KR101046079B1 - Led 소자 및 이를 이용한 led 조명기구 - Google Patents
Led 소자 및 이를 이용한 led 조명기구 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101046079B1 KR101046079B1 KR1020080031147A KR20080031147A KR101046079B1 KR 101046079 B1 KR101046079 B1 KR 101046079B1 KR 1020080031147 A KR1020080031147 A KR 1020080031147A KR 20080031147 A KR20080031147 A KR 20080031147A KR 101046079 B1 KR101046079 B1 KR 101046079B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- led
- light
- layer
- delete delete
- phosphor
- Prior art date
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 89
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 15
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 15
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 7
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- AHHWIHXENZJRFG-UHFFFAOYSA-N oxetane Chemical compound C1COC1 AHHWIHXENZJRFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 4
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GZVHEAJQGPRDLQ-UHFFFAOYSA-N 6-phenyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(C=2C=CC=CC=2)=N1 GZVHEAJQGPRDLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- -1 Acryl Chemical group 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
- F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
- F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
- F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
- F21K9/69—Details of refractors forming part of the light source
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
본 발명은 광추출 효율 및 방열특성을 향상시킬 수 있는 LED 조명기구에 관한 것으로, 반사체가 마련된 기판; 상기 기판 상에 실장된 LED; 상기 LED 상에 형성된 형광 반사층; 및 상기 형광 반사층 상에 형성되며, 상기 형광 반사층 보다 굴절율이 높은 형광체층;을 포함하여 구성된 백색 LED 소자 및 이를 이용한 LED 조명기구를 제공한다.
백색 LED, 광효율, 형광체
Description
본 발명은 백색 LED 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, LED 칩과 형광체층 사이에 상기 형광체층 보다 굴절율이 낮은 형광 반사층을 둠으로써, 광추출 효율 및 방열특성을 향상시킬 수 있도록 한 백색 LED 소자 및 이를 이용한 LED 조명기구에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode; LED) 칩은 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭하며, GaAsP 등을 이용한 적색 LED, GaP 등을 이용한 녹색 LED, InGaN/AlGaN 더블 헤테로(double hetero) 구조를 이용한 청색 LED 등이 있다.
LED 칩은 소비 전력이 적고 수명이 길며, 협소한 공간에 설치 가능하고, 또한 진동에 강한 특성을 제공한다. 이러한 LED 칩은 표시 소자 및 백라이트로 이용되고 있으며, 최근 일반 조명 용도로 이를 적용하기 위해 활발한 연구가 진행중이 다.
최근에는 단일 색성분 예를 들어, 적색, 청색, 또는 녹색 LED 외에 백색 LED들이 출시되고 있다. 백색 LED 소자은 자동차용 및 조명용 제품에 응용되면서, 그 수요가 급속히 증가할 것으로 예상된다.
LED 기술에서 백색을 구현하는 방식은 크게 두 가지로 구분될 수 있다.
첫 번째 방식은, 적색, 녹색, 청색 LED 칩을 인접하게 설치하고, 각 소자의 발광을 혼색시켜 백색을 구현하는 방식이다. 그러나, 각 LED 칩은 열적 또는 시간적 특성이 상이하기 때문에 사용 환경에 따라 색조가 변하고 특히, 색얼룩이 발생하는 등 균일한 혼색을 구현하지 못하는 문제점이 있다.
두 번째 방식은, 형광체를 LED 칩에 배치시켜, LED 칩의 1차 발광의 일부와 형광체에 의해 파장 변환된 2차 발광이 혼색되어 백색을 구현하는 방식이다. 예를 들어, 청색으로 발광하는 LED 칩 상에 그 광의 일부를 여기원으로서 황록색 또는 황색 발광하는 형광체를 분포시켜 LED 칩의 청색 발광과 형광체의 황록색 또는 황색 발광에 의해 백색을 얻을 수 있다. 현재, 이와 같이 청색 LED 칩과 형광체를 이용하여 백색광을 구현하는 방법이 보편화되어 있다.
