KR101549836B1 - 다양한 색 온도의 백색광을 제공할 수 있는 발광 장치 및 발광 시스템 - Google Patents
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Abstract
다양한 색 온도의 백색광을 제공할 수 있는 발광 장치 및 발광 시스템이 제공된다. 상기 발광 장치는 구동 바이어스에 의해 동작되어 제1 광을 발생시키는 발광 소자와, 제1 광의 일부를 파장 변환하여 제2 광을 발생시키는 형광체를 포함하는 형광층을 포함하고, 제1 광과 제2 광을 이용하여 백색광을 발생시키되, 구동 바이어스의 제1 레벨에서, 형광체는 최대 변환 효율을 갖고, 구동 바이어스의 제1 레벨과 다른 제2 레벨에서, 발광 소자는 최대 발광 효율을 갖는다.
Description
백색광을 발생시킬 수 있는 발광 장치 및 발광 시스템에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)와 같은 발광 소자는, 전자와 홀의 결합에 의해 광을 발산한다. 이러한 발광 소자는 소비 전력이 적고, 수명이 길고, 협소한 공간에서도 설치 가능하며, 진동에 강한 특성을 지닌다.
발광 장치는 제조 방법에 따라 여러가지 파장의 광을 발생시킬 수 있는데, 예를 들어, 청색광, UV광, 백색광 등을 발생시킬 수 있다.
예를 들어, 백색광을 발생시킬 수 있는 백색 발광 장치의 제조 방법을 예로 들면 다음과 같다. 청색광을 발생시키는 청색 발광 소자에 황색 형광체를 도포하여 청색을 띠는(bluish) 백색광을 발생시키는 백색 발광 장치를 만들 수 있다. 또는, 청색 발광 소자에 황색 형광체와 적색 형광체를 도포하여 적색을 띠는(reddish) 백색광을 발생시키는 백색 발광 장치를 만들 수 있다.
그런데, 예로 들은 2가지 백색 발광 장치는 모두 정해진 색 온도에서(즉, 청색을 띠는 백색에서, 또는 적색을 띠는 백색에서) 최대 효율을 낼 수 있도록, 형광체 도포 기술이 개발되어 왔다. 따라서, 하나의 백색 발광 장치가 다양한 색 온도의 백색광을 제공할 수 없었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다양한 색 온도의 백색광을 제공할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 다양한 색 온도의 백색광을 제공할 수 있는 발광 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 일 태양은 구동 바이어스에 의해 동작되어 제1 광을 발생시키는 발광 소자와, 제1 광의 일부를 파장 변환하여 제2 광을 발생시키는 형광체를 포함하는 형광층을 포함하고, 제1 광과 제2 광을 이용하여 백색광을 발생시키되, 구동 바이어스의 제1 레벨에서, 형광체는 최대 변환 효율을 갖고, 구동 바이어스의 제1 레벨과 다른 제2 레벨에서, 발광 소자는 최대 발광 효율을 갖는다.
여기서, 구동 바이어스의 레벨을 조절하여 백색광의 색 온도를 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 구동 바이어스의 제1 레벨에서 백색광 내에서 제2 광이 가장 우세하고(dominant), 구동 바이어스의 제2 레벨에서 백색광 내에서 제1 광이 가장 우세할 수 있다.
예를 들어, 발광 소자는 청색광을 발생시키는 청색 발광 소자이고, 형광체는 청색광의 일부를 파장 변환하여 적색광을 발생시키는 적색 형광체, 청색광의 일부를 파장 변환하여 황색광을 발생시키는 황색 형광체 또는 청색광의 일부를 파장 변환하여 녹색광을 발생시키는 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 이러한 경우. 구동 바이어스의 제1 레벨에서 적색을 띤(reddish) 백색광이 발생되고, 구동 바이어스의 제2 레벨에서 청색을 띤(bluish) 백색광을 발생시킬 수 있다.
다른 예를 들어, 발광 소자는 UV광을 발생시키는 UV 발광 소자이고, 형광체는 UV광의 일부를 파장 변환하여 적색광을 발생시키는 적색 형광체, UV광의 일부를 파장 변환하여 녹색광을 발생시키는 녹색 형광체와, UV광의 일부를 파장 변환하여 청색광을 발생시키는 청색 형광체를 포함할 수 있다. 여기서, 청색 형광체는 제2 레벨에서 최대 발광 효율을 가질 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 다른 태양은 구동 바이어스에 의해 동작되어 제1 광을 발생시키는 발광 소자와, 제1 광의 일부를 파장 변환하여 제2 광을 발생시키는 제1 형광체와, 제1 광의 일부를 파장 변환하여 제3 광을 발생시키는 제2 형광체를 포함하고, 제1 내지 제3 광을 이용하여 백색광을 발생시키되, 구동 바이어스의 제1 레벨에서, 제1 형광체는 최대 변환 효율을 갖고, 구동 바이어스의 제1 레벨과 다른 제2 레벨에서, 제2 형광체는 최대 변환 효율을 갖는다.
여기서, 구동 바이어스의 레벨을 조절하여 백색광의 색 온도를 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 구동 바이어스의 제1 레벨에서 백색광 내에서 제2 광이 가장 우세하고(dominant), 구동 바이어스의 제2 레벨에서 백색광 내에서 제3 광이 가장 우세할 수 있다.
