KR20110039229A - Light emitting device having plurality of light-converting material laters - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A light emitting device having a plurality of wavelength converting material layers is provided to prevent the loss of incident light with wavelength converted by the fluorescent material by arranging a transparent molding unit between the wavelength converting material layer and the light emitting diode. CONSTITUTION: A light emitting diode(23) is mounted on a base(20). The light emitting diode emits the light of the first wave length. The first wave length converting layer(27) converts the light of the first wave length into the light of the second wave length. A first transparent member(25) is arranged between the light emitting diode and the first wave length converting layer.

Description

복수개의 파장변환 물질층들을 갖는 발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE HAVING PLURALITY OF LIGHT-CONVERTING MATERIAL LATERS}LIGHT EMITTING DEVICE HAVING PLURALITY OF LIGHT-CONVERTING MATERIAL LATERS

본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개의 파장변환 물질층들을 갖는 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device, and more particularly to a light emitting device having a plurality of wavelength conversion material layers.

화합물 반도체 발광 다이오드로 제작된 발광 소자는 컬러 구현이 가능하여 표시등, 전광판 및 디스플레이용으로 널리 사용되고 있다. 특히, 발광 소자는 백색광을 구현할 수 있어 액정 디스플레이 패널의 광원 및 일반 조명용으로도 사용되고 있다.A light emitting device made of a compound semiconductor light emitting diode can realize color, and thus is widely used for an indicator lamp, a display board, and a display. In particular, since the light emitting device can implement white light, it is also used for light sources and general lighting of liquid crystal display panels.

일반적으로, 청색 LED와 형광체를 조합하여 백색광을 구현할 수 있으며, 청색 LED와 YAG 형광체를 사용하여 백색광을 구현한 발광소자가 일본 특허 공개공보 제2002-064220호에 개시된 바 있다. 그러나, 청색광과 황색광의 혼합광에 의해 백색광을 구현한 위 기술은 적색 파장 영역의 광이 부족하여 색 재현성 및 연색성이 좋지 못하다. 또한, 청색 LED, 녹색 LED 및 적색 LED를 채택하여 세 개의 LED들에 의해 백색광을 구현할 수 있으나, LED에서 방출되는 광의 파장영역이 좁기 때문에 색 재현성은 우수하나 연색성이 좋지 못하다.In general, a white light may be realized by combining a blue LED and a phosphor, and a light emitting device implementing white light using a blue LED and a YAG phosphor has been disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-064220. However, the above technique, which realizes white light by mixing light of blue light and yellow light, is poor in color reproducibility and color rendering due to lack of light in the red wavelength region. In addition, blue LED, green LED, and red LED may be adopted to realize white light by three LEDs. However, since the wavelength range of the light emitted from the LED is narrow, color reproduction is excellent but color rendering is not good.

한편, 위의 문제를 해결하기 위해 청색 LED와 녹색 형광체 및 적색 형광체를 사용하여 백색광을 구현한 발광 소자가 미국특허공개공보 US2004/0207313A1호에 개시된 바 있다. 이에 따르면, 녹색 형광체와 적색 형광체를 모두 함유하는 투광성 수지로 청색 LED를 덮어 색재현성 및 연색성이 우수한 백색광을 구현할 수 있다.Meanwhile, in order to solve the above problem, a light emitting device implementing white light using a blue LED, a green phosphor, and a red phosphor has been disclosed in US Patent Publication No. US2004 / 0207313A1. According to this, the white LED having excellent color reproducibility and color rendering properties can be realized by covering the blue LED with a light-transmitting resin containing both the green phosphor and the red phosphor.

그러나, 미국특허공개공보 US2004/0207313A1호에 개시된 발광 소자에 있어서, 녹색 형광체와 적색 형광체가 동일한 투광성 수지 내에 분포하고 있어, 녹색 형광체에서 방출된 녹색광이 적색 형광체에 흡수된다. 일반적으로, 형광체는 여기 파장에 따라 파장변환 효율이 다르며, 청색 LED에서 방출된 광을 적색광으로 파장변환시키는 적색 형광체는 청색광을 적색광으로 변환시키는 파장 변환 효율이 우수하게 선택된다. 따라서, 적색 형광체에 흡수된 녹색광은 대부분 열로 변환되어 소멸된다. 결과적으로, 녹색 형광체와 적색 형광체를 투광성 수지 내에 모두 포함시킨 경우, 녹색광이 부족하게 되고, 또한 소멸되는 광이 많이 발생되어 발광 효율이 감소된다.However, in the light emitting device disclosed in US Patent Publication No. US2004 / 0207313A1, the green phosphor and the red phosphor are distributed in the same translucent resin, and the green light emitted from the green phosphor is absorbed by the red phosphor. In general, the phosphors have different wavelength conversion efficiencies depending on the excitation wavelength, and the red phosphor that wavelength-converts light emitted from a blue LED into red light is selected with excellent wavelength conversion efficiency for converting blue light into red light. Therefore, most of the green light absorbed by the red phosphor is converted into heat and disappears. As a result, when both the green phosphor and the red phosphor are included in the translucent resin, the green light is insufficient, and a lot of light that disappears is generated to reduce the luminous efficiency.