그러나, 종래 형광체를 이용하여 하여 백색광을 구현하는 경우, LED 칩 상부에 바로 형광체층이 도포되어 있기 때문에, LED 칩에서 발광된 광이 형광체층의 형광물질을 여기하여 방출된 형광의 일부가 LED 칩의 표면에 충돌하여 재흡수되면서, 발광효율이 떨어지고, LED 칩에서 많은 열이 발생하여, 방열특성이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, LED 칩과 형광체층 사이에 상기 형광체층 보다 굴절율이 낮은 형광 반사층을 마련하여, 상기 형광체층으로부터 방출된 형광의 일부를 상부방향으로 전반사가 시킴으로써, LED 칩으로 재흡수되는 것을 최소화하여, 발광효율을 향상시키고, 방열특성을 향상시킬 수 있는 백색 LED 소자 및 이를 이용한 LED 조명기구를 제공하는 데 있다.
기타, 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 반사체가 마련된 기판; 상기 기판 상에 실장된 LED; 상기 LED 상에 형성된 형광 반사층; 및 상기 형광 반사층 상에 형성되며, 상기 형광 반사층 보다 굴절율이 높은 형광체층;을 포함하여 구성된 백색 LED 을 제공한다.
상기 LED 칩은 청색(blue), 적색(red), 녹색(green) 및 UV 파장을 발생시키는 LED 중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있으며, 특히, 상기 LED 칩은 청색 LED인 것이 바람직하다.
상기 형광체층은 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파 장을 변환시키는 형광체로 이루어지며, 특히, 상기 형광체층은 황색 발광 형광체인 것이 바람직하다.
상기 형광체층은, 수지에 형광체가 혼합되어 형성된 것으로, 상기 수지는, 에폭시, 실리콘, 변형 실리콘, 우레탄수지, 옥세탄수지, 아크릴, 폴리카보네이트, 및 폴리이미드 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 LED 칩과 형광 반사층 사이에, 상기 LED 칩을 둘러싸는 투명렌즈를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 투명렌즈는, 에폭시, 실리콘, 변형 실리콘, 우레탄수지, 옥세탄수지, 아크릴, 폴리카보네이트, 및 폴리이미드 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
이때, 상기 투명렌즈는 광효율 향상을 위해 반구형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 형광 반사층은, 상기 투명렌즈를 모두 커버하도록 형성된다.
따라서, 상기 형광 반사층도, 반구형상을 갖게 된다.
그리고, 상기 형광 반사층은, 공기층으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은, 반사체가 마련된 기판; 상기 기판 상에 실장된 LED 칩; 상기 LED 칩을 커버하는 투명렌즈; 상기 투명렌즈 상에 형성된 형광 반사층; 상기 형광 반사층 상에 형성되며, 상기 형광 반사층 보다 굴절율이 높은 형광체층; 및 상기 형광체층 상에 형성된 배광렌즈;를 포함하여 구성된 백색 LED 조명기구를 제공한다. 이때, 상기 배광렌즈는 복합 포물면 집광기(Compound Parabolic Concentrator)인 것이 바람직하다.
상기 LED 칩은 청색(blue), 적색(red), 녹색(green) 및 UV 파장을 발생시키는 LED 중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있으며, 특히, 상기 LED 칩은 청색 LED인 것이 바람직하다.
상기 형광체층은 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체로 이루어지며, 특히, 상기 형광체층은 황색 발광 형광체인 것이 바람직하다.
상기 형광체층은, 수지에 형광체가 혼합되어 형성된 것으로, 상기 수지는, 에폭시, 실리콘, 변형 실리콘, 우레탄수지, 옥세탄수지, 아크릴, 폴리카보네이트, 및 폴리이미드 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 형광 반사층은, 상기 투명렌즈를 모두 커버하는 것이 바람직하며, 특히, 반구형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 형광 반사층은, 공기층으로 이루어질 수 있다.
상기 형광 반사층은, 공기층 외에, 상기 형광체층 보다 굴절율이 낮고, 광을 투과시키는 물질이라면, 어느 것이라도 상관없다.
