KR20090044788A - 교류용 백색 발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류전원에 의해 동작하는 발광 소자에 있어서, 청색광을 포함하는 제1 파장 영역의 광을 방출하는 제1 발광부와, 상기 제1 파장 영역보다 긴파장을 가지는 제 2 파장 영역의 광을 방출하는 제2 발광부와, 상기 제1 발광부로부터 방출된 제 1 파장 영역의 광에 의해 상기 제 1 파장 영역과 다른 제3 파장 영역의 광을 방출하는 형광체를 포함하는 몰딩부를 포함하되, 상기 제1 파장 영역의 광과 상기 제2 파장 영역의 광과 상기 제3 파장 영역의 광이 혼색되어 웜 백색광(warm white light)이 만들어지는 것을 특징으로 하는 교류용 백색 발광 소자를 제공한다.

발광다이오드, 적색, 청색, 앰버, 백색광, 웜화이트

Description

교류용 백색 발광 소자{WHITE LIGHT EMITTING DEVICE FOR AC POWER OPERATION}

본 발명은 교류용 백색 발광 소자에 관한 것으로, 더 상세하게는 청색광을 방출하는 발광 다이오드 칩과 형광체를 이용하여 웜 백색광을 구현할 때 높은 광효율과 신뢰성을 가지며 교류 전원에서 동작이 가능한 교류용 백색 발광 소자에 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 이용 한 발광 장치는 자동차용 및 조명용 제품에 응용되면서, 그 수요가 급속히 증가할 것으로 예상된다.

웜 백색 발광 다이오드는 백색 발광 다이오드보다 색감이 따뜻하여 일반 조명으로 사용하기 적합한 제품이다. 따라서, 웜 백색 발광 다이오드는 앞으로의 조명 시장을 대체할 수 있는 큰 가능성을 지닌 제품이다.

종래의 경우 웜 백색 발광 다이오드를 구현하는 방법은 청색 칩위에 웜 백색용 형광체를 도포하고 봉지제로 덮어 제작한 후 전원을 인가하는 것이다. 이때, 형광체의 양에 따라 다양한 영역대의 웜 백색 좌표를 만들 수 있다.

그러나, 웜 백색 발광 다이오드가 조명으로 자리를 잡기 위해서는 무엇보다도 광량과 신뢰성이 보장되어야 한다. 하지만, 종래의 경우에는 형광체를 이용하여 웜 백색을 구현하는 웜 백색 발광 다이오드는 동일한 방법으로 제작되고 있는 백색 발광 다이오드에 비하여 광량이 떨어지고 신뢰성이 좋지 않다는 문제점을 가지고 있다. 이는 웜 백색 발광 다이오드의 제작시에 사용되는 형광체가 백색 발광 다이오드에 사용되는 형광체에 비하여 광효율이 떨어지고 외부 환경에 의해 더 큰 영향을 받기 때문이다.

한편, 교류용 발광 다이오드는 컨버터를 사용해야 하는 직류용 발광 다이오드에 비해 상용 전압에서 직접 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 청색광을 방출하는 발광 다이오드 칩과 형광체를 이용하여 웜 백색광을 구현할 때 높은 광효율과 신뢰성을 가지며 교류 전원에서 동작이 가능한 교류용 백색 발광 소자를 제공하는데 있다.

이러한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 교류전원에 의해 동작하여 웜백색광을 방출하는 교류용 백색 발광 소자를 제공한다. 상기 교류용 백색 발광 소자는 청색광을 포함하는 제1 파장 영역의 광을 방출하는 제1 발광부와, 상기 제1 파장 영역보다 긴파장을 가지는 제 2 파장 영역의 광을 방출하는 제2 발광부와, 상기 제1 발광부로부터 방출된 제 1 파장 영역의 광에 의해 상기 제 1 파장 영역과 다른 제3 파장 영역의 광을 방출하는 형광체를 포함하는 몰딩부를 포함한다. 상기 제1 파장 영역의 광과 상기 제2 파장 영역의 광과 상기 제3 파장 영역의 광이 혼색되어 웜 백색광(warm white light)이 만들어진다.

바람직하게는, 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부의 각각은, P-N 접합을 갖는 반도체층으로 이루어지며, 전기적으로 분리되어 형성된 상태에서 금속 배선을 통하여 직렬 연결된 복수개의 발광셀들을 포함하며, 상기 발광셀들은 상기 교류 전원에 의해 동작한다.

