KR20080085360A - 다양한 색온도를 갖는 발광 장치 - Google Patents

다양한 색온도를 갖는 발광 장치 Download PDF

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Abstract

다양한 색온도를 갖는 발광 장치가 개시된다. 이 발광 장치는 색온도가 6000K 이상인 주광색을 방출하는 제 1 발광부, 색온도가 6000K 미만인 백색광을 방출하는 제 2 발광부 및 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 제3 발광부를 포함한다. 상기 제2 및 제3 발광부는 상기 제1 발광부로부터 독립적으로 구동 가능하고, 상기 제2 발광부에서 방출된 백색광과 상기 제3 발광부에서 방출된 광에 의해 색온도 3000K 이하의 온백색이 구현된다. 이에 따라, 백색광의 색온도를 다양하게 변화시킬 수 있어, 원하는 분위기 및 용도에 다양하게 적용할 수 있으며, 특히, 인간의 일주기성 리듬에 따라 색온도를 적절하게 조절함으로써, 건강을 증진시킬 수 있다.
LED, 발광 다이오드, 발광 장치, 백색 발광, 색온도, 연색성, 형광 물질

Description

다양한 색온도를 갖는 발광 장치{LIGHT EMITTING APPARATUS HAVING VARIOUS COLOR TEMPERATURE}
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개념 블록도.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개념 블록도.
도 3a 및 도 3b는 제 1 내지 제 3 제어부의 일례를 설명하기 위한 그래프.
도 4a 및 도 4b는 제 1 내지 제 3 제어부의 다른 예를 설명하기 위한 그래프.
도 5 및 도 6은 실시예1에 따른 발광 장치의 발광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프.
도 7 및 도 8은 실시예2에 따른 발광 장치의 발광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프.
도 9 및 도 10은 실시예3에 따른 발광 장치의 발광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프.
도 11 내지 도 16은 본 발명에 따른 발광 장치를 다양한 구조에 적용한 예를 도시한 개략 단면도.
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 패키지 내에 다수의 발광부를 형성하여 다양한 광스펙트럼 및 색온도를 구현할 수 있는 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체의 P-N 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭한다. 발광 다이오드는 기존의 전구 또는 형광등에 비하여 소비 전력이 적고 수명이 수 내지 수십 배에 이르러, 소모 전력의 절감과 내구성 측면에서 월등하다. 또한, 협소한 공간에 설치 가능하고, 진동에 강한 특성을 제공한다. 이러한 발광 다이오드를 이용한 발광 장치는 표시 소자 및 백라이트로 이용되고 있으며, 최근 일반 조명 용도로 이를 적용하기 위해 활발한 연구가 진행중이다. 최근에는 단일 색성분 예를 들어, 적색, 청색, 또는 녹색 발광 다이오드 외에 백색 발광 다이오드들이 출시되고 있다. 백색 발광 다이오드를 이용한 발광 장치는 자동차용 및 조명용 제품에 응용되면서, 그 수요가 급속히 증가할 것으로 예상된다.
한편, 인간은 하루 정도의 주기로 생체 리듬이 되풀이되는 일주기성 리듬(circadian rhythm)을 갖는다. 예를 들어 스트레스 호르몬으로 알려진 코티솔(cortisol)과 수면 호르몬으로 알려진 멜라토닌(melatonin)은 활동성과 수면에 큰 영향을 끼치는데, 일일 활동량의 토대가 되는 코티솔 수치는 낮에는 증가하다가 밤에는 다시 감소하여 최소가 된다. 반면에 수면을 야기하는 멜라토닌 수치는 낮에는 감소하여 졸음이 사라지다가 밤에는 증가하여 건강한 수면을 유도한다.
일반적으로 빛은 이러한 인간의 생체 리듬에 많은 영향을 끼치며, 특히 햇빛은 이러한 효과에 매우 큰 역할을 한다. 햇빛의 색온도는 오전에 6000K보다도 높은 색온도를 나타내다가 오후에 점차 감소하게 된다. 색온도(color temperature)는 광원의 색에 대한 물리적인 수치를 나타낸 것으로, 캘빈도(K)로 표시되어 색온도가 높을수록 빛의 색깔은 청색을 띠고 색온도가 낮을수록 적황색이 강한 빛을 발하게 된다. 또한 색온도가 높을수록 뇌의 활동성과 집중력이 커지고, 색온도가 낮을수록 감성이 활발해지고 마음을 편안하게 해준다.
이와 같이 빛은 파장 또는 색온도 등에 따라 다양한 느낌을 주고 인간의 생체 리듬에 많은 영향을 끼치며, 생체 리듬이 제대로 적응을 하지 못하는 경우에 소화 기능의 장애, 만성 피로 등 여러 가지 질병을 야기할 수 있다. 따라서 인간의 일주기성 리듬을 고려한 조명 장치에 대한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
종래 발광 다이오드를 이용한 발광 장치에 있어서, 백색 구현 방식은 다양하게 제안되어 있다. 통상적으로 발광 다이오드 칩 주위에 형광 물질을 배치시켜, 발광 다이오드 칩의 1차 발광의 일부와 형광 물질에 의해 파장 변환된 2차 발광의 혼색으로 백색을 구현한다. 백색 구현을 위한 형광 물질로는 가넷(garnet) 형광체, 티오갈레이트(thiogallate), 설파이드(sulfide), 실리케이트(silicate) 또는 옥시나이트라이드(oxynitride) 등이 개시되어 있다. 그러나 이러한 형광 물질을 이용한 발광 장치는 색온도의 범위가 협소하고, 연색성(color rendering index)이 매우 낮으며, 램프의 안정성이 불안정한 문제점이 있다. 즉, 다양한 광스펙트럼 또는 색온도를 제공하는 발광 장치의 제조가 어렵다. 더욱이, 적색 계열 형광체의 광 효율이 상대적으로 낮기 때문에, 청색 또는 자외선 발광 다이오드 칩과 형광체를 이용하여 색온도가 낮은 백색광을 구현하기 위해서는 소모전력 및 형광체 사용량을 증가시켜야 하는 문제점이 따른다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 패키지 내에 다수의 발광부를 형성함으로써 다양한 광스펙트럼 또는 색온도의 빛을 구현할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 인간의 생체 리듬에 따라 빛의 광스펙트럼 또는 색온도를 조절할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소모전력 및 형광체 사용량을 크게 증가시키지 않으면서 낮은 색온도의 백색광을 구현할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 다양한 색온도를 갖는 발광장치를 제공한다. 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치는 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부를 포함한다. 상기 제1 발광부는 제1 발광 다이오드 칩 및 제1 형광물질을 포함하고, 색온도가 6000K 이상인 주광색을 방출하고, 상기 제2 발광부는 제2 발광 다이오드 칩 및 제2 형광물질을 포함하고, 색온도가 6000K 미만인 백색광 을 방출하고, 제3 발광부는 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 제3 발광 다이오드 칩을 포함한다. 또한, 상기 제2 및 제3 발광부는 상기 제1 발광부로부터 독립적으로 구동 가능하고, 상기 제2 발광부에서 방출된 백색광과 상기 제3 발광부에서 방출된 광에 의해 색온도 3000K 이하의 온백색이 구현된다.