예를 들어, 발광 소자는 UV광을 발생시키는 UV 발광 소자이고, 제1 형광체는 UV광의 일부를 파장 변환하여 적색광을 발생시키는 적색 형광체이고, 제2 형광체는 UV광의 일부를 파장 변환하여 청색광을 발생시키는 청색 형광체일 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 또 다른 태양은 구동 바이어스에 의해 동작되어 청색광을 발생시키는 청색 발광 소자와, 청색광의 일부를 파장 변환하여 적색광을 발생시키는 적색 형광체를 포함하고, 청색광과 적색광을 이용하여 백색광을 발생시키되, 구동 바이어스의 레벨을 조절하여 적색을 띤(reddish) 백색광을 발생시키거나, 청색을 띤(bluish) 백색광을 발생시킨다.
구체적으로, 구동 바이어스의 제1 레벨에서 적색을 띤 백색광이 발생되고, 구동 바이어스의 제1 레벨과 다른 제2 레벨에서 청색을 띤 백색광을 발생시킬 수 있다. 여기서, 제2 레벨은 제1 레벨보다 높을 수 있다.
또한, 구동 바이어스의 제1 레벨에서 적색 형광체는 최대 변환 효율을 갖고, 구동 바이어스의 제2 레벨에서 청색 발광 소자는 최대 발광 효율을 가질 수 있다.
또한, 청색광의 일부를 파장 변환하여 황색광을 발생시키는 황색 형광체 또는 청색광의 일부를 파장 변환하여 녹색광을 발생시키는 녹색 형광체를 더 포함할 수 있다.
여기서, 구동 바이어스는 DC 전원일 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 시스템의 일 태양은 전술한 발광 장치와, 사용자의 체온을 감지하는 센서를 포함하고, 구동 바이어스의 레벨은 센서에 의해서 제어된다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 시스템의 다른 태양은 전술한 발광 장치를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2, 도 3a 내지 도 3c는 패키지 바디와 발광체 사이의 연결 방식을 구체적으로 도시한 예시적 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6a은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6b은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 13는 본 발명의 제3 내지 제6 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2, 도 3a 내지 도 3c는 패키지 바디와 발광체 사이의 연결 방식을 구체적으로 도시한 예시적 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6a은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6b은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 13는 본 발명의 제3 내지 제6 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서 이용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 이용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 이하 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 이용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 이용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1은 설명의 편의를 위해서 주요 부분만을 단순화 또는 강조하여 도시한 것이다. 도 2, 도 3a 내지 도 3c는 패키지 바디와 발광체 사이의 연결 방식을 구체적으로 도시한 예시적 도면이다. 도 3a 내지 도 3c는 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다. 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 1를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는 패키지 바디(10), 발광 소자(20), 서브 마운트(30), 투명 수지층(50), 형광층(60)를 포함할 수 있다.
발광 소자(20)는 패키지 바디(10) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 패키지 바디(10)는 내부에 슬롯(slot)(12)을 포함할 수 있고, 발광 소자(20)는 슬롯(12) 내에 배치 및 연결될 수 있다. 특히, 슬롯(12)은 측벽이 경사져 있을 수 있다. 발광 소자(20)에서 발생된 광은 측벽에 반사되어 앞으로 나아갈 수 있다.
또한, 도면에서는 발광 소자(20)가 서브 마운트(30)와 연결되어 있고, 서브 마운트(30)와 연결된 발광 소자(20)가 패키지 바디(10)의 슬롯(12) 내에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 서브 마운트(30)를 사용하지 않고, 발광 소자(20)를 직접 패키지 바디(10)상에 설치할 수도 있다.
한편, 패키지 바디(10)와 발광 소자(20)의 연결 방식은 여러 가지가 있을 수 있다. 연결 방식을 예를 들어 설명하면, 도 2, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 것과 같을 수 있다.
우선 도 2 및 도 3a를 참조하면, 발광 소자(20)는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있고, 서브 마운트(30) 상에 마운팅되어 있을 수 있다. 발광 소자(20)는 제1 도전형(예를 들어, n형)의 제1 도전층, 제2 도전형(예를 들어, p형)의 제2 도전층, 상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층 사이에 배치된 발광층, 제1 도전층과 연결된 제1 전극, 제2 도전층과 연결된 제2 전극을 포함한다. 발광 소자(20)에 순방향의 구동 바이어스가 인가되면, 발광층에서 제1 도전층의 캐리어(즉, 전자)와 제2 도전층의 캐리어(즉, 홀)가 만나 결합하면서 광이 발생된다. 이러한 제1 도전층, 제2 도전층, 발광층은 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1)로 이루어질 수 있다.
발광 소자(20)는 제1 전극과 제2 전극 사이에 걸리는 구동 바이어스에 의해 동작될 수 있다. 제1 전극에 인가되는 제1 바이어스와 제2 전극에 인가되는 제2 바이어스의 차이의 절대값이, 구동 바이어스에 해당한다. 여기서, 구동 바이어스는 DC 전원일 수 있다.
한편, 도면에서는 발광 소자(20)가 플립칩 타입 LED(flip chip type LED)로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 발광 소자(20)는 래터럴 타입 LED(lateral type LED) 또는 버티컬 타입 LED(vertical type LED)일 수도 있다. 플립칩 타입 LED는 제1 전극, 제2 전극이 패키지의 바닥면을 향하고, 래터럴 타입 LED는 제1 전극, 제2 전극이 패키지의 상면을 향하고, 버티컬 타입 LED는 제1 전극, 제2 전극 중 하나는 패키지의 상면, 다른 하나는 바닥면을 향하게 된다.
