KR20050091375A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광장치에 관한 것으로서, 특히 고효율, 고휘도의 백색 발광이 가능한 형광체 및 이를 이용한 발광장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a phosphor capable of high efficiency, high luminance white light emission, and a light emitting device using the same.
본 발명에 따른 발광장치는 화합물 반도체로 형성된 발광 소자와, 상기 발광 소자에서 발광한 빛의 일부를 흡수하고 그 흡수한 빛의 파장과 다른 파장을 갖는 빛을 발광하는 형광체를 구비한 발광장치에 있어서, 상기 발광 소자는 질화 갈륨계 화합물 반도체로 형성되고, 상기 형광체는 유기형광체 및 무기형광체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A light emitting device according to the present invention is a light emitting device comprising a light emitting element formed of a compound semiconductor and a phosphor for absorbing a part of light emitted from the light emitting element and emitting light having a wavelength different from the wavelength of the absorbed light. The light emitting device is formed of a gallium nitride compound semiconductor, and the phosphor is formed of an organic phosphor and an inorganic phosphor.
또한, 본 발명에 따른 발광장치는 마운트 컵 내에 배치된 질화 갈륨계 화합물 반도체로 이루어진 발광 소자와, 상기 발광 소자에서 발광한 빛의 일부를 흡수하고 그 흡수한 빛의 파장과 다른 파장을 갖는 빛을 발광하는 형광체와, 상기 마운트 컵 내에 상기 형광체를 함유하는 고분자 수지가 도포된 코팅부와, 상기 코팅부, 발광 소자 및 마운트 컵을 피복하는 몰딩부가 포함되는 발광장치에 있어서, 상기 형광체는 유기형광체 및 무기형광체로 이루어지는 것을 특징으로 한다..In addition, the light emitting device according to the present invention is a light emitting device consisting of a gallium nitride compound semiconductor disposed in the mount cup, and absorbs a part of the light emitted from the light emitting device and the light having a wavelength different from the wavelength of the absorbed light A light emitting device comprising a phosphor for emitting light, a coating portion coated with a polymer resin containing the phosphor in the mount cup, and a molding portion covering the coating portion, the light emitting element, and the mount cup, wherein the phosphor includes an organic phosphor; It is characterized by consisting of an inorganic phosphor.
Description
본 발명은 발광장치에 관한 것으로서, 특히 고효율, 고휘도의 백색 발광이 가능한 형광체 및 이를 이용한 발광장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a phosphor capable of high efficiency, high luminance white light emission, and a light emitting device using the same.
발광 다이오드(LED)는 소형으로 효율이 좋고, 선명한 색상의 빛을 발광이 가능하며, 반도체 소자이기 때문에 손상의 염려가 적어 초기 구동특성 및 내진성이 우수하고, ON/OFF 점등과 같은 반복적인 작동에 좋은 특성을 가진 장점을 지니고 있다. 이 때문에 발광 다이오드는 각종 표시기나 다양한 광원으로 넓게 이용되고 있다.Light emitting diodes (LEDs) are compact and efficient, and can emit light with vivid colors, and because they are semiconductor devices, they are less susceptible to damage. They have excellent initial driving characteristics and shock resistance, and are used for repetitive operations such as ON / OFF lighting. It has advantages with good characteristics. For this reason, light emitting diodes are widely used in various indicators and various light sources.
최근에는 고휘도, 고효율의 R, G, B의 발광 다이오드가 각각 개발되고 있으며, 상기 발광 다이오드를 이용한 대화면의 LED 디스플레이가 상용화 되었다. 이러한 LED 디스플레이는 적은 소비전력으로 동작이 가능하고 가볍고 수명이 긴 특성을 가지고 있어 향후 사용증대가 기대되고 있다.Recently, high brightness, high efficiency R, G, and B light emitting diodes have been developed, and large LED displays using the light emitting diodes have been commercialized. Such LED displays are expected to be used in the future because they can operate with low power consumption and have light and long lifespan.
또한, 발광 다이오드를 이용한 백색발광 광원을 구성하고자 하는 다양한 연구가 시도되고 있다.In addition, various studies have been attempted to construct a white light emitting light source using a light emitting diode.
발광 다이오드를 이용하고 백색광을 얻기 위해서는 발광 다이오드가 단색성 피크파장을 가지기 때문에 R, G, B의 3개 발광 다이오드를 근접하여 설치하고 발광시켜 확산 혼색하여야 한다.In order to use a light emitting diode and to obtain white light, since the light emitting diode has a monochromatic peak wavelength, three light emitting diodes of R, G, and B should be installed in close proximity to each other and diffused and mixed.
그러나, 이러한 구성을 통해 백색광을 구현하고자 하는 경우에는 발광 다이오드의 색조나 휘도 등이 불규칙하여 원하는 백색을 얻기 어려운 점이 있다. However, when white light is to be realized through such a configuration, there is a difficulty in obtaining desired white color due to irregular hue or luminance of the light emitting diode.
