KR100966373B1 - Phosphor for converting wavelength and light emitting device using the same - Google Patents

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Abstract

파장변환용 형광체는, 여기광을 흡수하여 여기광의 파장을 변환시키는 형광체 분말과, 상기 형광체 분말의 표면에 부착되어 상기 여기광의 파장대역 중 특정 파장대의 광을 선택적으로 공진 흡수하여 표면 플라즈몬 진동을 유도하는 다수의 나노 금속입자를 포함한다. 상기 파장변환용 형광체는 백색 발광장치와 같은 파장변환형 발광장치에 형광체로서 유익하게 사용될 수 있다.The phosphor for wavelength conversion includes a phosphor powder that absorbs excitation light and converts the wavelength of the excitation light, and is attached to a surface of the phosphor powder to selectively resonate and absorb light of a specific wavelength band of the excitation light to induce surface plasmon vibration. It includes a plurality of nano metal particles. The wavelength conversion phosphor may be advantageously used as a phosphor in a wavelength conversion light emitting device such as a white light emitting device.

형광체, 나노입자, 표면 플라즈몬 진동, 발광다이오드 Phosphor, nanoparticle, surface plasmon vibration, light emitting diode

Description

파장변환용 형광체 및 이를 이용한 발광장치{PHOSPHOR FOR CONVERTING WAVELENGTH AND LIGHT EMITTING DEVICE USING THE SAME}Phosphor for conversion and light emitting device using the same

본 발명은 파장변환용 형광체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파장변환 효율이 향상된 파장변환용 형광체와 이를 이용한 발광장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wavelength conversion phosphor, and more particularly, to a wavelength conversion phosphor with improved wavelength conversion efficiency and a light emitting device using the same.

최근에, LED를 이용한 백색 발광장치는 디스플레이 장치의 백라이트뿐만 아니라 일반 조명장치 분야까지 적용하고자 많은 연구와 개발이 진행되고 있다. Recently, many researches and developments have been conducted to apply white light emitting devices using LEDs to general lighting devices as well as backlights of display devices.

대표적으로, LED 백색 발광장치의 구현방안은 개별 LED로 제조된 청색, 적색 및 녹색 LED를 단순 조합하는 방식과 형광체를 이용하는 방식이 알려져 있다. 일반적으로, 다색의 개별 LED를 동일한 인쇄회로기판에 조합하는 방식은 이를 위한 복잡한 구동회로가 요구되며, 그에 따라서 소형화가 어렵다는 단점이 있으므로, 최근에는 형광체를 이용한 백색 발광장치 제조방법이 널리 사용되고 있다.Representatively, a method of implementing an LED white light emitting device is known by a simple combination of blue, red, and green LEDs manufactured by individual LEDs and a method of using phosphors. In general, a method of combining individual LEDs of multiple colors on the same printed circuit board requires a complex driving circuit for this purpose, and accordingly has a disadvantage of miniaturization, and thus, a method of manufacturing a white light emitting device using phosphors has recently been widely used.

종래의 형광체를 이용한 백색 발광장치 제조방법으로는, 대표적으로 청색 발광다이오드를 이용하는 방법과 자외선 또는 근자외선 발광다이오드를 이용하는 방법이 있을 수 있다. Conventionally, a method of manufacturing a white light emitting device using phosphors may include a method of using a blue light emitting diode and a method of using an ultraviolet or near ultraviolet light emitting diode.

예를 들어, 청색 발광다이오드를 이용하는 경우에는 YAG 형광체를 이용하여 청색광을 백색광으로 파장 변환한다. 즉, 청색 LED로부터 발생된 청색파장이 YAG(Yittrium Aluminum Garnet)형광체를 여기시켜 황색광을 방출하고, 이 황색광과 LED의 나머지 청색파장광이 혼합되어 최종으로 백색광을 발광시킬 수 있다. For example, when a blue light emitting diode is used, blue light is converted into white light using a YAG phosphor. That is, the blue wavelength generated from the blue LED excites the YAG (Yittrium Aluminum Garnet) phosphor to emit yellow light, and the yellow light and the remaining blue wavelength light of the LED may be mixed to finally emit white light.

