KR20050014341A - Semiconducter LED device - Google Patents

Semiconducter LED device

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KR20050014341A
KR20050014341A KR1020030052932A KR20030052932A KR20050014341A KR 20050014341 A KR20050014341 A KR 20050014341A KR 1020030052932 A KR1020030052932 A KR 1020030052932A KR 20030052932 A KR20030052932 A KR 20030052932A KR 20050014341 A KR20050014341 A KR 20050014341A
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Abstract

PURPOSE: A semiconductor LED(light emitting diode) device is provided to fabricate a light source of multi wavelengths by using a single driving voltage and a low voltage while using AlGaAs-based, AllnGaN-based and AllnGaP-based semiconductor devices and by using red, blue and greed LED's. CONSTITUTION: A red LED device is serially connected to a silicon or gallium arsenic diode. A blue LED device is connected in parallel to the serially connected two devices. A greed LED device is connected to the serially connected two devices in the same way as the blue LED device so that the LED devices are operated at the same driving voltage.

Description

반도체 엘이디 소자{ Semiconducter LED device }Semi-conducter LED device

본 발명은 AlGaAs계, AllnGaN계 및 AllnGaP계 반도체 소자를 이용하여 단일 구동전압 및 저전압을 사용하고, 적색, 청색, 녹색 LED를 사용하여 다파장 광원을 제조하는 방법에 관한 것으로써 구동 전압이 낮은 적색 LED 소자와 그보다 구동 전압이 더욱 낮은 실리콘 다이오드를 직렬로 연결하고, 직렬로 연결된 두 소자에 병렬로 청색 LED를 연결하고, 녹색 LED도 같은 방법으로 연결하여, 같은 구동 전압에서 동작하도록 패키지하여 다파장광원을 구현하는 반도체 소자에 관한 것으로 기존의 청색 LED와 형광체를 이용하는 방법에 비해서 우수한 광효율을 가지고 있고, 신뢰성이 우수하며, 연색지수(rendering index) 값이 커서 자연광에 가까운 광 품질을 가진다.The present invention relates to a method for manufacturing a multi-wavelength light source using a single driving voltage and low voltage using AlGaAs-based, AllnGaN-based and AllnGaP-based semiconductor devices, and using red, blue, and green LEDs. Connect LED devices and silicon diodes with lower driving voltages in series, connect blue LEDs in parallel to the two connected devices in parallel, connect green LEDs in the same way, and package them to operate at the same drive voltage. The present invention relates to a semiconductor device that implements a light source, and has an excellent light efficiency, excellent reliability, and a large rendering index, compared to a conventional method using blue LEDs and phosphors.

본 발명은 AlGaAs계, AllnGaN계 및 AllnGaP계 반도체 소자를 이용하여 단일 구동전압 및 저전압을 사용하고, 적색, 청색, 녹색 LED를 사용하여 다파장 광원을 제조하는 방법에 관한 것으로써 구동 전압이 낮은 적색 LED 소자와 그보다 구동 전압이 더욱 낮은 실리콘 다이오드를 직렬로 연결하고, 직렬로 연결된 두 소자에 병렬로 청색 LED를 연결하고, 녹색 LED도 같은 방법으로 연결하여, 같은 구동 전압에서 동작하도록 패키지하여 다파장광원을 구현하는 반도체 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a multi-wavelength light source using a single driving voltage and low voltage using AlGaAs-based, AllnGaN-based and AllnGaP-based semiconductor devices, and using red, blue, and green LEDs. Connect LED devices and silicon diodes with lower driving voltages in series, connect blue LEDs in parallel to the two connected devices in parallel, connect green LEDs in the same way, and package them to operate at the same drive voltage. A semiconductor device for implementing a light source.

