JP2019517126A - 発光素子パッケージ及び照明装置 - Google Patents

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Abstract

実施例は、発光素子パッケージ及び照明装置に関するものである。実施例に係る発光素子パッケージは、パッケージ本体１１と、前記パッケージ本体１１の上に配置される発光素子２５と、前記発光素子２５の上に配置されるモールディング部材４１と、前記モールディング部材４１内に配置された蛍光体３０とを含むことができる。前記発光素子２５の４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギー比率が前記第１波長領域の太陽光源のエネルギーの７５％以下である。前記発光素子２５の４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギー比率が前記第２波長領域の太陽光源のエネルギーの６０％以上である。また、前記発光素子２５の４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギー比率より４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギー比率が大きい。前記蛍光体３０は、緑色蛍光体である第１蛍光体３１と、赤色蛍光体である第２蛍光体３２とを含み、前記発光素子２５の発光波長を励起波長として白色光源を具現することができる。【選択図】図５ａ

Description

実施例は、発光素子パッケージ及び照明装置に関するものである。
発光素子(Light Emitting Device)は、電気エネルギーが光エネルギーに変換される特性のｐ‐ｎ接合ダイオードを周期律表上のＩＩＩ族‐Ｖ族の元素またはＩＩ族‐ＶＩ族の元素を化合して生成され、化合物半導体の組成比を調節することで多様な色の具現が可能である。
例えば、窒化物半導体は、高い熱的安定性と幅広いバンドギャップエネルギーによって、光素子及び高出力電子素子の開発分野で注目を集めている。特に、窒化物半導体を利用した青色(Blue)発光素子、緑色(Green)発光素子、紫外線(UV)発光素子、赤色(RED)発光素子等は、商用化されて広く用いられている。
このような発光素子は、赤色、緑色、青色及び紫外線等多様な色を具現することができ、蛍光物質を利用したり、発光される多様な光を組合せることで、効率の良い白色光も具現可能であり、蛍光灯、白熱灯等既存の光源に比べて低い消費電力、半永久的な寿命、速い応答速度、安全性、環境親和性のメリットがある。
一方、白色光を具現する方法としては、単一チップを活用する方法とマルチチップを活用する方法がある。例えば、単一チップにて白色光を具現する場合、青色LEDや紫外線(UV)LEDから発する光とこれを利用して少なくとも１つの蛍光体を励起させて白色光を得る方法が用いられている。また、マルチチップ形態の場合、代表的にRGB(Red、Green、Blue)の３種類のチップを組合せて製作する方法等がある。
人体の網膜には、Ｂ錐体細胞、Ｇ錐体細胞及びＲ錐体細胞があるが、この３つ錐体細胞が外部光によってそれぞれどの程度興奮したかによって、それぞれの電気信号の大きさが異なり、脳ではこれらの電気信号を総合して色を判定することになる。
一方、従来技術では、光源のエネルギー効率を高めるために、中心波長が約４４０nm〜４５０nmであるBlue LEDを主に活用している。
例えば、図１ａは太陽光の発光波長Ｓと比べた、第１従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルＣ１の例示図である。図１ａによれば、約４１５nm〜４５５nmの第１波長領域Ｈのエネルギー比率ＨＣは、約４６５nm〜４９５nmの第２波長領域Ｂのエネルギー比率ＢＣより大きい領域を占めている。
例えば、従来技術では、太陽光と比べて、第１波長領域４１５〜４５５nmのエネルギーＨＣ比率は約９８％に達し、第２波長領域４６５〜４９５nmのエネルギーＢＣ比率は約５４％に過ぎなかった。
また、図１ｂは第１従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルＣ１と、これに採用された緑色蛍光体Ｇ１の波長スペクトル及び赤色蛍光体Ｒ１の波長スペクトルを一緒に示したものである。
最近の研究によれば、約４１５nm〜４５５nmの第１波長領域Ｈの光に人間の見解細胞が露出される場合、目に否定的な効果(Eye-Hazardous)をもたらし、その否定的な効果は一生にかけて累積し、結果的に黄斑変性(age-related macular degeneration)まで起こす等人間の視覚に損傷を与えると知られている。黄斑変性は、老年期の視力喪失の主な原因であるが、最近若い年齢層でも発病することもあり、この病気によって視力障害が始まると、以前の視力に回復できないと知られている。