이와 같이, LED 칩의 특정 발광파장 광으로 형광 물질을 여기시켜 백색광을 제공하는 경우에는, 형광체 자체의 내부양자효율, 즉 형광체로 인한 광 변환효율이 낮기 때문에 최종 광량의 많은 손실이 야기된다. As described above, in the case of providing white light by exciting a fluorescent material with specific light emission wavelength of the LED chip, since the internal quantum efficiency of the phosphor itself, that is, the light conversion efficiency due to the phosphor is low, much loss of the final light amount is caused.

또한, 이러한 방식의 백색 발광장치에서, 특히, 고휘도 청색 발광다이오드 칩을 사용하는 백색 발광장치에서는, 고열로 인한 형광체의 광특성이 저하되는 단점이 있으며, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 속에 놓인 형광체 내에서의 발광은 수지와 형광체의 굴절률 불일치로 발생하는 전반사 현상으로 인해 외부 양자효율이 크게 감소하는 문제점도 있다. In addition, in the white light emitting device of this type, in particular, the white light emitting device using a high brightness blue light emitting diode chip, there is a disadvantage that the optical properties of the phosphor due to high heat is lowered, and in the phosphor placed in the epoxy resin or silicone resin Light emission also has a problem in that the external quantum efficiency is greatly reduced due to the total reflection caused by the refractive index mismatch between the resin and the phosphor.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 나노사이즈의 금속입자를 이용하여 자체 내부양자효율을 향상시키는 파장 변환용 형광체를 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a phosphor for wavelength conversion to improve its internal quantum efficiency using nano-sized metal particles.

본 발명의 다른 목적은 나노사이즈의 금속입자를 이용하여 자체 내부양자효율을 향상시키는 파장 변환용 형광체를 이용한 발광장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a light emitting device using a phosphor for wavelength conversion to improve its internal quantum efficiency using nano-sized metal particles.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,In order to solve the above technical problem, an aspect of the present invention,

여기광을 흡수하여 여기광의 파장을 변환시키는 형광체 분말과, 상기 형광체 분말의 표면에 부착되어 상기 여기광의 파장대역 중 특정 파장대의 광을 선택적으로 공진 흡수하여 표면 플라즈몬 진동을 유도하는 다수의 나노 금속입자를 포함하는 파장변환용 형광체를 제공한다. A phosphor powder for absorbing excitation light and converting the wavelength of the excitation light, and a plurality of nano metal particles attached to a surface of the phosphor powder and selectively resonating and absorbing light in a specific wavelength band of the wavelength band of the excitation light to induce surface plasmon vibration It provides a wavelength conversion phosphor comprising a.

바람직하게, 상기 나노 금속입자는 Al, Au, Ag, Pt 및 Pd로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속일 수 있다.Preferably, the nano metal particles may be a metal selected from the group consisting of Al, Au, Ag, Pt and Pd.

바람직하게, 상기 나노 금속입자는 전기장 집중이 용이하도록 다수의 꼭지점을 갖는 다면체 구조일 수 있다.Preferably, the nano-metal particles may be a polyhedral structure having a plurality of vertices to facilitate electric field concentration.

바람직하게, 상기 나노 금속입자의 크기는 150∼350㎚일 수 있다.Preferably, the size of the nano metal particles may be 150 ~ 350nm.

