KR102264197B1 - 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 led 등기구 - Google Patents

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Abstract

블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구에 있어서, 상기 LED 등기구는, 복수의 광원이 배열되는 광원부; 상기 광원들이 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 후면에 배치된 백 커버; 상기 인쇄회로기판의 전면에 배치된 프론트 커버; 상기 프론트 커버와 상기 백 커버의 측면을 커버하는 사이드 커버; 및 상기 백 커버, 상기 프론트 커버, 및 상기 백 커버, 상기 사이드 커버, 또는 상기 인쇄회로기판 각각에 형성되거나, 상기 백 커버, 상기 사이드 커버, 및 상기 인쇄회로기판 모두에 형성되는 고백색성 잉크;를 포함하고, 상기 프론트 커버 방향으로 빛을 발산하는 광원은, 456nm 내지 465nm 의 파장을 발산하는 여기광원; 및 상기 여기광원에서 제공되는 광에 여기되어 특정 파장대의 광을 발산하는 복수의 발광체들;을 포함하고, 상기 LED 등기구에서 발산하는 백색 스펙트럼은, 연색지수가 90Ra 이상이고, 440nm 내지 445nm 범위의 파장의 세기가 10-23% 미만이고, 447nm 내지 450nm 범위의 파장의 세기가 28-50% 미만이고, 451nm 내지 456nm 범위의 파장의 세기가 51-90%미만이고, 457nm 내지 461nm 영역에서의 파장의 세기가 94-100% 미만이고, 462nm 내지 465nm 영역에서의 파장의 세기가 75%-93% 이상인 것을 특징으로 하여 블루라이트를 제거하면서, 고백색성 잉크를 인쇄회로기판에 형성시키고 등기구 케이스에 도포함으로써 광효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구{HIGH WHITENESS LED LAMP WITHOUT THE BLUE LIGHT WAVELENGTH}
본 발명은 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구에 관한 것으로써 더욱 상세하게는 인체해 유해한 블루라이트(Blue Light)를 제거하면서 광효율의 손실을 최소화할 수 있는 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구에 관한 것이다.
최근 LED 조명에서 인체에 유해한(Harmful) 파장과 유익한(Beneficial) 파장이 연구로 발표되고 있으며, 특히 블루 라이트(Blue Light)의 최소화 문제가 주요 이슈로 제기되고 있다.
특히 약 415nm~455nm의 파장영역대의 빛에 인간의 시각 세포가 노출되는 경우 눈에 부정적 효과 (Eye-Hazardous)를 나타내며, 그 부정적 효과는 일생에 걸쳐 누적되고, 결과적으로 노화에 따른 황반변성(age-related macular degeneration)까지 일으키는 등 인간 시각에 손상을 일으키는 것으로 밝혀지고 있다.
상기한 황반변성은 노년기 시력상실의 주요 원인이지만 최근 젊은 연령층에서도 발병하기도 하며, 이 질병으로 인해 시력장애가 시작되면 이전의 시력으로 회복할 수 없다고 알려져 있다.
한편, 이러한 415nm~455nm의 파장영역대의 빛으로 인한 위해성(hazardousness)을 줄이고자 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 LED 광원 앞에 블루라이트 제거 시트와 같은 필터를 사용하는 시도가 있으나, 이러한 시도의 경우 415nm~455nm의 파장영역대의 눈에 유해한 파장 영역 외에도, 백색의 광원을 만드는데 필요한 Blue 영역과 인체의 일주 리듬 조절에 유익한 465nm~495nm의 파장영역대까지도 제거되는 또 다른 문제를 발생시키고 있다.
다시 말해, 태양광에 가까운 90Ra 이상의 연색지수 및 R9 값의 최대화 해결과 인체에 유익한 파장 영역대가 더 많은 백색 스팩트럼(Spectrum)을 가진 광원으로 구성된 조명을 동시에 만족시키지 못하는 기술적 모순의 한계가 있다.
따라서, 유해한 파장대의 빛을 최소화시키고 유익한 파장대를 최대화시킬 수 있는 LED 등기구의 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1514642호(2015.04.17)
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 LED 광원 앞에 형성시켰던 블루라이트 제거 시트를 제거하고 대신 유해한 블루파장이 제거된 LED 소자로 대체하고, LED 소자의 불빛이 닿는 등기구 내측면과 인쇄회로기판에 고백색성 잉크를 도포하여 광손실을 최소화하면서 광효율을 최대화 할 수 있는 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구를 제공하는데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구는 상기 LED 등기구는, 복수의 광원이 배열되는 광원부; 상기 광원들이 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 후면에 배치된 백 커버; 상기 인쇄회로기판의 전면에 배치된 프론트 커버; 상기 프론트 커버와 상기 백 커버의 측면을 커버하는 사이드 커버; 및 상기 백 커버, 상기 사이드 커버, 또는 상기 인쇄회로기판 각각에 형성되거나, 상기 백 커버, 상기 사이드 커버, 및 상기 인쇄회로기판 모두에 형성되는 고백색성 잉크;를 포함하고, 상기 프론트 커버 방향으로 빛을 발산하는 광원은,456nm 내지 465nm 의 파장을 발산하는 여기광원; 및 상기 여기광원에서 제공되는 광에 여기되어 특정 파장대의 광을 발산하는 복수의 발광체들; 을 포함하고, 상기 LED 등기구에서 발산하는 백색 스펙트럼은, 연색지수가 90Ra 이상이고, 440nm 내지 445nm 범위의 파장의 세기가 10-23% 미만이고, 447nm 내지 450nm 범위의 파장의 세기가 28-50% 미만이고, 451nm 내지 456nm 범위의 파장의 세기가 51-90%미만이고, 457nm 내지 461nm 영역에서의 파장의 세기가 94-100% 미만이고, 462nm 내지 465nm 영역에서의 파장의 세기가 75%-93% 이상인 것을 특징으로한다.
