KR200205422Y1 - 백색 발광 다이오드 - Google Patents

Abstract

본 고안은 LED 투명 에폭시 수지에 형광 안료를 일정 비율로 혼합하여 백색광을 발광하게 구성한 백색 발광 다이오드에 관한 것이다.

본 고안은 리드 프레임위에 청색 발광칩을 얹고, 이것을 투명 수지 몰드로 포위한 발광 다이오드에 있어 진정한 백색광을 발광하게 하기 위하여 특수 형광 안료를 상기 투명 수지에 일정 비율로 혼합하여 제조한 백색 발광 다이오드로써 순수한백색광을 발광한다. 따라서, 휴대 전화의 컬러 LCD용 백라이트, LED 램프, SMD LED, 열차 및 버스의 차내 표시용 LED나 형광등을 대신하는 절약 에너지 조명광원으로 사용할 수 있기 때문에 새로운 멀티미디어의 실용성을 극대화하는 효과가 있다.

Description

백색 발광 다이오드{White Light-emitting Diode}

본 고안은 LED 투명 에폭시 수지에 형광 안료를 일정 비율로 혼합하여 백색광을 발광하는 백색 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리드 프레임위에 청색 발광칩을 얹고 투명 수지 몰드로 포위한 발광 다이오드에 있어 진정한 백색광을 발광하게 하기 위하여 특수 형광 안료를 상기 투명 수지에 일정 비율로 혼합하고 투명 에폭시 수지 또는 무형광 특수 에폭시 수지로 코팅하여 제조한 백색 발광 다이오드에 관한 것이다.

일반적으로 발광 다이오드는 pn접합 구조를 가지며 다이오드에 순방향 전류를 인가하면 칩의 n영역에 있는 전자가 전계에 의해 가속되어 p영역으로 이동하게 되고 p영역에서는 액셉터 준위 또는 가전자대 상태의 정공과 재결합하여 칩 재료에 따라 그 전위차에 상당하는 에너지를 가진 빛이 방사되는데 이러한 현상을 주입형 전계발광이라 하며 이러한 소자를 발광 다이오드라고 한다. 이러한 대표적인 발광 다이오드의 칩 재료로서는 GaAs, GaAsP, GaP, GaAlAs, SiC 등이 있으며 이들 재료에 따른 결정 구조로부터 여러가지의 발광 특성을 나타낸다.

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드를 도시한 도면이다. 종래의 일반적인 다이오드는 LED칩(1)에 애노드(2)와 캐소드(3)가 접속되어 있고 그 주위를 무색 또는 컬러 투광성 수지로 몰딩하여 봉입하는 외장재(4)로 구성된 패키지 형태를 취하고 있다. LED칩(1)의 p형 전극과 애노드(2)는 세금선(5)으로 접속되어 있고, n형 전극은 캐소드(3)에 형성된 리세스(3a)에 수용된 상태로 도전성 접착제(6)에 의해 직접 접착되어 지지되어 있다. 리세스(3a)는 LED칩(1)의 측면으로부터 방출되는 빛을 전방(도면에서 볼때 상방)으로 반사시키는 역할을 한다.

상기와 같은 발광 다이오드는 소비 전력이 작으며, 대체로 수명이 길고, 진동에 강하고 신뢰도가 높다는 특징을 가지고 있다. 근래에 신규한 영상정보 전달 매체로 LED 전광판이 각광을 받고 있는데 이러한 초기의 전광판은 단순 문자, 숫자 정보나 단색의 조잡한 화면을 구현 하였으나, 현재는 기술의 진보로 각종 CF 영상물, 그래픽, 비디오 화면 등의 동화상을 구현하는 수준에 이르고 있다. 구현 색상도 단색, 적색 또는 황녹색과 같은 제한된 범위만을 구현하였으나 최근에는 청색 다이오드가 개발됨에 따라 적색, 황녹색, 청색을 이용한 컬러 표시가 가능하게 되었다.

컬러를 구현하기 위하여 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 각각 발광하는 다이오드가 필요하며 보다 자연스런 컬러를 구현하기 위해서는 사용되는 발광 다이오드의 휘도 특성이 고려되어야 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 발광 다이오드는 660nm의 순수 적색과, 525nm의 순수 녹색과, 450nm의 순수 청색의 발광 다이오드를 동시에 점등하여도 휘도편차의 문제로 순수 백색광이 얻어지지 않는다는 문제점이 있었다.

