KR20020075271A - 형광체 및 이를 포함하는 형광 램프 - Google Patents
형광체 및 이를 포함하는 형광 램프 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 화학식 1의 형광체에 관한 것이다.
화학식 1
(1-x)CaO·xEu(O)·yMgO·nSiO2
위의 화학식 1에서,
x, y 및 n은 각각 몰 수이다.
본 발명은 또한 위의 형광체를 포함하는 형광 램프에 관한 것이다. 당해 형광체는 발광 강도가 강하며 장시간 점등 후에도 발광 강도가 적게 감소된다.
Description
본 발명은 형광체 및 당해 형광체를 사용하는 형광 램프에 관한 것이며, 보다 구체적으로 청색 발광 형광체 및 당해 청색 발광 형광체를 사용하는 형광 램프에 관한 것이다.
적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하는 삼색 형광체의 혼합물은 여기 공급원이 수은 휘선(輝線)인 삼파장 영역 발광형의 냉음극 형광 램프용 또는 일반 형광 램프용 형광체로서 사용된다. 청색 발광 형광체의 발광 특성이 광속 및 연색성에 커다란 영향을 미치므로, 청색 발광 형광체가 세 가지 형광체들 중에서 특히 중요한 것으로 공지되어 있다. 이러한 청색 발광 형광체로서, Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체(BaMg2Al16O27:Eu)가 이의 강한 발광 강도 및 우수한 청색 연색성으로 인해 널리 사용되고 있다.
Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체가 위에서 기재한 바와 같이 청색 발광 형광체로서 널리 사용되고 있지만, 청색 발광 형광체의 발광 효율이 충분하다고 말하기는 어렵다. Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체를 형광 램프의 형광체로서 사용하는 경우, 청색광의 발광 강도는 적색광 및 녹색광에 비해 장시간 점등 후 상당히 감소하여 색 변화를 일으키는데, 이는 연색성을 악화시키는 원인들 중의 하나이다. 한편, 에너지 소비, 폐기물 처리 및 환경 오염에 관한 문제의 견지에서, 선명한 색의 색 변화가 없는 수명이 긴 형광 램프는 산업적으로 뿐만 아니라 일반 소비자들에게도 요구된다.
최근 Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체의 여러가지 특성들이 개선되었지만, 충분한 성능은 아직 수득되지 않았다.
본 발명의 목적은, 형광 램프의 형광체로서 사용되는 경우, Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체에 비해 발광 강도가 강하고 장시간 점등 후의 발광 강도 감소율이 적은 청색 발광 형광체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 장시간 점등 후의 발광 강도가 적게 감소되는 청색 발광 형광체를 사용하는 형광 램프를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 청색 발광 형광체와 통상적인 청색 발광 형광체의 발광 강도 스펙트럼을 비교하여 나타낸 그래프이다.
본 발명은 화학식 1의 형광체를 제공한다.
위의 화학식 1에서,
x, y 및 n은 각각 몰 수이다.
본 발명은 또한 본 발명의 형광체를 포함하는 형광 램프를 제공한다.
본 발명은 또한 적색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체 및 본 발명의 형광체인 청색 발광 형광체의 혼합물을 포함하는 삼파장 영역 발광형 형광 램프를 제공한다.
본 발명은 화학식 1의 형광체를 제공한다.
화학식 1
(1-x)CaO·xEu(O)·yMgO·nSiO2
위의 화학식 1에서,
x, y 및 n은 각각 몰 수이다.
양태들에서, 위에서 기재된 형광체는, x, y 및 n이 각각 0.001 ≤x ≤0.5, 0.1 ≤y ≤2 및 1 ≤n ≤3을 충족시키는 경우, 특히 효과적이므로 바람직하다. 보다 바람직하게는, x, y 및 n이 각각 x=0.02, y=1.0 및 2.0 ≤n ≤2.4를 충족시키는 경우이다.
본 발명의 형광 램프는 여기 공급원으로서 수은 휘선을 포함할 수 있다.
본 발명의 형광 램프는 냉음극형 구조 또는 열음극형 구조일 수 있다.
이후, 본 발명을 수행하는 양태를 도면을 참고로 설명한다.
실시예 1
먼저, 실시예 1의 청색 발광 형광체를 제조하기 위해서, CaCo369.7g, MgCO360g, SiO294g 및 EuF32.9g을 원료로서 칭량하고, 에탄올에 도입시켜 24시간 동안 교반한다. 그 다음, 침전물을 수집하고, 도가니에 넣어 수소 대기하에 850℃에서 소성시킨다. 소성된 생성물을 분쇄하고 체질한 후, 체질한 생성물을 수소 대기하에 1300℃에서 추가로 소성시킨다. 소성시킨 후, 생성물을 다시 분쇄하고, 건조시킨 후, 체질하여 화학식 0.98CaO·0.02Eu(O)·MgO·2.2SiO2의 실시예 1의 청색 발광 형광체를 수득한다.