또한, 도 2에서는 발광 소자(20)가 탑뷰 타입(top view type)으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광 소자(20)는 사이드뷰 타입(side view type)일 수도 있다. 탑뷰 타입의 경우에는 통상적으로 정사각형 형태가 많고, 1mm × 1mm 사이즈 이상이 많이 사용된다. 탑뷰 타입의 경우에는, 광을 직접 대상물에 방사하며, 조명 장치, 표시 장치 등에 많이 사용된다. 반면, 사이드뷰 타입의 경우에는 통상적으로 직사각형 형태가 많고, 70㎛ × 300㎛ 사이즈 이상(예를 들어, 150㎛ × 400㎛)이 많이 사용되나, 적용되는 장치에 따라서 변경 가능하다. 사이드뷰 타입의 경우에는, 모바일 장치(휴대폰, MP3 플레이어, 내비게이션(Navigation) 등), 표시 장치 등에 많이 사용된다. 탑뷰 타입과 사이드뷰 타입은 크기나 형태에서 차이가 있을 뿐, 구성이나 동작은 실질적으로 동일하다.
또한, 발광 소자(20)는 청색(blue) 광(즉, 청색 파장의 광)을 발생시키는 청색 발광 소자(20)일 수도 있고, UV 광을 발생시키는 UV 발광 소자(20)일 수도 있다.
패키지 바디(10)의 슬롯(12) 내에 발광 소자(20)가 배치되는데, 슬롯(12)은 발광 소자(20)보다 크다. 발광 소자(20)에서 발생된 광이 슬롯(12)의 측벽(12a)에 반사되는 정도, 반사 각도, 슬롯(12)을 채우는 투명 수지층(50)의 종류, 형광체층(60)의 종류 등을 고려하여, 슬롯(12)의 크기를 결정하는 것이 좋다. 또한, 발광 소자(20)가 슬롯(12)의 가운데에 놓이는 것이 좋다. 발광 소자(20)와 측벽(12a)까지의 거리가 동일하게 되면, 색도(色度)의 불균일을 방지하기 쉽다.
이러한 패키지 바디(10)는 내광성이 뛰어난 실리콘 수지, 에폭시수지, 아크릴 수지, 유리어수지, 불소수지, 이미드 수지 등의 유기물질이나 유리, 실리카겔 등의 내광성이 뛰어난 무기물질을 이용할 수 있다. 또한, 제조공정시의 열로 수지가 용융되지 않도록, 열강화성수지를 사용할 수 있다. 또한 수지의 열응력을 완화시키기 위해, 질화 알루미늄, 산화 알루미늄 및 그러한 복합 혼합물 등의 각종 필러를 혼입해도 좋다. 또한, 패키지 바디(10)는 수지에 한정되지 않는다. 패키지 바디(10)의 일부(예를 들어, 측벽(12a)), 또는 전부에 금속 재료나 세라믹스 재료를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 패키지 바디(10) 전부를 금속 재료를 사용할 경우, 발광 소자(20)에서 발생된 열을 외부로 방출하기 용이하다. 도 3a에서는 패키지 바디(10) 전부가 금속 재료인 경우를 도시하였다.
또한, 패키지 바디(10)에는 발광 소자(20)와 전기적으로 연결된 리드(14a, 14b)가 설치된다. 발광 소자(20)는 서브 마운트(30)와 전기적으로 연결되고, 서브 마운트(30)와 리드(14a, 14b)는 예를 들어, 와이어(16a, 16b)를 통해서 연결될 수 있다. 한편, 리드(14a, 14b)는 열전도성이 높은 물질을 사용하는 것이 좋다. 발광 소자(20)에서 발생된 열이 리드(14a, 14b)를 통해서 직접 외부로 방출될 수 있기 때문이다.
한편, 도 3b에 도시된 발광 장치가, 도 3a에 도시된 발광 장치와 다른 점은, 서브 마운트(30)와 리드(14a, 14b)가 와이어(도 3a의 16a, 16b)를 통해서 연결되지 않고, 서브 마운트(30) 내에 설치된 비아(via)(32)를 통해서 연결된다는 점이다.
또한, 도 3c에 도시된 발광 장치가, 도 3a에 도시된 발광 장치와 다른 점은, 서브 마운트(30)와 리드(14a, 14b)가 와이어(도 3a의 16a, 16b)를 통해서 연결되지 않고, 서브 마운트(30)의 상면, 측면, 배면을 따라 설치된 배선(interconnection)(34)를 통해서 연결된다는 점이다.
도 3b의 발광 장치와 도 3c의 발광 장치는 와이어를 이용하지 않기 때문에, 발광 장치의 크기를 줄일 수 있다.
도 2 내지 도 3b를 이용하여 설명하였듯이, 본 발명이 적용될 수 있는 발광 장치는 여러 가지가 있을 수 있다. 본 명세서에서는 권리범위가 한정적으로 해석되는 것을 방지하기 위해, 이하의 도면에서는 주요 부분만을 단순화 또는 강조하여 도시한다.
다시 도 1을 참조하면, 발광 소자(20) 상에 투명 수지층(50)이 도포되어 있을 수 있다. 구체적으로, 투명 수지층(50)은 슬롯(12)의 적어도 일부를 채울 수 있다. 예를 들어, 도시된 것처럼, 투명 수지층(50)은 슬롯(12)을 완전히 채우지 않고, 슬롯(12)의 90% 정도를 채울 수 있다.
투명 수지층(50)은 패키지 바디(10)의 슬롯(12)을 채울 수 있는 재료라면 특별히 한정하지 않아도 된다. 예를 들면, 투명 수지층(50)은 에폭시 수지, 실리콘 수지, 경질 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 우레탄 수지, 옥세탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지를 이용할 수가 있다
형광층(60)은 투명 수지층(50) 상에 형성되어 있을 수 있다. 구체적으로, 형광층(60)은 투명 수지(62)와 형광체(phosphor)(64)를 혼합한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 투명 수지(62) 없이 형광체(64)만을 포함할 수도 있다.