바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 고백색성 잉크는 주제와 경화제가 혼합되어 이루어지되, 상기 주제는 합성수지액, 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate), 이산화티타늄(TiO2), 크레졸 노볼락 에폭시 변성 아크릴레이트(Cresol novolac epoxy modified arc Relay), 및 이산화규소(SiO2)로 구성되고, 상기 경화제는 아크릴모노머(Acryl Monomers), 다이에틸렌 글라이콜 모노에틸에테르 아세테이트, 트라이진(Triazin), 황산바륨(BaSO4)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 고백색성 잉크의 주제는 상기 합성수지액이 40~45중량%이고, 상기 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate)가 10~20중량%이고, 상기 이산화티타늄(TiO2)이 15~25중량%이고, 상기 크레졸 노볼락 에폭시 변성 아크릴레이트(Cresol novolac epoxy modified arc Relay)가 7~15중량%이며, 및 상기 이산화규소(SiO2)가 3~10중량%인 것을 특징으로 하고, 상기 경화제는 상기 아크릴모노머(Acryl Monomers)가 20~25중량%이고, 상기 다이에틸렌 글라이콜 모노에틸에테르 아세테이트가 20~25중량%이고, 상기 트라이진(Triazin)이 20~25중량%이며, 상기 황산바륨(BaSO4)이 25~30중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구는 블루파장을 방출하지 않는 LED 광원을 사용함으로써 블루라이트 제거 시트부착으로 인체의 일주 리듬 조절에 유익한 465nm~495nm의 파장영역대까지도 제거되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구는 블루파장을 방출하지 않는 LED 광원을 사용하여 블루라이트를 제거하면서, 고백색성 잉크를 인쇄회로기판에 형성시키고 등기구 케이스에 도포함으로써 광효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 블루라이트제거 시트가 부착된 종래 등기구를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 결합 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구에 사용되는 인쇄회로기판을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구 인쇄회로기판의 제조방법에 따른 플로우차트이다.
도 7은 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구 인쇄회로기판의 고백색성 잉크층 형성공정에 따른 플로우차트이다.
도 8은 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구 인쇄회로기판의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 인쇄회로기판의 반사율 그래프 이다.
도 10은 LED팩에서 황의 발생을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 광원을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명에 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구에 대한 연색성 평가 결과를 표시한 테이블이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 광원을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 15은 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 16은 본 발명에 실시예들에 따른 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구에 대한 연색성 평가 결과를 표시한 테이블이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가 장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구에 대해 설명한다.
도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 복수의 광원(100)이 배열되는 광원부(10), 광원(100)들이 실장되는 인쇄회로기판(200), 인쇄회로기판(200)의 후면에 배치된 백 커버(20), 인쇄회로기판(200)의 전면에 배치된 프론트 커버(50), 프론트 커버(50)와 백 커버(20)의 측면을 커버하는 사이드 커버(60)를 포함한다.
여기서 광원(100)은 프론트 커버(50) 방향으로 빛을 발산한다. 프론트 커버(50)는 소정의 패턴을 구비한 투명한 재료 및 불투명한 재료일 수 있으며, 확산판일 수도 있다.
상기 프론트 커버(50)는 광원(100)에서 제공되는 빛의 세기의 차이로 인해 발생하는 광원(100)의 흔적을 은폐시켜 소정의 면적에 균일한 광을 형성시킬 수 있다. 다시 말해, 프론트 커버(50)는 확산판으로써 광의 세기를 균일한 량으로 확산시켜 광원부(10)의 형상을 은폐시키는 역할을 할 수 있다. 프론트 커버(50)가 확산판인 경우, 양면앰보, 단면 앰보, PC, PS, PMMA, 아세탈 중 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 광원(100)의 후면에는 백 커버(20)가 배치된다. 백 커버(20)는 인쇄회로기판(200)을 수용할 수 있는 수용부가 배치될 수 있다. 상기 수용부에는 인쇄회로기판(200)을 안착시킬 수 있으며, 프론트 커버(50)에서 반사되는 빛이 다시 프론트 커버(50) 방향으로 반사되도록 반사 특성을 갖는 재료가 배치될 수 있다.
그리고 상기 백 커버(20)의 상기 수용부에 반대면에는 고정부(35)가 배치될 수 있다. 고정부(35)는 본 발명의 실시예에 따른 LED 등기구(1)를 벽면이나 천정면 등에 부착, 고정이 용이하도록 백 커버(20)의 수용부의 반대면에 배치시키는 것이 바람직하다.
상기 백 커버(20)의 수용부의 반대면에는 전원 연결부(30)가 더 배치될 수 있다. 전원 연결부(30)는 인쇄회로기판(200)에 전원을 공급하는 연결부로써, 인쇄회로기판(200)에 실장된 광원(100) 각각에 전원을 공급할 수 있다. 여기서 전원 연결부(30)에는 전원선 등이 더 구비되나, 용이한 설명을 위해 인쇄회로기판(200)과 연결관계를 개략적으로 도시하기로 한다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 LED 등기구(1)에는 백 커버(20)와 프론트 커버(50) 사이를 커버하는 사이드 커버(60)가 배치된다. 사이드 커버(60)는 백 커버(20)와 프론트 커버(50)의 측면에 대응하는 위치를 따라 배치될 수 있다. 사이드 커버(60)는 광원(10)에서 발산되는 빛 및 프론트 커버(50)에서 반사되어 되돌아오는 빛을 다시 프론트 커버(50) 방향으로 반사시켜 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)의 광효율을 향상시킬 수 있는 반사 특성을 가질 수 있다.
다시 말해, 상기 프론트 커버(50), 백 커버(20) 및 사이드 커버(60)는 광원(10)에서 발산되는 빛을 포섭하는 포섭 공간을 형성하여 누설되는 빛을 차단하고 반사시킴으로써 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 프론트 커버(50), 백 커버(20) 및 사이드 커버(60)를 체결할 수 있는 체결부(90)가 더 배치될 수 있다.
체결부(90)는 프론트 커버(50), 백 커버(20) 및 사이드 커버(60)를 지지/고정시킬 수 있다. 즉, 체결부(90)로 인해 체결된 커버들은 상기 포섭 공간을 밀봉시킬 수 있다. 상기 포섭 공간에 밀봉된 광원 및 인쇄회로기판 등을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 체결부(90)는 프론트 커버(50)의 측부를 따라 2개에서 3개의 체결 유닛(95)이 배치될 수 있다.
인쇄회로기판(200)의 일 표면에는 복수의 광원(100)이 실장된다. 광원(100)은 인쇄회로기판(200)에 통해 공급된 전원으로부터 백색광을 발산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 456nm 내지 465nm 유익한 파장을 제공되는 광에 여기 되어 특정 파장대의 광을 발산하는 광원(100)을 포함하고, 해당 광원(100)에서 프론트 커버(50)를 통과한 백색 스펙트럼을 발산시키는데, 상기 스펙트럼은 연색지수가 90Ra 이상이고, 440nm 내지 445nm 범위의 파장의 세기가 10-23% 미만이고, 447nm 내지 450nm 범위의 파장의 세기가 28-50% 미만이고, 451nm 내지 456nm 범위의 파장의 세기가 51-90%미만이고, 457nm 내지 461nm 영역에서의 파장의 세기가 94-100% 미만이고, 462nm 내지 465nm 영역에서의 파장의 세기가 75%-93% 이내인 것이 바람직하다.
한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 광원부의 광원이 닿는 사이드 커버(60)의 내측면과 상기 백 커버(20)의 내측면에 고백색성 잉크(70)가 도포되어 형성되고, 상기 인쇄회로기판(200)에 고백색성 잉크(70)가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 인쇄회로기판(200)의 구조에 대해 더욱 상세히 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 인쇄회로기판(200)은 내층기판(210), 프리프레그(PRE-PREG)층(220), 동박층(230), 및 PSR 인쇄층(240)을 포함한다.
