KR20200005026A - 적색 발광 형광체 및 이를 이용한 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 형광체에 관한 것으로 특히, 적색 발광 형광체 및 이를 이용한 발광 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 적색 발광 형광체에 있어서, 청색 파장 대역에서 주 흡수 대역을 가지고, 적색 파장 대역에서 주 피크를 가지는 광을 발광하며, 하기의 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.
<화학식 1> Li1 .5+ xSr1 - yAl0 .5+ zSi1 - zO3 + zN1 -z:Euy
<화학식 1> Li1 .5+ xSr1 - yAl0 .5+ zSi1 - zO3 + zN1 -z:Euy
Description
본 발명은 형광체에 관한 것으로 특히, 적색 발광 형광체 및 이를 이용한 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode; LED) 또는 레이저 다이오드(laser diode; LD)는 최근 일반 조명 중 가장 대표적이라 할 수 있는 형광등을 대체하고 있는 차세대 발광 소자 후보 중의 하나이다.
LED 또는 LD로 대표되는 반도체 발광 소자는 기존의 광원보다 소비전력이 적으며, 형광등과 달리 수은을 포함하지 않아 친환경적이라 할 수 있다. 또한 기존의 광원과 비교하여 수명이 길며 응답 속도가 빠르다는 장점을 갖는다.
이러한 LED는 이 LED로부터 방출되는 광을 흡수하여 여러 색상의 광을 발광하는 형광체와 함께 이용될 수 있다. 이와 같은 형광체는 보통 황색, 녹색 및 적색 광을 발광할 수 있다.
백색 LED는 현재 청색 발광 LED와 이 LED로부터 방출되는 빛의 발광 파장을 변환하는 형광체의 구성으로 제작되고 있다. 이러한 백색 LED의 사용 범위가 커질수록 더욱 효율적인 LED가 요구되고 있으며, 이를 위해서는 형광체의 발광 효율 개선이 요구되고 있다. 또한, 이에 따라 더 신뢰성이 우수한 LED의 요구가 높아지고 있다.
보통 이와 같은 백색 LED는 청색 발광 LED와 파장을 변화하는 형광체로 구성되고 있으며, 백색 LED의 사용범위가 증가할수록 연색성이 우수한 백색 LED가 요구되고 있고, 이를 위해서 다양한 발광파장을 갖는 형광체에 대한 요구가 높아지고 있다.
종래의 백색 LED 는 청색 LED와 황색 형광체를 조합한 것으로서, 녹색과 적색 성분이 결여되어 연색성이 낮은 단점이 있다.
또한, 연색성을 향상시키기 위해 청색 LED에 적색 형광체를 추가하여 연색성을 개선하려는 시도가 이루어지고 있다.
그러나, 이러한 적색 형광체의 광변환 효율은 크지 않으며, 따라서, 광변환 효율이 높은 적색 형광체를 개발할 필요성이 요구된다.
본 발명은 형광체에 있어서, 높은 광변환 효율을 가지는 적색 발광 형광체를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은, 높은 광변환 효율을 가지는 적색 발광 형광체를 이용하여 연색성이 우수하고 발광 강도가 높은 발광 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 적색 발광 형광체에 있어서, 청색 파장 대역에서 주 흡수 대역을 가지고, 적색 파장 대역에서 주 피크를 가지는 광을 발광하며, 하기의 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.
<화학식 1> Li1 .5+ xSr1 - yAl0 .5+ zSi1 - zO3 + zN1 -z:Euy
이러한 적색 발광 형광체는 이제까지 알려지지 않은 새로운 형광체로서, 높은 광변환 효율을 가질 수 있다.
또한, 상기 x, y 및 z는, -1.5 < x < 2, 0.0001 < y < 0.2, -0.5 < z <1의 조건 중 적어도 어느 하나를 만족할 수 있다.
또한, 상기 적색 발광 형광체는, 단사정계 결정 구조를 가질 수 있다.
