KR20170065552A

KR20170065552A - 난반사 재료, 난반사층, 파장 변환 장치 및 광원 시스템

Info

Publication number: KR20170065552A
Application number: KR1020177010549A
Authority: KR
Inventors: 지펑 티안; 후 수; 취안 리
Original assignee: 아포트로닉스 코포레이션 리미티드
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-06-13
Anticipated expiration: 2035-12-02
Also published as: EP3244238B1; TW201620967A; TWI567123B; EP3244238A4; US20170322349A1; JP6553168B2; EP3244238A1; US10386548B2; CN105732118B; CN105732118A; WO2016091107A1; KR101926475B1; JP2017527847A

Abstract

난반사 재료, 난반사층, 파장 변환 장치 및 광원 시스템이 개시된다. 상기 난반사 재료는 백색 산란 입자와 접착제를 포함하고,백색 산란 입자의 백색 지수는 85보다 크며, 백색 산란 입자는 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 굴절률이 2.0보다 크거나 같은 고 굴절 산란 입자 및 고 열전도 산란 입자를 포함하며, 고 열전도 산란 입자는 질화붕소 및/또는 질화알루미늄 입자이며, 고 열전도 산란 입자의 형태는 바형 또는 편평형이다. 고 반사율을 유지하는 동시에 난반사층의 두께를 감소시킴으로써 파장 변환 장치가 높은 광 효율과 높은 열 안정성을 겸비하도록 한다.

Description

난반사 재료, 난반사층, 파장 변환 장치 및 광원 시스템{DIFFUSE REFLECTION MATERIAL, DIFFUSE REFLECTION LAYER, WAVELENGTH CONVERSION DEVICE AND LIGHT SOURCE SYSTEM}

본 발명은 광학 에너지 분야에 관한 것으로서, 구체적으로 난반사 재료, 난반사층, 파장 변환 장치 및 광원 시스템에 관한 것이다.

종래에, 청색광 레이저를 이용하여 고속 회전하는 컬러 휠을 여기시킴으로써 형광분의 열 담금질 문제를 효율적으로 해결하여 고효율, 저비용의 레이저 표시가 현실적으로 가능해지도록 하였으며, 이 기술은 점차 레이저 광원의 주류 기술 중의 하나로 발전하였다. 이와 같은 솔루션에서 광원은 여기 광원과 파장 변환 장치를 포함하며, 파장 변환 장치는 반사 기재, 반사 기재에 코팅된 형광분 시트, 및 반사 기재를 구동하여 회동시키는 모터를 포함하며, 여기 광원으로부터의 여기광이 형광분 시트에 형성한 광반이 원형 경로로 당해 형광분 시트에 작용하도록 한다.

종래의 파장 변환 장치에서 반사 기재는 경면 알루미늄을 이용한다. 이러한 경면 알루미늄 중의 고 반사층은 고순도 알루미늄 또는 고순도 은을 이용한다. 레이저 광원의 파워가 높아짐에 따라, 경면 은/알루미늄은 고온에서 산화하여 흑화되는 문제점이 점점 심각해진다. 이 문제점을 해결하기 위해, 일반적으로 접착제를 이용하여 백색 난반사 입자를 접착시켜 형성한 난반사층 또는 다공성 반사 세라믹으로 은/알루미늄이 증착된 금속 반사층을 대신하며, 이 방법은 고온에서 반사층의 반사율이 저하되는 문제점을 일정 정도로 피할 수 있다.

그러나 이러한 난반사층의 반사 메커니즘은 특정 광파에 대한 산란 입자의여러 차례의 산란-반사에 의한다. 난반사층이 비교적 높은 난반사율에 도달하고자 하면, 그 막층은 반드시 두께가 비교적 두꺼워야 하며, 일반적으로 200㎛이상의 두께가 필요하다. 그러나 이러한 두께는 경면 은 표면의 매질 보호층의 수백 나노미터 두께에 대해 말하면, 이와 같은 막 두께는 형광층에서 발생한 열량의 전도 경로를 증가하여 비교적 높은 열 저항을 가질 수 있으며, 이는 파장 변환 장치의 발광 열 안정성에 대하여 불리하다. 파장 변환 장치의 광 효율과 열 안정성을 어떻게 동시에 고려할 것인가 하는 것은 연구인력의 하나의 새로운 과제로 되었다.

종래에, 고 반사 입자인 준 마이크로급 알루미나와차폐력이 강한 보조 입자인 티타니아를 사용하여, 비교적 얇은 두께하에서 비교적 높은 반사율을 구현할 수 있다. 그러나 이러한 재료로 형성된 파장 변환 장치는 고파워 밀도 레이저의 여기하에서 발광 안정성이 떨어진다. 따라서, 여전히 종래의 파장 변환 장치를 개선하여 그 광 효율과 열 안정성을 향상할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 난반사 재료, 난반사층, 파장 변환 장치 및 광원 시스템을 제공하여, 난반사 재료의 반사율을 향상하고 파장 변환 장치의 열 안정성을 향상하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 측면에 의하면, 백색 산란 입자와 접착제를 포함하는 난반사 재료를 제공한다. 그중, 백색 산란 입자의 백색 지수는 85보다 크며, 백색 산란 입자는 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 굴절률이 2.0보다 크거나 같은 고 굴절 산란 입자 및 고 열전도 산란 입자를 포함하며, 고 열전도 산란 입자는 질화붕소 및/또는 질화알루미늄이며, 고 열전도 산란 입자의 형태는 바(rod-like)형 또는 편평(flat)형이다.

상기 편평형은 시트형, 판형 또는 바형을 포함하며, 바람직하게는 시트형이다.

나아가, 백색 산란 입자는 중량부 기준으로, 0.08~0.15부의 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 0.5~0.7부의 고 굴절 산란 입자 및 0.3~0.5부의 고 열전도 산란 입자를 포함한다.

나아가, 백색 산란 입자와 접착제의 중량비는 0.88~1.15: 1이다.

나아가, 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자와 고 굴절 산란 입자는 구형이며, 바람직하게는, 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자와 고 굴절 산란 입자의 반경은 0.2~0.5㎛이다.

나아가, 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자는 알루미나, 산화마그네슘 및 황산바륨중의 하나 또는 다수이며; 고 굴절 산란 입자는 티타니아, 산화지르코늄 및 산화아연 중의 하나 또는 다수이며; 고 열전도 산란 입자가 편평형이면, 고 열전도 산란 입자의 편평 방향의 길이는 0.7~7㎛이고, 두께 방향의 길이는 0.02~0.25㎛이며; 고 열전도 산란 입자가 바형이면, 고 열전도 산란 입자의 길이 방향의 길이는 0.7~7㎛이고, 원주 방향의 직경은 0.02~0.25㎛이다.

