KR20080018620A - 발광 소자 - Google Patents

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KR20080018620A
KR20080018620A KR1020060081023A KR20060081023A KR20080018620A KR 20080018620 A KR20080018620 A KR 20080018620A KR 1020060081023 A KR1020060081023 A KR 1020060081023A KR 20060081023 A KR20060081023 A KR 20060081023A KR 20080018620 A KR20080018620 A KR 20080018620A
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김경남
장미연
이재홍
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Abstract

본 발명은 청색 및 자외선 영역의 파장을 발광하는 발광 다이오드 중 적어도 어느 하나의 발광 다이오드와, 발광 다이오드로부터 발광된 광에 의하여 여기되어 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 의한 발광 소자는 녹색에서 적색에 이르는 연속적인 스펙트럼을 갖는 백색광을 구현하여 우수한 연색성을 얻을 수 있고, 플래쉬,일반 조명, 가전 기기 또는 사무 기기용으로 사용 가능한 장점이 있다.
발광 소자, 발광 다이오드, 백색 발광, 형광체, 오소실리케이트

Description

발광 소자{Light emitting device}
도 1은 본 발명에 의한 칩형 발광 소자를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 램프형 발광 소자를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 발광 소자에 사용되는 오소실리케이트계 형광체의 조성에 따른 발광 스펙트럼을 도시한 그래프.
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 서로 다른 색온도의 주광색을 발광하는 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 서로 다른 색온도의 온백색을 발광하는 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 기판 20 : 발광 다이오드
30, 35 : 전극 50 : 몰딩부
60, 70 : 형광체 80 : 와이어
90, 95 : 리드 단자
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연색성이 개선되어 플래쉬, 가전 기기 또는 사무 기기 뿐만 아니라 일반 조명용으로 사용 가능한 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emission diode; LED)는 p-n 접합 구조를 가지는 화합물 반도체로서 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하며, GaAsP 등을 이용한 적색 발광 다이오드, GaP 등을 이용한 녹색 발광 다이오드, InGaN/AlGaN 더블 헤테로(double hetero) 구조를 이용한 청색 발광 다이오드 등이 있다.
최근 발광 다이오드는 여러 어플리케이션 분야에 적용이 이루어지고 있으며, 각 어플리케이션에 적합한 다양한 형태로 패키지화 된 소자로 구현된다. 이들 발광 소자는 소비 전력이 적고 수명이 길며, 협소한 공간에 설치 가능하고, 또한 진동에 강한 특성을 제공한다. 최근에는 단일 색성분 예를 들어, 적색, 청색, 또는 녹색 발광 소자 외에 백색 발광 소자들이 출시되고 있다. 백색 발광 소자는 자동차용 및 조명용 제품에 응용되면서, 그 수요가 급속히 증가할 것으로 예상된다.
발광 소자 기술에서 백색을 구현하는 방식은 크게 두 가지로 구분 가능하다. 첫번째는 적색, 청색, 녹색 발광 다이오드를 소자 내에 서로 인접하게 설치하고, 각 발광 다이오드의 발광을 혼색시켜 백색을 구현하는 방식이다. 그러나, 각 발광 다이오드는 열적 또는 시간적 특성이 상이하기 때문에 사용 환경에 따라 색조가 변 하고 특히, 색얼룩이 발생하는 등 균일한 혼색을 구현하지 못하며, 휘도가 높지 않은 단점이 있다. 또한 각 발광 다이오드의 구동을 고려한 회로 구성이 복잡하며, 발광 다이오드의 위치에 따라서 삼색광이 혼합되는 최적의 조건이 일반적으로 패키지 형태상 이루어지기 힘들기 때문에 완전한 백색광의 구현이 어렵다. 더욱이 연색성은 40 정도로 낮기 때문에 일반 조명이나 플래시 등의 광원으로 부적합하다.
