KR20220098292A - 협대역 방출 SiAlON 인광체 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 Eu2+ 도핑된 협대역 적색 방출 인광체들의 안정성 및 성능을 향상시키는 방법들을 개시한다. 일 실시예에서, 결과적인 인광체 조성물들은 UCr4C4 결정 구조체 타입의 규칙적인 구조체 변형들을 결정화하고, AE1-xLi3-2yAl1+2y-zSizO4-4y-zN4y+z:Eux(AE = Ca, Sr, Ba 또는 이들의 조합; 0 < x < 0.04, 0 ≤ y < 1, 0 < z < 0.05, y+z ≤ 1)의 조성을 갖는 것을 특징으로 한다. (Si,N)+에 의한 (A1,O)+ 형식적 치환은 원하지 않는 Eu3+의 농도를 감소시키고 따라서 안정성 및 변환 효율과 같은 인광체의 특성들을 향상시키는 것으로 생각된다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 12월 5일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/944,025호, 2020년 1월 10일자로 출원된 유럽 특허 출원 제20151188.8호, 및 2020년 12월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/110,080호에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 인광체들 및 인광체 변환형 발광 다이오드들에 관한 것으로, 더 구체적으로는 협대역 방출 SiAlON 인광체들, 그 제조 방법들, 그들을 포함하는 인광체 변환형 발광 다이오드들, 및 그러한 인광체 변환형 발광 다이오드들을 포함하는 발광 디바이스들에 관한 것이다.
반도체 발광 다이오드들 및 레이저 다이오드들(본 명세서에서 총괄하여 "LED들"이라고 한다)은 현재 이용가능한 가장 효율적인 광원 중 하나이다. LED의 방출 스펙트럼은 전형적으로 디바이스의 구조체에 의해, 그리고 그것이 구성되는 반도체 재료들의 조성에 의해 결정된 파장에서 단일의 좁은 피크를 보여준다. 디바이스 구조체 및 재료 시스템의 적절한 선택에 의해, LED들은 자외선, 가시 또는 적외선 파장들에서 동작하도록 설계될 수 있다.
LED들은 LED에 의해 방출된 광을 흡수하고 이에 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하는 하나 이상의 파장 변환 재료들(일반적으로 본 명세서에서 "인광체"라고 한다)과 결합될 수 있다. 그러한 인광체 변환형 LED들("pcLED들")에 대해, 인광체들에 의해 흡수되는, LED에 의해 방출되는 광의 비율은 LED에 의해 방출되는 광의 광 경로 내의 인광체 재료의 양, 예를 들어 LED 상에 또는 주위에 배치된 인광체 층 내의 인광체 재료의 농도 및 층의 두께에 의존한다.
인광체 변환형 LED들은 LED에 의해 방출된 광의 모두가 하나 이상의 인광체에 의해 흡수되도록 설계될 수 있고, 이 경우에 pcLED로부터의 방출은 완전히 인광체들로부터의 것이다. 그러한 예들에서, 인광체는 예를 들어 LED에 의해 직접 효율적으로 생성되지 않는 좁은 스펙트럼 영역 내에서 광을 방출하도록 선택될 수 있다.
대안적으로, pcLED들은 LED에 의해 방출된 광의 일부만이 인광체들에 의해 흡수되도록 설계될 수 있고, 이 경우에 pcLED로부터의 방출은 LED에 의해 방출된 광과 인광체들에 의해 방출된 광의 혼합물이다. LED, 인광체들 및 인광체 조성의 적절한 선택에 의해, 그러한 pcLED는 예를 들어 원하는 색 온도 및 원하는 연색 속성들을 갖는 백색광을 방출하도록 설계될 수 있다.
A = (Sr,Ba,Ca,La,Lu); B = (Li, Mg); C = (Si,Al,B,Ga,P,Ge); X = (N,O,S,F,C1); 및 0.5 ≤ c/x ≤ 0.75인 조성 Aa-z-Bb-Cc-Xx:Euz의 협대역 적색 방출 인광체들을 포함하는 인광체 변환형 LED들은 WO 2010/131133 A1에 개시되어 있는데, 이는 예를 들어 그것의 리간드들에 의한 활성화제 이온의 8배 배위 및 210-320 pm 범위의 활성화제 접촉 길이들을 나타낸다. 이러한 Eu 도핑된 인광체 재료들의 예들은 예를 들어 US 9,5463,19 B2 및 WO 2018/087304 A1에 각각 개시된 동형 SrLiAl3N4:Eu(SLA) 또는 SrLi2Al2O2N2:Eu(SLAO)이다.
이러한 Eu 도핑된 인광체 재료의 공지된 문제는 바람직한 2가 상태뿐만 아니라 원치 않는 3가 상태에서도 Eu 활성화제를 혼입시키는 경향이다. 판(Fan) 등에 의한 "Pressure-Controlled Synthesis of High-Performance SrLiAl3N4:Eu2+ Narrow-Band Red Phosphors"라는 명칭의 논문(J.Mater.Chem.C, 2018, DOI:10.1039/C8TC03025A)은 합성 동안 가스 압력을 상승시켜, 약간 감소된 단위 셀 부피, 증가된 양자 효율 및 증가된 Eu2+/Eu3+ 비를 초래하고, 결국 SLA 인광체 재료의 발광 강도를 향상시키는 프로세스를 교시한다.
그러나, 본 발명자들은 SLAO와 같은 인광체 재료들은 높은 프로세스 가스 압력들을 가함으로써 SLA처럼 그들의 속성들이 향상될 수 없다는 것을 발견하였다. SLA에서 평균 알칼리토류 양이온 크기는 Sr의 일부를 대체함으로써만 감소될 수 있지만(증가된 화학적 압력), Ca만이 용해가능한 것이 아니라 더 큰 Ba 원자가 용해가능한 SLAO에 대해서는 본 발명자들에 의해 그 반대가 관찰되었다(감소된 화학적 압력). 격자 압축률은 양이온 치환에 의한 단위 셀 부피 변화와 동일한 경향을 나타내어야 하므로, SLAO 타입 인광체 재료들에 개선된 속성들을 제공하기 위해서는 다른 Eu2+ 안정화 메커니즘이 필요하다.
