KR102291581B1 - 백색 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 백색 발광 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 장치는, 420nm 내지 430nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출하는 제1 발광 다이오드; 440nm 내지 460nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출하는 제2 발광 다이오드; 및 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 파장을 변환하는 파장변환부를 포함하고, 상기 파장변환부는 입사된 빛을 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 적색 형광체를 포함한다. 본 발명에 의하면, 백색 발광 장치는 420nm 내지 430nm의 피크 파장을 갖는 발광 다이오드와 440nm 내지 460nm의 피크 파장을 갖는 발광 다이오드를 동시에 사용하고, 적색 형광체가 포함된 파장변환부로 백색을 구현함으로써, 사용자의 불편함을 최소화하면서, 식물성장에 최적화된 파장대역을 방출할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 백색 발광 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물 재배를 위한 백색 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: light emitting diode)는 발광 효율이 높으면서 수명이 길고 소비전력이 낮아 친환경적이다. 또한, 사용목적이나 형태에 따라 발광 다이오드 칩이 탑재된 패키지 구조로 제작할 수 있어 그 사용범위가 넓은 장점도 있다.
최근, 형광등이나 백열등을 대신하여 상기와 같은 발광 다이오드를 이용하여 식물 재배에 이용하는 경우가 증가하고 있다. 발광 다이오드를 이용하여 식물을 재배할 경우, 외부 날씨나 기후에 영향을 받지 않을 수 있으며, 원하는 파장대를 조절할 수 있는 장점이 있다.
식물이 성장하기 위해서는 광합성의 촉진과 잎의 형태 형성이 필요한데, 잎의 형태형성은 종자의 발아, 화분으로의 분화, 개화 등의 질적 변화를 나타낸다. 식물이 성장을 최적화하기 위해 필요한 빛의 파장은 640nm 내지 690nm 파장을 갖는 적색 파장과 420 내지 470nm의 파장을 갖는 청색 파장이다.
그렇다고 상기와 같이, 적색 파장과 청색 파장만을 방출하는 발광 다이오드를 이용하면, 식물 성장에는 최적화될 수 있지만, 사용자는 불편을 감수해야 하는 문제가 있다.
이를 위해 종래에 450nm의 파장을 갖는 발광 다이오드 칩에 녹색 형광체 및 적색 형광체를 혼합한 파장변환부를 이용하여 백색광을 방출하는 발광 장치를 이용하였다. 이러한 종래의 발광 장치는 적색 영역의 피크 파장이 약 650nm, 청색 영역의 피크 파장이 약 450nm인 빛을 방출한다. 그에 따라 식물 성장에 필요한 파장 대역의 주변정도만 충족시켜 식물 성장에 최적화되지 못하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 사용자의 불편함을 최소화하면서 식물 성장에 최적화된 백색 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 장치는, 420nm 내지 430nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출하는 제1 발광 다이오드; 440nm 내지 460nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출하는 제2 발광 다이오드; 및 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 파장을 변환하는 파장변환부를 포함하고, 상기 파장변환부는 입사된 빛을 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 적색 형광체를 포함한다.
이때, 상기 적색 형광체는 640nm 내지 690nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출할 수 있다.
그리고 상기 파장변환부는, 상기 제1 발광 다이오드 상에 위치하고, 상기 제1 발광 다이오드에 방출되는 빛의 파장을 변환하는 제1 파장변환부재; 및 상기 제2 발광 다이오드 상에 위치하고, 상기 제2 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 파장을 변환하는 제2 파장변환부재를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 파장변환부재는 입사된 빛을 청색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 청색 형광체, 입사된 빛을 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 녹색 형광체 및 입사된 빛을 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 적색 형광체를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제2 파장변환부재는 입사된 빛을 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 녹색 형광체 및 입사된 빛을 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 적색 형광체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파장변환부는 상기 제1 및 제2 발광 다이오드의 적어도 일부를 덮을 수 있다.
본 발명에 의하면, 백색 발광 장치는 420nm 내지 430nm의 피크 파장을 갖는 발광 다이오드와 440nm 내지 460nm의 피크 파장을 갖는 발광 다이오드를 동시에 사용하고, 적색 형광체가 포함된 파장변환부로 백색을 구현함으로써, 사용자의 불편함을 최소화하면서, 식물성장에 최적화된 파장대역을 방출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치를 도시한 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 장치를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치(100)는 하우징(110), 제1 발광 다이오드(121), 제2 발광 다이오드(123) 및 파장변환부(130)를 포함한다.
