KR20070065486A - White light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 백색 발광 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional white light emitting device.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 백색 발광 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a white light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 발광 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing a white light emitting device according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 백색 발광 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically showing a white light emitting device according to still another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 백색 발광 장치의 동작 원리를 나타낸 모식도이다.5 is a schematic diagram showing an operating principle of a white light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 백색 발광 장치에 사용되는 형광체들간의 에너지 전이를 개략적으로 나타낸 모식도이다.6 is a schematic diagram schematically showing energy transfer between phosphors used in the white light emitting device of one embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 적색 형광체의 여기 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing an excitation spectrum and an emission spectrum of a red phosphor used in one embodiment of the present invention.
도 8a는 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 청색 형광체의 여기 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.8A is a graph showing an excitation spectrum of a blue phosphor used in one embodiment of the present invention.
도 8b는 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 청색 형광체의 발광 스펙트럼 을 나타내는 그래프이다.8B is a graph showing the emission spectrum of the blue phosphor used in one embodiment of the present invention.
도 9a는 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 녹색 형광체의 여기 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 9A is a graph showing excitation spectra of green phosphors used in one embodiment of the present invention.
도 9b는 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 녹색 형광체의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.9B is a graph showing the emission spectrum of the green phosphor used in one embodiment of the present invention.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 광산란층을 개략적으로 나타낸 단면도들이다. 10 to 12 are cross-sectional views schematically illustrating a light scattering layer according to various embodiments of the present disclosure.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 백색 발광 장치 101: 케이싱100: white light emitting device 101: casing
102: 자외선 LED (UV LED) 103: 형광체102: UV LED (UV LED) 103: phosphor
104: 반사용 분말 매체 105: 반사컵104: reflective powder medium 105: reflective cup
106: 반사면 107: 몰딩 수지106: reflecting surface 107: molding resin
108: 자외선 반사막 (UV 반사막) 110: 광산란층108: ultraviolet reflecting film (UV reflecting film) 110: light scattering layer
본 발명은 백색 발광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 발광 다이오드(자외선 LED 또는 UV LED 라고도 함)와 형광 물질들을 구비하는 백색 발광 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a white light emitting device, and more particularly, to a white light emitting device having an ultraviolet light emitting diode (also called an ultraviolet LED or a UV LED) and fluorescent materials.
백색 LED 장치는, 종래의 소형 램프 또는 형광 램프 대신에 액정 표시 장치의 백라이트(backlight)로 사용되고 있다. S. Nakamura 외의 "The Blue Laser", pp. 216-221 (Springer 1997)의 Chapter 10.4에서 논의된 바와 같이, 백색 LED 장치는 청색 LED의 출사면 상에 세라믹 형광체층을 형성함으로써 제조될 수 있다. The white LED device is used as a backlight of a liquid crystal display device instead of a conventional small lamp or a fluorescent lamp. S. Nakamura et al. "The Blue Laser", pp. As discussed in Chapter 10.4 of 216-221 (Springer 1997), white LED devices can be fabricated by forming a ceramic phosphor layer on the exit face of a blue LED.
종래의 대표적인 백색 LED 장치는, InGaN 양자 우물을 갖는 청색 LED와 Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce) 황색 형광체를 구비한다. 청색 LED로부터 방출된 청색광은 상기 형광체를 여기시킴으로써 황색광을 방출시킨다. 청색 LED로부터의 청색광과 황색 형광체로부터의 황색광은 혼합됨으로써, 관찰자에게 백색광으로 인식된다. Conventional representative white LED devices include a blue LED with InGaN quantum wells and a Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce) yellow phosphor. The blue light emitted from the blue LED emits yellow light by exciting the phosphor. The blue light from the blue LED and the yellow light from the yellow phosphor are mixed to be perceived by the viewer as white light.
또한, 백색광을 발생시키기 위해, 청색 LED는 적색 형광체 및 녹색 형광체와 결합될 수 있다. 적절한 형광체는 약 420 내지 480nm의 범위에서 높은 여기 효율과 넓은 색도 영역(chromatic zone)을 가져야 한다.In addition, blue LEDs can be combined with red phosphors and green phosphors to generate white light. Suitable phosphors should have high excitation efficiency and a wide chromatic zone in the range of about 420-480 nm.
또한, 백색광은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 결합함으로써 얻을 수 있다. 그러나, 다른 LED는 다른 전기적 광학적 특성(예컨대, 광속(lumen) 대 수명 프로파일, 출력광의 파워 대 입력 전류 곡선, 및 저항 대 온도 곡선 등)을 갖기 때문 에, 이러한 LED들의 조합은 백색 발광 장치의 제조 비용을 증가시키고 장치의 소형화에 불리하며 일관적인 색도 및 균일성을 갖는 빛을 내지 못한다. White light can also be obtained by combining red LEDs, green LEDs, and blue LEDs. However, because different LEDs have different electro-optical characteristics (eg, lumens vs. lifetime profiles, power vs. input current curves of output light, and resistance vs. temperature curves), the combination of these LEDs is useful in the manufacture of white light emitting devices. It increases the cost and disadvantages the miniaturization of the device and does not produce light with consistent chromaticity and uniformity.
백색 LED 장치를 구현하기 위한 다른 방안으로서, 청, 적 및 녹색 형광체가 자외선 LED(UV LED)와 결합될 수 있다. 이 형광체들은 UV LED로부터 방출되는 자외선을 백색광으로 변환하기위해 사용된다. 이에 사용되는 각각의 형광체는 전자기 스펙트럼의 소정 영역에서 에너지를 흡수하여 다른 영역의 방사 에너지를 방출한다. 통상, 방출되는 광자의 에너지는 흡수되는 광자의 에너지보다 낮다. 백색광을 얻기 위해서, UV LED와 결합되는 형광체들은 가시 영역 밖에 있는 방사 에너지(자외선)의 흡수에 응답하여 스펙트럼의 가시 영역에 있는 방사 에너지(가시광)를 방출한다. As another alternative for implementing white LED devices, blue, red and green phosphors can be combined with ultraviolet LEDs (UV LEDs). These phosphors are used to convert ultraviolet light emitted from UV LEDs into white light. Each phosphor used for this absorbs energy in a given region of the electromagnetic spectrum and emits radiant energy in another region. Typically, the energy of photons emitted is lower than the energy of photons that are absorbed. To obtain white light, phosphors combined with UV LEDs emit radiant energy (visible light) in the visible region of the spectrum in response to absorption of radiant energy (ultraviolet) outside the visible region.