또한, 형광체에서 파장변환된 광이 청색 LED로 다시 입사될 수 있다. 청색 LED로 입사된 광은 청색 LED를 통과하여 청색 LED가 실장된 기재의 바닥면에서 흡수되어 소멸될 수 있으며, 이에 따라 발광 효율이 더욱 감소된다.In addition, the wavelength-converted light in the phosphor may be incident back to the blue LED. Light incident on the blue LED may pass through the blue LED and be absorbed and extinguished at the bottom surface of the substrate on which the blue LED is mounted, thereby further reducing the luminous efficiency.

1. 일본 특허 공개공보 제2002-064220호1. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-064220 2. 미국 특허 공개공보 US2004/0207313A1호2. US Patent Publication No. US2004 / 0207313A1

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 파장변환된 광이 다시 형광체에 흡수되어 소멸되는 것을 방지할 수 있는 발광 소자를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a light emitting device capable of preventing the wavelength-converted light is absorbed by the phosphor again to disappear.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 파장변환된 광이 다시 LED로 입사되어 소멸되는 것을 방지할 수 있는 발광 소자를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a light emitting device capable of preventing the wavelength-converted light from being incident to the LED again and extinguished.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 복수개의 파장 변환 물질층들을 갖는 발광 소자를 제공한다. 이 발광 소자는 기재 상에 배치되고 제1 파장의 광을 방출하는 발광 다이오드를 포함한다. 투명 몰딩부가 상기 제1 발광 다이오드를 덮고, 상기 투명 몰딩부 상에 하부 파장 변환 물질층이 배치되고, 상기 하부 파장 변환 물질층 상에 상부 파장 변환 물질층이 배치된다. 상기 하부 파장 변환 물질층은 상기 발광 다이오드에서 방출된 제1 파장의 광을 그것보다 장파장인 제2 파장의 광으로 변환하는 형광체를 함유하고, 상기 상부 파장 변환 물질층은 상기 발광 다이오드에서 방출된 제1 파장의 광을 그것보다 장파장인 제3 파장의 광으로 변환하는 형광체를 함유한다. 또한 상기 제3 파장은 상기 제2 파장보다 단파장이다. 이에 따라, 상기 파장 변환 물질층들에서 파장변환된 광이 형광체에 의해 손실되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 투명 몰딩부가 상기 하부 파장 변환 물질층과 상기 발광 다이오드 사이에 개재되어 파장변환된 광이 발광 다이오드로 다시 입사되어 손실되는 것을 감소시킬 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a light emitting device having a plurality of wavelength conversion material layers. This light emitting element comprises a light emitting diode disposed on a substrate and emitting light of a first wavelength. A transparent molding part covers the first light emitting diode, a lower wavelength converting material layer is disposed on the transparent molding part, and an upper wavelength converting material layer is disposed on the lower wavelength converting material layer. The lower wavelength converting material layer contains a phosphor for converting light of the first wavelength emitted from the light emitting diode into light of a second wavelength having a longer wavelength than the upper wavelength converting material layer, It contains a phosphor that converts light of one wavelength into light of a third wavelength that is longer than that. The third wavelength is shorter than the second wavelength. Accordingly, the wavelength-converted light in the wavelength conversion material layers may be prevented from being lost by the phosphor. In addition, the transparent molding part may be interposed between the lower wavelength converting material layer and the light emitting diode to reduce the incident wavelength loss of the light converted into the light emitting diode.

한편, 상기 투명 몰딩부, 상기 하부 파장 변환 물질층 및 상기 상부 파장 변환 물질층은 동일한 굴절률을 가질 수 있으며, 또는 위 순서대로 굴절률이 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드에서 방출된 광이 내부 전반사에 의해 손실되는 것을 방지할 수 있다.The transparent molding part, the lower wavelength converting material layer, and the upper wavelength converting material layer may have the same refractive index, or the refractive index may increase in the above order. Accordingly, it is possible to prevent the light emitted from the light emitting diode from being lost by total internal reflection.

또한, 상기 하부 파장 변환 물질층은 상기 투명 몰딩부를 노출시키는 적어도 하나의 개구부를 가질 수 있다. 상기 개구부는 상기 상부 파장 변한 물질층에 의해 채워진다. 따라서, 상기 발광 다이오드에서 방출된 광의 일부는 상기 하부 파장 변환 물질층을 거치지 않고 상부 파장 변환 물질층으로 입사되어 그 내부에 함유된 형광체를 여기시킬 수 있다.In addition, the lower wavelength conversion material layer may have at least one opening that exposes the transparent molding part. The opening is filled by the upper wavelength varying material layer. Accordingly, a part of the light emitted from the light emitting diode may be incident on the upper wavelength converting material layer without passing through the lower wavelength converting material layer to excite the phosphor contained therein.

상기 제1 파장의 광은 청색광이고, 상기 제2 파장의 광은 적색광이고, 상기 제3 파장의 광은 녹색광일 수 있으며, 이에 따라 백색광이 구현될 수 있다.The light of the first wavelength may be blue light, the light of the second wavelength may be red light, and the light of the third wavelength may be green light, and thus white light may be realized.

한편, 상기 투명 몰딩부, 상기 하부 및 상부 파장 변환 물질층은 주형을 이용하여 성형될 수 있으며, 이에 따라 다양한 형상으로 성형될 수 있다.Meanwhile, the transparent molding part, the lower and upper wavelength converting material layers may be molded using a mold, and thus may be molded into various shapes.