하우징(110)은 상부면이 개방된 캐비티를 가지며, 캐비티 내에 제1 및 제2 발광 다이오드(121, 123)가 실장될 수 있다. 캐비티의 측면은 경사가 형성될 수 있으며, 경사면은 필요에 따라 반사면으로 형성될 수 있다. 그에 따라 제1 및 제2 발광 다이오드(121, 123)에 방출된 빛은 캐비티 측면에서 반사됨에 따라 본 발명의 백색 발광 장치(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고 하우징(110)은 폴리머 등을 포함하는 플라스틱. ABS(acrylonitrile butadiene styrene), LCP(liquid crystalline polymer), PA(polyamide), IPS(polyphenylene sulfide) 또는 TPE(thermoplastic elastomer) 등으로 형성되거나, 메탈 또는 세라믹으로 형성될 수 있다.
그리고 하우징(110)은 두 개의 리드 단자를 포함할 수 있고, 리드 단자와 제1 및 제2 발광 다이오드(121, 123)는 도 1에 도시된 바와 같이, 와이어를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 하우징(110)은 상기와 같은 구성에 한정되지 않고, 공지된 다양한 구성을 포함할 수 있다.
제1 발광 다이오드(121)는 n형 반도체층과 p형 반도체층을 포함하여 정공과 전자의 결합을 통해 광을 방출할 수 있는 구조를 가지며, 수평형, 수직형 또는 플립칩형 등의 구조를 가지는 발광 소자가 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제1 발광 다이오드(121)는 420nm 내지 430nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출한다. 이때, 제1 발광 다이오드(121)가 방출하는 빛의 피크 파장의 반치폭(FWHM: full with half maximum)은 40nm 이하일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
제2 발광 다이오드(123)는 제1 발광 다이오드(121)와 동일한 구성을 가지며, 440nm 내지 460nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출한다.
그리고 제1 발광 다이오드(121)와 제2 발광 다이오드(123)는 하우징(110)에 실장되고, 도 1에 도시된 바와 같이, 직렬로 연결되어 본 발명의 백색 발광 장치(100)로 전원이 인가되면 제1 및 제2 발광 다이오드(121, 123)가 동시에 구동될 수 있다.
파장변환부(130)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 발광 다이오드(121, 123)의 상부에 위치할 수 있고, 발광 다이오드의 적어도 일부를 덮도록 형성된다. 그에 따라 파장변환부(130)는 제1 및 제2 발광 다이오드(121, 123)의 빛이 방출되는 경로 상에 위치할 수 있다. 또한, 하우징(110)의 캐비티를 채워 발광 다이오드를 봉지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 파장변환부(130)는 담지부(131), 청색 형광체(133), 녹색 형광체(135) 및 적색 형광체(137)를 포함한다.
담지부(131)는 녹색 형광체(135) 및 적색 형광체(137)를 담지할 수 있는 물질이면 제한되지 않고, 투명 또는 반투명 특성을 가질 수 있다. 담지부(131)는 실리콘(silicone) 계열, 에폭시(epoxy) 계열, PMMA(polymethyl methacrylate) 계열, PE(polyethylene) 계열 및 PS(polystyrene) 계열 중 적어도 하나를 포함하는 고분자로 형성될 수 있고, 유리와 같은 무기물로 형성될 수도 있다.
담지부(131)(131)가 고분자 물질로 형성된 경우, 파장변환부(130)는 제1 및 제2 발광 다이오드(121, 123)로부터 방출된 빛을 파장 변환하는 역할과 더불어, 제1 및 제2 발광 다이오드(121, 123)를 봉지하는 봉지재 역할을 할 수도 있다.
도 2에서 파장변환부(130)를 볼록하게 표시하였지만, 이에 한정되지 않는다.
청색 형광체(133)는 420nm 내지 470nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출시키는 형광체를 포함할 수 있으며, 녹색 형광체(135)는 500nm 내지 540nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출시키는 형광체를 포함할 수 있다. 또한, 적색 형광체(137)는 640nm 내지 690nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출시키는 형광체를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 청색 형광체(133), 녹색 형광체(135) 및 적색 형광체(137)는 담지부(131) 내에서 불규칙하게 분산되어 배치될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에서 이용되는 적색 형광체(137)는 표 1에 도시된 바와 같은 적색 형광체(137)를 이용할 수 있다.
