• 한국세라믹학회지
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• 제52권4호
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• pp.229-233
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• 2015

Currently, the majority of commercial white LEDs are phosphor converted LEDs made of a blue-emitting chip and YAG yellow phosphor dispersed in organic silicone. However, silicone in high-power devices results in long-term performance problems such as reacting with water, color transition, and shrinkage by heat. Additionally, yellow phosphor is not applicable to warm white LEDs that require a low CCT and high CRI. To solve these problems, mixing of green phosphor, red phosphor and glass, which are stable in high temperatures, is common a production method for high-power warm white LEDs. In this study, we fabricated conversion lenses with LUAG green phosphor, SCASN red phosphor and low-softening point glass for high-power warm white LEDs. Conversion lenses can be well controlled through the phosphor content and heat treatment temperature. Therefore, when the green phosphor content was increased, the CRI and luminance efficiency gradually intensified. Moreover, using high heat treatment temperatures, the fabricated conversion lenses had a high CRI and low luminance efficiency. Thus, the fabricated conversion lenses with green and red phosphor below 90 wt% and 10 wt% with a sintering temperature of $500^{\circ}C$ had the best optical properties. The measured values for the CCT, CRI and luminance efficiency were 3200 K, 80, and 85 lm/w.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.185-185
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• 2012

중공 발광 나노 물질은 특유의 구조적 특성(낮은 밀도, 높은 비표면적, 다공성 물질, 낮은 열팽창계수 등)과 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 패널, 광결정, 약물전달체, 바이오 이미징 라벨 등의 다양한 적용이 가능하다. 이러한 적용에 있어 균일한 크기와 형태의 중공 입자는 필수 조건으로 여겨진다. 지금까지 합성된 중공 발광 입자에는 BaMgAl10O17 : Eu2+-Nd3+, Gd2O3 : Eu3+, $EuPO_4{\cdot}H_2O$과 같은 것들이 있으나 크기 조절이 어렵고, 그 균일성이 확보되지 못하였다. 균일한 크기의 중공 발광 입자를 만들기 위해 SiO2나 emulsion을 템플릿으로 이용하여 황화카드뮴, 카드뮴 셀레나이드 중공 입자를 합성한 예가 있으나, 양자점의 독성으로 인하여 바이오분야 응용에는 적합하지 않다. YAG는 모체로써 형광체에서 가장 많이 이용되는 물질로, 화학적 안정성과 낮은 독성, 높은 양자 효율 등 많은 장점을 갖고 있다. 특히 세륨이 도핑된 YAG형광체의 경우 WLED, 신틸레이터, 바이오산업에 적용이 가능하다. 그러나 지금까지 중공 YAG:Ce3+형광체를 합성한 예가 없었다. 본 연구에서는 단분산 수화 알루미늄 (Al(OH)3) 입자 위에 세륨이 도핑 된 이트륨 베이직 카보네이트 ($Y(OH)CO_3$)를 균일하게 코팅한 후 열처리를 하여 균일한 크기의 Y3Al5O12:Ce3+(YAG) 중공 입자를 합성하였다. 열처리 온도에 따른 고분해능 투과 전자 현미경(HRTEM), X-선 회절(XRD), 고분해능 에너지 분광법(HREDX) 분석결과, 중공 YAG: Ce3+입자는 Kirkendall 효과에 의해 형성됨을 확인하였다. 전계방사형 주사 전자 현미경(FE-SEM) 측정을 통해, 열처리 후에도 입자의 크기와 형태가 균일함을 확인하였으며, 공초점 현미경 관찰을 통해 중공 형태를 명확히 확인 할 수 있었다. Photoluminescence (PL) 분광법과 형광 수명 이미징 현미경(FLIM)을 이용한 광 특성 분석결과, 합성된 입자는 400-500 nm에서 흡수 파장 (456 nm에서 최대 강도)과 500-700 nm 범위의 발광 파장(544 nm에서 최대 강도)을 나타냈고, 상용 YAG: Ce3+(70 ns)에 준하는 74 ns의 잔광 시간(decay time)이 측정되었다. 단분산 수화 알루미늄 입자의 크기를 조절하여 최종 합성된 YAG: Ce3+의 크기를 조절할 수 있었다. 지름 약 600 nm의 Al(OH)3를 사용한 경우, $1,300^{\circ}C$에서 열처리를 한 후 평균 지름 590 nm의 중공입자를 합성하였고, 약 170 nm의 Al(OH)3를 이용하여, 더 낮은 온도인 $1,100^{\circ}C$에서의 열처리를 통해 평균지름 140 nm의 중공 YAG: Ce3+입자를 합성하였다. 본 연구를 통하여 합성된 균일한 크기의 YAG 중공입자는 LED와 같은 광전변환 소자 및 다기능성 바이오 이미징 등의 나노바이오 소자 분야에 활용될 수 있음이 기대된다.

• Current Optics and Photonics
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• 제1권4호
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• pp.389-395
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• 2017

This paper investigates a method to improve the lighting performance of white light-emitting diodes (WLEDs), which are packaged using two separate remote phosphor layers, a yellow-emitting YAG:Ce phosphor layer and a red-emitting ${\alpha}-SrO{\cdot}3B_2O_3:Sm^{2+}$ phosphor layer. The thicknesses of these two layers are $800{\mu}m$ and $200{\mu}m$, respectively. Both of them are examined in conditions where the average correlated color temperatures (CCT) are 7700 K and 8500 K. For this two-layer model, the concentration of red phosphor is varied from 2% to 30% in the upper layer, while in the lower layer the yellow phosphor concentration is kept at 15%. It was found interestingly that the lighting properties such as color rendering index (CRI) and luminous flux are enhanced significantly, while the color uniformity is maintained in a relatively close range to the one of one-layer configuration (measured at the same correlated color temperature). Besides, the transmitted and reflected light of each phosphor layer are revised by combining Kubelka-Munk and Mie-Lorenz theories. Through analysis, it is demonstrated that the packaging configuration of two-layer remote phosphor that employs red-emitting ${\alpha}-SrO{\cdot}3B_2O_3:Sm^{2+}$ phosphor particles provides a practical solution for general WLEDs lighting.