본 명세서는 Eu2+ 도핑된 협대역 적색 방출 인광체들의 안정성 및 성능을 향상시키는 방법들을 개시한다. 일 실시예에서, 결과적인 인광체 조성물들은 UCr4C4 결정 구조체 타입의 규칙적인 구조체 변형들을 결정화하고, AE1-xLi3-2yAl1+2y-zSizO4-4y-zN4y+z:Eux (AE = Ca, Sr, Ba 또는 이들의 조합; 0 < x < 0.04, 0 ≤ y < 1, 0 < z < 0.05, y+z ≤ 1)의 조성을 갖는 것을 특징으로 한다. (Si,N)+에 의한 (A1,O)+ 형식적 치환(formal substitution)은 원하지 않는 Eu3+의 농도를 감소시키고 따라서 안정성 및 변환 효율과 같은 인광체의 속성들을 향상시키는 것으로 생각된다.
y = 1/2인 하나의 아속(subgenus)은 조성 AE1-xLi2Al2-zSizO2-zN2+z:Eux를 갖는다.
y = 1/2인 또 다른 아속은 화학식 Sr0.995-qBaqLi2Al1.995Si0.005O1.995N2.005:Eu0.005; q > 0을 특징으로 하는 조성들을 갖는다.
바람직하게는, 이들 신규한 인광체의 호스트 격자 내의 Si 농도는 Eu 도핑 농도와 대략 동일한 범위에 있다.
이들 인광체 조성물은, 예를 들어, FWHM ≤ 55nm인, 예를 들어, 612-620 nm 범위에서 방출하는 SLAO의 안정화된 버전으로서 볼 수 있다. 이들은 실리콘의 첨가에 의해 SLAO 재료의 화학적 결함을 변경하여 SLAO 구조체 타입으로 결정화하는 신규한 SiAlON 조성물을 형성함으로써 협대역 적색 방출 SLAO 타입 인광체를 포함하는 pcLED들의 낮은 동작 수명의 문제를 해결하는 것으로 여겨진다.
본 명세서에 개시된 신규한 인광체 조성물은, 예를 들어 연색 지수(CRI)가 90 이상 또는 80 이상인 백색 발광 pcLED들, 및 적색 방출 pcLED들에서 사용될 수 있다. 이들 인광체 조성물들을 포함하는 인광체 변환형 LED들은 어레이들로서 배열될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 LED 어레이들은 이러한 인광체 조성물을 포함할 수 있다.
이러한 인광체 조성물을 포함하는 인광체 변환형 LED들, 및 이러한 pcLED들의 어레이들은, 예를 들어, 카메라 플래시 시스템들, 자동차 조명, 및 디스플레이(예를 들어, 증강 현실(AR) 및 가상 현실(VR)) 기술에서 이용될 수 있다. 그러한 시스템들 내의 pcLED들의 어레이들은 적응형 조명을 제공하도록 구성될 수 있다.
이들 인광체 조성물들에 의해 제공된 협대역 적색 방출은 사람의 눈 감도가 낮은 장파장 스펙트럼 영역들에서 방출된 광 강도 분포를 최소화하는 것을 돕는다.
본 발명의 다른 실시예들, 특징들 및 이점들은 먼저 간략하게 설명되는 첨부 도면들과 관련하여 본 발명의 아래의 더 상세한 설명을 참조할 때 이 분야의 기술자들에게 더 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 pcLED의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 각각 pcLED들의 어레이의 단면도 및 상면 개략도를 나타낸다.
도 2c는 기판 상에 모놀리식으로 형성된 예시적인 pc 미니 LED 또는 pc 마이크로 LED 어레이의 여러 LED들의 사시도를 나타낸다.
도 3a는 pcLED들의 어레이가 장착될 수 있는 전자장치 보드의 개략적인 평면도를 나타내고, 도 3b는 유사하게 도 3a의 전자장치 보드 상에 장착된 pcLED들의 어레이를 나타낸다.
도 4a는 도파관들 및 투영 렌즈에 대해 배열된 pcLED들의 어레이의 개략적인 단면도를 나타낸다. 도 4b는 도파관들이 없는, 도 4a의 것과 유사한 배열을 나타낸다.
도 5는 적응형 조명 시스템을 포함하는 예시적인 카메라 플래시 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 6은 적응형 조명 시스템을 포함하는 예시적인 AR/VR 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 7은 후술하는 비교예 A의 인광체 생성물인 Sr0.995Li2Al2O2N2:Eu0.005에 대한 분말 x-선 회절 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은 비교예 A의 인광체 생성물에 대한 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 9는 비교예 A의 인광체 생성물의 방출 강도의 열적 거동을 나타낸다.
도 10은 하기에 기재된 예 B의 합성 생성물인 시약 Eu2Si5N8에 대한 분말 x-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 11은 예 C, Sr0.995Li2Al2Si0.0125O1.9875N2.0125:EU0.005에 대한 분말 x-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 12는 예 C의 인광체 생성물에 대한 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 13은 예 C의 인광체 생성물의 방출 강도의 열적 거동을 나타낸다.
도 14a는 비교예 D 및 예 E1-E4의 인광체 생성물들에 대한 포토루미네신스 여기(PLE) 스펙트럼 및 포토루미네신스 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 14b는 비교예 D 및 예 E5-E8의 인광체 생성물들에 대한 포토루미네신스 여기(PLE) 스펙트럼 및 포토루미네신스 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 15a는 비교예 D와 예 E1-E4의 인광체 생성물들의 방출 강도의 열적 거동을 나타낸다.
도 15b는 비교예 D 및 예 E5-E8의 인광체 생성물들의 방출 강도의 열적 거동을 나타낸다.
도 16은 q = 0, q = 0.1, 및 q = 0.2에 대한 Sr0.995-qBaqLi2Al1.995Si0.005 O1.995N2.005:Eu0.005 의 격자 상수들을 나타낸다.
도 17a는 샘플 F1의 입자들의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 17b는 샘플 F1의 단일 입자의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 17c는 샘플 F2의 단일 입자의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 각각 pcLED들의 어레이의 단면도 및 상면 개략도를 나타낸다.
도 2c는 기판 상에 모놀리식으로 형성된 예시적인 pc 미니 LED 또는 pc 마이크로 LED 어레이의 여러 LED들의 사시도를 나타낸다.
도 3a는 pcLED들의 어레이가 장착될 수 있는 전자장치 보드의 개략적인 평면도를 나타내고, 도 3b는 유사하게 도 3a의 전자장치 보드 상에 장착된 pcLED들의 어레이를 나타낸다.
도 4a는 도파관들 및 투영 렌즈에 대해 배열된 pcLED들의 어레이의 개략적인 단면도를 나타낸다. 도 4b는 도파관들이 없는, 도 4a의 것과 유사한 배열을 나타낸다.
