KR102360957B1 - 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

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Abstract

발광 다이오드 패키지는 평면부 및 평면부로부터 상측으로 절곡되고, 평면부와 소정의 내부 공간을 정의하는 측벽부를 포함하는 바디부재, 평면부에 실장되고, 제1 색 광을 생성하는 발광 다이오드, 및 내부 공간에 충진된 기재부 및 기재부 내에 분산되고, 제1 색 광의 적어도 일부를 흡수하여 제1 색과 상이한 제2 색 광을 생성하는 복수의 제1 형광체를 포함하는 충진부재를 포함하고, 바디부재는 제2 색과 상이한 제3 색을 가지고, 바디부재는 제2 색 광을 흡수한다.

Description

발광 다이오드 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 상세하게는 잔광 현상이 감소된 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
발광소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 발생하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내 및 실외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
따라서, 본 발명은 특정 컬러를 가진 광의 잔광 현상을 제거할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 평면부 및 상기 평면부로부터 상측으로 절곡되고, 상기 평면부와 소정의 내부 공간을 정의하는 측벽부를 포함하는 바디부재, 상기 평면부에 실장되고, 제1 색 광을 생성하는 발광 다이오드, 및 상기 내부 공간에 충진된 기재부 및 상기 기재부 내에 분산되고, 상기 제1 색 광의 적어도 일부를 흡수하여 상기 제1 색과 상이한 제2 색 광을 생성하는 복수의 제1 형광체를 포함하는 충진부재를 포함하고, 상기 바디부재는 상기 제2 색과 상이한 제3 색을 가지고, 상기 바디부재는 상기 제2 색 광을 흡수한다.
상기 제3 색은 블루(blue) 컬러, 시안(cyan) 컬러, 및 블랙(black) 컬러 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제2 색은 레드(red) 컬러일 수 있고, 상기 제1 색 광은 블루 컬러일 수 있다.
상기 복수의 제1 형광체는 각각 플루오르 계열로 구성될 수 있다.
상기 충진부재는, 상기 기재부 내에 분산되고, 상기 제1 색 광의 적어도 일부를 흡수하여 상기 제1 색 및 상기 제2 색과 상이한 제4 색 광을 생성하는 복수의 제2 형광체를 더 포함할 수 있다.
상기 제4 색은 그린(green) 컬러일 수 있다.
상기 바디부재는, 베이스부, 및 상기 베이스부 내에 분산되고, 상기 제3 색을 가진 복수의 안료 입자를 포함할 수 있다.
상기 베이스부는 수지 물질 또는 실리콘을 포함할 수 있다.
상기 복수의 안료 입자는 상기 베이스부 중 상기 내부 공간에 인접할수록 더 높은 비율로 분산될 수 있다.
상기 기재부는 수지(resin) 계열 물질 또는 실리콘을 포함할 수 있다.
상기 바디부재에 고정되고, 상기 발광 다이오드에 제1 전압을 제공하는 제1 리드; 및
상기 제1 리드와 절연되어 상기 바디부재에 고정되고,상기 발광 다이오드에 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 제공하는 제2 리드를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 제1 색 광을 생성하는 발광 다이오드, 제1 색 광에 의해 여기되어 제2 색 광을 생성하는 제1 형광체, 및 제2 색과 상이한 제3 색을 가진 바디부재를 포함한다. 제3 색을 가진 바디부재는 제2 색 광을 흡수하여 소멸시킨다.
이에 따라, 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 패키지로부터 출사되지 않고 잔존하는 제2 색 광을 제거할 수 있어 발광 다이오드 패키지의 구동을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 발광 다이오드 패키지는 바디부재의 컬러를 변경하는 것만으로 잔광 특성을 용이하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1에 포함된 발광 다이오드의 단면도이다.
도 4a는 비교 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 비교 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 잔광 현상을 나타낸 그래프들이다.
도 6a는 도 4a에 도시된 비교예를 광원으로 채용한 광원 모듈의 광특성을 측정한 사진이다.
