説明

蛍光体の製造方法及び蛍光体を含む発光装置

【課題】実施例は、発光装置の光学的効率を増大させることができる蛍光体の製造方法及び蛍光体を含む発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の実施例の蛍光体の製造方法は、第1溶液内に蛍光体を入れて撹拌させるステップ;第1溶液内にナノサイズのナノ蛍光体を入れて撹拌させるステップ;及び上澄液を分離させ、前記蛍光体を乾燥させるステップ;を含む。
そして、本発明の実施例の発光装置はボディ;前記ボディに形成されるキャビティーに実装される発光素子;前記キャビティーに形成される樹脂物;及び前記樹脂物に添加される蛍光体;を含み、前記蛍光体はナノサイズのナノ蛍光体が吸着されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本実施例は、蛍光体の製造方法と、前記製造方法によって製造された蛍光体を含む発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)は、GaAs系列、AlGaAs系列、GaN系列、InGaN系列及びInGaAlP系列等の化合物半導体材料を利用して発光院を構成することができる。
【0003】
このような発光ダイオードは、パッケージ化されて多様な色を放出する発光装置として利用されており、前記発光装置は、カラーを表示する点灯表示器、文字表示器及び映像表示器等の多様な分野に光源として用いられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の実施例は、発光装置に用いられるシリケート蛍光体に形成されるクラック(crack)にナノサイズの蛍光体が挿入されるようにすることで、前記クラックによる光散乱を低減させて発光装置の光学的効率を増大させることができる蛍光体の製造方法と、前記蛍光体を含む発光装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の実施例の蛍光体の製造方法は、第1溶液内に蛍光体を入れて撹拌させるステップ;第1溶液内にナノサイズのナノ蛍光体を入れて撹拌させるステップ;及び上澄液を分離させ、前記蛍光体を乾燥させるステップ;を含む。
【0006】
そして、前記第1溶液は、超純水(DI water)、エタノール、アセトン、メタノール及びイソプロピルアルコールのうちいずれか一つである。
【0007】
そして、前記第1溶液内に蛍光体を入れて撹拌させるステップ以前に、前記第1溶液を50℃になるまで加熱しながら撹拌させるステップをさらに含む。
【0008】
そして、前記第1溶液内に蛍光体を入れて撹拌させるステップは、前記溶液の温度が50℃以下に落ちないように加熱しながら撹拌させる。
【0009】
また、本発明の実施例の発光装置はボディ(体);前記ボディに形成されるキャビティーに実装される発光素子;前記キャビティーに形成される樹脂物;及び前記樹脂物に添加される蛍光体;を含み、前記蛍光体はナノサイズのナノ蛍光体が吸着されている。
【発明の効果】
【0010】
提案されるような実施例の蛍光体の製造方法及び前記蛍光体を含む発光装置によって、発光素子から出射された光が蛍光体を通過する時に光効率が低下されることを低減させることができる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の発光装置を示す図である。
【図2】蛍光体の表面にクラックが発生されることを示す図である。
【図3】本発明の実施例によって蛍光体表面のクラック内にナノ蛍光体が吸着されることを示す図である。
【図4】本発明の実施例によって蛍光体を製造する方法を説明する図である。
【図5】本発明の実施例によって蛍光体を製造する方法を説明する図である。
【図6】本発明の実施例によって蛍光体を製造する方法を説明する図である。
【図7】本発明の実施例によって蛍光体を製造する方法を説明する図である。
【図8】本発明の実施例によって蛍光体を製造する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下では、本実施例に対して添付される図面を参照して詳しく説明するようにする。但し、本実施例が開示する事項から本実施例が有する発明の思想の範囲が決まることができ、本実施例が有する発明の思想は提案される実施例に対して構成要素の追加、削除、変更等の実施変形を含む。
【0013】
図1は本発明の発光装置を示す図である。
【0014】
図1を参照すれば、発光装置100はパッケージボディ(体)110、発光素子120、樹脂物125、リードフレーム132、134を含む。
【0015】
前記パッケージボディ110はポリフタルアミド(PPA)、液晶ポリマー(LCP)、シンジオテックティックポリスチレン(SPS)のうち一つの材質を利用して所定形状で射出成形され、ボディ上部112にキャビティー115が一定の深みで形成される。前記キャビティー115の周りは底面に垂直の軸を基準に所定角度程度に傾くように形成されることができる。
【0016】
前記パッケージボディ110には水平に配置される複数個のリードフレーム132、134が形成され、上側に反射コップ形状のキャビティー115が形成される。
【0017】
前記複数個のリードフレーム132、134は前記キャビティー115内部に露出して電気的に分離する。前記複数個のリードフレーム132、134の両端は前記パッケージボディ110の外部に露出して電極に利用される。前記リードフレーム132、134の表面には反射物質がコーティングされることもできる。
【0018】
前記複数個のリードフレーム132、134のうち第1リードフレーム132には発光素子120がダイボンディングされる。前記発光素子120はワイヤ122で第1及び第2リードフレーム132、134に連結される。
【0019】