바람직하게는, 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부의 각각에 형성된 발광셀들의 크기 또는 개수 중 적어도 하나는, 상기 제1 파장 영역의 광과 상기 제2 파장 영역의 광과 상기 제3 파장의 광에 의한 혼색광이 상기 웜 백색광의 색좌표를 만족하도록 결정된다.

바람직하게는, 상기 제2 발광부는, 적색광을 방출하는 발광부 또는 앰버광을 방출하는 발광부 중 적어도 하나를 포함한다.

바람직하게는, 상기 형광체는, 상기 제1 발광부로부터 방출된 제1 파장의 광의 일부와 혼색되어 백색광을 방출시키도록 상기 제1 발광부로부터 방출된 광에 의해 여기되어 상기 제3 파장의 광을 방출하는 형광체이다. 상기 제1 파장 영역의 광과 상기 제2 파장 영역의 광과 상기 제3 파장의 광에 의한 혼색광은 웜 백색광의 색좌표를 가진다.

바람직하게는, 상기 형광체는, 상기 제1 발광부로부터 방출된 제1 파장의 광의 일부와 혼색되어 백색광을 방출시키도록 상기 제1 발광부로부터 방출된 광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하는 녹색 형광체, 황색광을 방출하는 황색 형광체, 적색광을 방출하는 적색 형광체중 적어도 하나를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나에 인가되는 전류를 조절하는 제어부를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 교류 전원에 의해 동작할 수 있는 복수의 발광셀들로 이루어진 제1 발광부 및 제2 발광부에서 각각 방출되는 청색광 및 장파장의 광과, 몰딩부에 혼입된 형광체으로부터 방출되는 광에 의해 웜 백색광을 구현할 수 있음에 따라, 종래에 단순히 청색광과 형광체로부터 방출되는 광에 의해 구현되던 웜 백색 광에 비하여 훨씬 개선된 광효율을 가지며 상용 전압에 의해 쉽게 구동시킬 수 있는 웜 백색광 조명 장치를 구현할 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 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 교류용 백색 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교류용 백색 발광 소자의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교류용 백색 발광 소자는 리플렉터 구조타입의 표면실장형인 백색 발광 소자로서, 사출, 프레싱 또는 가공에 의해 요홈부가 형성된 프레임 본체(1)에 히트 싱크(2)가 설치되고, 히트 싱크(2)위에 발광 다이오드 칩(3)이 설치된다.

발광 다이오드 칩(3)은 서브 마운트(400)에 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드 칩(100), 적색광을 방출하는 적색 발광 다이오드 칩(200), 앰버광을 방출하는 앰버 발광 다이오드 칩(300)이 서로 적절하게 배열되어 이루어져 있다. 이들 발 광 다이오드 칩들(100, 200, 300)은 예를 들어, 사파이어(Al₂O₃)를 기판으로 하는 GaN, InGaN, AlGaInN 계열의 발광 다이오드이거나, SiC 재질을 기판으로 하는 GaN, InGaN, AlGaInN 계열의 발광 다이오드가 사용될 수 있다. 또는 임의의 기판을 사용하여 제작된 GaN, InGaN, AlGaInN 계열의 발광 다이오드가 사용될 수 있다. 또한, 이들 발광 다이오드 칩들(100, 200, 300)의 각각은 교류전원에서 동작할 수 있는 복 수개의 발광셀들로 이루어져 있다. 도 1에서 청색 발광 다이오드 칩(100), 적색 발광 다이오드 칩(200), 앰버 발광 다이오드 칩(300)의 내에 격자모양으로 도시된 것은 각각의 발광셀들을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 교류용 백색 발광 소자에 사용될 수 있는 청색 발광 다이오드 칩(100)의 구조를 보여준다. 여기에서는 청색 발광 다이오드 칩에 대하여서 설명하지만, 적색 발광 다이오드 칩(200), 앰버 발광 다이오드(300)도 마찬가지 구조로 되어 있다.

도 3을 참조하면, 청색 발광 다이오드 칩(100)은 기판(110)과, 기판(110) 상에 형성된 버퍼층(120)과, 버퍼층(120)상에 형성된 u-GaN층(130)과, u-GaN층(130)상에 패터닝된 복수개의 발광셀들(100-1 내지 100-n)과, 상기 복수개의 발광셀들(100-1 내지 100-n)을 직렬 연결하기 위한 금속배선들(180-1 내지 180-n-1)을 포함한다.

기판(110)은 사파이어, 스피넬(spinel), Si 기판, SiC 기판, ZnO 기판, GaAs 기판, GaN 기판 등이 사용될 수 있다.