도 6b는 도 4b에 도시된 발광 다이오드 패키지를 광원으로 채용한 광원 모듈의 광특성을 측정한 사진이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 발광 다이오드 패키지를 간략히 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 1에 포함된 발광 다이오드의 단면도이다.
발광 다이오드 패키지(100)는 발광 다이오드(110), 바디부재(120), 및 충진부재(130), 및 한 쌍의 리드(140, 150)를 포함한다.
발광 다이오드(110)는 제1 전극 및 제2 전극을 통해 인가되는 구동전압에 응답하여 광을 발생한다. 발광 다이오드(110)는 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖고, 구동전압이 인가되면 전자와 정공이 이동하면서 재결합되어 광을 발생한다.
도 3을 참조하여 발광 다이오드(110)에 대해 상세히 검토한다. 다만, 도 3은 발광 다이오드 패키지에 구비될 수 있는 하나의 발광 다이오드를 예시적으로 도시하고 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 발광 다이오드(110)는 기판(113) 상에 순차적으로 적층된 n형 반도체층(114), 활성층(115), 및 p형 반도체층(116)을 포함한다. 또한, 발광 다이오드(110)는 p형 반도체층(116)에 연결된 p형 전극(111: 이하, 제1 전극), n형 반도체층(114)에 연결된 n형 전극(112: 이하, 제2 전극)을 포함한다.
기판(113)은 사파이어(Al2O3)를 포함하는 투명한 물질로 구성되며, 사파이어 이외에도 징크 옥사이드(zinc oxide: ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide: SiC), 또는 알루미늄 나이트라이드(aluminium nitride: AlN) 등으로 구성될 수 있다.
n형 반도체층(114)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN 과 같이 n형 질화물 반도체층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, n형 반도체층(114)은 인듐 알루미늄 갈륨 나이트라이드(indium aluminium galium nitride: InAlGaN), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 알루미늄 갈륨 나이트라이드(aluminium gallium nitride, AlGaN), 인듐 갈륨 나이트라이드(Indium gallium nitride, InGaN), 알루미늄 나이트라이드(aluminium nitride, AlN), 인듐 나이트라이드(indium nitride, InN), 또는 알루미늄 인듐 나이트라이드(aluminium indium nitride, AlInN)에 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 또는 탄소(C)가 도핑되어 형성될 수 있다.
상기 p형 반도체층(116)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 p형 질화물 반도체층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, p형 반도체층(116)은 인듐 알루미늄 갈륨 나이트라이드(indium aluminium galium nitride: InAlGaN), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 알루미늄 갈륨 나이트라이드(aluminium gallium nitride, AlGaN), 인듐 갈륨 나이트라이드(Indium gallium nitride, InGaN), 알루미늄 나이트라이드(aluminium nitride, AlN), 인듐 나이트라이드(indium nitride, InN), 또는 알루미늄 인듐 나이트라이드(aluminium indium nitride, AlInN)에 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 또는 바륨(Ba)이 도핑되어 형성될 수 있다.
활성층(115)은 n형 반도체층(114) 및 p형 반도체층(116) 사이에 배치된다. n형 반도체층(114)으로부터 주입되는 전자와 p형 반도체층(116)으로부터 주입되는 정공은 활성층(115)에서 서로 결합된다.
활성층(115)은 활성층(115)이 가진 에너지 밴드의 밴드갭 차이에 대응하는 광을 생성한다. 활성층(115)의 밴드갭 차이에 따라 발광 다이오드(110)가 생성하는 광의 파장이 달라질 수 있다.
발광 다이오드(110)는 제1 색 광을 생성한다. 따라서, 제1 색은 발광 다이오드(110)의 밴드갭 차이에 따라 다양한 컬러를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 색은 약 450㎚ 이상 약 500㎚의 파장 범위를 가진 블루(blue) 컬러일 수 있다.