두번째는 형광체를 발광 다이오드 상부에 배치시켜, 발광 다이오드의 1차 발광의 일부와 형광체에 의해 파장 변환된 2차 발광을 혼색하여 백색을 구현하는 방식이다. 예를 들어 청색 발광하는 발광 다이오드 상부에 그 광의 일부를 여기원으로서 황록색 또는 황색 발광하는 형광체를 위치시키고 발광 다이오드의 청색 발광과 형광체의 황록색 또는 황색 발광을 혼색하여 백색을 얻을 수 있다. 또한 자외선을 발광하는 발광 다이오드 위에 자외선을 흡수하여 청색에서 적색까지의 가시광선을 발광하는 형광체를 도포하여 백색을 얻을 수 있다.
일반적으로 백색 발광을 구현하기 위하여 450 내지 470㎚ 파장의 청색 발광 다이오드와 YAG:Ce 또는 (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu 등의 황색 형광체를 사용한다. 즉, 청색광의 일부를 황색 형광체의 여기원으로 사용하여 발광시킴으로써, 청색과 황색의 혼색이 이루어져 백색 발광할 수 있다.
그러나 이러한 발광 소자는 녹색과 적색 영역의 스펙트럼 결핍으로 인해 연색성이 낮은 문제점이 있다. 즉, 청색 발광 다이오드와 황색 형광체의 조합으로 이루어진 백색 발광 소자는 녹색과 적색부의 스펙트럼 결핍으로 인해 이를 일반 조 명, 카메라용 플래시 또는 컬러 복사기, 스캐너 등과 같은 가전기기 또는 사무기기의 광원으로 사용하는 경우에 사물 본연의 색을 충분히 반영하지 못하는 색 왜곡 현상을 야기하게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 청색 및 자외선 영역의 파장을 발광하는 발광 다이오드 중 적어도 어느 하나의 발광 다이오드와 발광 다이오드로부터 발광된 광에 의하여 여기되어 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체를 혼합 분포시킴으로써, 연색성이 높은 백색광을 구현하여 플래시, 일반 조명, 가전 기기 또는 사무 기기용으로 사용 가능한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 청색 및 자외선 발광 다이오드 중 적어도 어느 하나의 발광 다이오드와, 발광 다이오드로부터 발광된 광에 의하여 여기되어 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 제공한다.
상기 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체는 하기 <화학식 1>로 표시되고,
<화학식 1>
a(MⅠO)·b(MⅡO)·c(MⅢA)·d(MⅢ 2O)·e(MⅣ 2O3)·f(MⅤ oOp)·g(SiO2)·h(MⅥ xOy)
상기 MⅠ은 Cu 및 Pb를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd 및 Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au 및 Ag을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 B, Al, Ga 및 In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Ge, V, Nb, Ta, W, Mo, Ti, Zr 및 Hf을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅥ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 A는 F, Cl, Br 및 I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 a, b, c, d, e, f, g, h, o, p, x, y는 0＜a≤2, 0＜b≤8, 0≤c≤4, 0≤d≤2, 0≤e≤2, 0≤f≤2, 0＜g≤10, 0＜h≤5, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 1≤y≤5
의 범위로 설정된다.
바람직하게는, 상기 오소실리케이트계 형광체는 하기 <화학식 2>로 표시되고,
<화학식 2>
((Ba,Sr,Ca,Mg)1-x(Pb,Cu)x)2SiO4:Eu,B
상기 B는 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 x는 0 내지 1의 범위 내로 설정되고, Eu와 B는 0 내지 0.2의 범위 내로 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 녹색 영역을 발광하는 오소실리케이트계 형광체는 510㎚ 내지 545㎚ 범위 내에 피크 파장이 위치하는 광을 방출하고, 상기 적색 영역을 발광하는 오소실리케이트계 형광체는 590nm 내지 615nm 범위 내에 피크 파장이 위치하는 광을 방출할 수 있다.
상기 청색 발광 다이오드는 420 내지 480㎚ 파장의 광을 방출할 수 있다.