そして、前記発光素子120は赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオード等のような有色の発光ダイオードのうち少なくとも一つであるか、少なくとも一つの紫外線(UV)発光ダイオードであることができる。
【0020】
前記キャビティー115の領域には前記樹脂物125が形成される。前記樹脂物125は透明なシリコーンまたはエポキシ材質を含み、蛍光体140が添加される。前記蛍光体140はシリケート系蛍光体であることができ、特に、前記蛍光体140の表面一部にはナノサイズの蛍光体が形成されている。
【0021】
また、前記樹脂物125上には凸レンズが形成されることもできる。また、複数個のリードフレーム132、134には前記発光素子120の保護のためにツェナダイオードのような保護素子が搭載されることもできる。
【0022】
前記樹脂物125に添加される前記蛍光体140はその表面に多数のクラックが形成されることができる(図2参照)。従来における蛍光体の製造方法特性上、前記蛍光体表面には所定深さが陷沒された形状のクラックが複数個形成されることができ、このようなクラックが形成された蛍光体をそのまま樹脂物125に添加させる場合には、前記発光素子120から出射された光が前記クラックで不規則的に散乱されて光学特性を低下させる要因になる。
【0023】
クラックが形成される蛍光体に対し、ナノサイズの蛍光体を投入させて前記クラックがナノサイズの蛍光体(ナノサイズの蛍光粉末であり、以下では、簡単に‘ナノ蛍光体'という)で埋められる。すなわち、図3に図示されたように、蛍光体140表面に発生されるクラックに球形のナノ蛍光体300がコーティングまたは満たされるようにすることで、クラックによる光散乱を低減させることができるようになる。そして、ナノ蛍光体300は熱噴霧分解法によって形成されることができる。
【0024】
ナノ粒子は前記蛍光体140の不規則な構造を滑らかに満たすために同色同一物質のナノ蛍光体300を使うことができる。ナノ蛍光体300としては蛍光剤と同一のシリコーン系蛍光体を使うこともでき、例えば、SrBaSiO:Euを使うことができる。同色同一物質のナノ蛍光体300を使う場合、バンデルバルス(van der vals)の力によってナノ蛍光体300と蛍光体140が付着するようになることで、光効率が20〜30%高くなることができる。
【0025】
以下では、本発明の実施例によって球形のナノ蛍光体と前記ナノ蛍光体を前記蛍光体140表面(特に、クラック)にコーティングさせる方法に対して詳しく説明する。
【0026】
図4ないし図8は本発明の実施例によって蛍光体を製造する方法を説明する図である。
【0027】
先に、図4を参照すれば、撹拌器410と、前記撹拌器に置かれて溶液を収容するビーカー430を準備する。そして、前記ビーカー430内に超純水(DI water)溶液401を入れ、前記ビーカー430内にマグネチックバー420を入れた後、前記撹拌器410の電源をオン(ON)させる。
【0028】
前記マグネチックバー420は、回転軸のような構成要素によって固定されていない状態であることができ、前記マグネチックバー420を回転させる撹拌器410は前記マグネチックバー420と接触せず、外部で磁力を印加して前記マグネチックバー420を回転させる磁石式撹拌器になることができる。ここで、磁石式撹拌器は回転する電磁石を利用して回転する形態の磁気力を発生させ、発生された磁気力を外部で印加すれば、撹拌器外部の磁性体(マグネチックバー)が磁力を印加されて回転されることができる。
【0029】
前記ビーカー430内に超純水溶液401と前記マグネチックバー420を入れた後、前記撹拌器410を動作させるが、この時、前記超純水溶液401の温度が所定温度になるまで加熱しながら撹拌させる。所定温度はおおよそ50℃程度であることが好ましい。ここで、前記超純水溶液401の代りに、エタノール、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコール等が用いられることができ、実施例によってさらに多様な溶液が利用されることができる。
【0030】
次に、図5に図示されたように、超純水溶液401内に蛍光体510 100gを入れ、30分程度さらに撹拌させる。この時、溶液の温度が上の所定温度(おおよそ50℃)以下に落ちないように加熱しながら撹拌するようにする。
【0031】
そして、前記蛍光体510はシリケート系の物質からなることができ、平均粒径の大きさが15μmになることができる。但し、製造しようとする蛍光体によってそのサイズ及び物質の種類は多様に変更可能であるため、さらに詳細な説明は省略することにする。
【0032】
この時、ビーカー430内には、超純水溶液401と蛍光体510が混合している。次に、図6に図示されたように、前記ビーカー430内にナノ蛍光体610を投入して、撹拌させる。前記ナノ蛍光体610は100nmないし400nm範囲のサイズを有する蛍光物質からなり、熱噴霧(thermal spray)分解工程を通じてナノサイズのナノ蛍光体が形成されることができる。ナノ蛍光体610の大きさが100nmより小さい場合、輝度が劣ることができる。特に、前記ナノ蛍光体610は上記蛍光体510と同一の色の蛍光物質からなる。例えば、前記蛍光体510がシリケート系黄色蛍光体の場合に、前記ナノ蛍光体610もシリケート系黄色蛍光物質からなる。これは、前記ナノ蛍光体610が前記蛍光体510の表面にコーティングされるため、前記蛍光体510が添加される樹脂物を通じて同一色の光が出射されるようにするためである。
【0033】
実施例によれば、ビーカー430にナノ蛍光体610 10gを投入するが、ナノサイズの粉末であるため、飛ばさないようにゆっくり投入しながらこれと共に酢酸を所定量と共に投入することができる。例えば、前記ナノ蛍光体610と共に酢酸1mlを入れ、前記ビーカー430内の溶液の温度が所定温度、好ましくはおおよそ50℃以下にならないようにする。撹拌時間はおおよそ1時間程度行うことができ、作業者はビーカー430を確認しながら蛍光体分散を確認する。
