직하게는 0.001 ≤ x + y ≤ 0.05;
    0.70 ≤ a ≤ 0.80;
    0 ≤ e ≤ 0.5;
    0.03 ≤ d ≤ 0.25;
    10.93 ≤ b ≤ 11.067; 및
    17.20 ≤ c ≤ 17.30
    이 식 (4) 에서 적용되는 것을 특징으로 하는 인광체 혼합물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 화합물 (ii) 및 하나 이상의 화합물 (iii) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 인광체 혼합물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    조건 (A) 및 (B) 가:
    (A) w(i) = ≥ 40 내지 ≤ 95 중량 %,
    w(ii) = ≥ 0 내지 ≤ 5.0 중량 % 그리고
    w(iii) = ≥ 5.0 내지 ≤ 50 중량%;
    (B) w(i) = ≥ 35 내지 ≤ 85 중량%,
    w(ii) = > 5.0 내지 ≤ 65 중량 % 그리고
    w(iii) = ≥ 3.5 내지 ≤ 45 중량%
    와 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 인광체 혼합물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 인광체 혼합물의 제조 방법으로서,
    a) 인광체 (i) 의 중량 m(i), 인광체 (ii) 의 중량 m(ii) 및/또는 인광체 (iii) 의 중량 m(iii) 을 칭량하는 단계; 및
    b) 단계 a)에서 칭량된 인광체 (i), (ii) 및/또는 (iii) 의 중량을 혼합하는 단계
    를 포함하는, 인광체 혼합물의 제조 방법.
  12. 적어도 하나의 1차 광 소스 및 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 인광체 혼합물을 포함하는 발광 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 1차 소스가 발광 반도체 다이오드 (SLED), 반도체 레이저 다이오드 (LD), 유기 발광 다이오드 (OLED) 또는 플라즈마 또는 방전 소스인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  14. 적어도 2 개의 발광 디바이스를 포함하는 조명 시스템으로서,
    상기 적어도 2 개의 발광 디바이스는 동일한 색위치 및/또는 동일한 연색 지수 및/또는 동일한 상관 색온도를 갖는 광을 방출하고 상기 적어도 2개의 발광 디바이스로부터의 광은 스펙트럼 조성에 관하여 서로 상이하고, 상기 적어도 2개의 발광 디바이스의 각각은 적어도 2개의 상이한 인광체를 포함하고, 상기 인광체 중 적어도 하나는 보라색 광에 의해 여기될 수 있으며 선택적으로 자외 광에 의해 여기될 수 있고 450 nm 에서의 상대 여기성이 ≤ 65% 이고, 여기 스펙트럼에서의 최대 여기성은 100 % 에 대응하는, 조명 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 발광 디바이스는 제 12 항 또는 제 13 항에 기재된 발광 디바이스인, 조명 시스템.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    동적 조명 시스템인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  17. 제 12 항 또는 제 13 항에 기재된 적어도 2개의 발광 디바이스를 포함하는 동적 조명 시스템으로서,
    상기 적어도 2개의 발광 디바이스는 동일한 색 위치 및/또는 동일한 연색 지수 및/또는 동일한 상관 색 온도를 갖는 광을 방출하고, 상기 적어도 2개의 발광 디바이스로부터의 광은 스펙트럼 조성에 관하여 서로 상이한 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  18. 청색, 보라색 및/또는 자외 방사선을 더 긴 파장을 갖는 광으로 변환하기 위한 발광 디바이스에서의 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 인광체 혼합물의 용도.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 일반적인 조명 및/또는 특수 조명에 사용하기 위한 발광 다이오드 (LED) 인, 인광체 혼합물의 용도.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109742219A (zh) * 2018-12-06 2019-05-10 广东晶科电子股份有限公司 一种红色发光体、led器件及其制作方法
EP3685656A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-29 Merck Patent GmbH System for controlling a light-dependent condition of an organism and method of determining a configuration of the system
US11578839B2 (en) * 2019-08-07 2023-02-14 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source unit for plant cultivation and plant cultivation assembly having the same
US11578840B2 (en) 2020-03-10 2023-02-14 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source module for plant cultivation and light irradiation device including the same
CN114752380B (zh) * 2022-04-15 2023-12-05 江苏博睿光电股份有限公司 植物照明蓝光发光器件、照明装置以及应用

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5051277A (en) 1990-01-22 1991-09-24 Gte Laboratories Incorporated Method of forming a protective bi-layer coating on phosphore particles
JP2967559B2 (ja) 1991-03-29 1999-10-25 日亜化学工業株式会社 蛍光体及びその製造方法
US6265068B1 (en) 1997-11-26 2001-07-24 3M Innovative Properties Company Diamond-like carbon coatings on inorganic phosphors
DE10036940A1 (de) 2000-07-28 2002-02-07 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Lumineszenz-Konversions-LED
US8100552B2 (en) 2002-07-12 2012-01-24 Yechezkal Evan Spero Multiple light-source illuminating system
CN101124294A (zh) * 2004-07-06 2008-02-13 沙诺夫公司 高效的绿色荧光体以及与红色荧光体的组合
CN100547815C (zh) * 2004-12-24 2009-10-07 株式会社东芝 白色led、背光和液晶显示器
US20070298250A1 (en) 2006-06-22 2007-12-27 Weimer Alan W Methods for producing coated phosphor and host material particles using atomic layer deposition methods
DE102006037222A1 (de) 2006-08-09 2008-02-14 Zumtobel Lighting Gmbh Leuchte mit "Melatonin-schonender" Wirkung
DE102007056343A1 (de) 2007-11-22 2009-05-28 Litec Lll Gmbh Oberflächemodifizierte Leuchtstoffe
US8274215B2 (en) 2008-12-15 2012-09-25 Intematix Corporation Nitride-based, red-emitting phosphors
DE102008060680A1 (de) 2008-12-08 2010-06-10 Merck Patent Gmbh Oberflächenmodifizierte Silikat-Leuchtstoffe
JP2012060097A (ja) * 2010-06-25 2012-03-22 Mitsubishi Chemicals Corp 白色半導体発光装置
US8829822B2 (en) 2010-09-08 2014-09-09 Osram Sylvania Inc. LED-based light source having decorative and illumination functions
EP2831931B1 (en) 2012-03-29 2019-10-02 Lumileds Holding B.V. Method for fabricating a luminescent structure
CN104870604A (zh) * 2012-12-21 2015-08-26 默克专利有限公司 发光物质
WO2014094974A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Merck Patent Gmbh Leuchtstoffe
CN105378030A (zh) * 2013-05-02 2016-03-02 默克专利股份有限公司 发光材料
DE102013208905A1 (de) 2013-05-14 2014-11-20 Intellux Berlin GmbH Beleuchtungssystem und Beleuchtungsverfahren zum Vorsehen biologisch optimierten Lichts
WO2016150547A1 (en) 2015-03-24 2016-09-29 Merck Patent Gmbh Phosphors and phosphor-converted leds
EP3289045B1 (en) 2015-04-27 2020-05-27 Merck Patent GmbH Phosphors and phosphor-converted leds
EP3350503B1 (en) * 2015-12-11 2019-02-20 Philips Lighting Holding B.V. Stacked luminescent concentrator

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