KR101616193B1 - 혼합광 생성장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 3개의 LED-형광 조합체를 이용하여 혼합광을 생성함에 따라 다양한 색상의 혼합광을 쉽게 구현할 수 있음은 물론 연색 지수가 높은 혼합광을 생성할 수 있는 혼합광 생성장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 혼합광 생성장치는, LED칩과 상기 LED칩의 여기 파장에 의해 여기되어 발광하는 형광체층을 포함하여 구성된 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성하는 혼합광 생성장치로서, 상기 적어도 3개의 LED-형광 조합체는, CIE 1931 색좌표계를 기준으로 서로 다른 좌표값에 대응하는 광을 생성하도록 구성되고, 상기 혼합광은 상기 적어도 3개의 LED-형광 조합체에 공급되는 구동전류를 각각 조절함에 따라 적어도 3개의 서로 다른 좌표값에 의해 둘러싸인 영역 내에서 조절가능하도록 구성된다.
이를 위한 본 발명의 혼합광 생성장치는, LED칩과 상기 LED칩의 여기 파장에 의해 여기되어 발광하는 형광체층을 포함하여 구성된 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성하는 혼합광 생성장치로서, 상기 적어도 3개의 LED-형광 조합체는, CIE 1931 색좌표계를 기준으로 서로 다른 좌표값에 대응하는 광을 생성하도록 구성되고, 상기 혼합광은 상기 적어도 3개의 LED-형광 조합체에 공급되는 구동전류를 각각 조절함에 따라 적어도 3개의 서로 다른 좌표값에 의해 둘러싸인 영역 내에서 조절가능하도록 구성된다.
Description
본 발명은 혼합광 생성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 적어도 3개의 LED-형광 조합체를 이용하여 혼합광을 생성함에 따라 다양한 색상의 혼합광을 쉽게 구현할 수 있음은 물론 연색 지수가 높은 혼합광을 생성할 수 있는 혼합광 생성장치에 관한 것이다.
일반적으로, LED(Light Emitting Diode)는 Ga(갈륨), P(인), As(비소) 등의 화합물로 구성되어 전류 인가시 빛을 발산하는 소자로서 전구에 비해 수명이 길고, 응답속도가 빨라 최근 차세대 디스플레이 장치로 각광받고 있다.
적색 LED, 황색 LED, 녹색 LED가 개발된 이래로 슈지 나카무라 박사에 의해 청색 LED가 소개되었으며, 최근에는, 이를 이용한 백색 LED 장치에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
백색광은 자연광과 가장 유사하여 눈의 피로를 덜어줄 수 있기 때문에 LED는 물론 다른 형태의 디스플레이 장치에서도 백색광을 구현하려는 노력이 있어 왔다.
이러한 노력의 결과, 종래 컴퓨터, 핸드폰, 프로젝터 등에 사용되던 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)가 점차 백색 LED 장치로 교체되고 있다.
특히, 최근에는 LCD(Liquid Crystal Display)의 백라이트유닛(Back Light Unit; BLU), 조명 등에도 백색 LED 장치가 적용되는 등 그 응용범위가 점차 확대되고 있는 추세이다.
상술한 바와 같은 백색 LED 장치는 통상 백색광을 구현하는 방식에 따라 단일칩형과 멀티칩형으로 구분될 수 있다.
먼저, 단일칩형은 청색 LED 칩과 YAG계 황색 형광체로 구성되며, 구체적으로, YAG계 황색 형광체를 함유한 봉지재(encapsulant resin)가 청색 LED 칩을 감싸는 구조를 가진다.
상술한 바와 같은 단일칩형 백색 LED 장치는, 청색 LED 칩에서 발산된 청색광의 일부가 YAG계 황색 형광체에 흡수되고, 흡수된 청색광이 YAG계 황색 형광체를 통해 장파장의 황색광으로 변환되어 발산하게 되며, 이렇게 발산된 황색광과 청색 LED 칩에서 발산된 미흡수 청색광이 합쳐져 백색광을 형성하게 된다.
