KR20090082975A

KR20090082975A - Ｌｅｄ 램프

Info

Publication number: KR20090082975A
Application number: KR20080008869A
Authority: KR
Inventors: 김경남; 김도형; 강석진
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-08-03
Also published as: KR100925655B1

Abstract

여기에서는, 양단부가 막혀 있고, 길이방향 축을 갖는 투광성의 램프관과, 적어도 하나의 LED를 구비하며, 상기 램프관 내에 수용되도록 설치된 발광수단과, 상기 발광수단으로부터 나온 광을 파장 변환하도록, 상기 램프관의 내주면 또는 외주면 형성된 형광체를 포함하는 백라이트용 LED 램프가 개시된다. 이때, 상기 발광수단은 UV LED 또는 청색 LED를 포함하며, 상기 형광체는 상기 UV LED 또는 상기 청색 LED와 함께 백색광을 만드는 조합으로 이루어지며, 상기 발광수단은 적색 파장대를 보강하기 위한 적색 LED를 더 포함할 수 있다.

LED, 백라이트, 형광체, UV, 램프관, 청색, 적색, 녹색,

Description

백라이트용 ＬＥＤ 램프{LED LAMP FOR BACK LIGHT}

본 발명은 백라이트용 LED(Light Emitting Diode) 램프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 투광성의 램프관 내에 LED를 포함하는 발광수단이 수용된 백라이트용 LED 램프에 관한 것이다.

기존에는 백라이트의 면광원 용도로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)가 주로 이용되어 왔다. 그러나, 냉음극형광램프는, 수은 가스를 사용하므로 환경 친화적이지 못하고, 느린 응답속도 및 낮은 색재현성, 조대한 구조 등의 단점을 갖고 있다.

이에 대해, LED(Light Emitting Diode)는, 친환경적이고, 응답속도 및 색재현성이 좋으며, 상대적으로 콤팩트한 백라이트 유닛의 구현이 가능하다는 이점이 있다. 따라서, 기존 냉음극형광램프 대신에 LED를 백라이트 유닛의 광원으로 이용하는 적용이 증가하는 추세이다.

LED(Light Emitting Diode)는 전류 인가에 의한 p-n 반도체 접합(p-n junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자이다. 이러한 LED는 배어 칩(bare chip) 형태로 이용되거나, 또는, 패키지 구조로 제작되어 이용되고 있다. 흔히, 배어 칩 형태의 LED는 'LED칩'이라 칭해지고, 패키지 구조의 LED는 'LED 패키지'라 칭해진다.

종래에는 복수의 LED 패키지를 도광판 또는 확산판과 인접하게 배치한 백라이트유닛이 주로 이용되고 있다. 이때, 복수의 LED 패키지 각각은 청색 LED칩과 그 청색 LED칩을 봉지하는 봉지재 내에 포함된 RGB 형광체를 이용하여 백색광을 만드는 것이 이용된다. 따라서, 종래의 기술은 복수의 LED 패키지 각각에 대하여 백색 밸런스를 조정해야하는 번거로움과 어려움이 있다. 예컨대, 하나의 백라이트 유닛에 54개의 LED 패키지를 이용하는 응용의 경우, 54개의 LED 패키지 개개에 대해 백색 밸런스를 조정하여야 한다. 더 나아가, 전술한 백색 밸런스의 조정에도 불구하고, 전체적으로 볼 때, 백색광의 균일성을 맞추기가 쉽지 않았다.

또한, 종래의 기술은 UV LED칩의 이용이 쉽지 않은 문제점이 있다. 그 이유는, UV LED칩은 발광 과정에서 높은 에너지를 발생시켜, 그것을 봉지하는 봉지재를 변색시키기 때문이다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 백라이트 용도에 적합하며, LED를 수용, 보호하는 수단으로서, 형광체가 형성된 투광성 램프관을 이용함으로써, 광이 방출하는 전 경로에 걸쳐, 균일한 광의 색 변환이 가능하고, LED(특히, UV)로부터의 높은 에너지에 의한 성능 저하를 최소화한 LED 램프를 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따라, 양단부가 막혀 있고, 길이방향 축을 갖는 투광성의 램프관과, 적어도 하나의 LED를 구비하며, 상기 램프관 내에 수용되도록 설치된 발광수단과, 상기 발광수단으로부터 나온 광을 파장 변환하도록, 상기 램프관의 내주면 또는 외주면에 형성된 형광체를 포함하는 백라이트용 LED 램프가 제공된다.