또한, 상기 투명 몰딩부는 상기 하부 및 상부 파장 변환 물질층에 비해 작은 경도를 가질 수 있다. 또한, 상기 상부 파장 변환 물질층이 상기 하부 파장 변환 물질층에 비해 높은 경도를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 투명 몰딩부는 실리콘일 수 있으며, 상기 하부 및 상부 파장 변환 물질층은 에폭시일 수 있다.In addition, the transparent molding part may have a smaller hardness than the lower and upper wavelength conversion material layers. In addition, the upper wavelength converting material layer may have a higher hardness than the lower wavelength converting material layer. For example, the transparent molding part may be silicon, and the lower and upper wavelength converting material layers may be epoxy.

한편, 하부 유전체 다층막 반사 미러가 상기 투명몰딩부와 상기 하부 파장 변환 물질층 사이에 개재되고, 상부 유전체 다층막 반사 미러가 상기 하부 파장 변환 물질층과 상기 상부 파장 변환 물질층 사이에 개재될 수 있다. 상기 유전체 다층막 반사 미러는 높은 굴절률을 갖는 유전체층과 낮은 굴절률을 갖는 유전체층이 반복 형성되어 고 반사도를 나타낸다. 이에 따라, 상기 상부 파장 변환 물질층에서 파장변환된 제3 파장의 광이 상기 하부 파장 변환 물질층으로 입사되는 것이 방지되며, 또한 상기 하부 파장 변환 물질층에서 파장변환된 제2 파장의 광이 상기 투명 몰딩부로 입사되는 것이 방지된다. A lower dielectric multilayer reflective film may be interposed between the transparent molding part and the lower wavelength converting material layer, and an upper dielectric multilayer reflective film may be interposed between the lower wavelength converting material layer and the upper wavelength converting material layer. The dielectric multilayer reflective mirror has a high refractive index by repeatedly forming a dielectric layer having a high refractive index and a dielectric layer having a low refractive index. Accordingly, the light of the third wavelength converted in the upper wavelength converting material layer is prevented from entering the lower wavelength converting material layer, and the light of the second wavelength converted in the lower wavelength converting material layer is prevented from entering. Incident to the transparent molding is prevented.

상기 하부 유전체 다층막 반사 미러 내의 각 유전층들의 두께는 (2m-1)λ2/4n2 (여기서, n2은 각 유전층의 굴절률을, λ2는 제2 파장을, m은 1 이상의 정수를 나타낸다.)을 만족하고, 상기 상부 유전체 다층막 반사 미러 내의 각 유전층들의 두께는 (2k-1)λ3/4n3 (여기서, n3은 각 유전층의 굴절률을, λ3는 제3 파장을, k는 1 이상의 정수를 나타낸다.)을 만족할 수 있으며, 바람직하게 상기 각 식에서 m및 k는 1일 수 있다.The thickness of each dielectric layer in the lower dielectric multilayer reflective mirror is (2m −1) λ 2 / 4n 2 , where n 2 represents the refractive index of each dielectric layer, λ 2 represents a second wavelength, and m represents an integer of 1 or more. ), And the thickness of each dielectric layer in the upper dielectric multilayer reflective mirror is (2k-1) λ 3 / 4n 3 , where n 3 is the refractive index of each dielectric layer, λ 3 is the third wavelength, and k is 1 Or an integer greater than or equal to the above integer.

이에 더하여, 상기 하부 파장 변환 물질층은 상기 투명 몰딩부를 노출시키는 적어도 하나의 개구부를 갖고, 상기 개구부는 상기 상부 파장 변한 물질층에 의해 채워질 수 있다. 이때, 상기 상부 유전체 다층막 반사 미러는 상기 개구부 내의 상기 투명 몰딩부와 상기 상부 파장 변환 물질층 사이로 연장될 수 있다.In addition, the lower wavelength converting material layer has at least one opening that exposes the transparent molding, and the opening can be filled by the upper wavelength changed material layer. In this case, the upper dielectric multilayer reflective mirror may extend between the transparent molding portion in the opening and the upper wavelength converting material layer.