도 5는 적응형 조명 시스템을 포함하는 예시적인 카메라 플래시 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 6은 적응형 조명 시스템을 포함하는 예시적인 AR/VR 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 7은 후술하는 비교예 A의 인광체 생성물인 Sr0.995Li2Al2O2N2:Eu0.005에 대한 분말 x-선 회절 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은 비교예 A의 인광체 생성물에 대한 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 9는 비교예 A의 인광체 생성물의 방출 강도의 열적 거동을 나타낸다.
도 10은 하기에 기재된 예 B의 합성 생성물인 시약 Eu2Si5N8에 대한 분말 x-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 11은 예 C, Sr0.995Li2Al2Si0.0125O1.9875N2.0125:EU0.005에 대한 분말 x-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 12는 예 C의 인광체 생성물에 대한 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 13은 예 C의 인광체 생성물의 방출 강도의 열적 거동을 나타낸다.
도 14a는 비교예 D 및 예 E1-E4의 인광체 생성물들에 대한 포토루미네신스 여기(PLE) 스펙트럼 및 포토루미네신스 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 14b는 비교예 D 및 예 E5-E8의 인광체 생성물들에 대한 포토루미네신스 여기(PLE) 스펙트럼 및 포토루미네신스 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 15a는 비교예 D와 예 E1-E4의 인광체 생성물들의 방출 강도의 열적 거동을 나타낸다.
도 15b는 비교예 D 및 예 E5-E8의 인광체 생성물들의 방출 강도의 열적 거동을 나타낸다.
도 16은 q = 0, q = 0.1, 및 q = 0.2에 대한 Sr0.995-qBaqLi2Al1.995Si0.005 O1.995N2.005:Eu0.005 의 격자 상수들을 나타낸다.
도 17a는 샘플 F1의 입자들의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 17b는 샘플 F1의 단일 입자의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 17c는 샘플 F2의 단일 입자의 SEM 이미지를 나타낸다.
이하의 상세한 설명은 도면들을 참조하여 읽혀져야 하며, 도면들에서 동일한 참조 번호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 지칭한다. 반드시 축척비율대로 그려진 것은 아닌 도면들은 선택적 실시예들을 묘사하고, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 상세한 설명은 본 발명의 원리들을 제한이 아니라 예로서 예시한다.
도 1은 본 명세서에서 "LED"로 함께 고려되는, 기판(104) 상에 배치된 발광 반도체 다이오드 구조체(102), 및 LED 상에 배치된 인광체 층(106)을 포함하는 개별 pcLED(100)의 예를 나타낸다. 발광 반도체 다이오드 구조체(102)는 전형적으로 n-형 및 p-형 층들 사이에 배치된 활성 영역을 포함한다. 다이오드 구조체 양단의 적절한 순방향 바이어스의 인가는 활성 영역으로부터의 광의 방출을 야기한다. 방출된 광의 파장은 활성 영역의 조성 및 구조에 의해 결정된다.
LED는 예를 들어 청색, 보라색 또는 자외선 광을 방출하는 III-질화물 LED일 수 있다. 임의의 다른 적절한 재료 시스템으로부터 형성되고 임의의 다른 적절한 파장의 광을 방출하는 LED들이 또한 사용될 수 있다. 다른 적절한 재료 시스템들은, 예를 들어, III-인화물 재료들, III-비화물 재료들, 및 II-VI 재료들을 포함할 수 있다.
pcLED로부터의 원하는 광학 출력에 따라, 임의의 적절한 인광체 재료들이 사용될 수 있지만, 본 명세서는 유리하게 이용될 수 있는 새로운 인광체 조성물들을 개시한다.
도 2a-2b는 기판(202) 상에 배치된 인광체 픽셀들(106)을 포함하는 pcLED들(100)의 어레이(200)의 단면도 및 평면도를 각각 나타낸다. 이러한 어레이는 임의의 적절한 방식으로 배열된 임의의 적절한 수의 pcLED들을 포함할 수도 있다. 도시된 예에서 어레이는 공유된 기판 상에 모놀리식으로 형성된 것으로 묘사되지만, 대안적으로 pcLED들의 어레이는 별개의 개별적인 pcLED들로부터 형성될 수 있다. 기판(202)은 임의적으로(optionally) LED를 구동하기 위한 CMOS 회로를 포함할 수 있고, 임의의 적절한 재료들로부터 형성될 수 있다.
도 2a-2b는 9개의 pcLED들의 3x3 어레이를 나타내지만, 그러한 어레이들은 예를 들어 수십, 수백 또는 수천 개의 LED들을 포함할 수 있다. 개별 LED들(픽셀들)은 어레이의 평면에서, 예를 들어, 1 밀리미터(mm) 이하, 500 마이크로미터 이하, 100 마이크로미터 이하, 또는 50 마이크로미터 이하의 폭들(예를 들어, 측면 길이들)을 가질 수 있다. 이러한 어레이 내의 LED들은 예를 들어, 수백 마이크로미터, 100 마이크로미터 이하, 50 마이크로미터 이하, 10 마이크로미터 이하, 또는 5 마이크로미터 이하의 어레이의 평면 내의 폭을 갖는 스트리트들 또는 레인들에 의해 서로 이격될 수 있다. 도시된 예들은 대칭 행렬로 배열된 직사각형 픽셀들을 나타내지만, 픽셀들 및 어레이는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다.
어레이의 평면 내 치수(예를 들어, 측면 길이)가 약 50 마이크로미터 이하인 LED들은 전형적으로 마이크로 LED들이라고 하고, 이러한 마이크로 LED들의 어레이는 마이크로 LED 어레이라고 할 수 있다.
LED들의 어레이, 또는 이러한 어레이의 부분들은 개별 LED 픽셀들이 트렌치들 및/또는 절연 재료에 의해 서로 전기적으로 분리되지만, 전기적으로 분리된 세그먼트들이 반도체 구조체의 부분들에 의해 서로 물리적으로 접속된 채로 남는 세그먼트화된 모놀리식 구조체로서 형성될 수 있다. 도 2c는 이러한 세그먼트화된 모놀리식 LED 어레이(200)의 예의 사시도를 나타낸다. 이 어레이 내의 픽셀들(즉, 개별 반도체 LED 디바이스들(102))은 n 접촉부들(234)을 형성하도록 채워지는 트렌치들(230)에 의해 분리된다. 모놀리식 구조체는 기판(204) 상에 성장되거나 배치된다. 각각의 픽셀은 p 접촉부(236), p GaN 반도체 층(102b), 활성 영역(102a), 및 n GaN 반도체 층(102c)을 포함하고; 층들(102a/102b/102c)은 집합적으로 반도체 LED(102)를 형성한다. 파장 변환기 재료(106)는 반도체 층(102c)(또는 다른 적용가능한 중간층) 상에 퇴적될 수 있다. n 접촉부들(234)의 적어도 일부를 반도체의 하나 이상의 층으로부터 분리하기 위해 패시베이션 층들(232)이 트렌치들(230) 내에 형성될 수 있다. n 접촉부들(234), 트렌치들(230) 내의 다른 재료, 또는 트렌치들(230) 내의 재료와 상이한 재료는 변환기 재료(106)내로 연장되어 픽셀들 사이에 완전한 또는 부분적인 광학 격리 장벽들(220)을 형성할 수 있다.