본 발명의 다른 측면은, 제1 및 제2 배선구조를 가지며 칩실장부를 갖는 패키지 구조물과, 상기 제1 및 제2 배선구조에 전기적으로 접속되도록 상기 패키지 구조물의 칩실장부에 장착된 발광다이오드와, 상기 발광다이오드를 둘러싸도록 형성되며, 파장변환용 형광체를 함유하는 수지 포장부를 포함하며, 상기 파장변환용 형광체는, 상기 발광다이오드로부터 방출되는 광을 흡수하여 그 파장을 변환시키는 형광체 분말과, 상기 각 형광체 분말의 표면에 부착되어 상기 방출광의 파장대역 중 특정 파장대의 광을 선택적으로 공진 흡수하여 표면 플라즈몬 진동을 유도하는 다수의 나노 금속입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장변환형 발광장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a package structure having first and second wiring structures and having a chip mounting portion, and a light emitting diode mounted on a chip mounting portion of the package structure to be electrically connected to the first and second wiring structures. And a resin package formed to surround the light emitting diodes and containing a wavelength converting phosphor, wherein the wavelength converting phosphor includes phosphor powder for absorbing light emitted from the light emitting diode and converting the wavelength thereof; Provided is a wavelength conversion light emitting device comprising a plurality of nano-metal particles attached to the surface of each phosphor powder to selectively resonant absorption of light of a specific wavelength band of the emitted light to induce surface plasmon vibration. .

바람직하게, 상기 형광체 분말은 서로 다른 파장의 광으로 변환하기 위한 적어도 2종의 형광체 분말을 포함할 수 있다.Preferably, the phosphor powder may include at least two kinds of phosphor powders for converting light of different wavelengths.

본 발명에 따르면, 금속 나노입자가 코팅된 형광체 구조를 이용하여 형광체의 내부양자효율을 크게 향상시켜 원하는 파장의 광을 높은 효율로 제공할 수 있다. 금속 입자의 높은 열전도률로 인해 고휘도 LED 칩에서 발생할 수 있는 열문제를 완화시킬 수 있을 것을 기대할 수 있다. 본 발명에 따른 형광체로 구성되는 파장변환부는 높은 열적 안정성과 변환효율을 가지므로, 백색 발광장치와 같은 파장 변환용 발광장치에 유익하게 적용될 수 있다. According to the present invention, by using a phosphor structure coated with metal nanoparticles, the internal quantum efficiency of the phosphor can be greatly improved to provide light having a desired wavelength with high efficiency. The high thermal conductivity of the metal particles can be expected to mitigate the thermal problems that can occur in high-brightness LED chips. Since the wavelength conversion part composed of the phosphor according to the present invention has high thermal stability and conversion efficiency, it can be advantageously applied to a wavelength conversion light emitting device such as a white light emitting device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 일 측면에 따른 파장변환용 형광체에서의 광변환과정을 설명하기 위한 모식도이다.1 is a schematic diagram for explaining a light conversion process in a wavelength conversion phosphor according to an aspect of the present invention.

도1을 참조하면, 다수의 나노 금속입자(N)가 표면에 부착된 형광체 분말(P)이 도시되어 있다.Referring to FIG. 1, a phosphor powder P having a plurality of nano metal particles N attached to a surface thereof is illustrated.

상기 형광체(P)는 특정 파장의 여기광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 변환시킨다. 상기 나노 금속입자(N)는 상기 여기광의 파장대역 중 특정 파장대의 광을 선택적으로 공진 흡수할 수 있는 크기를 갖는다. 상기 나노 금속입자(N)는 특정 파장의 공진 흡수를 통해서 표면 플라즈몬 진동을 유도할 수 있다. 상기 나노 금속입자(N)는 형광체(P)의 여기파장광, 즉 발광다이오드와 같은 광원의 파장대역에 속하는 특정 파장광인 공진주파수를 갖도록 설계될 수 있다. 이러한 설계는 각 물질에 따라 적절한 크기(S)와 형상으로 구현될 수 있다. 상기 나노 금속입자(N)를 구성하는 물질로는 Al, Au, Ag, Pt 및 Pd로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속일 수 있으 나, 이에 한정되지는 않는다.The phosphor P absorbs excitation light of a specific wavelength and converts it into light of another wavelength. The nano metal particles (N) has a size capable of selectively resonant absorption of light of a specific wavelength band of the wavelength band of the excitation light. The nano metal particles (N) may induce surface plasmon vibration through resonance absorption of a specific wavelength. The nano metal particles N may be designed to have a resonant frequency that is a specific wavelength light belonging to an excitation wavelength light of the phosphor P, that is, a wavelength band of a light source such as a light emitting diode. Such a design may be implemented in an appropriate size (S) and shape according to each material. The material constituting the nano metal particles (N) may be a metal selected from the group consisting of Al, Au, Ag, Pt, and Pd, but is not limited thereto.