본 발명의 실시예들에 따르면, 복수개의 파장 변환 물질층을 채택하여 혼합광을 구현하되, 상대적으로 장파장의 광으로 파장변환시키는 형광체를 함유한 파장변환 물질층 상에 상대적으로 단파장의 광으로 파장변환시키는 형광체를 함유한 파장 변환 물질층을 배치함으로써 파장변환된 광이 형광체에 의해 손실되는 것을 방지할 수 있는 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 파장 변환 물질층들과 발광 다이오드 사이에 투명 몰딩부를 배치하여 형광체에 의해 파장변환된 광이 발광 다이오드로 다시 입사되어 손실되는 것을 방지할 있다. 이에 더하여, 유전체 다층막 반사 미러를 채택함으로써 파장변환된 광이 형광체 또는 발광 다이오드로 다시 입사되어 손실되는 것을 방지할 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.According to embodiments of the present invention, a plurality of wavelength converting material layers may be used to implement mixed light, but the wavelength of the wavelength converting material may be relatively short on a wavelength converting material layer containing a phosphor that converts the wavelength into light having a relatively long wavelength. By arranging the wavelength conversion material layer containing the phosphor to be converted, a light emitting device capable of preventing the wavelength converted light from being lost by the phosphor can be provided. In addition, a transparent molding part may be disposed between the wavelength converting material layers and the light emitting diode to prevent the light converted by the phosphor from being incident and lost again. In addition, by adopting a dielectric multilayer reflective mirror, it is possible to provide a light emitting diode which can prevent the wavelength-converted light from being incident again to the phosphor or the light emitting diode and being lost.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 파장변환 물질층들을 갖는 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수개의 파장변환 물질층들을 갖는 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수개의 파장변환 물질층들을 갖는 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device having a plurality of wavelength conversion material layers according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device having a plurality of wavelength conversion material layers according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device having a plurality of wavelength conversion material layers according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명된 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, widths, lengths, thicknesses, and the like of components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 파장 변환 물질층을 갖는 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device having a plurality of wavelength converting material layers according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기재(20) 상에 발광 다이오드(23)가 탑재된다. 상기 기재(20)는, 도시된 바와 같이, 리드전극들(21a, 21b)을 갖는 인쇄회로기판(20)일 수 있으나, 리드프레임, 히트싱크 또는 플라스틱 패키지 본체 등 발광 다이오드가 실장될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 발광 다이오드는 예컨대 사파이어, SiC, 스피넬 등의 기판 상에 GaAlInN 계열의 화합물 반도체층들을 성장시키어 형성된 것으로, 자외선 또는 청색광의 제1 파장의 광을 방출할 수 있다.Referring to FIG. 1, a light emitting diode 23 is mounted on a substrate 20. As illustrated, the substrate 20 may be a printed circuit board 20 having lead electrodes 21a and 21b. However, the substrate 20 may include a light emitting diode such as a lead frame, a heat sink, or a plastic package body. It is not particularly limited. In addition, the light emitting diode is formed by growing GaAlInN-based compound semiconductor layers on a substrate such as sapphire, SiC, spinel, and the like, and emits light having a first wavelength of ultraviolet light or blue light.

상기 발광 다이오드(23)는 도전성 접착제(도시하지 않음)를 통해 리드전극(21a)에 부착되고, 본딩와이어를 통해 리드전극(21b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 달리, 상기 발광 다이오드(23)는 두 개의 본딩와이어들을 통해 상기 리드 전극들(21a, 21b)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 또한, 서브마운트(도시하지 않음) 상에 부착되어 상기 리드 전극들(21a, 21b)에 전기적으로 연결될 수 있다.The light emitting diode 23 may be attached to the lead electrode 21a through a conductive adhesive (not shown), and may be electrically connected to the lead electrode 21b through a bonding wire. Alternatively, the light emitting diode 23 may be electrically connected to the lead electrodes 21a and 21b through two bonding wires, and may be attached on a submount (not shown) to form the lead electrodes ( 21a, 21b).

투명 몰딩부(25)가 기재(20) 상에 형성되어 상기 발광 다이오드(23)를 덮는다. 또한, 상기 투명 몰딩부(25)는 본딩와이어를 덮을 수 있다. 상기 투명 몰딩부(25)는 상대적으로 작은 경도값을 갖는 수지로 형성될 수 있으며, 예컨대 실리콘 수지로 형성될 수 있다. 상기 투명 몰딩부(25)는 형광체를 함유하지 않으며, 따라서, 상기 발광 다이오드에서 투명 몰딩부(25)로 입사된 광이 발광 다이오드(23) 근처에서 파장변환되어 다시 발광 다이오드(23)로 입사되는 것을 방지할 수 있다.A transparent molding part 25 is formed on the substrate 20 to cover the light emitting diode 23. In addition, the transparent molding part 25 may cover the bonding wire. The transparent molding part 25 may be formed of a resin having a relatively small hardness value, for example, may be formed of a silicone resin. The transparent molding part 25 does not contain a phosphor, and thus the light incident from the light emitting diode to the transparent molding part 25 is wavelength-converted near the light emitting diode 23 and then incident to the light emitting diode 23 again. Can be prevented.

한편, 상기 투명 몰딩부(25) 상에 하부 파장 변환 물질층(27)이 배치된다. 상기 하부 파장 변환 물질층(27)은 상기 발광 다이오드(23)에서 방출된 제1 파장의 광을 제2 파장의 광으로 변환시키는 형광체를 함유한다. 상기 제2 파장의 광은 상기 제1 파장의 광보다 장파장으로, 예컨대 상기 제1 파장의 광이 자외선 또는 청색광인 경우, 상기 제2 파장의 광은 적색광일 수 있다. 이에 따라, 발광 다이오드(23)에서 방출된 제1 파장의 광 중 일부는 하부 파장 변환 물질층(27)내에 함유된 형광체에 의해 제2 파장의 광으로 변환된다.The lower wavelength conversion material layer 27 is disposed on the transparent molding part 25. The lower wavelength conversion material layer 27 contains a phosphor that converts light of the first wavelength emitted from the light emitting diode 23 into light of the second wavelength. The light of the second wavelength may be longer than the light of the first wavelength, for example, when the light of the first wavelength is ultraviolet or blue light, the light of the second wavelength may be red light. Accordingly, some of the light of the first wavelength emitted from the light emitting diode 23 is converted into the light of the second wavelength by the phosphor contained in the lower wavelength conversion material layer 27.