활성층(115)은 단일 양자우물(Single quantum well) 구조, 다중 양자우물(Multi quantum well, MQW) 구조, 양자 점(Quantum dot) 구조, 및 양자 선(Quantum wire) 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있다. 또는, 활성층(115)은 복수의 양자우물층과 복수의 양자장벽층이 교대로 적층된 구조를 가질 수도 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
한편, 발광 다이오드(110)는 상면 및 측면을 통해 광을 외부로 방출한다. 도시되지 않았으나, 발광 다이오드(110)는 상면 및 측면에 정의된 소정의 요철을 더 포함할 수 있다. 요철은 발광 다이오드(110)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 바디부재(120)는 발광 다이오드 패키지(100)의 외형을 정의한다. 바디부재(120)는 발광 다이오드(110), 제1 리드(140), 및 제2 리드(150)를 고정한다.
바디부재(120)는 평면부(120P) 및 측벽부(120W)를 포함한다. 평면부(120P)는 바디부재(120)의 실장면(121), 배면(122), 및 측면(123)의 일부를 정의한다.
실장면(121)은 배면(122)과 평행을 이룬다. 실장면(121)에는 발광 다이오드(110)가 배치된다. 발광 다이오드(110)는 수지계 접착시트(미도시) 또는 도전성 접착시트(미도시)를 통해 실장면(121)에 실장될 수 있다.
평면부(120P)는 평면상에서 다양한 형상을 가질 수 있다. 바디부재(120)는 평면상에서 다각형, 원형, 또는 타원 형상을 가질 수 있으며, 어느 하나의 형상에 한정되지 않는다. 본 명세서에서는 평면상에서 사각 형상을 가진 바디부재(120)를 예시적으로 설명한다.
측벽부(120W)는 평면부(120P)와 연결되고, 평면부(120P)로부터 상측으로 절곡된다. 측벽부(120W)는 평면부(120P) 상에 배치되어 실장면(121)을 노출시킨다. 측벽부(120W)는 바디부재(120)의 상면(124), 측면(123)의 다른 일부, 및 내측면(125)을 정의한다.
상면(124)은 측면(123)과 내측면(125)을 연결한다. 상면(124)은 배면(122)과 평행한 평면일 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명에 따른 상면(124)은 곡면을 가질 수 있다. 곡면은 볼록면 및 오목면을 포함한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 바디부재(120)에 있어서, 상면(124)은 생략될 수도 있다. 이때, 내측면(125)은 측면(123)과 직접 연결될 수 있다.
내측면(125)은 실장면(121)으로부터 약 90도 미만으로 경사진 경사면일 수 있다. 내측면(125)의 경사 정도에 따라 발광 다이오드 패키지(100)의 지향각(Angle of beam spread)이 결정될 수 있다.
평면부(120P)와 측벽부(120W)는 소정의 내부 공간을 정의한다. 이때, 배면(122) 및 측면(143)은 바디부재(120)의 외면을 정의한다. 또한, 내측면(125)과 실장면(121)은 바디부재(120)의 내면을 정의한다.
내부 공간(cavity)은 상부가 개방된 형상을 가진다. 내부 공간은 리세스 형상, 컵 형상, 또는 소정의 곡률을 가진 튜브 형상을 가질 수 있다. 한편, 내부 공간은 어느 하나에 한정되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다.
충진부재(130)는 내부 공간에 충진된다. 충진부재(130)는 발광 다이오드(110)를 포위하여 발광 다이오드(110)를 보호한다. 충진부재(130)는 기재부(131) 및 복수의 제1 형광체(132)를 포함한다.
기재부(131)는 발광 다이오드(110)로부터 발산된 광을 확산시킨다. 기재부(131)는 투명한 절연 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 기재부(131)는 에폭시(epoxy)와 같은 수지(resin)계 재료 또는 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.