본 발명은 청색 및 자외선 영역의 파장을 발광하는 발광 다이오드 중 적어도 어느 하나의 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드로부터 발광된 광에 의하여 여기되어 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체를 포함하고, 연색성이 향상되어 플래쉬, 일반 조명, 가전 기기 또는 사무 기기용 광원으로 사용되는 발광소자를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 발광 소자를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명에 따른 발광 소자는 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체를 포함하며, 이들은 청색 및 자외선 영역대의 광에 의하여 여기되어 녹색 및 적색 발광을 나타낼 수 있다.
상기 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체는 하기 <화학식 1>과 같은 구조를 갖는다.
a(MⅠO)·b(MⅡO)·c(MⅢA)·d(MⅢ 2O)·e(MⅣ 2O3)·f(MⅤ oOp)·g(SiO2)·h(MⅥ xOy)
상기 MⅠ은 Cu 및 Pb를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd 및 Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au 및 Ag을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 B, Al, Ga 및 In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Ge, V, Nb, Ta, W, Mo, Ti, Zr 및 Hf을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅥ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu을 포함하는 그룹 에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 A는 F, Cl, Br 및 I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 a, b, c, d, e, f, g, h, o, p, x, y는 0＜a≤2, 0＜b≤8, 0≤c≤4, 0≤d≤2, 0≤e≤2, 0≤f≤2, 0＜g≤10, 0＜h≤5, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 1≤y≤5
의 범위로 설정된다.
상기 오소실리케이트계 형광체는 바람직하게는 하기 화학식 2로 표현된다.
((Ba,Sr,Ca,Mg)1-x(Pb,Cu)x)2SiO4:Eu,B
상기 화학식 2에서 B는 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나의 원소가 선택된다. 또한 상기 x는 0 내지 1의 범위 내로 설정되며, Eu와 B는 0 내지 0.2의 범위 내로 설정된다.
상기 오소실리케이트계 형광체의 대표적인 조성은 하기 화학식 3 내지 화학식 5로 표현된다.
Pb0 .1Ba0 .95Sr0 .95SiO4:Eu
Cu0 .05Sr1 .7Ca0 .25SiO4:Eu
Cu0 .1Ba0 .1Sr0 .9Ca0 .9SiO4:Eu
상기 화학식 3으로 표현되는 형광체는 527nm 파장의 광을 방출하고, 상기 화학식 4로 표현되는 형광체는 592nm 파장의 광을 방출하고, 상기 화학식 5로 표현되는 형광체는 605nm 파장의 광을 방출한다. 이와 같이 상기 오소실리케이트계 형광체는 원소 및 조성에 따라 발광 파장의 조절이 가능하다.
본 발명은 상술한 형광체를 사용하여 장파장 자외선 영역 및 청색 영역대의 여기 하에 매우 우수한 녹색 및 적색광을 구현할 수 있다. 자외선 발광 다이오드의 경우에 상기의 형광체를 각각 또는 혼합 사용하여 녹색, 적색 및 황색의 다양한 색을 구현할 수 있다. 청색 발광 다이오드의 경우에 상기의 형광체를 각각 또는 혼합 사용하여 블루 라군, 핑크 및 백색의 다양한 색을 구현할 수 있다. 또한, 광원의 에너지가 높은 자외선 발광 다이오드와 청색 발광 다이오드를 함께 사용하여 고휘도의 백색 발광 소자를 구현할 수 있다.
이하, 상술한 형광체를 이용한 본 발명의 발광 소자에 관해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 칩형 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도면을 참조하면, 발광 소자는 기판(10)과, 기판(10) 상에 형성된 전극(30, 35)과, 제 1 전극(30) 상에 실장된 발광 다이오드(20)와, 발광 다이오드(20)를 봉지하는 몰딩부(50)를 포함한다. 상기 몰딩부(50)에는 상술한 녹색 영역의 파장을 발광하는 오소실리케이트계 형광체(60)와, 적색 영역의 파장을 발광하는 형광 체(70)가 균일하게 혼합되어 분포되어 있다.