본 발명의 다른 한 측면에 의하면, 난반사층을 제공한다. 상기 난반사층은 상기 어느 하나의 난반사 재료를 사용하여 제조된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 난반사층의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은 상기 어느 하나의 난반사 재료를 유기 담체와 혼합하여 혼합 재료를 형성하는 단계; 혼합 재료를 기재의 표면에 도포한 후 소결하여 난반사층을 형성하는 단계를 포함한다.

나아가, 혼합 재료를 기재의 표면에 도포하는 단계에서 나이프 코팅, 스핀 코팅 또는 스크린 인쇄의 방법을 사용하여 도포한다.

나아가, 혼합 재료를 기재의 표면에 도포한 후 소결하여 난반사층을 형성하는 단계는, 혼합 재료를 기재의 표면에 도포한 후 소결하여 제1 서브 난반사층을 형성하는 단계; 혼합 재료를 제1 서브 난반사층의 표면에 도포한 후 소결하여 제2 서브 난반사층을 형성하는 단계; 도포와 소결 단계를 중복하여 다층의 서브 난반사층을 형성함으로써 난반사층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 파장 변환 장치를 제공한다. 상기 파장 변환 장치는, 고 열전도 기판, 고 열전도 기판에 형성된 형광층 및 고 열전도 기판과 형광층 사이에 위치하는 난반사층을 포함하며, 난반사층은 상기 어느 하나의 난반사층이다.

나아가, 난반사층의 두께는 30~100㎛이며, 난반사층의 반사율은 90%보다 높다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 파장 변환 장치를 포함하는 광원 시스템을 제공한다. 파장 변환 장치는 상기 파장 변환 장치이다.

본 발명의 기술적 수단을 적용한 난반사 재료, 난반사층, 파장 변환 장치 및 광원 시스템은, 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 고 굴절 산란 입자와 고 열전도 산란 입자를 원료로 하여 이들 3자간의 공동 작용을 이용하며, 고 굴절 산란 입자를 이용하여 주로 반사층을 얇게 하는 작용을 하고, 고 열전도 산란 입자를 이용하여 주로 난반사층의 열전도를 강화하는 작용을 함으로써, 난반사층의 두께를 얇게 하면서 난반사층의 난반사율을 유지하는 데 유리하도록 하였다. 이로써 파장 변환 장치의 광 효율과 열 안정성을 동시에 고려하여 파장 변환 장치의 고 파워 레이저 여기하에서의 발광 안정성을 향상하였다.

본 출원의 일부를 구성하는 도면은 본 발명을 더 깊이 이해하도록 제공되며, 본 발명의 예시적 실시예 및 그 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것이나 본 발명을 부당하게 한정하지 않는다. 도면에서,
도 1은 본 발명의 대표적인 실시형태에 따른 파장 변환 장치의 구성 개략도를 나타냈다.

설명해야 할 것은, 충돌하지 않는 경우, 본 출원의 실시예 및 실시예에서의 구성요소는 서로 조합할 수 있다. 이하, 도면을 참고하고 실시예와 결합하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 용어 '백색 지수'는 표면의 백색 정도이며, 백색 함유량의 백분율로 표시한다. 통상적으로 산화마그네슘을 표준 백색 지수 100으로 하고, 산화마그네슘의 반사율을 표준 반사율 100%로 정하며, 샘플의 청색광 백색 지수를 청색광이 산화마그네슘 표준판 표면을 조사한 경우의 반사율 백분율로 표시한다. 적색, 녹색, 청색의 3가지 필터를 이용하거나 또는 3가지 광원으로 3개의 수치를 검출하며, 평균 값을 3색광의 백색 지수로 하며, 주로 광전 백색 지수기를 이용하여 측정한다.

본 발명에서 용어 '굴절률'은 진공 속에서의 광의 속도와 당해 재료 속에서의 광의 속도의 비율을 가리키며, 최소 편향각법으로 측정하여 얻는다.

본 발명에서 용어 '반사율'은 입사 광선에 대한 물체 표면의 반사 능력을 가리키며 광물의 반사력으로 호칭된다. 반사율은 황산바륨 난반사 화이트보드를 기준으로, 적분구를 이용하여 샘플의 난반사 광 파워를 대조 측정함으로써 얻는다.

본 발명에서 '편평형'은 시트형, 바형 또는 판형 등의 통상의 형상을 포함한다.

배경 기술 부분에서 지적한 바와 같이, 종래 기술에는 파장 변환 장치의 광 효율과 열 안정성을 함께 고려하기 어려운 기술적 문제점이 존재한다. 이 문제점을 개선하기 위해, 본 발명은 난반사 재료를 제공한다. 이러한 난반사 재료는 백색 산란 입자와 접착제를 포함하고, 백색 산란 입자의 백색 지수는 85보다 크고, 백색 산란 입자는 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 굴절률이 2.0보다 크거나 같은 고 굴절 산란 입자 및 고 열전도 산란 입자를 포함한다. 고 열전도 산란 입자는 질화붕소 및/또는 질화알루미늄 입자이며, 고 열전도 산란 입자의 형태는 바형 또는 편평형이다.

상기 난반사 재료를 이용하여 제조한 난반사층은 실제 조작 과정에서, 가시광의 광자가 백색 산란 입자를 경과할 때 일부 광이 반사 기능을 구비한 반사 입자에 의해 바로 계면으로 반사되며, 다른 일부의 광이 굴절 기능을 구비한 굴절 입자 및 열전도 기능을 구비한 열전도 입자의 작용하에서 계속 앞을 향하여 산란, 굴절하는 것을 볼 수 있다. 일 단락의 광학거리를 경과하여 최종적으로 여러 차례의 굴절-반사를 거쳐 계면에 이른다. 상기 광학거리의 길고 짧음은 굴절률과 연관되며, 일반적으로 매질에 대하여 굴절률이 높을수록 광학거리가 더 짧고, 광학거리가 짧을수록 흡수될 확률은 떨어지고 반사률은 더 높아진다. 따라서, 동일한 반사률에 도달한 상황에서, 비교적 높은 굴절률의 굴절 입자를 포함하는 난반사층의 두께가 얇을수록 비교적 얇은 난반사층은 그 열 저항을 낮추고 파장 변환 장치의 고 파워 레이저의 여기하에서의 안정성을 향상하는 데 유리하다. 본 발명에서 바람직하게는 굴절률이 2.0 이상인 고 굴절 산란 입자를 사용한다. 바람직하게는, 상기 고 굴절 산란 입자는 티타니아, 산화지르코늄 및 산화아연 중의 하나 또는 다수를 포함하나 이에 한정되지 않는다.