상기 버퍼층(120)은 그 상부에 형성될 반도체층들과 상기 기판(110) 사이의 격자 불일치를 완화하기 위해 사용되며, 예를 들어 Al_xIn_yGa_{1 -x- y}N(0≤x,y,x+y≤1) 버퍼층일 수 있다. 또한, 상기 발광셀들은 서로 전기적으로 분리되어야 한다.

한편, 상기 복수개의 발광셀들(100-1 내지 100-n) 각각은 PN접합된 질화물 반도체층을 포함한다.

본 실시예에서, 상기 발광셀들 각각은 N형 반도체층(140)과, 상기 N형 반도체층(140) 상의 소정영역에 형성된 활성층(150)과, 상기 활성층(150) 상에 형성된 P형 반도체층(160)을 포함한다. 상기 N형 반도체층(140) 상부면의 적어도 일부가 노출된다. 상기 N형 반도체층(140) 및 P형 반도체층(160) 상에 오믹금속층(170, 175)이 형성될 수 있다. 또한, N형 반도체층(140) 또는 P형 반도체층(160) 상에 1x 10¹⁹~1 x 10²²/cm³ 농도의 고농도 N형 반도체 터널링층이나 세미메탈(semi-metal)층이 형성되고 그 위에 투명전극층(미도시)이 더 형성될 수도 있다.

N형 반도체층(140)은 N형 불순물이 주입된 GaN 계열, 예컨대 N형 Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0≤x,y,x+y≤1)막일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한, P형 반도체층(160)은 P형 분순물이 주입된 GaN 계열, 예컨대 P형 Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x,y,x+y≤1)막일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 반도체층으로 형성될 수 있다.

상기 N형 반도체층(140) 및 P형 반도체층(160)은 In_xGa_{1 -x}N(0≤x＜1)막 또는 Al_xGa_1-xN(0≤x≤1)막일 수 도 있다.

상기 N형 반도체층(140)은 실리콘(Si)을 도우핑하여 형성할 수 있으며, P형 반도체층(160)은 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)을 도우핑하여 형성할 수 있다.

활성층(150)은 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, InGaN을 포함하여 이루어진다. 상기 활성층(150)을 이루는 물질의 종류에 따라 발광셀에서 방출되는 발광 파장이 결정된다. 상기 활성층(150)은 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 상기 장벽층과 우물층은 일반식 Al_xIn_yGa_{1 -x- y}N(0≤x,y,x+y≤1)으로 표현되는 2원 내지 4원 화합물 반도체층들일 수 있다.

상기 발광셀들은 금속배선들(180-1 내지 180-n-1)을 통해 직렬 연결된다. 본 실시예에서, 상기 금속배선들은 AC 파워 서플라이에 의해 구동될 수 있는 개수의 발광셀들(100-1 내지 100-n)이 직렬 연결된다. 즉, 발광소자에 인가되는 교류 구동전압/전류와 단일의 발광셀을 구동하기 위해 필요한 전압에 의해 직렬 연결될 발광셀들(100)의 개수가 한정된다.

도 3에 도시된 바와 같이, n개의 발광셀들(100-1 내지 100-n)이 직렬 연결된 발광소자에 있어서, 제1 발광셀(100-1)의 N형 반도체층(140)과 제 2 발광셀(100-2)의 P형 반도체층(160)이 제 1 금속배선(180-1)을 통해 접속되고, 제2 발광셀(100-2)의 N형 반도체층(140)과 제3 발광셀(미도시)의 P형 반도체층(미도시)이 제2 금속배선(180-2)을 통해 접속된다. 그리고, 제 n-2 발광셀(미도시)의 N형 반도체층(미도시)과 제 n-1 발광셀(100-n-1)의 P형 반도체층(160)이 제n-2 금속배선(180-n-2) 을 통해 접속되고, 제n-1 발광셀(100-n-1)의 N형 반도체층(140)과 제n 발광셀(100-n)의 P형 반도체층(160)이 제n-1 금속배선(180-n-1)을 통해 접속된다.

상기 직렬연결된 발광셀들은, 국제공개번호 WO 2004/023568(Al)호에 개시된 바와 같이, LED 어레이를 구성한다. 한편, 상기 발광소자는 서로 역병렬로 연결된 두개의 LED 어레이들을 포함하여, 교류전원하에서 조명용으로 사용될 수 있다. 상기 제1 발광셀(100-1)의 P형 반도체층(160) 및 제n 발광셀(100-n)의 N형 반도체층(140)에 각각 교류전원에 전기적으로 연결하기 위한 P형 패드 및 N형 패드(미도시)가 형성될 수 있다.