그러나, 상술한 바와 같은 단일칩형 백색 LED 장치에서 구현된 백색광은 청색과 황색의 파장 간격이 넓어 색분리로 인한 섬광 효과가 나타나서 색좌표가 동일한 백색 LED의 양산에 어려움이 있었다.
또한, 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 지수는 75~80에 머물러 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 하나의 청색 LED 칩과 복수의 형광체로 연색성 평가 지수를 높이기 위한 백색 LED 장치가 개시되었으나, 복수의 형광체를 배합해야 하기 때문에 수율이 낮은 문제점뿐만 아니라 발열 및 광효율에서 많은 문제점이 발생하기 때문에 형광체를 2종류까지만 혼합할 수밖에 없다는 한계가 있었다.
다음으로, 멀티칩형은 상술한 단일칩형과 달리 각각 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩들을 하나의 패키지에 장착하여 빛의 3원색을 혼합함으로써 백색광을 구현하는 방식이다.
그러나, 멀티칩형의 경우 고효율을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 제작비용이 높고, 현재 고효율의 녹색 LED가 존재하지 않아 실제 에피커시(efficacy)가 단일칩형에 비해 낮은 단점이 있다.
공개특허 제10-2013-0014333호(공개일자 2013년02월07일)
등록특허 제10-1417874호(등록일자 2014년07월03일)
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 적어도 3개의 LED-형광 조합체를 이용하여 혼합광을 생성함에 따라 다양한 색상의 혼합광을 쉽게 구현할 수 있음은 물론 연색 지수가 높은 혼합광을 생성할 수 있는 혼합광 생성장치를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 혼합광 생성장치는, LED칩과 상기 LED칩의 여기 파장에 의해 여기되어 발광하는 형광체층을 포함하여 구성된 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성하는 혼합광 생성장치로서, 각각의 LED-형광 조합체는 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 서로 다른 좌표값에 대응하는 광을 생성하도록 구성되고, 상기 혼합광은 각각의 LED-형광 조합체에 공급되는 구동전류를 각각 조절함에 따라 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표를 기준으로 하는 영역 내에서 색조절이 가능하도록 구성된다.
바람직하게, CIE 1931 색좌표계의 흑체곡선의 상부에 대응하는 광을 생성하는 각각의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선까지의 거리의 합과, 흑체곡선의 하부에 대응하는 광을 생성하는 각각의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선까지의 거리의 합의 차이가 소정범위 이내로 됨에 따라 상기 혼합광이 백색일 수 있다.
바람직하게, CIE 1931 색좌표계의 흑체곡선의 상부에 대응하는 광을 생성하는 각각의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선까지의 거리의 합과, 흑체곡선의 하부에 대응하는 광을 생성하는 각각의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선까지의 거리의 합이 동일하게 됨에 따라 상기 혼합광이 백색일 수 있다.
바람직하게, 상기 LED-형광 조합체는 하기에 정의된 6개의 영역 중에서 선택된 하나의 영역 내의 광을 조사하도록 구성되며, 각각의 LED-형광 조합체는 서로 다른 영역 내의 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
- 제1영역:(0.16, 0.56), (0.30, 0.53), (0.30, 0.34), (0.20, 0.20)
- 제2영역:(0.30, 0.53), (0.37, 0.51), (0.37, 0.40), (0.30, 0.34)
- 제3영역:(0.37, 0.51), (0.50, 0.45), (0.50, 0.42), (0.37, 0.40)
- 제4영역:(0.20, 0.14), (0.30, 0.28), (0.33, 0.20), (0.23, 0.12)
- 제5영역:(0.30, 0.28), (0.39, 0.36), (0.43, 0.27), (0.33, 0.20)
- 제6영역:(0.39, 0.36), (0.49, 0.40), (0.53, 0.37), (0.43, 0.27)
바람직하게, 상기 LED칩은, 주파장이 440~470nm인 청색 LED칩일 수 있다.
바람직하게, 상기 형광체층은, 450nm~650nm의 발광 파장을 갖는 적어도 하나의 형광체를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 연색 지수가 적어도 85일 수 있다.
바람직하게, 하기에 정의된 제1 LED-형광 조합체 내지 제6 LED-형광 조합체 중에서 선택된 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성할 수 있다.