그러나, 실제로 백색광을 얻기 위해, 자외선에 의해 여기되어 각각 적, 녹, 청색 영역의 빛을 발하는 적절한 3개의 형광체를 찾기가 매우 어렵다. 일반적으로, 적색 형광체의 양자 수율(quantum yield)은 녹색 및 청색 형광체에 비하여 매우 낮다. 따라서, 우수한 연색 지수를 갖는 고품질의 백색광을 얻지 못하고 있는 실정이다. However, to actually obtain white light, it is very difficult to find three suitable phosphors that are excited by ultraviolet light and emit light in the red, green, and blue regions, respectively. In general, the quantum yield of red phosphors is very low compared to green and blue phosphors. Therefore, high quality white light having an excellent color rendering index has not been obtained.
도 1은 UV LED를 사용한 종래의 백색 발광 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 백색 발광 장치(50)는, 반사컵(reflect cup: 55)이 형성된 케이싱(51)과 케이싱(51) 내에 실장된 UV LED(52)를 포함한다. 반사컵(55)의 측면은 반사면(56)을 형성한다. 반사컵(55) 내에는 UV LED(52)를 봉지하는 몰딩 수지(57)가 형성되어 있고, 이 몰딩 수지(57)에는 형광체(53)가 분산되어 있다. 형광체(53)는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체로 이루어질 수 있으며, 이들은 UV LED(52)에서 나온 자외선에 의해 여기되어 각각 청색광, 녹색광 및 적색광을 발한다. 형광체(53)에서 방출되는 청, 녹 및 적색광은 서로 혼색되어 백색광을 출력하게 된다. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional white light emitting device using a UV LED. Referring to FIG. 1, the white
그러나, 이러한 종래의 백색 발광 장치(50)에 따르면, 형광체(53)(특히, 적색 형광체)의 양자 수율이 충분하지 않고 발광 장치(50) 내에서의 광손실이 상당하다. 따라서, 발광 장치(50)의 전체 휘도가 낮고 충분한 발광효율과 우수한 연색지수를 얻기가 어렵다.However, according to such a conventional white
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 UV LED를 구비한 백색 발광 장치로서 발광효율과 연색지수가 개선된 고품질 고휘도의 백색 발광 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a high quality white light emitting device having high luminous efficiency and color rendering index as a white light emitting device having UV LEDs.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백색 발광 장치는, UV LED와; 상기 UV LED를 봉지하는 몰딩 수지와; 상기 UV LED에서 방출된 자외선에 의해 여기되어 각각 청색, 녹색 및 적색광을 발하는 청색, 녹색 및 적색 형광체와; 상기 UV LED에서 방출된 자외선을 상기 형광체로 반사시키는 반사 매체를 포함한다. In order to achieve the above technical problem, a white light emitting device according to the present invention, UV LED; A molding resin encapsulating the UV LED; Blue, green and red phosphors which are excited by ultraviolet rays emitted from the UV LEDs and emit blue, green and red light, respectively; And a reflective medium for reflecting the ultraviolet light emitted from the UV LED to the phosphor.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 반사 매체는, 상기 몰딩 수지 상에 형성되어 자외선은 반사시키되 가시광선은 투과시키는 자외선 반사막(UV 반사막)을 포함한다. 바람직하게는, 상기 UV 반사막은 다층 유전체막(multilayer dielectric film)으로 이루어진다. 상기 다층 유전체막은 서로 다른 굴절율을 갖는 2이상의 유전체막을 포함한다. 상기 다층 유전체막은 TiO2, ZrO2, MgF2 및 LiF2로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 다층 유전체막은 제1 굴절율의 제1 유전체막과 제1 굴절율보다 작은 제2 굴절율의 제2유전체막이 서로 교대로 적층되어 형성된 다층막이다. 바람직하게는, 상기 제1 굴절율은 1.82 내지 2.5이고, 상기 제2 굴절율은 1.35 내지 1.45이다. 상기 백색 발광 장치는 상기 몰딩 수지와 상기 자외선 반사막 사이에 배치된 유리 기판을 더 포함할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the reflecting medium includes an ultraviolet reflecting film (UV reflecting film) formed on the molding resin to reflect ultraviolet light but transmit visible light. Preferably, the UV reflecting film is made of a multilayer dielectric film. The multilayer dielectric film includes two or more dielectric films having different refractive indices. The multilayer dielectric film may include at least one of a group consisting of TiO 2 , ZrO 2 , MgF 2, and LiF 2 . Preferably, the multilayer dielectric film is a multilayer film formed by alternately stacking a first dielectric film having a first refractive index and a second dielectric film having a second refractive index smaller than the first refractive index. Preferably, the first refractive index is 1.82 to 2.5, and the second refractive index is 1.35 to 1.45. The white light emitting device may further include a glass substrate disposed between the molding resin and the ultraviolet reflecting film.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 반사 매체는, 상기 몰딩 수지 내에 분산되어 상기 UV LED에서 방출된 자외선을 반사시키는 반사용 분말 매체를 포함할 수 있다. 상기 반사용 분말 매체는 MgO, BaSO4, Al2O3, ZrO2 및 TiO2로 구성된 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 재료로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 반사용 분말 매체의 입자 크기는 상기 자외선의 피크 방출 파장(peak emission wavelength)보다 더 크다. According to an embodiment of the present invention, the reflective medium may include a reflective powder medium dispersed in the molding resin to reflect the ultraviolet light emitted from the UV LED. The reflective powder medium may be made of at least one material selected from the group consisting of MgO, BaSO 4 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and TiO 2 . Preferably, the particle size of the reflective powder medium is larger than the peak emission wavelength of the ultraviolet light.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 형광체와 상기 반사용 분말 매체는 상기 몰딩 수지 내에 균일하게 혼합될 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 상기 형광체와 상기 반사용 분말 매체는 상기 UV LED 상에서 서로 분리되어 불연속적인 층 구조를 형성할 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 상기 형광체는 상기 UV LED 위에 배치되고 상기 반사용 분말 매체는 상기 형광체 위에 배치된다. In one embodiment of the present invention, the phosphor and the reflective powder medium may be uniformly mixed in the molding resin. According to another embodiment, the phosphor and the reflective powder medium may be separated from each other on the UV LED to form a discontinuous layer structure. In this case, preferably, the phosphor is disposed on the UV LED and the reflecting powder medium is disposed on the phosphor.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 반사 매체는, 상기 UV 반사막과 상기 반사용 분말 매체를 함께 포함할 수도 있다. 이 경우, 반사 매체에 의한 자외선 반사 효과는 더욱 증대된다. According to the embodiment of the present invention, the reflective medium may include the UV reflective film and the reflective powder medium together. In this case, the ultraviolet reflection effect by the reflection medium further increases.