一方、このような４１５nm〜４５５nmの第１波長領域Ｈの危害性(hazardousness)を減らそうと、一部の研究でLED光源の前にフィルタを使用したり、フィルタが装着されたメガネを着用する試みがあるが、このような試みの場合、４１５nm〜４５５nmの第１波長領域Ｈの目に有害な波長領域の他にも、白色光源を製作に必要なBlue領域と人体の概日リズムの調節に有益な(Beneficial)約４６５nm〜４９５nmの第２波長領域Ｂまでも除去されるという新たな問題を生じさせている。
図２は、第１従来技術による発光素子パッケージのSpecial CRIデータであり、これによれば、光源の品質を示す指標中の１つであるＲ９(純粋赤色)の値が-１１.９を示し、太陽光と類似する反射光を出せない問題がある。
図３は、第２従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルＣ２及びこれに採用された緑色蛍光体Ｇ２の波長スペクトル、第２赤色蛍光体Ｒ２の波長スペクトル、第３赤色蛍光体Ｒ３の波長スペクトルを一緒に示したものである。一般的に光発光ＰＬ波長が長波長である蛍光体の場合、短波長の蛍光体より低い光効率を示し光束が低下する。
第２従来技術は、相対的に短波長の第２赤色蛍光体Ｒ２(６１０nmピーク波長)だけではＲ９>０の業界の要求を満足できないので、低いエネルギー効率を示す長波長の第３赤色蛍光体Ｒ３(６２５nmピーク波長)を一緒に使用することで、光束損失を受入れながらＲ９指標を改善しようとした。
従って、従来技術では、光束向上という技術的特性とSpecial CRI指標の改善(例えばＲ９>０)という技術的特性を同時に満足できない技術的矛盾の限界があった。
実施例は、人体に有害な波長範囲を最小化し、人体に有益な波長範囲を最大化できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供しようとする。
また、実施例は、光束向上の技術的特性とSpecial CRI指標の改善(例えばＲ９>０)という技術的特性を同時に満足できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供しようとする。
実施例に係る発光素子パッケージは、パッケージ本体１１と、前記パッケージ本体１１の上に配置される発光素子２５と、前記発光素子２５の上に配置されるモールディング部材４１と、前記モールディング部材４１内に配置された蛍光体３０を含むことができる。
前記発光素子２５の４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギー比率が前記第１波長領域の太陽光源のエネルギーの７５％以下である。
前記発光素子２５の４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギー比率が前記第２波長領域の太陽光源のエネルギーの６０％以上である。
また、前記発光素子２５の４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギー比率より４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギー比率が大きい。
前記蛍光体３０は、緑色蛍光体である第１蛍光体３１と、赤色蛍光体である第２蛍光体３２を含み、前記発光素子２５の発光波長を励起波長として白色光源を具現することができる。
例えば、前記蛍光体３０は、発光中心波長が５１５nm〜５７０nmである第１蛍光体３１と、発光中心波長が５８０nm〜６７０nmである第２蛍光体３２を含み、前記発光素子２５の発光波長を励起波長として白色光源を具現することができる。
また、前記蛍光体３０は、中心波長が５１５nm〜５７０nmである第１蛍光体３１と、中心波長が５８０nm〜６７０nmである第２蛍光体３２及び中心波長が４９０nm〜５０５nmである第３蛍光体３３を含み、前記発光素子２５の発光波長を励起波長として白色光源を具現することができる。
実施例に係る照明装置は、前記発光素子パッケージを備える発光ユニットを含むことができる。
実施例は、人体に有害な波長範囲を最小化し、人体に有益な波長範囲を最大化できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供することができる。
また、実施例は、光束向上の技術的特性とSpecial CRI指標の改善(例えばＲ９>０)という技術的特性を同時に満足でき、技術的矛盾を克服できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供することができる。