발광 다이오드 칩(3)의 상부에는 발광 다이오드 칩(3)으로부터 방출된 광의 일부와 혼색되어 웜 백색광을 방출시키도록 발광 다이오드 칩(3)으로부터 방출된 광에 의해 파장 변환되는 형광체를 포함하는 투명 수지 몰드(4)가 프레임 본체(1)내에 형성된다. 웜 백색광은 예를 들어 색온도가 6000K 미만인 온백색의 백색광일 수 있다.

상기 형광체는 예를 들어, 하나의 황색 발광 형광체를 포함할 수 있다. 이에 따라, 청색 발광 다이오드 칩(120)에서 발광되는 청색광, 적색 발광 다이오드 칩(130)으로부터 발광되는 적색광, 앰버 발광 다이오드 칩(140)에서 발광되는 앰버광과, 형광체에 의해 파장변환되는 황색광의 혼합으로 원하는 광스펙트럼 및 색온도 특성을 갖는 백색광을 구현할 수 있다.

발광 다이오드 칩(3)은 외부의 교류 전원에 연결되기 위해 두 개의 전극들을 구비한다. 전극들은 발광 다이오드(100)의 동일 측면(side) 또는 서로 반대 측면 상에 위치할 수 있다. 전극들은 접착제를 통해 리드단자에 전기적으로 연결되거나, 세금선을 통해 리드단자에 연결될 수 있다. 여기에서는, 프레임의 양측에 애노드 리드(8) 및 캐소드 리드(7)를 세금선(8a, 7a)으로 접속시키도록 하였다.

여기에서는, 사출, 프레싱 또는 가공에 의해 형성된 프레임 본체(1)에 히트 싱크(2)를 개재하여 요홈부를 형성하고, 히트 싱크(2)에 발광 다이오드 칩(3)을 설치하고, 프레임의 양측에 설치된 단자인 애노드리드 및 캐소드리드를 세금선으로 접속시키도록 구성된 리플렉터 구조타입의 표면 실장형으로 구현되었지만, 여러 가지 변형이 가능하다.

일변형예로서 리드 프레임(미도시됨)의 선단에 반사컵 또는 반사판 모양의 댐모양으로 요홈부를 형성하고 그 요홈부에 발광 다이오드 칩(3)을 설치하고, 프레임 요부에 설치된 단자인 애노드 리드와 캐소드 리드를 세금선으로 연결시켜 형성된 리드타입의 백색 발광 소자로 구현할 수 있다.

리드타입의 경우에는 발광 다이오드 칩(3)의 상부면을 포함하여 요홈부 내부로 형광체를 포함하는 투광성 수지 몰드(4)를 요홈부 상면과 동일면을 갖게 충진시키고, 투광성 수지 몰드 및 애노드와 캐소드의 일부를 포함하여 투광성 외장재로 코팅시켜서 구현할 수 있다.

다른 변형예로서 사출, 프레싱 또는 가공에 의해 형성된 프레임 요부에 요홈부를 형성하고 그 요홈부에 발광 다이오드를 설치하고, 프레임 요부에 설치된 단자인 애노드리드 및 캐소드리드를 세금선으로 접속시키도록 형성된 PCB(printed circuit board)타입의 표면 실장형의 백색 발광 소자로 구현할 수 있다.

표면 실장형의 경우에는 발광 다이오드 칩(3)의 상부면을 포함하여 프레임 본체(1)의 내부로 형광체를 포함하는 투광성 수지 몰드(4)를 프레임 본체(1)의 상면과 동일면을 갖게 충진시켜서 이루어지도록 구현할 수 있다.

한편, 형광체(5)는 발광 다이오드(100) 상부에 위치하여, 발광 다이오드(100)에서 방출된 광의 일부를 그 보다 상대적으로 장파장인 광으로 변환시킨다.

이때, 형광체(5)는 투명 수지 몰드(4) 내에 분산되어 위치된다.

투명 수지 몰드(4)는 발광 다이오드 칩(3)을 덮어, 수분 또는 외력과 같은 외부환경으로부터 발광 다이오드 칩(3)을 보호한다. 투명 수지 몰드(4)는 에폭시 또는 실리콘(silicone)일 수 있으며, 도시한 바와 같이 프레임 본체(1)내에 위치할 수 있다.

