결정화 유리와 고체형 조명

전문가 제언

○ 1990년대에 일본, 미국, 독일 등에서 형광체에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 현재 조명이나 디스플레이장치에 사용되고 있는 대부분의 형광체는 무기물 모체에 전이금속원소 또는 란탄족 원소가 활성제로 도핑된 형태이다. 형광체의 발광현상은 하향변환과 상향변환이 있다.

 

○ 본고에서는 SiO2-Y2O3-Al2O3계 원 유리에 Li2O를 첨가한 유리를 결정화를 위한 열처리를 하면 1200∼1500℃에서 YAG 결정상이 석출되고 1200℃이하에서 석출되었던 YS와 LAS 결정상은 냉각 중에 재용융하여 유리매트릭스를 형성한다는 것이 중요 내용이다. 또 도펀트를 Er3+에서 Ce3+로 바꾼 것과 YAG중의 Y2O3를 Gd2O3로 치환하여 여기와 발광밴드 스펙트럼이 장파장 쪽으로 이동하는 효과를 가져 왔다. 각종 레이저광 등에 의한 여기와 발광 시 약 300℃까지 방열이 일어날 수 있기 때문에 방열장치가 필요하나 결정화 유리에서는 불필요하다.

 

○ LED의 특성은 낮은 소비전력으로 큰 빛에너지를 얻을 수 있어 조명 및 디스플레이 기기의 개발을 위해서는 효율이 우수한 형광체의 개발이 필수적이다. 조명으로 적합한 흰색의 고휘도 제품의 구현이 어렵고 제조비용이 높기 때문에 연구개발이 진행됨에 따라 기존의 조명기구를 대체할 것으로 생각한다. 상용화된 LED용 형광체의 종류로는 가넷 형으로 Ce3+; YAG(Nichia사), 실리케이트 형으로 Eu3+: (Sr, Ba, Ca)2SiO4(Toyoda Gose) 등이 있고 산질화물로는 Eu3+: SiAlON(NIMS) 등, 질화물 형으로는 Eu3+: CaAlSiN3(Osram, Cree) 등, 알루미네이트 형으로는 Eu3+: (Sr, Ba)Al2O4(Intermatix) 등이 있으며 복합 형광체를 이용하여 백색 LED용 형광체 개발이 진행되고 있다.

 

○ 국내 대학에서는 신소재공학과 등에서 형광체 합성과 발광특성에 관한 연구가 2010년대부터 활발히 이루어지고 있으며 특히 KIST의 장 연구 팀에서는 상향변환 나노형광체로 NaYF4모체에 Yb와 Er을 증감제와 활성제로 도핑하여 디스플레이와 적외선 센서로의 응용을 연구하였다. 럿거스대학에서는 값비싼 희토류원소 대신 일반 금속을 유기 발광분자와 결합시킨 인광체를 개발하였다. 청색광 조사가 살충효과가 좋다는 도호쿠대학 발표도 있다. 저렴한 발광체의 개발이 계속 되어야 한다.

 

저자

Shunsuke Fujita, Setsuhisa Tanabe

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

6(4)

잡지명

International Journal of Applied Glass Science

과학기술
표준분류

재료

페이지

356~363

분석자

김*호

분석물

• 결정화 유리와 고체형 조명.pdf [523,582 byte]

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