실시예 2 및 실시예 3
또한, 네 가지 원료(CaCO3, MgCO3, SiO2, EuF3)의 중량비를 변화시켜 실시예 1의 방법과 동일한 방법에 따라서 화학식 0.98CaO·0.02Eu(O)·MgO·2.0SiO2의 실시예 2의 청색 발광 형광체와 화학식 0.98CaO·0.02Eu(O)·MgO·2.4SiO2의 실시예 3의 청색 발광 형광체를 제조한다.
비교 실시예
실시예 이외에 비교 실시예로서, 청색 발광 형광체로서 통상적으로 사용되는 Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체(BaMg2Al16O27:Eu)를 제조한다.
실시예 1의 청색 발광 형광체와 비교 실시예의 청색 발광 형광체에 대한 파장 254nm에서의 수은 휘선 여기로 인한 발광 강도 스펙트럼의 관찰 결과(도 1 참고)로부터, 실시예 1의 청색 발광 형광체의 발광 강도는, 비교 실시예(통상적인 Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체)의 발광 강도 100%를 기준으로 하여, 105%인 것으로 확인되었다. 통상적인 Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체의 발광 피크 파장은 약 450nm인 한편, 실시예 1의 청색 발광 형광체의 발광 피크 파장은 약 448nm로 짧으며, 이는 청색 연색성이 개선되었음을 확인시켜 준다.
그 다음, 통상적으로 공지되어 있는 방법에 따라서 실시예 1 내지 실시예 3의 청색 발광 형광체를 각각 사용하여 냉음극 형광 램프(튜브 직경 ø 2.6, 5W)를 제조한다. 비교용으로 위에서 기재한 비교 실시예의 통상적인 청색 발광 형광체(Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체)를 사용하여 냉음극 형광 램프를 또한 제조한다. 실시예의 청색 발광 형광체 및 비교 실시예의 청색 발광 형광체의 초기 발광 강도 및 2000시간 점등 후의 발광 강도를 비교한다(표 1 참조). 비교 결과, 통상적인 청색 발광 형광체를 사용하는 형광 램프의 초기 발광강도 100%를 기준으로 하여, 실시예 1의 청색 발광 형광체의 초기 발광 강도는 105%이고, 실시예 2의 청색 발광 형광체의 초기 발광 강도는 103%이며, 실시예 3의 청색 발광 형광체의 발광 강도는 100%인 것으로 확인되었다. 비교 실시예의 청색 발광 형광체의 2000시간 점등 후 발광 강도는 87%로 확인되었으며, 이는 13% 감소되었음을 의미하고, 실시예 1의 청색 발광 형광체의 2000시간 점등 후의 발광 강도는 97%이고 실시예 2의 청색 발광 형광체의 2000시간 점등 후의 발광 강도는 94%이며 실시예 3의 청색 발광 형광체의 2000시간 점등 후의 발광 강도는 90%인 것으로 확인되었는데, 이는 3개의 실시예의 경우 8 내지 10% 감소되었음을 의미한다. 따라서, 본 발명 실시예들의 형광체들에서의 2000시간 점등 후의 청색 발광 강도 유지성에 있어서의 우수성이 또한 확인되었다.
| 형광체의 조성 | 램프의 점등 시간 | |
| 0시간 | 2000시간 | |
| 실시예 10.98CaO·0.02Eu(O)·MgO·2.2SiO2 | 105% | 97% |
| 실시예 20.98CaO·0.02Eu(O)·MgO·2.0SiO2 | 103% | 94% |
| 실시예 30.98CaO·0.02Eu(O)·MgO·2.4SiO2 | 100% | 90% |
| 비교 실시예(통상적인 청색 발광 형광체)Ba·Mg2·Al16O27:Eu | 100% | 87% |
또한, 통상적으로 공지되어 있는 방법에 따라서 삼파장 영역 발광형 냉음극 형광 램프(튜브 직경 ø 2.6, 5W)를 제조한다. (Y,Eu)2O3를 적색 발광 형광체로서 사용하고 (La,Ce,Tb)PO4를 녹색 발광 형광체로서 사용하고 실시예 1의 형광체를 청색 발광 형광체로서 사용하여, 이들 세 가지 성분들을 혼합물 중의 청색 발광 형광체의 조성이 25%로 되도록 혼합하여 상관 색 온도 7000K를 수득한다. 비교용으로, 통상적인 청색 발광 형광체(Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체)를 사용하여 위에서와 동일한 방법에 따라서 삼파장 영역 발광형 형광 램프를 또한 제조한다. 실시예 1의 형광체를 사용하는 형광 램프와 비교 실시예의 형광체를 사용하는 형광 램프간의 초기 발광 강도를 비교한다. 그 결과, 통상적인 청색 발광 형광체를 사용하는 형광 램프의 초기 발광 강도 100%를 기준으로 하여, 실시예 1의 청색 발광 형광체를 사용하는 형광 램프의 초기 발광 강도는 103%인 것으로 확인되었다. 따라서, 실시예 1의 형광체를 사용하는 삼파장 영역 발광형 형광 램프의 발광 강도가 비교 실시예의 형광체를 사용하는 삼파장 영역 발광형 형광 램프의 발광 강도보다 강한 것으로 확인되었다.