이때, 상기 결정 구조의 격자상수는 a=5.1777Å, b=14.828Å 및 c=5.4244Å을 만족할 수 있다.
또한, 상기 적색 발광 형광체는, 300 내지 500 nm의 여기광 파장 대역을 가질 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 발광 장치에 있어서, 발광 장치에 있어서, 발광 소자; 및 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 적색 광을 방출하고, 하기의 화학식 1로 표시되는 제1형광체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
<화학식 1> Li1 .5+ xSr1 - yAl0 .5+ zSi1 - zO3 + zN1 -z:Euy
또한, 상기 x, y 및 z는, -1.5 < x < 2, 0.0001 < y < 0.2, -0.5 < z <1의 조건 중 적어도 어느 하나를 만족할 수 있다.
또한, 상기 발광 장치는, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 황색 광을 방출하는 제2형광체를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 장치는, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 녹색 광을 방출하는 제3형광체를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1형광체, 상기 제2형광체 및 제3형광체는 혼합물을 이루고, 상기 혼합물은, 상기 발광 소자에서 방출되는 광에 의하여 여기되어 황색 광을 발광할 수 있다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명에 의하면, 높은 광변환 효율을 가지는 적색 발광 형광체를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 높은 광변환 효율을 가지는 적색 발광 형광체를 이용하여 연색성이 우수하고 발광 강도가 높은 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 XRD 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 결정구조를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체의 흡수 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체의 발광 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 각 실시예에 의한 적색 발광 형광체의 발광 스펙트럼이다.
도 6은 본 발명의 적색 발광 형광체가 이용된 발광 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7은 광변환 과정을 설명하기 위한 도 6의 일부 확대도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체가 적용된 발광 장치의 발광 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 결정구조를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체의 흡수 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체의 발광 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 각 실시예에 의한 적색 발광 형광체의 발광 스펙트럼이다.
도 6은 본 발명의 적색 발광 형광체가 이용된 발광 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7은 광변환 과정을 설명하기 위한 도 6의 일부 확대도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체가 적용된 발광 장치의 발광 스펙트럼이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
상세한 설명에서 "및/또는"은 두 구성요소 중에서 적어도 어느 하나 또는 그 이상을 의미할 수 있다.
우선, 본 발명에 의한 적색 발광 형광체에 대하여 설명한다.
본 발명은, 적색 발광 형광체에 있어서, 청색 파장 대역에서 주 흡수 대역을 가지고, 적색 파장 대역에서 주 피크를 가지는 광을 발광하며, 하기의 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.
이러한 적색 발광 형광체는 이제까지 알려지지 않은 새로운 형광체로서, 높은 광변환 효율을 가질 수 있다.
화학식 1에서 Li는 리튬, Sr은 스트론튬, Al은 알루미늄, Si는 실리콘, O는 산소, N은 질소, 그리고 Eu는 유로퓸이다. 이하, 해당 화학 기호를 이용하여본 발명을 설명한다. 여기서, Eu는 LiSrAlSiON으로 이루어지는 형광체 모체에 활성제로 작용할 수 있다.
화학식 1에서, x, y 및 z는, -1.5 < x < 2, 0.0001 < y < 0.2, -0.5 < z <1의 조건 중 적어도 어느 하나를 만족할 수 있다.
이와 같은 화학식 1로 표현되는 적색 발광 형광체는, 단사정계(monoclinic) 결정 구조를 가질 수 있다.
이러한 단사정계 결정 구조의 격자상수는 a=5.1777Å, b=14.828Å 및 c=5.4244Å을 만족할 수 있다.
또한, 화학식 1로 표현되는 적색 발광 형광체는, 300 내지 500 nm의 여기광 파장 대역을 가질 수 있다.
이하, 이와 같은 화학식 1로 표현되는 적색 발광 형광체에 대하여 도면 및 표를 참조하여 자세히 설명한다.