여기서, 형광체(64)에 대해서 자세히 설명하면, 형광체(64)는 발광 소자(20)에서 나온 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 파장 변환한다. 즉, 형광체(64)는 발광 소자(20)의 1차 발광에 의한 광을 흡수하여, 2차 발광하는 물질이다.
이러한 형광체(64)를 사용하면 발광 장치가 여러가지 색을 나타낼 수 있는데, 백색을 표현하기 위해서는 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다. 발광 소자(20)가 청색광(청색(blue) 파장의 광)을 내보낼 경우(이러한 발광 소자(20)를 청색 발광 소자라 함), 형광층(60)은 청색광의 일부를 파장 변환하여 황색광을 생성하는 황색(yellow) 형광체, 청색광의 일부를 파장 변환하여 적색광을 생성하는 적색(red) 형광체를 포함할 수 있다. 또는, 청색광의 일부를 파장 변환하여 녹색광을 생성하는 녹색(green) 형광체, 청색광의 일부를 파장 변환하여 적색광을 생성하는 적색(red) 형광체를 포함할 수 있다. 즉, 발광 소자(20)가 청색 발광 소자일 경우, 발광 소자(20)가 1차 발광하여 발생된 광과, 형광체가 2차 발광하는 광이 서로 섞여서 백색광을 내게 된다.
또는, 발광 소자(20)가 UV 파장의 광을 내보낼 경우(이러한 발광 소자(20)를 UV 발광 소자라 함), 형광층(60)은 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체(즉, RGB)를 포함할 수 있다.
형광체(64)는 예를 들어, Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 질화물계/산질화물계 형광체, Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이 금속계의 원소에 의해 주로 활력을 받는 알칼리토류 할로겐 애퍼타이트 형광체, 알칼리토류 금속 붕산 할로겐 형광체, 알칼리토류 금속 알루민산염 형광체, 알칼리토류 규산염, 알칼리토류 유화물, 알칼리토류 티오갈레이트, 알칼리토류 질화 규소, 게르만산염, 또는 Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 희토류 알루민산염, 희토류 규산염 또는 Eu 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 유기 및 유기 착체 등에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 구체적인 예로서 아래와 같은 형광체를 사용할 수가 있지만 이에 한정되지 않는다.
Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 질화물계 형광체는 M2Si5N8：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나) 등이 있다. 또, M2Si5N8：Eu 외, MSi7N10：Eu, M1.8Si5O0.2N8：Eu, M0.9Si7O0.1N10：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나) 등도 있다.
Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 산질화물계 형광체는 MSi2O2N2：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나) 등이 있다.
Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이 금속계의 원소에 의해 주로 활력을 받는 알칼리토류 할로겐 애퍼타이트 형광체에는 M5(PO4)3 X：R(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나, X는 F, Cl, Br, I에서 선택되는 적어도 하나, R는 Eu, Mn, Eu에서 선택된 적어도 하나) 등이 있다.
알칼리토류 금속 붕산 할로겐 형광체에는 M2B5O9X：R(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나, X는 F, Cl, Br, I에서 선택되는 적어도 하나, R는 Eu, Mn, Eu에서 선택된 적어도 하나) 등이 있다.
알칼리토류 금속 알루민산염 형광체에는 SrAl2O4：R, Sr4Al14O25：R, CaAl2O4：R, BaMg2Al16O27：R, BaMg2Al16O12：R, BaMgAl10O17：R(R는 Eu, Mn, Eu에서 선택된 어느 하나) 등이 있다.
알칼리토류 유화물 형광체에는 La2O2S：Eu, Y2O2S：Eu, Gd2O2S：Eu 등이 있다.
Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 희토류 알루민산염 형광체에는 Y3Al5O12：Ce, (Y0.8Gd0.2)3Al5O12：Ce, Y3(Al0.8Ga0.2)5 O12：Ce, (Y, Gd)3 (Al, Ga)5 O12의 조성식에서 나타내어지는 YAG계 형광체 등이 있다. 또한, Y의 일부 혹은 전부를 Tb, Lu 등으로 치환한 Tb3Al5O12：Ce, Lu3Al5O12：Ce 등도 있다.
알칼리토류 규산염 형광체에는 실리케이트(silicate)로 구성될 수있으며, 대표적인 형광체로 (SrBa)2SiO4:Eu 등이 있다.
그 외의 형광체에는 ZnS：Eu, Zn2GeO4：Mn, MGa2S4：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나, X는 F, Cl, Br, I에서 선택되는 적어도 하나) 등이 있다.
전술한 형광체는 희망하는 바에 따라 Eu에 대신하거나 또는 Eu에 더하여 Tb, Cu, Ag, Au, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, Ti에서 선택되는 1종 이상을 함유시킬 수도 있다.
또한, 전술한 형광체 이외의 형광체로서, 동일한 성능, 효과를 갖는 형광체도 사용할 수 있다.
여기에서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)의 동작 특성을 설명하면 다음과 같다. 이하에서는 도 3a를 참조하여 설명하지만, 다른 형태의 발광 장치(도 3b, 도 3c의 발광 장치 등)에 적용될 수 있음은 자명하다.
도 1 및 도 3a를 참조하면, 외부에서 제1 바이어스(예를 들어, V- 또는 I- 또는 접지)가 리드(14a)에 인가되면, 제1 바이어스는 와이어(16a), 서브 마운트(30)를 통해서, 발광 소자(20)의 제1 전극에 전달된다. 외부에서 제2 바이어스(예를 들어, V+ 또는 I+)가 리드(14b)에 인가되면, 제2 바이어스는 와이어(16b), 서브 마운트(30)를 통해서, 발광 소자(20)의 제2 전극에 전달된다. 즉, 제1 바이어스와 제2 바이어스의 차이의 절대값인 구동 바이어스가, 발광 소자(20)에 걸리게 된다. 구동 바이어스에 의해 발광 소자(20)는 광을 발생된다. 발광 소자(20)가 청색 발광 소자인 경우 청색광을 발생하고, 발광 소자(20)가 UV 발광 소자인 경우 UV광을 발생한다.