第１従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルの例示図である。 第１従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルの例示図である。 第１従来技術による発光素子パッケージのＣＲＩデータである。 第２従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルの例示図である。 第１実施例に係る発光素子パッケージの断面図である。 第１実施例に係る発光素子パッケージの波長スペクトルの例示図である。 第１実施例に係る発光素子パッケージの波長スペクトルの例示図である。 第１実施例に係る発光素子パッケージのＣＲＩデータである。 第１実施例と第１従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルの比較データである。 第１実施例と第１従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルの比較データである。 第１実施例と第１従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルの比較データである。 第２実施例に係る発光素子パッケージの断面図である。 第２実施例と第３従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルの例示図である。 第２実施例と第３従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルの例示図である。 実施例に係る照明装置の分解斜視図である。
以下、実施例を添付された図面を参照して説明する。実施例の説明において、各層(膜)、領域、パターンまたは構造物が基板、各層(膜)、領域、パッドまたはパターンの「上」または「下」に形成されると記載される場合、「上」と「下」は「直接」または「他の層を介して」形成されるものも含む。また、各階の上または下に対する基準は、図面を基準に説明するが、実施例がこれに限定されるものではない。
（実施例）
図４は、第１実施例に係る発光素子のパッケージ１０１断面図である。
図４を参照すると、実施例の発光素子パッケージ１０１は、本体１１、複数のリードフレーム２１、２３、発光素子２５、蛍光体３０及びモールディング部材４１の少なくとも１つ以上を含むことができる。
例えば、実施例の発光素子パッケージ１０１は、本体１１と、前記本体１１の上に配置された複数のリードフレーム２１、２３と、前記複数のリードフレーム２１、２３と電気的に連結された発光素子２５と、前記発光素子２５の上に配置され、蛍光体３０を備えたモールディング部材４１とを含むことができる。
前記本体１１は、前記発光素子２５により放出された光の波長に対して、反射率が透過率より高い物質、例えば７０％以上の反射率を有する材質からなることができる。前記本体１１は、反射率が７０％以上である場合、非透光性の材質と定義することができる。
前記本体１１は、樹脂系の絶縁物質、例えばPPA(Polyphthalamide)のような樹脂材質からなることができる。または、前記本体１１は、エポキシまたはシリコンのような樹脂材質に金属酸化物を添加することができ、前記金属酸化物は、TiO２、SiO２、Al２O３の少なくとも１つを含むことができる。
前記本体１１は、シリコン系またはエポキシ系またはプラスチック材質を含むことができ、熱硬化性樹脂または高耐熱性、高耐光性材質からなることができる。
また、前記本体１１内には、酸無水物、酸化防止剤、離型剤、光反射材、無機充填材、硬化触媒、光安定剤、潤滑剤、二酸化チタンから選択的に添加することができる。
また、前記本体１１は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコン樹脂、変性シリコン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも１種から成形される。例えば、前記本体１１は、TGIC(triglycidyl isocyanurate)、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル等からなるエポキシ樹脂と、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等からなる酸無水物を、エポキシ樹脂に硬化促進剤としてDBU(1,8-Diazabicyclo(5,4,0)undecene-7)、助触媒としてエチレングリコール、酸化チタン顔料、ガラス繊維を添加し、加熱によって部分的に硬化反応させてBステージ化した固形エポキシ樹脂組成物を使用することができるが、これに限定されるものではない。
実施例は、前記本体１１内に遮光性物質または拡散剤を混合して透過する光を減らすことができる。また、前記本体１１は、所定の機能を有するようにするために、熱硬化性樹脂に拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、遮光性物質、光安定剤、潤滑剤からなる群から選択される少なくとも１種を適切に混合することができる。
前記本体１１は、前記本体１１の上面から所定深さに陥没し、上部がオープンされたキャビティ１５を含むことができる。前記キャビティ１５は、凹状のカップ構造、オープン構造またはリセス構造のような形態に形成されるが、これに限定されるものではない。
前記キャビティ１５は、上方に向かうほど漸増する幅を有しているので、光抽出効率を改善させることができる。
前記本体１１には、複数のリードフレーム、例えば第１及び第２リードフレーム２１、２３が配置される。前記第１及び第２リードフレーム２１、２３は、前記キャビティ１５の底に配置され、前記第１及び第２リードフレーム２１、２３の外側部は、前記本体１１を通じて前記本体１１の少なくとも一側面に露出される。前記第１リードフレーム２１及び前記第２リードフレーム２３の下部は、前記本体１１の下部に露出され、回路基板の上に搭載されて電源が供給される。