본 발명에 의한 적색 발광 형광체는 근자외선 및/또는 청색 광을 이용하여 광변환을 일으키는 새로운 조성의 형광체 물질에 관한 것이다.
또한, 이러한 적색 발광 형광체를 이용하여 발광 장치를 구현할 수 있다. 이러한 발광 장치는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 이용할 수 있으나, 레이저 다이오드(Laser Diode) 또한 이용될 수 있다. 이러한 발광 장치는 다양한 조명에 이용될 수 있다.
이 중 LED를 이용한 LED 조명은 LED와 함께 근자외선 및/또는 청색 광을 여기광으로 이용하여 광변환을 일으킬 수 있는 형광체를 포함할 수 있다. 이러한 LED 조명은 형광체 변환 LED(phosphor converted LED) 및 백색 LED 등으로 불리울 수 있다.
백색 LED는 보통 청색 LED 칩과 이 청색 LED 칩에서 발광하는 청색 광을 변환시키는 형광체로 구성될 수 있다.
이러한 백색 LED는 사용범위가 증가할수록 연색성(Color Rendering Index: CRI)이 우수한 특성이 요구되고 있고, 이를 위해서 다양한 발광 파장을 갖는 형광체에 대한 요구가 높아지고 있다.
통상적인 백색 LED는 청색 LED 칩과 황색 형광체를 조합하여 구현하는 것으로서, 보통 녹색과 적색 성분이 부족할 수 있어 연색성이 낮은 단점이 있다.
연색성을 향상시키기 위한 노력으로 청색 LED 칩에 녹색 또는 황색 형광체와 적색 형광체를 조합할 수 있다.
본 발명에 의하면, 우수한 적색 발광을 구현하면서, 백색 LED에 이용되어 연색성이 우수한 백색 LED를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 XRD 스펙트럼이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의하여 제공되는 새로운 형광체의 X-선 회절 패턴(X-ray diffraction; XRD) 스펙트럼을 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 결정구조를 나타내는 도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체는 (Si-Al)-(O/N)과 Si(O/N)이 다면체(polyhedra) 구조를 이루고, 이들 다면체 구조가 서로 연결되어 있는 구조를 이루고 있음을 알 수 있다.
이러한 다면체 구조는 정사면체 구조를 이루고 있고, 이들 다면체 구조 주변에 Sr과 Li이 결합하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체의 전체적인 결정계(Crystal system)는 단사정계(monoclinic) 결정 구조를 가짐을 알 수 있다.
이러한 단사정계 결정 구조의 격자상수는 a=5.1777Å, b=14.828Å 및 c=5.4244Å를 가진다.
아래의 표 1은 이러한 본 발명에 의한 적색 발광 형광체의 모체의 결정계 및 격자의 특성을 정리한 것이다.
표 1에서 활성제(Eu)는 포함되지 않고 있으며, 화학식 1과 비교하면 x=0, z=0에 해당하는 모체의 데이터를 나타내고 있다. 여기서, 활성제(Eu)는 Sr과 치환됨을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체의 흡수 스펙트럼이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체의 발광 스펙트럼이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체는 250 내지 550 nm 파장 대역의 광을 흡수한다. 또한, 400 nm 파장에서 최대 흡수를 나타냄을 알 수 있다.
이러한 흡수 스펙트럼을 참조하면, 350 nm 파장 대역까지 광 흡수가 증가하여 350 nm 정도에서 증가율이 완만해지고 'a'로 표시된 부분에서 흡수율이 소폭 증가함을 알 수 있다.
또한, 'a'에서 'b'로 표시되는 영역에서 완만한 피크 영역을 보임을 알 수 있다. 이러한 'a'에서 'b'로 표시되는 영역은 370 내지 410 nm 파장 대역에 해당할 수 있다.
도 4를 참조하면, 적색 발광 형광체는 470 내지 800 nm 파장 대역에 이르는 넓은 발광 스펙트럼을 가지며, 600 nm 파장에서 피크 파장을 가진다.