발광 소자(20)에서 발생된 광의 일부는 형광층(60)에서 파장 변환된다. 예를 들어, 황색 형광체는 황색광으로 변환하고, 녹색 형광체는 녹색광으로 변환하고, 적색 형광체는 적색광으로 변환할 수 있다.
발광 소자(20)에서 발생된 광과, 형광층(60)에서 파장 변환된 광은 서로 섞이게 된다. 이와 같은 방식으로 발광 장치(60)는 백색광을 발생하게 된다.
그런데, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는 구동 바이어스의 레벨을 조절하여, 백색광의 색 온도를 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 구동 바이어스가 제1 레벨인 경우, 백색광은 적색을 띤(reddish) 백색광이 될 수 있고, 구동 바이어스가 제1 레벨과 다른 제2 레벨인 경우, 백색광은 청색을 띤(bluish) 백색광이 될 수 있다. 여기서, 제2 레벨은 제1 레벨보다 높을 수 있다.
여기서, 도 7을 참조하면, x축은 구동 바이어스이고, y축은 표준화된 강도이다. 도 7에 도시된 것은, 발광 소자(20)로 UV 발광 소자를 사용하고, 형광층(60) 내의 형광체로 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체를 사용한 경우에, 변화하는 구동 바이어스에 따라 변하는 적색광, 녹색광, 청색광의 표준화된 강도를 측정한 것이다. 여기서, a는 적색광이고, b는 녹색광이고, c는 청색광을 나타낸다.
도면 부호 a를 보면, 적색광의 강도는 구동 바이어스가 높지 않은 상태(예를 들어, 500mA)에서 이미 거의 포화(saturation)되어 있음을 알 수 있다. 즉, 500mA에서의 적색광과 900mA에서의 적색광의 강도가 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 즉, 구동 바이어스가 500mA일 때 적색 형광체는 최대 변환 효율을 갖는다. 최대 변환 효율이란, 각 형광체가 발광 소자로부터 광을 받아 최대로 변환시킬 수 있는 정도를 나타낸다. 예를 들어, 발광 소자로부터 100 정도의 광이 발생된다고 할 때, 형광체의 최대로 변환시킬 수 있는 양이 30이라면, 최대 변환 효율은 30%이다. 이와 같은 최대 변환 효율은 도 7에 도시된 것과 같이 특정 구동 바이어스에서부터는 증가하지 않을 수 있다.
반면, 도면 부호 c를 보면, 500mA에서의 청색광과 900mA에서의 청색광의 강도가 큰 차이가 있음을 알 수 있다. 즉, 구동 바이어스가 900mA 이상이 되어야 청색광의 강도는 포화될 수 있음을 알 수 있다. 만약, 구동 바이어스가 900mA일 때 청색광의 강도가 포화된다면, 청색 형광체가 최대 변환 효율을 갖는 구동 바이어스 값은 900mA이다.
도 7로부터, 각각의 형광체는 각각의 특정 구동 바이어스에서 변환 효율이 최대로 됨을 알 수 있다. 즉, 적색 형광체가 최대 변환 효율을 나타내는 구동 바이어스의 레벨과, 청색 형광체가 최대 변환 효율을 나타내는 구동 바이어스의 레벨은 다를 수 있다.
다시 도 1 및 도 3a를 참조하면, 이러한 특성을 고려하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는 다음과 같은 구성을 갖는다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는, 구동 바이어스에 의해 동작되어 제1 광을 발생시키는 발광 소자(20)와, 제1 광의 일부를 파장 변환하여 제2 광을 발생시키는 형광체(64)를 포함하는 형광층(60)를 포함하고, 제1 광과 제2 광을 이용하여 백색광을 발생시킨다. 그런데, 형광체(64)는 구동 바이어스의 제1 레벨에서 최대 변환 효율을 갖고, 발광 소자(20)는 구동 바이어스의 제1 레벨과 다른 제2 레벨에서 최대 발광 효율을 갖는다.
첫번째 예를 들면, 발광 소자(20)가 청색 발광 소자이고, 형광체(64)는 적색 형광체, 녹색 형광체(또는 황색 형광체)인 경우를 생각하면 다음과 같다.
예를 들어, 청색 발광 소자는 약 900mA에서 최대 발광 효율을 갖고, 적색 형광체는 약 500mA에서 최대 변환 효율을 갖는다고 하자.
그러면, 약 500mA에서 청색 발광 소자는 발광 효율이 최대가 아니기 때문에 청색광을 최대로 발생하지 못하고, 적색 형광체는 받은 청색광을 최대한 적색광으로 변환시킬 수 있다. 따라서, 청색 발광 소자와 적색 형광체에서 나온 광들이 섞여서 생성된 백색광 내에서는 적색광이 우세하기(dominant) 때문에, 발광 장치(1)에서 나오는 백색광은 적색을 띠게(reddish) 된다.
반면, 약 900mA에서 청색 발광 소자는 발광 효율이 최대가 되기 때문에 청색광을 최대로 발생하게 되고, 적색 형광체는 500mA일 때에서 변환했던 양과 비슷한 정도만 변환할 수 있게 된다. 따라서, 청색 발광 소자와 적색 형광체에서 나온 광들이 섞여서 생성된 백색광 내에서는 청색광이 우세하기 때문에, 발광 장치(1)에서 나오는 백색광은 청색을 띠게(bluish) 된다.