이러한 본 발명의 발광 소자는 청색, 적색, 앰버 발광 다이오드 칩(100, 200, 300)으로부터 각각 청색광, 적색광, 앰버광이 방출된다. 이중 청색광의 일부에 의해 투명 수지 몰드(4)에 분산된 형광체(5)는 파장 변환된 2차 광을 방출하여 예를 들면 녹색광을 방출하여 청색광, 적색광, 앰버광, 녹색광의 혼색에 의해 웜 백색광을 구현할 수 있다.

이때, 투명 수지 몰드(4)에 함유되는 형광체(5)는 청색광의 일부에 의해 파장변환되어 청색광과의 혼색에 의해 백색광을 구현할 수 있는 형광체이면 가능하며, 굳이 웜 백색광의 색좌표까지 구현할 필요는 없다.

본 발명의 일실시예에 따른 발광 소자에서 적색 발광 다이오드 칩(200) 및 앰버 발광 다이오드 칩(300)은 청색 발광 다이오드 칩(100)으로부터 방출된 청색광 과, 형광체의 파장 변환된 광과 혼색되어 구현되는 광이 웜 백색광 색좌표를 가지도록 각 발광 다이오드 칩에 포함되는 각 발광셀의 크기와 개수들이 결정된다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 발광 소자는 웜 백색광을 구현함에 있어 적색 발광 다이오드 칩(200) 및 앰버 발광 다이오드 칩(300)으로부터 방출되는 적색광 및 앰버광을 이용하여 색온도를 조절하도록 구성된다. 따라서, 형광체는 파장 변환된 광이 청색 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 청색광과 혼색되어 웜 백색광의 색좌표를 만족시키지 않더라도 백색광의 색좌표 범위의 근사치내에만 있으면 된다. 그리고, 백색광의 색좌표 범위중에서 웜 백색광 색좌표로 맞추는 것은 적색 발광 다이오드 칩(200) 및 앰버 발광 다이오드 칩(300)에 구현되는 발광셀들을 조절하여 구현하는 것이다.

이에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 교류용 웜 백색광 발광 소자는 종래의 웜 백색광 발광 소자에 비하여 개선된 광효율 및 신뢰성을 제공할 수 있다.

종래에 청색 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 청색광과 형광체의 파장변환된 광이 혼색되어 웜 백색광 색좌표를 가지는 백색광을 구현하는 경우, 웜 백색광 좌표를 가지지 않는 백색광의 광효율에 비하여 현저하게 떨어진다. 이는 청색 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 청색광과 혼색되어 웜 백색광을 구현하는 형광체가 청색 발광 다이오드칩으로부터 방출되는 광의 효율을 떨어뜨리는 역할을 하기 때문이다.

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.

예를 들어, 본 발명이 일실시예에서는 황색 형광체를 가지는 경우에 대하여 설명하였지만, 형광체는 녹색 발광 형광체 또는 오렌지색 발광 형광체중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이는 청색 다이오드 칩(100)에서 발광되는 청색광, 적색 다이오드 칩(200)으로부터 발광되는 적색광, 앰버 발광 다이오드 칩(300)에서 발광되는 앰버광과, 형광체에 의해 파장변환되는 녹색광 또는 오렌지색광의 혼합으로 백색을 구현한다. 이러한 경우에는 황색 발광 형광체로 이루어진 예에 비해 보다 향상된 연색성을 얻을 수 있는 장점이 있다. 즉, 발광 다이오드 칩과, 다양한 발광 피크를 갖는 다수개의 형광체를 이용함으로써, 연색성을 향상시킬 수 있다. 다수개의 형광체를 이용하는 경우에, 형광체의 조성뿐 아니라 다수개의 형광체의 조성비에 따라 다양한 색온도 및 연색성을 갖는 백색광을 구현할 수 있다.

형광체는 다양한 발광 피크 범위를 갖는 계열의 물질, 예를 들어 녹색에서 적색의 발광 피크 범위를 갖는 실리케이트(Silicate)계 형광체과 같은 물질을 사용할 수 있다. 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 형광체를 포함하는 경우에 동일한 계열의 물질을 사용함으로써, 형광체의 서로 간의 영향력을 최소화할 수 있다.