이에 더하여, 상기 하부 파장 변환 물질층(27) 상에 상부 파장 변환 물질층(29)이 배치된다. 상기 상부 파장 변환 물질층(29)은 발광 다이오드(23)에서 방출된 제1 파장의 광을 제3 파장의 광으로 변환시키는 형광체를 함유한다. 상기 제3 파장의 광은 상기 제1 파장의 광보다 장파장이고, 상기 제2 파장의 광보다 단파장으로, 예컨대 상기 제2 파장의 광이 적색광인 경우, 상기 제2 파장의 광은 녹색광일 수 있다.In addition, an upper wavelength converting material layer 29 is disposed on the lower wavelength converting material layer 27. The upper wavelength converting material layer 29 contains a phosphor that converts light of the first wavelength emitted from the light emitting diode 23 into light of the third wavelength. The light of the third wavelength may be longer than the light of the first wavelength, and may be shorter than the light of the second wavelength. For example, when the light of the second wavelength is red light, the light of the second wavelength may be green light. .

일반적으로, 형광체는 여기광에 의해 여기되어 여기 파장보다 장파장인 광을 방출하므로, 방출 파장에 비해 장파장인 광이 형광체로 입사되면, 장파장의 광은 형광체를 여기 시키지 못한다. 따라서, 하부 파장 변환 물질층(27) 내에 함유된 형광체에 의해 파장변환된 제2 파장의 광은 상부 파장 변환 물질층(29) 내에 함유된 형광체의 방출파장에 비해 장파장인 것으로, 상기 파장 변환 물질층(29) 내의 형광체를 여기시키지 못한다. 그 결과, 상기 하부 파장 변환 물질층(27)에서 파장변환된 제2 파장의 광은 상부 파장 변환 물질층(29)을 투과하여 외부로 방출될 수 있다.In general, since the phosphor is excited by the excitation light and emits light having a longer wavelength than the excitation wavelength, when light having a longer wavelength than the emission wavelength is incident on the phosphor, the light having a long wavelength does not excite the phosphor. Therefore, the light of the second wavelength wavelength-converted by the phosphor contained in the lower wavelength converting material layer 27 is longer than the emission wavelength of the phosphor contained in the upper wavelength converting material layer 29, and the wavelength converting material It does not excite the phosphor in layer 29. As a result, the light of the second wavelength wavelength-converted in the lower wavelength converting material layer 27 may pass through the upper wavelength converting material layer 29 and be emitted to the outside.

한편, 상기 하부 및 상부 파장 변환 물질층(27, 29)은 상기 투명 몰딩부와 동일한 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 물질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 하부 파장 변환 물질층(27)은 상기 투명 몰딩부(25)에 비해 굴절률이 큰 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상부 파장 변환 물질층(29)은 하부 파장 변환 물질층(27)과 동일하거나 높은 굴절률을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드(23)에서 방출된 광이 투명 몰딩부(25)와 하부 파장 변환 물질층(27) 사이의 계면 또는 하부 파장 변환 물질층(27)과 상부 파장 변환 물질층(29) 사이의 계면에서 내부 전반사되어 손실되는 것을 방지할 수 있으며, 하부 및 상부 파장 변환 물질층들(27, 29)에서 파장변환된 광이 다시 내부로 입사되는 것을 감소시킬 수 있다.The lower and upper wavelength conversion material layers 27 and 29 may be formed of the same material as the transparent molding part, but are not limited thereto and may be formed of other materials. In this case, the lower wavelength conversion material layer 27 may be formed of a material having a larger refractive index than the transparent molding part 25. In addition, the upper wavelength converting material layer 29 may be formed of a material having the same or higher refractive index as the lower wavelength converting material layer 27. Accordingly, the light emitted from the light emitting diode 23 is an interface between the transparent molding part 25 and the lower wavelength conversion material layer 27 or the lower wavelength conversion material layer 27 and the upper wavelength conversion material layer 29. It is possible to prevent total internal reflection and loss at the interface therebetween, and to reduce the incident wavelength converted light back in the lower and upper wavelength converting material layers 27 and 29 again.

또한, 상기 하부 및 상부 파장 변환 물질층(27, 29)은 상기 투명 몰딩부(25)에 비해 큰 경도값을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 투명 몰딩부(25)가 실리콘인 경우, 상기 하부 및 상부 파장 변환 물질층(27, 29)은 각각 형광체를 함유하는 에폭시로 형성될 수 있다. 이에 따라, 투명 몰딩부(25)가 기재(20)로부터 박리되는 것을 방지함과 아울러, 외력으로부터 발광 다이오드를 보호할 수 있다.In addition, the lower and upper wavelength converting material layers 27 and 29 may be formed of a material having a greater hardness value than the transparent molding part 25. For example, when the transparent molding part 25 is silicon, the lower and upper wavelength converting material layers 27 and 29 may be formed of epoxy containing phosphors, respectively. Accordingly, the transparent molding part 25 can be prevented from being peeled off from the base material 20, and the light emitting diode can be protected from external force.