나아가, 상기 난반사 재료로 제조한 난반사층에서, 가시광 영역에서의 장파장 적색광 광자의 앞을 향한 산란 능력이 비교적 강하므로, 동일한 상황에서, 적색광 광자의 난반사층에서의 굴절-반사 광 경로의 광학거리는 녹색광, 청색광 광자에 비하여 길다. 따라서, 굴절률이 상대적으로 높은 반사 입자를 첨가하면 적색광 광자에 대한 백색 산란 입자의 반사율이 비교적 낮은 문제점을 경감시켜 전체 가시 영역에 대한 난반사층의 반사율을 향상하는 데 유리하다. 본 발명에서 바람직하게는 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자를 사용한다. 바람직하게는, 상기 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자는 알루미나, 산화마그네슘 및 황산바륨 중의 하나 또는 다수를 포함하나 이에 한정되지 않으며, 상기 입자로 제조된 난반사층의 반사율은 높고 90%보다 클 수 있다.

더 나아가, 상기 난반사 재료로 제조한 난반사층에서, 열전도 기능을 구비한 열전도 입자는 주로 난반사층의 열전도를 강화하는 작용을 한다. 열전도 입자가 구비한 열전도 성능이 좋을수록 광 반사 과정에서 발생하는 열량을 이전하는 데 더 유리하다. 본 발명에서 바람직하게는 고 열전도 산란 입자를 사용한다. 바람직하게는, 상기 고 열전도 산란 입자는 질화붕소 및/또는 질화알루미늄 입자이다. 고 열전도 산란 입자의 형태를 바형 또는 편평형으로 형성함으로써, 산란 입자 간의 접촉 면적을 더 한층 증가시켜 열전도 네트워크를 형성함으로써, 난반사층의 열전도율의 향상에 유리하도록 하며, 상기 난반사층을 구비한 파장 변환 장치의 고 파워 레이저의 여기하에서의 발광 안정성을 향상하는 데 유리하도록 한다.

또한, 상기 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 고 굴절 산란 입자 및 고 열전도 산란 입자의 백색 지수를 모두 85이상으로 제어함으로써, 가시 영역의 광자에 대한 산란 입자의 흡수율을 낮추고, 나아가 상기 재료로 제조한 난반사층을 포함한 파장 변환 장치의 발광 성능을 최적화하는 데 유리하다.

본 발명의 상기 난반사 재료에서, 모두 백색이고 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 고 굴절 산란 입자 및 고 열전도 산란 입자 이들 3자의 공동 작용을 이용하며, 고 굴절 기능을 구비하는 고 굴절 산란 입자를 이용하여 주로 반사층을 얇게 하는 작용을 하며, 고 열전도 기능을 구비하는 고 열전도 산란 입자를 이용하여 주로 난반사층의 열전도를 강화하는 작용을 한다. 고 열전도 산란 입자의 형태를 바형 또는 편평형으로 마련함으로써 열전도 네트워크를 형성하여 난반사층의 열전도율을 향상하고 이로써 고 파워 레이저의 여기하에서의 파장 변환 장치의 발광 열 안정성을 향상하는 데 유리하도록 하였다. 그리고 난반사층의 두께를 얇게 하면서 난반사층의 난반사율을 유지하는 데 유리하도록 하였으며, 이로써 파장 변환 장치의 광 효율과 열 안정성을 동시에 고려하여 고 파워 레이저의 여기하에서의 파장 변환 장치의 발광 안정성을 향상하였다.

본 발명의 상기 난반사 재료에서, 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 고 굴절 산란 입자 및 고 열전도 산란 입자를 동시에 포함하기만 하면, 난반사층의 두께를 얇게 한 상황에서 난반사층의 난반사율을 유지할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 산란 입자는 중량부 기준으로 0.08~0.15부의 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 0.5~0.7부의 고 굴절 산란 입자 및 0.3~0.5부의 고 열전도 산란 입자를 포함한다. 상기 난반사 재료에서, 백색 산란 입자와 접착제의 중량비가 0.88~1.15: 1인 것이 바람직하다. 상기 배합 비례로 상기 산란 입자를 혼합하면, 백색 산란 입자의 반사, 굴절 및 열전도 기능을 더욱 잘 공조할 수 있으며, 파장 변환 장치의 광 효율과 열 안정성을 더욱 잘 동시에 고려하여 고 파워 레이저의 여기하에서의 파장 변환 장치의 발광 안정성을 향상할 수 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 접착제는 무기 접착제이며, 바람직하게는 유리 분말, 물유리 또는 유리 유약을 포함하나 이에 한정되지 않으며, 더 바람직하게는 붕규산염 유리이다. 접착제로서 상기 재료를 사용하면 내열성이 좋은 장점이 있다. 접착제로서 붕규산염 유리를 선택하여 사용하면, 구조의 강도가 높고, 열전도 성능이 상대적으로 더 좋은 점이 있다. 본 발명의 더 바람직한 실시예에서, 상기 접착제는 B₂O₃의 질량 백분 함량이 10~20%이고 실리카 함량이 70~90%인 붕규산염 유리이며, 상기 함량 범위를 가지는 붕규산염 유리는 더 좋은 열 충격 저항성을 가진다.

본 발명의 상기 난반사 재료에서, 상기 고 열전도 산란 입자는 편평형 또는 바형인 것이 바람직하고, 편평형 또는 바형의 열전도 입자는 편평 방향의 길이가 두께 방향의 길이보다 훨씬 크거나 또는 길이 방향의 길이가 원주 직경의 길이보다 훨씬 크므로, 각 열전도 입자 간의 접촉 면적이 비교적 커, 산란 입자 간 접촉 면적의 증가에 유리하며, 열전도 네트워크가 더 잘 형성된다. 더 바람직하게는, 고 열전도 산란 입자가 편평형이면, 고 열전도 산란 입자의 편평 방향의 길이는 0.7~7㎛이며, 두께 방향의 길이는 0.02~0.25㎛이며; 고 열전도 산란 입자가 바형이면, 고 열전도 산란 입자의 길이 방향의 길이는 0.7~7㎛이며, 원주 방향의 직경의 길이는 0.02~0.25㎛이다. 본 발명에서 사용된 상기 고 열전도 산란 입자의 상기 방향에서의 길이는 상기 범위에 한정되지 않는다. 그러나, 상기 고 열전도 입자의 상기 각 방향에서의 길이가 상기 범위를 초과하면, 비교적 높은 열전도율을 유지하면서 비교적 얇은 반사층을 형성하기 어렵다. 상기 고 열전도 산란 입자를 그 형태의 다름에 따라 상기 범위로 설정하면, 도포에 유리하고 열전도율이 비교적 높은 장점을 겸비할 수 있다.

바람직하게는, 상기 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자와 고 굴절 산란 입자는 구형이다. 구형 산란 입자를 선택하면, 유리 분말의 용융 상태에서의 유동성의 향상에 유리하다. 나아가, 구형 산란 입자의 각 방향의 곡률 반경이 비교적 일치하므로 각 방향에서 유리 분말과의 소결 응력의 크기가 근접하여 소결 후의 접착 강도를 쉽게 향상할 수 있으며, 이에 따라 산란 입자와의 소결 치밀도를 향상할 수 있다. 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자와 고 굴절 산란 입자의 반경은 0.2~0.5㎛인 것이 바람직하다. 이 영역의 백색 산란 입자는 가시 영역에 대해 반사율이 가장 높으며, 상기 재료로 제조한 난반사층을 포함하는 파장 변환 장치의 발광 성능의 향상에 유리하다.