상기한 바와 같이, 본 발명은, LED 칩과 형광체층 사이에 상기 형광체층 보다 굴절율이 낮은 형광 반사층을 구비함으로써, 상기 형광체층으로부터 방사되어, LED 칩을 향하는 광의 일부를 전반사시킴에 따라, 백색 LED 소자의 광추출 효율을 향상시킨다.
즉, 본 발명은, 상기 형광체를 이용하여, 백색광을 구현하는 백색 LED 소자 및 이를 이용한 LED 조명기구에 있어서, 상기 LED 칩과 형광체층 사이에 상기 형광체층 보다 굴절율이 낮은 형광 반사층을 구비함에 따라, 상기 형광체층으로부터 방 사되어, 상기 LED 칩의 표면과 충돌하여 재흡수되는 광의 일부를 상기 형광 반사층을 통해 상부방향으로 꺽어줌으로써, 광추출 효율을 더욱 향상시킬 뿐 아니라, LED 칩에 재흡수되는 광이 줄어둠에 따라, 방열특성도 향상시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은, LED 칩과 형광체층 사이에 상기 형광체층 보다 굴절율이 낮은 형광 반사층을 구비하는 것으로, 상기 LED 칩과 형광체층 사이에는 투명렌즈를 더 구성할 수 있으며, 상기 형광체층 상에 집광기를 더 마련하여, 조명기구에 적용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 LED 칩과 형광체층 사이에 상기 형광체층 보다 굴절율이 낮은 형광 반사층을 마련함으로써, 형광체층에서 방사되어 LED 칩에 재흡수되는 광을 줄여, 광추출 효율이 향상되고, 방열 특성이 개선된 백색 LED 소자를 이를 이용한 LED 조명기구를 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 통해, 본 발명에 따른 백색 LED 소자 및 이를 이용한 백색 LED 조명기구에 대해 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 백색 LED 를 이용한 백색 LED 조명기구를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 백색 LED 조명기구(100)는, 기 판(110)과, 상기 기판(110) 상에 실장된 LED 칩(120)과, 상기 LED 칩(120) 상에 형성된 형광 반사층(140) 및 상기 형광 반사층(140) 상에 형성된 형광체층(150)을 포함하여 구성된다.
상기 기판(110) 상에는 반사체(115)가 마련되어 있으며, 상기 반사체(115)는, 상기 LED 칩(120)으로 부터 방출되어, 저면으로 입사되는 광을 상부방향으로 전반사 시킴으로써, 광효율을 향상시킨다.
또한, 상기 반사체(115)는, 상기 형광체층(150)으로부터 방사되어, 상기 LED 칩(120)으로 향하는 광, 즉 광조사 방향과 반대 방향으로 향하는 광을 상부방향으로 재반사시킴으로써, 광추출 효율을 더욱 향상시킨다.
상기 LED 칩(120)은, 청색(blue), 적색(red), 녹색(green) 및 UV 파장을 발생시키는 LED 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 청색 LED 단독으로 구성되거나, 청색과 적색 LED가 함께 구성될 수도 있다.
그러나, 본 발명은 이러한 예들에 한정되어 있는 것이 아니고, 청색(blue), 적색(red), 녹색(green) 및 UV 파장을 발생시킨다면, 단독 또는 어떠한 조합으로든 구성될 수 있다.
상기 형광층(150)은, 유리 또는 투명수지에 형광체가 혼합되어 형성된 것으로, 상기 투명수지는, 상기 LED 칩(110)에서 발생되는 광과 형광체의 발광을 투과시키고, 형광물질(153)이 안정적으로 분산될 수 있는 재료라면, 특별히 한정하지 않는다.
예를 들어, 상기 투명수지(151)는, 상기 봉지재(130)와 같이, 아크릴수 지(PMMA : Polymethly Methacrylate), 폴리스티렌(polysterene), 폴리우레탄(polyuretane), 벤조구아나민 수지(benzoguanamine resin), 에폭시(epoxy) 및 실리콘 수지(silicone resin) 중 어느 하나로 형성될 수 있을 것이다.