일반적으로 LED를 이용하여 백색 광원을 구현하는 방법으로 크게 5 가지가 있다. 첫 번째로 UV(자외선) 광을 방출하는 LED와 LED로부터 에너지를 흡수하여 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 빛을 방출하는 형광물질로 구성되는 방법이 있다. 이 기술의 경우 재현성 있는 백색광을 구현할 수 있고 rendering index 값이 크고 제조가 간편한 이점을 가지고 있으나 자외선에 의한 피부 손상 등이 있을 수 있으며 높은 효율의 LED를 구현하기 어렵다. 두 번째의 방법은 청색 LED와 황색 형광물질로 구성되는 방법이 있다. 현재 가장 널리 사용되는 방법으로 재현성 있는 백색광을 구현할 수 있고 rendering index 값이 작은 것이 단점이다. 이 방법의 경우 높은 효율의 형광체를 구현하기가 어렵다. 세 번째 방법으로는 청색 LED와 적색 및 녹색 형광물질로 구성되는 방법이 있다. 여러 가지 색온도의 백색광을 구현할 수 있다. 네 번째 방법으로 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) LED의 3가지를 이용하는 방법이 있다. 이 경우 기존의 청색 LED와 형광체를 이용하는 방법에 비해서 우수한 광효율을 가지고 있고, 신뢰성이 우수하며 연색지수(rendering index) 값이커서 태양광에 가까운 광 품질을 가질 수 있다. 그러나 이 경우 적색 LED의 구동 전압이 청색이나 녹색 LED에 지해서 현저히 낮은 구동 전압을 가지므로 각각의 LED에 독립적인 전압 구동이 되어야 하므로 복잡한 구동 회로가 요구된다. 다섯 번째 방법으로 황색(Yellow), 청녹색(Cyan) LED의 2가지를 이용하는 방법이 있다. 이 경우 보색을 이용하는 방법인데 기존의 청색 LED와 형광체를 이용하는 방법에 비해서 우수한 광효율을 가지고 있고, 신뢰성이 우수하나 연색지수(rendering index) 값이 작은 것이 단점이다.In general, there are five ways to implement a white light source using an LED. The first is composed of LEDs that emit UV light and fluorescent materials that absorb energy from the LEDs and emit red, green, and blue light. This technology has the advantage of reproducible white light, large rendering index value, and easy manufacturing, but it may be damaged by UV rays and it is difficult to realize high efficiency LED. The second method consists of a blue LED and a yellow phosphor. The most widely used method is that reproducible white light can be realized and the rendering index value is small. In this method, it is difficult to realize high efficiency phosphor. The third method consists of a blue LED and red and green phosphors. White light of various color temperatures can be realized. Fourth, there are three ways of using red, green, and blue LEDs. In this case, it has excellent light efficiency, excellent reliability, and high color rendering index (rendering index) value compared to the conventional method using a blue LED and a phosphor can have a light quality close to sunlight. However, in this case, since the driving voltage of the red LED has a significantly lower driving voltage in response to the blue or green LED, a complex driving circuit is required because each LED must be driven independently of each other. The fifth method is to use two types of yellow and cyan LEDs. In this case, complementary colors are used. However, they have excellent light efficiency and excellent reliability compared to the conventional methods using blue LEDs and phosphors. However, the color rendering index is small.