이때, 발광 스펙트럼의 반치폭은 'c'에서 'd'로 표시한 파장 대역에 해당하며, 대략 540 내지 670 nm에 해당함을 알 수 있다.
<실시예>
아래의 표 2는 각 실시예에서 사용된 원재료의 양을 나타내고 있다. 여기서 원재료의 양은 질량(g)을 의미한다.
각 실시예에서는, 해당 원재료의 양을 혼합하여 형광체를 합성하였다.
먼저, 각 원재료를 분말 형태로 만들어서 해당 질량만큼을 투입하여 혼합하고, 이후 고온 질소분위기에서 승온하여 형광체를 합성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 각 실시예에 의한 적색 발광 형광체의 발광 스펙트럼이다. 즉, 도 5는 표 2에 해당하는 각 실시예에서 제작된 형광체의 발광 스펙트럼을 나타내고 있다.
도 5를 참조하면, 도 4에서 보인 발광 스펙트럼은 제2실시예(실시예 2)에 해당할 수 있다.
제2실시예에 비하여, 제4실시예는 발광 피크 파장이 600 nm 파장에서 단파장쪽으로 이동한 것을 알 수 있으며, 제7실시예 및 제3실시예는 각각 제4실시예보다 더 단파장쪽으로 이동한 것을 알 수 있다.
반면, 제1실시예는 제2실시예에 비하여 발광 피크 파장이 600 nm 파장에서 장파장쪽으로 이동한 것을 알 수 있다. 또한, 제5실시예 및 제6실시예는 각각 제1실시예에 비하여 더 장파장쪽으로 이동한 것을 알 수 있다.
<발광 장치>
도 6은 본 발명의 적색 발광 형광체가 이용된 발광 장치의 일례를 나타내는 단면도이다. 이러한 도 6은 본 발명의 발광 장치의 일 실시 예에 따른 램프형의 발광 소자 패키지(100)의 예를 나타내고 있다.
본 발명에 의한 발광 장치는 발광 소자(130) 및 이 발광 소자(130)에서 방출된 광에 의하여 여기되어 적색 광을 방출하고, 화학식 1로 표시되는 형광체(170)를 포함할 수 있다.
이러한 램프형의 백색 발광 소자 패키지(100)는 한 쌍의 리드 프레임(110, 120)과, 전압의 인가에 따라 빛을 발생시키는 발광 소자(130)를 포함한다.
발광 소자(130)는 리드 프레임(110, 120)과 와이어(140)에 의하여 전기적으로 연결되고, 발광 소자(130) 상에는 광 투과성 수지(150)가 몰딩된다. 이러한 발광 소자(130)는 근 자외선 또는 청색 광을 발광할 수 있다.
또한, 근 자외선 발광 소자 대신 동일한 파장 영역에 주 발광 피크를 가지는 발광 소자로서, 레이저 다이오드, 면 발광 레이저 다이오드, 무기 전계 발광 소자, 유기 전계 발광 소자 등을 사용할 수도 있다.
본 발명에서는 바람직한 응용 예로서 질화물 반도체 발광 다이오드가 이용되는 예를 나타내고 있다. 도 6에서 발광 소자(130)는 개략적으로 표현되고 있으며, 수평형 또는 수직형 질화물 반도체 발광 다이오드가 모두 이용될 수 있다.
이러한 광 투과성 수지(150)에는 형광체(170, 171; 도 7 참고)가 분산되어 구비될 수 있고, 광 투과성 수지(150) 상에는 소자 전체의 외부 공간을 마감하는 외장재(160)가 구비될 수 있다.
여기서 사용되는 형광체(170, 171)는 본 발명에 의한 적색 발광 형광체(170) 및 황색 형광체(171)를 포함할 수 있다. 또한, 여기에 다른 색상의 광을 발광하는 형광체가 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 녹색 발광 형광체(172)가 더 구비될 수도 있다.