상기 형광체는, 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체로 이루어질 수 있으며, 상기 형광체층(150)의 형광체는, 상기 LED 칩(110)의 발광파장에 따라 결정된다. 즉, 상기 LED 칩(110)으로부터 발광된 광을 변환시켜, 백색광을 구현할 수 있는 형광물질을 사용하게 된다.
예를 들어, 상기 LED 칩(110)이 청색 광을 발생시키는 경우, 상기 형광체층(150)은 황색 발광의 형광체를 사용하게 된다.
이와 같이, 청색 발광소자와 황색 발광 형광체를 사용하는 경우, 전류인가시, 상기 LED 칩(110)의 청색 발광과, 그 광의 일부를 여기원으로 한 형광물질의 황색 발광의 조합으로 인한 백색발광을 구현하게 된다.
한편, 상기 LED 칩(120)은, 투명렌즈(130)로 둘러싸여 있다. 상기 투명렌즈(130)는 상기 LED 칩(120) 완전히 커버하여 LED 칩(120)을 보호할 뿐 아니라, 반구형상으로 이루어져, 경계면에서의 프레넬 반사를 줄여서 광추출을 증가시키는 역할을 한다. 이때, 상기 투명렌즈(130)는 수지로 이루어져 있으며, 상기 수지는, 에폭시, 실리콘, 변형 실리콘, 우레탄수지, 옥세탄수지, 아크릴, 폴리카보네이트, 및 폴리이미드 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 형광 반사층(140)은, 상기 투명렌즈(130) 상에 형성되어, 상기 투명렌즈(130)를 모두 커버하도록 형성되어 있으며, 상기 형광체층(150)의 굴절율보 다 낮은 굴절율을 갖는다.
즉, 상기 형광 반사층(140)을, 상기 투명렌즈(130)와 동일하게 반구형상으로 형성되어 있으며, 형광체층(150) 보다 굴절율이 낮은 물질 즉, 공기층과 같은 물질로 이루어져 있다. 이때, 상기 형광 반사층(140)은 공기층으로 한정하지 않으며, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 형광체층(150)의 굴절율 보다 낮고, 광을 투과시키는 물질이라면, 어떠한 것이든 가능하다.
상기 형광 반사층(140)은 상기 형광체층(150) 보다 굴절율이 낮기 때문에, 상기 형광체층(150)으로부터 방사되는 광 중에, 임계각 이상으로 입사되는 광을 모두 전반사 시켜, 상기 LED 칩(120)을 향해 입사되는 광의 일부를 상부방향으로 꺽어주는 역할을 한다.
즉, 상기 LED 칩(120)으로부터 방출되어 투명렌즈(130) 및 형광 반사층(140)을 투과한 광이 상기 형광체층(150)을 지나면서, 형광체를 여기시켜 방출된 형광 중, LED 칩(120)을 향해 방사되는 광, 즉, 광조사 방향과 반대방향으로 조사되는 광은, 상기 형광 반사층(140)을 통해 상부방향(광조사 방향)으로 전반사된다.
이것은, 굴절율이 상대적으로 높은 매질에서, 상대적으로 굴절율이 낮은 매질을 향해 광이 입사될 때, 상기 낮은 굴절율을 갖는 매질을 향해 들어오는 광의 입사각이 임계각 이상일 때, 전반사가 이루어진다는 프레넬(Fresnel) 법칙에 따른 것이다.
따라서, 상기 형광 반사층(140)을 통해 전반사되는 광은, 형광체층(150)에서 형광 반사층(140)을 향해 입사되는 광 중에서, 입사각이 임계각 이상으로 들어오는 광에 해당한다.
예를 들어, 상기 형광체층(150)이 유리이고, 상기 형광 반사층(140)이 공기층으로 이루어진 경우, 상기 형광체층(150)으로부터 상기 형광 반사층(140)을 향해 방사되는 광 중에서, 그 입사각이 42° 이상인 광은 모두 전반사하게 된다.