상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 1로 표현되는 형광물질을 포함할 수 있다.
<화학식 1>
a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · dAl2O3 · e(MⅢO) · f(MⅣ 2O3) · g(MⅤ oOp) · h(MⅥ xOy)
여기서, 상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Sc, B, Ga, In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Si, Ge, Ti, Zr, Mn, V, Nb, Ta, W, Mo을 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, Lu을 포함하는 그룹에 서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 a, b, c, d, e, f, g, o, p, h, x, y는 0< a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤2, 0≤d≤8, 0≤e≤4, 0≤f≤3, 0≤g≤8, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 0≤h≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정될 수 있다.
상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 2로 표현되는 형광물질을 포함할 수 있다.
<화학식 2>
a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · 4-a-b-c(MⅢO) · 7(Al2O3) · d(B2O3) · e(Ga2O3) · f(SiO2) · g(GeO2) · h(MⅣ xOy)
여기서, 상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Au를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, In, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 a, b, c, d, e, f, g, h, x, y는 0< a≤4, 0≤b≤2, 0≤c≤2, 0≤d≤1, 0≤e≤1, 0≤f≤1, 0≤g≤1, 0< h≤0.5, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정될 수 있다.
상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 3으로 표현되는 형광물질을 포함할 수 있다.
<화학식 3>
a(MⅠO) · b(MⅡO) · c(Al2O3) · d(MⅢ 2O3) · e(MⅣO2) · f(MⅤ xOy)
여기서, 상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 B, Ga, In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Si, Ge, Ti, Zr, Hf을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 a, b, c, d, e, f, x, y는 0< a≤1, 0≤b≤2, 0< c≤8, 0≤d≤1, 0≤e≤1, 0< f≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정될 수 있다.
상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 4로 표현되는 형광물질을 포함할 수 있다.
<화학식 4>
a(MⅠO) · b(MⅡO) · c(MⅢX) · d(MⅢ 2O) · e(MⅣ 2O3) · f(MⅤ oOp) · g(SiO2) · h(MⅥ xOy)
여기서, 상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Al, Ga, In, B을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Ge, V, Nb, Ta, W, Mo, Ti, Zr, Hf, P을 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, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 X는 F, Cl, Br, 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≤5의 범위로 설정될 수 있다.
상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 5로 표현되는 형광물질을 포함할 수 있다.
<화학식 5>
여기서, a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · d(Sb2O5) · e(MⅢO) · f(MⅣ xOy)
상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Bi, Sn, Sc, Y, La, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Gd을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 a, b, c, d, e, f, g, o, p, h, x, y는 0< a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤4, 0< d≤8, 0≤e≤8, 0≤f≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정될 수 있다.
상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 6으로 표현되는 형광물질을 포함할 수 있다.
<화학식 6>
a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · dGeO2 · e(MⅢO) · f(MⅣ 2O3) · g(MⅤ oOp) · h(MⅥ xOy)
여기서, 상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd을 포함하는 그룹에서 적 어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Sc, Y, B, Al, Ga, In, La을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Si, Ti, Zr, Mn, V, Nb, Ta, W, Mo을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅥ은 Bi, Sn, Pr, Sm, Eu, Gd, Dy을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, X는 F, Cl, Br, 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≤2, 0≤c≤10, 0< d≤10, 0≤e≤14, 0≤f≤14, 0≤g≤10, 0≤h≤2, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정될 수 있다.
상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 7로 표현되는 형광물질을 포함할 수 있다.
<화학식 7>
a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · dP2O5 · e(MⅢO) · f(MⅣ 2O3) · g(MⅤO2) · h(MⅥ xOy)
여기서, 상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Sc, Y, B, Al, La, Ga, In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Si, Ge, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mo을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅥ은 Bi, Sn, Pr, Sm, Eu, Gd, Dy, Ce, Tb을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, X는 F, Cl, Br, 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≤12, 0≤c≤16, 0< d≤3, 0≤e≤5, 0≤f≤3, 0≤g≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정될 수 있다.
상기 제1 또는 제2 발광부는 단일 형광물질 또는 다수개의 형광물질을 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩은 청색 또는 UV 광을 방출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 발광 장치는 상기 제 1 발광부, 제2 발광부 또는 제 3 발광부 중 적어도 하나에 인가되는 전압을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 외부로부터 입력받은 전압을 시간에 따라 조절할 수 있으며, 특히 24시간을 주기로 외부로부터 입력받은 전압을 조절할 수 있다.
한편, 상기 제1 발광부 내지 상기 제3 발광부는 하나의 패키지 내에 형성될 수 있다. 상기 패키지는 기판을 포함할 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 발광 다이오드 칩은 상기 기판 상부에 실장되고, 상기 제 1 및 제 2 발광부의 형광 물질은 각각 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩 상부에 배치된다. 또한, 상기 패키지는 상기 발광 다이오드 칩에서 발생되는 열을 방출하는 히트 싱크를 포함할 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 발광 다이오드 칩은 상기 히트 싱크의 상부에 실장되고, 상기 제 1 및 제 2 형광 물질은 각각 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩 상부에 배치된다.
한편, 상기 제2 발광부는 상기 제1 및 제3 발광부에 비해 상기 패키지의 중심에 가깝게 배치될 수 있다.
앞서, 상기 제1 발광부와 제2 발광부를 색온도 6000K를 기준으로 분리하였으나, 상기 제1 발광부와 제2 발광부를 나누는 기준은 다른 색온도일 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 태양에 따른 발광 장치는 제1 발광 다이오드 칩 및 제1 형광물질을 포함하고, 상대적으로 높은 색온도의 백색광을 방출하는 제1 발광부와, 제2 발광 다이오드 칩 및 제2 형광물질을 포함하고, 상대적으로 낮은 색온도의 백색광을 방출하는 제2 발광부와, 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 제3 발광 다이오드 칩을 포함하는 제3 발광부를 포함한다. 상기 제2 및 제3 발광부는 상기 제1 발광부로부터 독립적으로 구동 가능하고, 상기 제2 발광부에서 방출된 백색광과 상기 제3 발광부에서 방출된 광에 의해 색온도 3000K 이하의 온백색이 구현된다. 이에 따라, 다양한 색온도의 백색광을 구현하는 것이 가능하다. 한편, 상기 제1 발광부와 제2 발광부를 나누는 기준 색온도는 4000K~6000K 범위 내일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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 제 공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명에 따른 발광 장치는 하나의 패키지 내에 상대적으로 색온도가 높은 백색광을 방출하는 제 1 발광부와, 상대적으로 색온도가 낮은 백색광을 방출하는 제2 발광부와, 제3 발광부를 포함한다. 상기 제 1 발광부는 제1 발광 다이오드 칩과 제1 형광물질을 포함하고, 색온도가 6000K 이상의 백색광, 즉 주광색(daylight)으로 알려진 백색광을 방출한다. 상기 제 2 발광부는 제2 발광 다이오드 칩과 제2 형광물질을 포함하고, 색온도가 6000K 미만의 백색광을 방출한다. 한편, 상기 제3 발광부는 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 제3 발광 다이오드 칩을 포함하고, 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출한다. 상기 제2 및 제3 발광부는 제1 발광부로부터 독립적으로 구동가능하며, 제2 발광부에서 방출된 백색광과 제3 발광부에서 방출된 광에 의해 온백색(warm white)으로 알려진 백색광이 구현된다.
