KR100818749B1 - 백색 발광 다이오드 광원 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

백색 발광 다이오드 광원 및 그 제조 방법이 제안되고 있다. 백색 발광 다이오드 광원은 인쇄 회로 기판, 및 PCB의 일면 상에 다수의 LED 유닛을 포함하고, LED 유닛의 각각은 기판, 기판 상의 청색 LED 및 청색 LED를 포위하는 적색-녹색-황색 형광체(phosphor) 혼합물을 포함한다. 적색-녹색-황색 형광체 혼합물은 적색 형광체, 녹색 형광체 및 황색 형광체의 혼합물이다. 적색 형광체는 CaS:Eu 또는 SrS:Eu이다. 녹색 형광체는 SrGa2S4:Eu 또는 Ca8EuMnMg(SiO4)4C12이다. 황색 형광체는 YAG:Ce 또는 TbAG:Ce이다. 형광체로부터 방출된 빛은 청색광과 혼합하여 만족스러운 연색성을 갖는 백색광이 된다.

Description

백색 발광 다이오드 광원 및 그 제조 방법{White light emitting diode light source and method for manufacturing the same}
도 1은 종래의 엣지 백라이트 모듈의 분해도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드 광원의 개략도이다.
도 3은 LED 유닛의 평면도를 도시한다.
도 4는 LED 유닛의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드 광원에 대한 제조 흐름도를 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 백색 발광 다이오드 광원 10 : 엣지 백라이트 모듈
20 : PCB 22 : LED 유닛
100 : 패널 도광체 102 : 램프
104 : 램프 반사판 106 : 반사판
220 : 기판 LB : 청색 LED
RGY : 적색-녹색-황색 형광체 혼합물 PR : 적색 형광체
PG : 녹색 형광체 PY : 황색 형광체
본 발명은 백색 발광 다이오드 광원 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 만족스러운 연색성(color rendering property) 및 고 조명 효율을 가진 백색 발광 다이오드 광원 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
콤팩트 백색 광원은 스캐너 또는 컬러 패널 디스플레이의 백라이트 모듈에 광범위하게 사용되고 있다. 따라서, 백색 광원의 향상은 또한 관련 산업에서 큰 과제이다.
도 1은 엣지 백라이트 모듈(10)의 분해도이고, 이것은 패널 도광체(100), 패널 도광체(100)의 일측에 램프(102), 램프(102)의 외측에 램프 반사판(104), 및 패널 도광체(100)의 하부에 반사판(106)을 포함한다.
엣지 백라이트 모듈(10)은 프리즘 및 광 확산판(도시 생략)을 추가로 포함한다. 엣지 백라이트 모듈(10)은 패널 디스플레이에 사용될 수 있고, 램프(102)는 백색 발광용 CCFL일 수 있다. 램프(102)로부터 방출된 빛은 램프 반사판(104)에 의해 반사되고, 전방 방출을 위해 패널 도광체(100), 프리즘 및 빛 확산판에 의해 인도된다. 전방 방출은 LCD 장치용 백라이트를 제공할 수 있다.
그렇지만, CCFL는 하기의 문제를 갖는다: (1) 고 구동 전압에 의한 복잡한 회로 설계; (2) 온도에 따라 변화하는 불안정한 조명; 및 (3) 램프의 양단에 존재 하는 사계. 엣지 백라이트 모듈(10)이 스캐너에 사용되는 경우, 스캐닝 품질은 상기 차선의 조건에 의해 저하한다.
LED 기술의 급속한 진보에 의해 CCFL를 LED로 대체할 가능성은 증가하고 있고, 백색 LED는 하기의 2개의 방식에 의해 제공될 수 있다.
(1) 청색 LED가 황색 형광체와 함께 사용되는 경우, 이의 조명 효율은 형광체에 의해 영향을 받는다.
(2) 적색, 녹색 및 청색 LED가 함께 사용되어 백색광으로 혼합되는 경우, 이 백색 LED의 색 온도는 LED의 공정 변동에 따라 불안정할 수도 있다.
본 발명의 목적은 만족스러운 연색성 및 고 조명 효율을 가진 백색 발광 다이오드 광원 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 백색 발광 다이오드 광원을 제공한다. 백색 발광 다이오드 광원은 인쇄 회로 기판(PCB), 및 PCB의 일면 상에 다수의 LED 유닛을 포함하고, LED 유닛의 각각은 기판(substrate), 기판 상의 청색 LED 및 청색 LED를 포위하는 적색-녹색-황색 형광체 혼합물을 포함한다. 적색-녹색-황색 형광체 혼합물은 적색 형광체, 녹색 형광체 및 황색 형광체의 혼합물이다. 적색 형광체는 CaS:Eu 또는 SrS:Eu이다. 녹색 형광체는 SrGa2S4:Eu 또는 Ca8EuMnMg(SiO4)4C12이다. 황색 형광체는 YAG:Ce 또는 TbAG:Ce이다. 형광체로부터 방출된 빛은 청색광과 혼합하여 만족스러운 연색성을 갖는 백색광이 된다.
상기 내용은 본 발명의 전형적인 실시 형태를 도시하는 것이고, 하기의 상세한 설명과 관련하여 가장 잘 이해될 수 있고, 첨부된 청구항의 범위를 제한하는 것은 아니다.
신규성이 있다고 여겨지는 본 발명의 특징은 첨부된 청구항에서 구체적으로 개시되고 있다. 그렇지만 본 발명 자체는 본 발명의 하기의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 것이고, 하기의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 임의의 전형적인 실시 형태를 설명한다.
(발명의 상세한 설명)
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드 광원(2)의 개략도이다. 발광 다이오드 광원(2)은 PCB(20), PCB(20)의 일면 상에 다수의 LED 유닛(22) 및 PCB(20)의 다른 면 상에 제어기를 포함한다.
도 3은 LED 유닛(22)의 평면도를 도시하고, LED 유닛(22)은 절연재 등의 기판(220), 기판(220) 상의 청색 LED(LB)(예를 들면, 400-490㎚의 방출 파장을 갖는 질화물(nitride compound) 재료로 제조된다) 및 청색 LED(LB) 상의 적색-녹색-황색 형광체 혼합물(RGY)을 포함한다. 적색-녹색-황색 형광체 혼합물(RGY)은 적색 형광체(PR), 녹색 형광체(PG) 및 황색 형광체(PY)의 혼합물이다.
LED 유닛(22)은 청색 LED(LB)에 전력을 공급하기 위해 청색 LED(LB)의 애노드 및 캐소드를 기판(220) 상의 패드(도시 생략)에 접속하는 도전 와이어(도시 생략)를 갖는다. 도전 와이어의 LED와의 접속은 잘 알려진 기술이므로 여기서 상세한 설명은 생략한다. 실증되는 실시 형태에 있어서, 청색 LED(LB)는 표면 장착 패키지가 된다. 청색 LED(LB)는 램프 타입 또는 칩 온 보드(COB) 타입 등의 다른 패키지 타입일 수 있다는 것에 주목해야 한다.
청색 LED(LB)는 적절한 전류에 의해 구동된 후에 청색광을 방출한다. 적색 형광체(PR), 녹색 형광체(PG) 및 황색 형광체(PY)는 청색광을 흡수한 후에 적색광, 녹색광 및 황색광을 각각 방출할 것이다.
도 4는 LED 유닛(22)의 방출 스펙트럼을 나타내고, 이의 커브는 좌측에서 우측으로, 청색 LED(LB) 방출 스펙트럼, 녹색 형광체(PG) 방출 스펙트럼, 황색 형광체(PY) 방출 스펙트럼 및 적색 형광체(PR) 방출 스펙트럼이다. 종래 기술의 백색 광원과의 비교에 있어서, 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드 광원은 백색 발광 다이오드 광원이 더 넓은 스펙트럼을 갖기 때문에 더 뛰어난 연색성을 갖는다.
보다 구체적으로, 종래 기술의 백색 광원은 청색 LED 및 황색 형광체만을 갖기 때문에 빈약한 연색성을 갖는다. 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드 광원은 적색 및 녹색 스펙트럼을 또한 망라하기 때문에 더 뛰어난 연색성을 갖는다. 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드 광원의 색 온도를 적색 형광체(PR), 녹색 형광체(PG) 및 황색 형광체(PY)의 혼합 비율을 변화시킴으로써, 탄력적으로 조절할 수 있다.
본 발명에 있어서, 적색 형광체(PR)는 CaS:Eu 또는 SrS:Eu이지만 이에 제한되지 않는다. 황색 형광체(PY)는 YAG:Ce 또는 TbAG:Ce이지만 이에 제한되지 않는다. 녹색 형광체(PG)는 SrGa2S4:Eu 또는 Ca8EuMnMg(SiO4)4C12이지만 이에 제한되지 않는다. 본 발명은 400-490㎚ 파장의 청색광에 의해 여기될 수 있는 다른 형광체 재료를 사용할 수 있다.
게다가, 상기 바람직한 실시 형태에 있어서, 적색-녹색-황색 형광체 혼합물(RGY)은 적색 형광체(PR) 및 녹색 형광체(PG)의 혼합물로 대체되어 만족스러운 색 온도의 백색광을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드 광원에 대한 제조 방법의 흐름도롤 나타낸다. 상기 방법은 하기의 단계를 포함한다:
S100: 인쇄 회로 기판(PCB)을 준비하는 단계.
S102: PCB의 일면 상에 다수의 LED 유닛을 장착하는 단계.
LED 유닛의 각각은 기판, 기판 상의 청색 LED 및 청색 LED 상의 적색-녹색-황색 형광체 혼합물을 포함한다. 적색-녹색-황색 형광체 혼합물은 적색 형광체, 녹색 형광체 및 황색 형광체의 혼합물이고, 청색 LED를 포위한다.
S104: PCB의 다른 면 상에 제어기를 장착하는 단계.
본 발명은 이의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하고 있지만, 본 발명은 이의 상세한 설명에 제한되지 않는다고 이해될 것이다. 다양한 치환 및 변형이 상기의 설명에서 암시되고 있고, 다른 것이 당업자에 의해 발생할 것이다. 따라서, 모든 이러한 치환 및 변형은 첨부된 청구항에서 규정되는 바와 같이 본 발명의 범위 내에 포함될 것이다.
한마디로, 본 발명의 백색 발광 다이오드 광원은 만족스러운 연색성 및 고 조명 효율을 갖는다.