도 1은 청색 LED와 황색 형광체를 이용하여 고출력 백색광을 구현하기 위해서 청색 LED 3개를 병렬로 연결한 기존의 방법에 의한 회로도의 예를 보이고 있다. 이렇게 병렬로 연결된 청색 LED 칩은 도 2와 같이 패키지로 만들어 진다. 세 개의 LED를 병렬로 연결하는 것은 최근에 휴대폰용 카메라 플레시로 사용하기 위한 연결중의 하나로써 낮은 구동전압(약 3.1V)의 값을 가지고 있고, 일반적인 휴대폰의 건전지 전압보다 낮아서 사용이 간편하다. 도 2의 패키지 구조에서 보이듯이 청색 LED 칩(12)은 패키지의 기판(10)위에 위치하며, 본딩 와이어에 의해서 칩 상의 전극 패드와 기판(10) 상의 금속 패드에 전기적으로 연결 된다.(본 도면에서는 생략) 청색 LED 칩에서 방출된 빛은 형광체가 포함된 에폭시(13)으로 진행하며 일부는 형광체에 흡수되어 황색의 빛을 발생시키고 일부의 빛은 직접 밖으로 방출된다. 도 3은 이러한 방법에 의한 백색광의 광파장에 대한 광출력을 도시하였다. 일반적으로 일차 파장의 빛과 이차 파장의 빛이 혼합된 빛을 얻게 되는데 두 빛이 보색 관계로 만들면 백색의 빛을 두 파장의 혼합만으로 얻을 수 있다. 예를 들면 깊은 청색(450nm) 파장의 LED 빛으로 YAG가 함유된 형광 물질을 여기시켜 450nm와 보색인 황색(590nm)의 파장의 빛을 발생시켜, 두 색의 혼합으로 백색의 LED 가 가능하게 된다. 이때 YAG 형광층의 성분을 조절하여 황색 파장을 튜닝하여 색온도를 조절할 수 있고, 형광층의 두께를 조절하여 두 빛의 광량의 비율을 조절하여 백색을 얻게 된다. 그러나 종래의 이러한 방식은 비교적 간단하나, 형광물질의 신뢰성이 반도체 소자만큼 안정하지 않아서 사용 시간에 따라 색이 변화하거나 효율이 저하되는 치명적 단점이 존재한다. 또한 사용되는 형광체의 효율이 낮아서 백색 광원의 효율을 저하시키게 된다. 또한 연색 지수가 낮은 단점을 가진다.FIG. 1 shows an example of a circuit diagram according to a conventional method in which three blue LEDs are connected in parallel to implement high output white light using a blue LED and a yellow phosphor. The blue LED chips connected in parallel are packaged as shown in FIG. 2. Connecting three LEDs in parallel is one of the connections recently used as a camera flash for a mobile phone, and has a low driving voltage (about 3.1 V), which is lower than that of a typical mobile phone battery. As shown in the package structure of FIG. 2, the blue LED chip 12 is positioned on the substrate 10 of the package and electrically connected to the electrode pad on the chip and the metal pad on the substrate 10 by a bonding wire. The light emitted from the blue LED chip proceeds to the epoxy 13 containing the phosphor, part of which is absorbed by the phosphor to generate yellow light, and some of the light is directly emitted out. 3 shows the light output for the light wavelength of white light by this method. In general, a light obtained by mixing light of a first wavelength and light of a second wavelength is obtained. When two lights are complementary, a white light can be obtained by mixing only two wavelengths. For example, a deep blue (450nm) wavelength LED light excites a YAG-containing fluorescent material to generate 450nm and complementary yellow (590nm) wavelengths, allowing a white LED to be mixed with the two colors. . At this time, the color temperature can be adjusted by tuning the yellow wavelength by adjusting the components of the YAG fluorescent layer, and the white light is obtained by adjusting the ratio of the light quantity of the two lights by adjusting the thickness of the fluorescent layer. However, this conventional method is relatively simple, but the reliability of the fluorescent material is not as stable as the semiconductor device, there is a fatal disadvantage that the color is changed or the efficiency decreases with use time. In addition, the efficiency of the phosphor used is low, thereby reducing the efficiency of the white light source. It also has the disadvantage of low color rendering index.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 방법으로, AlGaAs계, AllnGaN계 및 AllnGaP계 반도체 소자를 이용하여 단일 구동 전압 및 저전압을 사용하고, 적색, 청색, 녹색 LED를 사용하여 다파장 광원을 제조하는 방법에 관한 것으로써 구동 전압이 낮은 적색 LED 소자와 그보다 구동 전압이 더욱 낮은 실리콘 다이오드를 직렬로 연결하고, 직렬로 연결된 두 소자에 병렬로 청색 LED를 연결하고, 녹색 LED도 같은 방법으로 연결하여, 같은 구동 전압에서 동작하도록 패키지하여 다파장 광원을 구현하는 반도체 소자에 관한 것이다. 구체적으로는 백색 광원을 구현하는 방법에 관한 것이다. 동일 전원을 사용함으로써 시스템에 적용이 용이하고, 신뢰성이 우수하며 시간에 따른 색변화가 거의 없으며, 색온도의 조절이 용이하고, 높은 연색 지수를 가지는 것을 특징으로 하고 있다.In order to solve the above problems, the present invention uses a single driving voltage and low voltage using AlGaAs-based, AllnGaN-based and AllnGaP-based semiconductor devices, and uses a red, blue, and green LED to provide a multi-wavelength light source. A method of manufacturing a red LED device having a lower driving voltage and a silicon diode having a lower driving voltage in series, connecting a blue LED in parallel to two devices connected in series, and connecting a green LED in the same manner. Thus, the present invention relates to a semiconductor device packaged to operate at the same driving voltage to implement a multi-wavelength light source. Specifically, it relates to a method of implementing a white light source. By using the same power source, it is easy to apply to the system, has excellent reliability, almost no color change over time, easy to control color temperature, and has a high color rendering index.