두번째 예를 들면, 발광 소자(20)가 UV 발광 소자이고, 형광체(64)는 적색 형광체, 청색 형광체, 녹색 형광체(또는 황색 형광체)인 경우를 생각하면 다음과 같다.
예를 들어, UV 발광 소자는 약 900mA에서 최대 발광 효율을 갖고, 적색 형광체는 약 500mA에서 최대 변환 효율을 갖고, 청색 형광체는 약 900mA에서 최대 변환 효율을 갖는다고 하자.
그러면, 약 500mA에서 UV 발광 소자는 발광 효율이 최대가 아니기 때문에 UV광을 최대로 발생하지 못하고, 적색 형광체는 받은 UV광을 최대한 적색광으로 변환시킬 수 있다. 또한, 청색 형광체는 UV광을 청색광으로 변환시킬 수 있으나, 최대로 많이 변환시킬 수는 없다. 따라서, 적색 형광체, 청색 형광체에서 나온 광들이 섞여서 생성된 백색광 내에서는 적색광이 우세하기(dominant) 때문에, 발광 장치(1)에서 나오는 백색광은 적색을 띠게(reddish) 된다.
반면, 약 900mA에서 UV 발광 소자는 발광 효율이 최대가 되기 때문에 UV광을 최대로 발생하게 되고, 적색 형광체는 500mA일 때에서 변환했던 양과 비슷한 정도만 변환할 수 있게 된다. 또한, 청색 형광체는 최대로 많이 UV광을 청색광으로 변환시킬 수 있다. 따라서, 적색 형광체, 청색 형광체에서 나온 광들이 섞여서 생성된 백색광 내에서는 청색광이 우세하기 때문에, 발광 장치(1)에서 나오는 백색광은 청색을 띠게(bluish) 된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는, 구동 바이어스에 의해 동작되어 제1 광을 발생시키는 발광 소자와, 제1 광의 일부를 파장 변환하여 제2 광을 발생시키는 제1 형광체와, 제1 광의 일부를 파장 변환하여 제3 광을 발생시키는 제2 형광체를 포함하고, 제1 내지 제3 광을 이용하여 백색광을 발생시킨다. 구동 바이어스의 제1 레벨에서, 상기 제1 형광체(64)는 최대 변환 효율을 갖고, 구동 바이어스의 제1 레벨과 다른 제2 레벨에서 제2 형광체(64)는 최대 변환 효율을 가질 수 있다.
여기서 예를 들어 설명하면, 발광 소자는 UV 발광 소자일 수 있고, 제1 형광체는 적색 형광체일 수 있고, 제2 형광체는 청색 형광체일 수 있다. 또한, 백색광을 만들기 위해서 녹색 형광체(또는 황색 형광체)를 더 포함할 수 있다.
UV 발광 소자는 약 1000mA에서 최대 발광 효율을 갖고, 적색 형광체는 약 500mA에서 최대 변환 효율을 갖고, 청색 형광체는 약 900mA에서 최대 변환 효율을 갖는다고 하자. 그러면, 발광 장치(1)에서 나오는 백색광은 500mA에서는 적색을 띠고, 900mA에서 청색을 띠게 된다.
위에서 설명한 방식대로, 구동 바이어스의 레벨을 조절하면 백색광의 색 온도를 변화시킬 수 있다. 구동 바이어스의 제1 레벨(전술한 예에서, 약 500mA)에서 백색광 내에서 제2 광(전술한 예에서, 적색광)이 제1 광(전술한 예에서, 청색광)보다 우세하여(dominant), 백색광은 적색을 띠게 된다. 또한, 구동 바이어스의 제2 레벨(전술한 예에서, 약 900mA)에서 백색광 내에서 제1 광(전술한 예에서, 청색광)이 제2 광(전술한 예에서, 적색광)보다 우세하여, 백색광은 청색을 띠게 된다.
물론, 발광 소자(20)가 제2 레벨에서 최대 발광 효율을 갖는다고 할 때, 발광 장치(1)는 청색을 띠는 백색광은 최대 효율로 발생하게 되고, 적색을 띠는 백색광은 최대 효율로 발생하는 것은 아니다. 하지만, 본원 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는 (약간의 효율 감소가 있지만) 청색을 띠는 백색광뿐만 아니라, 적색을 띠는 백색광을 생성할 수 있다. 즉, 하나의 발광 장치(1)로 다양한 색 온도의 백색광을 생성할 수 있다.
도 4 내지 도 6b은 본 발명의 제2 내지 제5 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도들이다. 본 발명의 제2 내지 제5 실시예에 따른 발광 장치에서 구동 원리는 제1 실시예를 이용하여 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 즉, 구동 바이어스의 레벨을 조절하여 백색광의 색온도를 조절할 수 있다.
우선, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치(2)가 본 발명의 제1 실시예와 다른 점은, 형광층(60) 상에 필터(80)가 형성된다는 점이다. 필터(80)는 특정 파장의 광을 흡수하게 된다. 예를 들어, 필터(80)는 발광 소자(20)에서 1차 발광된 광은 흡수하고, 형광층(60)에서 2차 발광된 광은 흡수하지 않을 수 있다. 이러한 필터(80)는 특정 파장의 광은 흡수하되, 열은 분산시키는 재료를 사용하는 것이 좋다. 예를 들어, 필터(80)로는 무기 염료 또는 유기 염료를 사용할 수 있다.
특히, 발광 소자(20)가 UV발광체일 때, UV 필터(80)가 사용될 수 있다. 과도한 UV광은 인체에 해로울 수 있기 때문이다.