더 바람직하게는, 상기 난반사 재료에서, 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자와 고 굴절 산란 입자는 구형이고, 고 열전도 산란 입자는 시트형이며, 구형 입자와 시트형 입자의 질량 비례는 2.25: 1보다 크지 않다. 구형 입자와 시트형 입자의 비례값을 제어하면, 양자의 사용량 조정에 유리하며, 나아가 더 이상적인 방열 효과를 얻는다. 더 바람직하게는, 상기 난반사 재료에서, 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자는 알루미나이고, 고 굴절 산란 입자는 티타니아이며, 고 열전도 산란 입자는 질화붕소이다. 여기서 티타니아는 비교적 높은 굴절률을 가지며, 산란, 굴절의 광 경로의 광학거리를 줄이고 흡수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 비교적 얇은 두께하에서 비교적 높은 반사율을 구현할 수 있으며, 비교적 얇은 두께는 열 저항을 더 낮춘다. 따라서, 시트형 질화붕소, 구형 알루미나와 티타니아의 복합 난반사층은 비교적 얇은 두께하에서 비교적 높은 반사율과 비교적 낮은 열 저항을 구현할 수 있으며, 고 파워 레이저의 여기하에서의 파장 변환 장치 전체의 발광 광 효율과 안정성을 향상하는 데 유리하다.

동시에, 본 발명은 난반사층을 더 제공한다. 상기 난반사층은 상기 난반사 재료로 제조된다. 이러한 난반사층은 상기 난반사 재료로 제조되므로, 이러한 난반사층은 두께가 30~100㎛보다 낮은 상황에서 반사율은 여전히 90%보다 높을 수 있다.

상기 난반사층은 종래의 공정을 이용하여 제조하면 된다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 난반사층의 제조 방법은, 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 고 굴절 산란 입자, 고 열전도 산란 입자 및 접착제와 유기 담체를 혼합하여 혼합 재료를 형성하는 단계; 혼합 재료를 기재의 표면에 도포한 후 소결하여 난반사층을 형성하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 상기 도포 단계는 나이프 코팅, 스핀 코팅 또는 스크린 인쇄의 방법을 사용하며, 나이프 코팅 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 나이프 코팅 방법은 시트형 산란 입자의 배향을 향상하고 입지 간의 접촉 면적을 향상하고 나아가 열전도율을 향상하는 데 유리하다. 바람직하게는, 본 발명의 상기 소결 단계는, 500-1000℃에서 소결 형성하면 난반사층을 형성할 수 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 유기 담체는 페닐, 메틸 등 각 계의 실리콘오일, 에탄올, 에틸렌글리콜, 자일렌, 에틸셀룰로오스, 아세틸트리부틸시트레이트, 테르피네올, 부틸카비톨, 부틸카비톨아세테이트, PVA, PVB, PAA 및 PEG 중의 하나 또는 다수의 혼합체를 포함하나 이에 한정되지 않으며, 본 발명에서 바람직하게는 실리콘오일 또는 에틸셀룰로오스+테르피네올+부틸카비톨아세테이트 혼합액이다. 이러한 유기 담체는 360-420℃에서 완전히 분해되어 배제될 수 있으며, 나아가 난반사층에 대한 영향을 낮출 수 있다. 유기 담체의 양은 배합 방법에 따라 조제되어 적절한 점착도를 가지는 것을 기준으로 할 수 있다. 또는, 제조 공정의 다름에 따라 적절히 조정할 수 있다. 나이프 코팅, 스핀 코팅 또는 스크린 인쇄 공정에 대하여, 점착도의 요구는 다르며, 현재 나이프 코팅에 대하여 말하면, 유기 담체의 질량 분율의 범위는 30~70%이다.

더 바람직하게는, 상기 혼합 재료를 기재의 표면에 도포한 후 소결하여 상기 난반사층을 형성하는 단계는, 혼합 재료를 기재의 표면에 도포한 후 소결하여 제1 서브 난반사층을 형성하는 단계; 혼합 재료를 제1 서브 난반사층에 도포한 후 소결하여 제2 서브 난반사층을 형성하는 단계; 도포와 소결 단계를 반복하여 다층의 서브 난반사층을 형성함으로써 상기 난반사층을 형성하는 단계를 포함한다. 이와 같이 다층의 도포 및 소결을 이용하는 방법은 바형 또는 편평형산란 입자의 배향도를 향상하고 그 열전도율을 향상하는 데 유리하다.

동시에, 본 발명은 파장 변환 장치를 더 제공한다. 도 1과 같이, 이러한 파장 변환 장치는 고 열전도 기판(1), 고 열전도 기판(1) 상에 형성된 형광층(3)을 포함하고, 그중 형광층(3)은 배광면(S1)과 감광면(S2), 및 고 열전도 기판(1)과 형광층(3) 사이에 위치한 난반사층(2)을 포함하며, 난반사층(2)은 상기 난반사 재료를 사용하여 제조된다. 상기 난반사 재료를 사용하여 난반사층(2)을 제조 형성하면, 상기 난반사층을 이용하여, 두께가 비교적 얇은 동시에 비교적 높은 난반사율을 유지할 수 있으며, 파장 변환 장치의 광 효율과 열 안정성을 동시에 고려하여, 고 파워 레이저의 여기하에서의 파장 변환 장치의 발광 안정성을 향상할 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 파장 변환 장치에서 난반사층(2)의 두께는 30~100㎛이며, 당해 난반사층의 반사율은 90%보다 높다.

또한, 본 발명은 광원 시스템을 더 제공하며, 광원 시스템은 상기 파장 변환 장치를 포함한다. 상기 파장 변환 장치를 사용함으로써, 광원 시스템의 발광 안정성을 향상한다. 실제 적용에서, 프로젝션 시스템은 상기 광원 시스템을 이용하여, 프로젝션 시스템의 발광 안정성, 특히 고 파워 레이저의 여기하에서의 발광 안정성을 강화할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 결합하여 본 발명의 유익한 효과를 더 설명한다.

1, 이하 각 실시예에서 사용한 원료의 선택

알루미나: 백색 지수는 98이며, 상하이울트라마이크로나노테크놀로지유한회사(

)에서 구입;

황산바륨: 백색 지수는 98이며, 불산시안이나노재료유한회사(

)에서 구입;

산화마그네슘: 백색 지수는 98이며, 상하이울트라마이크로나노테크놀로지유한회사에서 구입;

산화칼슘: 백색 지수는 92이며, 젠더시아오방칼슘제품유한회사(

)에서 구입;

티타니아: 금홍석형이고 굴절률은 2.7이며, 상하이울트라마이크로나노테크놀로지유한회사에서 구입;

산화지르코늄: 굴절률은 2.1이며, 상하이울트라마이크로나노테크놀로지유한회사에서 구입;

산화아연: 굴절률은 2.0이며, 상하이울트라마이크로나노테크놀로지유한회사에서 구입;

산화란탄: 굴절률은 2.01이며, 간저우커밍루이유색금속재료유한회사(

)에서 구입;

질화붕소: 상하이울트라마이크로나노테크놀로지유한회사에서 구입;

질화알루미늄: 상하이울트라마이크로나노테크놀로지유한회사에서 구입.

