Phosphor converted white LED의 연색 특성 향상을 위한 황색 발광 $Y_3Al_5O_{12}:Ce^{3+}$ 형광체의 발광 특성 개선

Abstract

최근 백색 LED에 대한 응용이 증가하고 있다. 백색 LED를 구현하는 방법 중 청색 LED에 황색 형광체를 도포하는 방법이 많이 사용되고 있는데 청색 LED와 황색 형광체를 이용해 제작된 백색 LED는 휘도가 우수한 반면 연색 특성이 좋지 않은 단점이 있다. 본 연구에서는 연색 특성을 개선하고자 형광체의 발광 특성을 개선하였다. 황색 형광체로 이용되는 $Y_3Al_5O_{12}:Ce^{3+}$ 형광체는 주 발광 파장이 550 nm 근처로 greenish yellow 발광을 나타낸다. 따라서 적색 스펙트럼 영역의 발광 강도가 약한 단점이 있다. 이를 개선하고자 먼저 형광체의 합성 최적화를 통해 발광 강도를 증가시킨 후 적색 발광 활성제인 Pr을 co-activator로써 도핑하여 적색 스펙트럼 영역에 발광 peak을 첨가하였다. 또한 Gd, Tb를 첨가하여 발광 밴드를 장파장 쪽으로 이동시킴으로써 적색 영역의 발광 강도를 증가시켰다. $(Y_{1-x}Tb_x)_3Al_5O_{12}:Ce^{3+}$ 형광체의 경우 형광체의 발광이 우수할 뿐 아니라 적색 스펙트럼 영역에서의 발광 강도도 강한 것으로 나타났다. 이 형광체를 청색 LED 위에 도포하여 백색 LED를 제조한 결과 2.3 lm 의 luminous flux와 약 80의 연색 지수를 나타내었다.