상기 내층기판(210)은 인쇄회로기판(200)의 저부에 배치되고 에폭시 레진을 함침시킨 종이코어를 가진 합성체인 CEM-1, 에폭시 레진이 함침된 유리 섬유가 여러겹으로 쌓여 구성된 FR-4, FR-1, 또는 METAL 등에 해당될 수 있다.
상기 프리프레그(PRE-PREG)층(220)은 상기 내층기판(210)상에 적층되는 절연층으로 상부의 상기 동박층(230)과 하부의 상기 내층기판 사이에 개재되어 가열과 가압에 의해 용융되고 경화되어 상기 동박층(230)과 상기 내층기판(210)을 접착시킨다.
상기 동박층(230)은 위에서 언급한 바와 같이 상기 프리프레그층(220) 상에 형성되어 회로의 배선패턴에 따라 배선될 회로만 남기고 부식시키는 식각공정을 통해 필요한 회로가 구성될 수 있도록 한다.
상기 PSR 인쇄층(240)은 상기 동박층(230)에 적층되어 물리, 화학적 환경하에서 내구성을 갖는 불변성 화합물인 불변성 잉크(Permanent Ink)를 도금된 동박회로상에 코팅(Coating)하여 형성되는 층으로, 회로를 보호하고 동시에 다음 공정인 HASL(Hot Air Solder Leveling)과 부품 실장시 실시하는 Wave Soldiering 공정에서 회로와 회로 사이에 땜납 걸침(Solder Bridge)현상이 발생하는 것을 방지한다.
상기 고백색성 잉크(70)는 상술한 바와 같은 인쇄회로기판(200)의 PSR 인쇄층(240)상에 프린트 스크린 방식을 통해 형성된다.
한편, 상기 사이드 커버(60)의 내측면과 상기 백 커버(20)의 내측면에 스프레이도장 방식에 의해 50~90um 도막 두께로 상기 고백색성 잉크(70)가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 이때, 상기 고백색성 잉크(70)는 상기 사이드 커버(60)의 내측면과 상기 백 커버(20) 내측면등 광원의 불빛이 닿는 내부전체, 내측 외각면, 및 상기 인쇄회로기판(200)과 충첩되지 않은면에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 고백색성 잉크(70)는 상술한 바와 같이 인쇄회로기판(200)의 표면에 형성되어 LED 조명의 광효율을 향상시키기 위해 만들어진 화이트 컬러의 알칼리 현상형 고백생성 잉크로, LED 칩에 영향력을 최소화하기 위하여 황(sulfur)을 포함하지 않는다.
특히, 상기 고백색성 잉크(70)는 인쇄회로기판(200)의 백색농도를 향상시키고, 동박 은폐력이 우수하며, 변색에 대한 내성을 강화시키며, 반사율과 광효율을 향상시킨다.
상기 고백색성 잉크(High Whiteness Ink:70)에 대해 보다 상세히 설명하면,상기 고백색성 잉크(70)는 주제와 경화제가 혼합되어 이루어진 잉크이다.
상기 주제는 합성수지액, 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate), 이산화티타늄(TiO2), 크레졸 노볼락 에폭시 변성 아크릴레이트(Cresol novolac epoxy modified arc Relay), 및 이산화규소(SiO2)로 구성된다.
상기 주제에 합성수지액이 40~45중량%가 함유되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 함량이 40중량% 미만인 경우에는 현상성 저하되고, 표면의 레벨링이 저하되며, 45중량%를 초과하는 경우에는 현상시 표면 백화 문제가 발생하기 때문이다.
상기 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate)는 10~20중량%가 함유되는 것이 바람직한데, 왜냐하며 함량이 10중량% 미만인 경우에는 무광택화와 감도저하가 발생되고, 20중량%를 초과하는 경우에는 광택과 감도의 성능이 우수해지는 반면 빛을 감광시킬 수 있다.
상기 이산화티타늄(TiO2)은 15~25중량%가 함유되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 함량이 15중량% 미만인 경우에는 황변이 발생되고, 25중량%를 초과하는 경우에는 무광택화가 진행될 수 있기 때문이다.
특히, 상기 이산화티타늄(TiO2)은 백색안료로서 은폐력 및 내후성 등의 물성이 우수하여 중요한 용도로 사용된다.
또한, 상기 이산화티타늄(TiO2)은 가시광선 영역 흡수를 보완할 수 있게 380~440nm 부근에서 흡광계수가 높으면서 황변 되지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 크레졸 노볼락 에폭시 변성 아크릴레이트(Cresol novolac epoxy modified arc Relay)는 7~15중량%가 함유되어 자외선에 의한 광경화성 및 알칼리 용액에 대한 현상성을 향상시킨다.
상기 이산화규소(SiO2)는 3~10중량%가 함유되어 절연성능향상, 열, 전기, 기계적 성능을 향상시키기 위한 첨가제로 사용되며 10중량% 이상 사용시 혼합재료의 체계의 점도를 저하시킨다.
또한, 상기 이산화규소(SiO2)는 겔과 오일의 점증과 가공을 편리하게 하고 침전을 방지하는 효과가 있다.
상기 고백색성 잉크층(70)의 경화제는 아크릴모노머(Acryl Monomers)가 20~25중량%이고, 상기 다이에틸렌 글라이콜 모노에틸에테르 아세테이트가 20~25중량%이고, 상기 트라이진(Triazin)이 20~25중량%이며, 상기 황산바륨(BaSO4)이 25~30중량%로 이루어진다.
결과적으로, 상기 고백색성 잉크(70)는 상술한 주제와 경화제가 7:3으로 혼합되어 이루어진 잉크이다.
다음으로 상술한 본 발명에서 사용되는 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구 구성 중, 상기 인쇄회로기판(200)의 제조방법에 대해 간략히 살펴본다.
일반적으로, 상기 인쇄회로기판(200)의 제조방법은 드릴링&적층 공정, 무전해 동도금 공정, 정면 공정, 라미네이팅(LAMINATING) 공정, D/F(DRY FILM)노광공정, D/F현상공정, 2차 전기 도금공정, 부식공정, 중간검사 공정, PSR 인쇄공정, 건조공정, PSR 노광공정, PSR 현상공정, 제판 및 건조공정, 실크 스크린 공정, 건조공정, HASL(HOT AIR SOLDER LEVELING)공정, ROUT/V-CUT공정, 수세공정, 최종검사 공정, 및 진공포장 공정을 포함한다.