상기 원료의 백색 지수는 모두 85보다 크다.

접착제는 B₂O₃ 함량이 10~20%이고 산화 규소의 함량이 70~90%의 붕규산염 유리이다. 상기 붕규산염 유리는 독일 쇼트(SCHOTT AG) 그룹에서 구입하였다.

기재: 질화규소, 탄화규소, 질화붕소, 질화알루미늄, 베릴리아이다.

2, 실시예 및 데이터

(1) 실시예 1 내지 5 및 비교예 1

실시예 1

원료: 알루미나(구형 입자 크기 0.2㎛) 0.1g, 티타니아(구형 입자 크기 0.2㎛) 0.6g, 질화붕소(편평형이고, 편평 방향의 길이는 0.7㎛이며, 두께 방향의 길이는 0.02㎛이다) 0.4g, 및 유리 분말 1g.

제조 방법: 알루미나, 티타니아, 질화붕소 및 유리 분말을 1g의 유기 담체(유기 담체는 테르피네올, 부틸카비톨아세테이트, 에틸셀룰로오스)와 혼합하여 혼합 재료를 형성하고, 혼합 재료를 질화알루미늄 기재의 표면에 나이프 코팅하여, 800℃로 소결하고, 나이프 코팅과 소결 단계를 반복하여 두께가 30㎛인 난반사층을 형성하였다. 상기 난반사층의 반사율은 92.4%로 측정되었다.

실시예 2

원료: 산화마그네슘(구형 입자 크기 0.3㎛) 0.08g, 산화지르코늄(구형 입자 크기 0.3㎛) 0.7g, 질화알루미늄(바형이고, 길이 방향의 길이는 1.0㎛이며, 원주 방향의 직경 길이는 0.02㎛이다) 0.3g, 및 유리 분말 1g.

제조 방법: 상기 산화마그네슘, 산화지르코늄, 질화알루미늄 및 유리 분말을 1g의 유기 담체(유기 담체는 PVA의 수용액)와 혼합하여 혼합 재료를 형성하고, 상기 혼합 재료를 질화규소 기재의 표면에 나이프 코팅하여 600℃로 소결하고, 나이프 코팅과 소결 단계를 반복하여 두께가 30㎛인 난반사층을 형성하였다. 상기 난반사층의 반사율은 90.8%로 측정되었다.

실시예 3

원료: 황산바륨(구형 입자 크기 0.5㎛) 0.08g, 산화아연(구형 입자 크기 0.5㎛) 0.5g, 질화알루미늄(편평형이고, 편평 방향의 길이는 2.5㎛이며, 두께 방향의 길이는 0.1㎛이다) 0.3g, 및 유리 분말 1g.

제조 방법: 상기 황산바륨, 산화아연, 질화알루미늄 및 유리 분말을 2.5g의 유기 담체(유기 담체는 에틸셀룰로오스를 테르피네올과 아세틸트리부틸시트레이트의 혼합 용매에 용해시켜 형성)와 혼합하여 혼합 재료를 형성하고, 혼합 재료를 질화붕소 기재의 표면에 나이프 코팅하여 1000℃로 소결하고, 나이프 코팅과 소결 단계를 반복하여 두께가 30㎛인 난반사층을 형성하였다. 상기 난반사층의 반사율은 91.3%로 측정되었다.

실시예 4

원료: 알루미나(구형 입자 크기 0.4㎛) 0.15g, 티타니아(구형 입자 크기 0.5㎛) 0.6g, 질화붕소(편평형이고, 편평 방향의 길이는 7㎛이며, 두께 방향의 길이는 0.25㎛이다) 0.3g, 및 유리 분말 1g.

제조 방법: 상기 알루미나, 티타니아, 질화붕소 및 유리 분말을 5.4g의 유기 담체(유기 담체는 PVB를 에탄올과 에틸렌글리콜의 혼합 용매에 용해시켜 형성)와 혼합하여 혼합 재료를 형성하고, 상기 혼합 재료를 탄화규소 기재의 표면에 나이프 코팅하여 900℃로 소결하고, 나이프 코팅과 소결 단계를 반복하여 두께가 30㎛인 난반사층을 형성하였다. 상기 난반사층의 반사율은 92.6%로 측정되었다.

실시예 5

원료: 산화마그네슘(구형 입자 크기 0.6㎛) 0.15g, 티타니아(구형 입자 크기 0.2㎛) 0.5g, 질화알루미늄(바형이고, 길이 방향의 길이는 0.7㎛이며, 원주 방향의 직경 길이는 0.05㎛이다) 0.45g, 및 유리 분말 1g.

제조 방법: 상기 알루미나, 산화마그네슘, 질화붕소 및 유리 분말을 5.8g의 유기 담체(유기 담체는 PVA의 수용액)와 혼합하여 혼합 재료를 형성하고, 상기 혼합 재료를 베릴리아 기재의 표면에 나이프 코팅하여 500℃로 소결하고, 나이프 코팅과 소결 단계를 반복하여 두께가 30㎛인 난반사층을 형성하였다. 상기 난반사층의 반사율은 91.6%로 측정되었다.

실시예 1'

원료: 산화칼슘(구형 입자 크기 0.5㎛) 0.1g, 산화란탄(구형 입자 크기 0.2㎛) 0.6g, 질화붕소(바형이고, 길이 방향의 길이는 7㎛이며, 원주 방향의 직경 길이는 0.25㎛이다) 0.4g, 및 유리 분말 1g.

제조 방법: 산화칼슘, 산화란탄, 질화붕소 및 유리 분말을 1g의 유기 담체(유기 담체는 테르피네올, 부틸카비톨아세테이트, 에틸셀룰로오스이다)와 혼합하여 혼합 재료를 형성하고, 혼합 재료를 질화알루미늄 기재의 표면에 나이프 코팅하여 800℃로 소결하고, 나이프 코팅과 소결 단계를 반복하여 두께가 30㎛인 난반사층을 형성하였다. 상기 난반사층의 반사율은 90.2%로 측정되었다.

비교예 1

원료: 알루미나(구형 입자 크기 0.25㎛) 0.2g, 티타니아(구형 입자 크기 0.2㎛) 1.0g, 및 유리 분말 1g.