前記第１及び第２リードフレーム２１、２３の別の例として、前記第１及び第２リードフレーム２１、２３の少なくとも１つまたは両方ともは、凹状のカップ形状の構造に形成されるか、折り曲げられた構造を有するか、本体１１との結合のためにリセスされた溝または孔を含むことができるが、これに限定されるものではない。前記凹状のカップ形状内には、前記発光素子２５が配置されるが、これに限定されるものではない。
前記第１リードフレーム２１及び第２リードフレーム２３は、金属材質、例えばチタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、錫(Sn)、銀(Ag)、リン(P)の少なくとも１つを含むことができ、単層または多層に形成される。
前記第１リードフレーム２１の上には発光素子２５が配置され、前記発光素子２５は接合部材によって前記第１リードフレーム２１の上に接着されるが、これに限定されるものではない。前記発光素子２５は、第１及び第２リードフレーム２１、２３の少なくとも１つに連結部材２７によって連結されるが、これに限定されるものではない。前記連結部材２７は、伝導性材質、例えば金属材質のワイヤを含むことができる。
前記発光素子２５は、ＩＩ-ＶＩ族化合物及びＩＩＩ-Ｖ族化合物の少なくとも１つを含むことができる。前記発光素子２５は、例えばGaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、GaP、AlN、GaAs、AlGaAs、InP及びこれらの混合物からなる群から選択される化合物から形成される。
前記キャビティ１５にはモールディング部材４１が配置され、前記モールディング部材４１は、実施例に係る蛍光体３０を含むことができる。前記蛍光体３０は、相互異なるピーク波長を発光する蛍光物質を含むことができる。
例えば、前記蛍光体３０は、例えば相互異なるピーク波長を発光する第１蛍光体３１及び第２蛍光体３３を含むことができる。前記第１蛍光体３１は、１種類または２種類以上の蛍光体を含むことができ、例えば発光素子２５から放出されたピーク波長を励起波長として第１ピーク波長、例えば緑色光を発光する緑色蛍光体を含むことができる。前記第２蛍光体３３は、前記発光素子２５から放出された光を励起波長として第２ピーク波長、例えば赤色ピーク波長を発光することができる。
上述したように、実施例の第１技術的課題は、人体に有害な波長範囲を最小化し、人体に有益な波長範囲を最大化できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供し、また、実施例の第２技術的課題は、光束向上の技術的特性とSpecial CRI指標の改善(例えばＲ９>０)という技術的特性を同時に満足できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供するものである。
実施例は、上記第１技術的課題と第２技術的課題を以下のように効果的に解決しており、このような技術的解決手段及び技術的効果を詳述することにする。
図５ａは、第１実施例に係る発光素子パッケージの波長スペクトルＥ１と太陽光波長スペクトルＳの例示図である。
図５ｂは、第１実施例に係る発光素子パッケージの波長スペクトルＥ１とこれに使用される第１蛍光体の波長スペクトルＧＥ１、第２蛍光体の波長スペクトルＲＥ１を一緒に図示したものである。
このような第１実施例は、緑色波長領域のうち５３５nmのPLピーク波長を有する第１蛍光体３１と、赤色波長領域のうち６１０nmのPLピーク波長を有する第２蛍光体３２を用いて、色座標(０.３５３５、０.３７２１とCCTが4780Kである白色光源を具現した波長スペクトルであるが、これに限定されるものではない。
従来技術では、エネルギー効率を高めようと目に有害な第１波長領域４１５〜４５５nm(Ｈ)のエネルギー比率を上げ、人体に有益な第２波長領域４６５〜４９５nm(Ｂ)のエネルギー比率を下げた。
例えば、図１ａを参照すると、従来技術では、太陽光に対する、第１波長領域４１５〜４５５nmのエネルギーＨＣ比率は約９８％に達し、第２波長領域４６５〜４９５nmのエネルギーＢＣ比率は約５４％に過ぎなかった。
反面、実施例は、技術的課題を解決しようと発光素子２５の４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギーＨＥ比率より４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギーＢＥ比率が大きくなるように制御することができる。
例えば、実施例は、発光素子２５の発光波長が４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギーＨＥ比率が第１波長領域の太陽光源のエネルギーの７５％以下、例えば６０％以下に制御することができ、発光素子２５の発光波長が４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギーＢＥ比率が第２波長領域の太陽光源のエネルギーの６０％以上、例えば８０％以上または９０％以上に制御することができる。例えば、前記発光素子２５の４６５nm〜４９５nmである前記第２波長領域のエネルギー比率が前記第２波長領域の太陽光源のエネルギーの１００％以上であってもよい。