바람직하게는, 상기 발광수단은 UV LED 또는 청색 LED를 포함하며, 상기 형광체는 상기 UV LED 또는 상기 청색 LED와 함께 백색광을 만드는 조합으로 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 발광수단은 복수의 UV LED를 포함하며, 상기 형광체는, 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 발광수단은 복수의 UV LED를 포함하며, 상기 형광체는 청색 형광체와 황색 형광체로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 발광수단은 적색 파장대를 보강하기 위한 적색 LED를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광수단은 상기 길이방향 축을 따라 길게 배치된 복수의 LED를 포함하며, 상기 형광체는, 상기 발광수단으로부터의 나온 광들의 경로에 상응하도록, 길이방향 축과 평행하게 상기 램프관의 내주면에 형성될 수 있다.상기 램프관 내에는 방열 오일이 충전될 수 있으며, 이때, 상기 방열 오일은 파라핀 탄화수소계의 오일인 것이 바람직하다, 또한, 상기 램프관에는 상기 발광수단으로부터의 광 방출 방향을 피해 열전도성 금속이 결합될 수 있다.

전술한 LED는 기판(특히, PCB) 위에 실장된 LED칩인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, LED를 포함하는 발광수단으로부터 나온 광의 파장 변환이 램프관에서 이루어지므로, 백색광의 색 조정이 용이하고, 특히, 복수의 LED를 이용하는 경우, 그 복수의 LED 개개에 대한 색 조정이 필요치 않아, 균일한 백색광을 얻는데 용이하다. 또한, LED(특히, UV LED) 주변에 그 LED의 에너지에 의해 색변화를 일으키는 수지가 존재하지 않으므로, 기존 LED 패키지를 이용하는 백라이트유닛의 문제점인 수지 재질 봉지재의 변색에 따른 성능 저하의 문제를 해결할 수 있다.

또한, UV LED 또는 청색 LED와 형광체의 여러 조합에 의해 백색광을 만드는 경우, 적색 LED로 적색 파장대를 보강함으로써, 색재현성과 연색성을 크게 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트용 LED 램프를 설명하기 위한 도면들이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 백라이트용 LED 램프(1)는, 발광수단으로서의 LED 어레이(10) 및 중공 원통형의 투광성 램프관(20)을 포함한다. 또한, 상기 LED 램프(1)는, 부가적인 구성요소로서, 투광성의 방열 오일(40; 도트 해치로 표시함)을 포함할 수 있다. 상기 LED 어레이(10)는 복수의 LED칩(12a, 12b)이 기다란 PCB(11)의 상면에 길게 정렬된 구조로 이루어진다. 이때, 상기 복수의 LED칩(12a, 12b)은 예컨대, 본딩와이어(미도시함)에 의해, PCB(11) 상에 형성된 도금 패턴(미도시함)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 도금패턴은 이하 설명되는 커넥터(21)와 전기적으로 연결된다. 여기에서, 상기 LED 어레이(10)는 복수의 LED칩을 포함하는 것이 바람직하지만, 하나의 LED칩만을 포함할 수도 있다.

상기 투광성 램프관(20)은 가상의 길이방향 축(Y)을 가지며, 그것의 단부는 상기 LED 어레이(10)에 전력을 공급하기 위해 제공된 캡형의 커넥터(21)에 의해 막혀 있다. 이때, 램프관(20)의 양단부를 커넥터(21)로 봉합할 수 있으며, 대안적으로, 램프관(20)의 일 단부는 상기 커넥터(21)에 의해 봉합하고, 램프관(20)의 타 단부는 다른 수단, 예컨대, 램프관(20)의 일부분으로 봉합하는 것도 고려될 수 있다.

이때, 상기 투광성 램프관(20)은, 기존 CCFL 또는 형광등에 이용되던 유리관일 수 있으며, 이 경우, 램프관을 제작하는데 있어서, 기존 유리관의 제작 설비를 그대로 이용하는 것이 가능하므로, 경제적으로도 유리하다. 또한, 상기 커넥터(21)를 분리식 구조로 하고, 그 커넥터(21)를 분리하여 투광성 램프관(20) 내의 봉합을 해제하고, 그 다음, 그 램프관(20) 내의 부품, 특히, LED 어레이(10)를 교체할 수 있도록 하는 것도 고려될 수도 있다.