LED 어레이 내의 개별 LED들은 개별적으로 어드레싱가능할 수 있거나, 어레이 내의 픽셀들의 그룹 또는 서브세트의 일부로서 어드레싱가능할 수 있거나, 어드레싱가능하지 않을 수 있다. 따라서, 발광 픽셀 어레이들은 광 분포의 미세한 입도의 강도, 공간적, 및 시간적 제어를 요구하거나 그로부터 이익을 얻는 임의의 응용에 유용하다. 이러한 응용들은 픽셀 블록들 또는 개별 픽셀들로부터 방출되는 광의 정밀한 특수 패터닝을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 응용에 따라, 방출된 광은 스펙트럼적으로 구별되고, 시간에 따라 적응하고, 및/또는 환경적으로 반응할 수 있다. 이러한 발광 픽셀 어레이들은 다양한 강도, 공간적, 또는 시간적 패턴들에서의 사전-프로그래밍된 광 분포를 제공할 수도 있다. 방출된 광은 수신된 센서 데이터에 적어도 부분적으로 기초할 수 있고 광학 무선 통신을 위해 사용될 수 있다. 연관된 전자장치들 및 광학계는 픽셀, 픽셀 블록, 또는 디바이스 레벨에서 구별될 수 있다.
도 3a-3b에 나타낸 바와 같이, pcLED 어레이(200)는 전력 및 제어 모듈(302), 센서 모듈(304), 및 LED 부착 영역(306)을 포함하는 전자장치 보드(300) 상에 장착될 수 있다. 전력 및 제어 모듈(302)은, 어느 전력 및 제어 모듈(302)이 LED들의 동작을 제어하는지에 기초하여, 외부 소스들로부터의 전력 및 제어 신호들 그리고 센서 모듈(304)로부터의 신호들을 수신할 수 있다. 센서 모듈(304)은 임의의 적절한 센서들로부터, 예를 들어 온도 또는 광 센서들로부터 신호들을 수신할 수 있다. 대안적으로, pcLED 어레이(200)는 전력 및 제어 모듈 및 센서 모듈과 별개의 보드(나타내지 않음) 상에 장착될 수 있다.
개별 pcLED들은 임의적으로 인광체 층에 인접하여 위치하거나 인광체 층 상에 배치된 렌즈 또는 다른 광학 요소를 포함하거나 그와 조합하여 배열될 수 있다. 도면들에 나타나지 않은 그러한 광학 요소는 "1차 광학 요소"로 지칭될 수 있다. 또한, 도 4a-도 4b에 나타낸 바와 같이, (예를 들어, 전자장치 보드(300) 상에 장착된) pcLED 어레이(200)는 의도된 응용에서 사용하기 위해 도파관들, 렌즈들, 또는 둘 다와 같은 2차 광학 요소들과 조합하여 배열될 수 있다. 도 4a에서, pcLED들(100)에 의해 방출된 광은 도파관들(402)에 의해 수집되어 투영 렌즈(404)로 지향된다. 투영 렌즈(404)는 예를 들어, 프레넬 렌즈일 수 있다. 이러한 배열은 예를 들어 자동차 헤드라이트에서 사용하기에 적절할 수 있다. 도 4b에서, pcLED들(100)에 의해 방출된 광은 중간 도파관들의 사용 없이 투영 렌즈(404)에 의해 직접 수집된다. 이 배열은 pcLED들이 서로 충분히 가깝게 이격될 수 있을 때 특히 적절할 수 있고, 또한 자동차 헤드라이트들뿐만 아니라 카메라 플래시 응용들에서 사용될 수 있다. 마이크로 LED 디스플레이 응용은 예를 들어, 도 4a-4b에 묘사된 것들과 유사한 광학 배열들을 이용할 수 있다. 일반적으로, 원하는 응용에 따라, 광학 요소들의 임의의 적절한 배열이 본 명세서에서 설명된 pcLED들과 조합하여 사용될 수 있다.
독립적으로 동작가능한 LED들의 어레이는 특정한 목적을 위해 적응가능한 조명을 제공하기 위해 (예를 들어, 위에 설명된 것과 같은) 렌즈, 렌즈 시스템, 또는 다른 광학 시스템과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 동작 중에 이러한 적응형 조명 시스템은 조명된 장면 또는 물체에 걸친 색 및/또는 강도에 의해 변화하고/하거나 원하는 방향으로 조준되는 조명을 제공할 수 있다. 제어기는 장면 내의 물체들 또는 사람들의 위치들 및 색 특성들을 표시하는 데이터를 수신하고 그 정보에 기초하여 장면에 적응된 조명을 제공하기 위해 LED 어레이 내의 LED들을 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 데이터는 예를 들어, 이미지 센서, 또는 광학(예컨대, 레이저 스캐닝) 또는 비-광학(예컨대, 밀리미터 레이더) 센서들에 의해 제공될 수 있다. 이러한 적응형 조명은 자동차, 모바일 디바이스 카메라, VR, 및 AR 응용들에 대해 점점 더 중요해진다.
도 5는 위에 설명된 시스템들과 유사하거나 동일할 수 있는, LED 어레이 및 렌즈 시스템(502)을 포함하는 예시적인 카메라 플래시 시스템(500)을 개략적으로 도시한다. 플래시 시스템(500)은 또한 마이크로프로세서와 같은 제어기(504)에 의해 제어되는 LED 드라이버(506)를 포함한다. 제어기(504)는 또한 카메라(507) 및 센서들(508)에 커플링될 수 있고, 메모리(510)에 저장된 명령어들 및 프로파일들에 따라 동작할 수 있다. 카메라(507) 및 적응형 조명 시스템(502)은 그들의 시야를 일치시키도록 제어기(504)에 의해 제어될 수 있다.