복수의 제1 형광체(132)는 기재부(131) 내에 분산된다. 복수의 제1 형광체(132)는 제1 색 광의 적어도 일부를 흡수하여 제1 색과 상이한 제2 색 광을 생성한다. 구체적으로, 복수의 형광체(130)는 제1 색 광의 적어도 일부를 흡수하여 여기 상태(excited state)가 되고, 다시 안정화되면서 제2 색 광을 방출한다.
제2 색 광은 제1 색 광의 파장과 상이한 파장을 가지므로, 제1 색과 다른 컬러를 가질 수 있다. 대체적으로, 제2 색 광은 제1 색 광의 파장보다 긴 파장을 가진다.
복수의 제1 형광체(132)는 야그(Yittrium aluminium oxide garnet, YAG), 태그(Terbium Aluminum Garnet, TAG), 실리케이트(silicate), 나이트라이드(nitride) 계열, 또는 옥시나이트라이드(oxy-nitride) 계열 물질로 구성될 수 있다. 상기 형광체들은 레드 형광체(red-phosphor), 그린 형광체(green-phosphor), 및 옐로우 형광체(yellow-phosphor) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 복수의 제1 형광체(132)는 레드 형광체로 구성될 수 있다. 레드 형광체는 제1 색 광의 적어도 일부에 의해 여기 되어 약 620㎚ 내지 약 780㎚의 파장 범위를 가진 제2 색 광을 생성한다. 이에 따라, 제2 색은 레드(red) 컬러일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 복수의 제1 형광체(132)는 플루오르 계열로 구성된 형광체일 수 있다. 예를 들어, 레드 형광체는 K2SiF6:Mn4+으로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는 플루오르 계열의 형광체를 포함함으로써, 반치폭(half width)이 약 30㎚이하인 파장대를 가진 레드 컬러의 광을 생성할 수 있다.
바디부재(120)는 복수의 제1 형광체(132)가 방출하는 제2 색 광을 흡수할 수 있다. 이에 따라, 제2 색 광 중 바디부재(120)를 향해 출사되는 광은 바디부재(120)에 의해 흡수되어 시인되지 않을 수 있다.
본 실시예에 따른 바디부재(120)는 제3 색을 가질 수 있다. 제3 색의 여기(exitation) 파장 범위는 제2 색 광의 파장 범위와 중첩할 수 있다. 예를 들어, 제3 색은 블랙(black) 컬러, 블루(blue) 컬러, 또는 시안(cyan) 컬러일 수 있다.
바디부재(120)는 다양한 방식을 통해 제3 색을 가질 수 있다. 본 실시예에 따른 바디부재(120)는 베이스부 및 복수의 안료(pigment) 입자를 포함할 수 있다.
베이스부는 절연 물질 또는 전도성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 베이스부는 폴리프탈아미드(PPA: polyphthalamide), 에폭시(epoxy)와 같은 수지 물질, 실리콘 카바이드, 실리콘(silicon), 알루미늄 나이트라이드, 금속(metal), 광감성 유리(PSG: Photo sensitive glass), 또는 사파이어(Al2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
복수의 안료 입자는 제3 색을 가진다. 복수의 안료 입자는 베이스부 내에 분산될 수 있다. 복수의 안료 입자는 바디부재(120)에 전체적으로 고르게 분산될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 바디부재(120)는 전체적으로 제3 색을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바디부재(120)는 수지 물질에 복수의 안료 입자를 혼합한 후, 사출을 통해 형성될 수 있다. 복수의 안료 입자를 이용함으로써, 비교적 간단한 공정을 통해 제2 색 광을 흡수하는 바디부재(120)를 형성할 수 있다.
본 도면에서는 바디부재(120)가 전체적으로 제3 색을 가진 실시예를 도시하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 바디부재(120)는 부분적으로 제3 색을 가질 수 있다. 예를 들어, 바디부재(120)는 내부공간에 노출된 실장면(121) 및 내측면(125)에 인접한 부분에만 부분적으로 제3 색을 가질 수 있다.