제조 방법: 알루미나, 티타니아 및 유리 분말을 1g의 유기 담체(유기 담체는 테르피네올, 부틸카비톨아세테이트, 에틸셀룰로오스이다)와 혼합하여 혼합 재료를 형성하고, 혼합 재료를 질화알루미늄 기재의 표면에 나이프 코팅하여 800℃로 소결하고, 나이프 코팅과 소결 단계를 반복하여 두께가 30㎛인 난반사층을 형성하였다. 상기 난반사층의 반사율은 92.9%로 측정되었다.

상기 실시예 1~5, 실시예 1' 및 비교예로부터 볼 수 있듯이, 비교예에서 2가지 산란 입자를 사용하여 제조한 난반사층의 반사율에 비하여, 본 발명에서 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자(예를 들면 알루미나, 산화마그네슘, 황산바륨 또는 산화칼슘), 고 굴절률 입자(예를 들면 티타니아, 산화지르코늄, 산화아연 또는 산화란탄), 고 열전도 입자(예를 들면 질화붕소, 질화알루미늄 입자)를 원료로 하여 제조한 난반사층의 반사율은 뚜렷한 변화가 없으며, 모두 상대적으로 비교적 높다. 이로부터 알 수 있듯이, 알루미나(산화마그네슘 또는 황산바륨)와 티타니아(산화지르코늄 또는 산화아연) 입자는 공동 작용을 하여, 제조된 난반사층이 비교적 작은 두께에서도 높은 반사율을 구현할 수 있도록 한다. 이에 비해, 비록 반사 입자로서 산화칼슘을 사용하고 고 굴절 입자로서 산화란탄을 사용하여 질화붕소와 조합하여 형성한 난반사층의 반사율은 상대적으로 비교적 낮으나, 반사율은 모두 90% 이상에 도달할 수 있다.

나아가, 발명자는 실시예 1~5, 1'과 비교예 1로 제조한 난반사층으로 파장 변환 장치를 제조하였으며, 제조한 파장 변환 장치 중의 난반사층과 발광층의 두께가 동일한 상황에서, 파장 변환 장치의 발광 광속(luminous flux)이 레이저 전류에 따라 변화하는 상황을 테스트하였다.

테스트 방법: 상기 실시예에서 제조한 파장 변환 장치를 레이저 광원의 광반 위치에 고정하고, 적분구로 방출 광을 수집하여 광섬유 스펙트럼계로 스펙트럼을 탐측하였다.

파장 변환 장치의 광속: 광섬유 스펙트럼계가 탐측한 스펙트럼을 소프트웨어로 기록한 후, 파장 변환 장치의 광속을 연산하였다.

여기서, 일정한 파워의 청색광 레이저가 파장 변환 장치를 여기하는 광속을 이용하여 파장 변환 장치의 광 효율 성능을 평가하였으며, 샘플의 광속이 청색광의 파워에 따라 증가하는 선형도를 테스트함으로써 파장 변환 장치의 열 안정성을 평가하였다.

테스트 결과: 표 1과 같다.

(표 1): 서로 다른 난반사층의 발광 광속의 레이저 전류에 따른 변화

상기 표 1의 데이터로부터 볼 수 있듯이, 실시예 1~5와 1'에서 본 발명의 원료로 제조한 난반사층으로 형성한 파장 변환 장치는, 레이저 구동 전류가 0.12-1.2A 범위 내인 경우, 구동 전류의 증가에 따라, 파장 변환 장치의 광속은 점차 증가하며, 각 실시예의 강화 폭은 모두 비교적 크다. 그러나, 구동 전류가 1.08A보다 큰 경우, 실시예 1~5의 광속은 여전히 성장 추세를 나타내고, 실시예 1'과 비교예 1에서의 광속은 저감하기 시작하나, 실시예 1'의 하강 폭은 상대적으로 비교적 작다. 구동 전류가 1.2A보다 큰 경우, 실시예 1'과 비교예 1에서의 광속은 이미 심각하게 감쇠하였으나, 실시예 1~5는 여전히 비교적 높은 광속을 유지할 수 있었다. 이로부터 볼 수 있듯이, 고 열전도 질화붕소/질화알루미늄 입자는 난반사층에 대해 비교적 높은 열전도 작용을 하며, 파장 변환 장치의 임계 구동 레이저 전류가 크도록 하여 휘도의 향상에 유리하다. 따라서, 본 발명의 난반사 재료에서 각 성분의 공동 작용은 제조하여 얻은 난반사층이 비교적 높은 반사율을 갖도록 할 뿐만 아니라, 열 안정 성능 면에서 예상 밖의 기술적 효과를 얻었으며, 1.3A의 높은 구동 전류 강도에서, 발광 장치의 휘도는 한층 더 향상할 수 있다.

(2) 실시예 6-34

질화붕소(시트형), 티타니아(구형) 및 알루미나(구형)를 원료로 하여 제조한 난반사층은, 각 원료의 사용량과 입자 크기 및 난반사층의 두께를 변경하여, 난반사층의 반사율과 분말체 접착 상황 간의 관계를 분석하였다.

원료의 입자 크기 범위와 부수: 표 2와 같다.

제조 방법: 질화붕소, 티타니아, 알루미나 및 유리 분말을 0.5~5.4g의 유기 담체(유기 담체는 에틸셀룰로오스를 테르피네올, 부틸카비톨, 부틸카비톨아세테이트, 아세틸트리부틸시트레이트의 혼합 용매에 용해시켜 형성)와 혼합하여 혼합 재료를 형성하고, 혼합 재료를 세라믹 기재의 표면에 나이프 코팅하여 800℃로 소결하여 난반사층을 형성하였다.

각 실시예의 난반사층의 성능에 대하여, 아래와 같은 테스트 1을 진행하였으며, 테스트 1의 결과를 표 2에 표시하였다.

분말체 접착 성능: 테이프를 난반사층에 접착한 후 벗겨내고, 테이프에 분말체가 잔류하였는지를 관찰하여 분말체 접착 성능을 판단하였다. 여기서, 접착이 좋음은 테이프에 분말이 잔류하지 않음을 나타내며, 접착이 나쁨은 테이프에 분말이 잔류함을 나타낸다.

반사율: 황산바륨 난반사 화이트보드를 기준으로, 적분구를 이용하여 샘플의 난반사 광 파워를 테스트하였다.

(표 2)

표 2로부터 볼 수 있듯이, 실시예 6 내지 14를 실시예 15 내지 34의 비교예로 하면, 단일 원료인 질화붕소를 사용하거나 또는 2가지 원료인 질화붕소와 알루미나를 사용하여 제조한 난반사층의 반사율은 상대적으로 비교적 낮으며, 90%보다 낮다. 그러나 본 발명의 상기 3가지 원료를 사용하여 제조한 난반사층은 동일한 두께에서 반사율이 모두 90%보다 높다.