도 5을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치(3)가 본 발명의 제1 실시예와 다른 점은, 형광층(60)이 렌즈 형태로 형성된다는 점이다. 발광 소자(20)에서 나온 광의 광확산/광추출 특성을 향상시키기 위해 형광층(60)이 일정한 곡률을 가질 수 있다. 도 5에서는 볼록 렌즈 형태로 형성되어 있으나, 필요에 따라서는 오목 렌즈 형태로 구현될 수도 있다.
도 6a을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치(4)가 본 발명의 제1 실시예와 다른 점은, 발광 소자(20)와 서브 마운트(30) 상에만 투명 수지층(50)이 형성된다는 점이다. 또한, 투명 수지층(50) 상에 형광층(60)이 슬롯(12)을 채우도록 형성된다.
도 6b를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 장치(5)가 본 발명의 제1 실시예와 다른 점은, 형광체(64)가 발광 소자(20)와 서브 마운트(30) 상에 컨포말하게 형성되어 있다는 점이다.
이하에서는 전술한 발광 장치(1~4)를 이용하여 제조한 발광 시스템을 설명하기로 한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)를 이용한 발광 시스템을 도시하였으나, 본 발명의 권리 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술의 당업자는 발광 장치(2~4)를 이용하여도 유사하게 발광 시스템을 구축할 수 있음은 자명하다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시에에 따른 발광 시스템(1)은 발광 소자(20), 바이어스 발생부(85), 센서(90)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 발광 소자(20)는 바이어스 발생부(85)로부터 구동 바이어스를 제공받아 백색광을 발생하고, 바이어스 발생부(85)는 센서로부터 제어 신호를 받아서 구동 바이어스의 레벨을 조절할 수 있다.
특히, 센서(90)에 의해 구동 바이어스의 레벨이 조절된다면, 사용자의 감성에 맞추어 백색광의 색 온도가 조절될 수 있다. 예를 들어, 센서(90)가 사용자의 체온을 감지하는 경우, 체온이 다소 낮을 경우 발광 소자(20)는 따뜻한 느낌을 주는 적색을 띤 백색광을 생성하고, 체온이 다소 높을 경우 발광 소자(20)는 시원한 느낌을 주는 청색을 띤 백색광이 만들어질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 예를 들어, 체온이 다소 낮을 경우의 사용자의 체온을 제1 체온으로, 체온이 다소 높을 경우의 사용자의 체온을 제2 체온으로 정의할 수 있다. 이 경우, 제1 체온은 제2 체온보다 낮다. 또한, 예를 들어, 상기 적색을 띤 백색광의 색 온도를 제1 색 온도로, 상기 청색을 띤 백색광의 색 온도를 제2 색 온도로 정의할 수 있다. 이 경우, 제1 색 온도는 제2 색 온도보다 낮다.
본 실시예에 있어서, 예를 들어, 체온이 다소 낮을 경우의 사용자의 체온을 제1 체온으로, 체온이 다소 높을 경우의 사용자의 체온을 제2 체온으로 정의할 수 있다. 이 경우, 제1 체온은 제2 체온보다 낮다. 또한, 예를 들어, 상기 적색을 띤 백색광의 색 온도를 제1 색 온도로, 상기 청색을 띤 백색광의 색 온도를 제2 색 온도로 정의할 수 있다. 이 경우, 제1 색 온도는 제2 색 온도보다 낮다.
센서(90)는 사용자의 체온을 쉽게 감지할 수 있도록, 출입문의 손잡이나 지문 도어록(door lock)에 설치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 센서(90)는 적외선 등을 이용하여 사용자의 체온을 감지할 수 있다. 예시적으로, 사용자의 체온에 따라 백색광의 색 온도가 조절되는 경우를 설명하였으나 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 것은, 본 발명의 발광 장치(1)가 적용된 예시적인 시스템(최종 제품, end product)이다. 발광 시스템은 조명 장치, 표시 장치, 모바일 장치(휴대폰, MP3 플레이어, 내비게이션(Navigation) 등)과 같은 여러 가지 장치에 적용될 수 있다. 도 9에 도시된 예시적 장치는 액정 표시 장치(LCD)에서 사용하는 에지형(edge type) 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)이다. 액정 표시 장치는 자체 광원이 없기 때문에, 백라이트 유닛이 광원으로 사용되고, 백라이트 유닛은 주로 액정 패널의 후방에서 조명하게 된다.
도 9를 참조하면, 백라이트 유닛은 발광 장치(1), 도광판(410), 반사판(412), 확산 시트(414), 한쌍의 프리즘 시트(416)를 포함한다.
발광 장치(1)는 광을 제공하는 역할을 한다. 여기서, 사용되는 발광 장치(1)는 사이드뷰 타입일 수 있다. 발광 장치(1)는 전술한 것과 같이, 구동 바이어스의 레벨을 조절하여 백색광의 색온도를 조절할 수 있다. 이와 같이, 백라이트 유닛에 사용되는 발광 장치(1)에서 발생되는 백색광의 색온도를 조절하면, 결국 액정 패널(450)에 표시되는 영상의 분위기를 조절하거나, 사용자가 원하는 느낌의 영상을 만들 수 있다.
도광판(410)은 액정 패널(450)로 제공되는 광을 안내하는 역할을 한다. 도광판(410)은 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 투명한 물질의 패널로 형성되어, 발광 장치(1)로부터 발생한 광을 도광판(410) 상부에 배치된 액정 패널(450) 쪽으로 진행하게 한다. 따라서, 도광판(410)의 배면에는 도광판(410) 내부로 입사한 광의 진행 방향을 액정 패널(450) 쪽으로 변환시키기 위한 각종 패턴(412a)이 인쇄되어 있다.