제2 색 광은 바디부재(120) 중 실장면(121) 및 내측면(125)을 통해 바디부재(120)에 진입하므로, 실장면(121) 및 내측면(125)에 인접한 부분만 제3 색을 띠도록 함으로써, 제2 색 광을 흡수할 수도 있다.
이때, 실장면(121) 및 내측면(125)에 인접한 부분만 제3 색으로 착색시키거나, 복수의 안료입자를 실장면(121) 및 내측면(125)에 인접한 부분에만 분산시켜 부분적으로 제3 색을 가진 바디부재를 형성할 수 있다. 바디부재(120)는 다양한 형상 및 다양한 구조를 가질 수 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
한편, 도시되지 않았으나, 발광 다이오드 패키지(100)는 커버부재를 더 포함할 수 있다. 커버부재는 상면(124)에 연결되어 내부 공간을 커버한다. 커버부재는 충진부재(130)를 밀봉한다.
커버부재는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 커버부재는 실장면(121)과 평행을 이루는 평면 형상을 가질 수 있다. 또는, 커버부재는 발광 다이오드 패키지(100)의 광 확산 특성이 향상되도록 구면 형상을 가질 수도 있다. 커버부재의 형상은 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
제1 리드(140)는 발광 다이오드(110)의 제1 전극(111)에 연결되고, 제2 리드(150)는 발광 다이오드(110)의 제2 전극(112)에 연결된다. 외부에서 인가된 구동전압은 제1 리드(140)를 통해 발광 다이오드에 제공되고, 전압이 강하된 구동전압은 제2 리드(150)를 통해 발광 다이오드 패키지(100) 외부로 인출된다.
즉, 발광 다이오드(110)는 제1 리드(140)를 통해 제1 전압을 제1 전극(111)에 제공받고, 제2 리드(150)를 통해 제1 전압보다 전위가 낮은 제2 전압을 제2 전극(112)을 통해 제공받는다. 이때, 제1 전압과 제2 전압의 전위차는 강하된 구동전압의 레벨과 실질적으로 동일하다.
제1 리드(140) 및 제2 리드(150) 각각은 바디부재(120)의 일부분을 관통할 수 있다. 이때, 제1 리드(140) 및 제2 리드(150) 각각은 일단부가 실장면(121)에 노출되고, 일단부로부터 연장된 타단부가 바디부재(120)의 측면(123)으로부터 돌출될 수 있다.
이때, 제1 와이어(W1)을 통해 제1 전극(111)과 실장면(121)에 노출된 제1 리드(140)의 일단부가 연결되고, 제2 와이어(w2)를 통해 제2 전극(112)과 제2 리드(150)의 일단부가 연결될 수 있다. 한편, 상술한 연결방법은 하나의 예시에 불과하고, 도 3에 도시된 상기 발광 다이오드의 구조를 변경하면, 다른 연결방법을 통해 리드들(140, 150)과 전극들(111, 112)을 각각 연결할 수도 있다. 또한, 다른 연결방법을 통해 연결되는 경우, 와이어들(W1, W2) 중 적어도 어느 하나는 생략될 수도 있다.
한편, 도시되지 않았으나, 발광 다이오드 패키지는 히트싱크를 더 포함할 수 있다. 히트싱크는 바디부재(120)의 평면부(120P) 중 일부를 관통하여 바디부재(120)에 고정될 수 있다. 히트싱크는 발광 다이오드(110)와 접촉하여 발광 다이오드(110)의 열화를 방지할 수 있다.
도 4a는 비교 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도이다. 도 5a 및 도 5b는 비교 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 잔광 현상을 나타낸 그래프들이다.
도 4a 및 도 4b에는 용이한 설명을 위해 일부 구성들을 생략하여 도시하였다. 한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.
