UV 기반 백색 LED용 청색 형광체의 발광특성 및 백색 LED 제조
Luminescence Characteristics of Blue Phosphor and Fabrication of a UV-based White LED
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초록
UV용 청색 형광체 CaMgSi2O6:Eu2+를 환원 분위기 속에서 고상반응법(Solid-state reaction)으로 합성하였다. 합성된 형광체의결정성을 확인하기 위해 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴 측정결과 C2/c(15)의 공간군과 단사정계(Monoclinic) 구조를 가지는JCPDS No.75-1092와 일치하는 단일상임을 확인하였다. 광 여기 및 발광 스펙트럼을 통하여 350 nm 부근에서 최대 흡수치가나타나며, 450 nm의 청색 발광을 보인다. 이는 Eu2+이온의 4f7-4f65d의 천이에 기인한다. 온도에 따른 형광체의 발광 스펙트럼을확인한 결과 100℃에서 54%의 휘도 유지율을 보였다. 상기 합성된 CaMgSi2O6:Eu2+ 와 400 nm의 Ultra Violet 발광 다이오드를이용하여 상용 녹색, 적색 형광체와 혼합하여 백색 LED를 구현 하였다. 구현된 백색 LED는 구동 전류 350 mA, 구동 전압 3.45V에서 색좌표 x=0.3936, y=0.3605, 색온도(CCT) 3500 K, 연색성(CRI) 87, 발광 효율 18 lm/w로 나왔다. 또한 400시간 기준 수명시험 결과 초기광도 대비 97%의 유지율을 보였다. 따라서 본 연구를 통해 합성한 청색 형광체 CaMgSi2O6:Eu2+는 UV LED기반의 백색 조명용 형광체로서의 가치가 있는 것으로 생각된다.
Abstract
We have synthesized a CaMgSi2O6:Eu2+ blue phosphor via a solid-state reaction method. The CaMgSi2O6:Eu2+ phosphor hasmonoclinic structure with a space group of C2/c (15), and an emission band peaking at 450 nm (blue) due to the 4f 7-4f 65dtransition of the Eu2+ion. The emission intensity at 100℃ is 54% of the value at room temperature. A white LED was fabricatedby integrating a UV LED (400 nm) with our blue phosphor plus two commercial green and red phosphors. The white LED showsa color temperature of 3500 K with a color rendering index of 87 (x = 0.3936, y = 0.3605), and a luminous efficiency of 18 lm/W. The white LED shows a luminance maintenance of 97% after operation at 350 mA for 400 hours at 85℃.
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