또한, 발광 다이오드 각각이 다른 재료를 이용하여 형성되어 있기 때문에 각 발광 다이오드의 구동전압이 다르고 각기 다른 전압을 인가할 필요가 있으므로 구동회로가 복잡해진다는 단점이 있다. In addition, since each of the light emitting diodes is formed using a different material, the driving voltages of the light emitting diodes are different and it is necessary to apply different voltages.
아울러 각 발광 다이오드가 반도체 발광소자이기 때문에 각 온도특성이나 경시변화가 다르며 색조가 사용환경에 따라 변화하거나, 각 발광 다이오드에 따라 발생되는 빛을 균일하게 혼색 시키기가 어렵고 얼룩이 발생하는 경우가 많은 등의 단점이 있다.In addition, since each light emitting diode is a semiconductor light emitting device, the temperature characteristics and changes with time vary, and the color tone varies according to the use environment, or it is difficult to uniformly mix the light generated by each light emitting diode, and there are many cases of staining. There are disadvantages.
즉, 이러한 삼색 혼합을 통한 백색광 구현은 만족스러운 결과를 얻기에는 부족한 점이 많은 것이 사실이다. In other words, it is true that the white light implementation through such tricolor mixing is not sufficient to obtain satisfactory results.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 특정파장의 빛을 발광하는 발광 다이오드를 이용하고, 발광 다이오드의 소자부분을 커버하는 수지 몰드 재료 중에 발광소자로부터 빛을 흡수하여 흡수한 빛과 다른 파장의 빛을 발광하는 형광체를 함유시킴으로써 백색광을 구현하는 방법이 연구되고 있다. In order to solve this problem, a light emitting diode that emits light of a specific wavelength is used, and a phosphor that emits light having a wavelength different from that absorbed and absorbed by the light emitting element in a resin mold material covering the device portion of the light emitting diode. A method of realizing white light by containing is being studied.
예를들면, 청색파장 영역의 발광이 가능한 발광소자를 이용하고 그 발광소자에서 발광하는 빛을 흡수하여 황색파장 영역의 빛을 발광하는 형광체(예를들면, YAG:Ce3+)를 함유한 수지를 몰드하여 혼색에 의한 백색계의 빛이 발광 가능한 다이오드를 제작하는 방법이다.For example, a resin containing a phosphor (eg, YAG: Ce 3+ ) that uses a light emitting device capable of emitting a blue wavelength region and absorbs light emitted from the light emitting element to emit light of a yellow wavelength region. It is a method of manufacturing a diode capable of emitting light of white light by mixing by molding.
그러나, 무기물계 황색 형광체(YAG:Ce3+)만을 이용할 경우 방출광의 발광 스펙트럼이 청색파장 영역의 좁은 피크와 황색파장 영역의 넓은 피크에 기인한 파장분리현상에 의한 halo effect가 관찰되어 완전한 백색구현이 어려운 단점이 있다.However, when only the inorganic yellow phosphor (YAG: Ce 3+ ) is used, the halo effect due to wavelength separation due to the narrow peak in the blue wavelength region and the broad peak in the yellow wavelength region is observed, resulting in complete white implementation. This is a difficult drawback.
또한, UV 대역의 발광 다이오드를 이용하고 R, G, B 형광체를 각각 브렌딩(blending)하여 가시광선 전파장 영역에서 발광을 유도하여 백색발광이 가능한 방법이 있다.In addition, there is a method in which white light emission is possible by inducing luminescence in the visible light field by using UV light emitting diodes and blending R, G and B phosphors.
현재까지 알려진 이러한 방법들을 대부분 무기물계 형광체를 이용하는 방법을 적용하고 있다.Most of these methods known to date apply a method using an inorganic phosphor.
이러한 무기물계 형광체의 경우 고분자 분산계를 이용하게 되므로 입자의 분산에 따른 산란 및 분자자체의 흡수에 의한 발광 손실이 불가피해진다. In the case of such an inorganic phosphor, a polymer dispersion system is used, so that light emission loss due to scattering and absorption of molecular molecules due to dispersion of particles is inevitable.
또한, 입자들간의 응집현상을 방지하기 위하여 표면처리가 필수적으로 요구되고 시간이 지남에 따라 입자들의 뭉침 현상에 의한 효율저하가 유발되는 단점이 있다.In addition, there is a disadvantage that the surface treatment is required in order to prevent the aggregation phenomenon between the particles and deterioration of efficiency caused by the aggregation of the particles over time.
또한, 분산이 균일하게 되지 못할 경우 균일한 발광을 기대할 수 없고 이러한 현상은 형광체의 함유정도가 높을 수록 심각한 문제가 되어 색 얼룩이 발생하게 되고 궁극적으로 소자의 효율을 저하시키는 요인으로 작용한다. In addition, when the dispersion is not uniform, uniform light emission cannot be expected, and this phenomenon becomes a serious problem as the content of the phosphor is higher, causing color unevenness and ultimately reducing the efficiency of the device.
