KR101085230B1 - 색온도 조절 가능한 led 조명 및 그의 제조방법 - Google Patents

색온도 조절 가능한 led 조명 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101085230B1
KR101085230B1 KR1020110031832A KR20110031832A KR101085230B1 KR 101085230 B1 KR101085230 B1 KR 101085230B1 KR 1020110031832 A KR1020110031832 A KR 1020110031832A KR 20110031832 A KR20110031832 A KR 20110031832A KR 101085230 B1 KR101085230 B1 KR 101085230B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
led
fluorescent material
color temperature
manufacturing
lead frame
Prior art date
Application number
KR1020110031832A
Other languages
English (en)
Inventor
김용일
Original Assignee
김용일
(주)솔라루체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김용일, (주)솔라루체 filed Critical 김용일
Priority to KR1020110031832A priority Critical patent/KR101085230B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101085230B1 publication Critical patent/KR101085230B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/48Semiconductor 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
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • H01L33/501Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502Wavelength conversion materials
    • H01L33/504Elements with two or more wavelength conversion materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/48Semiconductor 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
    • H01L33/62Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008Processes
    • H01L2933/0033Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

본 발명은 색온도 조절 가능한 LED 조명의 제조방법에 관한 것으로, LED칩에 전기적인 연결을 제공하고, 상기 LED칩을 지지하기 위하여 리드프레임에 상기 LED칩을 실장하는 단계, 상기 LED칩과 리드프레임의 전극을 와이어 본딩하여 상기 LED칩과 상기 리드프레임을 전기적으로 접속시키는 단계, 상기 LED에 제1차 형광물질이 포함된 충진재를 도포하는 단계, 상기 LED를 PCB에 실장하는 단계 및 상기 PCB에 실장된 LED에 제2차 형광물질이 포함된 충진재를 도포하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, LED의 모든 색온도를 구현할 수 있는 제1차 형광물질을 도포 후 특정 색온도를 구현할 수 있는 제2차 형광물질을 도포함으로써, 다양한 색온도를 가지는 LED를 최소의 공정 변경만으로 생산할 수 있으며, 형광물질의 농도를 감소시켜 도포함으로써 도포된 형광물질의 변화량에 따라 색온도가 변화되는 범위가 감소시켜 목표하는 색온도를 가지는 LED 조명을 더 효율적으로 생산할 수 있고, 제2차 형광물질의 조성, 도포되는 LED의 수 및 도포되는 단면적을 자유로이 조정할 수 있어 목표하는 LED를 더 효율적으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라 제조원가도 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

