KR910009221B1 - 형광등용 청색발광 형광체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

형광등용 청색발광 형광체

제1도는 본 발명에 따라 M의 일부가 Tb로 치환된 a(M₁-_2p-_4r·Eu_2p·Tb_4r)O·bP₂O₅, cM′Cl₂청색발광 형광체와, M의 일부에 Tb가 치환되지 않는 종래의 a(M₁-_2p·Eu_2p)O·bP₂O₅·cM′Cl₂청색발광 형광체의 자외선 흡수율을 대비한 그래프이다.

본 발명은 삼파장형 고연색 형광등내에 넣어 발광시키는 세가지의 형광체중의 하나인 청색발광 형광체에 관한 것이다.

일반적으로 삼파장형 고연색 형광등은 일반 형광등과는 달리 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 세가지의 형광체를 적정 비율로 혼합하여 사용함에 따라 형광등의 발광색 온도 및 연색성을 변화시킬 수 있는 바, 이에 의한 적,녹,청색 형광체의 특성은 삼파장형 고연색 형광등의 특성과 직결된다. 그러나 이러한 형광체에 있어서 현재 적색 및 녹색 발광 형광체는 발광효율이 각각 771m/W 및 1321m/W 정도로 비교적 우수한 반면에 (M₁-_2p·Eu_2p)O·P₂O₅·M′Cl₂(여기서 M은 Ca, Ba 및 Sr 원소중에서 적어도 하나임)로 표시되는 청색발광 형광체의 발광효율은 약 261Lm/W로서 적색 및 녹색발광 형광체의 발광효율에 피하여 매우 낮은 결함이 있었다. 그리고(M·Eu)₁₀·(PO₄)₆Cl₂로 표시되는 청색발광 형광체의 발광효율을 향상시킨 것이 일본 특원소 57-19543호에 나타난 바 있으나 이 청색발광 형광체도 기존의 것에 비해서는 우수하나 발광효율이 충분하지는 않다.

이와같이 동일 조건하에서의 삼색 발광효율이 각각 다르고 특히 청색발광 형광체는 다른색 형광체보다 발광효율이 더욱 낮기 때문에 색조의 밸런스가 불량하게 되므로 이에 대한 개선이 요청되어 왔다.

본 발명의 목적은 발광효율이 보다 향상된 형광등용 청색발광 형광체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는(M₁-_2p·Eu_2p)O·P₂O₅·M′X₂로 표시되는 형광등용 청색발광 형광체에 있어서, 상기 M의 일부를 테레븀(Tb)으로 치환하여 다음의 식으로 표시되는 형광등용 청색발광 형광체를 제공한다.

a(M₁-_2p-_4r·Eu_2p·Tb_4r)O·bP₂O₅·cM′X₂

여기서,

이고

이고

0.0005≤p≤0.1이고

0.0001≤r≤0.001이고

M,M′는 Sr, Ca 및 Ba 원소중에서 적어도 하나이며 X는 Cl 또는 Br중 어느 하나이다.

상기 일반식에서 Eu 및 Tb는 부활제이며 나머지 부분은 모체를 형성하는데, 발광의 주된 작용을 하는 부활제는 Eu²⁺이다. Eu이 2가 이온으로 존재하게 되면 모체의 종류나 비율에 따라 발광색이 청색-적색 영역까지 다양하게 변화한다. 이는 Eu²⁺의 전자궤도 구조상 최외각 전자가 노출되어 결정장의 영향에 따라 민감하게 반응하기 때문이다. 그러므로 발광파장의 선택을 위해서는 모체구조를 선택하는 것이 필요하다.

형광등용 청색발광 형광체를 얻기 위해서는 M,M′가 Ca, Ba 및 Sr중 적어도 하나이고 X는 Cl 및 Br중 어느 하나인 것이 적합하다. 모체의 결정구조(crystal structure)는 a/c 및 b/c의 비율에 따라 결정되어 주발광파장 및 열화특성이 변하게 되는데, 상기 범위일때 실용성 있는 형광체가 얻어진다.