도 1 청색 LED를 병렬로 연결한 LED 회로도Figure 1 LED circuit diagram with blue LEDs connected in parallel

도 2 청색 LED와 형광물질을 사용한 백색 광원 소자2 White light source device using a blue LED and a fluorescent material

도 3 형광체를 이용한 백색 LED의 파장 - 광도 특성Fig. 3 Wavelength-luminosity characteristics of white LEDs using phosphors

도 4 본 발명에 의한 적색 LED, 실리콘 다이오드, 청색 LED, 녹색 LED를 연결한 LED 회로4 LED circuit connecting red LED, silicon diode, blue LED, green LED according to the present invention

도 5 본 발명에 사용된 적색 LED, 실리콘 다이오드, 청색 LED, 녹색 LED의 전류-전압 특성Figure 5 Current-voltage characteristics of the red LED, silicon diode, blue LED, green LED used in the present invention

도 6 본 발명에 의한 적색 LED와 실리콘 다이오드를 직렬 연결한 소자와 청색 LED 단일 소자 또는 녹색 LED 단일 소자의 전류-전압 특성6 shows current-voltage characteristics of a device in which a red LED and a silicon diode are connected in series and a single blue LED or a single green LED according to the present invention.

도 7 본 발명에 의한 적색, 청색, 녹색의 파장에 따른 광도Figure 7 Luminous intensity according to the wavelength of red, blue, green according to the present invention

도 8 색좌표를 나타내는 그림Figure 8 shows the color coordinates

도 9 제 1 실시 예로 적색 LED와 실리콘 다이오드를 직렬 연결한 소자와 청녹색 LED를 사용한 백색 관원용 LED 회로9 is a white tube LED circuit using a device in which a red LED and a silicon diode are connected in series and a green-green LED as a first embodiment.

도 10 제 2 실시 예로 실리콘 다이오드를 내장한 기판 상에 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED를 flip chip 방법으로 내장한 구조를 나타내는 그림FIG. 10 is a diagram illustrating a structure in which a red LED, a green LED, and a blue LED are embedded in a flip chip method on a substrate having a silicon diode as a second embodiment;

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : 기판 11 : 반사판10 substrate 11 reflector

12 : 청색 LED 13 : 형광 물질을 포함하는 에폭시12 blue LED 13 epoxy containing fluorescent material

40 : 녹색 LED의 전류 - 전압 곡선 41 : 청색 LED의 전류 - 전압 곡선40: current-voltage curve of green LED 41: current-voltage curve of blue LED

42 : 적색 LED의 전류 - 전압 곡선42: Current-voltage curve of the red LED

43 : 실리콘 다이오드의 전류 - 전압 곡선43: current-voltage curve of a silicon diode

50 : 녹색 또는 청색 LED의 전류 - 전압 곡선50: current-voltage curve of a green or blue LED

51 : 적색 LED와 실리콘 다이오드를 직렬로 연결한 후의 전류 - 전압 특성51: Current-Voltage Characteristics after Connecting Red LED and Silicon Diode in Series

100 : p-n 또는 p-i-n 다이오드를 내장한 스브마운트(submount)100: submount with integrated p-n or p-i-n diode