발광 다이오드(110)가 생성하는 제1 색 광(L1)의 일부는 발광 다이오드 패키지(100)의 상측으로 방출된다. 발광 다이오드(110)가 생성하는 제1 색 광(L1)의 다른 일부는 복수의 형광체(130)를 여기시키고, 이에 따라 제2 색 광(L2)이 생성된다. 제2 색 광(L2)은 발광 다이오드 패키지(100)의 상측으로 방출되어 외부에서 시인된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복수의 제1 형광체(132)는 플루오르계로 구성될 수 있다. 동일한 레드 계열의 광을 기준으로 할때, 제2 색 광(L2)은 나이트라이드계로 구성된 형광체로부터 생성되는 광에 비해 상대적으로 좁은 반치폭을 가진다. 이에 따라, 색 재현성이 향상된 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
한편, 제2 색 광(L2)은 나이트라이드계로 구성된 형광체로부터 생성되는 광에 비해 상대적으로 잔광 특성이 높게 나타난다. 이에 관하여 도 5a 및 도 5b를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5a는 발광 다이오드 패키지를 턴-온 시킬 때의 시간에 따른 전압/전류 변화를 측정하여 도시한 것이고, 도 5b는 발광 다이오드 패키지를 턴-오프 시킬 때의 시간에 따른 전압/전류 변화를 측정하여 도시한 것이다.
제1 그래프 선(PL-S)은 발광 다이오드 패키지에 인가되는 외부 전압을 도시한 것이고, 제2 그래프 선(PL)은 제2 색 광에 의해 나타나는 전압을 도시한 것이다. 제2 그래프 선(PL)은 실질적으로 제2 색 광의 존재 여부를 나타낸다.
도 5a에 도시된 것과 같이, 제1 그래프 선(PL-S)을 따라 제1 시점(ST)에 외부 전원이 인가되면, 제2 색 광(L2)이 생성된다. 제2 색 광(L2)의 광량은 제2 그래프 선(PL)을 따라 서서히 증가한다. 이때, 제2 색 광(L2)은 외부 전원에 의해 턴-온 되어 생성된 제1 색 광(L1)이 복수의 제1 형광체(132)를 여기 시킨 후 생성되므로, 제2 그래프 선(PL)은 제1 그래프 선(PL-S)보다 지연되어 상승한다.
이후, 도 5b에 도시된 것과 같이, 외부 전원이 제2 시점(ET)에서 제1 그래프 선(PL-S)을 따라 턴-오프 되면, 제2 색 광(L2)도 소멸된다. 제2 색 광(L2)의 광량은 제2 그래프 선(PL)을 따라 서서히 감소된다.
이때, 외부 전원이 완전소멸된 제3 시점(ET-S)에서 제2 색 광(L2)이 잔존하는 현상이 나타난다. 이는 복수의 제1 형광체(132)에 의해 생성된 제2 색 광(L2)의 수명과 연관될 수 있다. 제2 색 광(L2)은 복수의 제1 형광체(132)를 여기 시킬 에너지가 제거된 뒤에도 소정의 시간동안 잔존하는 잔광(afterglow) 특성을 가진다.
상술한 바와 같이, 복수의 제1 형광체(132)는 플루오르계로 구성되어 나이트라이드계로 구성된 형광체보다 높은 잔광 특성을 가진다. 이에 따라, 제2 색 광(L2)은 외부전압이 오프된 후에도 잔존하여 외부에서 시인될 수 있어, 발광 다이오드 패키지를 이용한 광원 구동에 영향을 미칠 수 있다.
도 4a에 도시된 것과 같이, 비교 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(EX, 이하 비교예)는 제3 색이 아닌 컬러의 바디부재(120-E)를 포함한다. 즉, 바디부재(120-E)는 제2 광(L2)을 흡수하지 않는다.
이에 따라, 제2 광(L2)은 바디부재(120-E)를 관통하여 바디부재(120-E)의 외부로 새어나오거나, 바디부재(120-E)로부터 반사되어 다시 내부 공간에 잔존할 수 있다. 이에 따라, 제2 광(L2)의 잔광 현상이 제거되지 않아 외부 전원이 턴-오프 되어도 붉게 보이는 현상(reddish)이 나타날 수 있다.