상기 제1 발광부 및 제 2 발광부는 발광 다이오드 칩 및 형광 물질을 포함한다. 상기 발광 다이오드 칩은 청색 또는 UV를 방출하는 발광 다이오드 칩일 수 있으며, 상기 발광 다이오드 칩에서 발광되는 청색광 또는 UV 광과, 형광 물질에 의해 파장변환되는 광의 혼합으로 원하는 광스펙트럼 및 색온도 특성을 갖는 백색광을 구현할 수 있다. 한편, 상기 제3 발광부는 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩을 포함한다. 이러한 발광 다이오드 칩은 예컨대, (Al, In, Ga)P 계열의 화합물 반도체로 제조된 것으로 소모전력이 낮고 장파장 영역의 가시광선을 방출한다. 따라서, 상기 제2 발광부와 상기 제3 발광부에 의해 낮온 색온도의 백색광을 구현할 수 있다.
상기 제 1 발광부 또는 제 2 발광부를 구성하는 발광 다이오드 칩 및 형광 물질은 다양하게 구성할 수 있으며, 예를 들어 상기 제 1 발광부 또는 제 2 발광부는 하나의 청색 발광 다이오드 칩과, 하나의 황색 발광 형광 물질을 포함할 수 있다. 즉, 발광 다이오드 칩에서 발광되는 청색광과, 형광 물질에 의해 파장변환되는 황색광의 혼합으로 백색광을 구현한다. 또한 상기 제 1 발광부 또는 제 2 발광부는 하나의 청색 발광 다이오드 칩과, 녹색 발광 형광 물질과, 오렌지색 발광 형광 물질을 포함할 수 있다. 이는 발광 다이오드 칩에서 발광되는 청색광과, 형광 물질에 의해 파장변환되는 녹색광 및 오렌지색광의 혼합으로 백색을 구현한다. 이러한 경우에는 상기 청색 발광 다이오드 칩과 황색 발광 형광 물질로 이루어진 예에 비해 보다 향상된 연색성을 얻을 수 있는 장점이 있다. 즉, 발광 다이오드 칩과, 다양한 발광 피크를 갖는 다수개의 형광 물질을 이용함으로써, 연색성을 향상시킬 수 있다. 다수개의 형광 물질을 이용하는 경우에, 형광 물질의 조성뿐 아니라 다수개의 형광 물질의 조성비에 따라 다양한 색온도 및 연색성을 갖는 백색광을 구현할 수 있다.
상기 형광 물질은 다양한 발광 피크 범위를 갖는 계열의 물질, 예를 들어 녹색에서 적색의 발광 피크 범위를 갖는 실리케이트(Silicate)계 형광 물질과 같은 물질을 사용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 발광 다이오드 칩에서 방출되는 광을 여기원으로 하여 다양한 색을 구현하고, 이로 인해 다양한 광스펙트럼 및 색온도 특성을 갖는 백색광을 구현할 수 있다. 또한 다수개의 형광 물질을 포함하는 경우에 동일한 계열의 물질을 사용함으로써, 형광 물질의 서로 간의 영향력을 최소화할 수 있다.
상기 형광 물질은 알루미네이트(Aluminate)계, 실리케이트(Silicate)계, 옥시나이트나이트(Oxynitride)계, 안티모네이트(Antimonate)계, 거머네이트(Germanate)계 또는 포스페이트(Phosphate)계를 포함한다. 특히 납 또는 구리를 함유하는 형광 물질을 사용함으로써, 높은 안정성과 우수한 광여기 특성을 얻을 수 있다.
상기 알루미네이트(Aluminate)계 형광 물질은 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3으로 표현되는 형광 물질을 포함한다.
a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · dAl2O3 · e(MⅢO) · f(MⅣ 2O3) · g(MⅤ oOp) · h(MⅥ xOy)
상기 화학식 1에서 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅣ은 Sc, B, Ga, I을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅤ은 Si, Ge, Ti, Zr, Mn, V, Nb, Ta, W, Mo을 포함하는 그룹에 서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅥ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택된다.
또한 상기 화학식 1에서 a, b, c, d, e, f, g, o, p, h, x, y는 0< a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤2, 0≤d≤8, 0≤e≤4, 0≤f≤3, 0≤g≤8, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 0≤h≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정된다.
a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · 4-a-b-c(MⅢO) · 7(Al2O3) · d(B2O3) · e(Ga2O3) · f(SiO2) · g(GeO2) · h(MⅣ xOy)
상기 화학식 2에서 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅣ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, In, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택된다.
또한 상기 화학식 2에서 a, b, c, d, e, f, g, h, x, y는 0< a≤4, 0≤b≤2, 0≤c≤2, 0≤d≤1, 0≤e≤1, 0≤f≤1, 0≤g≤1, 0< h≤0.5, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정된다.
a(MⅠO) · b(MⅡO) · c(Al2O3) · d(MⅢ 2O3) · e(MⅣO2) · f(MⅤ xOy)
상기 화학식 3에서 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅡ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅢ은 B, Ga, In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅣ은 Si, Ge, Ti, Zr, Hf을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅤ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택된다.
또한 상기 화학식 3에서 a, b, c, d, e, f, x, y는 0< a≤1, 0≤b≤2, 0< c≤8, 0≤d≤1, 0≤e≤1, 0< f≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정된다.
상기 실리케이트(Silicate)계 형광 물질은 하기 화학식 4로 표현되는 형광 물질을 포함한다.
a(MⅠO) · b(MⅡO) · c(MⅢX) · d(MⅢ 2O) · e(MⅣ 2O3) · f(MⅤ oOp) · g(SiO2) · h(MⅥ xOy)
상기 화학식 4에서 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅡ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅢ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅣ은 Al, Ga, In, B을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅤ은 Ge, V, Nb, Ta, W, Mo, Ti, Zr, Hf, P을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅥ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택된다.
또한 상기 화학식 4에서 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≤5의 범위로 설정된다.
상기 안티모네이트(Antimonate)계 형광 물질은 하기 화학식 5로 표현되는 형광 물질을 포함한다.
a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · d(Sb2O5) · e(MⅢO) · f(MⅣ xOy)
상기 화학식 5에서 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅣ은 Bi, Sn, Sc, Y, La, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Gd을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택된다.
또한 상기 화학식 5에서 a, b, c, d, e, f, g, o, p, h, x, y는 0< a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤4, 0< d≤8, 0≤e≤8, 0≤f≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정된다.
상기 거머네이트(Germanate)계 형광 물질은 하기 화학식 6으로 표현되는 형광 물질을 포함한다.
a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · dGeO2 · e(MⅢO) · f(MⅣ 2O3) · g(MⅤ oOp) · h(MⅥ xOy)
상기 화학식 6에서 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅣ은 Sc, Y, B, Al, Ga, In, La을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅤ은 Si, Ti, Zr, Mn, V, Nb, Ta, W, Mo을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅥ은 Bi, Sn, Pr, Sm, Eu, Gd, Dy을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택된다.
또한 상기 화학식 6에서 a, b, c, d, e, f, g, h, o, p, x, y는 0< a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤10, 0< d≤10, 0≤e≤14, 0≤f≤14, 0≤g≤10, 0≤h≤2, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정된다.
