백색 발광다이오드(white light-emitting diodes)를 이용한 광소자는 소비전력이 상대적으로 작고, 안정적이며, 수은과 같은 유해 중금속을 포함하지 않기 때문에, 에너지 절약 및 친환경 산업측면에서 유망한 산업으로 급속히 발전하고 있다. 국내의 경우 LED 조명의 효율, 신뢰성, 연색성을 향상시키는데 필수 소재인 형광체의 기술 확보에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 관점에서 기존의 YAG, TAG, silicate 계열 산화물 형광체 뿐만 아니라 고온특성이 우수한 산/질화물계 형광체 개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 산/질화물계 형광체 조성에서 $M_2Si_5N_8$ : $Eu^{2+}$, $MAlSiN_3$ : $Eu^{2+}$ M-SiON(M = Ca, Sr, Ba), ${\alpha}/{\beta}$-SiAlON : $Eu^{2+}$과 같은 재료는 440~460 nm 영역에서의 넓은 여기파장과 우수한 발광효율로 청색 LED 칩을 이용한 백색 LED에 넓게 사용되고 있다. 이 논문에서는 이러한 산/질화물계 형광체 조성의 결정학적, 광학적 특성 및 응용에 대해서 정리하였다. 또한 최근에 주목받고 있는 양자점(quantum dots) 형광체를 응용한 white LEDs의 개발동향에 대해서도 알아보도록 한다.
백색 발광다이오드(white light-emitting diodes)를 이용한 광소자는 소비전력이 상대적으로 작고, 안정적이며, 수은과 같은 유해 중금속을 포함하지 않기 때문에, 에너지 절약 및 친환경 산업측면에서 유망한 산업으로 급속히 발전하고 있다. 국내의 경우 LED 조명의 효율, 신뢰성, 연색성을 향상시키는데 필수 소재인 형광체의 기술 확보에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 관점에서 기존의 YAG, TAG, silicate 계열 산화물 형광체 뿐만 아니라 고온특성이 우수한 산/질화물계 형광체 개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 산/질화물계 형광체 조성에서 $M_2Si_5N_8$ : $Eu^{2+}$, $MAlSiN_3$ : $Eu^{2+}$ M-SiON(M = Ca, Sr, Ba), ${\alpha}/{\beta}$-SiAlON : $Eu^{2+}$과 같은 재료는 440~460 nm 영역에서의 넓은 여기파장과 우수한 발광효율로 청색 LED 칩을 이용한 백색 LED에 넓게 사용되고 있다. 이 논문에서는 이러한 산/질화물계 형광체 조성의 결정학적, 광학적 특성 및 응용에 대해서 정리하였다. 또한 최근에 주목받고 있는 양자점(quantum dots) 형광체를 응용한 white LEDs의 개발동향에 대해서도 알아보도록 한다.
White LEDs (light-emitting diodes) are promising new-generation light sources which can replace conventional lamps due to their high reliability, low energy consumption and eco-friendly effects. This paper briefly reviews recent progress of oxy/nitride host phosphor and quantum dot materials with br...
White LEDs (light-emitting diodes) are promising new-generation light sources which can replace conventional lamps due to their high reliability, low energy consumption and eco-friendly effects. This paper briefly reviews recent progress of oxy/nitride host phosphor and quantum dot materials with broad excitation band characteristics for phosphor-converted white LEDs. Among oxy/nitride host materials, $M_2Si_5N_8$ : $Eu^{2+}$, $MAlSiN_3$ : $Eu^{2+}$ M-SiON (M = Ca, Sr, Ba), ${\alpha}/{\beta}$-SiAlON : $Eu^{2+}$ are excellent phosphors for white LED using blue-emitting chip. They have very broad excitation bands in the range of 440~460 nm and exhibit emission from green to red. In this paper, In this review we focus on recent developments in the crystal structure, luminescence and applications of the oxy/nitride phosphors for white LEDs. In addition, the application prospects and current trends of research and development of quantum dot phosphors are also discussed.
