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제안 방법
- Glass/형광체 최적 조성비를 찾기 위해 혼합비를 GtP (glass to phosphor)를 각각 8:2, 7:3, 6:4로 조건을 나누어 550℃에서 30분 동안 소결한 SPL을 SEM 측정한 결과가 그림 3과 같다. 그림 3(a)의 형광체 함량이 20%가 포함된 시료의 단면의 SEM 결과 사진으로 glass가 용융되면서 형광체를 충분히 감싸서 높은 소결 밀도를 보이고 있다.
- 5 g의 혼합된 분말은 일축 프레스를 사용하여 10 mm 디스크 형상의 성형체로 제작 후에 300 MPa에서 20분 동안 등압축 성형(CIP)하였다. Glass와 CASN:Eu2+ 형광체의 비율(GtP)은 무게 비로 8:2로부터 6:4까지 변경하면서 BN plate에서 550℃에 서 30분 동안 열처리하였고, 제작된 PiG를 주사 전자 현미경(SEM, Nova Nano SEM230, FEI, US)을 사용하여 PiG 플레이트의 폴리싱 면을 관찰하였다. PiG 플레이트의 광 특성을 평가하기 위해 두께를 150~240 um로 변경하면서 시료를 제작하여 450 nm 청색 LED chip 위에 실장한 후 평가하였다.
- PiG 플레이트가 있는 적색 LED의 열적 안정성을 기존 red chip과 비교하기 위해 상온에서 150℃까지 승온하면서 350 mA에서 휘도를 측정하였다.
- Glass와 CASN:Eu2+ 형광체의 비율(GtP)은 무게 비로 8:2로부터 6:4까지 변경하면서 BN plate에서 550℃에 서 30분 동안 열처리하였고, 제작된 PiG를 주사 전자 현미경(SEM, Nova Nano SEM230, FEI, US)을 사용하여 PiG 플레이트의 폴리싱 면을 관찰하였다. PiG 플레이트의 광 특성을 평가하기 위해 두께를 150~240 um로 변경하면서 시료를 제작하여 450 nm 청색 LED chip 위에 실장한 후 평가하였다. 가시 분광기(CAS140CT, Instrument Systems, Germany)가 설치된 LED 측정기구로 PiG 장착형 LED의 광학 특성을 검사했다.
- 가시 분광기(CAS140CT, Instrument Systems, Germany)가 설치된 LED 측정기구로 PiG 장착형 LED의 광학 특성을 검사했다. Red LED의 열적 안정성을 평가하기 위하여 온도를 상온에서 150℃까지 승온하면서 기존 red chip을 사용한 LED와 비교 평가를 진행하였다.
- PiG 플레이트의 광 특성을 평가하기 위해 두께를 150~240 um로 변경하면서 시료를 제작하여 450 nm 청색 LED chip 위에 실장한 후 평가하였다. 가시 분광기(CAS140CT, Instrument Systems, Germany)가 설치된 LED 측정기구로 PiG 장착형 LED의 광학 특성을 검사했다. Red LED의 열적 안정성을 평가하기 위하여 온도를 상온에서 150℃까지 승온하면서 기존 red chip을 사용한 LED와 비교 평가를 진행하였다.
- CASN:Eu2+계 red 형광체는 높은 청색 여기 효율을 보이며, 우수한 열 안정성을 지니고 있어 차량용 단색 red LED에 적합 [11]하여 이를 이용하여 PiG 제작 시 신뢰성 및 열 특성이 매우 우수할 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 소결 온도가 550℃ 이하인 규산염 유리와 CASN:Eu2+ 형광체를 사용하여 고색 순도의 적색 LED용 고밀도의 PiG를 제작하였다. 전류 350 mA에서 작동하는 상업용 청색 LED 위에 두께 150~240 um PiG 플레이트를 장착하여 색 좌표, 색 순도, 중심파장 등의 광학 특성을 측정하였다.
- 완전히 적색으로 변환되는 형광막 조건을 확인하고자 최적의 배합 비인 7:3에서 두께를 변경하면서 전장용 blue LED에 올려 광학 특성을 평가하였다. 그림 4는 제작된 시료의 광 변환 효율, 색 좌표 및 색 순도를 측정하기 위해 PIG red 소결체를 두께 150~240 ㎛ 까지 변경하면서 광 특성을 측정한 결과를 보여준다.
- 형광체의 열적 한계온도를 측정하기 위해 형광체를 상온부터 600℃까지 온도를 승온하면서 발광(PL) 및 여기(PLE) 스펙트럼을 적분구가 장착된 분광계(DARSA PRO-5200, PSI, Korea)에서 측정하였다. 유리 분말과 형광체를 볼밀에서 지르코니아볼을 사용하여 약 1시간 동안 완전히 혼합하였고, 0.5 g의 혼합된 분말은 일축 프레스를 사용하여 10 mm 디스크 형상의 성형체로 제작 후에 300 MPa에서 20분 동안 등압축 성형(CIP)하였다. Glass와 CASN:Eu2+ 형광체의 비율(GtP)은 무게 비로 8:2로부터 6:4까지 변경하면서 BN plate에서 550℃에 서 30분 동안 열처리하였고, 제작된 PiG를 주사 전자 현미경(SEM, Nova Nano SEM230, FEI, US)을 사용하여 PiG 플레이트의 폴리싱 면을 관찰하였다.