본 실시예에 따르면, 예컨대 청색광을 방출하는 발광 다이오드(23) 상부에 상기 청색광을 적색광으로 변환시키는 형광체를 함유한 하부 파장 변환 물질층(27)을 배치하고, 상기 하부 파장 변환 물질층(27) 상에 상기 청색광을 녹색광으로 변환시키는 형광체를 함유한 상부 파장 변환 물질층(29)을 배치함으로써 백색광을 구현할 수 있다. 또한, 자외선을 방출하는 발광 다이오드(23)를 사용할 경우, 자외선을 적색광으로 변환시키는 형광체를 함유한 하부 파장 변한 물질층(27)과, 자외선을 녹색광으로 변환시키는 형광체를 함유한 상부 파장 변환 물질층(29)을 배치하고, 상기 상부 파장 변환 물질층(29) 상에 자외선을 청색광으로 변환시키는 형광체를 함유한 추가적인 파장 변환 물질층(도시하지 않음)을 배치함으로써 백색광을 구현할 수 있다.According to the present embodiment, for example, a lower wavelength conversion material layer 27 containing a phosphor for converting the blue light into red light is disposed on the light emitting diode 23 emitting blue light, and the lower wavelength conversion material layer 27 is disposed. White light may be realized by disposing an upper wavelength converting material layer 29 containing a phosphor for converting the blue light into green light. In the case of using the light emitting diodes 23 emitting ultraviolet rays, the lower wavelength-changing material layer 27 containing phosphors for converting ultraviolet rays into red light and the upper wavelength converting material layer containing phosphors for converting ultraviolet rays into green light. White light may be realized by disposing an additional wavelength converting material layer (not shown) including the phosphor 29 and the phosphor converting ultraviolet light into blue light on the upper wavelength converting material layer 29.

한편, 상기 투명 몰딩부(23), 상기 하부 및 상부 파장 변환 물질층(27, 29)은, 도시된 바와 같이, 단면이 사다리꼴 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 투명 몰딩부(23), 상기 하부 및 상부 파장 변환 물질층(27, 29)은 주형을 이용한 몰딩기술을 사용하여 성형될 수 있으며, 예컨대 트랜스퍼 몰딩에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 투명 몰딩부(23), 하부 및 상부 파장 변환 물질층(27, 29)은 주형의 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 특히, 상부 파장 변환 물질층(29)은 광의 방출 효율을 향상시키기 위해 반구 형상으로 형성될 수 있으며, 그 표면에 요철들을 가질 수 있다.Meanwhile, the transparent molding part 23, the lower and upper wavelength converting material layers 27 and 29 may have a trapezoidal cross section, as illustrated, but is not limited thereto. The transparent molding part 23 and the lower and upper wavelength converting material layers 27 and 29 may be molded using a molding technique using a mold, for example, may be formed by transfer molding. Accordingly, the transparent molding part 23, the lower and upper wavelength converting material layers 27 and 29 may be formed in various shapes according to the shape of the mold. In particular, the upper wavelength conversion material layer 29 may be formed in a hemispherical shape to improve the emission efficiency of light, and may have irregularities on its surface.

또한, 하부 및 상부 파장 변환 물질층(27, 29) 내에 함유된 형광체의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 YAG 계열, 실리케이트 계열 또는 티오갤레이트 계열의 형광체들이 사용될 수 있다. 특히, 상기 형광체들은 대한민국공개공보 제10-2005-0117164호에 개시된 바와 같이 납 또는 구리를 함유한 화합물, 예컨대 납 및 구리를 함유한 실리케이트 형광체일 수 있다.In addition, the kind of phosphor contained in the lower and upper wavelength converting material layers 27 and 29 is not particularly limited, and for example, YAG-based, silicate-based, or thiogallate-based phosphors may be used. In particular, the phosphors may be compounds containing lead or copper, such as silicate phosphors containing lead and copper, as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2005-0117164.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수개의 파장 변환 물질층들을 갖는 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device having a plurality of wavelength converting material layers according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자는, 하부 파장 변환 물질층(27)이 개구부(27a)를 갖는 것을 제외하면, 도 1을 참조하여 설명한 발광 소자와 대체로 동일하다. 상기 개구부(27a)는 투명 몰딩부(25)를 노출시키며, 상부 파장 변환 물질층(29)에 의해 채워진다.Referring to FIG. 2, the light emitting device according to the present embodiment is generally the same as the light emitting device described with reference to FIG. 1 except that the lower wavelength converting material layer 27 has an opening 27a. The opening 27a exposes the transparent molding portion 25 and is filled by the upper wavelength converting material layer 29.

따라서, 상기 발광 다이오드(23)에서 방출된 광의 일부는 하부 파장 변환 물질층(27)을 거치지 않고 직접 개구부(27a) 내의 상부 파장 변환 물질층(29) 내로 입사된다. 그 결과, 상기 상부 파장 변환 물질층(29) 내의 형광체를 여기시키는 광의 강도를 증가시킬 수 있다.Thus, a portion of the light emitted from the light emitting diode 23 is incident directly into the upper wavelength converting material layer 29 in the opening 27a without passing through the lower wavelength converting material layer 27. As a result, the intensity of the light that excites the phosphor in the upper wavelength conversion material layer 29 can be increased.