상기 인쇄회로기판(200)의 제조방법은 종래 인쇄회로기판의 제조방법에서 도 5에 도시된 바와 같이 PSR 인쇄층(240)형성 후 고백색성 잉크(70)를 형성하는 공정을 더 포함한다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 PSR 인쇄층(240)을 형성하는 공정 중 마지막 공정인 PSR 현상공정 후, 제판 및 건조공정 전, 고백색성 잉크(70)를 도포하여 형성하는 공정을 더 포함한다.
이때, 상기 고백색성 잉크층(70)을 형성하는 공정은 선공정인 상기 PSR 인쇄층(240)을 형성하는 공정을 통해서 고백색성 잉크를 형성시킴으로써 대체될 수도 있는 것이 바람직하다.
상기 고백색성 잉크(70)를 형성하는 공정은 다음과 같은 서브공정을 포함하는데 도 7을 참조하여 좀더 구체적으로 설명한다.
먼저, 주제와 경화제를 교반하는 공정을 수행한다(S14a).
상기 S14a단계에서 주제와 경화제의 교반은 점도가 200±20Poise(20,000±2,000 CPS)인 주제와 110±10Poise(11,000±1,000 CPS)인 경화제를 열 및 기포발생이 되지 않도록 20분이상 수행된다.
상기 주제와 경화제가 교반 후, 제조되는 고백색성 잉크의 점도는 150±10Poise(15,000±1,000 CPS)이 된다.
상술한 바와 같이 주제와 경화제가 교반되어 제조된 고백색성 잉크(70)를 50~90um 크기의 입자로 프린트 스크린 방식을 통해 상기 PSR 인쇄층(240)이 형성된 인쇄회로기판(200)을 코팅하는 공정을 수행한다(S14b).
다음으로 고백색성 잉크(70)가 코팅된 상기 인쇄회로기판(200)을 건조시키는 공정을 수행한다(S14c).
보다 구체적으로 상기 S14c의 건조 공정은 고백색성 잉크가 코팅된 인쇄회로기판(200)을 80℃에서 15분~17분 동안 1차 건조하고, 20분~25분 동안 2차로 건조하는 예비건조(Pre-Cure)공정(S14c-1)과, 150℃에서 50분~60분 동안 건조하는 완전 경화(Post-Cure) 공정(S14c-2), 그리고 10분~30분 동안 경화된 상태로 유지하는 공정(S14c-3)을 포함한다.
다음으로, 상기 인쇄회로기판(200)에 코팅된 고백색성 잉크의 레지스터 역할을 할 부위와 동노출 시킬 부위를 노광량 500~700mj/㎠의 UV 조사로 선택적으로 광경화시키는 고정시키는 노광 공정을 수행한다(S14d).
마지막으로, 상기 노광 공정 후, 상기 인쇄회로기판(200)에 UV 빛을 안받아 경화되지 않은 부위의 레지스트를 현상액으로 제거하여 동을 노출시키는 현상공정을 수행한다(S14e).
상기 현상공정에서 상기 현상액은 1wt%의 NA2CO3이고, 현상온도는 30±1℃이고, 스프레이 압력은 1.5~2.0 Kgf/㎠이며 현상시간은 60~70초인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구 인쇄회로기판(200)의 다른 실시 구조로써, 상기 PSR 인쇄층(240)을 형성하는 공정없이 바로 고백색성 잉크(70)를 형성하는 공정이 수행되어 도 8a에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구 인쇄회로기판의 또 다른 실시 구조로써, 도 8b에 도시된 바와 같이 상기 내측기판(210)을 중심으로 프리프레그(PRE-PREG)층(220), 동박층(230), PSR 인쇄층(240)이 앞뒤 양면으로 대칭되게 형성되고 일측면에 상기 고백색성 잉크(70)가 형성되는 구조이다.
본 발명에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구 인쇄회로기판의 또 다른 실시 구조로써, 도 8c에 도시된 바와 같이 상기 내측기판(210)을 중심으로 프리프레그(PRE-PREG)층(220), 동박층(230)이 앞뒤 양면으로 대칭되게 형성되고 일측면의 상기 동박층(230)상에 상기 고백색성 잉크(70)가 더 형성되고 타측면의 동박층(230)상에 상기 PSR 인쇄층(240)이 더 형성되는 구조이다.
상술한 바와 같이 고백색성 잉크를 포함하는 다양한 실시예의 인쇄회로기판의 물성을 평가한 결과, 도 9에 도시된 바와 같이 456nm~465nm의 여기 파장을 갖는 청색 LED에 고백색성 잉크를 적용하여 456nm대역의 반사율 측정시, 고백색성 잉크 적용 전 82%, 고백색성 잉크 적용 후 반사율 89.1% 확인 되었다.
또한 고백색성 잉크를 포함하는 상기 인쇄회로기판(200)은 열변색에 따른 반사율 측정결과 260℃±5℃챔버에 12분 방치시 반사율 80%, 260℃± 5℃챔버에 6분 방치시 반사율 85%, 260℃± 5℃챔버에 10초(sec) 방치시 반사율 89.1%가 유지됨을 확인 하였다.
또한, 고백색성 잉크를 포함하는 상기 인쇄회로기판(200)은 내산성-10% H2SO4 30분, 내알카리성-10% NaOH 30분, 내용제성- PMA 30분 침척후 Tape Test를 통하여 내약품성이 우수하여 고백색성 잉크가 떨어지지 않음을 확인하였다.
또한, 고백색성 잉크를 포함하는 상기 인쇄회로기판(200)은 260℃± 5℃챔버에서 10초(sec)동안 2회 침적 후, Tape Test를 통하여 내열성이 우수하여 고백색성 잉크가 떨어지지 않음을 확인하였다.
한편, LED 조명의 LED 패키지는 오랜 시간 사용시 도 10a에 도시된 바와 같이 육안으로 관측할 경우 색상의 차이보다는 주변 정상 LED에 비해 약간의 광도가 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
이는 LED 패키지 내부에 황성분이 침투할 경우, Lead Frame의 은도금이 황화은이 되어 변색을 유발할 수 있다.
또한, LED 조명의 온도 변화가 클 경우 LED 패키지 내부의 실리콘(Silicone) 몰딩 부분이 팽창과 수축을 하면서 황성분의 침투가 가속화되어 변색을 유발할 수도 있다.
어떤 문질에 의해 LED 패키지의 색상이 변했는지 확인하기 위해 EDX라는 성분 분석기기를 사용하여 LED 패키지 내부의 화학물질을 확인한 결과 도 10b에 도시된 바와 같이 LED 패키지 내부의 리드 프레임(Lead Frame)의 은(Ag) 도금부위와 실리콘(Silicone 계면부위의 성분을 분석하였다.
EDX 성분분석 결과 색상변이가 발생한 LED 패키지 실리콘에서 미량의 황(Sulfur) 성분이 검출되었다.