색온도 조절 가능한 LED 조명 및 그의 제조방법{COLOR TEMPERATURE TUNERBLE LED LAMP AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 색온도 조절 가능한 LED 조명 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 LED 조명의 제조단계에서 다양한 색온도 조절이 가능한 색온도 조절 가능한 LED 조명의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(Light emitted Diode, 이하 ‘LED’라 한다.)는 기본적으로 p형과 n형 반도체의 접합으로 이루어져 있으며, 전압을 가하면 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드갭(bandgap)에 해당하는 에너지를 빛의 형태로 방출하는 일종의 광전자 소자(photoelectronic device)이다.
이와 같은 LED는 후레쉬용 고휘도 광원, 휴대용 전자제품(휴대폰, 캠코더, 디지털 카메라 및 PDA)에 사용되는 액정 디스플레이(LCD)의 후 광원(back light), 전광판용 광원, 조명 및 스위치조명 광원, 표시등, 교통신호등의 광원으로 그 사용 범위가 날로 확대되고 있으며, 특히 전력 절감을 위하여 형광등을 대체할 차세대 조명으로 각광받고 있다.
도 1은 일반적인 LED 조명의 제조방법을 도시한 도면이다. 일반적인 백색 LED제조 방법은 푸른 LED칩에 황색 계열의 형광 물질을 도포하여 제작하는데, 상기와 같은 방법은 특정 색온도(일반적으로 3000K, 4000K, 5000K, 6000K)의 LED를 제작 시 많은 양의 형광 물질을 기구적으로 푸른 LED칩에 봉지재와 함께 도포하는 방법이다. 구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이 일반적으로 LED조명을 만들기 위해서는 복잡한 공정을 거쳐 반도체 칩을 리드프레임에 다이본딩 하고 와이어 본딩한 후 원하는 색상을 구현하기 위해 형광물질이 포함된 충진재를 도포하여 전기광학적인 색온도 선별 작업을 통해 분리된 LED를 인쇄회로기판(PCB)에 다수 개 배열하고 전류 컨트롤을 통해 구동하기 위하여 전원부를 구비한다. 또한, 방열 및 상기 LED 보호를 위하여 외장 케이스에 전원부가 포함된 일체형으로 제작된 후 광학적인 선별 작업을 거쳐서 출하된다.
이때, 다양한 종류의 색상과 밝기를 가지는 LED를 다수개 배열하는 경우, 다수 LED의 발광 특성은 항상 동일해야 균일한 광원을 얻을 수 있으므로, 출하된 LED단품의 선별된 일부만이 사용되고, 선별된 LED 또한 수량이 한정적이어서 생산량을 증가시키는 데 한계가 있을 뿐만 아니라, 생산원가를 절감하는 데도 한계가 있었다.
또한, 종래의 LED 조명의 제조방법에 의하면 형광 물질을 도포함에 있어서 많은 양의 형광 물질을 한번에 도포함으로써, 형광물질 도포량의 미소적인 변화에도 색상 산포도가 커지는 문제점이 있었다. 도 2는 이러한 문제점을 도시한 도면이다. 도 2에 따르면 형광 물질을 10%/wt의 농도로 도포한 경우보다 형광 물질을 5%/wt의 농도로 도포한 경우 색의 산포도가 낮아지는 것을 도시하고 있다.
한편, 종래 기술에 따르면 선택적 특정 색온도를 가지는 LED칩만을 표면실장하여 조명 어레이 모듈을 제작해야 하므로 색온도 별로 별도의 공정이 요구되어 조명 제조 공정이 복잡해 지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, LED의 색온도를 조정할 수 있는 별도의 공정을 추가하여 LED 조명제품이 이루고자 하는 모든 광학적 특성을 출하 전 단계에서 고객이 요구하는 사양으로 조정 가능한 색온도 조절 가능한 LED 조명 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명의 제조방법은, LED칩에 전기적인 연결을 제공하고, 상기 LED칩을 지지하기 위하여 리드프레임에 상기 LED칩을 실장하는 단계, 상기 LED칩과 리드프레임의 전극을 와이어 본딩하여 상기 LED칩과 상기 리드프레임을 전기적으로 접속시키는 단계, 상기 LED에 제1차 형광물질이 포함된 충진재를 도포하는 단계, 상기 LED를 PCB에 실장하는 단계 및 상기 PCB에 실장된 LED에 제2차 형광물질이 포함된 충진재를 도포하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED칩은 상기 리드프레임에 형성된 전극을 통하여 전기적으로 접속되며, 상기 리드프레임에 형성된 전극상에 절연부재가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차 형광물질은 470~550nm의 파장을 갖는 녹색 계통의 형광물질과 590~660nm의 파장을 갖는 붉은색 계통의 형광물질이 조합된 조성인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차 형광물질은 제1차 형광물질의 도포 농도는 3~7%/WT이고, 색온도는10,000k이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 조명의 색온도는 제2차 형광물질의 도포에 의하여 결정되되, 상기 PCB에 실장된 복수개의 LED 중 제2차 형광물질을 도포하는 개수를 변경하거나, 제2차 형광물질이 도포되는 단면적의 모양을 변경하여 상기 LED 조명의 색온도를 조정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차 형광물질이 포함된 충진재와 상기 제2차 형광물질이 포함된 충진재의 굴절률이 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차 형광물질이 포함된 충진재가 도포되는 높이와 상기 제2차 형광물질이 포함된 충진재가 도포되는 높이의 합이 1.5mm이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 것을 특징으로 하는 LED 조명은, LED칩이 리드프레임을 전기적으로 접속되고, 상기 LED칩 상에 제1차 형광물질이 포함된 충진재로 도포된 LED모듈이 복수 개 실장된 LED 어레이를 포함하고, 상기 LED 어레이에 실장된 LED모듈 중 일부에는 제2차 형광물질이 도포된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차 형광물질이 포함된 충진재와 상기 제2차 형광물질이 포함된 충진재의 굴절률이 동일한 것을 특징으로 하는 색온도 조절 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차 형광물질이 포함된 충진재가 도포되는 두께와 상기 제2차 형광물질이 포함된 충진재가 도포되는 두께의 합이 1.5mm이하인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, LED의 모든 색온도를 구현할 수 있는 제1차 형광물질을 도포 후 특정 색온도를 구현할 수 있는 제2차 형광물질을 도포함으로써, 다양한 색온도를 가지는 LED를 최소의 공정 변경만으로 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 형광물질의 농도를 감소시켜 도포함으로써 도포된 형광물질의 변화량에 따라 색온도가 변화되는 범위가 감소시켜 목표하는 색온도를 가지는 LED 조명을 더 효율적으로 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제2차 형광물질의 조성, 도포되는 LED의 수 및 도포되는 단면적을 자유로이 조정할 수 있어 목표하는 LED를 더 효율적으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라 제조원가도 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 LED 조명의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 LED 조명의 제조방법에 따르는 경우 색의 산포도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 PCB에 복수 개 실장된 LED중 일부에만 제2차 형광물질을 도포한 실시예를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 제2차 형광물질의 도포 단면의 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명의 CIE(Commission Internationale de l'Eclairage) 분포를 도시한 도면이다.