CIE x | CIE y | λp/nm | FWHM/nm | |
BR-102E | 0.655 | 0.345 | 641 | 91 |
BR-102/T | 0.657 | 0.344 | 641 | 90 |
BR-101A | 0.654 | 0.345 | 649 | 91 |
BR-101D | 0.654 | 0.345 | 648 | 89 |
BR-101H | 0.654 | 0.345 | 648 | 89 |
BR-101/J | 0.654 | 0.345 | 648 | 89 |
BR-101B | 0.682 | 0.318 | 649 | 88 |
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도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치(100)는 하우징(110), 제1 및 제2 발광 다이오드(121, 123) 및 파장변환부(130)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광 다이오드에 대해 설명하면서, 일 실시예와 동일한 설명에 대해서는 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에서 파장변환부(130)는 제1 파장변환부재(130a) 및 제2 파장변환부재(130b)를 포함한다.
제1 파장변환부재(130a)는 제1 발광 다이오드(121)를 덮고, 제2 발광 다이오드(123)와 이격되어 형성된다. 그리고 제1 파장변환부재(130a)는 담지부(131), 청색 형광체(133), 녹색 형광체(135) 및 적색 형광체(137)를 포함하고, 담지부(131) 내에 청색 형광체(133), 녹색 형광체(135) 및 적색 형광체(137)가 불규칙하게 분산되어 배치된다.
제2 파장변환부재(130b)는 제2 발광 다이오드(123)를 덮고, 제1 발광 다이오드(121)와 이격되어 형성된다. 그리고 제2 파장변환부재(130b)는 담지부(131), 녹색 형광체(135) 및 적색 형광체(137)를 포함하고, 담지부(131) 내에 녹색 형광체(135) 및 적색 형광체(137)가 불규칙하게 분산되어 배치된다.
또한, 제1 및 제2 파장변환부재(130a, 130b)를 담지부(131)가 덮을 수 있고, 이때, 제1 및 제2 파장변환부재(130a, 130b)를 덮는 담지부(131)는 생략될 수도 있다.
이렇게 제2 발광 다이오드(123)는 440nm 내지 460nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출하는데, 광효율 및 색재현성이 일정 값 이상 나오도록 하기 위해 제2 파장변환부재(130b)에 녹색 형광체(135) 및 적색 형광체(137)만 포함된다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 발광 장치
110: 하우징 121: 제1 발광 다이오드
123: 제2 발광 다이오드 130: 파장변환부
130a: 제1 파장변환부재 130b: 제2 파장변환부재
131: 담지부 133: 청색 형광체
135: 녹색 형광체 137: 적색 형광체
110: 하우징 121: 제1 발광 다이오드
123: 제2 발광 다이오드 130: 파장변환부
130a: 제1 파장변환부재 130b: 제2 파장변환부재
131: 담지부 133: 청색 형광체
135: 녹색 형광체 137: 적색 형광체
Claims (6)
- 식물 성장용 백색 발광 장치에 있어서,
420nm 내지 430nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출하는 제1 발광 다이오드;
440nm 내지 460nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출하는 제2 발광 다이오드; 및
상기 제1 및 제2 발광 다이오드 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 파장을 변환하는 파장변환부를 포함하고,
상기 파장변환부는 입사된 빛을 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 적색 형광체를 포함하며,
상기 적색 형광체는 640nm 내지 690nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 빛을 방출하는 백색 발광 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 적색 형광체는 88nm 내지 91nm이 반치폭을 갖는 백색 발광 장치. - 청구항 1에 있어서, 상기 파장변환부는,
상기 제1 발광 다이오드 상에 위치하고, 상기 제1 발광 다이오드에 방출되는 빛의 파장을 변환하는 제1 파장변환부재; 및
상기 제2 발광 다이오드 상에 위치하고, 상기 제2 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 파장을 변환하는 제2 파장변환부재를 포함하는 백색 발광 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 제1 파장변환부재는 입사된 빛을 청색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 청색 형광체, 입사된 빛을 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 녹색 형광체 및 입사된 빛을 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 적색 형광체를 포함하는 백색 발광 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 제2 파장변환부재는 입사된 빛을 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 녹색 형광체 및 입사된 빛을 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 빛으로 방출하는 적색 형광체를 포함하는 백색 발광 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 파장변환부는 상기 제1 및 제2 발광 다이오드의 적어도 일부를 덮는 백색 발광 장치.
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