반사판(412)은 도광판(410)의 하부면에 설치되어 도광판(410)의 하부로 방출되는 빛을 상부로 반사한다. 반사판(412)은 도광판(410) 배면의 각종 패턴(412a)에 의해 반사되지 않은 광을 다시 도광판(410)의 출사면 쪽으로 반사시킨다. 이와 같이 함으로써, 광손실을 줄임과 동시에 도광판(410)의 출사면으로 투과되는 광의 균일도를 향상시킨다.
확산 시트(414)는 도광판(410)에서 나온 광을 분산시킴으로써 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지한다.
프리즘 시트(416) 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있으며, 통상 2장의 시트로 구성되어 각각의 프리즘 배열이 서로 소정의 각도로 엇갈리도록 배치되어 확산 시트(414)에서 확산된 광을 액정 패널(450)에 수직한 방향으로 진행하도록 한다.
도 10 내지 도 13는 본 발명의 제3 내지 제6 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10는 프로젝터를, 도 11은 자동차의 헤드라이트를, 도 12는 가로등을, 도 13는 조명등을 도시하였다. 도 10 내지 도 13에서 사용되는 발광 장치(1)는 탑뷰 타입일 수 있다.
도 10을 참고하면, 광원(410)에서 나온 광은 콘덴싱 렌즈(condensing lens)(420), 컬러 필터(430), 샤핑 렌즈(sharping lens)(440)을 통과하여 DMD(digital micromirror device)(450)에 반사되어, 프로젝션 렌즈(projection lens)(480)을 통과하여 스크린(490)에 도달한다. 광원(410) 내에는 본원 발명의 발광 장치가 장착되어 있다.
도 11의 자동차 헤드라이트, 도 12의 가로등, 도 13의 조명등도 구동 바이어스의 레벨을 조절하여 발광 장치(1)에서 발생되는 백색광의 색온도를 조절하면, 다양한 분위기를 연출할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1~5: 발광 장치 10: 패키지 바디
20: 발광 소자 30: 서브 마운트
50: 투명 수지층 60: 형광층
64: 형광체 85: 바이어스 발생부
90: 센서부
20: 발광 소자 30: 서브 마운트
50: 투명 수지층 60: 형광층
64: 형광체 85: 바이어스 발생부
90: 센서부
Claims (10)
- 사용자의 제1 체온 및 상기 제1 체온보다 높은 제2 체온을 감지하는 센서(90);
상기 센서(90)로부터 제어 신호를 받아서 구동 바이어스의 레벨을 조절하는 바이어스 발생부(85);
패키지 바디(10)의 슬롯(12) 내에 배치되고, 상기 바이어스 발생부(85)로부터 상기 구동 바이어스를 제공받아 제1 광을 발생하는 발광 소자(20); 및
상기 제1 광의 일부를 파장변환하여 제2 광을 발생시키는 형광체를 포함하는 형광층을 포함하고,
상기 제1 광과 상기 제2 광을 이용하여 백색광을 발생시키되,
상기 슬롯(12)은 상기 발광 소자(20)보다 크고,
상기 형광체는 M2Si5N8：Eu, MSi7N10：Eu, M1.8Si5O0.2N8：Eu, M0.9Si7O0.1N10：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나), MSi2O2N2：Eu, M5(PO4)3 X：R(X는 F, Cl, Br, I에서 선택되는 적어도 하나, R는 Eu, Mn에서 선택된 적어도 하나), M2B5O9X：R, SrAl2O4：R, Sr4Al14O25：R, CaAl2O4：R, BaMg2Al16O27：R, BaMg2Al16O12：R, BaMgAl10O17：R, La2O2S：Eu, Y2O2S：Eu, Gd2O2S：Eu, Y3Al5O12：Ce, (Y0.8Gd0.2)3Al5O12：Ce, Y3(Al0.8Ga0.2)5 O12：Ce, (Y, Gd)3 (Al, Ga)5 O12의 조성식으로 나타내어지는 YAG계 형광체, Y의 일부 혹은 전부를 Tb, Lu 등으로 치환한 Tb3Al5O12：Ce, Lu3Al5O12：Ce, 알칼리토류 규산염 형광체, (SrBa)2SiO4:Eu, ZnS：Eu, Zn2GeO4：Mn, MGa2S4：Eu 으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하고,
상기 백색광의 색 온도는 상기 구동 바이어스의 레벨을 조절하는 것에 의해 변화되고,
상기 제1 체온에서, 상기 백색광의 색 온도는 제1 색 온도로 변화되고,
상기 제2 체온에서, 상기 백색광의 색 온도는 제2 색 온도로 변화되되,
상기 제1 색 온도는 상기 제2 색온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 발광 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 형광체 중 Eu를 포함하는 형광체는, Eu에 대신하거나 또는 Eu에 더하여 Tb, Cu, Ag, Au, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, Ti에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 발광 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 발광 소자(20)는 플립칩 타입 LED(flip chip type LED)인 것을 특징으로 하는 발광 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 발광 소자(20)는 UV광을 발생시키는 UV 발광 소자(20)인 것을 특징으로 하는 발광 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 발광 소자(20)와 연결된 서브 마운트(30)를 더 포함하되, 상기 발광 소자는 상기 서브 마운트(30) 내에 설치된 비아(via)(32)를 통해서 상기 서브 마운트(30)와 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 슬롯(12)을 채우는 투명 수지층(50)을 더 포함하되, 상기 투명 수지층 상에 형광층이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 형광체는 황색광을 생성하는 황색 형광체, 적색광을 생성하는 적색 형광체 또는 녹색광을 생성하는 녹색 형광체 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 발광 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 형광체 상에 배치되는 UV 필터(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 센서(90)는 적외선을 이용하는 것을 특징으로 하는 발광 시스템.
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