White LEDs (light-emitting diodes) are promising new-generation light sources which can replace conventional lamps due to their high reliability, low energy consumption and eco-friendly effects. This paper briefly reviews recent progress of oxy/nitride host phosphor and quantum dot materials with broad excitation band characteristics for phosphor-converted white LEDs. Among oxy/nitride host materials, $M_2Si_5N_8$ : $Eu^{2+}$, $MAlSiN_3$ : $Eu^{2+}$ M-SiON (M = Ca, Sr, Ba), ${\alpha}/{\beta}$-SiAlON : $Eu^{2+}$ are excellent phosphors for white LED using blue-emitting chip. They have very broad excitation bands in the range of 440~460 nm and exhibit emission from green to red. In this paper, In this review we focus on recent developments in the crystal structure, luminescence and applications of the oxy/nitride phosphors for white LEDs. In addition, the application prospects and current trends of research and development of quantum dot phosphors are also discussed.
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문제 정의
또한 이와 같은 발광성 나노입자는 일반적으로 사용되고 있는 유기물 계열의 형광염료(fluorescent dye)와 비교하여 입자의 크기조절에 의한 양자제한효과(quantum confinement effect)를 통해 동일 조성의 다양한 광 스펙트럼을 구현할 수 있고, 80 % 이상의 매우 높은 양자효율(quantum yield)과 색순도(color purity)가 매우 우수한 장점이 있다. 이러한 최근 경향에 맞추어 본고에서는 LED용 무기형광체 중 최근의 질화물계 형광체 및 발광 나노입자를 이용한 연구 동향에 대하여 간단히 정리해보고자 한다.
본 논문에서는 white-LED용 무기형광체의 기술 현황에 대해 개략적으로 살펴보았다. LED 산업은 현재의 주 광원들을 대체할 수 있는 친환경 녹색산업의 한 예로서, 본문에서 살펴본 바와 같이 탄소 에너지 절감과 효율향상 면에서 빠른 시간 안에 가장 현실적으로 우리 실생활을 변화시킬 수 있는 가장 대표적인 정책대안이라 하겠다.
후속연구
CdSe 녹색의 경우는 청색과 자색 LED에서 70~80 % 효율을 보이며, CdSe 자주색의 경우는 자색 LED에서 70 %의 효율을 보이고, InGaP 자주색의 경우에는 자색 LED에서 50 %의 효율을 보이고 있다. 하지만 Cd과 같은 인체 및 환경에 유해한 원소들이 이 조성의 주요한 성분이므로 향후 적용 범위 측면에서 큰 제약이 따른다. 따라서 최근에는 이러한 II-VI 족 양자점 형광체를 대체할 수 있는 Cd-free 조성 즉, III-V족 혹은 I-III-VI족 등의 삼성분계 화합물이 많이 연구되고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
형광체란 무엇인가?
형광체란 일반적으로 외부로부터 광에너지를 흡수하여 고유의 광 에너지를 발산하는 물질의 통칭이다. 여기서의 발광은 금속 원소의 높은 에너지 준위에 있는 전자가 보다 안정한 에너지 준위로 전이하면서 그 차이만큼의 에너지를 빛으로 발산하는 현상(photonic radiation)을 의미한다.
환경 측면에서 LED 조명의 장점은 무엇인가?
LED의 또 다른 중요한 장점은 환경오염의 가능성이 적다는 것이다. 기존 조명들은 전구 속에 수은 등의 기체를 광원으로 사용하고 있지만 LED는 이런 물질들이 불필요하고, 빛의 파장을 조절할 수 있어 농업용이나 어업용으로 사용이 가능하다. 실제로 정부에서는 시범사업으로 갈치나 오징어잡이 어선의 집어등으로 LED 조명을 사용함으로써 연료절감 효과와 함께 고열과 소음에서 벗어난 쾌적한 어업환경을 제공하고 있으며, 어종 별로 특정 파장의 빛을 이용해 원하는 어종의 어획량을 높이는 기술도 사용되고 있다.
백색 발광다이오드를 사용한 광소자의 특징은 무엇인가?
백색 발광다이오드(white light-emitting diodes)를 이용한 광소자는 소비전력이 상대적으로 작고, 안정적이며, 수은과 같은 유해 중금속을 포함하지 않기 때문에, 에너지 절약 및 친환경 산업측면에서 유망한 산업으로 급속히 발전하고 있다. 국내의 경우 LED 조명의 효율, 신뢰성, 연색성을 향상시키는데 필수 소재인 형광체의 기술 확보에 대한 관심이 높아지고 있다.
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