- 제1 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.34), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 520nm인 형광체와 발광 파장 550nm인 형광체가 혼합된 형광체
- 제2 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.33, 0.40), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 560nm인 형광체
- 제3 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.43, 0.43), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 570nm인 형광체
- 제4 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.23), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 580nm인 형광체
- 제5 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.37, 0.29), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 585nm인 형광체
- 제6 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.43, 0.31), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 590nm인 형광체
상술한 바와 같은 본 발명은, 적어도 3개의 LED-형광 조합체를 이용하여 혼합광을 생성함에 따라 다양한 색상의 혼합광을 쉽게 구현할 수 있음은 물론 연색 지수가 높은 혼합광을 생성할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합광 생성장치를 구성하는 LED-형광 조합체에서 생성되는 광의 영역을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 혼합광 생성장치를 구성하는 LED-형광 조합체에서 생성되는 광의 좌표를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 혼합광 생성장치를 구성하는 LED-형광 조합체에서 생성되는 광의 좌표를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 혼합광 생성장치를 구성하는 LED-형광 조합체에서 생성되는 광의 좌표를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 혼합광 생성장치를 구성하는 LED-형광 조합체에서 생성되는 광의 좌표를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 혼합광 생성장치를 구성하는 LED-형광 조합체에서 생성되는 광의 좌표를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 혼합광 생성장치를 구성하는 LED-형광 조합체에서 생성되는 광의 좌표를 도시한 도면이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일실시예에 따른 혼합광 생성장치는, LED칩과 상기 LED칩의 여기 파장에 의해 여기되어 발광하는 형광체층을 포함하여 구성된 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성하는 장치이다.
구체적으로, 상기 혼합광 생성장치는, 상기 형광체층이 상기 LED칩을 밀봉하도록 구성된 공지의 구성을 채택하여 적용할 수 있다.
상기 혼합광 생성장치의 적어도 3개의 LED-형광 조합체는, CIE 1931 색좌표계를 기준으로 서로 다른 좌표값에 대응하는 광을 생성하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 LED-형광 조합체는 하기에 정의된 6개의 영역 중에서 선택된 적어도 3개의 영역에 하나씩 분포되도록 구성될 수 있다.
- 제1영역:(0.16, 0.56), (0.30, 0.53), (0.30, 0.34), (0.20, 0.20)
- 제2영역:(0.30, 0.53), (0.37, 0.51), (0.37, 0.40), (0.30, 0.34)
- 제3영역:(0.37, 0.51), (0.50, 0.45), (0.50, 0.42), (0.37, 0.40)
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- 제6영역:(0.39, 0.36), (0.49, 0.40), (0.53, 0.37), (0.43, 0.27)
예를 들어, 제1영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제2영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제4영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체로 구성하여 3개의 LED-형광 조합체에서 발생된 3개의 광을 혼합하여 혼합광을 생성할 수 있다.
또한, 예를 들어, 제1영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제2영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제4영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제5영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체로 구성하여 4개의 LED-형광 조합체에서 발생된 4개의 광을 혼합하여 혼합광을 생성할 수 있다.
또한, 예를 들어, 제1영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제2영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제3영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제4영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제5영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제6영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체로 구성하여 6개의 LED-형광 조합체에서 발생된 6개의 광을 혼합하여 혼합광을 생성할 수 있다.
한편, 상기 혼합광 생성장치에 의해 생성되는 혼합광은, 상기 적어도 3개의 LED-형광 조합체에 공급되는 구동전류를 각각 조절함에 따라 색조절이 가능하며, 상기 혼합광은 CIE 1931 색좌표계 상의 각 LED-형광 조합체의 서로 다른 좌표값에 의해 둘러싸인 영역 내에서 조절이 가능하다.
예를 들어, 제1영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제2영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제4영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체로 구성하여 3개의 LED-형광 조합체에서 발생된 3개의 광을 혼합하여 혼합광을 생성하는 경우에는, 3개의 LED-형광 조합체에 공급되는 구동전류를 각각 개별적으로 조절함에 따라 3개의 광의 좌표에 의해 둘러싸인 삼각형 영역 내에서 색조절이 가능하다.