101 : Flip chip 본딩을 위한 범프(bump)101: bump for flip chip bonding

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 다파장 광원은 AlGaAs계, AllnGaN계 및 AllnGaP계 반도체 소자를 이용하여 단일 구동 전압 및 저전압을 사용하고, 적색, 청색, 녹색 LED를 사용하여 다파장 광원을 제조하는 방법에 관한 것으로써 구동 전압이 낮은 적색 LED 소자와 그보다 구동 전압이 더욱 낮은 실리콘 순방향의 p-n 또는 p-i-n 다이오드 또는 역방향의 제너(zener) 다이오드를 직렬로 연결하고, 직렬로 연결된 두 소자에 병렬로 청색 LED를 연결하고, 녹색 LED도 같은 방법으로 연결하여, 같은 구동 전압에서 동작하도록 패키지하여 다파장 광원을 구현하는 반도체 소자에 관한 것이다. 구체적으로는 백색 광원을 구현하는 방법에 관한 것이다.In order to achieve the above object, the multi-wavelength light source according to the present invention uses a single driving voltage and a low voltage using AlGaAs-based, AllnGaN-based and AllnGaP-based semiconductor devices, and uses a red, blue, and green LED to provide a multi-wavelength light source. A method of manufacturing a red LED device having a lower driving voltage and a lower pn or pin diode of a lower forward voltage or a zener diode in a reverse direction is connected in series and connected in parallel to two devices connected in series. The present invention relates to a semiconductor device that connects a blue LED and connects a green LED in the same manner, and packages the same to operate at the same driving voltage to implement a multi-wavelength light source. Specifically, it relates to a method of implementing a white light source.

본 발명에 의한 LED 소자를 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면 도 4는 본 발명에 따른 다파장 LED를 나타내었다. 동작 전압이 낮은 적색 LED와 직렬로 p-n 다이오드를 연결하여 동작 전압을 높이는 회로를 가지고 있다. 이들과 병렬로 동작 전압이 높은 청색 LED와 녹색 LED를 각각 병렬로 연결하여 같은 동작 전압에서 구동되도록 하였다. 이들은 하나의 패키지로 만들어 각 LED의 휘도를 적절하게 조절하여 다양한 색을 구현할 수 있다. 도 5는 각 LED 및 p-n 다이오드의 전류 - 전압 특성을 보였다. 도 5의 40은 AlGalnN 계 녹색 LED의 전류 전압 특성을 보이고 있다. 20mA에서의 통상적인 구동 전압은 2.9V - 4.0V의 값을 가진다. 도 5의 41은 AlGalnN 계 청색 LED의 전류 전압 특성을 보이고 있다. 20mA에서의 통상적인 구동 전압은 2.9V - 4.0V의 값을 가진다. 통상적으로 녹색 LED와 같은 동작 전압을 가진다. 도 5의 42는 AlGalnP 계 적색 LED의 전류 전압 특성을 보이고 있다. 20mA에서의 통상적인 구동 전압은 1.5V - 2.5V의 값을 가진다. 적색 LED의 동작 전압이 녹색이나 청색 LED 보다 많이 낮은 동작 전압을 가지므로 같은 구동 전압에서 사용할 수 없는 이유가 여기에 있다. 도 5의 43은 실리콘 계 다이오드의 전류 전압 특성을 보이고 있다. 20mA에서의 통상적인 구동 전압은 0.8V - 1.5V 의 값을 가진다. 도 5의 43은 GaAs 계 p-n 다이오드나 쇼트키 다이오드, 실리콘 계의 쇼트키 다이오드가 사용될 수 있다. 도 6의 51은 AlGalnP 계 적색 LED와 실리콘 계 p-n 다이오드를 직렬로 연결한 후의 전류 - 전압 특성 곡선을 보였다. 20mA에서의 동작 전압이 3.02V인데 AlGalnN 계 청색 LED의 곡선을 보여주는 50은 동작 전압이 3.05V이다. 이들 곡선을 비교하면 같은 구동 전압에서 동작이 가능함을 보여주고 있다. 그림에서 보여지듯이 동작전압이 바뀌어도 동작 전류가 비슷한 비율로 바뀔 수 있으므로 같은 구동 전압 동작이 가능함을 보여주고 있다. 도 7은 본 발명에 의한 적색, 청색, 녹색 LED의 파장에 대한 광도의 예를 보이고 있다. 각 파장에 대한 광도의 비를 조절하면 여러 가지 색을 구현할 수 있고 대표적으로 백색 LED를 구현할 수 있다. 도 8은 색좌표를 보여주고 있다. 대표적은 적색은 red로 표시되고, 청색은 blue, 녹색은 green으로 표시되었고, 470nm 파장 부근의 (x1, y1)인 LED와 560nm 부근의 (x2, y2) 인 LED를 합치면 (x, y)의 색을 가지는 빛을 만들 수 있음을 보여주고 있다. 