따라서, 상기 인쇄회로기판(200) 상면에 황(Sulfur)을 포함하지 않은 백색(White Color)알칼리 현상 형 고백색성 잉크를 28~30미크론 이상으로 도포하여 상기 LED 패키지에서 황의 영향을 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 LED 등기구는 예를 들어, 1Ｗ~2000Ｗ의 형광등, 실내등, 가로등, 터널등, 보안등, 투광등에 적용하여 사용할 수 있다.
이하에서는 광원(100)의 구성을 구체적으로 서술하기로 한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 광원을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이고, 도 13은 본 발명에 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구에 대한 연색성 평가 결과를 표시한 테이블이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 광원(100)을 구비하고, 상기 광원(100)은 여기광원(130)과, 복수의 발광체(152, 154)를 포함한다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에는 여기광원(130)을 장착시키기 위한 베이스 기판(110)이 배치될 수 있고, 여기광원(130)을 제어하기 위한 인쇄회로기판(200)이 베이스 기판(110)의 하부에 배치될 수 있다.
여기서 베이스 기판(110)과 인쇄회로기판(200)은 표면 실장 방식(SMT)으로 연결될 수 있다. 도면에서는 볼 그리드(210) 접합 방식으로 연결된 것을 도시하였으나, 와이어를 연결하는 방식 등 다양한 방식으로 베이스 기판(110)과 인쇄회로기판(200)을 연결시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에는 여기광원(130)과 발광체들(152, 154)를 수용하는 몰드 플레임(170)이 배치될 수 있다. 몰드 프레임(170)은 수용공간을 가지며, 상기 수용공간에 여기광원(130)과 발광체들(152, 154)이 배치될 수 있다.
상기 몰드 프레임(170)의 내면에는 여기광원(130)으로부터 방출되는 광을 효율적으로 반사시키기 위한 리플렉터가 설치될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 여기광원(130)의 하나의 전극은 본딩 와이어를 개재하여 몰드 프레임(170)과 전기적으로 접속될 수 있고, 여기광원(130)의 다른 전극은 베이스 기판(110) 상의 금속 배선과 전기적으로 접속될 수 있다.
그리고 상기 수용공간에는 상기 발광체들(152, 154)을 분산시키며 고정화시킬 수 있고, 여기광원(130)을 밀봉할 수 있는 봉지제(150)가 배치될 수 있다. 봉지제(150)에는 투명 수지가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 봉지제(150)는 실리콘, 에폭시 및 이들을 혼합한 재료 중에 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 456nm 내지 465nm의 피크 파장을 발광하는 여기광원(130)을 포함한다. 여기광원(130)은 청색 LED 칩일 수 있다. 청색 LED 칩은 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 발광 다이오드는 InGaN계 또는 GaN계 등의 발광 다이오드가 사용될 수 있다.
본 발명에서는 여기광원(130)을 LED 칩을 대신하여 레이저 다이오드와 같이 다른 발광 소자가 사용될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 봉지제(150)에 분산, 고정화되는 발광체들(152, 154)을 포함한다. 발광체들(152, 154)은 여기광원(130)에서 방출되는 여기광에 의해 여기되어 적색광을 발산하는 제1 발광체(152) 및 녹색광을 발산하는 제2 발광체(154)를 포함한다. 제1 발광체(152)와 제2 발광체(154)는 상이한 조성의 형광 물질로 형성된다.
제1 발광체(152)는 여기광원(130)의 여기광에 의해 여기되어 적색 파장대의 600nm 내지 650nm 광을 발산할 수 있다. 제1 발광체(152)는 적색광을 발산하는 발광체로써, [화학식 1]로 표현되는 형광 재료, [화학식 2]로 표현되는 형광 재료 및 이들을 혼합한 형광 재료 중 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
Figure 112020112911977-pat00001
Figure 112020112911977-pat00002
제1 발광체(152)는 봉지제(170)에 포함한 100중량% 중 0.1 내지 2중량%를 포함시킬 수 있다. 제1 발광체(152)는 컬러의 왜곡을 정도를 낮출 수 있다. 구체적으로, 컬러의 왜곡 정도는 연색지수 중 R9(Red), R11(Green), R12(Blue) 등의 원색(Original Color)의 값이 낮을수록 심해질 수 있다. 즉, CIE 색좌표계에서 CCT별로 BBL(Black Body Locus) Line을 따라서 X, Y 좌표가 결정되어야 연색성이 태양광과 거의 유사한 수준으로 만들 수 있다.
그러나 현재의 일반적으로 사용되는 조명들은 블루 칩(Blue chip)과 노란색(Yellow) 발광체를 배합한 LED 조명을 사용하고 있다. 여기서 종래의 LED 조명은 적색 발광체가 존재하지 않음으로 R9값이 0 이하가 나올 수 있다. 따라서 적색(Red) 발광체를 추가하여 R9값을 0 이상으로 올리고 있다. 그러나 종래의 LED조명도 R11, R12는 50 이상의 값을 가지게 된다.
종래에서 상기한 적색 발광체를 추가사용하는 솔루션에도 불구하고 종래의 LED조명은 R9값으로 인하여 컬라의 왜곡이 가장 심하다고 할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는, 456nm 내지 465nm의 피크 파장을 발광하는 여기광원(130) 및 엘로 발광체가 아닌 빛의 삼원색인 녹색(Green)의 발광체를 사용하여 R9의 값을 올릴 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에서 녹색(Green)의 발광체는 이하에서 기재되는 제2 발광체를 사용할 수 있다.
게다가 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 456nm 내지 465nm의 피크 파장을 발광하는 여기광원(130) 및 녹색(Green)의 제2 발광체를 사용함으로써 R9값과 함께 R11, R12을 올릴 수 있음으로 고연색성 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구 (1)에서 제1 발광체(152)는 여기광원(130)에서 발산되는 여기광에 대한 흡수율이 저하되더라도 여기광원(130) 자체가 456nm 내지 465nm 범위의 여기광을 발산하기 때문에 455nm 미만의 유해한 광이 유출되는 것을 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에서 제2 발광체(154)는 여기광원(130)의 광에 의해 여기되어 녹색 파장대의 500nm 내지 540nm 광을 발산할 수 있다.
제2 발광체(154)는 녹색광을 발산하는 발광체로써, [화학식 3]으로 표현되는 형광 재료, [화학식 4]로 표현되는 형광 재료 및 이들을 혼합한 형광 재료 중 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
Figure 112020112911977-pat00003
Figure 112020112911977-pat00004
제2 발광체(154)는 봉지제(150)를 포함하는 100중량% 중 8 내지 13중량%를 포함시킬 수 있다. 따라서 봉지제(150)는 85 내지 91.9 중량%로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에서 제2 발광체(154)는 여기광원(130)에서 발산되는 광에 대한 흡수율이 우수하고, 눈에 편안함을 느끼는 녹색 발광체의 함량을 증가시키기 때문에 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(100)는 사람이 보아 안정감을 느끼고 고연색성을 구현할 수 있다.
