KR102379178B1 - 블루 라이트 차단 및 가시광 살균 기능을 포함한 고연색 백색 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 400nm ~ 410nm의 피크 파장을 구비하는 발광 다이오드 칩(12); 및
상기 발광 다이오드 칩(12)을 도포하는 실리콘(13); 및 상기 실리콘(13)에 혼합되어 있는 형광체;를 포함하고, 상기 형광체는 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 470nm ~ 480nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 청색 형광체, 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 555nm ~ 565nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 황색 형광체 및 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 645nm ~ 655nm의 피크 파장을 가지는 질화물(nitride) 계열의 적색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루 라이트 차단 및 가시광 살균 기능을 포함한 고연색 백색 발광 소자(10)에 관한 것이다.
상기 발광 다이오드 칩(12)을 도포하는 실리콘(13); 및 상기 실리콘(13)에 혼합되어 있는 형광체;를 포함하고, 상기 형광체는 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 470nm ~ 480nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 청색 형광체, 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 555nm ~ 565nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 황색 형광체 및 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 645nm ~ 655nm의 피크 파장을 가지는 질화물(nitride) 계열의 적색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루 라이트 차단 및 가시광 살균 기능을 포함한 고연색 백색 발광 소자(10)에 관한 것이다.
Description
본 발명은 블루라이트 차단 및 가시광 살균기능이 포함된 고연색 백색 발광 소자에 관한 것으로 특히, 인체에 유해한 블루라이트가 발생하는 450nm 피크 파장대의 발광 다이오드 칩을 사용하지 않고, 400nm ~ 410nm 피크 파장을 가지는 발광다이오드 칩을 사용한 것을 특징으로 한다.
최근 LED 조명에서 인체에 유해한 블루라이트의 최소화 문제가 주요 이슈로 제기되고 있다.
최근 연구에 따르면 약 415nm~455nm의 파장 영역대의 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.
상기 황반변성은 노년기 시력상실의 주요 원인이지만 최근 젊은 연령층에서도 발병하기도 하며, 이 질병으로 인해 시력장애가 시작되면 이전의 시력으로 회복할 수 없다고 알려져 있다.
LED는 발광 특성에 따라 적외선(780nm 이상), 가시광선(380nm ~ 780nm), 자외선(380nm 이하) LED로 구분할 수 있는데, 이중 자외선 LED는 DNA나 RNA를 가진 세균을 제거할 수 있는 효과가 있어 다양한 분야에서 살균을 위한 수단으로 조명과 연동하여 사용하고 있다.
하지만 320nm ~ 390nm의 UVA에 장시간 노출시 긴파장이 진피층까지 투과해 콜라겐, 엘라스텐, 글리코스아미노글리칸을 파괴해 광노화를 발생시킬 수 있고, 290nm 내지 320nm 영역을 갖는 UVB의 LED를 이용하는 경우 강도가 강하여 홍반 및 수포 등과 같이 피부에 직접적인 손상을 줄 수 있으며, 200nm 내지 290nm 영역을 갖는 UVC의 LED를 이용하는 경우 DNA 변화와 피부암을 발생시킬 수 있는 문제점이 있었다.
백색 조명광을 발광하는 복수의 조명용 백색 LED와 가시광 대역 중 400nm ~ 410nm 영역의 가시살균광을 발광하는 복수의 살균LED가 PCB상에 일정한 패턴으로 혼압되어 정렬배치된 모듈의 예도 제시되고 있으나 하지만 두가지 종류의 기능 (살균 기능과 자외선 차단 기능)을 동시에 해결할 조명 광원 부재 및 상기 모듈의 블루라이트 차단 기능까지 추가된 기능성 발광다이오드 개발 필요하다.
지금까지 백색 LED의 대표적인 구조는 청색 LED 칩으로 형광체를 도포하는 방식이며 LED 조명기구의 평균 연색 평가수 Ra는 80 전후로 연색성이 높은 조명 분야에는 부적합하다.
인체에 유해한 블루라이트를 차단하고, 실내공간을 살균하면서도 인체에 무해한 가시살균광을 조사하여 살균기능을 가진, 고연색성의 발광 다이오드 소자를 제공하고자 한다.