이러한 단점을 보완하기 위하여 일정량의 분산제를 혼용할 필요가 있는 단점이 있다.In order to compensate for this disadvantage, there is a disadvantage in that a certain amount of dispersant needs to be mixed.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 분산이 용이하고 소자의 안정성도 동시에 구현함으로써 고효율 및 고휘도의 백생 발광이 가능한 형광체 및 이를 이용한 발광 다이오드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a phosphor capable of high efficiency and high luminance white light emission by easily dispersing and at the same time realizing the stability of the device and a light emitting diode using the same.
본 발명에 따른 발광장치는 화합물 반도체로 형성된 발광 소자와, 상기 발광 소자에서 발광한 빛의 일부를 흡수하고 그 흡수한 빛의 파장과 다른 파장을 갖는 빛을 발광하는 형광체를 구비한 발광장치에 있어서, 상기 발광 소자는 질화 갈륨계 화합물 반도체로 형성되고, 상기 형광체는 유기형광체 및 무기형광체가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.A light emitting device according to the present invention is a light emitting device comprising a light emitting element formed of a compound semiconductor and a phosphor for absorbing a part of light emitted from the light emitting element and emitting light having a wavelength different from the wavelength of the absorbed light. The light emitting device is formed of a gallium nitride compound semiconductor, and the phosphor is configured to include an organic phosphor and an inorganic phosphor.
바람직하게, 상기 유기형광체는 고분자 형광체인 것을 특징으로 한다.Preferably, the organic fluorescent substance is characterized in that the polymeric fluorescent substance.
바람직하게, 상기 발광 소자는 Blue LED 또는 UV LED 인 것을 특징으로 한다.Preferably, the light emitting device is characterized in that the blue LED or UV LED.
바람직하게, 상기 무기형광체는 YAG:Ce3+계 형광체 또는 Sr2SiO4:Eu 인 것을 특징으로 한다.Preferably, the inorganic phosphor is YAG: Ce 3+ -based phosphor or Sr 2 SiO 4 : Eu.
바람직하게, 상기 유기형광체는 그린계 고분자 형광체인 것을 특징으로 한다.Preferably, the organic phosphor is characterized in that the green polymer phosphor.
바람직하게, 상기 유기형광체 및 무기형광체는 350~500nm 파장의 빛을 흡수하여 450~650nm 파장의 빛을 방출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the organic phosphor and the inorganic phosphor absorb light of 350 to 500 nm wavelength and emit light of 450 to 650 nm wavelength.
바람직하게, 상기 유기형광체는 polymethylmethacylate, polyurethane, polycarbonate 중 하나를 이용한 펜던트 타입(pendant type)의 고분자 형광체인 것을 특징으로 한다. Preferably, the organic fluorescent substance is characterized in that the polymeric fluorescent substance of the pendant type (pendant type) using one of polymethylmethacylate, polyurethane, polycarbonate.
바람직하게, 상기 형광체에는 상기 유기형광체와 무기형광체의 브렌딩을 위한 고분자 수지가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the phosphor further comprises a polymer resin for blending the organic phosphor and the inorganic phosphor.
본 발명에 따른 발광장치는 마운트 컵 내에 배치된 질화 갈륨계 화합물 반도체로 이루어진 발광 소자와, 상기 발광 소자에서 발광한 빛의 일부를 흡수하고 그 흡수한 빛의 파장과 다른 파장을 갖는 빛을 발광하는 형광체와, 상기 마운트 컵 내에 상기 형광체를 함유하는 고분자 수지가 도포된 코팅부와, 상기 코팅부, 발광 소자 및 마운트 컵을 피복하는 몰딩부가 포함되는 발광장치에 있어서, 상기 형광체는 유기형광체 및 무기형광체가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.The light emitting device according to the present invention includes a light emitting device comprising a gallium nitride compound semiconductor disposed in a mount cup, and absorbs part of the light emitted from the light emitting device and emits light having a wavelength different from that of the absorbed light. A light emitting device comprising a phosphor, a coating portion coated with a polymer resin containing the phosphor in the mount cup, and a molding portion covering the coating portion, the light emitting element, and the mount cup, wherein the phosphor includes an organic phosphor and an inorganic phosphor. Characterized in that comprises a.
바람직하게, 상기 형광체는 상기 발광 소자에서 발광한 빛의 일부를 흡수하여 다른 파장의 빛을 발광함으로써 백색광이 방사되도록 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the phosphor absorbs a portion of the light emitted from the light emitting device so as to emit white light by emitting light having a different wavelength.
바람직하게, 상기 코팅부는 포토루미네선스 형광체를 포함하고 소량의 광 및 산화안정제가 포함된 것을 특징으로 한다.Preferably, the coating is characterized in that it comprises a photoluminescence phosphor and a small amount of light and oxidative stabilizer.
바람직하게, 상기 고분자 수지는 에폭시, 요소, 실리콘 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.Preferably, the polymer resin is characterized by consisting of at least one of epoxy, urea, silicone.
바람직하게, 상기 몰딩부에는 유기형광체 및 무기형광체가 포함된 것을 특징으로 한다.Preferably, the molding part is characterized in that it comprises an organic phosphor and an inorganic phosphor.