따라서, 상기 형광 반사층(140)은, 형광체로부터 LED 칩(120)을 향해 방사하는 광(또는 광조사 방향과 반대방향으로 방사되는 광)의 일부를 상부방향(광조사 방향)으로 전반사시켜 광추출 효율을 향상시켜 주는 역할을 한다.
더욱이, 상기 형광체층(150)으로부터 상기 LED 칩(120)을 향해 방사되는 광의 일부를 전반사시켜, 상기 LED 칩(120)에 재흡수되는 광의 양을 줄여줌으로써, LED 칩의 방열특성도 더욱 향상시키게 된다.
또한, LED 칩(120)으로부터 발생된 광이 형광체층(150)의 형광체에 의해 산란됨으로써, 눈부심(glare) 현상도 완화되는 효과도 얻을 수 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명은, LED 칩(120)을 둘러싸고 있는 투명렌즈(130)와 형광체층(150) 사이에 상기 형광체층(150) 보다 굴절율이 낮은 형광 반사층(140)을 둠으로써, 형광체층(150)으로부터 LED 칩(120)으로 향하여 방사되는 광의 일부를 전반사시켜, 광효율을 향상시킨 것으로, 상기 형광체층(150) 상에 배광렌즈(160)를 추가로 구성하여, 조명기구에 적용할 수도 있을 것이다.
이때, 상기 배광렌즈(160)는, 복합 포물면 집광기(Compound Parabolic Concentrator) 이거나, 포물선 형태의 반사체(reflector)일 수 있으며, 형광체층(150)을 통해 사방으로 방사되는 광을, 특정 범위 안으로 모아, 광효율 높여주는 역할을 하다.
즉, 조명기구로 사용되는 경우, 광이 전방향으로 퍼지는 것을 방지하고, 조명각을 조절해 주는 역할을 한다. 이때, 조명각은 포물면의 기울기에 따라 결정된다.
또한, 상기 배광렌즈(160)의 표면에 반사물질을 코팅하여, 배광분포를 조절할 수도 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명기구(100)는, LED 칩(120)으로부터 광(a)이 발광하게 되면, 상기 광(a)은, 형광체층(150)의 형광물질과 충돌하여, 상기 형광체층(150)에 분포된 형광물질을 여기 시키고, 상부로 방출되거나(a), 하부로 향하게 된다(c). 이때, 대부부의 광은 형광물질을 여기시키고, 상부로 방출되며, 하부방향으로 입사되는 광은 대부분이 기판(110)에 형성된 반사체(115)에 반사되어 다시 형광물질을 여기 시키고, 상부로 방출된다.
한편, 상기 LED 칩의 발생광(a)에 의해 여기된 형광 중, 상부방향으로 향하는 광은 LED 칩의 발생광(a)과 함께 광조사 방향으로 방출(b)되어 백색광을 구현하고, 하부방향 즉, LED 칩(120) 향해 방사되는 광은, 형광 반사층(140)에 전반사되어, 상부방향으로 향하게 된다. 이때, 상기 LED 칩(120)을 향해 방사되는 형광 중, 상기 형광 반사층(140)에 의해 전반사되는 광(d)은, 임계각 이상으로 입사되는 광이며, 상기 형광 반사층(140)에 전반사되지 못하고, 투과되는 광 (c)은 LED 칩(120)에 재흡수되거나, 기판(110)의 반사체(115)에 의해 전반사되어 상부방향으로 방출될 수 있다.
상기 형광체층(150)을 투과한 광은 배광렌즈(160)를 투과하게 되며, 상기 배광렌즈(160)의 경계면에 도달하는 광은, 모두 상부방향(광조사 방향)으로 방출되어, 백색광을 구현하게 된다.
따라서, 본 발명에서는, 기판 상에 형성된 반사체(115), 형광 반사층(140), 형광체층(150) 및 배광렌즈(160)가 모두 광추출 효율을 향상시키는 데, 기여하게 된다.