구체적으로, 실시예 6-9의 데이터에서 볼 수 있듯이, 질화붕소(시트형 방향의 길이는 5~7㎛이다)의 첨가량을 0.25부로부터 0.4부로 증가하면, 그 반사율은 76%로부터 87%로 향상된다. 그러나, 그 입자의 형태가 시트형이므로, 유리 분말에서의 첨가량이 너무 높으면 안된다. 추가적으로 볼 수 있듯이, 질화붕소(5~7㎛)의 첨가량을 0.25부에서 0.3부, 0.4부로 증가하면, 기판에서의 질화붕소의 접착 성능이 갈수록 떨어지고, 질화붕소의 함량이 더 증가하면 질화붕소(시트형 방향의 길이는 5~7㎛이다)의 분말이 탈락하는 현상이 존재할 수 있다. 실시예 9와 같이, 작은 입자 크기의 질화붕소(시트형 방향의 길이는 0.7㎛이다)에 대해서도 마찬가지 상황이며, 이는 시트형 입자가 쉽게 카드 브릿지 구성(Card bridge structure)을 형성하여, 서로 지지하는 작용을 하여 재료의 수축을 저해하기 때문이다. 따라서, 본 발명의 상기 실시예에서는, 질화붕소를 특정된 함량 범위 내로 제어함으로써, 시트형 산란 입자가 유리와 치밀한 구조를 형성하기 어렵고 길이 방향과 두께 방향의 소결 응력이 일치하지 않아 소결 후의 접착 강도가 비교적 낮은 단점을 방지하였다.

나아가, 표 2의 실시예 6~14에서 볼 수 있듯이, 단일 원료를 이용하거나 또는 2가지 원료만 사용한 경우에, 질화붕소와 유리 분말이 소결하여 형성한 난반사층과, 질화붕소-알루미나 혼합 입자와 유리 분말이 소결하여 형성한 난반사층의 반사율은 비교적 강한 두께 의존성이 있다. 다시 말해, 두께가 비교적 얇은 상황에서 반사율은 낮다. 예를 들어, 두께가 52㎛보다 작은 상황에서 반사율은 90% 미만이다. 그러나, 본 발명의 원료를 이용한 실시예 15~34에서는, 티타니아를 첨가한 후, 티타니아, 알루미나와 질화붕소 간의 공동 작용을 통해, 제조된 난반사층의 반사율은 두께에 대한 의존성이 뚜렷이 감소하였으며, 두께가 90㎛로부터 30㎛로 얇아진 경우, 반사율은 뚜렷한 감소가 없다. 또한, 두께가 50㎛ 미만으로 비교적 얇은 경우에도 반사율이 90%보다 높다는 예상 밖의 효과를 구현하였다.

나아가, 작은 크기의 구형 알루미나 입자 또는 티타니아를 첨가하면, 시트형 질화붕소 입자의 유리 분말에서의 접착 성능을 개선할 수 있다. 실시예 8과 같은 단독의 0.4부의 질화붕소는 양호한 접착을 구현할 수 없으며, 실시예 14에서 0.4질량부의 질화붕소와 0.2질량부의 알루미나를 사용하여 형성한 난반사층의 접착 성능도 나쁘며, 실시예 20과 21에서 0.7보다 큰 중량부의 티타니아를 사용한 경우에도 접착 성능이 상대적으로 떨어진다. 그러나, 실시예 15 내지 18, 22, 25, 28 및 실시예 31에서 볼 수 있듯이, 0.4~0.5질량부의 질화붕소 분말에 0.1~0.15부의 알루미나와 0.5~0.6부의 티타니아 분말을 첨가할 수 있으며, 세라믹 기판과의 양호한 접착을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 접착 안정성을 구비하며, 비교적 높은 반사율을 구현할 수 있다. 동시에, 두께에 대한 반사율의 의존성도 저하되며, 두께가 비교적 얇은 상황에서 여전히 반사율을 높게 유지할 수 있다.

더 나아가, 표 2의 실시예 11~14와 8의 데이터 대조를 통해 볼 수 있듯이, 질화붕소에 소량의 알루미나를 첨가하면, 그 반사율이 뚜렷하게 향상되며, 알루미나의 고 반사 입자의 작용이 나타난다. 나아가, 표 2의 실시예 6~14와 실시예 15~34의 데이터 대조로부터 볼 수 있듯이, 구형 알루미나와 구형 티타니아의 첨가는 질화붕소의 접착 성능을 개선할 수 있으며, 이는 주로 작은 입자 크기의 구형 알루미나와 티타니아가 유리 분말의 용융 상태에서의 유동성을 개선하여 질화붕소의 접착 성능을 개선할 수 있기 때문이다. 따라서 질화붕소를 이용하여 제조된 파장 변환 장치가 비교적 높은 열 안정성을 갖는다.

테스트 2

비교예 1, 실시예 16, 21, 20, 25와 34를 예로 들어 파장 변환 장치를 제작하였다. 난반사층(두께는 30~40㎛이다)과 발광층이 동일한 두께를 가진 상황에서 파장 변환 장치의 발광 광속의 레이저 전류에 따른 변화를 테스트 하였다. 여기서, 파장 변환 장치의 광속의 테스트 결과를 표 3과 같이 표시하였다.

표 3의 데이터에서 볼 수 있듯이, 파장 변환 장치에서의 난반사층(두께는 30~40㎛이다)과 발광층이 동일한 두께를 유지하는 상황에서, 알루미나와 티타니아에 질화붕소를 첨가한 후, 제작된 파장 변환 장치는 고 파워 레이저 여기하에서의 발광 강도가 뚜렷하게 강화되었다. 이로부터, 질화붕소 원료의 첨가는 3자간에 공동 작용이 발생하도록 하여, 제조된 난반사층의 열전도율이 뚜렷하게 강화되도록 하며, 나아가 파장 변환 장치의 고 파워 레이저의 여기하에서의 발광 강도를 한층 더 강화하였음을 알 수 있다.

(표 3) : 서로 다른 난반사층의 발광 광속의 레이저 전류에 따른 변화

나아가, 표 2와 표 3의 데이터를 결합하여, 실시예 12와 14, 19와 20, 33과 34를 대조하여 볼 수 있듯이, 비록 알루미나 함량의 증가가 고 반사율에 유리하나, 알루미나 함량이 너무 높으면, 예를 들어 알루미나의 함량이 0.2에 도달하면, 그 난반사층의 소결 치밀도가 떨어진다. 표 3의 실시예 20과 34와 같이, 레이저 전류의 상승에 따라, 전류가 1.2A일 때 광속은 심각하게 감쇠된다. 이는 알루미나가 유리 네트워크의 중간체로서, 유리 분말의 소결 과정에서 유리의 고온 용융 상태에서의 점착도를 증가하여 치밀한 소결에 불리하기 때문이다다. 따라서, 질화붕소와 티타니아가 존재하는 경우, 알루미나의 함량은 0.15부를 초과하지 않아야 한다. 동시에, 실시예 16, 19, 20, 21을 대조하여 볼수 있듯이, 비록 티타니아 함량의 증가가 고 반사율의 난반사층의 두께를 낮추는 데 유리하고 소결의 치밀도를 향상하는 데 유리하나, 티타니아의 함량이 너무 높으면 난반사 입자의 함량이 너무 높게 되어, 소결에도 불리하다. 따라서, 유리 분말의 질량부 수에 대하여, 티타니아의 질량부 수가 0.7을 초과하면(예를 들어 표 3의 실시예 21과 같이 0.8부에 도달한 경우), 레이저 전류의 상승에 따라 구동 전류가 1.2A에 도달하면 광속은 심각하게 감쇠된다. 그리고 난반사 입자와 접착제의 중량 비례는 1.15: 1을 초과하지 않아야 한다.