이와 달리, 도 4b에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는 제3 색을 가진 바디부재(120)를 포함한다. 제3 색은 제2 색 광의 파장 범위에서 여기 되는 파장 범위를 가진다.
바디부재(120)는 제2 색 광(L2) 중 발광 다이오드 패키지(100)의 상측으로 출사되지 않은 일부를 흡수하여 소멸시킬 수 있다. 제2 색 광(L2) 중 바디부재(120)를 향하여 출사되는 일부는 바디부재(120)를 관통하여 외부로 시인되지 않는다. 또한, 제2 색 광(L2) 중 잔존하는 일부는 바디부재(120)에 의해 흡수될 수 있어, 제2 색 광(L2)의 잔존 현상이 감소될 수 있다.
도 6a는 도 4a에 도시된 비교예를 광원으로 채용한 광원 모듈의 광특성을 측정한 사진이다. 도 6b는 도 4b에 도시된 발광 다이오드 패키지(100)를 광원으로 채용한 광원 모듈의 광특성을 측정한 사진이다.
본 발명에서의 광원 모듈은 복수의 발광 다이오드 패키지 및 확산판으로 구성된다. 도 6a 및 도 6b는 복수의 발광 다이오드 패키지를 균일하게 배열시키고, 복수의 발광 다이오드 패키지의 상측에 확산판을 배치시킨 후, 확산판을 통해 시인되는 광의 컬러를 보여준다. 이때, 측정 시점은 도 5b에 도시된 제3 시점(ET-S: 도 5b 참조)일 수 있다.
이하, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(100)의 효과를 살펴본다. 한편, 도 1 내지 도 5b에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다. 도 6a 및 도 6b에는 서로 대응되는 AA'영역을 표시하였다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 비교예를 광원으로 채용한 광원 모듈은 외부 전원이 완전소멸된 후에도 붉게 보이는 현상이 나타난다. 비교예로부터 생성된 제2 색 광(L2: 도 4a 참조)은 바디부재(120-E: 도 4a 참조)에 의해 흡수되지 못하고 내부 공간에 잔존한다. 이에 따라, 외부로 시인되어 붉게 보이는 불량이 발생한다.
이와 달리, 도 6b에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(100)를 광원으로 채용한 광원 모듈은 비교예를 광원으로 채용한 광원 모듈과 비교할 때, 상대적으로 붉게 보이는 현상이 감소된다. 발광 다이오드 패키지(100)는 제2 색 광(L2: 도 4b 참조)을 흡수하는 바디부재(120: 도 4b 참조)를 포함하므로, 잔존하는 제2 색 광(L2)을 소멸시킨다. 이에 따라, 제2 색 광(L2)의 잔존 특성을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는 잔광 현상이 감소되어 발광 다이오드 패키지(100)의 구동 특성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따르면, 나이트라이드 계 형광체를 가진 발광 다이오드 패키지보다 향상된 색재현성을 가지면서도 턴-오프/ 턴-온 구동에 용이한 발광 다이오드 패키지를 형성할 수 있다. 발광 다이오드 패키지(100)는 신속한 구동 특성이 요구되는 3D 구동 표시패널에도 용이하게 적용될 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 단면도이다. 도 7b는 도 7a에 도시된 발광 다이오드 패키지를 간략히 도시한 단면도이다.
이하, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(100-1)를 설명한다. 한편, 도 1 내지 도 6b에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 것과 같이, 충진부재(130-1)는 복수의 제2 형광체(133)를 더 포함할 수 있다. 복수의 제2 형광체(133)는 제1 색 광(L1)의 적어도 일부를 흡수하여 제1 색 광(L1)과 상이한 제4 색 광(L3)을 생성한다.