상기 나노 금속입자(N)에 의해 유발되는 표면 플라즈몬 진동은 전기장(F) 세기를 증대시킬 수 있다. 상기 나노 금속입자(N)가 접촉된 형광체(P)의 표면부근에서의 내부양자효율을 개선할 수 있다. 따라서, 도1에 도시된 바와 같이, 형광체(P) 에 여기 파장광 대역에 속하는 특정 파장대역에 의해 공진 흡수할 수 있는 나노 금속입자(N)를 다수 부착시킴으로써 전기장(F) 세기를 증대시켜 형광체(P) 표면 부근에서의 변환효율을 크게 향상시킬 수 있다.Surface plasmon vibration caused by the nano-metal particles (N) may increase the electric field (F) strength. The internal quantum efficiency in the vicinity of the surface of the phosphor (P) in contact with the nano-metal particles (N) can be improved. Therefore, as shown in FIG. 1, the phosphor P increases the electric field F intensity by attaching a large number of nano metal particles (N) that can be resonantly absorbed by a specific wavelength band belonging to the excitation wavelength band. (P) The conversion efficiency in the vicinity of the surface can be greatly improved.

예를 들어, 도1에 도시된 형광체(P)가 YAG계 형광체와 같이 청색 LED칩의 파장광을 흡수하여 일부는 그대로 청색광(B')으로 변환되지 않고 일부가 황색(Y)으로 변환되는 경우에, 형광체 표면에 전기장 세기의 증대로 인해 형광체 내부 양자효율의 증가로 인해 황색 광(Y)으로 변화되는 효율이 높아질 수 있다.For example, when the phosphor P shown in FIG. 1 absorbs the wavelength light of the blue LED chip like the YAG-based phosphor, part of the phosphor P is not converted into the blue light B 'as it is and is partially converted to yellow Y. For example, the efficiency of changing to yellow light (Y) may be increased due to an increase in quantum efficiency inside the phosphor due to an increase in electric field intensity on the surface of the phosphor.

또한, 형광체 표면에 나노 입자는 높은 열전도성을 갖는 금속물질이므로, 청색 LED와 같이 소자에서 발생된 열을 효과적으로 전도시키는 매개물로서 작용할 수 있다.In addition, since the nanoparticles on the surface of the phosphor is a metal material having high thermal conductivity, it can act as a medium for effectively conducting heat generated in the device, such as a blue LED.

도2는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 구형 금속나노입자 주위의 전기적 분포를 나타낸다.Figure 2 shows the electrical distribution around the spherical metal nanoparticles for explaining the principle of the present invention.

일반적으로 금속에 광파가 가해지면, 표면 전자의 집단적 진동에 해당하는 표면 플라즈몬 진동(surface plasmon oscillations)이 일어나며 파장에 비해 훨씬 작은 금속 나노입자의 경우에는 그 파장으로 인해 진동 쌍극자 필드(oscillating dipole field)가 도2와 같이 형성된다. In general, when light waves are applied to a metal, surface plasmon oscillations, which correspond to the collective vibration of surface electrons, occur, and oscillating dipole fields due to the wavelength of metal nanoparticles that are much smaller than the wavelength. Is formed as shown in FIG.

이러한 진동 쌍극자 필드는 특성상 근접거리에서 강한 전기장 세기 증대를 나타내며, 입자의 크기가 파장보다 커지게 되면 다극자 진동(multipolar oscillations)이 발생하여 전기장 세기 증대는 급감할 수 있으나, 사용되는 광원(여기광원)의 주파수가 그 금속 입자의 공진 주파수(resonance frequency)에 근접하면, 표면 플라즈몬 진동에 의한 극단적인 전기장 세기 증대(enhanced electrical field intensity)의 효과를 얻을 수 있다. The vibrating dipole field is characterized by a strong increase in electric field strength at close range, and when the size of the particle becomes larger than the wavelength, multipolar oscillations occur and the increase in electric field strength may decrease drastically, but the light source used (excited light source) When the frequency of Δ is close to the resonance frequency of the metal particles, the effect of the extreme electrical field intensity due to the surface plasmon vibration can be obtained.