상기 투광성 램프관(20)은, 커넥터(21)가 설치된 단부를 제외한 길이부 전체에 걸쳐 광을 투과할 수 있으므로, LED칩(12a, 12b)들을 길이 방향으로 조밀하게 정렬하면, 램프관(20)의 길이부 전체에 걸쳐 방출되는 면광을 얻을 수 있다. 또한, 상기 투광성 램프관(20)은 방열 오일(40)이 채워지는 공간을 한정하는 역할을 한다. 방열 오일(40)은, 투광성 램프관(20) 내에 채워진 채, 상기 LED 어레이(10), 즉, PCB(11)와 그 위에 실장된 복수의 LED칩(12a, 12b)을 전체적으로 감싼다.

상기 방열 오일(40)은 상온, 더 나아가서는, LED칩(12a, 12b) 주변의 온도 조건 하에서의 유동성을 갖는 액체로, 열전도성이 뛰어난 특성을 갖는다. 상기 방열 오일(40)은, 상기 LED 어레이(10)를 전체적으로 감쌈으로써, 그 LED 어레이(10)의 각 LED 칩(12a, 12b)으로부터 발생한 열을 모든 방향에 걸쳐서 빼앗을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 방열 오일(40)은, 파라핀 탄화수소(C_nH_2n ₊₂)계의 오일, 가장 바람직하게는, C₁₀H₂₂의 분자식을 갖는 오일로 이루어진다. 파라핀 탄화수소계의 오일은, 투명이며, 습기를 밀어내는 성질이 크며, 열전도성 또한 크다. 따라서, 파라핀 탄화수소계의 방열 오일(40)은, LED 어레이(10)로부터 나온 광을 램프관(20)을 향해 전달하고, 그 LED 어레이(10)로부터의 열을 넓게 분산시켜 방출함과 동시에, 외부로부터의 습기 침투를 미연에 차단하여, 습기 침투에 의한 여러 불량, 예컨대, 전기 쇼트(electric short)의 위험성을 막아줄 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 LED 어레이(10)는 길이방향 축(Y)을 따라 PCB(11) 상에 길게 배치되는 복수의 LED칩들을 포함하며, 그 복수의 LED칩들은 자외선을 발하는 UV LED칩(12a)과 적색광을 발하는 적색 LED칩(12b)을 포함한다.

또한, 상기 램프관(20)의 내주면에는 UV LED칩(12a)으로부터의 자외선을 파장 변환하기 위한 형광체(30)가 형성되어 있다. 상기 형광체(30)는, 자외선을 적색, 녹색, 청색으로 파장대로 변환하는 적색, 녹색 청색 형광체로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 상기 형광체(30)는 황색 형광체와 청색 형광체로 이루어질 수도 있다. 상기 형광체(30)에 의해 파장 변화된 광은 서로 혼합되어 백색광을 만든다. 이때, 상기 형광체(30)는 광, 즉, 자외선이 통과하는 범위를 전체적으로 덮도록 램프관(20)에 길게 형성되므로, 전체적으로 균일한 백색광을 만드는데 기여한다.

한편, 상기 형광체(30)와 상기 UV LED칩(12a)에 의해 만들어진 백색광을 분석하여 보면, 적색 파장이 다른 파장대에 비해 부족한데, 이는 광의 색재현성과 연색성을 떨어뜨리는 원인이 된다. 상기 적색 LED칩(12b)은 적색 파장을 보강하여, 광의 색재현성 및 연색성을 향상시키는데 기여한다. 본 실시예에서, 상기 적색 LED칩(12b)은 길이방향 축(Y)을 따라 일정 간격으로 배치된 UV LED칩(12a) 개개에 인접하게 배치된다. 이에 따라, 적색 LED칩(12b) 또한 UV LED칩(12a)과 마찬가지로 길이방향 축(Y)을 따라 일정 간격으로 배치될 수 있다.

상기 UV LED칩(12a) 대신에 청색 LED칩을 이용하는 것도 고려될 수 있는데, 이 경우, 형광체(30)는 황색 형광체로 이루어지거나, 녹색 형광체와 적색 형광체로 이루어질 수 있다. 또한, 위에서 언급된 녹색, 적색, 청색, 황색 형광체 대신에 임의의 다른 파장의 색을 발할 수 있는 다양한 종류의 형광체가 이용될 수도 있다. 여기에서, 상기 형광체(30)는 램프관(20) 표면에 형광체 입자들을 직접 코팅하거나 또는 형광체 입자들을 포함하는 적어도 하나의 형광체 필름을 램프관(20) 표면에 적층하여 형성된 것일 수 있다.