다음은 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 제조방법의 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 제조방법을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 구조를 도시한 도면이다. 상기 도면에 따르면 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 제조방법은 리드프레임(200)에 LED칩(100)을 실장하는 단계(S100), 상기 LED칩(100)과 리드프레임(200)의 전극을 와이어 본딩하는 단계(S200), 상기 LED칩이 실장된 리드프레임(200)에 1차 형광물질(300)이 포함된 충진재를 도포하여 LED 모듈(10)을 산출하는 단계(S300), 상기 S300 단계에서 산출된 LED 모듈(10)()을 PCB(Printed Circuit Board)에 실장하여 LED 어레이(10’)를 산출하는 단계(S400), 상기 PCB에 실장된 LED에 제2차 형광물질(400) 도포하는 단계(S500) 및 전원부 및 케이스 등의 조립단계(S600)로 구성된다.
본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 제조방법 중 첫번째 단계는 리드프레임(200)에 LED칩(100)을 실장하는 단계(S100)이다. 리드프레임(200)은 상기 실장된 LED칩(100)에 전기를 공급하고 이를 지지해 준다.
본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 제조방법 중 두번째 단계는 상기 LED칩(100)과 리드프레임(200)의 전극을 와이어 본딩하는 단계(S200)로서, 상기 LED칩(100)이 실장된 리드프레임(200)의 애노드 패턴(210a)과 캐소드 패턴(210b)을 상기 LED칩(100)과 전기적으로 연결되도록 와이어(110)로 본딩하는 단계이다. 본 발명에서는 편의상 와이어 본딩을 통하여 LED칩(100)이 리드프레임(200)을 통하여 전기적으로 접속되나, 당업자의 필요에 따라 비아 홀을 통하여 전기적으로 접속되는 구성을 취할 수도 있다.
상기 리드프레임(200) 기판은 애노드 패턴(210a)과 캐소드 패턴(210b)이 존재하여, 상기 리드프레임(200) 기판상에 상기 LED칩(100)은 애노드 패턴(210a) 및 캐소드 패턴(210b)과 전기적으로 접속되어 실장된다. 실장 후에는 절연을 위하여 상기 애노드 패턴(210a) 및 캐소드 패턴(210b)상에 몰딩 부재를 형성할 수 있다.
또한, 다수의 애노드 패턴(210a)과 캐소드 패턴(210b)이 형성된 리드프레임(200) 상에 다수의 LED를 실장할 수 있는데, 이 경우에는 몰딩 부재등의 절연 부재 형성 후 리드프레임(200)에서 각각의 LED 가 실장된 단위마다 다이싱 공정을 통하여 개별 패키지로 제조할 수도 있다.
본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 제조방법 중 세번째 단계는 상기 LED칩이 실장된 리드프레임(200)에 제1차 형광물질(300)이 포함된 충진재를 도포하여 LED 모듈(10)을 산출하는 단계(S300)이다.
제1차 형광물질(300)이 포함된 충진재의 도포는 정량 토출 디스펜서/마스크를 이용한 스크린 프린터, 분사방식의 제트 프린터, 금형틀을 활용한 트랜스 몰딩, 형광물질 시트 마운팅 방법 등을 이용할 수 있다.
상기 도포되는 물질은 제1차 형광물질(300) 및 상기 제1차 형광물질(300)의 광특성을 유지할 수 있는 충진재 또는 봉지재를 조합한 것일 수 있다. 1차로 도포되는 형광물질은 목표하는 광효율 특성을 유지하고 연색성이 좋으며 색온도 조절이 쉽도록 470~550nm의 파장을 갖는 녹색 계통의 형광물질과 590~660nm의 파장을 갖는 붉은색 계통의 형광물질이 조합된 조성인 것이 바람직하다.
또한, 높은 농도의 형광물질이 포함된 충진재를 LED에 1번 도포하여 특정 색상을 가지는 LED를 출하하는 종래기술과 달리 본 발명에서는 적은 농도의 형광물질이 포함된 충진재를 LED에 1차로 도포하고, 다시 적은 농도의 형광물질이 포함된 충진재를 LED에 2차로 도포함으로써, 농도 변화에 따라 연색성이 변화하고 색 산포도가 커지는 것을 방지하였다. 상기에서 제1차 형광물질(300)의 도포 농도는 3~7%/WT인 것이 바람직하다. 그러나, 형광물질 함량의 구체적인 농도는 형광물질의 종류에 따른 PL(Photoluminescence) 특성에 따라 동일한 색온도를 발현하기 위하여 함량비가 변하며, 도포하는 양에 따라 함량비가 변하기 때문에 이를 구체적인 수치로 한정하기는 어렵다.
후술하는 바와 같이 본 발명은 제1차 형광물질(300)에 무관하게 제2차 형광물질(400)이 포함된 충진재의 도포로 목표하는 다양한 색온도를 조절하는 LED 조명이므로, 제1차 형광물질(300) 도포 후 LED의 발광되는 색온도는 10,000k이상인 것이 바람직하다. 이를 위하여 형광물질의 PL의 첨두치는 LED 칩의 PL의 첨두치에 대비하여 25%이하여야 한다.
상기에 대한 일 실시예를 도 8a 및 도 8b에 도시하였다. 도 8a의 실시예에서는 블루 LED칩에 녹색 계열의 형광물질 및 붉은 계열의 형광물질을 도포한 실시예를 도시하였다. 상기 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 녹색계열의 형광물질의 PL(WG) 첨두치 및 적색계열의 형광물질의 PL(WR) 첨두치 모두 블루 LED칩의 PL(WB) 첨두치의 25% 이하이다. 만일, 25%를 초과하게 되면 제1차 형광물질(300) 도포 후 LED의 발광되는 색온도는 10,000k미만이므로 본 발명에서 목표하는 색 온도 조건을 만족하지 못하게 된다.
도 8b의 실시예에서는 블루 LED칩에 황색 계열의 형광물질을 도포한 실시예를 도시하였다. 이 경우에도 제1차 형광물질(300) 도포 후 LED의 발광되는 색 온도가 10,000k 이상이 되려면 황색계열의 형광물질의 PL(WY) 첨두치는 블루 LED칩의 PL(WB) 첨두치의 25% 이하인 조건을 만족해야 한다.
본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 제조방법 중 네번째 단계는 상기 S300 단계에서 산출된 LED 모듈(10)을 PCB에 실장하여 LED 어레이(10’)를 산출하는 단계(S400)이다. 실장에 앞서 상기 S300단계에서 형광물질이 도포된 LED에서 발광되는 색온도를 광 특성장치(SPECTRO METER)등을 이용하여 검사한 후 목표치 내에 있는지 검사한다. 전술한 바와 같이 모든 범위의 색온도를 구현하기 위하여 상기 색온도의 목표치는 10,000k 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 형광물질이 도포된 LED에 대하여 색온도 뿐만 아니라 광효율, 연색성 및 봉지재의 조성을 검사하여 광특성에 있어서 균일한 지 양부판정을 하여 양호한 LED에 대하여 복수개 PCB에 실장한다. 상기 PCB로의 실장은 상온에서 PCB에 무연 납을 도포한 후 복수 개의 LED를 상기 PCB에 배열한 후 약 260℃이하에서 무연납을 녹여 상기 LED를 상기 PCB에 실장하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 제조방법 중 다섯 번째 단계는 상기 PCB에 실장된 복수의 LED 모듈(10)에 제2차 형광물질(400) 도포하는 단계 (S500)이다.
광의 산란 및 반사 흡수를 줄여 광효율을 최대화 하기 위하여 제2차 형광물질(400) 및 그와 조합된 물질의 굴절율은 제1차 형광물질(300) 및 그와 조합된 물질의 굴절율과 동일한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)은 제1차 형광물질(300)과는 무관하게 제2차 형광물질(400)의 도포에 의하여 발광색 및 연색성이 결정될 수 있는 데, 이를 위하여 도 5에 도시한 바와 같이 상기 PCB에 복수 개 실장된 LED 모듈(10) 중 일부에만 제2차 형광물질(400)을 도포할 뿐만 아니라, 제2차 형광물질(400)의 조성을 다양하게 조정함으로써 다양한 색을 가지는 LED 조명을 제조할 수 있다. 도 5에서 도포된 LED의 개수에 따라 구현되는 색온도의 일 실시예를 나타내면 하기 표 1과 같다.
Figure 112011025083138-pat00001
또한, 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이 제2차 형광물질(400a, 400b, 400c)의 도포 단면을 다양하게 하여 다양하게 색온도를 조정할 수도 있다.
한편, 상기 제1차 형광물질(300)은 YAG(Yttrium aluminum garnet)계가 아닌 구조를 갖는 형광물질인 것이 바람직하며, 상기 2차 형광 물질은 YAG계를 포함하여 구현하려는 LED 조명등의 색에 따라 다양한 형광물질 조성이 가능하다. 전술한 바와 같이 형광물질 도포를 옅은 농도로 2번 반복함으로써 종래 기술에 비하여 색 산포도가 적어질 뿐 아니라, 다양한 색상을 가지는 LED 조명을 선택적으로 간편하게 제작할 수 있다. 제2차 형광물질(400)의 도포 농도는 3~7%/WT인 것이 바람직하다.
하기 표 2에 1차 도포된 형광물질과 2차 도포된 형광물질의 종류에 따른 연색성, 에너지 효율 및 색온도의 관계를 도시하였다. 하기 표 2에 따르면 제1차 형광물질(300) 및 2차 형광 물질로 적색 및 녹색 계통의 조합을 이용한 경우 연색성이 가장 우수하였고, 제1차 형광물질(300)로 적색 및 녹색 계통의 조합을 이용하고, 2차 형광 물질로 황색 계통을 이용한 경우 효율이 가장 우수하였다. 또한, 제1차 형광물질(300)로 적색 및 녹색 계통의 조합을 이용한 경우 황색 계통만을 이용한 경우보다 색온도 산포도가 더 우수하였다.
Figure 112011025083138-pat00002
2차 도포 후, 색온도를 선별하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있는데 구체적으로, 균일한 색온도 발현을 위하여 상온에서 선택된 일부 제품에 제2차 형광물질(400)이 포함된 충진재로 도포하여 색온도를 검사한 후 목표하는 색온도 범위 내에 있는지 여부를 검사하는 것이다. 상기 색온도 선별 단계를 거쳐 목표하는 색온도 범위 내에 있으면 동일한 조건으로 제품을 대량생산하고, 그렇지 않으면 다른 제품에 대하여 상기 색온도 선별 공정을 다시 수행할 수 있다.
제2차 형광물질(400)이 포함된 충진재의 도포는 제1차 형광물질(300)이 포함된 충진재의 도포와 마찬가지로 정량 토출 디스펜서/마스크를 이용한 스크린 프린터, 분사방식의 제트 프린터, 금형틀을 활용한 트랜스 몰딩, 형광물질 시트 마운팅 방법 등을 이용할 수 있다. 이 경우 광효율 극대화를 위하여 제1차 형광물질(300)이 포함된 충진재 및 제2차 형광물질(400)이 포함된 충진재의 도포 두께의 합은 하기 표 3에 도시한 두께에 따른 광량(%)의 변화율에 도시한 바와 같이 1.5mm 이하인 것이 바람직하다. 1.5mm가 광량이 변화하는 변곡점이므로, 1.5mm를 초과하면 광손실이 현저하기 때문이다.
또한, 제1차 형광물질(300) 및 제2차 형광물질(400) 도포 시 같이 함유되어 도포되는 봉지재는 계면의 박리 현상 및 광특성 변화율을 억제하기 위해 굴절률이 같은 봉지재를 사용하는 것이 바람직하다.
Figure 112011025083138-pat00003
본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 제조방법 중 마지막 단계는 전원부 및 케이스 등의 조립단계(S600)이다. 본 단계에서는 전류 컨트롤 등의 방법을 통하여 상기 LED를 구동하기 위하여 전원부를 구비한다. 또한, 방열 및 상기 LED 보호를 위하여 외장 케이스에 전원부가 포함하여 일체형으로 제작 후 광학적인 선별 작업을 거쳐서 출하된다.
다음은 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 제조방법을 이용한 경우의 효과에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명(1)의 CIE(Commission Internationale de l'Eclairage) 분포를 도시한 도면이다. 상기 도 7에 따르면, 형광 물질을 5%/wt의 농도로 2번 도포한 경우, 도 2의 형광물질을 1번 10%/wt의 농도로 한번 도포한 경우와 비교하여 색온도 산포도가 현저하게 감소하는 것을 볼 수 있다. 다시 말하면, 종래 기술과 비교하여 도포된 형광물질의 변화량에 따라 색온도가 변화되는 범위가 감소하므로 목표하는 색온도를 가지는 LED 조명을 더 효율적으로 생산할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제2차 형광물질(400)의 조성, 도포되는 LED의 수 및 도포되는 단면적을 자유로이 조정할 수 있어 종래 기술에 비하여 목표하는 LED를 더 효율적으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라 제조원가도 절감할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 제조방법에 의하여 산출된 본 발명에 따른 색온도 조절 가능한 LED 조명은 다음과 같은 구성을 가진다.
즉, LED칩이 리드프레임을 전기적으로 접속되고, 상기 LED칩 상에 제1차 형광물질(300)이 포함된 충진재로 도포된 LED모듈(10)이 복수 개 실장된 LED 어레이(10’)를 포함하고, 상기 LED 어레이(10’)에 실장된 LED모듈(10) 중 일부에는 제2차 형광물질(400)이 도포된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차 형광물질(300)이 포함된 충진재와 상기 제2차 형광물질(400)이 포함된 충진재의 굴절률이 동일한 것이 바람직하며, 상기 제1차 형광물질(300)이 포함된 충진재가 도포되는 두께와 상기 제2차 형광물질(400)이 포함된 충진재가 도포되는 두께의 합이 1.5mm이하인 것이 바람직하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
100: LED칩 200: 리드프레임
300: 제1차 형광물질 400: 제2차 형광물질

Claims (10)

  1. LED칩에 전기적인 연결을 제공하고, 상기 LED칩을 지지하기 위하여 리드프레임에 상기 LED칩을 실장하는 단계;
    상기 LED칩과 리드프레임의 전극을 와이어 본딩하여 상기 LED칩과 상기 리드프레임을 전기적으로 접속시키는 단계;
    상기 LED에 제1차 형광물질이 포함된 충진재를 도포하여 LED모듈을 산출하는 단계;
    상기에서 산출된 상기 LED 모듈을 PCB에 복수 개 실장하여 LED 어레이를 산출하는 단계;
    상기 LED 어레이에 실장된 상기 LED 모듈에 제2차 형광물질이 포함된 충진재를 도포하는 단계;
    를 포함하여 구성된 색온도 조절 가능한 LED 조명의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LED칩은 상기 리드프레임에 형성된 전극을 통하여 전기적으로 접속되며, 상기 리드프레임에 형성된 전극상에 절연부재가 형성된 것을 특징으로 하는 색온도 조절 가능한 LED 조명의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1차 형광물질은 470~550nm의 파장을 갖는 녹색 계통의 형광물질과 590~660nm의 파장을 갖는 붉은색 계통의 형광물질이 조합된 조성인 것을 특징으로 하는 색온도 조절 가능한 것을 특징으로 하는 LED 조명의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1차 형광물질이 포함된 충진재에서 제1차 형광물질의 도포 농도는 3~7%/WT이고, 색온도는 10,000k이상인 것을 특징으로 하는 색온도 조절 가능한 것을 특징으로 하는 LED 조명의 제조방법.

  5. 제1항에 있어서,
    상기 LED 조명의 색온도는 제2차 형광물질에 의하여 결정되되,
    상기 LED 어레이에 실장된 상기 복수 개의 LED모듈 중 제2차 형광물질을 도포하는 LED모듈의 개수를 변경하거나, 제2차 형광물질이 LED모듈에 도포되는 단면적의 모양을 변경하여 상기 LED 조명의 색온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 색온도 조절 가능한 것을 특징으로 하는 LED 조명의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1차 형광물질이 포함된 충진재와 상기 제2차 형광물질이 포함된 충진재의 굴절률이 동일한 것을 특징으로 하는 색온도 조절 가능한 것을 특징으로 하는 LED 조명의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1차 형광물질이 포함된 충진재가 도포되는 두께와 상기 제2차 형광물질이 포함된 충진재가 도포되는 두께의 합이 1.5mm이하인 것을 특징으로 하는 색온도 조절 가능한 LED 조명의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020110031832A 2011-04-06 2011-04-06 색온도 조절 가능한 led 조명 및 그의 제조방법 KR101085230B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110031832A KR101085230B1 (ko) 2011-04-06 2011-04-06 색온도 조절 가능한 led 조명 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110031832A KR101085230B1 (ko) 2011-04-06 2011-04-06 색온도 조절 가능한 led 조명 및 그의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101085230B1 true KR101085230B1 (ko) 2011-11-21

Family

ID=45397989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110031832A KR101085230B1 (ko) 2011-04-06 2011-04-06 색온도 조절 가능한 led 조명 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101085230B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160110280A (ko) 2016-04-28 2016-09-21 (주)지엘티 온도에 따라 색온도를 변화시키는 엘이디 조명등

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100757825B1 (ko) 2006-08-17 2007-09-11 서울반도체 주식회사 발광 다이오드 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100757825B1 (ko) 2006-08-17 2007-09-11 서울반도체 주식회사 발광 다이오드 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160110280A (ko) 2016-04-28 2016-09-21 (주)지엘티 온도에 따라 색온도를 변화시키는 엘이디 조명등

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8963168B1 (en) LED lamp using blue and cyan LEDs and a phosphor
US8598608B2 (en) Light emitting device
TWI463636B (zh) 具有增長波長的藍色色調的高現色性指數照明裝置
US20200126958A1 (en) Light source with tunable cri
JP5181505B2 (ja) 発光装置
KR20120093181A (ko) 광혼합재를 포함하는 고상 조명 디바이스
JP2009065137A (ja) 発光装置
KR20110026490A (ko) 광혼합재를 포함하는 고상 조명 디바이스
JP2008218485A (ja) 発光装置
JP2005079583A (ja) 広域スペクトルAl(1−x−y)InyGaxN発光ダイオードおよび固体白色発光デバイス
JP5834257B2 (ja) 可変色発光装置及びそれを用いた照明器具
US20130015461A1 (en) Light-emitting Device Capable of Producing White Light And Light Mixing Method For Producing White Light With Same
KR20120133264A (ko) 발광소자 렌즈, 이를 포함하는 발광소자 모듈 및 이를 이용한 발광소자 모듈의 제조방법
KR20080080171A (ko) 고체 광원, 및 그를 포함하는 램프, 백라이트 유닛,디스플레이 모듈 및 휴대용 전자 장치와, 원하는 색 점의광을 생성하는 방법
CN102024804B (zh) 能够提高演色性及亮度的混光式发光二极管封装结构
JP2008218998A (ja) 発光装置
JP2014017459A (ja) 照明装置
KR101493708B1 (ko) 백색 발광 장치
KR101085230B1 (ko) 색온도 조절 가능한 led 조명 및 그의 제조방법
JP5344149B2 (ja) Led装置の製造方法
JP2015106502A (ja) 照明装置
KR20140056417A (ko) 헥사 구조를 갖는 led 패키지
KR20220145076A (ko) Led 조명 및 그의 제조 방법
TWI385782B (zh) 白光發光元件
JP2019091648A (ja) 調色led照明装置および照明器具

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141107

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151112

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161115

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171024

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191114

Year of fee payment: 9