본 발명은 이러한 여기광원에 의해 표면 플라지몬 진동을 유발할 수 있는 조건을 갖는 나노 금속입자를 이용하여 형광체 표면 부근에 전기장 세기를 증대시킬 수 있다. 결과적으로, 이러한 강한 전기장 세기 증대는 형광체 표면부근에서의 내부양자효율을 개선시킬 수 있다. The present invention can increase the electric field strength in the vicinity of the surface of the phosphor by using a nano-metal particles having a condition that can induce surface plasmon vibration by the excitation light source. As a result, this strong increase in electric field strength can improve the internal quantum efficiency near the phosphor surface.

일반적으로 강한 세기의 전기장 필드에 인접한 (단일)분자의 여기율(excitation rate)은 크게 증대될 수 있다고 알려져 있다. It is generally known that the excitation rate of (single) molecules adjacent to a strong field of electric field can be greatly increased.

따라서, 도3과 같이 형광체(P) 부근에 나노 금속입자(N)를 배치하여 청색 LED 칩에서 방출되는 청색 광에 의해 국부적으로 강한 세기의 전기장 공간을 형성 할 수 있다. 이에 인접한 형광체의 여기율을 크게 개선함으로서 전체적으로형광체의 내부양자효율을 향상시킬 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 3, the nano metal particles N may be disposed near the phosphor P to form a locally strong electric field space by the blue light emitted from the blue LED chip. The internal quantum efficiency of the phosphor can be improved as a whole by greatly improving the excitation rate of the phosphor adjacent thereto.

물론, 본 발명에 채용되는 나노 금속입자(N)는 LED 칩에서 방출된 광(예를 들어 청색광)에만 공진하도록 설계되며, 형광체에 의해 변환된 파장의 광(예를 들어 황색광)과는 반응하지 않도록 설계될 필요가 있다. Of course, the nano metal particles (N) employed in the present invention are designed to resonate only with light emitted from the LED chip (for example, blue light), and react with light (for example, yellow light) of the wavelength converted by the phosphor. It needs to be designed so as not to.

상기 나노 금속입자는 사용 광원의 파장대역에서 공진주파수를 가질 수 있는 크기를 갖도록 제조될 수 있다. 이러한 크기는 나노 금속입자의 물질 및 그 형상에 따라 다소 차이가 있을 수 있다. 특히, 본 발명에 채용되는 나노 금속입자는 예를 들어 피라미드와 같이 다수의 꼭지점을 갖는 다면체 구조일 수 있다. The nano metal particles may be manufactured to have a size that can have a resonance frequency in the wavelength band of the light source used. This size may vary slightly depending on the material and shape of the nano metal particles. In particular, the nano-metal particles employed in the present invention may be a polyhedral structure having a plurality of vertices such as, for example, a pyramid.

이러한 다면체 구조에서는 구와 달리 구조적 특성에 의한 표면 전하 밀도(surface charge density)가 집중될 수 있는 모서리 또는 꼭지점과 같은 영역이 존재하여 보다 강한 전기장이 유도될 수 있다. 이와 같이, 상기 나노 금속입자는 전기장 집중이 용이하도록 다수의 꼭지점을 갖는 다면체 구조인 것이 바람직하다.In the polyhedral structure, unlike the sphere, a strong electric field may be induced by the presence of regions such as corners or vertices where surface charge density due to structural characteristics may be concentrated. As such, the nano metal particles are preferably a polyhedral structure having a plurality of vertices to facilitate electric field concentration.

예를 들어, 알루미늄인 나노입자를 삼각형인 단면을 갖는 피라미드형으로 제공하는 것으로 가정하고, 나노입자 단면인 삼각형의 높이에 따른 꼭지점 부근에서의 전기장 세기 증대를 FDTD(유한차분시간영역) 방법을 이용하여 계산해 보면, 405nm, 633nm 파장에 대하여 도4와 같다. For example, it is assumed that nanoparticles, which are aluminum, are provided in a pyramidal shape having a triangular cross section, and the FDTD method is used to increase the electric field strength near a vertex according to the height of the triangle, which is a nanoparticle cross section. The calculations are similar to those of Fig. 4 for the 405 nm and 633 nm wavelengths.