이와 같이, 본 발명은, LED 칩을 둘러싸고 있는 투명렌즈와 형광체층 사이에 형광 반사층을 마련하여, 형광층으로부터 방사되어 LED 칩에 재흡수되는 광의 일부를 상부방향으로 방출시켜, 광효율을 향상시키고, 방열 특성을 향상시키고자 하는 것으로, 기판의 종류, 배광렌즈의 형상 등에 상관없이, LED 칩과 형광체층 사이에 상기 형광체층 보다 굴절율이 낮은 물질로 이루어진 형광 반사층을 포함하는 백색 LED 소자 및 이를 이용한 LED 조명기구라면, 어떠한 형태든 가능하다.
따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 조명기구를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 LED 조명기구의 광 경로를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 백색 LED 조명기구 110 : 기판
115 : 반사체 120 : LED 칩
130 : 투명렌즈 140 : 형광 반사층
150 : 형광체층 160 : 배광렌즈
Claims (25)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 일면에 반사체가 마련된 기판;상기 반사체 상에 실장된 LED 칩;상기 LED 칩을 커버하는 투명렌즈;상기 투명렌즈 상에 형성된 형광 반사층;상기 형광 반사층 상에 형성되며, 상기 형광 반사층 보다 굴절율이 높은 형광체층; 및상기 형광체층 상에 형성된 배광렌즈;를 포함하고,상기 배광렌즈는 상기 기판과 접하는 하부면에 상기 형광체층과 대응되는 형상의 홈을 구비하여 상기 형광체층을 수용하며, 상기 하부면의 테두리로부터 연장되는 측면은 포물면의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
- 제15항에 있어서,상기 LED 칩은 청색(blue), 적색(red), 녹색(green) 및 UV 파장을 발생시키는 LED 중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
- 제15항에 있어서,상기 LED 칩은 청색 LED인 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
- 제15항에 있어서,상기 형광체층은 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
- 제18항에 있어서,상기 형광체층은 황색 발광 형광체로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
- 제15항에 있어서,상기 형광 반사층은, 상기 투명렌즈를 모두 커버하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
- 제20항에 있어서,상기 형광 반사층은, 반구형상인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
- 제15항에 있어서,상기 형광 반사층은, 공기층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
- 제15항에 있어서,상기 배광렌즈는, 복합 포물면 집광기(Compound Parabolic Concentrator) 인 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
- 제15항에 있어서,상기 배광렌즈는, 포물선 형태의 반사체(reflector) 인 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
- 제15항에 있어서,상기 배광렌즈는, 그 외부 표면에 반사물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080031147A KR101046079B1 (ko) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | Led 소자 및 이를 이용한 led 조명기구 |
US12/155,276 US20090250714A1 (en) | 2008-04-03 | 2008-06-02 | White light emitting diode and lighting apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080031147A KR101046079B1 (ko) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | Led 소자 및 이를 이용한 led 조명기구 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090105596A KR20090105596A (ko) | 2009-10-07 |
KR101046079B1 true KR101046079B1 (ko) | 2011-07-01 |
Family
ID=41132441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080031147A KR101046079B1 (ko) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | Led 소자 및 이를 이용한 led 조명기구 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090250714A1 (ko) |
KR (1) | KR101046079B1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130103080A (ko) * | 2012-03-09 | 2013-09-23 | 서울반도체 주식회사 | Led 조명장치 |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006131924A2 (en) | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Oree, Advanced Illumination Solutions Inc. | Illumination apparatus |
US8215815B2 (en) | 2005-06-07 | 2012-07-10 | Oree, Inc. | Illumination apparatus and methods of forming the same |
US8272758B2 (en) | 2005-06-07 | 2012-09-25 | Oree, Inc. | Illumination apparatus and methods of forming the same |
US8182128B2 (en) | 2007-12-19 | 2012-05-22 | Oree, Inc. | Planar white illumination apparatus |
US8550684B2 (en) | 2007-12-19 | 2013-10-08 | Oree, Inc. | Waveguide-based packaging structures and methods for discrete lighting elements |