상기 기판(10)은 발광 다이오드(20)가 실장되는 중심 영역에 소정의 홈을 형성하여 홈의 측벽면에 소정의 기울기를 형성할 수 있다. 이 때 상기 발광 다이오드(20)는 홈의 하부 면에 실장되고, 소정의 기울기를 갖는 측벽면으로 인해 발광 다이오드(20)에서 발광하는 광을 효율적으로 반사하여 발광 효율을 증대시킬 수 있다.
상기 전극(30, 35)은 기판(10) 상에 발광 다이오드(20)의 양극 단자 및 음극 단자에 접속하기 위한 제 1 및 제 2 전극(30, 35)으로 구성된다. 상기 제 1 및 제 2 전극(30, 35)은 인쇄 기법을 통해 형성할 수 있다.
상기 발광 다이오드(20)는 GaN, InGaN, AlGaN 또는 AlGaInN 계열의 청색 발광하는 발광 다이오드를 사용한다. 본 실시예는 420 내지 480 ㎚ 범위의 청색 광을 방출하는 발광 다이오드를 사용한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 청색 광뿐만 아니라 250 내지 410 ㎚ 범위의 자외선(UV)을 방출하는 발광 다이오드를 더 포함할 수도 있다. 또한, 발광 다이오드(20)의 개수는 하나일 수도 있고, 목적하는 바에 따라 다수 개로 구성할 수도 있다.
상기 발광 다이오드(20)는 제 1 전극(30) 상에 실장되고, 와이어(80)를 통하여 제 2 전극(35)과 전기적으로 연결된다. 또한, 발광 다이오드(20)의 상부면에 양극 및 음극 전극이 형성된 경우 2개의 와이어(80)를 통하여 각각 제 1 전극(30) 또는 제 2 전극(35)과 연결될 수 있다.
또한 기판(10) 상부에는 상기 발광 다이오드(20)를 봉지하기 위한 몰딩 부(50)가 형성된다. 상기 몰딩부(50) 내에는 상술한 바와 같이 녹색 영역의 파장을 발광하는 오소실리케이트계 형광체(60)와, 적색 영역의 파장을 발광하는 오소실리케이트계 형광체(70)가 균일하게 혼합되어 분포되어 있다. 몰딩부(50)는 소정의 투광성 에폭시 수지 또는 실리콘 수지와 상기 형광체(60, 70)들의 혼합물을 이용한 사출 공정을 통해 형성할 수 있다. 또한 별도의 주형을 이용하여 제작한 다음, 이를 가압 및 열처리하여 몰딩부(50)를 형성할 수 있다. 몰딩부(50)는 광학 렌즈 형태, 평판 형태 및 표면에 소정의 요철을 갖는 형태 등 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
이러한 본 발명의 발광 소자는 발광 다이오드(10)로부터 1차 광이 방출되고, 1차 광에 의해 각 형광체(60, 70)는 파장 변환된 2차 광을 방출하여, 이들의 혼색으로 원하는 스펙트럼 영역의 색을 구현한다. 즉, 청색 발광 다이오드로부터 청색광이 방출되고, 청색광에 의해 오소실리케이트계 형광체(60, 70)는 녹색 영역의 파장 및 적색 영역의 광을 방출하여 1차 광인 청색 광의 일부와, 2차 광인 녹색 및 적색광이 혼색되어 백색광을 구현할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 발광 소자는 녹색에서 적색에 이르는 연속적인 스펙트럼을 갖는 백색광을 구현하여 연색성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 램프형 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도면을 참조하면, 발광 소자는 반사부(45)가 형성된 제 1 리드 단자(90)와, 상기 제 1 리드 단자(90)와 소정 간격 이격된 제 2 리드 단자(95)로 구성된다. 상기 제 1 리드 단자(90)의 반사부(45) 내에 발광 다이오드(20)가 실장되고, 와이 어(80)를 통하여 제 2 리드 단자(95)와 전기적으로 연결된다. 상기 발광 다이오드(20)의 상부에는 형광체(60, 70)를 포함하는 몰딩부(50)가 형성되고, 리드 단자(90, 95)의 선단에는 성형용 틀을 이용하여 형성한 외주 몰딩부(55)를 포함한다. 상기 몰딩부(50) 내에는 상기 발광 다이오드(20)로부터 방출된 광을 흡수하여 각각의 파장으로 광을 파장 전환시키는 녹색 및 적색을 발광하는 오소실리케이트계 형광체(60, 70)가 균일하게 혼합되어 있다. 상기 외주 몰딩부(55)는 발광 다이오드 (20)에서 방출된 광의 투과율을 향상시킬 수 있도록 투명한 에폭시 수지로 제작된다.