例えば、発光素子２５の４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギーＨＥ比率は、太陽光の約３２％程度に下げることができる反面、４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギーＢＥ比率は、太陽光の約１０４％程度に制御することができる。
また、実施例は、４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギーＢＥ比率を太陽光の約１４８％程度まで向上させることができる。
実施例によれば、第２波長領域４６５〜４９５nm(Ｂ)の光エネルギーが太陽光に比べて増大するが、この第２波長領域Ｂ部分の光は、人体の様々な代謝活動に必ず必要な領域として、例えば目を保護するための瞳孔の収縮や弛緩の反射反応や、人体の概日同調(Circadian entrainment)に必要であり、メラトニン(melatonin)調節を通じた睡眠調節をサポートし、憂鬱感の軽減や、覚醒(alertness)及び集中力の強化効果があり、これによって、業務能力の向上、学習能力の向上、記憶力の強化効果等有益な(Beneficial)効果を有する。
従って、実施例によれば、人体に有害な波長範囲４１５〜４５５nmを最小化し、人体に有益な波長範囲４６５〜４９５nmを最大化できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供することができる。
図６は、第１実施例に係る発光素子パッケージのSpecial CRIデータである。
上述したように、従来技術では、相対的に短波長の第２赤色蛍光体Ｒ２(６１０nmピーク波長)のみではＲ９>０という業界の要求を満足させることができず、低いエネルギー効率を示す長波長の第３赤色蛍光体Ｒ３(６２５nmピーク波長)を一緒に使用することで、光束損失を受入れながらＲ９指標を改善しようとした。
従って、従来技術では、光束向上という技術的特性とSpecial CRI指標の改善(例えば、Ｒ９>０)という技術的特性を同時に満足できない技術的矛盾の限界があった。
実施例に係る発光素子パッケージによれば、高効率の短波長赤色蛍光体である第２蛍光体３２を使用してもＲ９値が従来の‐１１.９から２.７に著しく増大する効果がある。
従って、実施例は、光束向上の技術的特性とSpecial CRI指標の改善(例えばＲ９>０)という技術的特性を同時に満足でき、技術的矛盾を克服できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供することができる。
図７ａ〜図７ｃは、第１実施例と第１従来技術による発光素子パッケージの反射率曲線であり、これ参照して実施例に係る発光素子パッケージにおいて、光束向上の技術的特性とSpecial CRI指標の改善(例えばＲ９>０)という技術的特性を同時に満足でき、技術的矛盾を克服した技術的解決原理を詳述することにする。
図７ａを参照すると、TCS09反射率Ｔは、CRI計算のための標準CRIサンプルの１つとして、日光下で(appearance under daylight) Strong redであり、SRはRef太陽光反射率曲線であり、ERは実施例に係る発光素子パッケージの反射率曲線であり、CRは従来技術の反射率曲線である。
実施例では、Ｒ９値が上昇するには、Ref太陽光反射ＳＲと類似する反射光を出せなければならない。これに基づいて従来技術と比較することにする。
まず、図７ａを参照すると、Ref太陽光反射ＳＲを基準に、第１従来技術の反射ＣＲと実施例の反射ＥＲの分布を比較したものとして、実施例は、第２波長領域４６５nm〜４９５nmにおいて第１従来技術に比べてＡ３領域だけ反射光が太陽光と類似し、赤色蛍光体発光波長領域においてＢ領域だけ反射光が太陽光と類似している結果を示し、このように増大した太陽光と類似する反射光領域によって、Ｒ９値が従来の‐１１.９から２.７に著しく増大する効果があった。
具体的に、図７ｂを参照すると、第２波長領域４６５nm〜４９５nmにおいて、第１従来技術の反射光領域Ａ１に比べて実施例の反射光領域Ａ２に改善されることで、Ａ３領域だけ反射光が太陽光とより類似するようになった。
また、図７ｃを参照すると、赤色蛍光体発光波長領域において、第１従来技術の反射光ＣＲに比べて実施例の反射光ＥＲに改善されることで、Ｂ領域だけ反射光が太陽光とより類似するようになった。
これによって、実施例は、従来技術と違って長波長である第２赤色蛍光体を使用しないことで、光束低下がなくかえって光束が向上し、Special CRI指標の改善(例えばＲ９>０)という技術的特性を同時に満足でき、技術的矛盾を克服できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供することができる。