또한, 예를 들어, 제1영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제2영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제4영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제5영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체로 구성하여 4개의 LED-형광 조합체에서 발생된 3개의 광을 혼합하여 혼합광을 생성하는 경우에는, 4개의 LED-형광 조합체에 공급되는 구동전류를 각각 개별적으로 조절함에 따라 4개의 광의 좌표에 의해 둘러싸인 사각형 영역 내에서 색조절이 가능하다.
또한, 예를 들어, 제1영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제2영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제3영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제4영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제5영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체, 제6영역 내의 광을 조사하는 LED-형광 조합체로 구성하여 6개의 LED-형광 조합체에서 발생된 3개의 광을 혼합하여 혼합광을 생성생성하는 경우에는, 6개의 LED-형광 조합체에 공급되는 구동전류를 각각 개별적으로 조절함에 따라 6개의 광의 좌표에 의해 둘러싸인 육각형 영역 내에서 색조절이 가능하다.
한편, 상기 혼합광 생성장치의 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 각각 생성되는 광의 좌표와 관련하여, CIE 1931 색좌표계의 흑체곡선(BC)의 상부에 대응하는 광을 생성하는 각각의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선(BC)까지의 거리의 합과, 흑체곡선(BC)의 하부에 대응하는 광을 생성하는 각각의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선(BC)까지의 거리의 합의 차이가 소정범위 이내로 됨에 따라 상기 혼합광이 백색이 되도록 할 수 있다.
더욱 바람직하게는, CIE 1931 색좌표계의 흑체곡선(BC)의 상부에 대응하는 광을 생성하는 각각의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선(BC)까지의 거리의 합과, 흑체곡선(BC)의 하부에 대응하는 광을 생성하는 각각의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선(BC)까지의 거리의 합이 동일하게 됨에 따라 상기 혼합광이 백색이 되도록 하여 연색 지수가 높은 백색의 혼합광을 생성할 수 있다.
한편, 상기 LED칩은 주파장이 440~470nm 중 어느 하나의 주파장을 갖는 청색 LED칩을 선택하여 구성할 수 있고, 상기 형광체층은 600nm~650nm 중 어느 하나의 발광 파장을 갖는 형광체를 선택하여 구성할 수 있으며, 상기 형광체층은 복수의 형광체를 혼합하여 사용할 수도 있다.
예를 들어, 상기 형광체층을 구성하는 형광체는 루악, 실리게이트, 야그, 타그, 나이트라이드 등과 같은 공지의 형광체를 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 혼합광 생성장치는, 하기에 정의된 제1 LED-형광 조합체 내지 제6 LED-형광 조합체 중에서 선택된 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성할 수 있으며, 실시예에 대한 설명시 상세하게 설명하도록 한다.
- 제1 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.34), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 520nm인 형광체와 발광 파장 550nm인 형광체가 혼합된 형광체
- 제2 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.33, 0.40), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 560nm인 형광체
- 제3 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.43, 0.43), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 570nm인 형광체
- 제4 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.23), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 580nm인 형광체
- 제5 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.37, 0.29), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 585nm인 형광체
- 제6 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.43, 0.31), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 590nm인 형광체
<제1실시예>
① 제1 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.34), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 520nm인 형광체와 발광 파장 550nm인 형광체가 혼합된 형광체
② 제2 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.33, 0.40), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 560nm인 형광체
④ 제4 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.23), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 580nm인 형광체
제1실시예에 따른 혼합광 발광장치는, 상기에 기재된 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성하며, CIE 1931 색좌표계의 흑체곡선(BC)의 상부에 대응하는 광을 생성하는 제1 LED-형광 조합체와 제2 LED-형광 조합체에서 생성된 각각의 광의 좌표에서 상기 흑체곡선(BC)까지의 거리의 합과, 흑체곡선(BC)의 하부에 대응하는 광을 생성하는 제4 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선(BC)까지의 거리의 합의 차이가 소정범위 이내가 됨에 따라 상기 혼합광이 백색이 되도록 하여 연색 지수가 높은 백색의 혼합광을 생성할 수 있다.