이때, 황색 형광체는 YAG, La3Si6N11, LuAG(Al5Lu3O12), Silicate 중 어느 하나일 수 있다. 이때, 황색 형광체는 520 내지 570 nm의 발광 파장 대역을 가질 수 있다.
또한, 녹색 형광체는 β-SiAlON, silicate, BaSi2O2N2, SrSi2O2N2 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 경우에 따라, 본 발명에 의한 적색 발광 형광체 외에도 CASN 및 SCASN, (Sr, Ca, Ba)2Si5N8, K2SiF6 중 어느 하나가 더 이용될 수 있다.
몰딩 부재로 사용되는 광 투과성 수지(150)는 광 투과 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 아크릴 수지 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 광 투과 에폭시 수지 또는 광 투과 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다.
이러한 광 투과성 수지(150)는 발광 소자(130) 주위를 전체적으로 몰딩할 수도 있지만 필요에 따라 발광 부위에 부분적으로 몰딩하는 것도 가능하다.
즉, 고출력 발광 소자의 경우에는 발광 소자(130)의 대형화로 인해 전체적으로 몰딩할 경우, 광 투과성 수지(150)에 분산되는 형광체(170, 171)의 균일 분산에 불리할 수 있기 때문이다. 이 경우 발광 부위에 부분적으로 몰딩하는 것이 유리할 수 있다.
도 7은 광변환 과정을 설명하기 위한 도 6의 일부 확대도로서, 도 6을 함께 참조하여 백색광이 구현되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
발광 소자(130)에서 방출되는 근 자외선 또는 청색 광에 해당하는 400 내지 480 nm 파장 영역의 푸른 빛이 형광체(170, 171)를 통과하게 된다. 여기에 일부 빛은 형광체(170, 171)를 여기시켜 도 7에서 도시하는 바와 같은 발광 파장 중심이 500 내지 600 nm 범위의 주요 피크를 갖는 광을 발생시키고, 나머지 광(a)은 푸른 빛으로 그대로 투과시킨다.
또한, 위에서 설명한 바와 같이, 발광 소자(130)에서 방출되는 근 자외선 또는 청색 광에 해당하는 400 내지 480 nm 파장 영역의 푸른 빛 또는 형광체(170, 171)에서 변환된 빛의 일부가 흡수되어 광변환이 이루어지는 형광체(172)가 더 포함될 수 있다.
그 결과, 400 내지 700 nm의 넓은 파장의 스펙트럼을 갖는 백색광을 발광하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 적색 발광 형광체가 적용된 발광 장치의 발광 스펙트럼이다.
도 8은 발광 소자(130) 상에 적색 발광 형광체(170) 및 녹색 형광체(171)가 혼합되어 구현되어 백색 발광 장치(백색 LED)를 구현한 상태에의 발광 스펙트럼을 나타내고 있다.
반면, 도 8에서 종래 기술의 백색 LED는 청색 광을 발광하는 발광 소자와 황색 형광체(YAG)를 이용한 경우의 스펙트럼을 나타내고 있다.
도 8에서 도시하는 바와 같이, 본 발명에 의한 발광 장치는 종래 기술의 백색 LED에 비하여 연색 지수(Color Rendering Index; CRI)가 개선되었음을 알 수 있다.
아래의 표 3은 도 8에 해당하는 발광 장치의 상대광속과 연색 지수를 나타내고 있다.
일반적으로, 발광 장치의 광속과 연색 지수(CRI)는 상보적인 관계를 가지고 있어서, 동일한 조건에서 상대광속을 크게 하면 CRI는 감소될 수 있다.
그러나 아래의 표 3에서 보면 본 발명의 형광체가 적용된 백색 LED는 상대광속과 CRI가 모두 향상된 것을 알 수 있다.
여기서, 본 발명의 형광체는 제2실시예의 형광체가 이용된 것을 나타낸다.