また、実施例によれば、照明Middle CRI(Ra>80)またはHigh CRI(Ra>90)を具現できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供することができる。
図４と図５ｂに戻り、実施例は、緑色蛍光体である第１蛍光体３１と、赤色蛍光体である第２蛍光体３２を含み、前記発光素子２５の発光波長を励起波長として白色光源を具現することができる。
実施例では、緑色蛍光体である第１蛍光体３１は赤色蛍光体である第２蛍光体３２より高い割合で蛍光体組成物が形成される。例えば、緑色蛍光体である第１蛍光体３１と赤色蛍光体である第２蛍光体３２の相対的比率は、８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％：５ｗｔ％〜１５ｗｔ％であるが、これに限定されるものではない。
また、実施例では、前記モールディング部材４１に対する前記蛍光体の比率は、２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％であるが、これに限定されるものではない。
例えば、前記第１蛍光体３１は、発光中心波長が５１５nm〜５７０nmである。例えば、前記第１蛍光体３１は、(Y、Gd、Lu、Tb)3-x(Al、Ga)5O12：Cex、(Mg、Ca、Sr、Ba)2SiO4：Eu、(Ca、Sr)3SiO5：Eu、(La、Ca)3-xSi6N11：Cex、α-SiAlON：Eu、β-SiAlON：Eu、Ba3Si6O12N2：Eu、Ca3(Sc、Mg)2Si3O12：Ce、CaSc2O4：Eu、BaAl8O13：Eu、(Ca、Sr、Ba)Al2O4：Eu、(Sr、Ca、Ba)(Al、Ga、In)2S4：Eu、(Ca、Sr)8(Mg、Zn)(SiO4)4Cl2：Eu/Mn、(Ca、Sr、Ba)3MgSi2O8：Eu/Mn、(Ca、Sr、Ba)2(Mg、Zn)Si2O7：Eu、Zn2SiO4：Mn、(Y、Gd)BO3：Tb、ZnS：Cu、Cl/Al、ZnS：Ag、Cl/Al、(Sr、Ca)2Si5N8：Eu、(Li、Na、K)3ZrF7：Mn、(Li、Na、K)2(Ti、Zr)F6：Mn、(Ca、Sr、Ba)(Ti、Zr)F6：Mn、Ba0.65Zr0.35F2.7：Mn、(Sr、Ca)S：Eu、(Y、Gd)BO3：Eu、(Y、Gd)(V、P)O4：Eu、Y2O3：Eu、(Sr、Ca、Ba、Mg)5(PO4)3Cl：Eu、(Ca、Sr、Ba)MgAl10O17：Eu、(Ca、Sr、Ba)Si2O2N2：Eu、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2：Mn等から１種類または２種類以上を選択することができる。
前記第１蛍光体３１は、量子ドット(quantum dot)を含むことができ、前記量子ドットは、ＩＩ‐ＶＩ族化合物またはＩＩＩ‐５族化合物半導体を含むことができ、緑色光を発光することができる。前記量子ドットは、例えばZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、In、Sb、AlS、AlP、AlAs、PbS、PbSe、Ge、Si、CuInS2、CuInSe2等またはこれらの組合わせからなることができる。
前記第２蛍光体３３は、前記発光素子２５から放出された光を励起波長として第２ピーク波長、例えば赤色ピーク波長を発光することができる。前記第２蛍光体３２は、発光中心波長が５８０nm〜６７０nmである。
前記第２蛍光体３３は、化合物系蛍光体、例えば(Ca、Sr)S：Eu２+または窒化物系、例えばCa１-xAlSiN３：Eu２+ x蛍光体を含むことができる。例えば、前記第２蛍光体３２は、(Sr、Ca)１-xAlSiN３：Eu２+ x(０.０１≦x≦０.３の組成を有することができるが、これに限定されるものではない。
第２蛍光体３２の活性体は、Mn４+等の４価遷移金属イオンや、各種希土類イオンや遷移金属イオンから選択される金属イオンからなることができる。例えば、Eu２+、Ce３+、Pr３+、Nd３+、Sm３+、Eu３+、Gd３+、Tb３+、Dy３+、Ho３+、Er３+、Tm３+、Yb３+等の３価希土類金属イオン、Sm２+、Eu２+、Yb２+等の２価希土類金属イオン、Mn２+等の２価遷移金属イオン、Cr３+やFe３+等の３価遷移金属イオン等であってもよい。例えば、前記第２蛍光体３２は、K２Si１-xF６：Mn４+xからなることができるが、これに限定されるものではない。
図８は、第２実施例に係る発光素子パッケージ１０２の断面図である。
第２実施例は、第１実施例の技術的特徴を採用することができる。
例えば、第２実施例に係る発光素子パッケージ１０２は、パッケージ本体１１と、前記パッケージ本体１１の上に配置される発光素子２５と、前記発光素子２５の上に配置されるモールディング部材４１と、前記モールディング部材４１内に配置された蛍光体３０を含むことができる。
前記発光素子２５の４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギー比率より４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギー比率が大きい。
以下、第２実施例の主な特徴を中心に記述することにする。
第２実施例で、前記蛍光体３０は、中心波長が５１５nm〜５７０nmである第１蛍光体３１と、中心波長が５８０nm〜６７０nmである第２蛍光体３２及び中心波長が４９０nm〜５０５nmである第３蛍光体３３を含み、前記発光素子２５の発光波長を励起波長として白色光源を具現することができる。
実施例で、中心波長が４９０nm〜５０５nmである第３蛍光体３３は、cyan蛍光体からなることができ、例えば第３蛍光体３３の組成は、(Ba、Mg)３-aSi６-bO３.５-cN８.５-d(Li、Cl、F、P)１-e：Eu２+ a、(Ba、Mg、Ca、Sr)３-aSi６O３.N８：Eu２+ a、(Ba、Mg、Ca、Sr)１-aSi２O２.N２：Eu２+ aのいずれか１つ以上であるが、これに限定されるものではない。
実施例で、緑色蛍光体である第１蛍光体３１は、赤色蛍光体である第２蛍光体３２より高い割合で蛍光体組成物が形成される。また、実施例で、cyan蛍光体である第３蛍光体３３は、赤色蛍光体である第２蛍光体３２より低い割合で蛍光体組成物が形成される。
例えば、緑色蛍光体である第１蛍光体３１、赤色蛍光体である第２蛍光体３２及びcyan蛍光体である第３蛍光体３３の相対的比率は７０ｗｔ％〜８０ｗｔ％：１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％：５ｗｔ％〜１５ｗｔ％であるが、これに限定されるものではない。
図９ａは、第２実施例に係る発光素子パッケージの波長スペクトルＥ２、第３従来技術による発光素子パッケージの波長スペクトルＣ３の例示図である。第２実施例に係る発光素子パッケージは、CCTが5164K、(Cx、Cy)=(0.3403、0.3426)であるが、これに限定されるものではない。
第２実施例によれば、人体に有害な波長範囲４１５〜４５５nm(Ｈ)を最小化し、人体に有益な波長範囲４６５〜４９５nm(Ｂ)を最大化できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供することができる。
また、第２実施例は、光束向上の技術的特性とSpecial CRI指標の改善(例えばＲ９>０)という技術的特性を同時に満足でき、技術的矛盾を克服できる発光素子パッケージ及び照明装置を提供することができる。
さらに、第２実施例は、以下で記述するように、第１実施例よりも向上した有利な技術的な効果がある。
図９ｂは、第２実施例に係る発光素子パッケージの波長スペクトルＥ２と、これに使用された第１蛍光体の波長スペクトルＧＥ２、第２蛍光体の波長スペクトルＲＥ２及び第３蛍光体の波長スペクトルＣＥを一緒に図示したものである。
第２実施例によれば、Cyan蛍光体である第３蛍光体３３を一緒に使用する場合、人体に有益な第２波長領域４６５〜４９５nmのエネルギー比率をさらに増大(ＢＣ)させる有利な技術的効果がある。
例えば、第２実施例は、４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギー(ＢＥ)の比率を太陽光の約１８０％程度まで向上させることができる。
実施例に係る発光素子は、照明ユニット、ディスプレイ装置、バックライトユニット、指示装置、ランプ、街灯、車両用照明装置、車両用表示装置、スマート時計等に適用することができるが、これに限定されるものではない。
図１０は、実施例に係る照明装置の分解斜視図である。
実施例に係る照明装置は、カバー２１００、光源モジュール２２００、放熱体２４００、電源提供部２６００、内部ケース２７００、ソケット２８００を含むことができる。また、実施例に係る照明装置は、部材２３００とホルダー２５００のいずれか１つ以上をさらに含むことができる。前記光源モジュール２２００は、実施例に係る発光素子または発光素子パッケージを含むことができる。
前記光源モジュール２２００は、光源部２２１０、連結プレート２２３０、コネクタ２２５０を含むことができる。前記部材２３００は、前記放熱体２４００の上面の上に配置され、複数の光源部２２１０とコネクタ２２５０が挿入されるガイド溝２３１０を有する。
前記ホルダー２５００は、内部ケース２７００の絶縁部２７１０の収納溝２７１９を塞ぐ。従って、前記内部ケース２７００の前記絶縁部２７１０に収納される前記電源提供部２６００は密閉される。前記ホルダー２５００は、ガイド突出部２５１０を有する。
前記電源提供部２６００は、突出部２６１０、ガイド部２６３０、ベース２６５０、延長部２６７０を含むことができる。前記内部ケース２７００は、内部に前記電源提供部２６００と共にモールディング部を含むことができる。モールディング部は、モールディング液体が固まった部分として、前記電源提供部２６００が前記内部ケース２７００内部に固定されるようにする。
以上の実施例で説明された特徴、構造、効果等は、少なくとも１つの実施例に含まれ、必ず１つの実施例のみに限定されるものではない。さらに、各実施例で例示された特徴、構造、効果等は、実施例が属する分野で通常の知識を有する者によって別の実施例に組合せまたは変形して実施可能である。従って、そのような組合せと変形に係る内容は、実施例の範囲に含まれると解釈されるべきである。
以上、実施例を中心に説明したが、これは単なる例示にすぎず、実施例を限定するものではなく、実施例が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上に例示されていない多様な変形と応用が可能であろう。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施可能であり、そしてそのような変形と応用に係る差異点は、添付された特許請求の範囲で設定する実施例の範囲に含まれると解釈されるべきである。
実施例に係る発光素子は、照明ユニット、ディスプレイ装置、バックライトユニット、指示装置、ランプ、街灯、車両用照明装置、車両用表示装置、スマート時計等に適用することができるが、これに限定されるものではない。

Claims (10)

  1. パッケージ本体と、
    前記パッケージ本体の上に配置される発光素子と、
    前記発光素子の上に配置されるモールディング部材と、
    前記モールディング部材内に配置された蛍光体と、を含む発光素子パッケージにおいて、
    前記発光素子の４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギー比率が前記第１波長領域の太陽光源のエネルギーの７５％以下であり、
    前記発光素子の４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギー比率が前記第２波長領域の太陽光源のエネルギーの６０％以上であり、
    前記蛍光体は、発光中心波長が５１５nm〜５７０nmである第１蛍光体と、発光中心波長が５８０nm〜６７０nmである第２蛍光体とを含み、前記発光素子の発光波長を励起波長として白色光源を具現する発光素子パッケージ。
  2. 前記発光素子の４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギー比率が前記第２波長領域の太陽光源のエネルギーの１００％以上である請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  3. 前記発光素子は、４１５nm〜４５５nmである前記第１波長領域のエネルギー比率より４６５nm〜４９５nmである前記第２波長領域のエネルギー比率が大きい請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  4. 前記発光素子は、４１５nm〜４５５nmである前記第１波長領域のエネルギー比率より４６５nm〜４９５nmである前記第２波長領域のエネルギー比率が大きい請求項３に記載の発光素子パッケージ。
  5. パッケージ本体と、
    前記パッケージ本体の上に配置される発光素子と、
    前記発光素子の上に配置されるモールディング部材と、
    前記モールディング部材内に配置された蛍光体と、を含む発光素子パッケージにおいて、
    前記発光素子の４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギー比率より４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギー比率が大きく、
    前記蛍光体は、緑色蛍光体である第１蛍光体と、赤色蛍光体である第２蛍光体とを含み、前記発光素子の発光波長を励起波長として白色光源を具現する発光素子パッケージ。
  6. 前記発光素子の４６５nm〜４９５nmである前記第２波長領域のエネルギー比率が前記第２波長領域の太陽光源のエネルギーの６０％以上である請求項５に記載の発光素子パッケージ。
  7. 前記発光素子の４１５nm〜４５５nmである前記第１波長領域のエネルギー比率が前記第１波長領域の太陽光源のエネルギーの７５％以下である請求項６に記載の発光素子パッケージ。
  8. 前記発光素子の４６５nm〜４９５nmである前記第２波長領域のエネルギー比率が前記第２波長領域の太陽光源のエネルギーの１００％以上である請求項６に記載の発光素子パッケージ。
  9. パッケージ本体と、
    前記パッケージ本体の上に配置される発光素子と、
    前記発光素子の上に配置されるモールディング部材と、
    前記モールディング部材内に配置された蛍光体と、を含む発光素子パッケージにおいて、
    前記発光素子の４１５nm〜４５５nmである第１波長領域のエネルギー比率より４６５nm〜４９５nmである第２波長領域のエネルギー比率が大きく、
    前記蛍光体は、中心波長が５１５nm〜５７０nmである第１蛍光体と、中心波長が５８０nm〜６７０nmである第２蛍光体と、中心波長が４９０nm〜５０５nmである第３蛍光体とを含み、前記発光素子の発光波長を励起波長として白色光源を具現する発光素子パッケージ。
  10. 前記発光素子の４６５nm〜４９５nmである前記第２波長領域のエネルギー比率が前記第２波長領域の太陽光源のエネルギーの６０％以上である請求項９に記載の発光素子パッケージ。
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