US10008637B2 (en) | 2011-12-06 | 2018-06-26 | Cree, Inc. | Light emitter devices and methods with reduced dimensions and improved light output |
US8301002B2 (en) | 2008-07-10 | 2012-10-30 | Oree, Inc. | Slim waveguide coupling apparatus and method |
US8297786B2 (en) | 2008-07-10 | 2012-10-30 | Oree, Inc. | Slim waveguide coupling apparatus and method |
JP4724222B2 (ja) * | 2008-12-12 | 2011-07-13 | 株式会社東芝 | 発光装置の製造方法 |
US8624527B1 (en) | 2009-03-27 | 2014-01-07 | Oree, Inc. | Independently controllable illumination device |
US20100320904A1 (en) | 2009-05-13 | 2010-12-23 | Oree Inc. | LED-Based Replacement Lamps for Incandescent Fixtures |
US8727597B2 (en) | 2009-06-24 | 2014-05-20 | Oree, Inc. | Illumination apparatus with high conversion efficiency and methods of forming the same |
EP2545321B1 (en) | 2010-03-11 | 2019-09-11 | Rensselaer Polytechnic Institute | Scattered-photon extraction-based light fixtures |
KR101142758B1 (ko) * | 2010-07-22 | 2012-05-08 | 한국세라믹기술원 | 유리 형광 렌즈를 이용한 발광다이오드 램프 및 그 제조방법 |
DE102010038396B4 (de) * | 2010-07-26 | 2021-08-05 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Optoelektronisches Bauelement und Leuchtvorrichung damit |
WO2012030764A2 (en) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Neolac, Inc. | Human milk preparation |
WO2012042452A2 (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-05 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Wavelength converted light emitting device |
US9140429B2 (en) | 2010-10-14 | 2015-09-22 | Cree, Inc. | Optical element edge treatment for lighting device |
US9024341B2 (en) * | 2010-10-27 | 2015-05-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Refractive index tuning of wafer level package LEDs |
FI122809B (fi) * | 2011-02-15 | 2012-07-13 | Marimils Oy | Valolähde ja valolähdenauha |
US10211380B2 (en) | 2011-07-21 | 2019-02-19 | Cree, Inc. | Light emitting devices and components having improved chemical resistance and related methods |
KR20140038553A (ko) | 2011-07-21 | 2014-03-28 | 크리,인코포레이티드 | 향상된 화학적 내성을 위한 발광 장치 패키지들, 부품들 및 방법들 그리고 관련된 방법들 |
US10686107B2 (en) | 2011-07-21 | 2020-06-16 | Cree, Inc. | Light emitter devices and components with improved chemical resistance and related methods |
US8591072B2 (en) | 2011-11-16 | 2013-11-26 | Oree, Inc. | Illumination apparatus confining light by total internal reflection and methods of forming the same |
US9496466B2 (en) | 2011-12-06 | 2016-11-15 | Cree, Inc. | Light emitter devices and methods, utilizing light emitting diodes (LEDs), for improved light extraction |
US8946747B2 (en) | 2012-02-13 | 2015-02-03 | Cree, Inc. | Lighting device including multiple encapsulant material layers |
US9240530B2 (en) | 2012-02-13 | 2016-01-19 | Cree, Inc. | Light emitter devices having improved chemical and physical resistance and related methods |
US9343441B2 (en) * | 2012-02-13 | 2016-05-17 | Cree, Inc. | Light emitter devices having improved light output and related methods |
US8957580B2 (en) | 2012-02-13 | 2015-02-17 | Cree, Inc. | Lighting device including multiple wavelength conversion material layers |
WO2014006501A1 (en) | 2012-07-03 | 2014-01-09 | Yosi Shani | Planar remote phosphor illumination apparatus |
US9291763B2 (en) * | 2012-09-13 | 2016-03-22 | Quarkstar Llc | Light-emitting device with remote scattering element and total internal reflection extractor element |
US9587790B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-03-07 | Cree, Inc. | Remote lumiphor solid state lighting devices with enhanced light extraction |