도4를 참조하면, 상술된 조건에서 2개의 파장에서 전기장 세기 증대 차이가 상기 나노 금속입자 크기(삼각형 단면 높이 기준)가 220∼320㎚ 범위에서 가장 큰 것으로 나타났다. 본 예와 같이, Al인 피라미드구조의 나노 입자는 그 단면인 삼각형 높이가 약 270nm 인 경우에 두 파장에 따른 공진 전기장 세기 차이를 가장 크게 보장할 수 있다. Referring to FIG. 4, it was shown that the difference in electric field strength at two wavelengths under the above-described conditions was the largest in the nano metal particle size (based on triangle cross-sectional height) in the range of 220 to 320 nm. As shown in the present example, the nanoparticles of the pyramidal structure Al may have the largest difference in resonant electric field strength according to two wavelengths when the triangular height of the cross section is about 270 nm.

공진주파수에 따른 나노입자의 크기는 그 입자의 형상과 물질 등에 따라 달리 할 수 있으며, 특히 사용되는 광원의 파장에 따라 차이가 있을 수 있다. 따라서, 이러한 사항들을 종합적 고려하여 최적 구조의 나노 금속입자를 결정할 수 있다. The size of the nanoparticles according to the resonant frequency may vary depending on the shape and material of the particles, and may vary depending on the wavelength of the light source used. Therefore, it is possible to determine nano metal particles having an optimal structure by comprehensively considering these matters.

일반적으로 백색 발광장치에서 사용되는 자외선, 근자외선 및 청색 LED 칩을 여기파장광원으로 고려할 때에, 나노 금속입자의 크기는 150∼350㎚ 범위에서 바람직하게 선택될 수 있다.In general, considering the ultraviolet, near-ultraviolet and blue LED chip used in the white light emitting device as the excitation wavelength light source, the size of the nano-metal particles may be preferably selected in the range of 150 ~ 350nm.

도5는 본 발명의 다른 측면에 따른 파장변환형 발광장치의 일 예를 나타낸다.5 shows an example of a wavelength conversion light emitting device according to another aspect of the present invention.

도5를 참조하면, 파장변환형 발광장치(20)는 발광다이오드 칩(25)이 실장된 패키지 기판(21)을 포함한다. 상기 발광다이오드 칩(25)은 청색 LED 칩 또는 자외선/근자외선 LED 칩일 수 있다. Referring to FIG. 5, the wavelength conversion type light emitting device 20 includes a package substrate 21 on which a light emitting diode chip 25 is mounted. The light emitting diode chip 25 may be a blue LED chip or an ultraviolet / near ultraviolet LED chip.

상기 패키지 기판(21)은 다양한 형태로 구현될 수 있으나, 본 실시형태와 같이 제1 및 제2 배선구조(23a,23b)가 마련된 하부 기판(21a)과 상기 캐비티가 마련된 상부 기판(21b)을 포함할 수 있다. The package substrate 21 may be implemented in various forms, but as shown in the present embodiment, the lower substrate 21a on which the first and second wiring structures 23a and 23b are provided and the upper substrate 21b on which the cavity is provided are provided. It may include.

또한, 상기 제1 및 제2 배선구조(23a,23b)는 하부 기판 상면에 한하여 도시되어 있으나, 당업자에게 자명한 바와 같이 패키지의 외부연결을 위해 하면의 전극패드와 비아홀 등을 통해 연결된 구조일 수 있다. 상기 발광다이오드 칩(25)의 두 전극(미도시)은 상기 제1 및 제2 배선구조(23a,23b)에 각각 와이어로 연결될 수 있다. In addition, the first and second wiring structures 23a and 23b are shown only on the upper surface of the lower substrate, but as will be apparent to those skilled in the art, the first and second wiring structures 23a and 23b may be structures connected through electrode pads and via holes on the lower surface for external connection of the package. have. Two electrodes (not shown) of the light emitting diode chip 25 may be connected to the first and second wiring structures 23a and 23b by wires, respectively.