센서들(508)은, 예를 들어, 시스템(500)의 위치, 속도, 및 배향을 결정하는 데 사용될 수 있는 위치 센서들(예컨대, 자이로스코프 및/또는 가속도계) 및/또는 다른 센서들을 포함할 수 있다. 센서들(508)로부터의 신호들은 제어기(504)에 공급되어 제어기(504)의 적합한 액션 과정(예를 들어, 어느 LED들이 현재 타겟을 조명하고 있는지 그리고 어느 LED들이 미리 결정된 시간량 후에 타겟을 조명할 것인지)을 결정하는 데 사용될 수 있다.
동작 시에, 502에서의 LED 어레이의 픽셀들의 일부 또는 전부로부터의 조명은 조정될 수 있다 - 비활성화되거나, 전체 강도에서 동작되거나, 중간 강도에서 동작된다. 위에 주목된 바와 같이, 502 내의 LED 어레이에 의해 방출된 광의 빔 초점 또는 조종은 광학계를 이동시키거나 조명 장치 내의 렌즈의 초점을 변경하지 않고서 빔 형상의 동적 조정을 가능하게 하기 위해, 픽셀들의 하나 이상의 서브세트를 활성화함으로써 전자적으로 수행될 수 있다.
도 6은 적응형 발광 어레이(610), AR 또는 VR 디스플레이(620), 발광 어레이 제어기(630), 센서 시스템(640), 및 시스템 제어기(650)를 포함하는 예시적인 AR/VR 시스템(600)을 개략적으로 도시한다. 제어 입력은 센서 시스템(640)에 제공되는 반면, 전력 및 사용자 데이터 입력은 시스템 제어기(650)에 제공된다. 일부 실시예들에서, AR/VR 시스템(600)에 포함된 모듈들은 단일 구조체로 컴팩트하게 배열될 수 있거나, 하나 이상의 요소가 별개로 장착되고 무선 또는 유선 통신을 통해 접속될 수 있다. 예를 들어, 발광 어레이(610), AR 또는 VR 디스플레이(620), 및 센서 시스템(640)은 헤드셋 또는 안경 상에 장착될 수 있고, 발광 제어기 및/또는 시스템 제어기(650)는 개별적으로 장착된다.
발광 어레이(610)는, 앞서 설명된 바와 같이, 예를 들어, AR/VR 시스템들을 지원할 수 있는 그래픽 또는 객체 패턴들로 광을 투사하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 적응형 발광 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 마이크로 LED들의 어레이들이 사용될 수 있다.
AR/VR 시스템(600)은, 예를 들어, 적응형 발광 어레이(610)에 의해 방출된 광을 AR/VR 디스플레이(620)에 커플링하기 위해, 적응형 발광 어레이(610) 및/또는 AR/VR 디스플레이(620)에 광범위한 광학계들을 통합할 수 있다.
센서 시스템(640)은, 예를 들어, 환경을 모니터링하는 카메라들, 깊이 센서들, 또는 음성 센서들과 같은 외부 센서들, 및 AR/VR 헤드셋 위치를 모니터링하는 가속도계들 또는 2축 또는 3축 자이로스코프들과 같은 내부 센서들을 포함할 수 있다. 다른 센서들은 기압, 스트레스 센서들, 온도 센서들, 또는 로컬 또는 원격 환경 모니터링에 필요한 임의의 다른 적절한 센서들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 제어 입력은 검출된 터치 또는 탭들, 제스처 입력, 또는 헤드셋 또는 디스플레이 위치에 기초한 제어를 포함할 수 있다.
센서 시스템(640)으로부터의 데이터에 응답하여, 시스템 제어기(650)는 이미지들 또는 명령어들을 발광 어레이 제어기(630)로 송신할 수 있다. 이미지들 또는 명령어들에 대한 변경들 또는 수정들은 또한 필요에 따라 사용자 데이터 입력, 또는 자동화된 데이터 입력에 의해 이루어질 수 있다. 사용자 데이터 입력은 음성 명령어들, 햅틱 피드백, 눈 또는 동공 포지셔닝, 또는 접속된 키보드, 마우스, 또는 게임 제어기에 의해 제공되는 것을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
위에 요약된 바와 같이, 본 명세서는 동일구조형 결정 구조체들을 갖는 공지된 인광체 조성물에 비해 우수한 발광 속성들을 갖는 신규한 인광체 조성물을 개시한다. 신규한 인광체 조성물은 pcLED들, pcLED들의 어레이들, 및 위에 설명된 것과 같은 그러한 pcLED들 및 pcLED들의 어레이들을 이용하는 디바이스들에서 사용될 수 있다.
특히, 본 발명자들은 SiAlON 화합물들을 형성하기 위해 호스트 격자를 Si로 공동 도핑함으로써 개선된 SLAO 타입 인광체 재료가 얻어질 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 (Si,N)+에 의한 (A1,O)+ 형식적 치환은 호스트 격자 내의 고도로 대전된 Si4+의 농도를 증가시킴으로써 원하지 않는 Eu3+의 농도를 감소시키고, 따라서 Eu2+ 도펀트의 산화에 의한 Eu3+의 형성을 억제함으로써 인광체 재료의 안정성 및 변환 효율을 향상시킨다고 믿는다. 이것은 SLAO 타입 인광체를 포함하는 인광체 변환형 LED의 동작 중에 원하지 않는 Eu3+를 형성하는 경향을 낮추는 것이 이러한 디바이스의 신뢰성을 증가시키기 위해 요구되기 때문에 유리하다.
구체적으로, 일 실시예에서, 인광체 재료들은 조성 AE1-xLi3-2yAl1+2y-zSizO4-4y-zN4y+z:Eux(AE = Ca, Sr, Ba; 0 < x < 0.04, 0.4 < y < 0.6, 0 < z < 0.05)를 가지며, 호스트 격자의 알루미늄의 일부는 실리콘으로 대체되어 SiAlON 타입의 제제들을 형성한다. 또한 호스트 격자의 전하 중성을 유지하기 위해 산소 원자들의 일부가 질소 원자들로 대체되고 있다. 즉, (A1,O)+ 쌍들은 인광체 호스트 격자에서 (Si,N)+ 쌍들에 의해 중성 전하로 대체되고 있다.
Si 농도는 Eu 활성화제 농도의 범위 내에 있어야 한다. 활성화제 농도 x가 예를 들어 0.005이면, Si 농도는 바람직하게는 0.001 내지 0.02의 범위, 보다 바람직하게는 0.0025 내지 0.015의 범위에 있어야 한다. 보다 일반적으로, 인광체 조성을 특징짓는 위의 화학식을 참조하면, 바람직하게는 1/5 ≤ z/x ≤ 4; 보다 바람직하게는 1/2 ≤ z/x ≤ 3이다.