특히, 화학식 3에서, 마그네슘(Mg) 성분은 반응성이 우수한 재료로 합성된 화학식 3 재료들의 반응성을 향상시켜 청녹색(Greenish Blue)에 가까운 색을 발광할 수 있다. 게다가 화학식 3에서, 마그네슘(Mg) 성분은 여기광원(130)에 반응성을 향상시켜 500nm 내지 540nm 광량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 제2 발광체는 R11(Green)의 값을 증가시킴으로써 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 자연광에 근접한 광을 발산시킬 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 456nm 내지 465nm의 피크 파장을 발광하는 여기광원(130) 및 녹색(Green)의 제2 발광체를 사용함으로써, 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)의 청색 파장 피크를 456nm 이상의 장파장 방향으로 쉬프트시킬 수 있다. 즉, 화학식 3의 마그네슘 성분이 여기광원(130)에 대한 반응성을 향상시켜 청녹색의 파장 방향으로 청색 파장 피크를 456nm 이상의 장파장 방향으로 쉬프트 시킬 수 있어 연색지수를 90Ra이상으로 형성할 수 있다.
게다가 제2 발광체(154)가 적색에 근접한 엘로 파장대에 발광체가 아닌 청녹색에 가까운 빛을 발광함으로써 적색의 파장대를 발산하는 제1 발광체(152)와 혼색이 되지 않아 R9이 50 이상으로 향상될 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 여기광원(130), 제1 발광체(152) 및 제2 발광체(154)를 통해 발산되는 백색 스펙트럼이 형성될 수 있다.
그리고 상기 백색 스펙트럼은 연색지수가 90Ra 이상이고, 적색(Red)의 연색지수인 R9이 50 이상일 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 등기구(100)에서 발광하는 백색 스펙트럼은 Ever Fine Spectro Meter로 측정하였다.
구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에서 발광하는 백색 스펙트럼은 연색지수가 92.5Ra로 측정됨에 따라 조명을 받은 사물의 컬러를 명확하게 표현할 수 있다. 그리고, 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에서 발광하는 백색 스펙트럼은 선명도를 형상시킬 수 있으며, 인간의 눈의 피로도를 낮출 수 있다.
즉, 태양광을 100Ra로 볼 경우, 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(100)에서 발광하는 백색 스펙트럼의 연색지수가 92.5Ra로 측정되어 자연광인 태양광에 가까운 인공조명임을 알 수 있다. 다시 말해, 현재에 사용되는 있는 조명은 일반적으로 75Ra 내지 85Ra 제품을 사용하고 있는 반면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 등기구(1)에서 발광하는 백색 스펙트럼은 고연색성을 구현한 조명임을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에서 발광하는 백색 스펙트럼은 적색(Red)의 연색지수인 R9이 71로 측정되었다. 즉, 적색 발광체인 제1 발광체(152)의 흡수율이 높아 여기광원(130)이 그대로 유출되는 량이 최소화될 수 있다.
더욱이 제1 발광체(152)와 제2 발광체(154)는 파장대의 간격이 넓어 혼색으로 인한 색상의 저하가 방지됨으로써 상기 백색 스펙트럼은 적색(Red)의 연색지수인 R9이 높게 측정된 것으로 판단할 수 있다.
또한 여기광원(130)은 456nm 내지 465nm임에 따라 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 인체에 유해한 400nm 내지 455nm 범위의 광이 유출될 광원이 존재하지 않는다.
그리고, 상기 백색 스펙트럼은, 415nm 내지 455nm 범위의 파장 비율이 40% 미만이고, 465nm 내지 495nm 영역에서의 파장 비율이 100% 이상일 수 있다. 여기서 파장 비율은 태양광을 기준으로 하며, 태양광은 모든 영역의 파장비율이 100%이다.
구체적으로 도 16에서 도시된 “A”영역은 인체에 유해한 415 nm 내지 455nm 범위의 파장영역이고, “B”영역은 인체에 유익한 465 nm 내지 495nm 파장영역이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 백색 스펙트럼의 청색 파장의 피크는 450nm 내지 475nm 로 형성될 수 있다. 더 구체적으로 상기 백색 스펙트럼의 청색 파장의 피크는 456nm 내지 465nm이며, 청색 파장의 피크를 기준으로 유해한 파장영역대인 “A”영역에서는 스펙트럼의 기울기가 급격하게 형성되어 반치폭의 넓이가 좁게 형성됨을 볼 수 있다. 따라서 유해한 파장영역대인 “A”영역에서 발산되는 광량이 저하된 것을 볼 수 있다.
여기서 청색 파장의 피크가 465nm 이상의 파장으로 형성되는 경우는 연색지수(Ra)가 90을 미달하게 될 수 있고, 청색 파장의 피크가 456nm 미만의 파장으로 형성되는 경우는 유익한 파장의 비율이 급격히 줄어들 수 있다. 따라서, 상기 백색 스펙트럼의 청색 파장의 피크는 456nm 내지 465nm범위로 형성되는 것이 바람직하다.
반면, 청색 파장의 피크를 기준으로 유익한 파장영역대인 “B”영역에서는 스펙트럼의 기울기가 “A”영역 과 비교하여 상대적으로 완만하여 반치폭의 넓이가 넓게 형성되어 유익한 파장영역대인 “B”영역에서 발산되는 광량이 상대적으로 증가한 것을 볼 수 있다.
도 13은 도 3에 따른 스펙트럼의 광량 비중을 수치로 나타내었다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)의 백색 스펙트럼은, 태양광 100%를 기준으로 유해한 415nm 내지 455nm 범위의 파장영역인 “A”영역에서 38%로 해당하는 광량이 발산되었다. 용이한 비교를 위해 OLED의 경우는 76%에 달하는 유해 파장이 발산되고, 일반적으로 사용되는 LED의 경우는 121%라는 유해 파장이 상당량 발생하고 있다.
반면, 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)의 백색 스펙트럼은 유해한 465nm 내지 495nm 범위의 파장영역인 “B”영역에서 태양광 100%를 기준으로 112%로 해당하는 광량이 발산되었다.
다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 태양광보다 유익한 파장의 광량이 증가함에 따라 사람이 편안함을 느낄 수 있다. 그리고, OLED의 경우에도 162%에 달하는 유익한 파장이 발산되고, 일반적으로 사용되는 LED의 경우는 47%라는 유익한 파장이 발생하고 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에서 발산하는 백색 스펙트럼은 유해 파장을 최소화시키고, 유익한 파장을 최대화시켜 눈의 피로도를 덜어 주고 편안함을 느끼는 조명을 구현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 조명의 빛 아래에서 사물의 칼라를 정확하게 표현하고, 선명도를 향상시켜 눈 피로도를 덜 느끼게 만들어 주는 태양광에 가까운 고연색성 백색 스펙트럼을 구현할 수 있다.