본 실시예에서, 제1 색 광(L1)은 약 450㎚ 이상 약 500㎚의 파장 범위를 가진 블루 컬러의 광이고, 제2 색 광(L2)은 약 620㎚ 이상 약 780㎚의 파장 범위를 가진 레드 컬러의 광일 때, 제4 색 광(L3)은 약 500㎚ 이상 약 570㎚의 파장 범위를 가진 그린 컬러의 광일 수 있다.
복수의 제1 형광체(132)와 복수의 제2 형광체(133)는 발광 다이오드(110)가 생성하는 제1 색 광(L1)에 의해 여기되어 각각 레드 컬러의 제2 색 광(L2) 및 그린 컬러의 제3 색 광(L3)을 생성한다. 제2 색 광(L2)과 제3 색 광(L3)은 제1 색 광(L1)과 혼색되어 화이트 컬러의 광을 형성한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(100-1)는 화이트 컬러의 광을 외부로 출력할 수 있다.
바디부재(120)는 적어도 제2 색 광(L2)을 흡수하는 제3 색을 가진다. 이에 따라, 제2 색 광(L2)의 잔광 특성이 감소되므로, 발광 다이오드 패키지(100-1)는 높은 순도의 백색 광을 생성할 수 있고, 발광 다이오드 패키지(100-1)의 색 재현성이 향상될 수 있다.
한편, 바디부재(120)는 제4 색 광(L3)을 흡수할 수 있는 컬러를 가질 수 있다. 제4 색 광(L3)의 잔광 특성이 높은 경우, 제1 색 광(L1), 제2 색 광(L2), 및 제4 색 광(L3) 사이의 균형이 유지되도록, 바디부재(120)는 제4 색 광(L3)의 일부를 흡수할 수 있는 컬러로 형성될 수 있다. 발광 다이오드 패키지(100-1)는 바디부재(120)의 컬러를 변경시킴으로써, 발광 다이오드 패키지(100-1)의 잔광특성을 감소시키고, 색 재현성을 향상시킬 수 있다.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광 다이오드 패키지 110: 발광 다이오드
120: 바디부재 130: 충진부재
131: 기재부 132: 제1 형광체
133: 제2 형광체 140: 제1 리드

Claims (12)

  1. 평면부 및 상기 평면부로부터 상측으로 절곡되고, 상기 평면부와 소정의 내부 공간을 정의하는 측벽부를 포함하는 바디부재;
    상기 평면부에 실장되고, 제1 색 광을 생성하는 발광 다이오드; 및
    상기 내부 공간에 충진된 기재부 및 상기 기재부 내에 분산되고, 상기 제1 색 광의 적어도 일부를 흡수하여 상기 제1 색과 상이한 제2 색 광을 생성하는 복수의 제1 형광체를 포함하는 충진부재를 포함하고,
    상기 바디부재는 상기 제2 색과 상이한 제3 색을 가지고,
    상기 바디부재는 상기 제2 색 광을 흡수하고,
    상기 제1 색은 블루 컬러이고,
    상기 제3 색은 블루 컬러 및 시안 컬러 중 어느 하나이고,
    상기 제2 색은 레드 컬러인 발광 다이오드 패키지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 형광체는 각각 플루오르 계열로 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 충진부재는,
    상기 기재부 내에 분산되고, 상기 제1 색 광의 적어도 일부를 흡수하여 상기 제1 색 및 상기 제2 색과 상이한 제4 색 광을 생성하는 복수의 제2 형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제4 색은 그린(green) 컬러인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 바디부재는,
    베이스부; 및
    상기 베이스부 내에 분산되고, 상기 제3 색을 가진 복수의 안료 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 베이스부는 수지 물질 또는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 안료 입자는 상기 베이스부 중 상기 내부 공간에 인접할수록 더 높은 비율로 분산된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 기재부는 수지(resin) 계열 물질 또는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 바디부재에 고정되고, 상기 발광 다이오드에 제1 전압을 제공하는 제1 리드; 및
    상기 제1 리드와 절연되어 상기 바디부재에 고정되고,상기 발광 다이오드에 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 제공하는 제2 리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
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