- 저온 소결용 고투과율 무연 실리케이트 glass 파우더 60~80 wt%와 상용 630 nm 파장의 CaAlSiN3:Eu2+ 형광체 20~40 wt%를 혼합하여 PiG를 제작하였다. 일반적인 파우더 프레싱 방법을 압착된 파우더를 CIP를 통해 치밀화하였고, 550℃에서 열처리하여 PIG를 제작하였다. 제작된 형광막은 30% 형광체 / 70% 유리 조건에서 고밀도를 가진 소결체를 구현하였고, full conversion 되는 형광막 조건을 확보하고자 두께를 변경하면서 전장용 blue LED에 실장하여 광학 특성을 평가하였다.
- 입도분석기(particle size analyzer, PSA)를 이용하여 분말의 입도를 측정한 결과 d50이 10.9 um, dmax 97.7 um의 입도를 가진 균질한 파우더를 제작하였다. 유리의 입도는 형광체의 입도 13 um와 유사한 10.
- 따라서 본 연구에서는 소결 온도가 550℃ 이하인 규산염 유리와 CASN:Eu2+ 형광체를 사용하여 고색 순도의 적색 LED용 고밀도의 PiG를 제작하였다. 전류 350 mA에서 작동하는 상업용 청색 LED 위에 두께 150~240 um PiG 플레이트를 장착하여 색 좌표, 색 순도, 중심파장 등의 광학 특성을 측정하였다. 제작된 PiG 플레이트와 기존의 red chip LED의 고온 휘도 유지율(thermal quenching)을 비교하기 위해 100℃ 까지 승온시키며 평가한 결과 기존 red chip LED 대비 약 30% 향상되는 효과를 얻었다.
- 제작된 red PIG의 thermal quenching 특성을 확인하고자 350 mA LED 작동 전류 하에서, 두께별 광학 spectrum을 시료 210 um 두께에서 150℃까지 온도를 변화시켜 휘도를 측정하였다. 그림 6은 상온부터 150℃까지 온도를 올리면서 형광체 PL 강도를 측정한 그래프이다.
- 일반적인 파우더 프레싱 방법을 압착된 파우더를 CIP를 통해 치밀화하였고, 550℃에서 열처리하여 PIG를 제작하였다. 제작된 형광막은 30% 형광체 / 70% 유리 조건에서 고밀도를 가진 소결체를 구현하였고, full conversion 되는 형광막 조건을 확보하고자 두께를 변경하면서 전장용 blue LED에 실장하여 광학 특성을 평가하였다. 광학 spectrum과 색 좌표 거동을 측정한 결과 약 180 um에서 99% 이상의 색 순도를 가진 620 nm red LED가 제작된 것을 확인하였다.
- red 형광체의 열적 안정성을 평가한 결과가 그림 2와 같다. 형광체를 450~600℃로 온도를 올리면서 30분 동안 열처리 후에 시료를 꺼내 450 nm의 여기(excitation) 파장을 조사한 상태에서 발광 강도를 측정하여 발광효율을 측정하였다. 사용한 CASN:Eu2+ 형광체는 약 620 nm의 peak 파장을 보이고 있으며, 측정된 색 좌표는 CIE 좌표계 기준으로 Cx, Cy는 각각 0.
- 사용한 CASN:Eu2+ 형광체는 중심파장 620 nm 입도 D50 기준 13 um의 상용 파우더(MCC, BR102C)를 사용하였다. 형광체의 열적 한계온도를 측정하기 위해 형광체를 상온부터 600℃까지 온도를 승온하면서 발광(PL) 및 여기(PLE) 스펙트럼을 적분구가 장착된 분광계(DARSA PRO-5200, PSI, Korea)에서 측정하였다. 유리 분말과 형광체를 볼밀에서 지르코니아볼을 사용하여 약 1시간 동안 완전히 혼합하였고, 0.
대상 데이터
- SPZ 유리의 공칭 조성은 5SiO2-(80-x)P2O5-xZnO-15 (B2O3+R2O) (R=K 및 Na)으로 높은 순도(>99.9%)의 원료로 칭량하였고, 알루미나 도가니를 사용하여 1,300℃ 에서 1시간 용융한 후 brass 몰드에서 급랭시켜 100 um 크기 이하의 입자로 분쇄하였다.
- 고온 열특성 및 신뢰성 특성이 우수한 630 nm CaAlSiN3:Eu2+계 형광체를 glass 봉지재에 실링한 전장용 LED용 red full conversion 형광체 / glass 복합체 세라믹 플레이트를 제작하였다. 저온 소결용 고투과율 무연 실리케이트 glass 파우더 60~80 wt%와 상용 630 nm 파장의 CaAlSiN3:Eu2+ 형광체 20~40 wt%를 혼합하여 PiG를 제작하였다.
- 9%)의 원료로 칭량하였고, 알루미나 도가니를 사용하여 1,300℃ 에서 1시간 용융한 후 brass 몰드에서 급랭시켜 100 um 크기 이하의 입자로 분쇄하였다. 사용한 CASN:Eu2+ 형광체는 중심파장 620 nm 입도 D50 기준 13 um의 상용 파우더(MCC, BR102C)를 사용하였다. 형광체의 열적 한계온도를 측정하기 위해 형광체를 상온부터 600℃까지 온도를 승온하면서 발광(PL) 및 여기(PLE) 스펙트럼을 적분구가 장착된 분광계(DARSA PRO-5200, PSI, Korea)에서 측정하였다.
- 계 형광체를 glass 봉지재에 실링한 전장용 LED용 red full conversion 형광체 / glass 복합체 세라믹 플레이트를 제작하였다. 저온 소결용 고투과율 무연 실리케이트 glass 파우더 60~80 wt%와 상용 630 nm 파장의 CaAlSiN3:Eu2+ 형광체 20~40 wt%를 혼합하여 PiG를 제작하였다. 일반적인 파우더 프레싱 방법을 압착된 파우더를 CIP를 통해 치밀화하였고, 550℃에서 열처리하여 PIG를 제작하였다.
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