본 발명은 400nm ~ 410nm의 피크 파장을 구비하는 발광 다이오드 칩(12); 및
상기 발광 다이오드 칩(12)을 도포하는 실리콘(13); 및 상기 실리콘(13)에 혼합되어 있는 형광체;를 포함하고, 상기 형광체는 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 470nm ~ 480nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 청색 형광체, 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 555nm ~ 565nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 황색 형광체 및 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 645nm ~ 655nm의 피크 파장을 가지는 질화물(nitride) 계열의 적색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루 라이트 차단 및 가시광 살균 기능을 포함한 고연색 백색 발광 소자(10)에 관한 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 실리콘은 경화재 비율을 1:5로 배합하는 이액형 실리콘이며, 상기 실리콘과 형광체 혼합물은 상기 인산염(phosphate) 계열의 청색 형광체는 중량비 0.77%, 상기 인산염(phosphate) 계열의 황색 형광체는 중량비 0.15%, 645nm ~ 655nm의 피크 파장을 가지는 상기 질화물(nitride) 계열의 적색 형광체는 중량비 0.09%로 배합된 것을 특징으로 하는 블루 라이트 차단 및 가시광 살균 기능을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1항 또는 제2항의 고연색 백색 발광 소자(10); 상기 백색 발광 소자(10)가 설치되는 LED 하우징(300); 및 상기 LED 하우징(300)에 삽입 가능한 투명 광 조사부(200);를 포함하고, 상기 LED 하우징(300)은 상기 투명 광 조사부(200)가 삽입되는 'T' 형상부(325), 상기 고연색 백색 발광 소자(10)가 설치되는 제1 바닥면(321)을 포함하고, 상기 투명 광 조사부(200)의 상부면(210)에는 오목부(212)가 형성되어 있어서 상기 투명 광 조사부(200)가 상기 LED 하우징(300)의 'T' 형상부(325)에 끼워지면, 오목부(212) 만큼 틈이 형성되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 소자(10)를 포함하는 조립체(1000)에 관한 것이다.
본 발명에서는 인체에 유해한 블루라이트를 차단하고, 실내공간을 살균하면서도 인체에 무해한 가시살균광을 조사하여 살균기능을 가진, 고연색성의 발광 다이오드 소자를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에서는 상기 발광 다이오드 소자를 포함하는 조립체(1000)의 조립 및 탈부착을 용이하게 하였다.
도 1은 종래 발명에서의 LED 발광 스펙트럼 그래프이다.
도 2는 본 발명에서의 LED 발광 스펙트럼 그래프이다.
도 3은 본 발명의 광학적 특징에 대한 테스트 결과이다.
도 4a는 본 발명 백색 발광 소자(10)의 사시도이다
도 4b는 본 발명 백색 발광 소자(10)의 측면도이다.
도 5는 본 발명 백색 발광 소자(10)가 설치된 플레이트(20)에 대한 사시도이다.
도 6은 본 발명 백색 발광 소자(10)를 포함하는 조립체(1000)의 사시도이다.
도 7a는 LED 하우징(300)의 사시도이다.
도 7b는 LED 하우징(300)의 저면도이다.
도 8은 투명 광 조사부(200)의 사시도이다.
도 2는 본 발명에서의 LED 발광 스펙트럼 그래프이다.
도 3은 본 발명의 광학적 특징에 대한 테스트 결과이다.
도 4a는 본 발명 백색 발광 소자(10)의 사시도이다
도 4b는 본 발명 백색 발광 소자(10)의 측면도이다.
도 5는 본 발명 백색 발광 소자(10)가 설치된 플레이트(20)에 대한 사시도이다.
도 6은 본 발명 백색 발광 소자(10)를 포함하는 조립체(1000)의 사시도이다.
도 7a는 LED 하우징(300)의 사시도이다.
도 7b는 LED 하우징(300)의 저면도이다.
도 8은 투명 광 조사부(200)의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
일반적으로 백색광을 구현하기 위해 사용하는 발광 다이오드 칩은 450nm ~ 460nm의 청색 피크 파장이며 위 파장의 칩을 사용할 경우 도면 1의 스팩트럼과 같이 블루 파장이 가장 많이 여기됨을 알 수 있다.
이에 비하여 본 발명에서는 400nm ~ 410nm의 피크 파장 발광 다이오드 칩을 사용하여 도면 2의 스팩트럼과 같이 블루 파장이 여기되는 것을 최소화하도록 하였다.
또한 본 발명에서는 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고 470nm ~ 480nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 청색 형광체, 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고 555nm ~ 565nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 황색 형광체 및 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고 645nm ~ 655nm의 피크 파장을 가지는 질화물(nitride) 계열의 적색 형광체를 추가로 포함한다.
상기 청색, 황색 및 적색 형광체를 실리콘 봉지제와 혼합하여 발광 다이오드 칩에 도포하면, 도 3 과 같이 연색성을 95Ra 이상으로 최대화 하였다.
또한 위와 같은 형광체 조합으로 도면2 의 스팩트럼과 같이 400nm ~ 410nm의 파장을 최대화하여 살균에 필요한 파장 영역을 확보 하였다.
도 3은 실리콘은 주재료로 하고 경화재 비율을 중량비 1:5로 배합하는 이액형 실리콘을 사용하였으며, 400nm ~ 410nm의 피크 파장 발광 다이오드 칩에, 색온도 5800K 기준으로 470nm ~ 480nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 청색 형광체는 0.77%, 555nm ~ 565nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 황색 형광체는 0.15%, 645nm ~ 655nm의 피크 파장을 가지는 질화물(nitride) 계열의 적색 형광체는 0.09%로 배합한 것에 대한 실험 데이터이다.