한편, 상기 두 합의 차이가 작으면 작을수록 연색 지수가 높은 백색의 혼합광을 생성할 수 있으며, 두 합이 서로 같으면 연색 지수가 더욱 높은 백색의 혼합광을 생성할 수 있게 되며, 연색 지수가 85 이상인 혼합광을 생성할 수 있다.
한편, 제1실시예에서는, 제1영역, 제2영역, 제4영역 내의 광을 생성하는 3개의 LED-형광 조합체에 대해 예시설명하였으나, 제1영역 내지 제6영역 중에서 임의로 선택된 서로 다른 3개의 영역 내의 광을 생성하는 3개의 LED-형광 조합체를 다양하게 조합하여 구성할 수 있음은 물론이다.
<제2실시예>
① 제1 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.34), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 520nm인 형광체와 발광 파장 550nm인 형광체가 혼합된 형광체
② 제2 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.33, 0.40), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 560nm인 형광체
④ 제4 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.23), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 580nm인 형광체
⑤ 제5 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.37, 0.29), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 585nm인 형광체
제2실시예에 따른 혼합광 발광장치는, 상기에 기재된 4개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성하며, CIE 1931 색좌표계의 흑체곡선(BC)의 상부에 대응하는 광을 생성하는 제1 LED-형광 조합체와 제2 LED-형광 조합체에서 생성된 각각의 광의 좌표에서 상기 흑체곡선(BC)까지의 거리의 합과, 흑체곡선(BC)의 하부에 대응하는 광을 생성하는 제4 LED-형광 조합체와 제5 LED-형광 조합체에서 생성된 각각의 광의 좌표에서 상기 흑체곡선(BC)까지의 거리의 합이 소정범위 이내가 됨에 따라 상기 혼합광이 백색이 되도록 하여 연색 지수가 높은 백색의 혼합광을 생성할 수 있다.
한편, 상기 두 합의 차이가 작으면 작을수록 연색 지수가 높은 백색의 혼합광을 생성할 수 있으며, 두 합이 서로 같으면 연색 지수가 더욱 높은 백색의 혼합광을 생성할 수 있게 되며, 제1실시예보다 더욱 많은 갯수의 광을 혼합하여 혼합광을 생성함에 따라 제1실시예의 혼합광 생성장치보다 더욱 높은 연색 지수의 혼합광을 생성할 수 있다.
한편, 제2실시예에서는, 제1영역, 제2영역, 제4영역, 제5영역 내의 광을 생성하는 4개의 LED-형광 조합체에 대해 예시설명하였으나, 제1영역 내지 제6영역 중에서 임의로 선택된 서로 다른 4개의 영역 내의 광을 생성하는 4개의 LED-형광 조합체를 다양하게 조합하여 구성할 수 있음은 물론이다.
<제3실시예>
① 제1 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.34), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 520nm인 형광체와 발광 파장 550nm인 형광체가 혼합된 형광체
② 제2 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.33, 0.40), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 560nm인 형광체
③ 제3 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.43, 0.43), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 570nm인 형광체
④ 제4 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.23), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 580nm인 형광체
⑤ 제5 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.37, 0.29), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 585nm인 형광체
⑥ 제6 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.43, 0.31), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 590nm인 형광체
제3실시예에 따른 혼합광 발광장치는, 상기에 기재된 6개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성하며, CIE 1931 색좌표계의 흑체곡선(BC)의 상부에 대응하는 광을 생성하는 제1 LED-형광 조합체, 제2 LED-형광 조합체, 제3 LED-형광 조합체에서 생성된 각각의 광의 좌표에서 상기 흑체곡선(BC)까지의 거리의 합과, 흑체곡선(BC)의 하부에 대응하는 광을 생성하는 제4 LED-형광 조합체, 제5 LED-형광 조합체, 제6 LED-형광 조합체에서 생성된 각각의 광의 좌표에서 상기 흑체곡선(BC)까지의 거리의 합이 소정범위 이내가 됨에 따라 상기 혼합광이 백색이 되도록 하여 연색 지수가 높은 백색의 혼합광을 생성할 수 있다.