바람직하게, 상기 유기형광체는 고분자 형광체인 것을 특징으로 한다.Preferably, the organic fluorescent substance is characterized in that the polymeric fluorescent substance.
바람직하게, 상기 발광 소자는 Blue LED 또는 UV LED 인 것을 특징으로 한다. Preferably, the light emitting device is characterized in that the blue LED or UV LED.
바람직하게, 상기 무기형광체는 YAG:Ce3+계 형광체 또는 Sr2SiO4:Eu 인 것을 특징으로 한다.Preferably, the inorganic phosphor is YAG: Ce 3+ -based phosphor or Sr 2 SiO 4 : Eu.
바람직하게, 상기 유기형광체는 그린계 고분자 형광체인 것을 특징으로 한다.Preferably, the organic phosphor is characterized in that the green polymer phosphor.
바람직하게, 상기 유기형광체 및 무기형광체는 350~500nm 파장의 빛을 흡수하여 450~650nm 파장의 빛을 방출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the organic phosphor and the inorganic phosphor absorb light of 350 to 500 nm wavelength and emit light of 450 to 650 nm wavelength.
바람직하게, 상기 유기형광체는 polymethylmethacylate, polyurethane, polycarbonate 중 하나를 이용한 펜던트 타입(pendant type)의 고분자 형광체인 것을 특징으로 한다.Preferably, the organic fluorescent substance is characterized in that the polymeric fluorescent substance of the pendant type (pendant type) using one of polymethylmethacylate, polyurethane, polycarbonate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 형광체 및 이를 이용한 발광 다이오드에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a phosphor and a light emitting diode using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 발광장치에서 형광체의 대표적인 구조도이다.1 is a representative structural diagram of a phosphor in a light emitting device according to the present invention.
본 발명에 따른 형광체는 다양한 골격을 가진 고분자 화합물들의 이용이 가능한데, 실시예로서, orange계 고분자 형광체의 경우에 PPV 유도체, 즉 poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene 계열이 사용될 수 있고, green계 고분자 형광체의 경우에는 fluorene과 PPV 그룹이 동시에 도입된 poly((9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorenylene)-alt-co-(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene)) 계열이 사용될 수 있다.Phosphor according to the present invention can be used in the polymer compound having a variety of skeleton, as an example, in the case of the orange polymer phosphor PPV derivative, that is, poly (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4- phenylenevinylene series can be used, and in the case of green polymer phosphor, poly ((9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorenylene)-alt -co- (2-methoxy-5- ( 2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene)) series can be used.
또한, yellow계 고분자 형광체의 경우에 poly((9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(1,4-benzo-(2,1',3)-thiadiazole)) 계열이 사용될 수 있고, blue계 고분자 형광체의 경우에는 poly((9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(1,4-(2,5-dimethoxy)benzene) 계열이 사용될 수 있으며, red계로는 역시 PPV계열의 고분자로서 poly((9,9-di(2-ethylhexyl)fluorenyl-2,7-diyl)-co-(N,N-diphenyl)-N,N'-di(p-butylphenyl)-1,4-diaminobenzene 계열이 사용될 수 있다.In addition, poly in the case of yellow-based polymeric fluorescent substance ((9,9-dihexylfluorenyl-2,7- diyl) - co - (1,4-benzo- (2,1 ', 3) -thiadiazole)) series can be used and, in the case of a blue-based fluorescent polymer is poly ((9,9-dioctylfluorenyl-2,7 -diyl) - co - (1,4- (2,5-dimethoxy) benzene) , and this series to be used, is red to step also as a PPV-based polymer poly ((9,9-di (2 -ethylhexyl) fluorenyl-2,7-diyl) - co - (N, N-diphenyl) -N, N'-di (p -butylphenyl) - The 1,4-diaminobenzene series can be used.
그러나, 상기 언급한 형광체는 바람직한 실시예로서, 본 발명이 상기 고분자 형광체에 한정되는 것은 아니다.However, the above-mentioned phosphor is a preferred embodiment, and the present invention is not limited to the polymer phosphor.
고분자 형광체를 선정하기 위해서는 LED 칩(chip)의 발광 파장인 465 nm에 대한 흡수효율과 발광파장의 매칭(matching)이 중요하고, 열 및 광에 대한 안정성이 중요한 인자가 된다.In order to select the polymeric fluorescent substance, the absorption efficiency of the emission wavelength of the LED chip (465 nm) and the matching of the emission wavelength are important, and the stability against heat and light becomes an important factor.
최근 개발되고 있는 고분자 형광체는 200도 이상의 고온에서도 뛰어난 열 안전성을 보여주고 있고 흡수파장의 제한을 적절히 함으로서 여기광에 대한 반응성 또는 노화에 대한 내성도 충분히 갖출 수 있다. Polymer phosphors, which have been recently developed, exhibit excellent thermal stability even at a high temperature of 200 ° C. or more, and by appropriately limiting the absorption wavelength, the polymer phosphor can be sufficiently equipped with reactivity to excitation light or resistance to aging.
특히 바인더가 필요없는 고분자 형광체의 경우 분자자체가 고분자 골격을 형성하고 있으므로, 유기형광체를 고분자 매질에 블렌딩(blending)한 타입에 비해서 훨씬 안정한 시스템 구성이 가능한 장점이 있다.Particularly, in the case of the polymeric fluorescent substance that does not require a binder, since the molecular itself forms a polymer skeleton, there is an advantage that a much more stable system configuration is possible than the type in which the organic fluorescent substance is blended into the polymer medium.
이와 아울러 색도를 조절하기 위하여 고분자 매질에 고분자 형광체를 블렌딩(blending) 시킬 경우에도 고분자 매질 대비 고분자 형광체의 양을 조절하여 쉽게 색도 조절이 가능해지고, 분산 특성이 같은 고분자 매질이므로 쉽게 블렌딩(blending)이 가능한 장점이 있다. In addition, even when blending the polymeric fluorescent substance in the polymer medium to control the chromaticity, the chromaticity can be easily adjusted by controlling the amount of the polymeric fluorescent substance relative to the polymeric medium, and the blending is easily performed since the polymer medium has the same dispersion characteristics. There are possible advantages.
또한, 유기형광체의 경우 무기형광체와 달리 발광 효율이 이론적으로 100%를 나타내기 때문에 무기형광체에 비해 높은 발광효율을 얻을 수 있는 장점이 있으며, 이와 아울러 고분자 형광체의 분자구조변화 및 R, G, B 함량비를 적절히 조절함으로써 원하는 색온도(color temperature) 및 연색 평가지수(color rendering index)를 쉽게 tuning이 가능한 장점이 있다.In addition, in the case of organic phosphors, unlike the inorganic phosphors, since the luminous efficiency theoretically shows 100%, there is an advantage that a high luminous efficiency can be obtained compared to the inorganic phosphors. In addition, the molecular structure of the polymer phosphors and R, G, B By appropriately adjusting the content ratio, it is possible to easily tune the desired color temperature and color rendering index.
도 2는 본 발명에 따른 발광장치에 적용 가능한 pendant type 고분자 형광체의 대표적인 구조도이다. 2 is a representative structural diagram of a pendant type polymer phosphor applicable to a light emitting device according to the present invention.
본 발명에 따른 형광체는 다양한 골격을 가진 고분자 화합물들의 이용이 가능한데, 바람직한 실시예로서 PMMA(polymethylmethacrylate) 주사슬에 유기형광체가 결합되어 있는 형태를 대표적으로 보여주고 있다. Phosphors according to the present invention can be used in the polymer compound having a variety of skeleton, as a preferred embodiment shows a form in which the organic phosphor is coupled to the polymethylmethacrylate (PMMA) main chain.
Green-yellow계 고분자 형광체로서는 cumarine 형광체가 도입된 PMMA 고분자 계가 사용될 수 있다. 이때, 도입되는 cumarine 분자의 치환체 및 비율을 조절함으로서 쉽게 color tuning 뿐만 아니라 별도의 분산매질이 요구되지 않는 장점이 있다. 또한, 발광파장의 적절한 tuning을 위해서는 copolymer system을 이용할 경우 쉽게 적용 가능한 장점이 있다. As a green-yellow polymer phosphor, a PMMA polymer system in which a cumarine phosphor is introduced may be used. At this time, by controlling the substituents and ratio of the introduced cumarine molecules, there is an advantage that not only color tuning but also a separate dispersion medium is not required. In addition, there is an advantage that can be easily applied when using a copolymer system for proper tuning of the emission wavelength.
특히 yellow보다 장파장의 광이 요구될 경우 orange-red계 고분자 형광체로서 cumarine 과 DCM형광체가 동시에 도입된 pendant type copolymer system을 이용하여 도입되는 cumarine 과 DCM형광체의 비율을 조절함으로서 쉽게 원하는 색상의 고분자 재료합성이 가능하다. Especially when light of longer wavelength than yellow is required, it is easy to synthesize polymer material of desired color by controlling the ratio of cumarine and DCM phosphor that is introduced using pendant type copolymer system in which cumarine and DCM phosphor are introduced simultaneously as orange-red polymer phosphor. This is possible.
또한, 다양한 main chain 고분자 골격이 이용 가능한데 광투과성, 내열 및 내광성이 우수한 고분자 골격, 즉 polymethylmethacylate, polyurethane, polycarbonate 등을 이용하여 pendant type 고분자 형광체를 제작할 경우 우수한 광특성을 구현할 수 있기 때문에 별도의 블렌딩을 위한 고분자 매질이 요구되지 않는 장점이 있다.In addition, a variety of main chain polymer skeletons are available, and if the pendant type polymer phosphor is manufactured using a polymer skeleton having excellent light transmittance, heat resistance and light resistance, that is, polymethylmethacylate, polyurethane, polycarbonate, etc. There is an advantage that no polymer medium is required.
도 3은 본 발명에 따른 발광장치에서 기판상에 형성된 화합물 반도체로 구성된 청색 또는 UV발광이 가능한 발광소자와 그 표면에 설치되는 코팅부의 구조도이다. 3 is a structural diagram of a light emitting device capable of emitting blue or UV light composed of a compound semiconductor formed on a substrate in a light emitting device according to the present invention, and a coating part provided on a surface thereof.
도 3을 참조하면, 사파이어 기판 위에 청색발광 또는 UV발광이 가능하도록 질화 갈륨계 화합물 반도체 소자가 형성된 발광소자(10)는 반사막이 형성된 마운트 컵(mount cup)(12) 영역에 마운트(mount)되고, 그 위에 투명한 고분자 수지와 유기/무기 형광체가 믹싱(mixing)된 코팅부(11)를 도포하여 코팅한 형태의 구조를 가지게 된다.Referring to FIG. 3, the light emitting device 10 in which a gallium nitride compound semiconductor device is formed on a sapphire substrate to enable blue light emission or UV light emission is mounted on an area of a mount cup 12 in which a reflective film is formed. On top of that, the transparent polymer resin and the organic / inorganic phosphors are mixed and coated to have a structure in which the coating part 11 is coated.
이때 상기 코팅부(11)는 발광소자(10)로부터의 발광 빛의 적어도 일부를 흡수하고 파장 변환하여 형광을 방출하는 포토루미네선스 (photoluminescence) 형광체를 포함함과 동시에 소량의 광 및 산화안정제가 포함되어 백색계의 빛이 발광 가능한 발광 다이오드이다. In this case, the coating part 11 includes a photoluminescence phosphor that absorbs at least a portion of the light emitted from the light emitting device 10 and converts the wavelength to emit fluorescence. Included is a light emitting diode capable of emitting white light.
또한, 사용 가능한 고분자 수지는 고온에서도 장시간 황변 현상이 없는 투명한 재료, 즉 에폭시, 요소, 실리콘 등과 같은 내열, 내광, 내후성이 뛰어난 UV 또는 열경화 수지를 이용할 수 있다. In addition, the polymer resin that can be used may use a transparent material that does not yellow for a long time even at high temperature, that is, UV or thermosetting resin having excellent heat resistance, light resistance, weather resistance, such as epoxy, urea, and silicone.
또한, 고분자 수지의 량 대비 유기/무기형광체의 비율의 조절이 용이하고 쉽게 색상 tuning이 가능한 방법으로 코팅이 가능하므로 저가공정이 가능한 장점이 있다.In addition, it is easy to control the ratio of the organic resin / inorganic phosphor to the amount of the polymer resin and can be coated in a way that can be easily color tuning has the advantage that low-cost process is possible.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 마운트 컵(12) 영역에 코팅제를 도포하는 방법에는 원하는 모양의 조절이 가능한데 볼록렌즈 타입, 평면타입, 오목렌즈타입으로 실제 발광 LED 칩 사이와의 거리를 조절이 가능하고 최대 발광효율을 도모하기 위하여 최적의 모양으로 도포가 가능하다. 이를 위해서는 수지 대비 용매량과 경화 조건 등의 변수들을 조절함으로써 수지가 컵 표면과 중앙영역에서의 분자이동 차이를 이용하여 원하는 shape을 얻을 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, a method of applying a coating agent to the mount cup 12 area can be adjusted in a desired shape. The convex lens type, the flat type, and the concave lens type can adjust the distance between the actual light emitting LED chips. In order to achieve maximum luminous efficiency, it can be applied in an optimal shape. To this end, by adjusting variables such as solvent amount and curing conditions, the resin can obtain the desired shape by using the molecular movement difference between the cup surface and the central region.
도 5는 본 발명에 발광장치를 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining a light emitting device in the present invention.
본 발명은 화합물 반도체로 구성된 청색 또는 UV발광이 가능한 발광소자(20)와, 그 표면에 형성되는 코팅부(21)를 포함한 몰딩부(24)가 구비된다.The present invention includes a light emitting device 20 capable of emitting blue or UV light composed of a compound semiconductor, and a molding part 24 including a coating part 21 formed on a surface thereof.
즉, 반사막이 형성된 마운트 컵(mount cup)(22) 영역에 반도체 발광소자(20)가 마운트되고 그 위에 투명한 고분자 수지와 유기/무기형광체가 믹싱(mixing)된 코팅재를 도포하여 코팅한 형태의 코팅부(21) 위에 convex lens 또는 concave lens형태의 몰딩부(24)가 형성된 구조를 가지게 된다. In other words, the semiconductor light emitting device 20 is mounted on the mount cup 22 where the reflective film is formed, and the coating is formed by coating a coating material mixed with a transparent polymer resin and an organic / inorganic phosphor thereon. The part 21 has a structure in which a molding part 24 in the form of a convex lens or a concave lens is formed.
이때 사용 가능한 몰딩 재료는 고온에서도 장시간 황변 현상이 없는 투명한 재료, 즉 에폭시, 요소, 실리콘 등과 같은 수지를 이용할 수 있다. 필요에 따라 몰딩 고분자 내에 광안정제, 산화방지제, 즉 열 안정제로는 barium zinc, calcium-zinc계, 산화방지제로는 페놀(phenol)계, 황(thio)계, 인(phosphorous)계 등과 같은 재료를 혼입할 수도 있다. In this case, the molding material that can be used may be a transparent material that does not yellow for a long time even at a high temperature, that is, a resin such as epoxy, urea, silicone, or the like. If necessary, light stabilizers, antioxidants, or heat stabilizers such as barium zinc, calcium-zinc, and antioxidants such as phenol, thio, phosphorus, etc. It can also be mixed.
플라스틱첨가제는 사용하는 주목적의 효과가 있어야 하며, 그 외에도 실용적인 측면으로 다음과 같은 특성이 요구된다. 플라스틱과 상용성이 우수하며, 표면에 침출하여 외관이나 기능을 저하시키지 않아야 하고 플라스틱의 가공온도에 견디며, 분해나 휘발하지 않아야 한다. Plastic additives should have the main effect of using, and in addition, the following characteristics are required in practical terms. It is excellent in compatibility with plastics, and should not leach into the surface to reduce its appearance or function, to withstand processing temperatures of plastics, and not to disintegrate or volatilize.
또한 병용하는 배합제와 반응하여 서로의 효과를 감소시키지 않아야 하고 착색되지 않아야 한다. 시간이 경과함에 따라 변색되지 않아야 하며 독성이 없어야 하는 특성이 요구된다. 플라스틱의 필요 물성을 얻기 위해서 첨가제는 단독으로 사용하는 경우는 거의 없으며 여러 가지 첨가제를 동시에 사용하는 경우가 대부분으로 첨가제 상호간의 영향도 고려해야 한다.In addition, they must not react with the combined formulations to reduce the effects of each other and must not be colored. There is a need for properties that should not discolor over time and non-toxic. In order to obtain the required properties of plastics, additives are rarely used alone, and many additives are used simultaneously.
도 6은 본 발명에 따른 발광장치의 다른 실시예이다.6 is another embodiment of a light emitting device according to the present invention.
도 6을 참조하면, 기판상에 형성된 화합물 반도체로 구성된 청색 또는 UV발광이 가능한 발광소자(30)와, 그 표면에 설치되는 코팅부(31)를 포함한 몰딩부(34)가 구비되고, 반사막이 형성된 마운트 컵(32) 영역에 반도체 발광소자(30)가 마운트되고 그 위에 투명한 고분자 수지와 유기/무기 형광체가 믹싱된 코팅재를 도포하여 코팅한 형태의 구조위에 convex lens 또는 concave lens형태의 몰딩부(34)가 형성된 구조를 가지게 된다. Referring to FIG. 6, there is provided a light emitting device 30 capable of emitting blue or UV light including a compound semiconductor formed on a substrate, and a molding part 34 including a coating part 31 provided on a surface thereof. The semiconductor light emitting device 30 is mounted on the formed mount cup 32, and a molding part having a convex lens or a concave lens is formed on a structure in which a coating material is coated by mixing a transparent polymer resin and an organic / inorganic phosphor. 34) has a structure formed.
이때 한가지 차이점은 몰딩부(34)에 유기/무기 형광체를 동시에 함유시켜 발광 효율을 극대화한 구조를 가진 것이다. 따라서 코팅부(31) 뿐만 아니라 몰딩부(34)에도 유기/무기형광체를 동시에 혼입함으로서 발광효율 개선뿐만 아니라 몰딩부(34)에 함유되는 유기형광체를 적절히 조절함으로서 쉽게 색온도 및 연색 평가지수를 조절할 수 있는 장점을 가지게 된다.At this time, one difference is that the molding part 34 contains an organic / inorganic phosphor at the same time to maximize the luminous efficiency. Therefore, not only the coating part 31 but also the molding part 34 may simultaneously mix organic / inorganic phosphors to improve color emission and color rendering index by controlling the organic phosphor contained in the molding part 34 as well as improving luminous efficiency. You have the advantage.
<실시 예><Example>
본 발명에 따른 구체적인 실시 예로 광원으로 465nm의 파장을 가지는 청색LED를 사용하였으며, 무기 형광체로 YAG:Ce3+계 형광체를 이용하고 유기 형광체로 Green계 고분자를 사용하였고 UV경화형 에폭시와 20:80의 무게비로 혼합하여 도 5와 같은 방식으로 광원 위에 도포 경화하였다.As a specific example of the present invention, a blue LED having a wavelength of 465 nm was used as a light source, a YAG: Ce 3+ based phosphor as an inorganic phosphor, and a green polymer as an organic phosphor. Mixing by weight ratio was applied and cured on the light source in the same manner as in FIG.
상기 실시 예 외에 광원으로서 UV-LED반도체 소자의 사용이 가능하고, 무기 발광체로서 Non-YAG type, 즉 스트론튬-실리콘옥사이드와 활성제로서 유러퓸(Eu)을 혼합한 형태의 Sr2SiO4:Eu등과 같은 형광체가 사용될 수 있다.In addition to the above embodiment, it is possible to use a UV-LED semiconductor device as a light source, Sr 2 SiO 4 : Eu and the like in the form of a non-YAG type, strontium-silicon oxide and an europium (Eu) as an activator as an inorganic light emitter The same phosphor may be used.
본 실시예에 의하면, 유기/무기 형광체는 350~500nm 파장의 빛을 흡수하여 450~650nm 파장의 빛을 방출한다.According to the present embodiment, the organic / inorganic phosphor absorbs light of 350 to 500 nm wavelength and emits light of 450 to 650 nm wavelength.
도 7의 (a)의 경우 같은 동일한 함량비에 따라 코팅제를 얇게 도포한 경우이고 (b)의 경우에는 두껍게 도포한 경우로서, 같은 함량비를 가진 경우에도 도포하는 두께에 따라 색상의 비 조절이 가능함을 알 수 있다. 소자에 1mA의 전류를 흘려주었을 때 도 7과 같은 스펙트럼(SPECTRUM)을 얻을 수 있었다.In the case of (a) of FIG. 7, the coating agent is applied thinly according to the same content ratio, and in the case of (b), the coating agent is thickly applied. It can be seen that. When a current of 1 mA was applied to the device, a spectrum (SPECTRUM) as shown in FIG. 7 was obtained.
이상에서와 같이 본 발명은 적절히 설계된 blue 및 UV 대역의 반도체 LED소자와 유기/무기형광체를 이용하여 고휘도, 고효율의 백색 발광 소자제작이 가능한 방법을 제공한다. As described above, the present invention provides a method capable of fabricating a white light emitting device having high brightness and high efficiency by using a semiconductor LED device and organic / inorganic phosphors of appropriately designed blue and UV bands.
또 다양한 유기형광체 구조 및 함량비등의 설계를 통하여 비교적 손쉽게 색온도(color temperature) 및 연색 평가지수 (color rendering index)의 조절도 용이하게 된다. In addition, the design of various organic phosphor structures and content ratios makes it easier to control the color temperature and color rendering index.
또한 고분자 매질에 쉽게 블렌딩(blending) 되기 때문에 입자의 분산과 달리 산란에 따른 광의 손실이 없고 발광 색상의 균일성 확보가 용이한 장점이 있다. 이러한 장점에 따라 고가의 장비를 필요로 하지 않고 공정단순화로 저가의 소자공급이 가능하다. In addition, since it is easily blended (blending) to the polymer medium, unlike the dispersion of particles, there is an advantage in that there is no loss of light due to scattering and it is easy to secure uniformity of emission color. According to these advantages, it is possible to supply low-cost devices by simplifying the process without requiring expensive equipment.
이러한 장점을 이용하여 본 발명은 휴대폰 또는 mobile 기기등에 사용되는 key pad용 광원 또는 display 광원등으로 다양한 응용성을 가지는 백색광원 소자등을 저가로 대량공급이 가능한 방법제공에서 뛰어난 효율을 얻을 수 있다.By using this advantage, the present invention can obtain excellent efficiency in providing a method capable of supplying a large amount of low-cost white light source devices having various applications as a light source or a display light source for a key pad used in a mobile phone or a mobile device.
본 발명은 고효율, 고휘도의 백색 발광이 가능한 형광체 및 이를 이용한 발광 다이오드를 제공할 수 있는 장점이 있다.The present invention has an advantage of providing a phosphor capable of high-efficiency, high luminance white light emission and a light emitting diode using the same.
도 1은 본 발명에 따른 발광장치에서 형광체의 대표적인 구조도.1 is a representative structural diagram of a phosphor in a light emitting device according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 발광장치에 적용 가능한 pendant type 고분자 형광체의 대표적인 구조도.2 is a representative structural diagram of a pendant type polymer phosphor applicable to a light emitting device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 발광장치에서 기판상에 형성된 화합물 반도체로 구성된 청색 또는 UV발광이 가능한 발광소자와 그 표면에 설치되는 코팅부의 구조도.3 is a structure diagram of a light emitting device capable of emitting blue or UV light and composed of a compound semiconductor formed on a substrate in a light emitting device according to the present invention, and a coating part provided on a surface thereof.
도 4는 본 발명에 따른 발광장치에서 코팅부의 실시예를 설명하는 도면.4 is a view for explaining an embodiment of the coating unit in the light emitting device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 발광장치를 설명하는 도면.5 is a view for explaining a light emitting device according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 발광장치의 다른 실시예.6 is another embodiment of a light emitting device according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 발광장치의 발광 스펙트럼을 설명하는 예.7 is an example for explaining an emission spectrum of a light emitting device according to the present invention;
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10 ; 발광소자 11 ; 코팅부 10; Light emitting element 11; Coating part
12 ; 마운트 컵 20 ; 발광소자 12; Mount cup 20; Light emitting element
21 ; 코팅부 22 ; 마운트 컵 21; Coating part 22; Mount cup
24 ; 몰딩부 30 ; 발광소자 24; Molding part 30; Light emitting element
31 ; 코팅부 32 ; 마운트 컵 31; Coating part 32; Mount cup
34 ; 몰딩부34; Molding part
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