Claims (34)

  1. 인쇄 회로 기판(PCB), 및
    상기 PCB의 일면 상에 다수의 LED 유닛을 포함하며,
    상기 LED 유닛의 각각은 기판(substrate), 상기 기판 상의 청색 LED 및 상기 청색 LED를 포위하는 적색-녹색-황색 형광체(phosphor) 혼합물을 포함하고, 상기 적색-녹색-황색 형광체 혼합물은 적색 형광체, 녹색 형광체 및 황색 형광체의 혼합물이며, 상기 적색 형광체는 CaS:Eu, SrS:Eu 또는 이의 혼합물이고, 상기 녹색 형광체는 SrGa2S4:Eu, Ca8EuMnMg(SiO4)4C12 또는 이의 혼합물이며, 상기 황색 형광체는 TbAG:Ce 인 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
  2. 제1항에 있어서, 상기 PCB의 다른 면 상에 제어기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 LED 유닛은 표면 장착 패키지가 되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
  7. 제1항에 있어서, 상기 LED 유닛은 램프 타입 패키지가 되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
  8. 제1항에 있어서, 상기 LED 유닛은 칩 온 보드(COB) 패키지가 되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기판은 절연재인 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
  10. 제1항에 있어서, 상기 청색 LED는 질화물(nitride compound)로 제조되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
  11. 제1항에 있어서, 상기 청색 LED는 약 400-490㎚ 파장의 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
  12. 제1항에 있어서, 상기 적색 형광체, 상기 녹색 형광체 및 상기 황색 형광체는 소정비로 혼합되어 소정의 색 온도의 백색광을 생산하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
  13. 제2항에 있어서, 상기 제어기는 소정의 구동 전류를 LED 유닛에 공급하여 소정의 색 온도의 백색광을 생산하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
  14. 인쇄 회로 기판(PCB), 및
    상기 PCB의 일면 상에 다수의 LED 유닛을 포함하며,
    상기 LED 유닛의 각각은 기판, 상기 기판 상의 청색 LED 및 상기 청색 LED를 포위하는 적색-녹색 형광체 혼합물을 포함하고, 상기 적색-녹색 형광체 혼합물이 적색 형광체 및 녹색 형광체의 혼합물이며, 상기 적색 형광체가 CaS:Eu, SrS:Eu 또는 이의 혼합물이고, 상기 녹색 형광체가 SrGa2S4:Eu, Ca8EuMnMg(SiO4)4C12 또는 이의 혼합물인 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원
  15. 제14항에 있어서, 상기 PCB의 다른 면 상에 제어기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제14항에 있어서, 상기 LED 유닛은 표면 장착 패키지가 되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
  19. 제14항에 있어서, 상기 LED 유닛은 램프 타입 패키지가 되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
  20. 제14항에 있어서, 상기 LED 유닛은 칩 온 보드(COB) 패키지가 되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
  21. 제14항에 있어서, 상기 기판은 절연재인 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
  22. 제14항에 있어서, 상기 청색 LED는 질화물로 제조되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
  23. 제14항에 있어서, 상기 청색 LED는 약 400-490㎚ 파장의 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
  24. 인쇄 회로 기판(PCB)을 제공하는 단계; 및
    상기 PCB의 일면 상에 다수의 LED 유닛을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 LED 유닛의 각각은 기판, 상기 기판 상의 청색 LED 및 상기 청색 LED를 포위하는 적색-녹색-황색 형광체 혼합물 포함하고, 상기 적색-녹색-황색 형광체 혼합물은 적색 형광체, 녹색 형광체 및 황색 형광체의 혼합물이며, 상기 적색 형광체는 CaS:Eu, SrS:Eu 또는 이의 혼합물이고, 상기 녹색 형광체는 SrGa2S4:Eu, Ca8EuMnMg(SiO4)4C12 또는 이의 혼합물이며, 상기 황색 형광체는 TbAG:Ce 인 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 PCB의 다른 면 상에 제어기를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원의 제조 방법.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 제24항에 있어서, 상기 LED 유닛은 표면 장착 패키지가 되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원의 제조 방법.
  30. 제24항에 있어서, 상기 LED 유닛은 램프 타입 패키지가 되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원의 제조 방법.
  31. 제24항에 있어서, 상기 LED 유닛은 칩 온 보드(COB) 패키지가 되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원의 제조 방법.
  32. 제24항에 있어서, 상기 기판은 절연재인 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원의 제조 방법.
  33. 제24항에 있어서, 상기 청색 LED는 질화물로 제조되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원의 제조 방법.
  34. 제24항에 있어서, 상기 청색 LED는 약 400-490㎚ 파장의 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원의 제조 방법.
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