【0034】
ここで、前記酢酸を共に投入させる理由は、荒い表面を有する前記蛍光体510の表面がエッチングされるようにすることで、前記ナノ蛍光体610が前記蛍光体510のクラックによく吸着されるようにするためである。
【0035】
前記酢酸以外に、前記蛍光体510の表面をエッチングすることが可能な溶液であれば実施例によって多様な溶液が用いられることができる。
【0036】
次に、図7に図示されたように、前記撹拌器410のヒーターを消し、ビーカー430内の溶液の温度を低め、おおよそ20℃となった時、10%のZnSO溶液を入れ、1時間程度さらに撹拌させる。ここで、ZnSO溶液)を投入する理由は、前記ビーカー430内の溶液をイオン化させて粒子間静電気力を増加させ、前記ナノ蛍光体610が蛍光体510表面にさらに吸着がよく成り立つようにするためである。
【0037】
そして、所定時間(おおよそ1時間)が経過した後、前記撹拌器410を停止させ、溶液の分散状態を確認する。すなわち、蛍光体上にある上澄液が透明であるか否かを確認する。
【0038】
すなわち、図8に図示されたように、上澄液810が透明になったか否かを確認し、前記上澄液810の透明度によって撹拌時間が延長されるか、減ることができる。前記上澄液810が透明になれば(ここでの透明度は実施例または作業者によって多様に設定されることができる)、ナノ蛍光体610が蛍光体510表面によく吸着されたことを示すため、上澄液810と蛍光体が含まれた溶液820を分離させる。ここで、回転ポンプを使って前記上澄液810と蛍光体が含まれた溶液820を分離させることが可能であり、分離後は前記蛍光体が含まれた溶液820を乾燥させる。
【0039】
これにより、前記ナノ蛍光体610が吸着されている蛍光体510の製造が完了する。製造された蛍光体510は図1に図示された図面符号140の蛍光体になり、前記発光素子120から出射される光は表面の荒さが緩和された蛍光体を通過するようになるため、光散乱による光効率低下を減らすことができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1溶液内に蛍光体を入れて撹拌させるステップ;
第1溶液内にナノサイズのナノ蛍光体を入れて撹拌させるステップ;及び
前記上澄液を分離させ、前記蛍光体を乾燥させるステップ;を含む蛍光体の製造方法。
【請求項2】
前記第1溶液は超純水(DI water)、エタノール、アセトン、メタノール及びイソプロピルアルコールのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項3】
前記第1溶液内に蛍光体を入れて撹拌させるステップ以前に、前記第1溶液を所定温度になるまで加熱しながら撹拌させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項4】
前記第1溶液内に蛍光体を入れて撹拌させるステップは、前記溶液の温度が所定温度以下に落ちないように加熱しながら撹拌させることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項5】
前記所定温度は50℃であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項6】
前記ナノ蛍光体は熱噴霧分解法によって製造されることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項7】
前記ナノ蛍光体を入れるステップは前記ナノ蛍光体と共に酢酸を入れることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項8】
前記ナノ蛍光体と酢酸を入れた後には、前記溶液の温度が所定温度以下に落ちないように加熱しながら撹拌させることを特徴とする請求項7に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項9】
前記第1溶液内にナノサイズのナノ蛍光体を入れて撹拌させるステップ以後には、ZnSO溶液をさらに入れて撹拌させるステップを行うことを特徴とする請求項1に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項10】
前記ナノ蛍光体は前記蛍光体と同一の物質であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項11】
ボディ;
前記ボディに形成されるキャビティーに実装される発光素子;
前記キャビティーに形成される樹脂物;及び
前記樹脂物に添加される蛍光体;を含み、
前記蛍光体はナノサイズのナノ蛍光体が吸着されていることを特徴とする発光装置。
【請求項12】
前記ナノ蛍光体は前記蛍光体と同一の色の蛍光物質からなることを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
【請求項13】
前記蛍光体のクラックにナノ蛍光体が付いていることを含むことを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
【請求項14】
前記ナノ蛍光体の大きさは100nm乃至400nmであることを特徴とすることを特徴とする請求項11に記載の発光装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2011−116985(P2011−116985A)
【公開日】平成23年6月16日(2011.6.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−264854(P2010−264854)
【出願日】平成22年11月29日(2010.11.29)
【出願人】(510039426)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Fターム(参考)】