형광체는 알루미네이트(Aluminate)계, 실리케이트(Silicate)계, 옥시나이트나이트(Oxynitride)계, 안티모네이트(Antimonate)계, 거머네이트(Germanate)계 또 는 포스페이트(Phosphate)계를 포함할 수 있다. 특히 납 또는 구리를 함유하는 형광체를 사용함으로써, 높은 안정성과 우수한 광여기 특성을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 청색 발광 다이오드 칩과, 형광체와, 청색광보다 장파장의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩으로 적색 발광 다이오드 칩 및 앰버 발광 다이오드 칩이 모두 사용하는 것에 대하여 설명하였지만, 필요에 따라 청색광보다 장파장의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩으로 적색 발광 다이오드칩 또는 앰버 발광 다이오드 칩중에서 어느 하나만을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 프레임 본체에 실장되는 발광 다이오드 칩을 구현함에 있어, 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드 칩, 적색광을 방출하는 적색 발광 다이오드 칩, 앰버광을 발생시키는 앰버광 발광 다이오드 칩을 개별적으로 제작한 후 각 발광 다이오드 칩들을 서브 마운트에 실장하고, 이 서브 마운트를 프레임 본체에 실장한 상태에서 그 위에 형광체가 분산된 투명 수지 몰드를 채우도록 하였다. 다른 구현 방법으로 청색광을 방출하는 복수개의 발광셀, 적색광을 방출하는 복수개의 발광셀들, 앰버광을 방출하는 복수개의 발광셀들을 교류 전원에서 동작하도록 직렬로 연결하여 하나의 칩으로 구현할 수 도 있다.

아울러, 본 발명의 일실시예서는 설명되지 않았지만, 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드 칩, 적색광을 방출하는 적색 발광 다이오드 칩, 앰버광을 발생시키는 앰버광 발광 다이오드 칩들에 인가되는 전류들을 조절하는 제어부를 설치하여, 웜 백색광의 색온도를 좀더 효과적으로 조절할 수 도 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 교류용 백색 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교류용 백색 발광 소자의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 교류용 백색 발광 소자에 사용될 수 있는 청색 발광 다이오드 칩의 구조를 보여주는 도면이다.

Claims (7)

1. 교류전원에 의해 동작하는 발광 소자에 있어서,

   청색광을 포함하는 제1 파장 영역의 광을 방출하는 제1 발광부와,

   상기 제1 파장 영역보다 긴파장을 가지는 제 2 파장 영역의 광을 방출하는 제2 발광부와,

   상기 제1 발광부로부터 방출된 제 1 파장 영역의 광에 의해 상기 제 1 파장 영역과 다른 제3 파장 영역의 광을 방출하는 형광체를 포함하는 몰딩부를 포함하되,

   상기 제1 파장 영역의 광과 상기 제2 파장 영역의 광과 상기 제3 파장 영역의 광이 혼색되어 웜 백색광(warm white light)이 만들어지는 것을 특징으로 하는 교류용 백색 발광 소자.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부의 각각은,

   P-N 접합을 갖는 반도체층으로 이루어지며, 전기적으로 분리되어 형성된 상태에서 금속 배선을 통하여 직렬 연결된 복수개의 발광셀들을 포함하며,

   상기 발광셀들은 상기 교류 전원에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 교류용 백색 발광 소자.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부의 각각에 형성된 발광셀들의 크기 또는 개수 중 적어도 하나는, 상기 제1 파장 영역의 광과 상기 제2 파장 영역의 광과 상기 제3 파장의 광에 의한 혼색광이 상기 웜 백색광의 색좌표를 만족하도록 결정된 것을 특징으로 하는 교류용 백색 발광 소자.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 발광부는,

   적색광을 방출하는 발광부 또는 앰버광을 방출하는 발광부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류용 백색 발광 소자.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 형광체는,

   상기 제1 발광부로부터 방출된 제1 파장의 광의 일부와 혼색되어 백색광을 방출시키도록 상기 제1 발광부로부터 방출된 광에 의해 여기되어 상기 제3 파장의 광을 방출하는 형광체이며,

   상기 제1 파장 영역의 광과 상기 제2 파장 영역의 광과 상기 제3 파장의 광에 의한 혼색광은 웜 백색광의 색좌표를 가지는 것을 특징으로 하는 교류용 백색 발광 소자.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 형광체는,

   상기 제1 발광부로부터 방출된 제1 파장의 광의 일부와 혼색되어 백색광을 방출시키도록 상기 제1 발광부로부터 방출된 광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하는 녹색 형광체, 황색광을 방출하는 황색 형광체, 적색광을 방출하는 적색 형광체중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류용 백색 발광 소자.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나에 인가되는 전류를 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류용 백색 발광 소자.

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