상기 포스페이트(Phosphate)계 형광 물질은 하기 화학식 7로 표현되는 형광 물질을 포함한다.
a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · dP2O5 · e(MⅢO) · f(MⅣ 2O3) · g(MⅤO2) · h(MⅥ xOy)
상기 화학식 6에서 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅣ은 Sc, Y, B, Al, La, Ga, In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅤ은 Si, Ge, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mo을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, MⅥ은 Bi, Sn, Pr, Sm, Eu, Gd, Dy, Ce, Tb을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택된다.
또한 상기 화학식 7에서 a, b, c, d, e, f, g, h, o, p, x, y는 0< a≤2, 0≤b≤12, 0≤c≤16, 0< d≤3, 0≤e≤5, 0≤f≤3, 0≤g≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개념 블록도이다.
도 1을 참조하면, 발광 장치는 색온도가 6000K 이상의 주광색(dalight)을 방출하는 제 1 발광부와, 색온도가 6000K 미만의 백색광을 제2 발광부와, 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩을 포함하는 제3 발광부를 포함한다. 상기 제2 및 제3 발광부는 제1 발광부로부터 독립적으로 구동 가능하며, 상기 제2 및 제3 발광부에 의해 색온도 3000K 이하의 온백색(warm white)의 백색광이 구현된다.
이러한 발광 장치는 하나의 패키지(A)에서 다수개의 발광부에 각각의 전기 연결이 가능하기 때문에, 상기 제 1 발광부 내지 제 3 발광부를 독립적으로 구동할 수 있다. 예를 들어, 제 1 발광부에만 전원을 인가하는 경우에, 색온도가 6000K 이상인 주광색(daylight)의 백색광을 구현할 수 있으며, 제 2 발광부에만 전원을 인가하는 경우에, 색온도가 6000K 미만의 백색광을 구현할 수 있으며, 제3 발광부에만 전원을 인가할 경우 580nm 이상의 가시광선을 구현할 수 있다. 또한, 제2 발광부와 제3 발광부를 동시에 구동함으로써 색온도 3000K 이하의 온백색(warm white)의 백색광을 구현할 수 있다.
발광 다이오드 칩과 적색 계열의 형광물질을 사용하여 3000K 이하의 낮은 색온도의 백색광을 구현할 수 있다. 그러나, 적색계열의 형광물질은 광 효율이 상대적으로 낮기 때문에 색온도를 낮추기 위해서는 형광물질의 사용량 및 구동전력을 증가시켜야 한다. 이에 따라, 소모전력이 급격히 증가한다. 그러나, 인화물 계열의 발광 다이오드 칩은 발광효율이 높고 장파장 가시광선을 방출하기 때문에, 이러한 발광 다이오드 칩을 함께 사용함으로써, 낮은 색온도의 백색광을 저전력으로 쉽게 구현할 수 있다.
한편, 제 1 발광부와 제2 발광부에만 전원을 인가하거나, 제1 내지 제3 발광부에 동시에 전원을 인가함으로써, 다양안 광스펙트럼을 갖는 백색광을 구현할 수 있으며, 넓은 범위에 걸쳐 다양한 색온도를 구현할 수 있다.
이러한 본 발명의 발광 장치는 다양한 광스펙트럼 및 색온도를 갖는 백색광을 구현할 수 있기 때문에, 하나의 패키지(A)로 원하는 분위기 및 용도에 다양하게 적용할 수 있는 이점이 있다. 예를 들어, 낮에는 제 1 발광부만 구동하여 6000K 이상의 색온도를 갖는 주광색(daylight)의 백색광으로 인해 뇌의 활동성과 집중력을 향상시키고, 밤에는 제 2 발광부와 제3 발광부를 구동하여 3000K 이하의 색온도를 갖는 온백색(warm white)의 백색광으로 인해 편안하고 안락한 휴식을 취할 수 있도록 한다. 특히, 인간의 일주기성 리듬에 따라 빛의 파장 또는 색온도 등을 적절하게 조절함으로써, 건강을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개념 블록도이다.
도 2를 참조하면, 발광 장치는 색온도가 6000K 이상의 주광색(daylight)을 방출하는 제 1 발광부와, 색온도가 6000K 미만의 백색광을 방출하는 제2 발광부와 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩을 포함하는 제3 발광부를 포함하고, 또한 상기 제 1 발광부에 연결되는 제 1 제어부와, 상기 제 2 발광부에 연결되는 제 2 제어부와, 상기 제3 발광부에 연결되는 제3 제어부를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 제어부는 상기 제 1 내지 제3 발광부에 인가되는 전압을 제어한다.
상기 제 1 내지 제 3 제어부는 제 1 내지 제 3 발광부에 각각 인가되는 전압을 제어하기 위한 것으로, 예를 들어 상기 제 1 내지 제 3 제어부는 외부 전원으로부터 입력받은 전압을 시간에 따라 조절하여 출력한다. 이를 위해 상기 제 1 내지 제 3 제어부는 타이머와 전압 컨트롤러 회로를 포함할 수 있다. 즉, 외부 전원으로부터 제어부에 입력되는 전압을 타이머와 전압 컨트롤러 회로를 통해 시간에 따라 조절한 후, 이를 제 1 내지 제 3 발광부에 전달한다.
도 3a 및 도 3b는 상기 제 1 내지 제 3 제어부의 일례를 설명하기 위한 것으로, 제 1 제어부(①)의 경우 도 3a에 도시한 바와 같이 12시간은 외부전원으로부터의 전압을 그대로 전달하고, 이후 12시간 동안은 전압이 인가되지 않도록 한다. 이와 반대로 제 2 제어부(②)의 경우, 도 3b에 도시한 바와 같이 12시간은 외부전원으로부터 전압이 인가되지 않도록 하고, 이후 12시간 동안은 외부전원으로부터의 전압을 그대로 전달한다. 제 3 제어부는 제2 제어부와 동일한 시간 동안 외부전원으로부터의 전압을 그대로 전달할 수 있다. 즉, 하루 중 12시간은 외부 전원을 제 1 발광부에 그대로 전달하여 제 1 발광부만 구동시키고, 이후 12시간은 외부 전원을 제 2 발광부 및 제3 발광부에 그대로 전달하여 제 2 발광부 및 제3 발광부만을 구동시킬 수 있다.
이러한 발광 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 외부 전원은 제 1 내지 제 3 제어부에 인가되어, 상기 제 1 내지 제 3 제어부는 시간에 따라 전압을 조절하여 제 1 내지 제 3 발광부에 인가한다. 앞서 언급한 바와 같이 하루 중 12시간은 외부로부터 인가된 전압을 제 1 발광부에만 그대로 전달하여 구동시키고, 이후 12시간은 외부 전압을 제 2 및 제3 발광부에만 그대로 전달하여 구동시킨다. 즉, 하루 중 12시간, 예를 들어 낮에는 제 1 발광부만 구동하여 색온도가 6000K 이상인 주광색(daylight)의 백색광을 구현할 수 있으며, 이후 12시간, 예를 들어 밤에는 제 2 및 제3 발광부만 구동하여 색온도가 3000K 이하인 온백색(warm white)의 백색광을 구현할 수 있다.
