Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제15권2호
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pp.66-68
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2014
Most commercial white LED lamps use blue chip coated with yellow emitting phosphor. The use of blue excitable red and green phosphors is expected to improve the CRI. Several phosphors, such as $SrGa_2S_4:Eu^{2+}$ and $(Sr,Ba)SiO_4:Eu^{2+}$, have been suggested in the past as green components. However, there are issues of the sensitivity and stability of such phosphors. Here, we describe gallium substituted $YAG:Ce^{3+}$ phosphor, as a green emitter. YAG structures are already accepted by the industry, for their stability and efficiency. LEDs with improved CRI could be fabricated by choosing $Y_3Al_4GaO_{12}:Ce^{3+}$ (green and yellow), and $SrS:Eu^{2+}$ (red) phosphors, along with blue chip. Also, the effect of a slight change in chip wavelength is studied, for two phosphor-coated w-LEDs. The reduction in particle size of the coated phosphors also gives improved w-LED characteristics.
We have synthesized bluish-green, highly-efficient $BaSi_2O_2N_2:Eu^{2+}$ and $(Ba,Sr)Si_2O_2N_2:Eu^{2+}$ phosphors through a conventional solid state reaction method using metal carbonate, $Si_3N_4$, and $Eu_2O_3$ as raw materials. The X-ray diffraction (XRD) pattern of these phosphors revealed that a $BaSi_2O_2N_2$ single phase was obtained. The excitation and emission spectra showed typical broadband excitation and emission resulting from the 5d to 4f transition of $Eu^{2+}$. These phosphors absorb blue light at around 450 nm and emit bluish-green luminescence, with a peak wavelength at around 495 nm. From the results of an experiment involving Eu concentration quenching, the relative PL intensity was reduced dramatically for Eu = 0.033. A small substitution of Sr in place of Ba increased the relative emission intensity of the phosphor. We prepared several white LEDs through a combination of $BaSi_2O_2N_2:Eu^{2+}$, YAG:$Ce^{3+}$, and silicone resin with a blue InGaN-based LED. In the case of only the YAG:$Ce^{3+}$-converted LED, the color rendering index was 73.4 and the efficiency was 127 lm/W. In contrast, in the YAG:$Ce^{3+}$ and $BaSi_2O_2N_2:Eu^{2+}$-converted LED, two distinct emission bands from InGaN (450 nm) and the two phosphors (475-750 nm) are observed, and combine to give a spectrum that appears white to the naked eye. The range of the color rendering index and the efficiency were 79.7-81.2 and 117-128 lm/W, respectively. The increased values of the color rendering index indicate that the two phosphor-converted LEDs have improved bluish-green emission compared to the YAG:Ce-converted LED. As such, the $BaSi_2O_2N_2:Eu^{2+}$ phosphor is applicable to white high-rendered LEDs for solid state lighting.
한국정보디스플레이학회 2009년도 9th International Meeting on Information Display
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pp.79-82
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2009
This work presents a novel lighting technology based on a YAG:$Ce^{3+}$ phosphor converter with micro line lenticular structure, to accompany an array of bare LED chips on a board. This technology is especially effective in TFT-LCD backlight applications as it offers the advantages of high light radiation efficiency, low color deviation, uniform luminance distribution and compact backlight thickness. Additionally, the proposed configuration is low-cost, can be manufactured quickly, and can be mass-produced economically.
YAG:Ce 형광제 제조에 있어서 공침(co-precipitation) 후 n-butanol 공비증류(azeotropic distillation)시 HMDS(hexadimethyldisilazane)를 첨가하였을 때, 형광체가 광학특성에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 물과 유기용제에 의한 공비증류 시 유기용제의 분자량이 크면 표면의 수소결합이 유기용제로 치환됨으로서 표면장력을 감소시켜 분체의 원형화(conglobation)와 응집(agglomerate)을 감소시키므로 유기용제로 n-butanol보다 분자량이 큰 HMDS을 첨가하였다. N-butanol 만을 사용한 형광체가 HMDS를 첨가한 것 보다 응집(agglomerate)되는 현상이 감소하였으며 우수한 광학적 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 YAG:Ce와 $(Sr,Ba)_2SiO4:Eu$ 등 두 종류의 형광체를 사용하여 백색 LED를 제작하고 온도변화에 따라 각각의 백색 LED의 발광 특성이 어떻게 변하는지 조사하였다. 상온에서 $80^{\circ}C$ 사이의 구간에서 측정된 두 백색 LED의 발광 스펙트럼을 분석하기 위해 asymmetric double sigmoidal 함수를 활용하였다. 이 함수를 백색 LED의 청색 발광 및 황색 발광 피크에 적용해서 각 피크의 중심파장과 진폭, 반치폭 및 비대칭성을 온도의 함수로 구하였다. 그 결과 온도가 증가할수록 청색 피크의 중심파장이 장파장 쪽으로 천이되고 황색피크의 중심파장이 단파장 쪽으로 천이되며 비대칭성 또한 증가한다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 두 백색 LED의 색도변화에 반영되었는데, 실리케이트계 형광체 기반 LED의 색도 변화가 더 큼을 알 수 있었다. 발광효율 역시 온도가 증가할수록 크게 떨어지는 것을 볼 수 있었는데 YAG 형광체 기반 LED의 발광효율 저하 폭이 더 적음을 확인하였다. 이상의 결과는 YAG 형광체 기반 백색 LED가 실리케이트계 형광체 기반 LED에 비해 색도안정성, 발광효율, 연색지수 측면에서 더 뛰어나다는 것을 의미한다.