SiAlON 조성을 형성하기 위해 Si를 인광체 내로 혼입시키는 바람직한 옵션은 예를 들어 실리콘 질화물과 같은 질화물 재료를 통하는 것이다. 2가 상태의 Eu 및 바람직한 범위의 Eu/Si 비를 갖는 Eu 전구체로서 또한 작용하는 Eu2Si5N8을 통한 혼입이 훨씬 더 바람직하다. 본 발명자들은 Eu2Si5N8이 상업적으로 입수가능한 유로퓸 산화물, 탄소 및 규소 질화물 분말들로부터 용이하게 제조될 수 있음을 발견하였다. Eu2Si5N8는 Eu 도펀트의 유일한 소스로서 사용될 수 있거나, 또는 예를 들어 Eu2O3, EuF3 또는 EuN과 같은 다른 소스들과 혼합될 수 있다.
이하에서, 본 발명을 수행하기 위한 예들이 주어진다.
예 A - Sr 0.995 Li 2 Al 2 O 2 N 2 :Eu 0.005 합성의 비교예. 30.312g 스트론튬 수소화 물(Materion, 99.5%), 리튬 질화물(Materion, 99.5%) 및 알루미늄 질화물(Tokuyama, 등급 F)으로부터 제조된 17.202g 알루미늄리튬 질화물(Lithium aluminum nitride), 23.1746g 알루미늄 산화물(Baikowski, SP-DBM), 0.2988g 유로퓸 산화물(Neo, 4N), 및 0.3733g 리튬 플루오린화물(Aldrich, 99.99%)을 볼 밀(ball mill)에서 혼합하고, 흑연로에서 730℃ 설정 온도에서 질소 하에 24시간 동안 소성한다. 에탄올에서의 볼 밀링 후에, 인광체 분말이 건조되고 체질(sieving)에 의해 스크리닝된다. 도 7은 분말 생성물의 XRD(x-ray diffraction) 분말 패턴을 나타내며, 이는 분말 생성물이 격자 파라미터 a0 = 7.950Å 및 c0 = 3.183Å을 갖는 SLAO의 정방정계 결정 구조체로 결정화됨을 표시한다.
분말은 440 nm 청색 광으로 여기되는 경우 53 nm의 방출 반치폭과 함께 618 nm에서 피크 방출을 나타낸다(도 8). 방출 안정성은 450 nm 조명 하에서 공기 중에서 분말 샘플을 가열하고 방출 강도를 모니터링함으로써 평가된다. 샘플은 먼저 25K 단계들로 20분 체류 시간으로 300℃까지 가열된 다음 냉각된다. 온도에 따른 방출 강도의 저하는 루미네선스의 열 소광(thermal quenching)에 기인한다. 냉각 후에 방출 신호는 완전히 복구되지 않는다. 도 9는 분말 샘플의 상대 방출 강도를 가열 및 냉각 온도의 함수로서 나타낸다. 비가역적 열화로 인한 5% 손실이 관찰된다.
예 B - Eu 2 Si 5 N 8 의 합성. 37.3g의 규소 질화물(UBE,>98.5%), 57.3g의 유로퓸 산화물(NEO, 99.99%) 및 6.45g의 흑연(Alfa Aesar, 마이크로크리스탈 등급)은 사이클로헥센(cyclohexene) 중에서 볼 밀링에 의해 혼합되고, 건조되고, 튜브 노로 옮겨졌다. 형성 가스 분위기(5% H2, 95% N2) 하에서 1550℃에서 8시간 동안 소성한 후, 결과적인 Eu2Si5N8 분말을 이소프로판올 중에서 볼 밀링하고 최종적으로 건조시킨다. 도 10은 Eu2Si5N8 분말의 XRD 분말 패턴을 나타내며, 이는 이것이 셀 상수 a0 = 5.7125Å, b0 = 6.793Å, c0 = 9.347Å를 갖는 Ba2Si5N8 구조체 타입의 사방정계 격자로 결정화됨을 표시한다.
예 C - Sr 0.995 Li 2 Al 2 Si O.0125 O 1.9875 N 2.0125 :Eu 0.005 의 합성. 30.324g의 스트론튬 수화물(Materion, 99.5%), 리튬 질화물(Materion, 99.5%) 및 알루미늄 질화물(Tokuyama, 등급 F)으로부터 제조된 17.185g의 알루미늄리튬 질화물, 23.111g의 알루미늄 산화물(Baikowski, SP-DBM), 0.473g의 니트리도규산유로퓸(Europium nitridosilicate)(예 B로부터), 및 0.307g의 리튬 플루오린화물(Aldrich, 99.99%)을 볼 밀에서 혼합하고, 730℃ 설정 온도에서 질소 하에 흑연로에서 24시간 동안 소성하였다. 에탄올에서의 볼 밀링 후에, 인광체 분말이 건조되고 체질에 의해 스크리닝된다. 도 11은 분말 생성물의 XRD 분말 패턴을 나타내며, 이는 분말 생성물이 격자 파라미터 a0 = 7.948Å 및 c0 = 3.185Å을 갖는 SLAO의 정방정계 결정 구조체로 결정화됨을 표시한다.
도 12는 440 nm 여기 파장에 대한 분말의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 방출은 616 nm에서 최대값을 나타내고 방출 반치폭은 54 nm이다. 도 13은 예 C에 사용된 것과 동일한 방법으로 측정한 본 예에 대한 분말의 방출 강도의 열적 거동을 나타낸다. 측정의 가열 부분은 예 A에 대해 얻어진 것과 거의 동일하지만, 방출 강도의 비가역적 열화는 5%에서 2%로 상당히 낮아진다.
예 D - WO2018087304의 방법에 의한 Sr 1-x Li 2 Al 2-z Si z O 2-z Ni 2+z :Eu x 의 합성의 비교예. 4.703g의 스트론튬 질화물(Materion, 99.5%), 1.332g의 알루미늄 질화물 (Tokuyama, 등급 E), 3.314g의 알루미늄 산화물 (Baikowski, DBM), 1.132g의 리튬 질화물(Materion, 99.5%) 및 0.043g의 유로퓸 산화물(III)(NEO, 4N)을 불활성 분위기 하에 볼 밀링에 의해 혼합하고, 800℃ 설정 온도에서 형성 가스 스트림(질소 중 5% H2) 하에 288시간 동안 Ni 도가니에서 소성한다. 얻어진 분말 인광체는 하기에 보고된 바와 같이 X-선 회절, 루미네선스 측정 및 고온 저장 수명 시험에 의해 특징화된다.