상기에는 제 1 내지 제 3 발광부에 인가되는 전원의 on/off를 예로 들었으나, 이에 한정되지 않고 다양하게 적용할 수 있다. 예를 들어 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 시간에 따라 전압이 증가되거나 감소되도록 하여 제 1 내지 제 3 발광부의 발광 강도가 증가 또는 감소하도록 할 수 있다. 이에 따라 발광 장치에서 방출되는 백색광의 색온도가 점차적으로 높아지거나 낮아지도록 형성할 수 있다.
이러한 발광 장치는 상기 제 1 내지 제 3 제어부를 통해 제 1 내지 제 3 발광부의 구동을 조절할 수 있기 때문에, 원하는 바에 따라 다양하게 적용할 수 있다. 즉, 별도 입력의 필요없이 시간에 따라 자동으로 색온도가 조절되는 발광 장치를 제조할 수 있다. 예를 들어 상술한 바와 같이 낮에는 색온도가 상대적으로 높은 백색광을 구현하고, 밤에는 색온도가 상대적으로 낮은 백색광을 구현하도록 형성할 수 있다. 특히, 인간의 일주기성 리듬에 따라 빛의 파장 또는 색온도 등이 적절하게 조절되도록 적용함으로써, 건강을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
상술한 예는 시간에 따라 전압을 조절하는 제어부에 대해 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상기 제어부는 별도의 입력부를 더 포함하여 사용자가 원하는 대로 색온도의 조절이 가능하도록 형성할 수도 있다. 또한, 제 1 내지 제 3 제어부에 외부 전원이 동시에 인가되는 예를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상기 제 1 내지 제 3 제어부는 별도의 외부 전원에 접속되어 독립적으로 구동할 수 있음은 물론이다. 또한, 하나의 제어부를 이용하여 제2 발광부와 제3 발광부가 같은 시간에 구동되도록 제어할 수도 있으며, 또한 하나의 제어부를 이용하여 제 1 발광부 내지 제 3 발광부를 각각 제어할 수도 있다. 또한, 제2 발광부와 제3 발광부가 동시에 구동되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 발광부와 제3 발광부가 동시에 구동되는 시간대 이외에, 제2 발광부 또는 제3 발광부만 구동되는 시간대를 마련할 수도 있다.
이러한 본 발명의 발광 장치는 다양한 광스펙트럼 및 색온도를 갖는 백색광을 구현할 수 있기 때문에, 하나의 패키지(A)로 원하는 분위기 및 용도에 다양하게 적용할 수 있는 이점이 있다. 예를 들어, 낮에는 제 1 발광부만 구동하여 6000K 이상의 색온도를 갖는 주광색(daylight)의 백색광으로 인해 뇌의 활동성과 집중력을 향상시키고, 밤에는 제 2 발광부와 제3 발광부를 구동하여 3000K 이하의 색온도를 갖는 온백색(warm white)의 백색광으로 인해 편안하고 안락한 휴식을 취할 수 있도록 한다. 특히, 인간의 일주기성 리듬에 따라 빛의 파장 또는 색온도 등을 적절하게 조절함으로써, 건강을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 종래 다양한 광스펙트럼 및 색온도를 갖는 백색광의 구현을 위해 별도의 패키지로 구성하였던 것을 하나의 패키지에 형성함으로써, 공정상 번거로움을 줄이고 공간 효율성을 증대하고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예를 통하여 구체적으로 설명하기로 한다.
[실시예1]
456㎚의 청색광을 방출하는 발광 다이오드 칩과, 515㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,15Ba1,82Sr0,03Si0,99Ge0,01O4: Eu의 형광 물질과, 593㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,05Sr1,72Ca0,23Si0,99Ge0,01O4: Eu의 형광 물질을 이용하여 제 1 발광부를 구성한다.
456㎚의 청색광을 방출하는 발광 다이오드 칩과, 508㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,15Ba1,84Sr0,01Si0,99Zr0,01O4: Eu의 형광 물질과, 605㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,05Sr1,85Ca0,10SiO4:Eu의 형광 물질을 이용하여 제 2 발광부를 구성한다. 이에 더하여, 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩으로 제3 발광부를 구성한다.
도 5는 제 1 발광부의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고, 도 6은 제 2 발광부의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 제 1 발광부는 청색 발광 영역의 발광 강도가 상대적으로 높고, 제 2 발광부는 황색 내지 적색 발광 영역의 발광 강도가 상대적으로 높다. 즉, 제 1 발광부는 상대적으로 색온도가 높고, 제 2 발광부는 상대적으로 색온도가 낮은 것을 알 수 있다.
본 실시예의 제 1 발광부는 9500K의 색온도를 갖고 연색지수 88의 우수한 연색성을 갖는 백색광을 구현한다. 또한 제 2 발광부는 2640K의 색온도를 갖고 연색지수 83의 우수한 연색성을 갖는 백색광을 구현한다.
이와 같은 제 1 발광부와 제 2 발광부를 선택적으로 구동함에 따라, 연색성이 우수하고 다양한 광스펙트럼 및 색온도를 갖는 백색광을 구현할 수 있다. 예를 들어, 낮에는 제 1 발광부만 구동하여 9500K의 상대적으로 높은 색온도를 갖는 백색광을 구현하고, 밤에는 제 2 발광부만 구동하여 2640K의 상대적으로 낮은 색온도를 갖는 백색광을 구현한다. 이에 더하여, 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩을 포함하는 제3 발광부를 추가함으로써, 색온도 2640K 보 다 더 낮은 색온도의 백색광이 구현될 수 있다.
[실시예2]
456㎚의 청색광을 방출하는 발광 다이오드 칩과, 515㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,15Ba1,82Sr0,03Si0,99Ge0,01O4: Eu의 형광 물질과, 600㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,05Sr1,8Ca0,15SiO4:Eu의 형광 물질을 이용하여 제 1 발광부를 구성한다.
456㎚의 청색광을 방출하는 발광 다이오드 칩과, 515㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,15Ba1,82Sr0,03Si0,99Ge0,01O4: Eu의 형광 물질과, 600㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,05Sr1,8Ca0,15SiO4:Eu의 형광 물질을 이용하여 제 2 발광부를 구성하고, 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩으로 제3 발광부를 구성한다.
본 실시예의 제 1 및 제 2 발광부는 상기 두 가지 형광 물질의 조성을 조절하여 다른 색온도 및 연색성을 갖는 백색광을 구현할 수 있다.
도 7은 제 1 발광부의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고, 도 8은 제 2 발광부의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 제 1 발광부는 상대적으로 색온도가 높고, 제 2 발광부는 상대적으로 색온도가 낮은 것을 알 수 있다.
본 실시예의 제 1 발광부는 8800K의 색온도를 갖고 연색 지수 92의 우수한 연색성을 갖는 백색광을 구현한다. 또한 제 2 발광부는 2550K의 색온도를 갖고 80의 연색지수로 우수한 연색성을 갖는 백색광을 구현한다.
이와 같은 제 1 발광부와 제 2 발광부를 선택적으로 구동함에 따라, 연색성이 우수하고 다양한 광스펙트럼 및 색온도를 갖는 백색광을 구현할 수 있다. 예를 들어, 낮에는 제 1 발광부만 구동하여 8800K의 상대적으로 높은 색온도를 갖는 백색광을 구현하고, 밤에는 제 2 발광부만 구동하여 2550K의 상대적으로 낮은 색온도를 갖는 백색광을 구현한다. 또한, 제2 발광부와 제3 발광부를 동시에 구동하여 2550K보다 더 낮은 색온도의 백색광을 구현할 수 있다.