도 14은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 광원을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이고, 도 16은 본 발명에 실시예들에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구에 대한 연색성 평가 결과를 표시한 테이블이다.
도 14 내지 10는 중복설명을 회피하고 용이한 설명을 위해서 도 2 내지 7을 인용하여 설명하기로 한다.
도 14 내지 10를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 여기광원(130)과 발광체들(152, 153, 154)을 포함하는 광원(100-1)을 구비한다.
발광체들(152, 153, 154)은 봉지제(150)에 분산, 고정화될 수 있다. 발광체들(152, 153, 154)는 여기광원(130)에서 방출되는 광에 의해 여기되어 적색광을 발산하는 제1 발광체(152), 녹색광을 발산하는 제2 발광체(154) 및 청색광을 발산하는 제3 발광체(153)를 포함한다. 제1 발광체(152), 제2 발광체(154) 및 제3 발광체(153)는 상이한 조성의 형광 물질로 형성된다.
전술한 바와 같이, 제1 발광체(152)와 제2 발광체(154)는 각각 [화학식 1과 2] 및 [화학식 3과 4]로 형성될 수 있다.
그리고, 제3 발광체(153)는 여기광원(130)의 광에 의해 여기되어 청색 파장대의 480nm 내지 499nm 광을 발산할 수 있다. 제3 발광체(153)는 청색광을 발산하는 발광체로써, [화학식 5]로 표현되는 형광 재료로 형성될 수 있다. 상기 제3 발광체(153)의 발광 피크 파장은 여기광원(130)에서 방출되는 광의 피크 파장 보다 장파장을 발광할 수 있다.
Figure 112020112911977-pat00005
제3 발광체(153)는 봉지제(150)를 포함하는 100중량% 중 0.1 내지 2중량%를 포함시킬 수 있다. 따라서 제1 발광체(152)는 0.1 내지 2중량%의 함량을 갖고, 제2 발광체(152)는 8 내지 13중량%의 함량을 갖고, 제3 발광체(153)는 0.1 내지 2중량%의 함량을 갖고, 봉지제(150)는 83 내지 91.8 중량%의 함량을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에서 제3 발광체(153)의 발광 피크 파장은 여기광원(130)에서 방출되는 광의 피크 파장 보다 장파장을 발광함으로, 블루 라이트의 465nm 내지 495nm 범위의 유익한 파장의 광량을 증가시킬 수 있다.
도 15 및 도 16를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 여기광원(130), 제1 발광체(152), 제2 발광체(154) 및 제3 발광체(153)를 포함하는 광원(100-1)을 통해 발산하는 백색 스펙트럼을 발산할 수 있다.
그리고 상기 백색 스펙트럼은 연색지수가 90Ra 이상이고, 적색(Red)의 연색지수인 R9이 50 이상일 수 있다. 여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에서 발광하는 백색 스펙트럼은 Ever Fine Spectro Meter로 측정하였다.
구체적으로 도 15에서 #1로 지시된 백색 스펙트럼(이하 “제1 백색 스펙트럼(#1)”)은 여기광원(130)이 456nm 내지 460nm미만인 것을 도시한 그래프이고, 도 14에서 #2로 지적된 백색 스펙트럼(이하 “제2 백색 스펙트럼(#2)”)은 여기광원(130)이 460nm 내지 465nm범위인 것을 도시한 그래프이다.
그리고 도 16에서 제1 스펙트럼(#1)과 제2 스펙트럼(#2)의 연색성 평가 결과를 표시한 테이블이다. 이하에서는 제1 백색 스펙트럼(#1)을 형성하는 여기광원(130)을 제1 여기광원, 제2 백색 스펙트럼(#2)을 형성하는 여기광원을 제2 여기광원으로 정의한다. 도면부호로는 구분하지 않는다.
제1 백색 스펙트럼(#1)은 연색지수가 93Ra로 측정되었고, R9은 70으로 측정되었다. 그리고, 제2 백색 스펙트럼(#2)은 연색지수가 91Ra로 측정되었고, R9은 73으로 측정되었다. 그리고, 상기 제1, 2 백색 스펙트럼(#1, #2)에서 청색 파장의 피크는 456nm 내지 465nm 로 측정되었다.
따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)의 제1 및 2 백색 스펙트럼(#1, #2)은 연색지수가 90Ra 이상이고, 적색(Red)의 연색지수인 R9이 50 이상으로 측정되어 고연색성이면서 인간의 눈에 유익한 파장을 발산하는 아이 케어 조명장치임을 알 수 있다.
다시 도 15 및 도 16을 참조하면, 제1 백색 스펙트럼(#1)은 456nm 내지 460nm미만인 제1 여기광원(130)을 사용함으로 R9에서 제2 백색 스펙트럼(#2)보다 상대적으로 낮은 수치가 측정되었다.
이는 제1 여기광원에 대한 적색의 제1 발광체(152)의 반응도가 낮아 유출되는 제1 여기광원이 증가하여 청색 파장의 피크는 단파장 방향에 형성될 수 있다.
따라서 R9에서는 제2 백색 스펙트럼(#2)보다 상대적으로 낮은 수치가 측정된 것으로 판단된다.
따라서 적색의 제1 발광체(152)에 흡수가 안된 제1 여기광원(130)의 여기파장이 유출되는 량이 소폭 증가한 것으로 판단된다. 더욱이, 제1 백색 스펙트럼(#1)의 제1 여기광원(130)이 제2 백색 스펙트럼(#2)의 여기광원(130)보다 단파장임으로 청색 파장대의 피크가 제2 백색 스펙트럼(#2)의 파장피크보다 단파장대에 형성된 것으로 판단된다.
따라서, 제1 백색 스펙트럼(#1)의 청색 파장피크는 456 내지 460nm미만 범위로 형성될 수 있다.
한편으로, 제2 백색 스펙트럼(#2)은 제2 여기광원(130)이 460nm 내지 465nm으로 제1 백색 스펙트럼(#1)의 청색 파장피크 보다 장파장대에 배치됨으로 제2 백색 스펙트럼(#2)의 청색 파장피크는 460nm 내지 465nm 범위로 형성될 수 있다.
그리고 제2 백색 스펙트럼(#2)은 R9에서 제1 백색 스펙트럼(#1)보다 상대적으로 높은 수치가 측정된 것으로 판단된다. 이는 적색의 제1 발광체(152)는 제2 여기광원(130)에 반응도가 더 증가하는 것으로 판단할 수 있다.
따라서 적색의 제1 발광체(152)에서 흡수된 제2 여기광원(130)이 증가함으로써 제2 여기광원(130)의 유출이 저하된 것으로 판단된다. 더욱이, 제2 백색 스펙트럼(#2)의 제2 여기광원(130)이 제1 백색 스펙트럼(#1)의 제1 여기광원(130)보다 장파장임으로 청색 파장대의 피크가 제1 백색 스펙트럼(#1)의 파장피크보다 장파장대에 형성된 것으로 판단된다.