상기 개구부(27a)는 복수개일 수 있으며, 상부 파장 변환 물질층(29) 내의 형광체를 고르게 여기시키도록 분산될 수 있다.The openings 27a may be provided in plural and distributed to uniformly excite the phosphor in the upper wavelength converting material layer 29.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수개의 파장 변환 물질층들을 갖는 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view for describing a light emitting device having a plurality of wavelength converting material layers according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 기재(20) 상에 발광 다이오드(23)가 탑재되고, 상기 발광 다이오드(23)를 투명 몰딩부(25)가 덮으며, 상기 투명 몰딩부 상에 하부 및 상부 파장 변환 물질층들(27, 29)이 배치된다. 다만, 상기 투명 몰딩부(25)와 상기 하부 파장 변환 물질층(27) 사이에 하부 유전체 다층막 반사 미러(26)가 개재되고, 상기 하부 파장 변환 물질층(27)과 상부 파장 변환 물질층(29) 사이에 상부 유전체 다층막 반사 미러(28)가 개재된다.Referring to FIG. 3, as described with reference to FIG. 1, a light emitting diode 23 is mounted on a substrate 20, a transparent molding part 25 covers the light emitting diode 23, and the transparent molding Lower and upper wavelength converting material layers 27 and 29 are disposed on the portion. However, a lower dielectric multilayer film reflecting mirror 26 is interposed between the transparent molding part 25 and the lower wavelength converting material layer 27, and the lower wavelength converting material layer 27 and the upper wavelength converting material layer 29 are provided. The upper dielectric multilayer film reflecting mirror 28 is interposed therebetween.

상기 반사 미러(26)는 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 유전층(26a)과 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 유전층(26b)의 적어도 한 쌍을 포함한다. 여기서, 상기 하부 파장 변환 물질층(27)은 상기 고굴절률 유전층(26b)에 비해 낮은 굴절률을 갖는다. 상기 반사 미러(26)는 각각 그 두께가 (2m-1)λ2/4n2 (여기서, n2은 각 유전층의 굴절률을, λ2는 제2 파장을, m은 1 이상의 정수를 나타낸다.)를 만족하는 고굴절률 유전층(26b)와 저굴절률 유전층(26a)의 적어도 하나의 쌍을 포함하여 제2 파장의 광을 반사시킨다. 바람직하게, 상기 각 유전층의 두께는 λ2/4n2, 즉 m이 1일 수 있다. 상기 유전층들(26a, 26b)의 쌍이 여러번 적층 될수록 제2 파장의 광에 대한 반사도는 증가된다. 한편, 상기 반사 미러(26)는 발광 다이오드(23)에서 방출된 광에 대해서는 투광특성을 나타낸다.The reflective mirror 26 includes at least a pair of dielectric layers 26a having a relatively low refractive index and dielectric layers 26b having a relatively high refractive index. Here, the lower wavelength conversion material layer 27 has a lower refractive index than the high refractive index dielectric layer 26b. The reflecting mirror 26 has a thickness, respectively (2m-1) λ 2 / 4n 2 ( where, n 2 is the refractive index, λ 2 of each dielectric layer is a second wavelength, m represents an integer of 1 or more.) At least one pair of the high refractive index dielectric layer 26b and the low refractive index dielectric layer 26a satisfying the light reflects light of the second wavelength. Preferably, the thickness of each dielectric layer may be λ 2 / 4n 2 , that is, m is 1. As the pair of dielectric layers 26a and 26b are stacked several times, the reflectivity of light of the second wavelength is increased. On the other hand, the reflection mirror 26 exhibits a light transmitting characteristic with respect to light emitted from the light emitting diodes 23.

또한, 상기 반사 미러(28)는 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 유전층(28a)과 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 유전층(28b)의 적어도 한 쌍을 포함하며, 상기 상부 파장 변환 물질층(29)은 상기 고굴절률 유전층(28b)에 비해 낮은 굴절률을 갖는다. 상기 반사 미러(28) 또한 각각 그 두께가 (2k-1)λ3/4n3 (여기서, n3은 각 유전층의 굴절률을, λ3는 제3 파장을, k는 1 이상의 정수를 나타낸다.)를 만족하는 고굴절률 유전층(26b)와 저굴절률 유전층(26a)의 적어도 하나의 쌍을 포함하여 제3 파장의 광을 반사시킨다. 바람직하게, 상기 각 유전층의 두께는 λ3/4n3, 즉 k는 1일 수 있다. 상기 유전층들(28a, 28b)의 쌍이 여러번 적층 될수록 제3 파장의 광에 대한 반사도가 증가된다. 한편, 상기 반사 미러(28)는 발광 다이오드(23)에서 방출된 광 및 상기 제2 파장의 광에 대해서는 투광특성을 나타낸다.The reflective mirror 28 also includes at least a pair of dielectric layers 28a having a relatively low refractive index and dielectric layers 28b having a relatively high refractive index, wherein the upper wavelength converting material layer 29 is the high layer. It has a lower refractive index than the refractive index dielectric layer 28b. Each of the reflection mirrors 28 has a thickness of (2k-1) λ 3 / 4n 3 , where n 3 represents a refractive index of each dielectric layer, λ 3 represents a third wavelength, and k represents an integer of 1 or more. At least one pair of the high refractive index dielectric layer 26b and the low refractive index dielectric layer 26a satisfying the light reflects light of the third wavelength. Preferably, the thickness of each dielectric layer may be λ 3 / 4n 3 , that is, k may be 1. As the pair of dielectric layers 28a and 28b are stacked several times, the reflectivity of light of the third wavelength is increased. On the other hand, the reflection mirror 28 exhibits a light transmitting characteristic with respect to the light emitted from the light emitting diode 23 and the light of the second wavelength.