[실시예3]
405㎚의 UV 광을 방출하는 발광 다이오드 칩과, 440㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,02Ba2,8Sr0,2Mg0,98Si2O8 : Eu 의 형광 물질과, 508㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,15Ba1,84Sr0,01Si0,99Zr0,01O4: Eu의 형광 물질과, 565㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,02Ba0,98Sr0,98Ca0,02SiO4: Eu의 형광 물질과, 630㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,15Mg0,85BaP2O7 : Eu, Mn 의 형광 물질을 이용하여 제 1 발광부를 구성한다.
405㎚의 UV 광을 방출하는 발광 다이오드 칩과, 440㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,02Ba2,8Sr0,2Mg0,98Si2O8 : Eu 의 형광 물질과, 515㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,15Ba1,82Sr0,03Si0,99Ge0,01O4: Eu의 형광 물질과, 593㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,05Sr1,72Ca0,23Si0,99Ge0,01O4: Eu의 형광 물질과, 630㎚의 발광 피크를 갖는 Cu0,15Mg0,85BaP2O7 : Eu, Mn 의 형광 물질을 이용하여 제 2 발광부를 구성하고, 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩으로 제3 발광부를 구성한다.
도 9는 제 1 발광부의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고, 도 10은 제 2 발광부 의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 제 1 발광부는 상대적으로 색온도가 높고, 제 2 발광부는 상대적으로 색온도가 낮은 것을 알 수 있다.
본 실시예의 제 1 발광부는 8800K의 색온도를 갖고 연색 지수 88의 우수한 연색성을 갖는 백색광을 구현한다. 또한 제 2 발광부는 2600K의 색온도를 갖고 95의 연색지수로 우수한 연색성을 갖는 백색광을 구현한다.
이와 같은 제 1 발광부와 제 2 발광부를 선택적으로 구동함에 따라, 연색성이 우수하고 다양한 광스펙트럼 및 색온도를 갖는 백색광을 구현할 수 있다. 예를 들어, 낮에는 제 1 발광부만 구동하여 8800K의 상대적으로 높은 색온도를 갖는 백색광을 구현하고, 밤에는 제 2 발광부만 구동하여 2600K의 상대적으로 낮은 색온도를 갖는 백색광을 구현한다. 또한, 제2 발광부와 제3 발광부를 동시에 구동하여 2600K보다 더 낮은 색온도의 백색광을 구현할 수 있다.
본 실시예들에 있어, 제2 발광부가 3000K 이하의 색온도를 갖는 백색광을 구현하는 것을 나타내었으나, 상기 제2 발광부의 적색계열의 형광물질 사용량을 감소시키어 3000K~6000K의 색온도를 갖도록 구성할 수도 있으며, 제2 발광부와 제3 발광부를 동시에 구동하여 3000K 이하의 색온도를 갖는 백색광을 구현할 수 있다. 이 경우, 광효율이 낮은 적색 계열의 형광체 사용량을 감소시키고, 발광효율이 높은 제3 발광부를 이용함으로써 소모전력을 감소시킬 수 있다.
도 11 내지 도 15는 본 발명에 따른 발광 장치를 다양한 구조에 적용한 예를 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 발광 장치는 기판(10)과, 상기 기판(10) 상에 형성된 제 1 발광부(200), 제 2 발광부(300) 및 제3 발광부(400)를 포함한다.
상기 제 1 발광부(200)는 제 1 발광 다이오드 칩(20)과 제 1 형광 물질(30)을 포함하고, 제 1 형광 물질(30)은 경화성 수지(50), 예를 들어 에폭시 수지 또는 실리콘 수지에 혼합된 형태로 제 1 발광 다이오드 칩(20) 상에 도팅하여 형성된다. 상기 제1 발광 다이오드 칩(20) 상에 본딩와이어(40)가 본딩될 수 있다. 상기 제 1 발광부(200)는 상기 제 1 발광 다이오드 칩(20)에서 발광되는 광과, 제 1 형광 물질(30)에 의해 파장 변환되는 광의 혼합으로 색온도가 6000K 이상인 주광색의 백색광을 구현한다.
마찬가지로, 상기 제 2 발광부(300)는 제 2 발광 다이오드 칩(60)과 제 2 형광 물질(70)을 포함하고, 상기 제 2 형광 물질(70)은 경화성 수지(90)에 혼합된 형태로 제 2 발광 다이오드 칩(60) 상에 도팅하여 형성된다. 또한, 상기 제2 발광 다이오드 칩(60) 상에 본딩와이어(80)가 본딩될 수 있다. 상기 제 2 발광부(300)는 상기 제 2 발광 다이오드 칩(60)에서 발광되는 광과, 제 2 형광 물질(70)에 의해 파장 변환되는 광의 혼합으로 색온도가 6000K 미만인 온백색의 백색광을 구현한다.
한편, 상기 제3 발광부(400)는 제3 발광 다이오드 칩(65)를 포함한다. 상기 제3 발광 다이오드 칩(65) 상에 경화성 수지(95)를 도팅하여 밀봉될 수 있다. 또한, 제3 발광 다이오드 칩(65) 상에 본딩와이어(85)가 본딩될 수 있다. 상기 제3 발광 다이오드 칩(65)은 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출한다.
상기 기판(10)은 제 1 내지 제 3 발광부(200, 300, 400)가 형성되는 영역에 소정의 홈(100)을 가질 수 있으며, 상기 홈의 측벽면은 소정의 기울기를 가질 수 있다. 도 12를 참조하면, 홈(100)이 형성된 기판(10)과, 상기 홈(100)의 하부면에 형성된 제 1 발광부(200), 제 2 발광부(300) 및 제3 발광부(400)를 포함한다. 제 1 발광 다이오드 칩(20) 및 제 1 형광 물질(30)을 포함하는 제 1 발광부(200)와, 제 2 발광 다이오드 칩(60) 및 제 2 형광 물질(70)을 포함하는 제 2 발광부(300), 및 제3 발광 다이오드 칩(65)을 포함하는 제3 발광부(400)는 홈(100)의 하부면에 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 형광 물질(30, 70)이 혼합된 경화성 수지(50, 90)와 경화성 수지(95)가 상기 제 1 내지 제 3 발광 다이오드 칩(20, 60, 65)의 상부에 각각 도팅되어 형성된다. 소정의 기울기를 갖는 홈(100)의 측벽면으로 인해 발광 다이오드 칩(20, 60, 65)에서 발광하는 광의 반사를 극대화하고 발광 효율을 증대시킬 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 제 1 내지 제 3 발광부(200, 300, 400)의 보호를 위해 상기 홈(100)의 내부에 투명한 경화성 수지를 충진한 몰딩부가 더 형성될 수도 있다. 한편, 상기 제2 발광부(200)는 광효율이 상대적으로 낮은 형광물질을 포함하므로, 제2 발광부의 광세기를 확보하기 위해, 도시된 바와 같이, 제1 및 제3 발광부에 비해 홈(100)의 측벽면으로부터 상대적으로 멀리 떨어져 배치될 수 있다. 이에 따라,즉, 상기 제2 발광부(300)는 상기 제1 및 제3 발광부 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
또한 제 1 발광부(200) 내지 제 3 발광부(400)가 분리되도록 각 발광부에 대응하는 홈을 형성할 수도 있다. 도 13을 참조하면, 각 발광부(200, 300, 400)를 분리하도록 다수의 홈(110)이 형성된 기판(10)과, 상기 홈의 하부면에 각각 분리되어 형성된 제 1 발광부(200), 제 2 발광부(300) 및 제3 발광부(400)를 포함한다. 즉, 하나의 홈(110)의 하부면에 제 1 발광 다이오드 칩(20)이 실장되고, 홈(110)의 내부를 제 1 형광 물질(30)과 경화성 수지의 혼합물(50)로 충진하여 제 1 발광부(200)가 형성되고, 마찬가지로 제 2 발광부(300)가 형성될 수 있다. 또한, 다른 홈(110)의 내부에 제3 발광 다이오드 칩(65)이 실장되고, 홈의 내부를 경화성 수지로 충진할 수 있다. 이때, 상기 각 홈의 측벽면에 소정의 기울기를 형성하여 발광 다이오드 칩(20, 60, 65)에서 발광하는 광의 반사를 극대화하고 발광 효율을 증대시킬 수 있다.