따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)에서 발산하는 백색 스펙트럼은 유해 파장을 최소화시키고, 유익한 파장을 최대화시켜 눈의 피로도를 덜어 주고 편안함을 느끼는 조명을 구현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구(1)는 조명의 빛 아래에서 사물의 칼라를 정확하게 표현하고, 선명도를 향상시켜 눈 피로도를 덜 느끼게 만들어 주는 태양광에 가까운 고연색성 백색 스펙트럼을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 LED 등기구는 예를 들면, 1W~2000W의 형광등, 실내등, 가로등, 터널등, 보안등, 투광등에 적용하여 사용할 수가 있다
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
1 : LED 등기구 10 : 광원
20 : 백 커버 30 : 전원 연결부
35 : 고정부 50 : 프론트 커버
60 : 사이드 커버 70 : 고백색성 잉크
90 : 체결부
100 : 광원부 110 : 베이스 기판
130 : 여기광원 150 : 봉지제
152 : 제1 발광체 153 : 제3 발광체
154 : 제2 발광체 #1 : 제1 백색 스펙트럼
#2 : 제2 백색 스펙트럼

Claims (14)

  1. 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구에 있어서,
    상기 LED 등기구는,
    복수의 광원이 배열되는 광원부;
    상기 광원들이 실장되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 후면에 배치된 백 커버;
    상기 인쇄회로기판의 전면에 배치된 프론트 커버;
    상기 프론트 커버와 상기 백 커버의 측면을 커버하는 사이드 커버; 및
    상기 백 커버, 상기 사이드 커버, 및 상기 인쇄회로기판 모두에 형성되는 고백색성 잉크;를 포함하고,
    상기 프론트 커버 방향으로 빛을 발산하는 광원은,
    456nm 내지 465nm 의 파장을 발산하는 여기광원; 및
    상기 여기광원에서 제공되는 광에 여기되어 특정 파장대의 광을 발산하는 복수의 발광체들; 을 포함하고,
    상기 LED 등기구에서 발산하는 백색 스펙트럼은,
    연색지수가 90Ra 이상이고 440nm 내지 445nm 범위의 파장의 세기가 10-23% 미만이고, 447nm 내지 450nm 범위의 파장의 세기가 28-50% 미만이고, 451nm 내지 456nm 범위의 파장의 세기가 51-90%미만이고, 457nm 내지 461nm 영역에서의 파장의 세기가 94-100% 미만이고, 462nm 내지 465nm 영역에서의 파장의 세기가 75%-93% 이상이며,
    상기 고백색성 잉크는
    주제와 경화제가 7:3으로 혼합되어 이루어지되,
    상기 주제는
    40~45중량%의 합성수지액, 10~20중량%의 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate), 15~25중량%의 이산화티타늄(TiO2), 7~15중량%의 크레졸 노볼락 에폭시 변성 아크릴레이트(Cresol novolac epoxy modified arc Relay), 및 3~10중량%의 이산화규소(SiO2)로 구성되고,
    상기 경화제는
    20~25중량%의 아크릴모노머(Acryl Monomers), 20~25중량%의 다이에틸렌 글라이콜 모노에틸에테르 아세테이트, 20~25중량%의 트라이진(Triazin), 25~30중량%의 황산바륨(BaSO4)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 발광체들은,
    600~650nm의 발광 파장을 가지며, [화학식 1] (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 로 표현되는 형광 재료, [화학식 2] CaAlSiN3:Eu로 표현되는 형광 재료 및 이들을 혼합한 형광 재료 중 선택된 어느 하나로 형성되는 제1 발광체,
    500~540nm의 발광 파장을 가지며, [화학식 3] (Ba,Sr,Ca,Mg,Eu)2 SiO4로 표현되는 형광 재료, [화학식 4] Y3(Al,Ga)5O12:Ce로 표현되는 형광 재료 및 이들을 혼합한 형광 재료 중 선택된 어느 하나의 형광 재료로 형성되는 제2 발광체를 포함하는 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 백색 스펙트럼에서 청색 파장의 피크는 456nm 내지 465nm 인 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 발광체 및 제2 발광체는 투명 수지에 의해 분산 및 고정화되고,
    상기 제1 발광체, 상기 제2 발광체 및 상기 투명 수지를 포함하는 100중량% 중 상기 제1 발광체는 0.1 내지 2 중량%가 포함되고, 상기 제2 발광체는 8 내지 13 중량%가 포함되고, 상기 투명수지는 85 내지 91.9중량%가 포함되는 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 프론트 커버는 확산판인 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 확산판은 양면앰보, 단면 앰보, PC, PS, PMMA, 아세탈 중 선택되는 어느 하나를 포함하는 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 발광체들은,
    600~650nm의 발광 파장을 가지며, [화학식 1] (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 로 표현되는 형광 재료, [화학식 2] CaAlSiN3:Eu로 표현되는 형광 재료 및 이들을 혼합한 형광 재료 중 선택된 어느 하나로 형성되는 제1 발광체,
    500~540nm의 발광 파장을 가지며, [화학식 3] (Ba,Sr,Ca,Mg,Eu)2 SiO4로 표현되는 형광 재료, [화학식 4] Y3(Al,Ga)5O12:Ce로 표현되는 형광 재료 및 이들을 혼합한 형광 재료 중 선택된 어느 하나의 형광 재료로 형성되는 제2 발광체, 및
    480~499nm의 발광 파장을 가지며, [화학식 5] (Ba,Eu)Si2(O,Cl)2N2로 표현되는 제3 발광체를 포함하는 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 발광체, 제2 발광체 및 제3 발광체는 투명 수지에 의해 분산 및 고정화되고,
    상기 제1 발광체, 상기 제2 발광체, 제3 발광체 및 상기 투명 수지를 포함하는 100중량% 중 상기 제1 발광체는 0.1 내지 2 중량%가 포함되고,
    상기 제2 발광체는 8 내지 13 중량%가 포함되고,
    상기 제 3발광체는 0.1 내지 2 중량%가 포함되고,
    상기 투명수지는 83 내지 91.8중량%가 포함되는 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 백색 스펙트럼에서 청색 파장의 피크는 456nm 내지 465nm 인 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 여기광원이 456nm 내지 460nm미만의 경우,
    상기 백색 스펙트럼에서 청색 파장의 피크는 456nm 내지 460nm이고, R9은 70이고,
    상기 여기광원이 460nm 내지 465nm범위의 경우,
    상기 백색 스펙트럼에서 청색 파장의 피크는 460nm 내지 465nm이고, R9은 73인 블루라이트 파장이 제거된 고백색성 LED 등기구.
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