지금까지 기재한 실시예 1 내지 실시예 3과 관련된 청색 발광 형광체는 화학식 1의 형광체이다.
화학식 1
(1-x)CaO·xEu(O)·yMgO·nSiO2
위의 화학식 1에서,
x, y 및 n은 각각 몰 수이다.
본 발명자들에 의해 수행된 다수의 실험 결과로부터, 위에서 기재된 x, y 및 n의 몰 수는 각각 0.001 ≤x ≤0.5, 0.1 ≤y ≤2 및 1 ≤n ≤3을 충족시키는 경우, 실시예의 경우와 동일한 효과가 수득되는 것으로 확인되었다.
본 발명과 관련된 청색 발광 형광체의 냉음극 형광 램프에 대한 적용이 위의 실시예에 기재되어 있지만, 본 발명이 반드시 냉음극 형광 램프에 대한 이들 실시예로 제한되는 것은 아니다. 형광 램프에 있어서, 냉음극 형광 램프 이외에, 열음극 형광 램프 및 0족 기체 속에서 방전되는 외부 전극형 램프(주요 방전 전극이 유리 전구 외면에 제공되어 있고 주요 전극들간에 고주파 전압을 인가함으로써 유전체 배리어 방전에 의해 발광하는 구조를 갖는 형광 램프)도 있다. 본 발명의 청색 발광 형광체의 효과는 형광체의 필름이 유리 전구의 내벽에 형성되어 있는 모든 구조의 형광 램프에 대한 실시예에서의 효과와 동일하다.
본 발명이 특정 양태에 대해서 기재되었지만, 기재된 특정 사항에 제한되는 것이 아니라 당해 기술분야의 숙련인들에게 제안될 수 있는 각종 변화 및 변형을 포함하며, 이들 모두는 다음 특허청구범위 내에 속한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라서, Eu 활성화된 바륨-마그네슘-알루미늄 산화물 형광체를 포함하는 통상적인 청색 발광 형광체에 비해 발광 강도가 강하고, 더구나 램프에 사용되는 경우, 장시간 점등 후에도 발광 강도 유지성이 우수한 청색 발광 형광체가 수득될 수 있고, 당해 형광체를 사용하는 형광 램프가 제공될 수 있다.
Claims (14)
- 화학식 1의 형광체.화학식 1(1-x)CaO·xEu(O)·yMgO·nSiO2위의 화학식 1에서,x, y 및 n은 각각 몰 수이다.
- 제1항에 있어서, x, y 및 n의 몰 수가 각각 0.001 ≤x ≤0.5, 0.1 ≤y ≤2 및 1 ≤n ≤3을 충족시키는 형광체.
- 제1항에 있어서, x, y 및 n의 몰 수가 각각 x=0.02, y=1.0 및 2.0 ≤n ≤2.4를 충족시키는 형광체.
- 제1항에 있어서, x, y 및 n의 몰 수가 각각 x=0.02, y=1.0 및 n=2.2를 충족시키는 형광체.
- 제1항에 있어서, x, y 및 n의 몰 수가 각각 x=0.02, y=1.0 및 n=2.0을 충족시키는 형광체.
- 제1항에 있어서, x, y 및 n의 몰 수가 각각 x=0.02, y=1.0 및 n=2.4를 충족시키는 형광체.
- 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 따르는 형광체를 포함하는 형광 램프.
- 적색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체 및 청색 발광 형광체의 혼합물을 포함하는 삼파장 영역 발광형 형광 램프에 있어서,청색 발광 형광체가 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 따르는 형광체임을 특징으로 하는 형광 램프.
- 제7항에 있어서, 수은 휘선(輝線)을 여기 공급원으로서 포함하는 형광 램프.
- 제7항에 있어서, 냉음극형 구조의 형광 램프.
- 제7항에 있어서, 열음극형 구조의 형광 램프.
- 제8항에 있어서, 수은 휘선을 여기 공급원으로서 포함하는 형광 램프.
- 제8항에 있어서, 냉음극형 구조의 형광 램프.
- 제8항에 있어서, 열음극형 구조의 형광 램프
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