상기 홈의 측벽면은 직선면이 아니라 곡면으로 형성될 수도 있다. 도 14를 참조하면, 곡면의 측벽면을 갖는 홈(120)이 형성된 기판(10)과, 상기 홈(120)의 하부면에 형성된 제 1 발광부(200), 제 2 발광부(300) 및 제3 발광부(400)를 포함한다. 또한, 홈(120) 하부의 소정 영역에 상기 제 1 발광부(200)와 상기 제 2 발광부(300)를 분리하는 소정의 격벽(130)을 포함할 수 있다. 상기 격벽(130)은 도 13의 경우와 마찬가지로 기판(10)의 높이와 동일한 높이로 형성될 수도 있으나, 도 14에 도시한 바와 같이 기판(10)의 높이보다 작은 높이로 형성되어 제 1 발광부(200) 내지 제3 발광부(300)를 분리하고, 상기 제 1 발광부(200) 내지 제 3 발광부(300)를 공통적으로 봉지하는 몰딩부(140)가 더 형성될 수 있다. 이는 제 1 내지 제 3 발광부(200, 300, 400)를 보호하는 동시에, 방출되는 광의 혼색을 용이하게 하는 이점이 있다. 한편, 제1 내지 제3 발광부들(200, 300, 400)을 공통적으로 봉지하는 몰딩부(140)가 형성될 경우, 상기 제3 발광 다이오드 칩(65)을 밀봉하는 경화성 수지(95)는 생략될 수도 있다.
도 15를 참조하면, 발광 다이오드 칩(20, 60, 65)으로부터의 열을 효과적으로 방출하기 위한 구조에 적용한 예를 도시한 것으로, 발광 장치는 히트 싱크(160)와, 상기 히트 싱크(160) 상에 형성된 제 1 발광부(200), 제 2 발광부(300) 및 제3 발광부(400)를 포함하고, 상기 히트 싱크(160)를 둘러싸는 하우징(150)과, 외부 전원의 공급을 위해 상기 하우징(150)의 외부로 돌출형성된 리드 프레임(170, 180)과, 상기 제 1 내지 제 3 발광부(200, 300, 400)를 봉지하는 몰딩부(190)를 포함한다. 이때 히트 싱크(160)는 열전도성이 우수한 재질, 예를 들어 금속과 같은 물질을 사용하여 발광 다이오드 칩(20, 60, 65)에서 발산되는 열의 방출을 더욱 효과적으로 할 수 있다.
상기 히트 싱크(160)는 경화성 수지(50, 90, 95)가 발광 다이오드 칩(20, 60)의 상부에 쉽게 도팅되도록 각 발광부(200, 300, 400)에 대응하여 돌출형성된 돌출부를 포함한다. 물론 이에 한정되지 않고, 히트 싱크의 편평한 면에 발광부가 형성될 수 있고, 또한 히트 싱크는 소정의 홈을 포함하여 홈의 하부면에 발광부가 형성될 수도 있다.
다양한 적용예들에 있어서, 제2 발광부와 제3 발광부를 서로 이격시켜 배치하는 것으로 설명하였으나, 제2 발광부와 제3 발광부는 동일한 홈 내에 함께 형성될 수 있으며, 제2 발광 다이오드 칩(60)과 제3 발광 다이오드 칩(65) 상부를 제2 형광물질을 포함하는 경화성 수지로 도팅할 수도 있다.
상술한 설명은 제 1 내지 제 3 발광부를 구성하는 발광 다이오드 칩의 개수를 각각 하나로 형성하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제 1 내지 제 3 발광부를 구성하는 발광 다이오드 칩의 개수를 다수개로 형성할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 다양한 구조의 제품에 응용될 수 있으며, 일반 조명 장치에도 응용가능하다. 일반 조명 장치에 적용되기 위해서는 50 내지 80개 정도로 많은 수의 발광 다이오드를 필요로 한다. 이를 위해 기판 상에 상술한 바와 같이 다양한 구조로 제조된 패키지를 실장하여 구성할 수 있으며, 또한 기판 상에 다수개의 발광 다이오드 칩을 직접 실장하여 구성할 수도 있다.
도 16에 도시한 바와 같이, 다수개의 도트(500)를 포함하는 기판(600)에 있어서, 각 도트(500)는 제 1 발광부 내지 제 3 발광부를 포함하여 구성할 수 있다. 즉, 각 도트(500)에서 주광색 및 온백색의 백색광을 구현할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 각 도트(500)는 제 1 발광부 내지 제 3 발광부 중 어느 하나를 포함하여 구성할 수도 있다. 즉, 제 1 발광부를 포함한 도트와, 제 2 발광부를 포함한 도트 및 제3 발광부를 포함한 도트를 인접하게 반복배치하여 구성하거나, 제 1 발광부를 포함한 도트들이 밀집된 영역과 제 2 발광부를 포함한 도트들이 밀집된 영역 및 제3 발광부를 포함한 도트들이 밀집된 영역을 구분하여 구성할 수 있다. 또한, 제2 및 제3 발광부를 하나의 도트 내에 함께 형성할 수도 있다. 이는 공정상 편의 또는 원하는 목적에 따라 다양하게 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 제1 발광부와 제2 발광부가 각각 색온도 6000K를 기준으로 주광색 및 온백색을 구현하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 제1 발광부는 제2 발광부에 비해 상대적으로 높은 색온도를 가질 수 있으며, 바람직하게, 상기 제1 발광부와 제2 발광부를 나누는 기준은 4000K~6000K 범위 내의 색온도일 수 있다. 따라서, 상대적으로 높은 색온도를 갖는 백색광을 방출하는 제1 발광부와, 상대적으로 낮은 색온도를 갖는 백색광을 방출하는 제2 발광부와, 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 제3 발광 다이오드 칩을 포함하는 제3 발광부를 포함하고, 상기 제2 발광부와 제3 발광부에 의해 색온도 3000K 이하의 온백색이 구현되는 발광장치가 제공될 수 있다. 이에 따라, 다양한 색온도의 백색광을 구현할 수 있는 발광장치가 제공된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 하나의 패키지 내에 다수의 발광부를 형성함으로써, 다양한 광스펙트럼 및 색온도를 갖는 백색광을 구현하여 원하는 분위기 및 용도에 다양하게 적용할 수 있는 이점이 있다. 특히, 인간의 일주기성 리듬에 따라 빛의 파장 또는 색온도 등을 적절하게 조절함으로써, 건강을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 종래 별도의 패키지로 구성하였던 것을 하나의 패키지에 형성함으로써, 공정상 번거로움을 줄이고 공간 효율성을 증대하고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
더욱이 580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩을 함께 사용함으로써 소비전력 및 형광체 사용량을 크게 증가시키지 않으면서 낮은 색 온도의 백색광을 구현할 수 있다.