In this research, a 6W white LED package with a Glass Remote Phosphor was developed to improve the life of an LED package. The Glass Remote Phosphor was fabricated by the Phosphor in Glass (PiG) method, wherein phosphor YAG:Ce was mixed with glass frit and then heat treated. A paste with 75wt.% of a phosphor substance and 25wt.% glass frit was coated on a glass substrate two times using the screen-printing technique and heat-treated at $800^{\circ}C$ ; this structure gave a luminous efficacy of 136.1lm/W, color rendering index of 74Ra, and color temperature of 5,342K, thus satisfying the requirements as a light source for lighting. Moreover, an IES LM-80 accelerated life test was conducted on the same LED package for 6,000h in order to estimate the L70 lifetime based on IES TM-21. The results showed guaranteed lifetimes of 213,000h at $55^{\circ}C$, 245,000h at $85^{\circ}C$, and 209,000h at $95^{\circ}C$.
In order to develop new yellow phosphor that emit efficiently under the 450 - 470 nm excitation range, we have synthesized a $Eu^{2+}$-activated $Sr_3SiO_5$ yellow phosphor and investigated an attempt to develop white LEDs by combining it with a InGaN blue LED chip (460 nm). Two distinct emission bands from the InGaN-based LED and the $Sr_3SiO_5$:Eu phosphor are clearly observed at 460 nm and at 570 nm, respectively. These two emission bands combine to give a spectrum that appears white to the naked eye. Our results showed that InGaN (460 nm chip)-based $Sr_3SiO_5$:Eu exhibits a better luminous efficiency than that of the industrially available product InGaN (460 nm chip)-based YAG:Ce.
Kim, Jae-Myung;Kim, Kyung-Nam;Park, Joung-Kyu;Kim, Chang-Hae;Jang, Ho-Gyeom
한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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한국정보디스플레이학회 2005년도 International Meeting on Information Displayvol.II
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pp.1623-1626
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2005
The thiogallate phosphors which are well known for a long time as phosphor materials for CRT or EL device were reported. Those have high luminescent properties at long-wavelength region. Among those phosphors, the samples with divalent europium doped CaGa2S4 were prepared by a simple process under the reduction atmosphere $(5%\;H_2/\;95%\;N_2)$ without toxic gas such as H2S or CS2. The prepared phosphor shows a higher luminescent efficiency (about 120%) than that of $YAG:Ce^{3+}$ phosphor. Consequently, this phosphor is possible to be applicable to white LED lamp because of the high luminescent efficiency.
LEDs which have many merits are widely used in the field of light devices, and have rapidly replaced old light devices such as incandescent or fluorescent lamps. Long life, on the order of 50,000 to 100,000 hours, is one of the key features of light emitting diodes(LEDs) that has attracted the lighting community to this technology. High Power white LEDs have yet to demonstrate this capability. This paper planed accelerated life test that has two factor(temperature, current) and two levels. Finally, using ALTA programs, we estimated the common shape parameter of Weibull distribution, life-stress relationship, B10 life and accelerating factors.
LED는 소비전력 절감, 사용수명 증가, 발광 파장 변화를 통한 다변적 적용이 가능하여 에너지 효율 증대의 대안으로 각광받고 있으며, 조명뿐만 아니라 디스플레이 백라이트, 차량용 헤드라이트 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 현재 백색 LED를 구현하는 데에는 청색 LED와 황색 형광체를 혼합하는 방식이 주로 활용되며, 황색 형광체로는 YAG : $Ce^{3+}$가 많이 이용된다. 기존에는 형광체를 epoxy resin과 혼합하여 LED chip 위에 도포하여 경화시키는 패키징 방식을 주로 사용하였다. 하지만 페이스트 기반 패키징 방식은 열에 의한 형광체의 특성 저하와 효율 감소 문제를 일으킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 형광체 플레이트를 이용한 remote 방식이 이용되고 있지만, 플레이트 내부 전반사로 인한 광 효율 손실 또한 해결해야 할 문제이다. 본 연구에서는 플레이트 측면을 Ag로 코팅함으로써 플레이트 내부의 전반사에 의한 광 효율 손실을 해결하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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