한편, 상기 두 합의 차이가 작으면 작을수록 연색 지수가 높은 백색의 혼합광을 생성할 수 있으며, 두 합이 서로 같으면 연색 지수가 더욱 높은 백색의 혼합광을 생성할 수 있게 되며, 제1실시예와 제2실시예보다 더욱 많은 갯수의 광을 혼합하여 혼합광을 생성함에 따라 제1실시예와 제2실시예의 혼합광 생성장치보다 더욱 높은 연색 지수의 혼합광을 생성할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
BC:흑체곡선
① 제1 LED-형광 조합체
② 제2 LED-형광 조합체
③ 제3 LED-형광 조합체
④ 제4 LED-형광 조합체
⑤ 제5 LED-형광 조합체
⑥ 제6 LED-형광 조합체
① 제1 LED-형광 조합체
② 제2 LED-형광 조합체
③ 제3 LED-형광 조합체
④ 제4 LED-형광 조합체
⑤ 제5 LED-형광 조합체
⑥ 제6 LED-형광 조합체
Claims (8)
- LED칩과 상기 LED칩의 여기 파장에 의해 여기되어 발광하는 형광체층을 포함하여 구성된 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성하는 혼합광 생성장치로서,
각각의 LED-형광 조합체는 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 서로 다른 좌표값에 대응하는 광을 생성하도록 구성되고, 상기 혼합광은 각각의 LED-형광 조합체에 공급되는 구동전류를 각각 조절함에 따라 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표를 기준으로 하는 영역 내에서 색조절이 가능하도록 구성되되,
CIE 1931 색좌표계의 흑체곡선의 상부에 대응하는 광을 생성하는 각각의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선까지의 최단거리의 합과, 흑체곡선의 하부에 대응하는 광을 생성하는 각각의 LED-형광 조합체에서 생성된 광의 좌표에서 상기 흑체곡선까지의 최단거리의 합이 서로 동일하게 됨에 따라 상기 혼합광이 백색이고,
상기 LED-형광 조합체는 하기에 정의된 6개의 영역 중에서 선택된 하나의 영역 내의 광을 조사하도록 구성되며, 각각의 LED-형광 조합체는 서로 다른 영역 내의 광을 조사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 혼합광 생성장치.
- 제1영역:(0.16, 0.56), (0.30, 0.53), (0.30, 0.34), (0.20, 0.20)
- 제2영역:(0.30, 0.53), (0.37, 0.51), (0.37, 0.40), (0.30, 0.34)
- 제3영역:(0.37, 0.51), (0.50, 0.45), (0.50, 0.42), (0.37, 0.40)
- 제4영역:(0.20, 0.14), (0.30, 0.28), (0.33, 0.20), (0.23, 0.12)
- 제5영역:(0.30, 0.28), (0.39, 0.36), (0.43, 0.27), (0.33, 0.20)
- 제6영역:(0.39, 0.36), (0.49, 0.40), (0.53, 0.37), (0.43, 0.27) - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 LED칩은,
주파장이 440~470nm인 청색 LED칩인 것을 특징으로 하는 혼합광 생성장치. - 제1항에 있어서,
상기 형광체층은,
450nm~650nm의 발광 파장을 갖는 적어도 하나의 형광체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 혼합광 생성장치. - 제1항에 있어서,
연색 지수가 적어도 85인 것을 특징으로 하는 혼합광 생성장치. - 제1항에 있어서,
하기에 정의된 제1 LED-형광 조합체 내지 제6 LED-형광 조합체 중에서 선택된 적어도 3개의 LED-형광 조합체에서 생성된 광을 혼합하여 혼합광을 생성하는 것을 특징으로 하는 혼합광 생성장치.
- 제1 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.34), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 520nm인 형광체와 발광 파장 550nm인 형광체가 혼합된 형광체
- 제2 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.33, 0.40), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 560nm인 형광체
- 제3 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.43, 0.43), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 570nm인 형광체
- 제4 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.28, 0.23), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 580nm인 형광체
- 제5 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.37, 0.29), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 585nm인 형광체
- 제6 LED-형광 조합체:CIE 1931 색좌표계의 좌표 (0.43, 0.31), 주파장이 450nm인 청색 LED칩, 발광 파장 590nm인 형광체
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190213 Year of fee payment: 4 |