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자동차용 레이저 헤드램프를 위한 형광체 세라믹 제조 및 발광 특성 분석
Fabrication and analysis of luminous properties of phosphor ceramic for laser headlamp in automotive application 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.30 no.2, 2020년, pp.73 - 77  

최승희 (성균관대학교 신소재공학과) ,  권석빈 (성균관대학교 신소재공학과) ,  유정현 (성균관대학교 신소재공학과) ,  김재필 (한국광기술원 광변환소재연구센터) ,  김완호 (한국광기술원 광변환소재연구센터) ,  정호중 (한국광기술원 광변환소재연구센터) ,  김보영 (한국광기술원 광변환소재연구센터) ,  윤대호 (성균관대학교 신소재공학과) ,  송영현 (한국광기술원 광변환소재연구센터)

초록
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본 연구에서는 차세대 자동차 레이저 헤드램프 적용을 위하여 분무건조법을 통하여 가넷 구조를 갖는 구형의 YAG : Ce 형광체를 합성하였으며 이를 기반으로 형광체 세라믹을 제조하고 광학적 특성을 분석하였다. 분무건조법 기반으로 합성된 구형의 YAG : Ce 형광체를 이용한 형광체 세라믹의 두께를 100 ㎛, 150 ㎛, 200 ㎛로 조절하여 두께에 따른 광변환 효율, 열 소광, 휘도 및 색온도의 광학적 특성을 비교하였다. 연구 결과, 양자효율 및 광속 값은 두께가 150 ㎛ 일 때, 가장 높게 나타났다. 본 연구 결과는 기존의 액상법을 기반으로 한 YAG : Ce 나노 형광체 제조의 고 비용, 저 수율 등의 문제점을 개선한 방법으로 향 후, 형광체 세라믹 제조에 큰 역할을 할 수 있을 것이라 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, phosphor ceramics were fabricated, and optical properties were analyzed for application to nextgeneration automotive laser headlamps by using a spherical YAG : Ce phosphor with a garnet structure synthesized based on the spray drying method. The thickness of phosphor ceramic using sph...

주제어

#Laser headlamp   #YAG : Ce   #Phosphor ceramic   #Spray drying method  

표/그림 (5)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 위에서 언급한 PiS, PiG, SC에서 벗어난 다결정 형광체 세라믹 기반의 LD 특성에 관하여 논의하고자 한다. 특히, 다결정 형광체 세라믹을 제조하기 위해 기존의 액상법을 이용한 YAG : Ce 형광체 합성에서 벗어난 저 비용 및 대량생산이 가능한 분무건조법을 이용하여 YAG : Ce 형광체를 합성하고, 이를 기반으로 형광체 세라믹을 두께별로 제조를 통하여 광속, 색온도, 연색지수 등 차세대 레이저 헤드램프용 형광체 세라믹 제조기술에 대한 정보를 제공하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차세대 자동차 레이저 헤드램프 적용을 위하여 분무건조법을 통하여 가넷 구조를 갖는 구형의 YAG : Ce 형광체를 합성하였으며 이를 기반으로 형광체 세라믹을 제조하고 광학적 특성을 분석한 결과는 어떠한가? 분무건조법 기반으로 합성된 구형의 YAG : Ce 형광체를 이용한 형광체 세라믹의 두께를 100 ㎛, 150 ㎛, 200 ㎛로 조절하여 두께에 따른 광변환 효율, 열 소광, 휘도 및 색온도의 광학적 특성을 비교하였다. 연구 결과, 양자효율 및 광속 값은 두께가 150 ㎛ 일 때, 가장 높게 나타났다. 본 연구 결과는 기존의 액상법을 기반으로 한 YAG : Ce 나노 형광체 제조의 고 비용, 저 수율 등의 문제점을 개선한 방법으로 향 후, 형광체 세라믹 제조에 큰 역할을 할 수 있을 것이라 기대된다.
차세대 헤드램프로 어떠한 다이오드를 채택하고 있는가? 최근 자동차 헤드램프 산업의 발전은 광원의 사용 수명 증가, 친환경, 에너지 절감 등을 요구함에 따라 제논 램프에서 발광 다이오드 (LED; light emitting diode)를 채택하는 비율이 늘어났다[2-4]. 그리고, 차세대 헤드램프로는 레이저 다이오드 (LD; laser diode)를 적용하는 쪽으로 기술의 흐름이 점점 변하고 있다[2,3,5]. 일반적으로 헤드램프의 백색을 구현하기 위해 가장 보편적으로 사용하는 방법은 I nGaN 청색 칩과 Y3Al5O12 : Ce3+(YAG : Ce) 황색 발광 형광체를 조합하여 원하는 색온도의 백색을 구현한다[3,6,7].
헤드램프란 무엇인가? 자동차에 있어서 헤드램프는 부피는 작지만 자동차의 기능과 디자인 부분에 차지하는 비중이 매우 큰 주요 부품이다. 헤드램프는 자동차의 눈이 되며, 운전자를 위한 시야 확보와 다른 차량이나 보행자에게 차량의 존재를 알리는 역할을 통하여 안전하게 운전을 할 수 있도록 도와주는 하나의 핵심 장치이다[1]. 최근 자동차 헤드램프 산업의 발전은 광원의 사용 수명 증가, 친환경, 에너지 절감 등을 요구함에 따라 제논 램프에서 발광 다이오드 (LED; light emitting diode)를 채택하는 비율이 늘어났다[2-4].
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참고문헌 (16)

  1. X. Long, J. He, J. Zhou, L. Fang, X. Zhou, F. Ren and T. Xu, "A review on light-emitting diode based automotive headlamps", Renewable and Sustainable Energy Reviews 41 (2015) 29. 

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  2. H. Jeon, L.-W. Tu, M.R. Krames, M. Strassburg, E.G. Villora, S. Arjoca, D. Inomata and K. Shimamura, "Single-crystal phosphors for high-brightness white LEDs/LDs", Light-Emitting Diodes: Materials, Devices, and Applications for Solid State Lighting XX 9768 (2016) 976805. 

  3. C. Basu, M. Meinhardt-Wollweber and B. Roth, "Lighting with laser diodes", Advanced Optical Technologies 2 (2013) 313. 

  4. K.P. Streubel, K. Eichhorn, H.W. Yao and E.F. Schubert, "LEDs in automotive lighting", Light-Emitting Diodes: Research, Manufacturing, and Applications X, 6134 (2006) 613405. 

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  7. Y. Ohno, "Spectral design considerations for white LED color rendering", Optical Engineering 44 (2005) 111302. 

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  16. S.B. Kwon, B.Y. Kim, I.S. Jang, S.W. Jeon, W.H. Kim, J.P. Kim, M.K. Jung, B.W. Jeong, B.K. Kang, D.H. Yoon and Y.H. Song, "Fabrication and luminous properties of phosphor ceramic for application in automotive laser headlight", Current Applied Physics, https://doi.org/10.1016/j.cap.2020.04.001. 

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