이와 같이 본 발명은 다양한 구조의 제품에 응용될 수 있으며, 본 발명의 기술적 요지는 상기 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 여러 가지 수정과 변형이 가능하다.
도 3은 본 발명의 발광 소자에 사용되는 오소실리케이트계 형광체의 조성에 따른 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 호스트의 조성 및 발광 중심 원소의 농도에 따라 최하 505㎚에서 최대 605㎚의 발광 파장의 조절이 가능하며 우수한 발광 스펙트럼을 나타낸다. 이에 따라 고연색성의 백색 광원을 구현하기 위하여 510nm 내지 545nm 범위 내에 피크 파장을 가지는 녹색 영역의 파장을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 590nm 내지 615nm 범위 내에 피크 파장을 가지는 적색 영역의 파장을 가지는 오소실리케이트계를 조합하여 사용할 수 있다.
표 1은 일반적으로 공장 및 사무소의 조명으로 사용되는 6,000K 이상의 색온 도를 가지는 주광색을 구현하는 본 발명에 따른 발광 소자의 x, y 좌표별 연색 지수를 표로 나타낸 것이다
하기한 표 1에 의하면 본 발명에 따른 발광 소자는 연색 지수 93 이상, 최대 97까지의 고연색성을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
y x 0.310 0.315 0.320 0.325 0.330
0.310 96 96 97 97 97
0.315 95 96 97 97 97
0.320 94 95 96 97 97
0.325 93 94 95 96 97
0.330 93 94 95 96 96
도4는 본 발명에 따라, 색좌표 x=0.310, y=0.320에서 색온도 6,727K의 주광색을 발광하며 연색 지수 97을 구현하는 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도5는 본 발명에 따라, 색좌표 x=0.315, y=0.325에서 색온도 6,398K의 주광색을 발광하며 연색 지수 97을 구현하는 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
표 2는 일반적으로 가정 및 제품 디스플레이 조명용으로 사용되는 3,500K 이하의 색온도를 가지는 온백색을 구현하는 본 발명에 따른 발광 소자의 x, y 좌표별 연색 지수를 표로 나타낸 것이다
하기한 표 2에 의하면 본 발명에 따른 발광 소자는 연색 지수 85 이상, 최대 90까지의 고연색성을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
y x 0.390 0.395 0.400 0.405 0.410
0.420 89 90 90 90 90
0.425 88 89 90 89 90
0.430 87 88 89 89 89
0.435 86 87 87 88 89
0.440 85 85 86 87 87
도6는 본 발명에 따라, 색좌표 x=0.425, y=0.400에서 색온도 3,177K의 온백색을 발광하며 연색 지수 90을 구현하는 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도7는 본 발명에 따라, 색좌표 x=0.430, y=0.400에서 색온도 3,088K의 주광색을 발광하며 연색 지수 89을 구현하는 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도면을 참조하면, 청색 발광 다이오드로부터 발생된 1차 광과, 1차 광의 일부에 의하여 여기된 형광체가 2차 광인 녹색 및 적색광을 방출하여, 이들의 혼색에 의해 백색이 구현됨을 알 수 있다. 이에 따라, 청색 발광 다이오드와 황색 형광체를 사용하는 종래 백색 발광 소자에 비해 보다 높은 연색성을 얻을 수 있다.