Claims (18)

  1. 제1 발광 다이오드 칩 및 제1 형광물질을 포함하고, 색온도가 6000K 이상인 주광색을 방출하는 제 1 발광부;
    제2 발광 다이오드 칩 및 제2 형광물질을 포함하고, 색온도가 6000K 미만인 백색광을 방출하는 제 2 발광부; 및
    580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 제3 발광 다이오드 칩을 포함하는 제3 발광부를 포함하고,
    상기 제2 및 제3 발광부는 상기 제1 발광부로부터 독립적으로 구동 가능하고,
    상기 제2 발광부에서 방출된 백색광과 상기 제3 발광부에서 방출된 광에 의해 색온도 3000K 이하의 온백색이 구현되는 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 1로 표현되는 형광물질을 포함하고,
    <화학식 1>
    a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · dAl2O3 · e(MⅢO) · f(MⅣ 2O3) · g(MⅤ oOp) · h(MⅥ xOy)
    상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Sc, B, Ga, In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Si, Ge, Ti, Zr, Mn, V, Nb, Ta, W, Mo을 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, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 a, b, c, d, e, f, g, o, p, h, x, y는 0< a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤2, 0≤d≤8, 0≤e≤4, 0≤f≤3, 0≤g≤8, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 0≤h≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 2로 표현되는 형광물질을 포함하고,
    <화학식 2>
    a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · 4-a-b-c(MⅢO) · 7(Al2O3) · d(B2O3) · e(Ga2O3) · f(SiO2) · g(GeO2) · h(MⅣ xOy)
    상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Au를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, In, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 a, b, c, d, e, f, g, h, x, y는 0< a≤4, 0≤b≤2, 0≤c≤2, 0≤d≤1, 0≤e≤1, 0≤f≤1, 0≤g≤1, 0< h≤0.5, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 3으로 표현되는 형광물질을 포함하고,
    <화학식 3>
    a(MⅠO) · b(MⅡO) · c(Al2O3) · d(MⅢ 2O3) · e(MⅣO2) · f(MⅤ xOy)
    상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 B, Ga, In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Si, Ge, Ti, Zr, Hf을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 a, b, c, d, e, f, x, y는 0< a≤1, 0≤b≤2, 0< c≤8, 0≤d≤1, 0≤e≤1, 0< f≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 4로 표현되는 형광물질을 포함하고,
    <화학식 4>
    a(MⅠO) · b(MⅡO) · c(MⅢX) · d(MⅢ 2O) · e(MⅣ 2O3) · f(MⅤ oOp) · g(SiO2) · h(MⅥ xOy)
    상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Al, Ga, In, B을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Ge, V, Nb, Ta, W, Mo, Ti, Zr, Hf, P을 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, Lu을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 X는 F, Cl, Br, 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≤5의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 5로 표현되는 형광물질을 포함하고,
    <화학식 5>
    a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · d(Sb2O5) · e(MⅢO) · f(MⅣ xOy)
    상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Bi, Sn, Sc, Y, La, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Gd을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 X는 F, Cl, Br, I를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 a, b, c, d, e, f, g, o, p, h, x, y는 0< a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤4, 0< d≤8, 0≤e≤8, 0≤f≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 6으로 표현되는 형광물질을 포함하고,
    <화학식 6>
    a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · dGeO2 · e(MⅢO) · f(MⅣ 2O3) · g(MⅤ oOp) · h(MⅥ xOy)
    상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상 기 MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Sc, Y, B, Al, Ga, In, La을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Si, Ti, Zr, Mn, V, Nb, Ta, W, Mo을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅥ은 Bi, Sn, Pr, Sm, Eu, Gd, Dy을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, X는 F, Cl, Br, 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≤2, 0≤c≤10, 0< d≤10, 0≤e≤14, 0≤f≤14, 0≤g≤10, 0≤h≤2, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 발광부는 하기 화학식 7로 표현되는 형광물질을 포함하고,
    <화학식 7>
    a(MⅠO) · b(MⅡ 2O) · c(MⅡX) · dP2O5 · e(MⅢO) · f(MⅣ 2O3) · g(MⅤO2) · h(MⅥ xOy)
    상기 MⅠ은 Pb, Cu를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅡ은 Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅢ은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅣ은 Sc, Y, B, Al, La, Ga, In을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅤ은 Si, Ge, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mo을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, 상기 MⅥ은 Bi, Sn, Pr, Sm, Eu, Gd, Dy, Ce, Tb을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 원소가 선택되고, X는 F, Cl, Br, 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≤12, 0≤c≤16, 0< d≤3, 0≤e≤5, 0≤f≤3, 0≤g≤2, 1≤x≤2, 1≤y≤5의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 발광부는 다수개의 형광물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩은 청색 또는 UV 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광부, 제 2 발광부 또는 제3 발광부 중 적어도 어느 하나에 인가되는 전압을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는 외부로부터 입력받은 전압을 시간에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어부는 24시간을 주기로 외부로부터 입력받은 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  14. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 발광부 내지 제3 발광부가 하나의 패키지 내에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 패키지는 기판을 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 발광 다이오드 칩은 상기 기판 상부에 실장되고,
    상기 제 1 및 제 2 발광부의 형광 물질은 각각 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩 상부에 배치된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 패키지는 상기 발광 다이오드 칩에서 발생되는 열을 방출하는 히트 싱크를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 발광 다이오드 칩은 상기 히트 싱크의 상부에 실장되고,
    상기 제 1 및 제 2 형광 물질은 각각 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩 상부에 배치된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2 발광부는 상기 제1 및 제3 발광부에 비해 상기 패키지의 중심에 가깝게 배치된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  18. 제1 발광 다이오드 칩 및 제1 형광물질을 포함하고, 상대적으로 높은 색온도의 백색광을 방출하는 제 1 발광부;
    제2 발광 다이오드 칩 및 제2 형광물질을 포함하고, 상대적으로 낮은 색온도의 백색광을 방출하는 제 2 발광부; 및
    580nm 이상의 가시광선 영역의 광을 방출하는 제3 발광 다이오드 칩을 포함하는 제3 발광부를 포함하고,
    상기 제2 및 제3 발광부는 상기 제1 발광부로부터 독립적으로 구동 가능하고,
    상기 제2 발광부에서 방출된 백색광과 상기 제3 발광부에서 방출된 광에 의해 색온도 3000K 이하의 온백색이 구현되는 발광 장치.
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