그래서, 종래의 발광 다이오드는 완전한 컬러를 구현할 수 있는 표시판을 제공할 수 없었고 백색 광원을 얻을 수 없는 등의 그 실용화에 한계가 있었다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해, 두개의 종래의 LED칩을 사용하는 패키지가 제안되었으나, 이러한 경우에는 구조가 복잡하고 제조가 어려우며 제조 코스트가 크게 상승하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서 LED 투명 에폭시에 특수 형광 안료를 일정 비율로 혼합하여 청색 발광 LED 칩을 둘러싸도록 형성하여 백색광을 발광하는 백색 발광 다이오드를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 색 좌표의 화이트 포인트(White point)가 X=0.3127, Y=0.3291인 순수 백색광을 발광하는 백색 발광 다이오드를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에서는 p형 및 n형 전극을 가지며 양전극을 통해 인가되는 순방향 전류에 따라 빛을 방출하는 LED칩과, 상기 LED 칩의 양 전극에 각각 접속되고 외부의 전류를 인가시킬 수 있는 애노드 및 캐소드와 애노드 및 캐소드의 일부 주위를 봉입하여 몰딩되는 외장재를 구비한 방광 다이오드로서 리드 프레임상에 있는 청색 발광칩을 빛에 대한 최대 흡수 파장을 고려한 형광 안료와 투명 에폭시 수지가 혼합된 물질로 청색 발광 칩을 포팅하고 이것을 투명 에폭시 수지 또는 무형광 특수 에폭시로 코팅하고 이들을 외장재로 감싸도록 제조한 것이 특징이다.

도 1은 종래 기술에 따른 LED를 도시한 도면.

도 2는 본 고안에 따른 백색 발광 다이오드의 1실시예를 도시한 도면.

도 3은 본 고안에 따른 다른 백색 발광 다이오드의 다른 실시예를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11, 21 ; LED 칩 12, 22 : 애노드

13, 23 : 캐소드 14, 24 : 투명 에폭시 수지

15, 25 : 형광 안료 26 : 무형광 특수 에폭시

17, 27 : 세금선

이하에서, 본 고안에 따른 백색 발광 다이오드를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 고안에 따른 백색 발광 다이오드(10, 20)를 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3은 구조가 동일하며 다만 청색 발광 칩을 둘러싸는 물질인 투명 에폭시와 무형광 특수 에폭시만이 다를 뿐이므로 다른 부분만 별도로 설명하고 동일 부분에 대해서는 도 2 및 도 3을 같이 설명하기로 한다. pn접합 구조를 가진 LED 칩(11, 21)과, 상기 LED 칩의 p형 전극과 세금선(17, 27)으로 접속된 애노드(12, 22)와, 상기 LED칩(11, 21)을 보유하고 있는 캐소드(13, 23)와, 상기 애노드(12, 22)와 캐소드(13, 23)의 일부를 포함하며 상기 LED칩(11, 21) 주위 전체를 봉입하는 투명 에폭시 수지로 형성된 외장재(14, 24)를 구비한다.

도 2에서 투명 에폭시 수지(16)에 일정 비율의 형광 안료(15)가 혼합되어 상기 LED칩(11)을 포위하도록 성형되어 있고, 도 3에서는 무형광 특수 에폭시 수지(26)에 일정 비율의 형광 안료(25)가 혼합되어 상기 LED칩(11)을 포위하도록 성형되어 있다. 리드 프레임상에 있는 청색 발광칩을 빛에 대한 최대 흡수 파장을 고려한 형광 안료와 투명 에폭시 수지가 혼합된 물질로 LED 칩을 포팅하고 이것을 투명 에폭시 수지(도 2 참조) 또는 무형광 특수 에폭시(도 3 참조)로 코팅한다. 상기 LED칩(11, 21)은 청색 발광 다이오드이다.

도 2 에 도시된 실시예는 투명 에폭시 수지에 대하여 피드풀사(Feed Pool Technology Inc.)의 A743-80023 또는 A74-080320인 형광 안료를 중량비로 10 : 0.5 내지 2의 비율로 포팅하여 열처리한 후에 일반 투명 에폭시 수지로 코팅 한뒤 전체를 몰딩하여 백색광을 발광하는 백색 발광 다이오드를 제공한다. 상기 형광안료의 주성분은 (Y,Ce)₃Al₅O₁₂또는 (Y, Gd, Ce)₃Al₅O₁₂이다.