아래의 표 4는 위에서 설명한 각 실시예의 형광체가 이용된 경우의 상대휘도(상대광속), CRI 그리고 중심파장을 나타내고 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 높은 광변환 효율을 가지는 적색 발광 형광체를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 높은 광변환 효율을 가지는 적색 발광 형광체를 이용하여 연색성이 우수하고 발광 강도가 높은 발광 장치를 제공할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 발광 소자 패키지
110, 120: 리드 프레임
130: 발광 소자 140: 와이어
150: 광 투과 수지 160: 외장재
170, 171, 172: 형광체
130: 발광 소자 140: 와이어
150: 광 투과 수지 160: 외장재
170, 171, 172: 형광체
Claims (10)
- 적색 발광 형광체에 있어서,
청색 파장 대역에서 주 흡수 대역을 가지고, 적색 파장 대역에서 주 피크를 가지는 광을 발광하며, 하기의 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 적색 발광 형광체.
화학식 1:
- 제1항에 있어서, 상기 x, y 및 z는, -1.5 < x < 2, 0.0001 < y < 0.2, -0.5 < z <1의 조건 중 적어도 어느 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 적색 발광 형광체.
- 제1항에 있어서, 상기 적색 발광 형광체는, 단사정계 결정 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 적색 발광 형광체.
- 제3항에 있어서, 상기 결정 구조의 격자상수는 a=5.1777Å, b=14.828Å 및 c=5.4244Å을 만족하는 것을 특징으로 하는 적색 발광 형광체.
- 제4항에 있어서, 상기 적색 발광 형광체는, 300 내지 500 nm의 여기광 파장 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 적색 발광 형광체.
- 발광 장치에 있어서,
발광 소자;
상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 적색 광을 방출하고, 하기의 화학식 1로 표시되는 제1형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
화학식 1:
- 제6항에 있어서, 상기 x, y 및 z는, -1.5 < x < 2, 0.0001 < y < 0.2, -0.5 < z <1의 조건 중 적어도 어느 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 황색 광을 방출하는 제2형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 녹색 광을 방출하는 제3형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 제1형광체, 상기 제2형광체 및 제3형광체는 혼합물을 이루고, 상기 혼합물은, 상기 발광 소자에서 방출되는 광에 의하여 여기되어 황색 광을 발광하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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|---|---|---|---|---|
| CN101029230A (zh) * | 2007-04-03 | 2007-09-05 | 北京宇极科技发展有限公司 | 一种氮氧化合物发光材料及其制法以及由其制成的照明或显示光源 |
| KR101467808B1 (ko) * | 2014-07-14 | 2014-12-03 | 엘지전자 주식회사 | 황색 발광 형광체 및 이를 이용한 발광 소자 패키지 |
| KR20150005978A (ko) * | 2012-05-31 | 2015-01-15 | 도쿠리츠교세이호징 붓시쯔 자이료 겐큐키코 | 형광체, 그 제조 방법, 발광 장치 및 화상 표시 장치 |
| CN105018080A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-11-04 | 北京宇极科技发展有限公司 | 一种高光效荧光粉的制备方法 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101029230A (zh) * | 2007-04-03 | 2007-09-05 | 北京宇极科技发展有限公司 | 一种氮氧化合物发光材料及其制法以及由其制成的照明或显示光源 |
| KR20150005978A (ko) * | 2012-05-31 | 2015-01-15 | 도쿠리츠교세이호징 붓시쯔 자이료 겐큐키코 | 형광체, 그 제조 방법, 발광 장치 및 화상 표시 장치 |
| KR101467808B1 (ko) * | 2014-07-14 | 2014-12-03 | 엘지전자 주식회사 | 황색 발광 형광체 및 이를 이용한 발광 소자 패키지 |
| CN105018080A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-11-04 | 北京宇极科技发展有限公司 | 一种高光效荧光粉的制备方法 |
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