상기 상부 기판(21b)에 마련된 캐비티 내부에는 상기 LED 칩(25) 주위를 둘러싸는 수지포장부(27)가 형성될 수 있다. 상기 수지포장부(27)는 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 그 혼합물과 같은 투명수지로 이루어질 수 있다. 본 실시형태에 채용된 수지포장부(27)의 내부에는 다수의 금속 나노입자가 부착된 형광체 분말(29)이 분산된다. 상기 형광체(28)는 발광다이오드의 파장광을 다른 파장광으로 변환시키는 작용을 하며, 주로 백색광을 얻고자 할 때에 사용될 수 있다.In the cavity provided in the upper substrate 21b, a resin packing part 27 may be formed to surround the LED chip 25. The resin packaging part 27 may be made of a transparent resin such as a silicone resin, an epoxy resin, or a mixture thereof. The phosphor powder 29 to which a plurality of metal nanoparticles are attached is dispersed in the resin packaging portion 27 employed in the present embodiment. The phosphor 28 functions to convert the light of the wavelength of the light emitting diode into another wavelength of light, and may be mainly used to obtain white light.

본 발명에서 채용된 형광체(29)는, 다수의 나노 금속입자(N)가 표면에 부착된 형광체 분말(P)이다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 나노 금속입자(N)는 상기 형광체(P)에 대한 여기광의 파장대역 중 특정 파장대역의 광을 흡수하여 표면 플라즈몬 진동을 유도할 수 있다. 유도된 표면 플라즈몬 진동은 전기장(F) 세기를 증대시 키게 되고, 결과적으로 나노 금속입자(N)가 접촉된 형광체(P)의 표면부근에서의 내부양자효율을 개선할 수 있다. The phosphor 29 employed in the present invention is phosphor powder P having a plurality of nano metal particles N attached to the surface thereof. As described above, the nano-metal particles (N) may induce surface plasmon vibration by absorbing light of a specific wavelength band of the wavelength band of the excitation light for the phosphor (P). The induced surface plasmon vibration increases the electric field (F) strength, and as a result, it is possible to improve the internal quantum efficiency near the surface of the phosphor (P) in contact with the nano-metal particles (N).

또한, 이러한 나노 금속입자(N)는 Al, Au, Ag, Pt 및 Pd로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속일 수 있다. 이와 같이, 나노 금속입자(N)는 높은 열전도도를 갖는 금속물질로 이루어지므로, LED 칩으로부터 발생되는 열을 외부로 방출시키는데 도움을 줄 수 있다. In addition, the nano metal particles (N) may be a metal selected from the group consisting of Al, Au, Ag, Pt and Pd. As such, since the nano metal particles N are made of a metal material having high thermal conductivity, the nano metal particles N may help to release heat generated from the LED chip to the outside.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is defined by the appended claims. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that various forms of substitution, modification, and alteration are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, and the appended claims. Will belong to the technical spirit described in.

도1은 본 발명의 일 측면에 따른 파장변환용 형광체에서의 광변환과정을 설명하기 위한 모식도이다.1 is a schematic diagram for explaining a light conversion process in a wavelength conversion phosphor according to an aspect of the present invention.

도2는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 구형 금속나노입자 주위의 전기적 분포를 나타낸다.Figure 2 shows the electrical distribution around the spherical metal nanoparticles for explaining the principle of the present invention.

도3은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 구형 금속나노입자가 형광체에 미치는 영향을 나타내는 모식도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the effect of the spherical metal nanoparticles on the phosphor for explaining the principle of the present invention.

도4는 피라미드형 알루미늄 나노입자의 길이 및 파장에 따른 전기장 세기의 증대를 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the increase in the electric field strength according to the length and wavelength of the pyramidal aluminum nanoparticles.

도5는 본 발명의 다른 측면에 따른 파장변환형 발광장치의 일 예를 나타낸다.5 shows an example of a wavelength conversion light emitting device according to another aspect of the present invention.