Eu의 양을 결정해 주는 P의 값은 0.0005이하이면 발광효율이 낮아 실용상 가치가 없으며, 0.1이상에서는 농도소광에 의해 발광효율이 저하되고, 형광체의 원가상승의 원인이 될 뿐이다.

Tb는 상기 형광체의 부활제로서 그 농도에 따라 다음과 같은 특징을 나타낸다. r의 값이 0.0001 이하인 경우 Tb의 첨가효과가 없고 그 농도가 높아 r값이 0.001 이상인 경우에는⁵D₄-⁷F 천이에 의한 녹색발광이 나타난다. 그리고 r의 값이 상기 0.0001 내지 0.01 사이 범위인 경우, 즉 Tb의 농도가 낮은 경우는⁵D₃-⁷F 천이에 의해 청색발광이 나타난다.

이하 본 발명의 형광등용 청색발광 형광체를 그 제조공정을 통하여 다음의 실시예에만 한정하지 않고 구체적으로 설명하기로 한다.

SrHPO₄: 71.8gr

CaCO₃: 26.44gr

NH₄Cl : 26.46gr

Eu₂O₃: 2.25gr

Tb₄O₇: 0.07gr

상기 화합물을 각각 취하여 1리터 회전형 볼밀용기(Ball Mill Container)에 500cc볼과 함께 넣고 50rpm으로 1시간동안 분쇄 혼합한다. 그후 혼합분체를 알루미나, 석영등의 내열성 용기에 넣고 800℃에서 약 3시간동안 소성한다. 이를 분쇄, 세정 및 건조시킨 후에 다시 내열성 용기에 넣고 5% H₂/95% N₂가스분위기 하에서 1100℃로 5시간동안 소성한다. 이를 다시 볼밀로써 분쇄한 후 세정 및 건조하여 본 발명의 형광등용 청색발광 형광체를 얻는다.

Tb이 치환된 본 발명의 형광등용 청색발광 형광체는 M,M′,X의 성분에 관계없이 타특성에 아무런 영향을 주지 않으면서 발광휘도가 5% 이상 향상된다. 이러한 효과가 나타나는 이유는 다음과 같다.

형광등 내에서의 발광효율은 Hg 여기에 의해 발생된 자외선을 얼마나 가시광선으로 전환시킬 수 있느냐에 의존한다. 각 원소들은 그들의 구조에 따른 흡수파장을 가지며 그 고유의 발광파장을 갖는다. Eu²⁺와 Tb⁴⁺는 각각 여기 에너지 파장이 다른데, Hg방전에 의한 자외선 방전은 여러가지 파장으로 나타나며 Eu²⁺가 흡수하지 못한 에너지를 Tb⁴⁺가 여기 에너지로 이용하게 되어 Hg 방전파장의 흡수효율이 증가하게 되는 것이다.

또한 Tb⁴⁺이온반경은 Eu²⁺이온 반경보다 작기 때문에 형광체 결정구조를 안정화시켜 모체의 여기 에너지 전달효율을 증대시키게 된다.

제1도에 나타난 바와같이, Tb를 첨가하게 되며⁵D₃-⁷F 천이에 의한 에너지 흡수효율의 증대로 인하여 발광휘도가 종래의 청색발광 형광체와 비교할때 약 5% 향상된다.

Claims (1)

1. (M₁-_2p·Eu_2p)O·P₂O₅·M′X₂로 표시되는 형광등용 청색발광 형광체에 있어서, 상기 M의 일부를 테레븀(Tb)으로 치환하여 다음의 식으로 표시되는 형광등용 청색발광 형광체.

   a(M₁-_2p-_4r·Eu_2p·Tb_4r)O·bP₂O₅·cM′X₂

   여기서,

   

   이고

   

   이고 0.0005≤p≤0.1이고 0.0001≤r≤0.001이고 M,M′는 Sr, Ca 및 Ra 원소중에서 적어도 하나이며 X는 Cl 또는 Br 중 어느 하나이다.

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