도 4a 내지 도 4b는 고연색 백색 발광 소자(10)의 사시도와 측면도로서, 고연색 백색 발광 소자(10)는 기판(11)과 상기 기판(11) 상부에 설치되어 400nm ~ 410nm의 피크 파장을 구비하는 발광 다이오드 칩(12), 상기 발광 다이오드 칩(12)을 감싸는 실리콘(13), 상기 실리콘(13)을 감싸는 반사부(14)로 구성된다.
또한, 도 5는 상기 백색 발광 소자(10) 다수가 설치된 플레이트(20)로서 이와 같이 플레이트 형태로서 조명으로 사용될 수 있다.
도 6은 백색 발광 소자(10)가 설치되어 조명등으로 사용되는 조립체(1000)로서, LED 하우징(300) 및 투명 광 조사부(200)를 포함한다.
투명 광 조사부(200)는 상기 LED 하우징(300)의 'T' 형상부(325)에 끼워지도록 하며, 상기 LED 하우징(300)의 제1 바닥면(321)에는 다수의 백색 발광 소자(10)가 설치된다.
상기 'T' 형상부(325)는 LED 하우징(300)의 제1 바닥면(321), 상기 제1 바닥면(321)의 양쪽 단부에서 각각 아래로 연장되는 제1 측면(325a), 상기 제1 측면(325a)에 수직이고 상기 제1 바닥면(321)에 평행한 제1 수평면(325b) 및 상기 제1 수평면(325b)에서 아래로 연장되는 제2 측면(325c)에 의해 이루어진다.
상기 투명 광 조사부(200)는 투명한 재질로 형성되며, 상기 제1 바닥면(321)에 설치된 다수의 백색 발광 소자(10)로부터 방출되는 빛은 상기 투명 광 조사부(200)를 통해 비추어지도록 한다.
상기 투명 광 조사부(200)의 상부면(210)에는 오목부(212)가 형성되어 있으며 상기 투명 광 조사부(200)가 상기 LED 하우징(300)의 'T' 형상부(325)에 끼워지면, 상기 도 6에 도시된 것과 같이 오목부(212) 만큼 틈이 형성된다.
이는 제1 바닥면(321)에 설치된 백색 발광 소자(10)에 상기 투명 광 조사부(200)가 접촉되지 않아 조립시 백색 발광 소자(10)가 훼손되지 않도록 하고자 한다.
상기 LED 하우징(300)에는 제1 바닥면(321)의 하부이고 상기 제1 수평면(325b)와 평행하며 'T' 형상부(325)의 외부에 위치하는 제2 바닥면(322), 상기 제2 바닥면(322)의 하부이고 상기 제2 측면(325c)의 말단부로 부터 상기 제2 바닥면(322)에 평행한 제3 바닥면(323)을 포함한다.
상기 LED 하우징(300)의 제2 바닥면(322)에는 상부면(310)까지 관통하는 다수의 관통홀(311)이 형성되어 있어서, 상기 LED 하우징(300)을 천장등에 고정할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통 상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것 이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래 의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위 에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (3)
- 400nm ~ 410nm의 피크 파장을 구비하는 발광 다이오드 칩(12), 상기 발광 다이오드 칩(12)을 도포하는 실리콘(13), 및 상기 실리콘(13)에 혼합되어 있는 형광체를 포함하는 고연색 백색 발광 소자(10);
상기 백색 발광 소자(10)가 설치되는 LED 하우징(300); 및
상기 LED 하우징(300)에 삽입 가능한 투명 광 조사부(200);를 포함하고,
상기 형광체는 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 470nm ~ 480nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 청색 형광체, 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 555nm ~ 565nm의 피크 파장을 가지는 인산염(phosphate) 계열의 황색 형광체 및 400nm ~ 410nm의 파장 범위에서 여기되고 645nm ~ 655nm의 피크 파장을 가지는 질화물(nitride) 계열의 적색 형광체를 포함하고,
상기 실리콘은 경화재 비율을 중량비 1:5로 배합하는 이액형 실리콘이며,
상기 실리콘 및 형광체 혼합물은 상기 인산염(phosphate) 계열의 청색 형광체는 중량비 0.77%, 상기 인산염(phosphate) 계열의 황색 형광체는 중량비 0.15%, 645nm ~ 655nm의 피크 파장을 가지는 상기 질화물(nitride) 계열의 적색 형광체는 중량비 0.09%로 배합되고,
상기 LED 하우징(300)은 상기 투명 광 조사부(200)가 삽입되는 'T' 형상부(325), 상기 고연색 백색 발광 소자(10)가 설치되는 제1 바닥면(321)을 포함하고,
상기 투명 광 조사부(200)의 상부면(210)에는 오목부(212)가 형성되어 있어서 상기 투명 광 조사부(200)가 상기 LED 하우징(300)의 'T' 형상부(325)에 끼워지면, 오목부(212) 만큼 틈이 형성되는 것을 특징으로 하는 고연색성 95Ra 이상의 백색 발광 소자(10)를 포함하는 조립체(1000).
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2021
- 2021-10-02 KR KR1020210131263A patent/KR102379178B1/ko active IP Right Grant
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