• 한국재료학회지
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• 제22권12호
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• pp.669-674
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• 2012

Yellow phosphor dispersed color conversion glasses are promising phosphor materials for white LED applications because of their good thermal durability, chemical stability, and anti-ultraviolet property. Six color conversion glasses were prepared with high Tg and low Tg specimens of glass. Luminous efficacy, luminance, CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) chromaticity, CCT (Correlated Color Temperature), and CRI (Color Rendering Index) of the color conversion glasses were analyzed according to the PL spectrum. Color conversion glasses with high Tg glass frit, sintered at higher temperature, showed better luminous properties than did color conversion glasses with low Tg glass frit. The characteristics of the color conversion glass depended on the glass composition rather than on the sintering temperature. The XRD peaks of the YAG phosphor disappeared in the color conversion glass with major components of $B_2O_3$-ZnO-$SiO_2$-CaO and, in the XRD results, new crystalline peaks of $BaSi_2O_5$ appeared in the color conversion glass with major components of $Bi_2O_3$-ZnO-$B_2O_3$-MgO. The characteristics of CIE chromaticity, CCT, and the CRI of low Tg color conversion glasses showed worse color properties than those of high Tg color conversion glasses. However, these color characteristics of low Tg glasses were improved by thickness variation. So color conversion glasses with good characteristics of both luminous and color properties were attained.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.440-441
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• 2007

For this study, terbium-doped yttrium aluminum garnet (YAG:Tb) phosphor powders were prepared via the combustion process using the varous reagents. The characteristics of the synthesized nano powder were investigated by means of X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope(SEM), and photoluminescence (PL). Single-phase cubic YAG:Tb crystalline powder was obtained at $1000^{\circ}C$ by directly crystallizing it from amorphous materials, as determined by XRD techniques. The SEM image showed that the resulting YAG:Tb powders had uniform sizes and good homogeneity. The photoluminescence spectra of the YAG:Tb nanoparticles were investigated to determinethe energy level of electron transition related to luminescence processes. There were three peaks in the excited spectrum, and the major one was a broad band of around 274 nm. Also, the YAG:Tb nanoparticles showed two emission peaks in the range of 450~500 nm and 525~560 nm, respectively, and had maximum intensity at 545 nm.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 춘계학술대회 논문집 디스플레이 광소자분야
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• pp.181-184
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• 2003

GaN계 청색 여기용 광원으로 최적인 $Y_{3}AI_{5}O_{12}:Ce$계 phosphor를 고상반응으로 제조하여 white LED용 yellow 형광체로 신뢰성을 검토하였다. 출발시료는 metal hydrous oxide로 합성한 분말에 활성제로서 $Ce^{3+}$ 이온의 농도를 변화시키면서 로내의 온도와 시간을 변수로 하여 형광체를 제조하였다. 그 결과 $1650^{\circ}C$에서 2시간 소성시킨 분말의 경우, 입자 크기가 $3{\mu}m$이하인 순수 YAG 형광체를 얻을 수 있었으며 $Ce^{3+}$이온농도를 변화시킨 결과 0.03~0.05mol% 일 때가 가장 우수하여 해외제품수준을 능가하는 우수한 발광특성을 나타내었다. 이때 CIE1931 색좌표 값은 x=0.385, y=0.433으로서 green yellow 색을 나타내었다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2005년도 International Meeting on Information Displayvol.II
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• pp.1338-1342
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• 2005

We have synthesized an $Eu^{2+}$-activated $Sr_3MgSi_2O_8$ blue phosphor and $Ba_2SiO_4$ green phosphor and $Ba^{2+}$ co-doped $Sr_3SiO_5$ red phosphor investigated an attempt to develop white LEDs by combining it with a GaN blue LED $chip(\lambda_{em}=405 nm)$. Three distinct emission bands from the GaN-based LED and the $(Sr_3MgSi_2O_8:Eu\; +\; Ba_2SiO_4:Eu\; +\; Ba^{2+}\; co-doped\; Sr_3SiO_5:Eu)$ phosphor are clearly observed at 460nm, 520 nm and at around 600 nm, respectively. These three emission bands combine to give a spectrum that appears white to the naked eye. Our results show that GaN (405 nm chip)-based $(Sr_3MgSi_2O_8:Eu\; +\; Ba_2SiO_4:Eu\; +\; Ba^{2+}\; co-doped\; Sr_3SiO_5:Eu) exhibits a better luminous efficiency than that of the industrially available product InGaN (460 nm chip)-based YAG:Ce.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2009년도 9th International Meeting on Information Display
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• pp.1274-1275
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• 2009

We report on preparation of $CaBaSiS_4:Eu^{2+}$ material by an advanced chemical solution method and fluorescent properties of the new material. The emission spectrum of $CaBaSiS_4:Eu^{2+}$ has the main peak centered at 598 nm, with the corresponding excitation maximum at around 420 nm. The strongest emission intensity of this material approached 96% compared to one of the best commercially available YAG:$Ce^{3+}$ phosphor.

• 한국세라믹학회:학술대회논문집
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• 한국세라믹학회 2000년도 춘계총회,특별강연,심포지움,연구발표회
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• pp.19.1-19.1
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• 2000

• 한국결정성장학회지
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• 제25권1호
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• pp.35-38
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• 2015

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.