백색 LED의 영역은 따로 표시하여 보여주고 있다.Referring to the LED device according to the present invention in detail based on the accompanying drawings as follows. 4 shows a multi-wavelength LED according to the present invention. It has a circuit that increases the operating voltage by connecting a p-n diode in series with a red LED with a low operating voltage. In parallel with each other, blue LEDs and green LEDs with high operating voltages were connected in parallel to operate at the same operating voltage. They can be packaged in one package to achieve the various colors by properly adjusting the brightness of each LED. 5 shows the current-voltage characteristics of each LED and p-n diode. 40 in FIG. 5 shows current voltage characteristics of the AlGalnN-based green LED. Typical drive voltage at 20mA has a value of 2.9V-4.0V. 5, 41 shows current voltage characteristics of the AlGalnN-based blue LED. Typical drive voltage at 20mA has a value of 2.9V-4.0V. It typically has the same operating voltage as the green LED. 42 of FIG. 5 shows current voltage characteristics of the AlGalnP-based red LED. Typical drive voltage at 20mA has a value of 1.5V-2.5V. This is why red LEDs have much lower operating voltages than green or blue LEDs and therefore cannot be used at the same drive voltage. 43 shows current voltage characteristics of the silicon based diode. Typical drive voltage at 20mA has a value of 0.8V-1.5V. In FIG. 5, GaAs-based p-n diodes, Schottky diodes, and silicon-based Schottky diodes may be used. 51 of FIG. 6 shows a current-voltage characteristic curve after the AlGalnP-based red LED and the silicon-based p-n diode are connected in series. The operating voltage at 20mA is 3.02V, while the 50 curve shows an AlGalnN-based blue LED with an operating voltage of 3.05V. Comparing these curves shows that they can operate at the same drive voltage. As shown in the figure, it is shown that the same driving voltage can be operated because the operating current can be changed by a similar ratio even if the operating voltage is changed. Figure 7 shows an example of the light intensity for the wavelength of the red, blue, green LED according to the present invention. By adjusting the ratio of the luminance to each wavelength, a variety of colors can be realized, and typically a white LED can be realized. 8 shows the color coordinates. Typically, red is represented by red, blue is represented by green, and green is represented by green. When (x1, y1) LED near 470 nm wavelength and (x2, y2) LED near 560 nm are combined, It shows that you can create colored lights. The area of the white LED is shown separately.

도 9는 제 1 실시 예로 AlGalnP 계의 호박색(amber) LED와 실리콘 계 p-n 다이오드를 직렬로 연결하고 이와 병렬로 AlGalnN 계 청녹색(Cyan) LED를 연결하여 백색 LED를 구현하는 예를 보였다. 이 경우 보색을 이용하는 방법인데 기존의 청색LED와 형광체를 이용하는 방법에 비해서 우수한 광효율을 가지고 있고, 신뢰성이 우수하다.FIG. 9 illustrates an example of implementing a white LED by connecting an AlGalnP-based amber LED and a silicon p-n diode in series and connecting the AlGalnN-based cyan green LED in parallel. In this case, the complementary color is used, and it has excellent light efficiency and excellent reliability compared to the conventional blue LED and phosphor.

도 10은 제 2 실시예로 p-n 또는 p-i-n 다이오드를 내장한 실리콘 스브마운트(100) 상에 적색 LED, 청색 LED, 녹색 LED를 Flip chip 공정으로 제작한 예를 보이고 있다. 적색 LED 소자와 실리콘 스브마운트 내의 다이오드를 직렬로 연결하고, 직렬로 연결된 두 소자에 병렬로 청색 LED를 범프(bump)(101)를 통해서 연결하고, 녹색 LED도 같은 방법으로 연결하여, 같은 구동 전압에서 동작하도록 하여 청색, 녹색 LED에서 발생한 빛을 효과적으로 방출하는 구조를 가진다.FIG. 10 shows an example in which a red LED, a blue LED, and a green LED are fabricated by a flip chip process on a silicon submount 100 having a p-n or p-i-n diode as a second embodiment. Connect the red LED element and the diode in the silicon submount in series, connect the blue LED through the bump 101 in parallel to the two connected devices in parallel, and connect the green LED in the same way, so that the same driving voltage By operating in the structure, it emits light emitted from blue and green LED effectively.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, AlGaAs계, AllnGaN계 및 AllnGaP계 반도체 소자를 이용하여 단일 구동 전압 및 저전압을 사용하고, 적색, 청색, 녹색 LED를 사용하여 다파장 광원을 제조하는 방법에 관한 것으로써 구동 전압이 낮은 적색 LED 소자와 그보다 구동 전압이 더욱 낮은 실리콘 다이오드를 직렬로 연결하고, 직렬로 연결된 두 소자에 병렬로 청색 LED를 연결하고, 녹색 LED도 같은 방법으로 연결하여, 같은 구동 전압에서 동작하도록 패키지하여 다파장 광원을 구현하는 반도체 소자에 관한 것으로 기존의 청색 LED와 형광체를 이용하는 방법에 비해서 우수한 광효율을 가지고 있고, 신뢰성이 우수하며 연색지수(rendering index) 값이 커서 자연광에 가까운 광 품질을 가진 LED를 구현할 수 있다.According to the present invention made as described above, a method of manufacturing a multi-wavelength light source using a single driving voltage and low voltage using an AlGaAs-based, AllnGaN-based and AllnGaP-based semiconductor elements, and using red, blue, and green LEDs By connecting a red LED device with a lower driving voltage and a silicon diode having a lower driving voltage in series, connecting a blue LED in parallel with two devices connected in series, and connecting the green LED in the same manner, The present invention relates to a semiconductor device that is packaged to operate in a multi-wavelength light source, and has a light efficiency that is superior to a method using a conventional blue LED and a phosphor, and has a high reliability and a large rendering index, so that the light is close to natural light. LEDs with quality can be implemented.

Claims (21)