본 발명에 의한 발광 소자는 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체를 포함하여 장파장 자외선 영역 및 청색 영역대의 여기하에 매우 우수한 녹색 및 적색광을 발광함으로써, 자외선 발광 다이오드용 녹색, 적색 및 황색 발광 소자와 청색 발광 다이오드용 녹색, 핑크 및 백색 발광 소자와 같이 장파장 자외선 및 청색 영역대를 에너지 원으로 하는 다양한 응용 분야에 적용할 수 있는 장점이 있다.
특히, 청색 발광 다이오드의 상부에 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체를 혼합 분포시킴으로써, 녹색에서 적색에 이르는 연속적인 스펙트럼을 갖는 백색광을 구현하여 보다 우수한 연색성을 갖는 백색 발광 소자를 제공할 수 있다. 이러한 본 발명의 발광 소자는 색온도 6,000K 이상의 주광색 구현시 연색 지수 93 이상을, 색온도 3,500K 이하의 온백색 구현시 연색 지수 85 이상의 고연색성 백색광을 구현할 수 있기 때문에 카메라용 플래쉬, 일반 조명 뿐만 아니라 백색 광원을 요하는 각종 가전 기기 및 사무 기기에 사용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 청색 및 자외선 영역의 파장을 발광하는 발광 다이오드 중 적어도 어느 하나의 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드로부터 발광된 광에 의하여 여기되어 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와, 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체는 하기 <화학식 1>로 표시되고,
    <화학식 1>
    a(MⅠO)·b(MⅡO)·c(MⅢA)·d(MⅢ 2O)·e(MⅣ 2O3)·f(MⅤ oOp)·g(SiO2)·h(MⅥ xOy)
    상기 MⅠ은 Cu 및 Pb를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고,
    상기 MⅡ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd 및 Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고,
    상기 MⅢ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au 및 Ag을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고,
    상기 MⅣ은 B, Al, Ga 및 In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선 택되고,
    상기 MⅤ은 Ge, V, Nb, Ta, W, Mo, Ti, Zr 및 Hf을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고,
    상기 MⅥ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고,
    상기 A는 F, Cl, Br 및 I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고,
    상기 a, b, c, d, e, f, g, h, o, p, x, y는
    0＜a≤2
    0＜b≤8
    0≤c≤4
    0≤d≤2
    0≤e≤2
    0≤f≤2
    0＜g≤10
    0＜h≤5
    1≤o≤2
    1≤p≤5
    1≤x≤2
    1≤y≤5
    의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 오소실리케이트계 형광체는 하기 <화학식 2>로 표시되고,
    <화학식 2>
    ((Ba,Sr,Ca,Mg)1-x(Pb,Cu)x)2SiO4:Eu,B
    상기 B는 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나의 원소가 선택되고,
    상기 x는 0 내지 1의 범위 내로 설정되고, Eu와 B는 0 내지 0.2의 범위 내로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 녹색 영역을 발광하는 오소실리케이트계 형광체는 510㎚ 내지 545㎚ 범위 내에 피크 파장이 위치하는 광을 방출하고, 상기 적색 영역을 발광하는 오소실리케이트계 형광체는 590nm 내지 615nm 범위 내에 피크 파장이 위치하는 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 청색 발광 다이오드는 420 내지 480㎚ 파장의 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  6. 청색 및 자외선 영역의 파장을 발광하는 발광 다이오드 중 적어도 어느 하나의 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드로부터 발광된 광에 의하여 여기되어 녹색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체와 적색 영역의 광을 발광하는 오소실리케이트계 형광체를 포함하고, 연색성이 향상되어 플래쉬, 일반 조명, 가전 기기 또는 사무 기기의 광원으로 사용되는 발광소자.
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