도 3 에 도시된 실시예는 투명 에폭시 수지에 대하여 피드풀사(Feed Pool Technology Inc.)의 A743-80023 또는 A74-080320인 형광 안료를 중량비로 10 : 0.5 내지 2의 비율로 포팅하여 열처리한 후에 무형광 특수 에폭시 수지로 코팅 한뒤 전체를 몰딩하여 백색광을 발광하는 백색 발광 다이오드를 제공한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 고안에 따른 백색 발광 다이오드는 종래의 발광 다이오드가 나타내는 색 좌표의 화이트 포인트(White point)가 X=0.2910, Y=0.2801이나, 본 고안에 따른 백색 발광 다이오드는 X=0.3127, Y=0.3291로서 순수 백색광을 발광하는 효과가 있다. 상기 화이트 포인트란 조명업계에 잘 알려져 있는 바와 같이, CIE(Commission international de I'Eclairage; 국제조명위원회)에서 제정한 색의 영역을 나타내는 색좌표중에서 백색(white)을 나타내는 부분을 말하는 것으로서, 어떤 광이 백색영역에 속해 있으면 백색이라고 할 수 있는데 본 고안에 따른 백색 발광 다이오드는 CIE가 제정한 백색 포인트에 속해 잇으므로 백색을 발광하는 다이오드라고 할 수 있는 것이다.

본 고안에 따라 순수 백색광을 발광하는 백색 발광 다이오드를 제공할 수 있으므로 백색 광원의 구현과 함께 자연스러운 컬러를 구현 할 수 있어서 LED 전광판 등 신규한 멀티미디어 매체로서의 실용성을 제고할 수 있는 효과가 있다.

상기 LED 전광판 이외에 휴대 전화의 컬러 LCD용 백라이트, LED 램프, SMD LED, 열차 및 버스의 차내 표시용 LED나 형광등을 대신하는 절약 에너지 조명 광원으로 사용할 수 있기 때문에 새로운 멀티미디어의 실용성을 극대화하는 효과가 있다.

이상 본 고안의 양호한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되는 것이 아니라 본 기술의 요지를 벗어나지 않고 변경 및 수정을 하여도 본 고안에 포함되는 것이며 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (4)

1. pn접합 구조를 가진 청색 발광 LED 칩(11, 21)과, 상기 LED 칩의 p형 전극과 세금선(17, 27)으로 접속된 애노드(12, 22)와, 상기 LED칩(11, 21)을 보유하고 있는 캐소드(13, 23)와, 상기 애노드(12, 22)와 캐소드(13, 23)의 일부를 포함하며 상기 LED칩(11, 21) 주위 전체를 봉입하는 투명 에폭시 수지로 형성된 외장재(14, 24)를 구비한 발광 다이오드에 있어서,

   상기 투명 에폭시 수지에 형광 안료를 일정 비율로 혼합한 물질로 상기 청색 발광 칩을 포팅하여 열처리한 후에 에폭시 수지로 코팅 한뒤 전체를 몰딩하여 백색광을 발광하도록 구성된 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 투명 에폭시 수지에 대하여 주성분이 (Y,Ce)₃Al₅O₁₂또는 (Y, Gd, Ce)₃Al₅O_12인피드풀사의 A743-80023 또는 A74-080320인 형광 안료를 중량비로 10 : 0.5 내지 2의 비율로 포팅하여 열처리한 후에 일반 투명 에폭시 수지로 코팅 한뒤 전체를 몰딩하여 백색광을 발광하도록 구성된 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 투명 에폭시 수지에 대하여 주성분이 (Y,Ce)₃Al₅O₁₂또는 (Y, Gd, Ce)₃Al₅O_12인피드풀사의 A743-80023 또는 A74-080320인 형광 안료를 중량비로 10 : 0.5 내지 2의 비율로 포팅하여 열처리한 후에 무형광 특수 에폭시 수지로 코팅 한뒤 전체를 몰딩하여 백색광을 발광하도록 구성된 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
4. 제 2 항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 투명 에폭시 수지 대신에 실리콘을 사용하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.