바람직한 실시형태에 따르면, 상기 백색 발광 장치는 반사컵을 갖는 케이싱을 더 포함하고, 상기 UV LED는 상기 반사컵 내에 실장되어 있다. 상기 반사컵은 그 내측면에, 예컨대 프레스된 BaSO4로 형성된 반사면을 가질 수 있다. According to a preferred embodiment, the white light emitting device further comprises a casing having a reflecting cup, wherein the UV LED is mounted in the reflecting cup. The reflective cup may have a reflective surface formed of, for example, pressed BaSO 4 on its inner surface.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 백색 발광 장치는 상기 UV LED 상에 형성된 광산란층을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 광산란층의 상면부의 평균 입자 크기는 상기 자외선의 파장과 같거나 그보다 더 크다. 바람직하게는, 상기 광산란층의 굴절율은, 상기 UV LED의 구성물질의 굴절율과 같거나 그보다 더 크다. 상기 광산란층은 Al2O3, SiO2 및 SiNx 로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the white light emitting device may further include a light scattering layer formed on the UV LED. Preferably, the average particle size of the upper surface portion of the light scattering layer is greater than or equal to the wavelength of the ultraviolet light. Preferably, the refractive index of the light scattering layer is equal to or greater than the refractive index of the constituent material of the UV LED. The light scattering layer may be made of a material selected from the group consisting of Al 2 O 3 , SiO 2 and SiN x .
상기 광산란층은 그 바닥부에 서브코팅부(subcoating)-상기 서브코팅부의 평균 입자 크기는 상기 광산란층 상면부의 평균 입자 크기보다 더 작고 상기 자외선 파장이하임-를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 서브 코팅부의 굴절율은, 상기 UV LED의 구성물질의 굴절율과 같거나 그보다 더 크다. 상기 서브코팅부는 형광체 물질로 이루어질 수 있다. The light scattering layer may include a subcoating portion (subcoating) at the bottom thereof, the average particle size of the sub-coating portion is smaller than the average particle size of the upper surface of the light scattering layer and less than the ultraviolet wavelength. Preferably, the refractive index of the sub-coating portion is equal to or greater than the refractive index of the constituent material of the UV LED. The sub-coating portion may be made of a phosphor material.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 청색 형광체는 420 내지 480nm의 피크 방출 파장(peak emission wavelength)을 갖고, 상기 녹색 형광체는 490 내지 550nm의 피크 방출 파장을 갖고, 상기 적색 형광체는 580 내지 620nm의 피크 방출 파장을 갖는다. 또한, 상기 청색 형광체는 상기 자외선에 의해 여기되어 청색광을 방출하고, 상기 녹색 형광체는 상기 자외선과 상기 청색광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하고, 상기 적색 형광체는 상기 자외선과 상기 청색광과 상기 녹색광에 의해 여기되어 적색광을 방출한다. 바람직하게는, 상기 UV LED는 350 내지 410nm의 피크 방출 파장을 갖는다.According to a preferred embodiment of the present invention, the blue phosphor has a peak emission wavelength of 420 to 480 nm, the green phosphor has a peak emission wavelength of 490 to 550 nm, and the red phosphor of 580 to 620 nm Has a peak emission wavelength. The blue phosphor is excited by the ultraviolet light to emit blue light, the green phosphor is excited by the ultraviolet light and the blue light to emit green light, and the red phosphor is excited by the ultraviolet light, the blue light and the green light. To emit red light. Preferably, the UV LED has a peak emission wavelength of 350 to 410 nm.
바람직하게는, 상기 청색 형광체는 (Sr,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+, La2.99Ce0.01(SiS4)2I 및 Ce3(SiS4)2X (X는 Cl, Br 또는 I)로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 형광체를 포함한다. 바람직하게는, 상기 녹색 형광체는 SrGa2S4:Eu2+ 및 (Ba,Sr)2SiO4:Eu2+로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 형광체를 포함한다. 바람직하게는, 상기 적색 형광체는 Ca(Eu0.5La0.5)Si3O13을 포함한다. Preferably, the blue phosphor is (Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ , La 2.99 Ce 0.01 (SiS 4 ) 2 I and Ce 3 (SiS 4 ) 2 X (X is Cl, Br Or at least one phosphor selected from the group consisting of I). Preferably, the green phosphor comprises at least one phosphor selected from the group consisting of SrGa 2 S 4 : Eu 2+ and (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ . Preferably, the red phosphor comprises Ca (Eu 0.5 La 0.5 ) Si 3 O 13 .