KR102204953B1 (ko) | 2014-06-25 | 2021-01-19 | 삼성디스플레이 주식회사 | 형광 시트 및 이를 포함하는 라이트 유닛과 액정 표시 장치 |
US10069050B2 (en) * | 2015-09-25 | 2018-09-04 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device, light emitting device package including the device, and lighting apparatus including the package |
KR101651660B1 (ko) * | 2016-05-04 | 2016-08-30 | 한국광기술원 | 색분리 현상 방지 구조 및 이를 이용한 수송기기용 전조등 |
KR102513102B1 (ko) * | 2017-12-20 | 2023-03-22 | 엘지디스플레이 주식회사 | 발광 소자 및 조명 장치 |
CN113972311B (zh) * | 2021-10-12 | 2023-09-26 | 旭宇光电(深圳)股份有限公司 | 白光半导体发光器件、照明装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060092644A1 (en) * | 2004-10-28 | 2006-05-04 | Mok Thye L | Small package high efficiency illuminator design |
US20080054280A1 (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-06 | Gelcore Llc | Light emitting packages and methods of making same |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6896381B2 (en) * | 2002-10-11 | 2005-05-24 | Light Prescriptions Innovators, Llc | Compact folded-optics illumination lens |
EP1455398A3 (en) * | 2003-03-03 | 2011-05-25 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light emitting device comprising a phosphor layer and method of making same |
US7810956B2 (en) * | 2007-08-23 | 2010-10-12 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Light source including reflective wavelength-converting layer |
-
2008
- 2008-04-03 KR KR1020080031147A patent/KR101046079B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2008-06-02 US US12/155,276 patent/US20090250714A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060092644A1 (en) * | 2004-10-28 | 2006-05-04 | Mok Thye L | Small package high efficiency illuminator design |
US20080054280A1 (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-06 | Gelcore Llc | Light emitting packages and methods of making same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130103080A (ko) * | 2012-03-09 | 2013-09-23 | 서울반도체 주식회사 | Led 조명장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20090250714A1 (en) | 2009-10-08 |
KR20090105596A (ko) | 2009-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101046079B1 (ko) | Led 소자 및 이를 이용한 led 조명기구 | |
CN101013734B (zh) | 发光二极管模块 | |
US7819549B2 (en) | High efficiency light source using solid-state emitter and down-conversion material | |
US8921876B2 (en) | Lighting devices with discrete lumiphor-bearing regions within or on a surface of remote elements | |
JP2012199497A (ja) | 発光装置 | |
KR20130032110A (ko) | 조명 장치 | |
JP2012248553A (ja) | 発光装置及びそれを用いた照明装置 | |
KR20130104577A (ko) | 렌즈 및 이를 채용한 전구형 발광 소자 램프 | |
JP2006278309A (ja) | 照明装置 | |
JP2014060328A (ja) | 発光装置 | |
KR20140036670A (ko) | 발광소자 패키지 및 이를 구비한 차량용 헤드라이트 | |
KR20130016940A (ko) | 조명 장치 | |
RU2416841C1 (ru) | Конструкция светодиода с люминофором | |
JP5005013B2 (ja) | 発光装置及び照明装置 | |
US10429034B2 (en) | Light-emitting device with light guide for two way illumination | |
US20160061410A1 (en) | Optical device | |
KR101456267B1 (ko) | 조명장치 | |
KR100712880B1 (ko) | 색온도 편차를 줄일 수 있는 백색 발광 다이오드 | |
JP2017163002A (ja) | 発光装置、及び、照明装置 | |
KR20210109124A (ko) | 조명장치 | |
KR20130040068A (ko) | 조명 장치 | |
KR101212477B1 (ko) | 황색 밴드를 개선하기 위한 패턴이 구비된 렌즈 및 이를 구비한 조명장치 | |
CN107994110B (zh) | 一种led封装结构 | |
US20130279150A1 (en) | Led light emitting apparatus having a light guiding device to achieve a uniform color distribution | |
Liu et al. | Optical simulation analysis of high power LED package structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |