KR101417874B1 - 고연색성 백색 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

고휘도의 청색 LED칩을 여기 광원으로 하면서도 높은 연색성을 갖는 조명용 백색 LED 소자가 개시된다. 본 발명은 420nm~460nm의 여기 파장을 갖는 청색 LED 칩과 상기 청색 LED 칩의 발광면을 덮고, 상기 청색 LED 칩의 여기 파장에 의해 여기되어 발광하는 형광체층을 포함하는 백색 발광 램프로서, 상기 형광체층은, 450~499nm의 발광 파장을 갖는 제1 형광체; 500~540nm 의 발광 파장을 갖는 제2 형광체; 및 600~650nm 의 발광 파장을 갖는 제3 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자를 제공한다. 본 발명에 따르면, 높은 연색성 지수를 가지면서 발광 휘도가 높은 백색 LED 소자를 구현할 수 있다.

Description

고연색성 백색 발광 소자 {White Light Emitting Device with High Color Rendering Index}
본 발명은 조명용 백색 LED 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고휘도의 청색 LED칩을 여기 광원으로 하면서 높은 연색성을 갖는 조명용 백색 LED 소자에 관한 것이다.
1990년대 후반 청색 LED의 상용화가 이루어짐에 따라, 청색 LED 칩을 여기 광원으로 하고, 이 파장대의 여기 광원을 흡수하여 황색 파장의 광을 발광하는 YAG(Yittrium Aluminium Garnet)와 같은 형광체를 사용하는 백색 LED 소자가 등장하게 되었다. 이 백색 LED는 높은 휘도를 가진다는 점에서 유리하나, 청색과 황색의 파장 간격이 넓어 색분리로 인한 섬광 효과가 나타나서 색좌표가 동일한 백색 LED의 양산에 어려움이 있었고, 특히 조명 광원에서 중요한 특성인 색온도(Color Temperature; CT)와 연색성 평가 지수(Color Rendering Index; CRI)의 조절이 매우 어렵다는 단점을 갖는다. 이와 같은 통상적인 백색 LED의 연색 평가 지수는 75~80에 머물러 있었다.
이러한 문제점에 따라, 자외선 LED 칩 상에 R/G/B의 다층 형광 물질을 도포하여 백열 전구와 같이 넓은 영역의 발광 스펙트럼을 가지며 우수한 색안정성을 갖는 백색 LED 소자가 개발되었다. 이 백색 LED는 CT와 CRI의 조절이 용이하여 조명용 LED의 광원으로 부각되었다(일본공개특허 제2002-171000호 공보). 그러나, UV 칩을 여기 광원으로 하는 백색 LED는 휘도가 청색 LED 칩을 이용한 백색 LED 소자에 비해 낮다는 단점을 갖는다.
한편, 그 밖에도 R/G/B와 같은 멀티 LED 칩을 조합하여 백색을 구현하는 방법이 있으나, 이 방법은 각 칩마다 동작 전압이 불균일하고, 주변 온도에 따라 칩의 출력이 변화하여 색도 좌표가 달라지는 등의 단점을 갖는다.
이와 같이, 백색 LED의 구현을 위해 다양한 방식이 개발되어 왔지만, 청색 LED가 나타내는 고휘도 특성으로 인해 청색 LED를 여기 광원으로 하되, 황색 형광체를 대신하여 녹색 및 적색 형광체를 사용하는 백색 LED에 대한 연구가 진행되고 있다(공개특허 제2008-0063709호). 이 경우 색재현성이 어느 정도 증가하나 아직 충분하지 못한 실정이다. 예컨대, 전술한 녹색 및 적색 형광체를 포함하는 백색 LED 램프는 R9(Red)나 R12(Blue) 등의 특정한 색에 대해 낮은 연색성 평가 지수를 나타낸다는 단점을 나타내고 있다.
또한, 백색 LED 장치에 사용된 적색 또는 녹색 형광체가 외부 에너지 등에 의해 손상되는 등 형광체 재료의 불안정성으로 인해 제품의 신뢰성이 양호하지 못한 문제를 갖고 있다.
상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 청색 LED 칩을 여기 광원으로 하는 고연색성의 백색 LED 칩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고연색성 및 높은 발광 휘도의 구현을 위해 각 형광체의 조성 및 입도 분포를 최적화하는 기법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 420nm~460nm의 피크 파장을 갖는 청색 LED 칩과 상기 청색 LED 칩의 발광면을 덮고, 상기 청색 LED 칩의 여기 파장에 의해 여기되어 발광하는 형광체층을 포함하는 백색 발광 램프로서, 상기 형광체층은, 450~499nm의 발광 파장을 갖는 제1 형광체; 500~540nm 의 발광 파장을 갖는 제2 형광체; 및 600~650nm 의 발광 파장을 갖는 제3 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자를 제공한다.
본 발명에서 상기 제1 형광체는 상기 청색 LED 칩의 피크 파장보다 높은 파장의 발광 피크를 갖는다.
또한, 본 발명에서 상기 제1 형광체는 (Ba,Eu)SiO2(O,Cl)2N2 을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 제2 형광체는 (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu 또는 Si6-ZＡlZOZN8-Z:Eu(0.1<z<0.3)을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 제3 형광체는 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 또는 CaAlSiN3:Eu을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 제1 형광체는 상기 제2 형광체 및 제3 형광체 보다 높은 평균 입경을 갖는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 제2 형광체 및 제3 형광체는 평균 입경이 10 미크론 미만인 입자들로 구성될 수 있고, 상기 제2 형광체 및 제3 형광체는 입도 분포가 1~11 미크론 범위에 존재할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 제1 형광체의 최소 입경은 상기 제2 형광체 및 제3 형광체의 평균 입경보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 제1 형광체의 최소 입경은 상기 제2 형광체 및 제3 형광체의 최대 입경보다 같거나 클 수 있다.
또한, 상기 제1 형광체의 최소 입경은 상기 제2 형광체 및 제3 형광체의 최대 입경보다 작고 평균 입경보다는 크도록 설계될 수 있다.
본 발명에 따르면, 청색 LED 칩을 여기 광원으로 하는 고연색성의 백색 LED 칩을 제공할 수 있게 한다. 본 발명의 백색 LED 칩은 특히 R9 및 R12 등의 특수 색상에 대한 높은 연색성을 나타낸다.
또한, 본 발명은 각 형광체의 색상별 입도 분포를 조절함으로써 고연색성 및 높은 발광 휘도의 구현을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백색 LED 소자를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에서 조대 형광체의 입도 분포(A)와 미세 형광체의 입도 분포(B)를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 종래와 같은 YAG 형광체를 구비한 백색 LED 소자의 발광 스펙트럼이다.
도 4 내지 도 9는 순서대로 각각 본 발명의 실시예 1 내지 6에 따른 백색 LED 소자의 발광 스펙트럼이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백색 LED 소자를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, LED 소자(100)는 베이스 기판(110) 상에 장착된 LED 칩(130)을 포함한다. 상기 LED 소자(100)는 금속과 같은 기판(metal PCB)(200) 상에 표면실장 방식(SMT)으로 볼 그리드 접합(210)되어 LED 패키지를 구성할 수 있다. 물론 도시된 패키지 구조는 본 발명의 LED 소자의 적용 예를 예시한 것으로, 본 발명은 다른 패키징 방식에도 적용 가능하다.
상기 LED 소자(100)의 베이스 기판(110) 상에는 소정 형상 예컨대 원통 형상의 프레임(150)이 설치되며, 상기 프레임의 내면에는 LED 칩(130)으로부터 방출되는 광을 효율적으로 반사시키기 위한 리플렉터가 설치된다. 도시하지는 않았지만, 상기 LED 칩(130)의 하나의 전극은 본딩 와이어를 개재하여 프레임(170)과 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 상기 LED 칩(130)의 다른 전극은 베이스 기판 상의 금속 배선과 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 LED 칩(130)으로는 420nm~460nm의 피크 파장을 갖는 발광 다이오드를 포함한다. 상기 발광 다이오드로는 InGaN계 또는 GaN계 등의 발광 다이오드가 사용될 수 있다. 본 발명에서 LED 칩을 대신하여 레이저 다이오드와 같은 다른 발광 소자가 사용될 수 있음은 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다.
상기 LED 칩(130)은 형광체층(150)에 의해 둘러싸여 있다. 상기 형광체층(150)은 상기 LED 칩(130)의 발광 파장에 의해 여기되어 소정 파장의 광을 방출하는 형광체(152, 154)를 포함한다. 본 발명에서 상기 형광체는 바람직하게는 분말 형태로 제공된다. 이를 위해 상기 형광체층(150)은 상기 형광체를 분산 및 고정하며 상기 LED 칩(130)을 밀봉하는 투명 수지를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 투명 수지로는 통상의 실리콘 수지나 에폭시 수지 등이 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 형광체(152, 154)는 상이한 조성의 형광 물질로 구성된다. 바람직하게는 상이한 발광 파장을 갖는 최소한 3 종의 형광 물질을 포함한다. 본 발명에서 상기 형광체(152, 154)는 상기 LED 칩에서 방출되는 광에 의해 여기되어 청색광을 발하는 제1 형광체(B), 녹색광을 발하는 제2 형광체(G) 및 적색광을 발하는 제3 형광체(R)를 포함한다. 본 발명에서 상기 제1, 제2 및 제3 형광체는 산화물 또는 질화물인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 제1 형광체(B)는 상기 LED 칩(100)의 청색 광에 의해 여기되어 450~499nm 범위에서 피크 파장을 갖는 광을 방출한다. 상기 제1 형광체의 발광 피크 파장은 상기 LED 칩(100)에서 방출되는 광의 피크 파장 보다 소폭 크다.
본 발명에서 상기 제1 형광체(B)로는 청색 형광체로는 다음의 화학식으로 표현되는 형광체가 사용되는 것이 바람직하다.
(화학식 1)
BaSi2(O,Cl)2N2:Eu
본 발명에서 상기 제2 형광체는 상기 LED 칩(100)의 출사광에 의해 여기되어 500~540nm 범위에서 피크 파장을 갖는 광을 방출한다.
본 발명에서 상기 제2 형광체(G)로는 다음의 화학식 2 및 3으로 표현되는 형광체가 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다.
(화학식 2)
(Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu
(화학식 3)
Si6-ZＡlZOZN8-Z:Eu (0.1<z<0.3)
본 발명에서 상기 제3 형광체는 상기 LED 칩(100)의 출사광에 의해 여기되어 600~650nm 범위에서 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 제3 형광체로는 다음의 화학식 4 및 5로 표현되는 형광체가 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다.
(화학식 4)
(Sr, Ca)AlSiN3:Eu
(화학식 5)
CaAlSiN3:Eu
또한, 본 발명에서 상기 형광체는 최소한 2 종 이상의 입도 분포를 갖는 것이 조합되어 사용되는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에서 상기 조대한 입자 크기를 갖는 형광체(152)와 미세한 입자 크기를 갖는 형광체(154)가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에서 조대 형광체의 입도 분포(A)와 미세 형광체의 입도 분포(B)를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 조대 형광체(A)의 평균 입경은 미세 형광체(154)의 평균 입경보다 크다. 예컨대, 본 발명에서 상기 조대 형광체의 평균 입경은 10 미크론 이상이고, 상기 미세 입자의 평균 입경은 10 미크론 미만일 수 있다. 상기 조대 형광체(152)와 상기 미세 형광체(154)의 평균 입경의 차는 바람직하게는 5~10 미크론 범위에 있는 것이 바람직하다.
또 다른 구현예로, 상기 조대 형광체(152)는 상기 미세 형광체(154)는 입도 분포가 겹치지 않도록 설계될 수 있다. 예컨대 조대 형광체(152)의 최소 크기 입자는 상기 미세 형광체(154)의 최대 크기 입자에 비해 큰 입경을 가질 수 있다. 이를 위해, 도 2의 (b)와 같이 조대 형광체 입자들 중 소정 입경(dmin) 미만의 입자는 선별적으로 제거될 수 있다. 더불어, 미세 형광체 입자들 중 소정 입경(dmax) 이상의 입자 또한 선별적으로 제거될 수 있다. 이 때, 도시된 바와 같이 dmax < dmin인 경우 조대 형광체(152) 및 미세 형광체(154)의 입도 분포는 상호 간에 중첩되지 않은 상태로 존재할 수 있게 된다.
도 2의 (c)는 이와 같은 선별적 제거의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하면, 조대 형광체의 선별적 제거를 위한 기준 입경(dmin)과 미세 형광체의 선별적 제거를 위한 기준 입경(dmax)은 양 형광체의 입도 분포가 중첩되도록 선택된다. 즉 dmax > dmin이다. 그러나, 이 때에도 상기 조대 형광체의 최소 입경은 상기 미세 형광체의 평균 입경보다는 작은 것이 바람직하다.
이와 같은 조대 형광체와 미세 형광체 입자의 선별적 제거는 특정 크기의 메쉬에 대한 통과 여부로 설계될 수 있다. 예컨대, 메쉬 눈금 10 미크론을 기준으로 하여, 이를 통과한 입자는 미세 형광체로 수득될 수 있고, 이를 통과하지 않은 입자는 조대 입자로 수득될 수 있다. 물론, 각 형광체의 선별적 제거를 위해 상이한 크기의 메쉬가 사용될 수 있음은 물론이다.
본 발명에서 이와 같은 입도 분포는 조대 입자가 형성하는 공극 사이에 미세 입자가 배치되도록 하여 높은 밀도의 형광체 배열을 가능하게 한다.
또한, 본 발명에서 이러한 입도 분포는 발광 효율과 연색성 평가 지수를 최적화하도록 형광체별 입도 설계에 적용될 수 있다.
예컨대, 본 발명은 연색성 평가 지수 R9의 향상을 위해 청색 형광체인 제1 형광체를 포함한다. 이 경우, 전체적인 형광체의 발광 효율의 향상을 위해 높은 발광 효율을 갖는 녹색 형광체인 제2 형광체를 추가적으로 도입할 필요가 있다. 그러나, 이것은 형광체층을 구성하는 형광체와 투명 수지 간의 설계 가능한 체적 분율의 한도 내에서 수행되어야 한다. 이러한 문제점은 제1 형광체와 제2 형광체의 상이한 입도 분포를 통해 달성될 수 있다. 예컨대, 본 발명에서 제1 형광체는 조대 형광체에 해당하는 입도 분포를 가지도록 설계될 수 있다. 반면, 제2 형광체는 미세 형광체에 해당하는 입도 분포를 가지도록 설계될 수 있다. 이와 같은 형광체 조성 및 입도 설계는 제2 형광체가 제1 형광체가 형성하는 골조의 공극에 배치되는 것을 가능하게 하며, 그에 따라 부피 분율의 증가를 최소화하면서 발광 효율의 향상을 목적하는 특정 형광체만의 추가적 도입을 가능하게 할 수 있다.
물론, 상술한 예는 본 발명의 바람직한 실시예 중 하나를 설명한 것이고, 발광 효율 또는 연색성의 향상을 위해 다양한 설계가 적용될 수 있다. 발광 효율 보다 R9, R 12 등의 연색성 지수의 개선이 보다 바람직한 경우 제1 형광체 및 제3 형광체는 미세 형광체로 구성될 수 있고, 제2 형광체는 조대 형광체로 구성될 수 있을 것이다. 그 밖에 특정 색상에 대한 연색성 지수의 향상이 요구되는 경우 상술한 3 종의 입도 분포 설계를 적절히 적용함으로써 이를 구현할 수 있다는 것은 이 기술 분야의 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다.
<실시예 1~6>
청색 형광체(B)로 D50이 14.5㎛인 (Ba,Eu)Si2(O,Cl)2N2, 녹색 형광체(G)로 각각 D50이 20±2㎛인 (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu과 D50이 20±5㎛인 Si6-ZＡlZOZN8-Z: Eu (0.1<z<0.3), 적색 형광체(R)로 D50이 15±2㎛인 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 및 평균 입경이 13±2㎛인 CaAlSiN3:Eu 를 준비하였다.
전술한 형광체의 조합으로 도 1에 도시된 바와 같은 백색 LED 소자(100)를 구현하였다. LED 칩으로는 발광 피크 파장이 440~460 nm인 청색 LED 칩을 사용하였다. 상기 LED 칩 상에 실리콘 수지와 형광체를 표 1에 도시된 무게 분율로 혼합한 슬러리를 주입하고 150~180℃의 온도에서 열처리 하여 실리콘 수지를 경화하였다.
구분
 청색형광체
(중량%)		 녹색형광체(중량%) 적색형광체(중량%) 실리콘수지
(중량%)
(Ba,Eu)Si2(O,Cl)2N2 (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu Si6-ZＡlZOZN8-Z:E:Eu (Sr,Ca)AlSiN3:Eu CaAlSiN3:Eu
실시예1 9.2 0.7 90.1
실시예2 8.4 1.2 90.6
실시예3 9.6 1.1 89.3
실시예4 7.3 9.4 1.5 81.8
실시예5 6.5 10.3 0.4 82.8
실시예6 6.1 14.4 1.6 77.9
<비교예>
형광체로 통상의 황색 형광체인 이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 형광체를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지로 백색 LED 소자를 제조하였다. 이 소자의 형광체층은 93.4 중량%의 실리콘 수지와 6.2 중량%의 YAG 형광체가 사용되었다.
실시예 및 비교예에 따른 백색 LED 소자 샘플의 상관 색온도(CCT), 휘도 및 연색성 평가 지수(CRI)를 측정하였다.
휘도 측정 및 연색성 평가 지수는 각 소자에 60 mA의 전류를 기준으로 하였고, 측정 장비는 인스트루먼트사의 CAS 140 스펙트로미터 및 오쯔까 덴시사제 MCPD 장치를 사용하였으며, 일본 공업 규격(JIS Z 8726-1990)에 따라 측정하였다. 측정 결과를 표 2에 나타내었다.
구분 상관색온도(K) 평균연색지수 휘도(lm/w)
실시예1 6589 84.8 137
실시예2 6896 90.3 132
실시예3 6896 91.4 133
실시예4 6345 96.8 132
실시예5 6642 96.3 133
실시예6 6644 98.9 134
비교예1 6843 69.1 139
표 2로부터 청색 형광체를 포함하여 3 종의 상이한 형광체를 갖는 실시예 4~6이 녹색 및 적색 형광체만을 포함하는 실시예 1 내지 3에 비해 우수한 평균 연색 지수를 나타내는 것을 알 수 있다.
도 3 내지 도 9는 각각 비교예 및 실시예 1 내지 6의 소자 샘플의 발광 스펙트럼이다.
또한, 아래 표 3은 샘플 광원에 대한 색상별 연색성 분포를 나타낸 표이다.
Figure 112013089671638-pat00001
위 도면들과 표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 4 내지 6은 비교예 와 실시예 1 내지 3과 비교할 때, 특정 색상 R9(Blue), R12(Red)에 대해 높은 연색성을 나타내는 것을 알 수 있다.
<실시예 7~11>
실시예 1~6에 사용된 마찬가지로, 청색 형광체(B)로 (Ba,Eu)Si2(O,Cl)2N2, 녹색 형광체(G)로 (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu, 적색 형광체(R)로 CaAlSiN3:Eu를 준비하였다.
준비된 형광체를 메쉬 크기 11 미크론을 기준으로 체거름하여 선별하고, 메쉬를 통과하거나 메쉬에 잔류하는 분말로 분리한 후, 표 4와 같이 그 중 1종의 형광체를 사용하여, 입도 분포에 따른 소자의 발광 특성을 평가하였다. 입도 분포를 제외한 소자의 제조 및 특성 평가는 실시예 1 내지 6과 마찬가지 조건으로 하였다.
각 실시예에서 혼합 상태의 형광체의 총 부피는 실질적으로 동일한 값을 갖도록 설계하였다.
구분 형광체 배합 비율(중량%) 실리콘
배합비율
(중량%)
청색형광체(B) 녹색형광체(G) 적색형광체(R)
1~10.9um 11~20um 1~10.9um 11~20um 1~10.9um 11~20um
실시예 7 7.5% 9.9% 1.0% 82.6%
실시예 8 6.3% 9.4% 1.5% 82.8%
실시예 9 6.1% 11.2% 0.8% 81.9%
실시예 10 7.4% 9.1% 1.1% 82.4%
실시예 11 6.8% 13.6% 1.7% 77.9%
아래 표 5는 실시예 7 내지 11에 대한 특성 평가 결과를 나타낸 것이다.
구분 상관색온도(K) 연색성평가지수 휘도(lm/w)
실시예 7 6438K 95.9 132
실시예 8 6144K 96.3 131
실시예 9 6778K 96.1 132
실시예 10 6347K 96.5 133
실시예 11 6864K 98.4 138
청색, 녹색 및 적색 형광체를 모두 11 미크론 이상의 조대 형광체를 사용한 경우(실시예 7)을 기준으로 볼 때, 적색 형광체를 미세 형광체로 대체한 실시예 8의 경우 형광체의 휘도의 변화는 거의 없으나, 적색 형광체의 함량 비율을 높일 수 있고 그 결과 연색성 평가 지수가 상승함을 확인할 수 있다. 녹색 형광체만을 미세 형광체로 포함하는 실시예 9와 청색 형광체를 미세한 형광체로 포함하는 실시예 10ㅇ의 경우에도 마찬가지 경향을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 11에 나타난 바와 같이, 청색 형광체를 조대 형광체로 포함하고, 녹색 및 적색 형광체를 미세 형광체로 포함하는 경우 녹색 및 적색 형광체의 함량을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 연색성 평가 지수와 휘도가 동시에 증가함을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 LED 소자
110 베이스 기판
130 LED 칩
150 형광체층
152, 154 형광체
170 프레임
200 PCB
210 볼 그리드 접합

Claims (11)

  1. 440nm~460nm의 여기 파장을 갖는 청색 LED 칩과 상기 청색 LED 칩의 발광면을 덮고, 상기 청색 LED 칩의 여기 파장에 의해 여기되어 발광하는 형광체층을 포함하는 백색 발광 램프로서,
    상기 형광체층은,
    480~499nm의 발광 피크 파장을 갖는 제1 형광체;
    500~540nm의 발광 피크 파장을 갖는 제2 형광체; 및
    600~650nm의 발광 피크 파장을 갖는 제3 형광체를 포함하고,
    평균 연색 지수가 90% 이상이고, R9가 90% 이상인 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 형광체는 (Ba,Eu)SiO2(O,Cl)2N2 를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 형광체는 (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu 또는 Si6-ZＡlZOZN8-Z: Eu (0.1 < z < 0.3) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3 형광체는 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 또는 CaAlSiN3:Eu를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 형광체 및 제3 형광체는 평균 입경이 10 미크론 미만인 입자들로 구성되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160025438A (ko) * 2014-08-27 2016-03-08 서울반도체 주식회사 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법
KR20160035103A (ko) 2014-09-03 2016-03-31 송인실 혼합광 생성장치
WO2017007209A1 (ko) * 2015-07-08 2017-01-12 엘지이노텍 주식회사 발광장치
KR20170134241A (ko) * 2016-05-26 2017-12-06 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 발광 장치
WO2019050260A1 (ko) * 2017-09-06 2019-03-14 지엘비텍 주식회사 D50, d65 고연색성 표준 led 발광 모듈 및 조명 장치
KR102159984B1 (ko) * 2020-06-22 2020-09-28 주식회사 네오스라이트 고연색성 비전 세이프가드용 엘이디 광원
KR102166276B1 (ko) * 2020-06-22 2020-10-16 주식회사 네오스라이트 고연색성 비전 세이프가드용 엘이디 등기구
US10982824B2 (en) 2017-09-06 2021-04-20 Glbtech Co., Ltd. High color rendering D50/D65 standard LED illuminant module and lighting apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006118104A1 (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Kabushiki Kaisha Toshiba 白色ｌｅｄおよびそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置
KR20120043115A (ko) * 2009-09-17 2012-05-03 도시바 마테리알 가부시키가이샤 백색 발광 램프 및 그것을 포함하는 백색 ｌｅｄ 조명 장치
KR20130018529A (ko) * 2011-08-02 2013-02-25 에버라이트 일렉트로닉스 컴패니 리미티드 형광 조성물 및 이를 이용한 백색광 발광 장치
KR20130103360A (ko) * 2012-03-09 2013-09-23 가부시끼가이샤 도시바 백색 발광 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006118104A1 (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Kabushiki Kaisha Toshiba 白色ｌｅｄおよびそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置
KR20120043115A (ko) * 2009-09-17 2012-05-03 도시바 마테리알 가부시키가이샤 백색 발광 램프 및 그것을 포함하는 백색 ｌｅｄ 조명 장치
KR20130018529A (ko) * 2011-08-02 2013-02-25 에버라이트 일렉트로닉스 컴패니 리미티드 형광 조성물 및 이를 이용한 백색광 발광 장치
KR20130103360A (ko) * 2012-03-09 2013-09-23 가부시끼가이샤 도시바 백색 발광 장치

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160025438A (ko) * 2014-08-27 2016-03-08 서울반도체 주식회사 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법
KR102441273B1 (ko) * 2014-08-27 2022-09-08 서울반도체 주식회사 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법
KR20160035103A (ko) 2014-09-03 2016-03-31 송인실 혼합광 생성장치
US10103292B2 (en) 2014-09-03 2018-10-16 In-Sil Song Mixed-light generation apparatus
WO2017007209A1 (ko) * 2015-07-08 2017-01-12 엘지이노텍 주식회사 발광장치
KR20170006534A (ko) * 2015-07-08 2017-01-18 엘지이노텍 주식회사 발광장치
US10475966B2 (en) 2015-07-08 2019-11-12 Lg Innotek Co., Ltd. Lighting emitting apparatus
KR102423748B1 (ko) * 2015-07-08 2022-07-22 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 발광장치
KR102262785B1 (ko) 2016-05-26 2021-06-08 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 발광 장치
KR20170134241A (ko) * 2016-05-26 2017-12-06 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 발광 장치
WO2019050260A1 (ko) * 2017-09-06 2019-03-14 지엘비텍 주식회사 D50, d65 고연색성 표준 led 발광 모듈 및 조명 장치
US10982824B2 (en) 2017-09-06 2021-04-20 Glbtech Co., Ltd. High color rendering D50/D65 standard LED illuminant module and lighting apparatus
KR102166276B1 (ko) * 2020-06-22 2020-10-16 주식회사 네오스라이트 고연색성 비전 세이프가드용 엘이디 등기구
KR102159984B1 (ko) * 2020-06-22 2020-09-28 주식회사 네오스라이트 고연색성 비전 세이프가드용 엘이디 광원

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