Claims (9)

여기광을 흡수하여 여기광의 파장을 변환시키는 형광체 분말과,A phosphor powder for absorbing excitation light and converting the wavelength of the excitation light, 상기 형광체 분말의 표면에 부착되어 상기 여기광의 파장대역 중 특정 파장대의 광을 선택적으로 공진 흡수하여 표면 플라즈몬 진동을 유도하는 다수의 나노 금속입자를 포함하여 상기 형광체 분말의 내부양자효율을 증가시키는 파장변환용 형광체. Wavelength conversion to increase the internal quantum efficiency of the phosphor powder including a plurality of nano-metal particles attached to the surface of the phosphor powder to selectively resonant absorption of light of the wavelength band of the excitation light to induce surface plasmon vibration Phosphor for use. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 나노 금속입자는 Al, Au, Ag, Pt 및 Pd로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속인 것을 특징으로 하는 파장변환용 형광체.The nano metal particle is a wavelength conversion phosphor, characterized in that the metal selected from the group consisting of Al, Au, Ag, Pt and Pd. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 나노 금속입자는 다수의 꼭지점을 갖는 다면체 구조인 것을 특징으로 하는 파장변환용 형광체.The nano metal particles are a wavelength conversion phosphor, characterized in that the polyhedral structure having a plurality of vertices. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 나노 금속입자의 크기는 150∼350㎚인 것을 특징으로 하는 파장변환용 형광체.The nano-metal particles have a size of 150 ~ 350nm, the wavelength conversion phosphor. 제1 및 제2 배선구조를 가지며 칩실장부를 갖는 패키지 구조물; A package structure having first and second wiring structures and having a chip mounting portion; 상기 제1 및 제2 배선구조에 전기적으로 접속되도록 상기 패키지 구조물의 칩실장부에 장착된 발광다이오드; 및A light emitting diode mounted on a chip mounting portion of the package structure to be electrically connected to the first and second wiring structures; And 상기 발광다이오드를 둘러싸도록 형성되며, 파장변환용 형광체를 함유하는 수지 포장부를 포함하며,It is formed to surround the light emitting diode, and includes a resin packaging containing a phosphor for converting wavelengths, 상기 파장변환용 형광체는, 상기 발광다이오드로부터 방출되는 광을 흡수하여 그 파장을 변환시키는 형광체 분말과, 상기 각 형광체 분말의 표면에 부착되어 상기 방출광의 파장대역 중 특정 파장대의 광을 선택적으로 공진 흡수하여 표면 플라즈몬 진동을 유도하는 다수의 나노 금속입자를 포함하여 상기 형광체 분말의 내부양자효율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 파장변환형 발광장치.The wavelength converting phosphor includes a phosphor powder which absorbs light emitted from the light emitting diode and converts the wavelength thereof, and a resonance powder that is attached to a surface of each phosphor powder to selectively absorb light of a specific wavelength band among the wavelength bands of the emitted light. And a plurality of nano metal particles that induce surface plasmon vibrations to increase the internal quantum efficiency of the phosphor powder. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 나노 금속입자는 Al, Au, Ag, Pt 및 Pd로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속인 것을 특징으로 하는 파장변환형 발광장치.The nano-metal particle is a wavelength conversion light emitting device, characterized in that the metal selected from the group consisting of Al, Au, Ag, Pt and Pd. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 나노 금속입자는 다수의 꼭지점을 갖는 다면체 구조인 것을 특징으로 하는 파장변환형 발광장치.The nano-metal particle is a wavelength conversion type light emitting device, characterized in that the polyhedral structure having a plurality of vertices. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 나노 금속입자의 크기는 150∼350㎚인 것을 특징으로 하는 파장변환형 발광장치.The nano metal particles have a size of 150 ~ 350nm wavelength conversion type light emitting device. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 형광체 분말은 서로 다른 파장의 광으로 변환하기 위한 적어도 2종의 형광체 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 파장변환형 발광장치.The phosphor powder comprises at least two kinds of phosphor powder for converting the light of different wavelengths.
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