예 E1 - E8. x = 0.005, 0.01; z = 0.005, 0.01, 0.02, 0.04인 Sr 1-x Li 2 Al 2-z Si z O 2-z N 2+z :Eu x 의 합성. 119.22g의 스트론튬 수소화물(Materion, 99.5%), 69.24g의 리튬알루미늄 질화물(Li3N(Materion, 99.5%)과 알루미늄 질화물(Tokuyama, 등급 E)을 혼합하고, 혼합물을 질소 분위기에서 800℃에서 소성한 후 볼 밀링함으로써 제조됨), 92.46g의 알루미늄 산화물(Baikowski, DBM) 및 0.378g의 유로퓸니트리도실리케이트(예 B에 따라 제조됨)를 사이클로헥산 하에 볼 밀링에 의해 혼합하고, 50℃에서 진공 건조시킨다.
혼합된 분말을 33.142g의 샘플들로 나누고, 하기 표 1에 따라 규소 질화물(UBE, SN-E10), 리튬 질화물(Materion, 99.5%), 및 Al:Sr:Li= 1:1:3 몰비의 알루미늄 플루오린화물(Alfa Aesar, 무수), 스트론튬 플루오린화물(Alfa Aesar, 무수) 및 리튬 플루오린화물(Merck, p.a.)으로 이루어진 플루오라이드 혼합물과 혼합한다.
혼합 후에, 샘플들은 중간 밀링으로 질소 분위기 하에서 각각 710℃ 및 730℃에서 2회 소성되었다. 실온으로 냉각하고 건식 볼 밀링한 후, 각각의 샘플을 100ppm의 총 물 함량을 갖는 에탄올 중 트리에틸렌 글리콜(Merck)의 50 wt% 용액 200 ml로 80℃에서 12시간 동안 처리하고, 에탄올로 세척하고 건조시켰다. 건조 후, 인광체 분말 샘플들을 에탄올 중에 재-분산시키고, 이트리아 안정화 지르코니아 밀링 매질로 밀링하고, 침전에 의해 스크리닝하였다. 이어서, 10g의 각각의 인광체 샘플을 55 ml 에탄올, 170 ㎛ 테트라에톡시실란(Aldrich) 및 4.5 ml의 25% 수성 암모니아 용액과 혼합하였다. 30분 동안 교반한 후, 분말을 여과에 의해 용액으로부터 제거하고, 진공 노에서 300℃에서 건조시키고 특성화하였다.
다음의 표 2는 정방정계 SLAO 구조체 타입으로 결정화되는 모든 샘플들의 격자 상수들을 나타낸다.
샘플의 루미네선스 속성들을 두꺼운 분말 층들로부터 측정하였다. 다음의 표 3은 발견들을 요약한다. TQ(50%)는 방출 강도가 실온 값의 50%에 도달하는 온도이고, 상대적인 광 출력은 주변 분위기 하에 400℃에서 2시간 동안 샘플을 처리한 후의 방출 강도이다.
도 14a는 비교예 D 및 예들 E1-E4의 인광체 생성물에 대한 포토루미네신스 여기(PLE) 스펙트럼 및 포토루미네신스 방출 스펙트럼을 나타낸다. 도 15a는 동일한 인광체들에 대한 방출의 열 소광을 나타낸다. 예들 E1-E4의 인광체는 x=0.005의 Eu 아래첨자를 갖는다.
도 14b는 비교예 D 및 예들 E5-E8의 인광체 생성물에 대한 포토루미네신스 여기(PLE) 스펙트럼 및 포토루미네신스 방출 스펙트럼을 나타낸다. 도 15b는 동일한 인광체에 대한 방출의 열 소광을 나타낸다. 예 E5-E8의 인광체는 x = 0.01의 Eu 아래첨자를 갖는다.
예 F1-F2: q = 0.1, 0.2인 Sr
0.995-q
Ba
q
Li
2
Al
1.995
Si
0.005
O
1.995
N
2.005
:Eu
0.005
의 합성
예 F1: 27.28g의 스트론튬 수소화물(Materion, 99.5%), 4.74g의 바륨 수소화물(Materion, 99.7%), 17.19g의 리튬알루미늄 질화물(Li3N(Materion, 99.5%)과 알루미늄 질화물(Tokuyama, 등급 E)을 혼합하고, 혼합물을 800℃에서 질소 분위기 하에 소성한 후 볼 밀링함으로써 제조됨), 0.592g의 리튬 질화물(Materion, 99.5%), 23.03g의 알루미늄 산화물(Baikowski, 99.9%), 0.175g의 LiCl 및 LiF(둘 다 Merck, p.a.)의 70:30 혼합물, 0.19g의 유로퓸 니트리도실리케이트(예 B에 따라 제조됨) 및 0.18g의 유로퓸 산화물(NEO, 4N)를 볼 밀링에 의해 사이클로헥산 하에 혼합하고, 50℃에서 진공 하에 건조시켰다. 분말 혼합물은 30시간 동안 730℃에서 형성 가스 분위기 하에 소성된 다음, 실온으로 냉각되고 유성 볼 밀(planetary ball mill)에서 10분 동안 밀링된다. 분말 샘플을 80℃에서 12시간 동안 100ppm의 총 물 함량을 갖는 에탄올 중 트리에틸렌 글리콜(Merck)의 50 wt% 용액 200 ml로 처리하고, 에탄올로 세척하고 건조시켜 샘플 F1을 얻었다.
예 F2: 24.23g의 스트론튬 수소화물(Materion, 99.5%), 9.48g의 바륨 수소화물(Materion, 99.7%), 17.19g의 리튬알루미늄 질화물(Li3N(Materion, 99.5%)과 알루미늄 질화물(Tokuyama, 등급 E)을 혼합하고 800℃에서 질소 분위기 하에 혼합물을 소성한 후 볼 밀링하여 제조됨), 0.592g의 리튬 질화물(Materion, 99.5%), 23.03g의 알루미늄 산화물(Baikowski, 99.9%), 0.175g의 LiCl 및 LiF의 70:30 혼합물(둘 다 Merck, p.a.), 0.19g의 유로퓸 니트리도실리케이트(예 B에 따라 제조됨) 및 0.18g의 유로퓸 산화물(NEO, 4N)를 볼 밀링에 의해 사이클로헥산 하에 혼합하고, 진공 분위기 하에 50℃에서 건조시켰다. 분말 혼합물은 30 시간 동안 730℃에서 형성 가스 분위기 하에 소성된 다음, 실온으로 냉각하고 유성 볼 밀에서 10 분 동안 밀링된다. 분말 샘플을 80℃에서 12시간 동안 100ppm의 총 물 함량을 갖는 에탄올 중 트리에틸렌 글리콜(Merck)의 50 wt% 용액 200 ml로 처리하고, 에탄올로 세척하고 건조시켜 샘플 F2를 얻었다.