AlGaAs계, AllnGaN계 및 AllnGaP계 반도체 소자를 이용한 다파장 광원을 제조하는 방법에 있어서, 적색 LED 소자와 실리콘 또는 갈륨비소 다이오드를 직렬로 연결하고, 직렬로 연결된 두 소자에 병렬로 청색 LED를 연결하고, 녹색 LED도 같은 방법으로 연결하여, 같은 구동 전압에서 동작하도록 패키지하여 다파장 광원을 구현하는 반도체 소자In the method of manufacturing a multi-wavelength light source using AlGaAs-based, AllnGaN-based and AllnGaP-based semiconductor devices, a red LED device and a silicon or gallium arsenide diode are connected in series, and a blue LED is connected in parallel to the two devices connected in series. Semiconductor devices to package multi-color light sources by connecting green LEDs in the same way and operating at the same driving voltage 제 1항에 있어서, 서로 다른 광도를 가진 적색, 청색, 녹색 LED를 조합하여 백색광원을 구현하는 소자The device of claim 1, wherein the red, blue, and green LEDs having different intensities are combined to realize a white light source. 제 1항에 있어서, 적색 LED의 20mA에서의 동작 전압이 1.0V - 2.5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 1, wherein the operating voltage at 20 mA of the red LED is 1.0 V to 2.5 V. 제 1항에 있어서, 실리콘 p-n 또는 p-i-n 다이오드의 20mA에서의 동작 전압이 0.5V - 2.5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 1, wherein the operating voltage at 20 mA of the silicon p-n or p-i-n diode is 0.5V to 2.5V. 제 1항에 있어서, 실리콘 쇼트키 다이오드의 20mA에서의 동작 전압이 0.5V -2.5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 1, wherein an operating voltage at 20 mA of the silicon Schottky diode is 0.5V -2.5V. 제 1항에 있어서, 갈륨비소 계 p - n 또는 p-i-n 다이오드의 20mA에서의 동작전압이 0.5V - 2.5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 1, wherein an operating voltage at 20 mA of a gallium arsenide p-n or p-i-n diode is 0.5V to 2.5V. 제 1항에 있어서, 갈륨비소 계 쇼트키 다이오드의 20mA에서의 동작 전압이 0.5V - 2.5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 1, wherein an operating voltage at 20 mA of a gallium arsenide Schottky diode is 0.5V to 2.5V. 제 1항에 있어서, 청색 LED의 20mA에서의 동작 전압이 2.5V - 5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 1, wherein the operating voltage at 20 mA of the blue LED is 2.5 V to 5 V. 제 1항에 있어서, 녹색 LED의 20mA에서의 동작 전압이 2.5V - 5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 1, wherein an operating voltage at 20 mA of the green LED is 2.5 V to 5 V. 제 1항에 있어서, 서로 다른 광도를 가진 적색, 청색, 녹색 LED를 조합하여 임의의 색을 구현하는 소자The device of claim 1, wherein the red, blue, and green LEDs having different intensities are combined to realize any color. 제 1항에 있어서, 실리콘 스브마운트를 사용하고, 청색과 녹색 LED는 Flip chip 방법으로 패키지 하는 방법The method of claim 1, wherein a silicon submount is used and the blue and green LEDs are packaged by a flip chip method. AlGaAs계, AllnGaN계 및 AllnGaP계 반도체 소자를 이용한 백색 광원을 제조하는 방법에 있어서, 황색 LED 소자와 실리콘 또는 갈륨비소 다이오드를 직렬로 연결하고, 직렬로 연결된 두 소자에 병렬로 청녹색 LED를 연결하여, 같은 구동 전압에서 동작하도록 패키지하여 다파장 광원을 구현하는 반도체 소자In the method for manufacturing a white light source using AlGaAs-based, AllnGaN-based and AllnGaP-based semiconductor devices, a yellow LED device and a silicon or gallium arsenide diode is connected in series, and a blue-green LED is connected in parallel to the two devices connected in series, Semiconductor devices packaged to operate at the same drive voltage to implement multi-wavelength light sources 제 12항에 있어서, 서로 다른 광도를 가진 황색, 청녹색 LED를 조합하여 백색 광원을 구현하는 소자The device of claim 12, wherein a white light source is implemented by combining yellow and blue green LEDs having different luminance. 제 12항에 있어서, 황색 LED의 20mA에서의 동작 전압이 1.0V - 2.5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 12, wherein the operating voltage at 20 mA of the yellow LED is 1.0 V to 2.5 V. 제 12항에 있어서, 실리콘 p-n 또는 p-i-n 다이오드의 20mA에서의 동작 전압이 0.5V - 2.5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 12, wherein the operating voltage at 20 mA of the silicon p-n or p-i-n diode is 0.5V to 2.5V. 제 12항에 있어서, 실리콘 쇼트키 다이오드의 20mA에서의 동작 전압이 0.5V - 2.5V인 반도체 소자13. The semiconductor device of claim 12 wherein the operating voltage at 20 mA of the silicon Schottky diode is between 0.5V and 2.5V. 제 12항에 있어서, 갈륨비소 계 p - n 또는 p-i-n 다이오드의 20mA에서의 동작 전압이 0.5V - 2.5V인 반도체 소자13. The semiconductor device according to claim 12, wherein the operating voltage at 20 mA of the gallium arsenide p-n or p-i-n diode is 0.5V to 2.5V. 제 12항에 있어서, 갈륩비소 계 쇼트키 다이오드의 20mA에서의 동작 전압이 0.5V - 2.5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 12, wherein an operating voltage at 20 mA of the gallium arsenide Schottky diode is 0.5 V to 2.5 V. 제 12항에 있어서, 청녹색 LED의 20mA에서의 동작 전압이 2.5V - 5V인 반도체 소자The semiconductor device according to claim 12, wherein the operating voltage at 20 mA of the blue-green LED is 2.5 V to 5 V. 제 12항에 있어서, 서로 다른 광도를 가진 황색, 청녹색 LED를 조합하여 임의의 색을 구현하는 소자13. The device of claim 12, wherein the device implements an arbitrary color by combining yellow and blue green LEDs having different intensities. 제 12항에 있어서, 실리콘 스브마운트를 사용하고, 청녹색 LED는 Flip chip 방법으로 패키지 하는 방법The method of claim 12, wherein the silicon submount is used and the blue-green LED is packaged by a flip chip method.
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