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 청색, 녹색 및 적색 형광체는, 각각 분리되어 있으며, 상기 UV LED 상에 불연속적인 층 구조를 형성한다. 바람직하게는, 상기 적색 형광체는 상기 UV LED 상에 있고, 상기 녹색 형광체는 상기 적색 형광체 상에 있고, 상기 청색 형광체는 상기 녹색 형광체 상에 있다. 바람직하게는, 상기 청색, 녹색 및 적색 형광체는 상기 몰딩 수지 내에 분산되어 있다.According to a preferred embodiment of the invention, the blue, green and red phosphors are each separated and form a discontinuous layer structure on the UV LED. Preferably, the red phosphor is on the UV LED, the green phosphor is on the red phosphor, and the blue phosphor is on the green phosphor. Preferably, the blue, green and red phosphors are dispersed in the molding resin.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이 하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
도 2는 본 발명의 백색 발광 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 백색 발광 장치(100)는 케이싱(101)과 UV LED(102)를 포함한다. 케이싱(101)에는 오목한 반사컵(105)이 형성되어 있고, UV LED(102)는 이 반사컵(105)의 바닥에 실장되어 있다. 반사컵(105)은 그 내측면에, 반사면(106)을 가진다. 반사면(106)은, 예컨대 프레스된 BaSO4(pressed BaSO4)로 형성될 수 있다. 반사면(106)은, 반사면(106)에 입사된 빛을 상방향으로 반사시킴으로써, 출력광의 휘도를 높이는 역할을 한다. 또한, 반사컵(105) 내에는 UV LED(102)를 봉지하는 투광성 몰딩 수지(107)가 채워져 있다. 2 is a cross-sectional view schematically showing a white light emitting device of the present invention. Referring to FIG. 2, the white
몰딩 수지(107)에는 파장 변환용 형광체(103)가 분산되어 있다. 형광체(103)는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체로 이루어지며, 이들은 UV LED(102)로부터 나온 자외선에 의해 여기되어 각각 청색광, 녹색광 및 적색광을 발한다. 청색광, 녹색광 및 적색광은 서로 혼색되어 백색광을 출력하게 된다. The
도 2를 참조하면, 백색 발광 장치(100)는 몰딩 수지(107) 상에 형성된 UV 반 사막(108)을 구비한다. 이 UV 반사막(108)은 일종의 반사 매체로서, 자외선을 반사시키는 반면 가시광선을 투과시키는 일종의 대역 통과 필터(band pass filter) 특성을 갖는다. 이러한 UV 반사막(108)을 사용하면, 백색 발광 장치(100)의 휘도와 발광 효율이 향상되는데, 이는 UV 반사막(108)에 의해 반사된 자외선이 형광체(103)를 또다시 여기시키기 때문이다. 즉, 형광체(103)는, UV LED(102)로부터 직접 입사된 자외선에 의해 여기될 뿐만 아니라, UV 반사막(108)에 의해 반사된 자외선에 의해서도 여기된다. 몰딩 수지(107)와 UV 반사막(108) 사이에는 유리 기판(미도시)이 배치될 수도 있다. Referring to FIG. 2, the white
UV 반사막(108)은 다층 유전체막(multilayer dielectric film)으로 이루어질 수 있다. 이 경우, UV 반사막(108)은 서로 다른 굴절율(n)을 갖는 2이상의 유전체막으로 이루어질 수 있다. 특히 UV 반사막(108)은 고굴절율 유전체막(바람직하게는, n=1.82~2.5)과 저굴절율 유전체막(바람직하게는, n=1.35~1.45)이 서로 교대로 적층되어 형성된 다층막일 수 있다. UV 반사막(108)을 이루는 다층 유전체막은, TiO2 (n=2.38), ZrO2 (n=1.99), MgF2 (n=1.38) 및 LiF2 (n=1.39)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, UV 반사막(108)은 TiO2막(n=2.38)과 MgF2막(n=1.38)을 서로 교대로 적층함으로써 만들어질 수 있다. The
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 발광 장치를 개략적으로 나타 낸 단면도이다. 도 3을 참조하면, 백색 발광 장치(200)는 반사 매체로서, 전술한 UV 반사막(108)과 함께, 반사용 분말 매체(104)를 더 포함한다. 이 반사용 분말 매체(104)는 UV LED(102)로부터 나온 자외선의 일부를 반사시킨다. 반사용 분말 매체(104)에 의해 반사된 자외선은 (청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체의 조합인) 형광체(103)를 추가적으로 여기시킨다. 추가적인 여기에 의해 청색광, 녹색광 및 적색광이 추가적으로 발생하고, 형광체(103)의 전체적인 양자 효율을 증대시키게 된다. 이에 따라, 백색 발광 장치(100)의 전체적인 휘도는 더 증가하게 되고, 출력되는 백색광의 연색 지수는 더욱 개선된다. 3 is a cross-sectional view schematically showing a white light emitting device according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the white
바람직하게는, 반사용 분말 매체(104)는 MgO, BaSO4, Al2O3, ZrO2 및 TiO2로 구성된 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 재료로 이루어진다. 예를 들어, 상기 반사용 분말 매체는 사파이어(Al2O3) 재료를 사용하여 만들어질 수 있다. 그 밖에도 반사율이 높은 금속 또는 무기재료로 반사용 분말 매체(104)를 만들 수 있다. 자외선을 충분히 반사시킬 수 있도록, 반사용 분말 매체(104)의 입자 크기는 상기 자외선의 피크 방출 파장보다 더 큰 것이 바람직하다. 반사면(106)은 반사용 분말 매체(104)와 동일한 분말 물질로 만들어질 수 있다. Preferably, the
형광체(103)와 반사용 분말 매체(104)는 몰딩 수지(107) 내에 균일하게 혼합될 수 있다. 이와 달리, 형광체(103)와 반사용 분말 매체(104)는 UV LED(102) 상에 서 서로 분리되어 불연속적인 층 구조를 형성할 수도 있다. 이 경우, 형광체(103)는 상기 UV LED(102) 위에 배치되고 반사용 분말 매체(104)는 형광체(103) 위에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 순서로 형광체 층과 반사용 분말 매체 층을 배치함으로써, 반사용 분말 매체에 의해 반사된 자외선은 후방에 위치하는 형광체를 보다 더 용이하게 여기시킬 수 있게 된다. The
도 4는 또 다른 실시형태에 따른 백색 발광 장치의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 백색 발광 장치(300)는, 반사 매체인 UV 반사막(108) 및 반사용 분말 매체(104)와 함께, 광산란층(110)을 포함한다. 이 광산란층(110)은 UV LED(102)로부터의 광선 경로의 대칭(symmetry of ray paths)과, 전반사(total internal reflection) 매카니즘을 수정하는 역할을 한다. 이러한 광산란층(110)에 의해, UV LED(102)로부터의 광추출 효율이 향상된다.4 is a cross-sectional view of a white light emitting device according to still another embodiment. Referring to FIG. 4, the white
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광산란층을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 10을 참조하면, 광산란층(110)은 UV LED(102)의 광출사면 상에 형성되어, UV LED(102)와의 계면에서 자외선을 터널링시킨다. 이에 따라, UV LED(102)에서 나온 자외선의 대칭이 변화되고 UV LED(102)와의 계면에서의 전반사 매카니즘이 달라지게 된다. 또한 광산란층(110)의 상면부는, 광산란층(110)을 통과하는 자외선을 산란시킨다. 이러한 자외선의 터널링 현상과 산란 특성은, 자외선을 몰딩 수지쪽으로 쉽게 추출될 수 있도록 돕는다.10 is a cross-sectional view schematically showing a light scattering layer according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the
UV LED(102)의 활성 영역(26)에서 발생된 자외선(27)의 일부(30)는 광산란층(110)과 LED(102) 간의 계면에서 터널링되고, 상기 자외선(27)의 다른 일부(29)는 그 계면에서 반사된다. 이러한 터널링 현상은, 자외선(27)이 임계각보다 더 큰 입사각으로 입사될 경우에도 발생한다. 즉, UV LED(102)의 표면과 광산란층(110)의 입자(111) 표면 간의 거리가 자외선(27)의 파장에 상당하거나 그보다 더 작을 경우에는, UV LED(102)로부터 광산란층(110)으로의 자외선의 터널링 현상이 발생하게 된다. 상기 터널링된 자외선은 광산란층(110)을 통과하여 광산란층(110)의 상면부에서 산란됨으로써, 외부로(몰딩 수지 쪽으로) 용이하게 빠져나오게 된다. A
광산란층(110)이 갖는 산란 특성은, 광산란층(110)을 구성하는 입자의 크기, 특히 광산란층(110)의 상면부에서의 입자 크기에 영향을 받는다. 상기 광산란층(110)의 표면에서 자외선을 효과적으로 산란시키기 위해서는, 상기 광산란층(110)의 상면부의 평균 입자 크기는 자외선의 파장과 같거나 그보다 더 크다. The scattering characteristics of the
바람직하게는, 광산란층(110)의 굴절율은, UV LED(102)의 구성물질의 굴절율과 같거나 그보다 더 크다. 이와 같이, UV LED(102)의 굴절율 이상의 굴절율을 갖는 광산란층(110)을 사용함으로써, 광산란층(110)과 UV LED(102) 간의 계면에서의 전반사 현상을 더욱 감소시킬 수 있게 된다. Preferably, the refractive index of the
바람직하게는, 광산란층(110) 내의 입자 단층(particle monolayers)의 수는 1 내지 5이다. 광산란층(110)의 입자 단층의 수가 너무 많으면 광산란층(110)에서의 빛의 흡수량이 커지기 때문에, 상기 입자 단층의 수는 5를 넘지않는 것이 바람직하다.Preferably, the number of particle monolayers in the
광산란층(110)은 예를 들어, Al2O3, SiO2 및 SiNx 로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 상기 광산란층은 절연성 폴리머로 이루어질 수도 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 광산란층(110)은 균일한 입자 크기를 갖는 단일 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 광산란층(110)은 약 1㎛의 평균 입자 크기를 갖는 사파이어(Al2O3) 입자로 이루어질 수 있다. 그러나, 광산란층은 다른 입자 크기를 갖는 단일 물질로 이루어지거나, 다른 입자 크기를 갖는 다른 물질들로 이루어질 수도 있다. The
도 11은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광산란층을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 11을 참조하면, 광산란층(110)은 그 바닥부에 형성된 서브코팅부(121)를 포함한다. 이 서브코팅부(121)의 평균 입자 크기는 광산란층(110)의 상면부(111')의 평균 입자 크기보다 작으며, 또한 UV LED(102)로부터 나온 자외선의 파장이하이다. 서브코팅부(121)는 광산란층(110)의 일부를 구성하며, 광산란층(110)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.11 is a schematic cross-sectional view of a light scattering layer according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the
이러한 서브코팅부(121)는, UV LED(102)와 광산란층(110) 계면에서의 빛의 터널링 현상을 크게 촉진시킨다. 구체적으로 설명하면, 서브코팅부(121)의 입자 크기가 자외선의 파장이하이기 때문에, UV LED(102)의 표면과 서브코팅부(121)의 입자 표면 간의 거리가 청색광 파장에 상당하거나 그보다 더 작게 된다. 따라서, UV LED(102)의 표면상에 입사된 빛은 대부분 터널링하게 된다. 즉, 청색광(27)의 대부분(30)은, 서브코팅부(121)와 LED(102) 간의 계면에서 터널링되고, 극히 일부(29)만이 반사된다.The
바람직하게는, 서브코팅부(121)의 굴절율은 UV LED(102)의 구성물질의 굴절율과 같거나 그보다 더 크다. 예컨대, 자외선이 LED(102)의 사파이어 기판쪽으로 출사되는 경우, 서브코팅부(121)의 굴절율은 사파이어 기판의 굴절율에 상당하거나 그보다 더 클 수 있다.Preferably, the refractive index of the
도 12는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광산란층을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 12를 참조하면, 광산란층(110)의 바닥부에 배치된 서브코팅부(131)는 광산란층(110)의 상면부와는 다른 물질로 이루어져 있다. 예컨대, 광산란층(110)의 상면부는 사파이어 입자들로 이루어지고, 서브코팅부(131)는 형광체 물질로 이루어질 수 있다. 서브코팅부(131)를 형성하는 형광체 물질은 몰딩 수지(107) 내에 분산된 형광체(103)와 동일한 물질일 수도 있다. 12 is a cross-sectional view schematically showing a light scattering layer according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, the
전술한 실시형태들에서는, 반사 매체로서 UV 반사막만을 구비하거나 UV 반사막과 반사용 분말 매체를 함께 구비하고 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 반사 매체로서 반사용 분말 매체만을 구비할 수도 있다.In the above-described embodiments, only the UV reflecting film is provided as the reflecting medium, or the UV reflecting film and the reflecting powder medium are provided together. However, the present invention is not limited thereto, and for example, only the reflective powder medium may be provided as the reflective medium.
바람직하게는, UV LED(102)에서 나오는 자외선은 350 내지 410nm의 범위에서 피크 방출 파장(peak enission wavelength)을 가진다. 바람직하게는, 청색 형광체는 420 내지 480nm의 피크 방출 파장을 가지며, 녹색 형광체는 490 내지 550nm의 피크 방출 파장을 가지며, 적색 형광체는 580 내지 620m의 피크 방출 파장을 가진다. 바람직하게는, 상기 형광체들은 UV LED(102)의 방출 파장에서 높은 광자 효율을 갖는다. 또한, 각 형광체들은 다른 형광체에 의해 방출된 가시광선에 대해 상당한 투광성을 가진다.Preferably, ultraviolet light emitted from
바람직하게는, 녹색 형광체는 UV LED(102)와 청색 형광체에 의해 2중 여기되고, 적색 형광체는 UV LED(102)와 청색 형광체와 녹색 형광체에 의해 3중 여기된다. 이에 따라, 적색 형광체 및 녹색 형광체의 양자 수율은 더욱 커지게 된다. 결국, 백색 발광 장치의 전체 휘도(또는 발광 효율) 및 연색지수가 향상된다.Preferably, the green phosphor is double excited by the
구체적으로 설명하면, 녹색 형광체는 UV LED(102)로부터 방출된 자외선에 의해 여기될 뿐만 아니라, 청색 형광체의 방출광(청색광)에 의해서도 여기된다. 이에 따라, 녹색 형광체의 양자 수율은 높아지게 된다. 특히 종래에 쓸데없이 버려지는 청색 방출광(예컨데, 출사면의 후방으로 빠져나가는 청색 방출광)을 녹색 형광체를 여기시키는 데에 사용한다면, 전체적인 발광 효율은 더욱 더 커지게 된다. 바람직하게는, 자외선 및 청색광에 의해 충분히 효율적으로 여기될 수 있도록, 상기 녹색 형광체는 350 내지 480nm의 범위에서 피크 여기 파장(peak excitation wavelength)을 갖는다. Specifically, the green phosphor is excited not only by the ultraviolet rays emitted from the
또한, 적색 형광체는 UV LED(102)에서 방출된 자외선에 의해 여기될 뿐만 아니라, 청색 형광체의 방출광(청색광) 및 녹색 형광체의 방출광(녹색광)에 의해서도 여기된다. 이에 따라, 적색 형광체의 양자 수율은 높아지게 된다. 특히 종래 문제가 되었던 적색 형광체의 낮은 양자 수율(이로 인한 백색광의 연색지수 악화)이 극복 또는 경감될 수 있다. 더욱이 종래에 쓸데없이 버려지는 청색광 및 녹색광(예컨대, 출사면의 후방으로 빠져 나가는 청색 방출광 및 녹색 방출광)을 적색 형광체를 여기시키는 데에 사용한다면, 전체적인 발광 효율은 더욱 더 커지게 된다. 바람직하게는, 상기 청색광 및 녹색광에 의해 충분히 효율적으로 여기될 수 있도록, 상기 적색 형광체는 420 내지 480nm의 범위 및 490 내지 550nm의 범위에서 각각 피크 여기 파장를 갖는다. 더 바람직하게는, 350 내지 410nm의 범위, 420 내지 480nm의 범위 및 490 내지 550nm의 범위에서 각각 피크 여기 파장을 갖는다. In addition, the red phosphor is excited not only by the ultraviolet rays emitted from the
전술한 바와 같이 녹색 형광체와 적색 형광체의 다중 여기(multiexcitation)를 이용함으로써, 이들 형광체의 양자 수율이 증대될 수 있다. 이에 따라, 전체적 인 발광 효율, 휘도 및 연색지수가 종래에 비하여 개선된 고품질의 백색광을 출력하게 된다.By using multiexcitation of the green phosphor and the red phosphor as described above, the quantum yield of these phosphors can be increased. Accordingly, the overall luminous efficiency, luminance, and color rendering index are outputted with high quality white light, which is improved compared to the conventional art.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 백색 발광 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 모식도이다. 도 5을 참조하면, UV LED(102)는 자외선(2)을 방출하여 이를 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체에 입사시킨다. 청색 형광체는 자외선(2)을 흡수하여(상기 자외선(2)에 의해 여기되어), 420 내지 480nm의 피크 방출 파장을 갖는 청색광(4, 5, 6)을 방출한다. 5 is a schematic view for explaining the operation principle of the white light emitting device according to the preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the
녹색 형광체는 자외선(2)과 청색 형광체의 방출광(청색광(5))을 흡수한 후, 490 내지 550nm의 피크 방출 파장을 갖는 녹색광(7, 8, 9)을 방출한다. 녹색광(7)은 청색 형광체의 방출광(청색광(5))의 흡수로 인해 녹색 형광체에 의해 방출된 녹색광이다. 녹색광(9)은 UV LED(102)의 방출광(자외선(2))의 흡수로 인해 녹색 형광체에 의해 방출된 녹색광이다. The green phosphor absorbs the
적색 형광체는 자외선(2), 청색 형광체의 방출광(청색광(6)) 및 녹색 형광체의 방출광(녹색광(8))을 흡수한 후, 580 내지 620nm의 피크 방출 파장을 갖는 적색광(10, 11, 12)을 방출한다. 특히 적색 형광체가 420 내지 480nm의 범위 및 490 내지 550nm의 범위에서 각각 피크 여기 파장을 가질 경우, 상기 청색광(6) 및 녹색광(8)을 효과적으로 흡수할 수 있다. 적색광(10)은 청색 형광체의 방출광(6)의 흡수 로 인해 적색 형광체에 의해 방출된 적색광이다. 적색광(11)은 녹색 형광체의 방출광(8)의 흡수로 인해 적색 형광체에 의해 방출된 적색광이다. 적색광(12)는 UV LED(102)의 방출광(자외선(2))의 흡수로 인해 적색 형광체에 의해 방출된 적색광이다. 이와 같이, 형광체들의 다중 여기로 인해 빛을 보다 효율적으로 이용할 수 있으며, 연색 지수를 더욱 개선할 수 있게 된다.The red phosphor absorbs the ultraviolet (2), the emitted light of the blue phosphor (blue light 6) and the emitted light of the green phosphor (green light 8), and then the red light (10, 11) having a peak emission wavelength of 580 to 620 nm. 12). In particular, when the red phosphor has a peak excitation wavelength in the range of 420 to 480 nm and the range of 490 to 550 nm, respectively, the
도 5를 참조하면, 반사 매체(R)에 의해 반사된 자외선에 의해 형광체들이 추가적으로 여기된다. 전술한 UV 반사막(108) 및/또는 반사용 분말 매체(104)이 반사 매체(R)에 해당된다. 반사 매체(R)는 자외선(2)을 반사시키고, 그 반사된 자외선에 의해 청색, 녹색 및 적색 형광체가 추가적으로 여기될 수 있다. 이에 따라, 청색, 녹색 및 적색 형광체는 추가적으로 청색광(14), 녹색광(17) 및 적색광(20)을 각각 발생시킨다. 반사 매체(R)에 의한 추가적 여기로 인해 형광체들의 광자 효율은 더욱 높아지게 된다. Referring to FIG. 5, phosphors are additionally excited by ultraviolet rays reflected by the reflection medium R. As shown in FIG. The aforementioned
상술한 UV LED(102), 형광체 및 반사 매체 간의 상호 작용에 의해, 관찰자는 청색광(4, 14), 녹색광(7, 9, 17) 및 적색광(10, 11, 12, 20)의 조합을 백색광(40)으로 감지하게 된다. 이 백색광(40)은 보다 우수한 휘도와 연색지수를 나타냄은 이미 설명한 바와 같이 명백하다. By the interaction between the
바람직하게는, 청색 형광체는, (Sr, Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+, La2.99Ce0.01(SiS4)2I 및 Ce3(SiS4)2X (X는 Cl, Br 또는 I)로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택될 수 있다. 이들 형광체는 약 450 내지 480nm의 범위에서 피크 방출 파장을 갖는 것으로 알려져 있다. Preferably, the blue phosphor is (Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ , La 2.99 Ce 0.01 (SiS 4 ) 2 I and Ce 3 (SiS 4 ) 2 X (X is Cl, Br Or at least one selected from the group consisting of I). These phosphors are known to have peak emission wavelengths in the range of about 450 to 480 nm.
바람직하게는, 녹색 형광체는 SrGa2S4:Eu2+ 및 (Ba,Sr)2SiO4:Eu2+로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택될 수 있다. 이들 형광체는 약 490 내지 530nm의 범위에서 피크 방출 파장을 갖는 것으로 알려져 있다. 특히, SrGa2S4:Eu2+ 형광체가 바람직하다. SrGa2S4:Eu2+ 형광체는 350 내지 500nm의 파장을 갖는 입사광에 대해 적어도 90%의 양자 효율을 갖고 있기 때문에, 녹색 형광체의 2중 여기(double excitation)가 매우 용이하다.Preferably, the green phosphor may be at least one selected from the group consisting of SrGa 2 S 4 : Eu 2+ and (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ . These phosphors are known to have peak emission wavelengths in the range of about 490-530 nm. In particular, SrGa 2 S 4 : Eu 2+ phosphors are preferred. Since the SrGa 2 S 4 : Eu 2+ phosphor has a quantum efficiency of at least 90% for incident light having a wavelength of 350 to 500 nm, double excitation of the green phosphor is very easy.
바람직하게는, 적색 형광체로는 Ca(Eu0.5La0.5)Si3O13을 사용할 수 있다. 이 형광체는 자외선 영역(350 내지 410nm), 청색 영역(420 내지 480nm) 및 녹색 영역(490 내지 550nm)에서 각각 피크 여기 파장을 갖는다. 따라서, 3중 여기 형광체(triple excited phosphor)에 대한 유력한 후보 물질이 된다.Preferably, Ca (Eu 0.5 La 0.5 ) Si 3 O 13 may be used as the red phosphor. This phosphor has peak excitation wavelengths in the ultraviolet region (350-410 nm), blue region (420-480 nm), and green region (490-550 nm), respectively. Thus, it is a potent candidate for triple excited phosphors.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 백색 발광 장치에 사용되는 형광체들간의 에너지 전이를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 6를 참조하면, 청색 형광체는 400nm 정도의 자외선을 흡수하여(즉, 자외선에 의해 여기되어) 465nm 정도의 청색광을 방출한다. 녹색 형광체는 400nm 정도의 자외선뿐만 아니라 청색 형광체의 방출광 일부를 흡수하여 530nm 정도의 녹색광을 방출한다. 적색 형광체는 자외선, 청색 형광체의 방출광 및 녹색 형광체의 방출광을 흡수하여 613nm 정도의 적색광을 방출한다. 이와 같이 본 실시형태의 백색 발광 장치는 다중 흡수 또는 다중 여기를 기초로 동작하여 백색광을 출력할 수 있다.6 is a schematic diagram schematically showing energy transfer between phosphors used in the white light emitting device of one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the blue phosphor absorbs ultraviolet light of about 400 nm (ie, is excited by ultraviolet light) and emits blue light of about 465 nm. The green phosphor absorbs some of the emitted light of the blue phosphor as well as ultraviolet light of about 400 nm to emit green light of about 530 nm. The red phosphor absorbs ultraviolet rays, emitted light of the blue phosphor, and emitted light of the green phosphor to emit red light of about 613 nm. As described above, the white light emitting device of the present embodiment can operate based on multiple absorption or multiple excitation to output white light.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 적색 형광체의 여기 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 특히, 도 7은 Ca(Eu0.5La0.5)Si3O13의 여기 스펙트럼(excitation spectrum)과 발광 스펙트럼(emission spectrum)을 나타낸다. 도 7에서 여기 스펙트럼은 613nm의 발광 파장에서 측정한 여기 스펙트럼이며, 발광 스펙트럼은 395nm의 여기광 파장을 사용하여 얻은 발광 스펙트럼이다. 도 7에 도시된 바와 같이, Ca(Eu0.5La0.5)Si3O13은 약 395nm에서 뿐만 아니라, 약 460nm 및 약530nm에서도 피크 여기 파장을 갖는다. 피크 방출 파장은 약 613nm 정도이다. 따라서, Ca(Eu0.5La0.5)Si3O13은 전술한 바와 같은 '3중 여기가 가능한 적색 형광체'에 해당한다.7 is a graph showing an excitation spectrum and an emission spectrum of a red phosphor used in one embodiment of the present invention. In particular, FIG. 7 shows an excitation spectrum and an emission spectrum of Ca (Eu 0.5 La 0.5 ) Si 3 O 13 . In Fig. 7, the excitation spectrum is an excitation spectrum measured at an emission wavelength of 613 nm, and the emission spectrum is an emission spectrum obtained using an excitation light wavelength of 395 nm. As shown in FIG. 7, Ca (Eu 0.5 La 0.5 ) Si 3 O 13 has a peak excitation wavelength at about 395 nm as well as at about 460 nm and about 530 nm. The peak emission wavelength is about 613 nm. Therefore, Ca (Eu 0.5 La 0.5 ) Si 3 O 13 corresponds to the 'red phosphor capable of triple excitation' as described above.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 청색 형광체의 여기 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 특히, 도 8a는 La2.99Ce0.01(SiS4)2I 및 Ce3(SiS4)2X (X는 Cl, Br 또는 I)의 여기 스펙트럼을 나타내며, 도 8b는 그 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 8a 및 도 8b에서 알 수 있는 바와 같이, La2.99Ce0.01(SiS4)2I 및 Ce3(SiS4)2X (X는 Cl, Br 또는 I)는 350 내지 410nm의 자외선에 의해 효율적으로 여기되어 420 내지 480nm의 청색광을 방출할 수 있다.8A and 8B are graphs each showing an excitation spectrum and an emission spectrum of a blue phosphor used in one embodiment of the present invention. In particular, FIG. 8A shows an excitation spectrum of La 2.99 Ce 0.01 (SiS 4 ) 2 I and Ce 3 (SiS 4 ) 2 X (X is Cl, Br or I), and FIG. 8B shows its emission spectrum. As can be seen in Figures 8a and 8b, La 2.99 Ce 0.01 (SiS 4 ) 2 I and Ce 3 (SiS 4 ) 2 X (X is Cl, Br or I) is efficiently by UV light of 350 to 410nm It is excited and can emit blue light of 420-480 nm.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 녹색 형광체의 여기 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 특히, 도 9a 및 9b는 각각 SrGa2S4:Eu2+의 여기 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 나타낸다. 도 9a에 도시된 바와 같이 SrGa2S4:Eu2+은 350 내지 410nm의 범위에서 뿐만 아니라 420 내지 480nm의 범위에서도 충분한 여기가 발생하여 상당한 강도의 녹색광을 방출시킬 수 있다. 따라서, SrGa2S4:Eu2+은 전술한 바와 같은 '2중 여기가 가능한 녹색 형광체'에 해당한다.9A and 9B are graphs showing excitation spectra and emission spectra of the green phosphors used in one embodiment of the present invention, respectively. In particular, FIGS. 9A and 9B show excitation spectra and emission spectra of SrGa 2 S 4 : Eu 2+ , respectively. As shown in FIG. 9A, SrGa 2 S 4 : Eu 2+ can generate sufficient excitation in the range of 350 to 410 nm as well as in the range of 420 to 480 nm to emit a considerable intensity of green light. Therefore, SrGa 2 S 4 : Eu 2+ corresponds to the 'green phosphor capable of double excitation' as described above.
상술한 형광체의 다중 여기를 이용하는 경우, 청색, 녹색 및 적색 형광체는 서로 분리된 층 구조를 형성하는 것이 바람직하다. 이는, 형광체들의 혼합물을 이 용하는 것보다 각각 분리된 층구조의 형광체를 이용하는 것이, 출사면 후방으로 방출되는 버려지는 방출광을 효율적으로 이용하기에 더 적합하기 때문이다. 이 경우, 바람직하게는, 청색 형광체보다 녹색 형광체를 더 후방으로(즉, UV LED(102)에 더 가깝게) 배치하고, 녹색 형광체보다 적색 형광체를 더 후방으로 배치한다. 이렇게 배치함으로써, 청색 형광체로부터 후방으로 방출된 빛(5, 6)은 녹색 형광체 및 적색 형광체에 의해 용이하게 흡수되고, 녹색 형광체로부터 후방으로 방출된 빛(8)은 적색 형광체에 의해 용이하게 흡수될 수 있다 (도 5 참조). In the case of using the multiple excitation of the above-described phosphor, it is preferable that the blue, green and red phosphors form a layer structure separated from each other. This is because it is more suitable to efficiently use the discarded emission light emitted behind the emission surface rather than using a mixture of phosphors, respectively, rather than using a mixture of phosphors. In this case, preferably, the green phosphor is disposed more rearward (i.e. closer to the UV LED 102) than the blue phosphor, and the red phosphor is disposed more rearward than the green phosphor. By this arrangement, the
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims, and various forms of substitution, modification, and within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes are possible.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, UV LED, 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체 및 반사 매체를 사용함으로써, 향상된 휘도와 발광 효율 및 연색 지수를 갖는 고품질 백색 발광을 얻게 된다. 또한, 부가적으로 광산란층을 구비함으로써 광 추출 효율을 높일 수 있고, 다중 여기의 녹색 및 청색 형광체를 사용함으로써 발광 효율을 더욱 높일 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, by using the UV LED, the red phosphor, the green phosphor, the blue phosphor, and the reflecting medium, high-quality white light emission with improved luminance, luminous efficiency and color rendering index can be obtained. In addition, by providing a light scattering layer additionally, light extraction efficiency can be increased, and by using green and blue phosphors of multiple excitations, the light emission efficiency can be further increased.
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Cited By (8)
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KR101028313B1 (en) * | 2009-12-03 | 2011-04-11 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting apparatus and method for manufacturing the same |
WO2013056009A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Intematix Corporation | Photoluminescence wavelength conversion components for solid-state light emitting devices and lamps |
KR20140049655A (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | Light source module and backlight unit having the same |
US8957585B2 (en) | 2010-10-05 | 2015-02-17 | Intermatix Corporation | Solid-state light emitting devices with photoluminescence wavelength conversion |
US9045688B2 (en) | 2006-08-03 | 2015-06-02 | Intematix Corporation | LED lighting arrangement including light emitting phosphor |
US9512970B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-12-06 | Intematix Corporation | Photoluminescence wavelength conversion components |
US9546765B2 (en) | 2010-10-05 | 2017-01-17 | Intematix Corporation | Diffuser component having scattering particles |
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Family Cites Families (2)
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---|---|---|---|---|
KR100545739B1 (en) * | 2003-04-15 | 2006-01-24 | 서울반도체 주식회사 | Manufacturing method of white light emitting device |
KR100580275B1 (en) * | 2004-03-25 | 2006-05-15 | 에피밸리 주식회사 | Luminescent material and manufacturing method for the material and white light emitting diode using the material |
-
2005
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9045688B2 (en) | 2006-08-03 | 2015-06-02 | Intematix Corporation | LED lighting arrangement including light emitting phosphor |
US9595644B2 (en) | 2006-08-03 | 2017-03-14 | Intematix Corporation | LED lighting arrangement including light emitting phosphor |
KR101028313B1 (en) * | 2009-12-03 | 2011-04-11 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting apparatus and method for manufacturing the same |
US8507931B2 (en) | 2009-12-03 | 2013-08-13 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting apparatus, method of manufacturing the same, and lighting system |
US8957585B2 (en) | 2010-10-05 | 2015-02-17 | Intermatix Corporation | Solid-state light emitting devices with photoluminescence wavelength conversion |
US9546765B2 (en) | 2010-10-05 | 2017-01-17 | Intematix Corporation | Diffuser component having scattering particles |
WO2013056009A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Intematix Corporation | Photoluminescence wavelength conversion components for solid-state light emitting devices and lamps |
KR20140074359A (en) * | 2011-10-13 | 2014-06-17 | 인터매틱스 코포레이션 | Photoluminescence wavelength conversion components for solid-state light emitting devices and lamps |
KR20140049655A (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | Light source module and backlight unit having the same |
US10557594B2 (en) | 2012-12-28 | 2020-02-11 | Intematix Corporation | Solid-state lamps utilizing photoluminescence wavelength conversion components |
US9512970B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-12-06 | Intematix Corporation | Photoluminescence wavelength conversion components |
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