예 F1 및 F2는 모두 도 16에 나타난 격자 상수를 갖는 SLAO의 정방정계 결정 구조체로 결정화된다. q=0에 대한 참조예는 Ba 첨가 없이 합성되었다. 하기 표 4는 샘플 F1 및 F2의 분광 속성을 요약한 것이다.
도 17a-17c는 샘플 F1 및 샘플 F2의 입자들의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지들을 나타낸다. 두 샘플 모두 약 7 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 좁은 입자 크기 분포를 나타낸다. 도 17a는 샘플 FI의 입자의 SEM 이미지를 나타낸다. 도 17b는 샘플 FI의 단일 입자의 SEM 이미지를 나타낸다. 도 17c는 샘플 F2의 단일 입자의 SEM 이미지를 나타낸다.
본 개시내용은 도시적이고 제한적이지 않다. 추가의 수정들은 본 개시내용의 견지에서 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이며, 첨부된 청구항들의 범위 내에 드는 것으로 의도된다.
Claims (25)
- 발광 조성물로서,
화학식 AE1-xLi3-2yAl1+2y-zSizO4-4y-zN4y+z:Eux
이고,
AE = Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합;
0 < x < 0.04;
0.4 < y < 0.6; 및
0 < z < 0.05
인 것을 특징으로 하는, 발광 조성물. - 제1항에 있어서,
y는 0.5와 같거나 대략 같은, 발광 조성물. - 제1항에 있어서,
화학식 AE1-xLi2Al2-zSizO2-zN2+z:Eux
인 것을 특징으로 하는, 발광 조성물. - 제3항에 있어서,
AE = Sr인, 물질의 발광 조성물. - 제1항에 있어서,
화학식 Sr0.995-qBaqLi2Al1.995Si0.005O1.995N2.005:Eu0.005
이고, q > 0 인 것을 특징으로 하는, 발광 조성물. - 제1항에 있어서,
UCr4C4 타입 결정 구조체로 결정화되는, 발광 조성물. - 제1항에 있어서,
55nm 이하의 반치전폭 및 612 nm 내지 620 nm 범위의 피크 파장을 갖는 방출 피크를 갖는 광을 방출하는, 발광 조성물. - 제1항에 있어서,
1/5 ≤ z/x ≤ 8인, 발광 조성물. - 제8항에 있어서,
1/5 ≤ z/x ≤ 4인, 발광 조성물. - 제9항에 있어서,
1/2 ≤ z/x ≤ 3인, 발광 조성물. - 제1항에 있어서,
y는 0.5와 같거나 대략 같고, UCr4C4 타입 결정 구조체로 결정화되는, 발광 조성물. - 제11항에 있어서,
55 nm 이하의 반치전폭 및 612 nm 내지 620 nm 범위의 피크 파장을 갖는 방출 피크를 갖는 광을 방출하는, 발광 조성물. - 제12항에 있어서,
1/5 ≤ z/x ≤ 8인, 발광 조성물. - 제13항에 있어서,
1/5 ≤ z/x ≤ 4인, 발광 조성물. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 발광 조성물의 제조 방법으로서,
Eu2Si5N8을 추가의 시약들(reagents)과 반응시키는 단계를 포함하는, 발광 조성물의 제조 방법. - 발광 디바이스로서,
반도체 발광 디바이스; 및
상기 반도체 발광 디바이스에 의해 방출된 광을 흡수하고 이에 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하도록 위치된 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 물질의 발광 조성을 포함하는 인광체 조성물
을 포함하는, 발광 디바이스. - 제16항에 있어서,
상기 인광체 조성물은 상기 반도체 발광 디바이스 상에 또는 그에 인접하여 위치되는, 발광 디바이스. - 제16항에 있어서,
상기 인광체 조성물은 상기 반도체 발광 디바이스로부터 멀리 떨어져 위치되는, 발광 디바이스. - 제16항에 있어서,
상기 반도체 발광 디바이스 및 상기 인광체 조성물로부터의 조합된 광 출력은 정상적인 색각을 갖는 인간에 의해 백색으로서 인지되는, 발광 디바이스. - 제19항에 있어서,
상기 반도체 발광 디바이스 및 상기 인광체 조성물로부터의 상기 조합된 광 출력은 80 이상의 CRI를 특징으로 하는, 발광 디바이스. - 제19항에 있어서,
상기 반도체 발광 디바이스 및 상기 인광체 조성물로부터의 상기 조합된 광 출력은 90 이상의 CRI를 특징으로 하는, 발광 디바이스. - 제16항에 있어서,
상기 반도체 발광 디바이스 및 상기 인광체 조성물로부터의 조합된 광 출력은 정상적인 색각을 갖는 인간에 의해 적색으로서 인지되는, 발광 디바이스. - 적응형 조명 시스템으로서,
독립적으로 제어가능한 pcLED들의 어레이 - 상기 pcLED들 중 적어도 일부는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 발광 조성물을 포함함 -; 및
상기 pcLED들에 의해 방출된 광을 시준하거나 부분적으로 시준하도록 배열된 렌즈 또는 렌즈 시스템
을 포함하는, 적응형 조명 시스템. - 모바일 디바이스로서,
카메라; 및
플래시 조명 시스템
을 포함하고, 상기 플래시 조명 시스템은:
독립적으로 제어가능한 pcLED들의 모놀리식 어레이 -상기pcLED들 중 적어도 일부는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 발광 조성물을 포함함- ; 및
상기 LED들의 어레이로부터 이격되고 상기 pcLED들에 의해 방출된 광을 상기 카메라의 시야 내로 지향시키도록 배열된 렌즈 또는 렌즈 시스템
을 포함하는, 모바일 디바이스. - 디스플레이 시스템으로서,
디스플레이;
독립적으로 제어가능한 pcLED의 모놀리식 어레이 - 상기 pcLED들 중 적어도 일부는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 발광 조성물을 포함함 -; 및
상기 LED들의 어레이로부터 이격되고, 상기 LED들의 어레이로부터의 광을 상기 디스플레이로 커플링시키도록 배열되는 렌즈 또는 렌즈 시스템
을 포함하는, 디스플레이 시스템.
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