상기 데이터로부터 볼 수 있듯이, 본 발명은 종래에 파장 변환 장치의 난반사층 두께가 두꺼워서 열전도율이 낮아 고 파워 밀도 레이저 여기하의 파장 변환 장치의 발광 안정성에 영향을 미치는 문제점에 대해, 비교적 높은 열전도율을 가지고 입자 간에 서로 연결되어 열전도 네트워크를 형성하는 데 유리한 시트형 질화붕소를 첨가함으로써 전체 난반사층의 열전도율을 향상한다. 동시에, 시트형 산란 입자와 유리 분말이 치밀하게 소결되기 어려운 문제점에 대해, 구형 산란 입자를 선택하여 유리 분말의 용융 상태에서의 유동성 향상에 유리하도록 하였다. 나아가, 구형 산란 입자의 각 방향의 곡률반경이 비교적 일치하므로, 각 방향에서 유리 분말과의 소결 응력의 크기가 근접하여 소결 후의 접착 강도를 쉽게 향상하여, 산란 입자와의 소결 치밀도를 향상한다. 나아가, 유리 분말의 고온 소결 유동성에 대한 영향이 작은 구형 산란 입자인 티타니아를 편향적으로 선택하였다. 구형 산란 입자와 시트형 산란 입자의 질량 비례는 2.25: 1보다 크지 않으며, 너무 높으면 이상적인 방열 효과를 이룰 수 없다. 나아가, 고 굴절률 산란 입자인 티타니아를 선택하면, 산란, 굴절 광 경로의 광학거리를 단축하고 흡수를 감소시킬 수 있다. 따라서 비교적 얇은 두께에서 비교적 높은 반사율을 구현할 수 있으며, 비교적 얇은 두께는 열 저항을 더 낮춘다. 따라서, 시트형 질화붕소, 구형 알루미나와 티타니아의 복합 난반사층은 비교적 얇은 두께의 경우에 비교적 높은 반사율과 비교적 낮은 열 저항을 구현할 수 있어, 전체 파장 변환 장치의 고 파워 밀도의 레이저 여기 하의 발광 안정성을 향상하는 데 유리하다.

이상은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐, 본 발명을 한정하지 않는다. 본 분야의 기술자에게 있어서, 본 발명은 다양한 변경과 변화를 가질 수 있으며, 본 발명의 사상과 원칙 내에서 진행한 그 어떤 수정, 균등 교체, 개량 등은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims

백색 산란 입자와 접착제를 포함하는 난반사 재료에 있어서,
상기 백색 산란 입자의 백색 지수는 85보다 크며, 상기 백색 산란 입자는 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 굴절률이 2.0보다 크거나 같은 고 굴절 산란 입자 및 고 열전도 산란 입자를 포함하며, 상기 고 열전도 산란 입자는 질화붕소 및/또는 질화알루미늄이며, 상기 고 열전도 산란 입자의 형태는 바형 또는 편평형인 것을 특징으로 하는 난반사 재료.
제1 항에 있어서,
상기 백색 산란 입자는 중량부 기준으로, 0.08~0.15부의 상기 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자, 0.5~0.7부의 상기 고 굴절 산란 입자 및 0.3~0.5부의 상기 고 열전도 산란 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 난반사 재료.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 백색 산란 입자와 상기 접착제의 중량비는 0.88~1.15: 1인 것을 특징으로 하는 난반사 재료.
제1 항에 있어서,
상기 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자와 상기 고 굴절 산란 입자는 구형이며; 바람직하게는, 상기 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자와 상기 고 굴절 산란 입자의 반경은 0.2~0.5㎛인 것을 특징으로 하는 난반사 재료.
제1항, 제2 항 또는 제4 항에 있어서,
상기 백색 지수가 90보다 큰 고 반사 산란 입자는 알루미나, 산화마그네슘 및 황산바륨 중의 하나 또는 다수이며;
상기 고 굴절 산란 입자는 티타니아, 산화지르코늄 및 산화아연 중의 하나 또는 다수이며;
상기 고 열전도 산란 입자가 편평형이면, 상기 고 열전도 산란 입자의 편평 방향의 길이는 0.7~7㎛이고, 두께 방향의 길이는 0.02~0.25㎛이며; 상기 고 열전도 산란 입자가 바형이면, 상기 고 열전도 산란 입자의 길이 방향의 길이는 0.7~7㎛이고, 원주 방향의 직경은 0.02~0.25㎛인 것을 특징으로 하는 난반사 재료.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 따른 난반사 재료를 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 난반사층.
난반사층의 제조 방법에 있어서,
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 따른 난반사 재료를 유기 담체와 혼합하여 혼합 재료를 형성하는 단계;
상기 혼합 재료를 기재의 표면에 도포한 후 소결하여 상기 난반사층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난반사층의 제조 방법.
제7 항에 있어서,
상기 혼합 재료를 기재의 표면에 도포하는 단계에서 나이프 코팅, 스핀 코팅 또는 스크린 인쇄의 방법을 사용하여 도포하는 것을 특징으로 하는 난반사층의 제조 방법.
제8 항에 있어서,
상기 혼합 재료를 기재의 표면에 도포한 후 소결하여 상기 난반사층을 형성하는 단계는,
상기 혼합 재료를 기재의 표면에 도포한 후 소결하여 제1 서브 난반사층을 형성하는 단계;
상기 혼합 재료를 제1 서브 난반사층의 표면에 도포한 후 소결하여 제2 서브 난반사층을 형성하는 단계;
상기 도포와 상기 소결 단계를 반복하여 다층의 서브 난반사층을 형성함으로써 상기 난반사층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난반사층의 제조 방법.
고 열전도 기판(1), 상기 고 열전도 기판(1) 상에 형성된 형광층(3) 및 상기 고 열전도 기판(1)과 상기 형광층(3) 사이에 위치하는 난반사층(2)을 포함하는 파장 변환 장치에 있어서,
상기 난반사층(2)은 제6 항에 따른 난반사층인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
제10 항에 있어서,
상기 난반사층(2)의 두께는 30~100㎛이며, 상기 난반사층(2)의 반사율은 90%보다 높은 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
파장 변환 장치를 포함한 광원 시스템에 있어서,
상기 파장 변환 장치는 제10 항 또는 제11 항에 따른 파장 변환 장치인 것을 특징으로 하는 광원 시스템.