도 2는 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트용 LED 램프를 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예의 LED 램프(1)는, 중공 원통형의 투광성 램프관 대신에, 반원형 곡면부(202)와 평면부(204)로 이루어진 투광성 램프관(20)을 포함한다. 상기 곡면부(202)는 상기 LED 어레이(10)의 발광 경로(또는, 발광 방향)에 있고, 상기 평면부(204)는 상기 LED 어레이(10)의 PCB 바닥과 마주하여 위치한다. 이러한 투광성 램프관(20)의 형상은, LED 어레이(10)의 발광방향으로는 지향각 또는 발광 효율을 고려하고, 발광 경로가 아닌 바닥면은 평면으로 하여 방열 성능을 보다 좋게 하기 위한 것이다. 여기에서, 형광체(30)는 상기 곡면부(202)의 표면, 그 중에서도, 곡면부(202)의 내주면에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 보다 나은 방열 성능을 위해, 상기 투광성 램프관(20)의 평면부(204) 외측에는 구리와 같은 열전도성 금속(205)이 결합되어 있다. 이때, 상기 열전도성 금속(205)이 결합되는 위치는 투광성 램프관(20)의 바닥 평면부 국한되는 것이 아니며, LED 어레이(10)의 발광방향을 빗겨난 투광성 램프관(20)의 임의의 위치일 수 있다.

전술한 실시예들에 국한되지 않고, 본 발명은 다양하게 응용될 수 있는데, 예컨대, 투광성 램프관(20) 내에 방열 오일 대신에 예를 들면, 공기 또는 다른 기체가 봉입될 수 있다(도 3 참조). 또한, 투광성 램프관(20) 내에는 오일이 아닌 다 른 액체가 채워질 수 있다. 그리고, 투광성 램프관(20) 내에 채워지는 오일 또는 기타 액체 내에는 LED 램프의 성능을 향상시키거나 LED 램프의 특정 적용에 적합한 임의의 물질(예컨대, 확산재)이 포함될 수 있다. 또한, 앞선 실시예에서는, 투광성 램프관(20)의 내주면에 형광체가 예를 들면 코팅방식으로 형성되는 것처럼 설명되었지만, 투광성 램프관(20)의 외주면에 형광체를 형성하는 것도 고려될 수 있다. 형광체를 투광성 램프관의 내주면 또는 외주면에 형성하는 방법은 다양한 방식으로 이루어질 수 있을 것이다. 추가로, 상기 투광성 램프관(20)은, 예를 들면, 광효율을 높이거나 또는 소정의 발광 특성을 위해 다양한 기하학적 형상으로 형성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트용 LED 램프를 도시한 절개사시도.

도 2는 본 발명의 다른 실시에에 따른 백라이트용 LED 램프를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트용 LED 램프를 도시한 단면도.

Claims

양단부가 막혀 있고, 길이방향 축을 갖는 투광성의 램프관과;

적어도 하나의 LED를 구비하며, 상기 램프관 내에 수용되도록 설치된 발광수단과;

상기 발광수단으로부터 나온 광을 파장 변환하도록, 상기 램프관의 내주면 또는 외주면 형성된 형광체를;

포함하는 백라이트용 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 발광수단은 UV LED 또는 청색 LED를 포함하며, 상기 형광체는 상기 UV LED 또는 상기 청색 LED와 함께 백색광을 만드는 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트용 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 발광수단은 복수의 UV LED를 포함하며, 상기 형광체는, 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트용 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 발광수단은 복수의 UV LED를 포함하며, 상기 형광체는 청색 형광체와 황색 형광체로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트용 LED 램프.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 발광수단은 적색 파장대를 보강하기 위한 적색 LED를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 발광수단은 상기 길이방향 축을 따라 길게 배치된 복수의 LED를 포함하며, 상기 형광체는, 상기 발광수단으로부터의 나온 광들의 경로에 상응하도록, 길이방향 축과 평행하게 상기 램프관의 내주면에 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트용 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 램프관 내에는 방열 오일이 충전된 것을 특징으로 하는 백라이트용 LED 램프.
청구항 7에 있어서, 상기 방열 오일은 파라핀 탄화수소계의 오일인 것을 특징으로 하는 백라이트용 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 램프관에는 상기 발광수단으로부터의 광 방출 방향을 피해 열전도성 금속이 결합된 것을 특징으로 하는 백라이트용 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 LED는 기판 위에 실장된 LED칩인 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.