이에 따라, 상기 상부 파장 변환 물질층(29)에서 파장변환된 제3 파장의 광은 상부 유전체 다층막 반사 미러(28)에 의해 하부 파장 변환 물질층(27) 내로 입사되는 것이 방지되며, 하부 파장 변환 물질층(27)에서 파장변환된 제2 파장의 광은 하부 유전체 다층막 반사 미러(26)에 의해 투명 몰딩부(25) 내로 입사되는 것이 방지된다.Accordingly, light of the third wavelength wavelength converted by the upper wavelength converting material layer 29 is prevented from being incident into the lower wavelength converting material layer 27 by the upper dielectric multilayer film reflecting mirror 28, and lower wavelength converting. Light of the second wavelength converted in the material layer 27 is prevented from entering the transparent molding 25 by the lower dielectric multilayer reflective mirror 26.

본 실시예에 있어서, 상기 하부 파장 변환 물질층(27)은, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 개구부를 가질 수 있으며, 상기 개구부는 상부 파장 변환 물질층(29)에 의해 채워질 수 있다. 이때, 상기 상부 유전체 다층막 반사 미러(28)는 개구부 내로 연장되어 개구부 내의 상부 파장 변환 물질층(29)과 투명 몰딩부(25) 사이에 개재될 수 있다.In the present exemplary embodiment, the lower wavelength converting material layer 27 may have an opening as described with reference to FIG. 2, and the opening may be filled by the upper wavelength converting material layer 29. In this case, the upper dielectric multilayer reflective mirror 28 may extend into the opening and be interposed between the upper wavelength converting material layer 29 and the transparent molding portion 25 in the opening.

Claims (12)

기재 상에 배치되고 제1 파장의 광을 방출하는 적어도 하나의 발광 다이오드;
상기 제1 파장의 광을 제2 파장의 광으로 변환하는 제1 파장 변환 물질층;
상기 발광 다이오드와 상기 제1 파장 변환 물질층 사이에 배치되어 상기 제1 파장 및 제2 파장의 광에 대해 선택적으로 투과시키는 제1 투명 부재를 포함하고,
상기 제1 투명 부재는 상기 발광 다이오드의 적어도 일부 면에 대향하여 형성된 발광 소자.At least one light emitting diode disposed on the substrate and emitting light of a first wavelength;
A first wavelength converting material layer converting light of the first wavelength into light of a second wavelength;
A first transparent member disposed between the light emitting diode and the first wavelength converting material layer and selectively transmitting the light of the first wavelength and the second wavelength;
And the first transparent member is formed to face at least a portion of the light emitting diode. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 파장 변환 물질층 상에 상기 제1 파장의 광을 제3 파장의 광으로 변환하는 제2 파장 변환 물질층을 더 포함하는 발광 소자.The method according to claim 1,
And a second wavelength conversion material layer on the first wavelength conversion material layer to convert light of the first wavelength into light of a third wavelength. 청구항 2에 있어서,
상기 제1 파장 변환 물질층과 상기 제2 파장 변환 물질층 사이에 제2 투명 부재를 더 포함하는 발광 소자.The method according to claim 2,
And a second transparent member between the first wavelength converting material layer and the second wavelength converting material layer. 청구항 2에 있어서,
상기 제2 및 제3 파장은 상기 제1 파장보다 장파장인 발광 소자.The method according to claim 2,
The second and third wavelengths are longer wavelengths than the first wavelength. 청구항 4에 있어서,
상기 제3 파장은 상기 제2 파장보다 단파장인 발광 소자.The method according to claim 4,
The third wavelength is shorter than the second wavelength light emitting device. 청구항 1 내지 5에 있어서,
상기 제1 및 제2 파장 변환 물질층 중 어느 하나는 형광체를 함유하는 에폭시를 포함하는 발광 소자.The method according to claim 1 to 5,
Any one of the first and second wavelength converting material layers comprises an epoxy containing phosphor. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 투명부재는 제1 파장의 광을 투과시키며, 상기 제2 파장의 광을 반사시키는 발광 소자.The method according to claim 1,
The first transparent member transmits light having a first wavelength and reflects light having the second wavelength. 청구항 3에 있어서,
상기 제1 투명부재와 상기 제2 투명부재는 일정한 간격으로 이격되어 있는 발광 소자.The method according to claim 3,
The first transparent member and the second transparent member is a light emitting device spaced apart at regular intervals. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 투명부재는 상기 발광 다이오드의 상면에 대향하는 제1면 및 상기 발광 다이오드의 측면에 대해 소정의 기울기를 갖는 제2면을 포함하는 발광 소자.The method according to claim 1,
The first transparent member includes a first surface facing the top surface of the light emitting diode and a second surface having a predetermined slope with respect to the side surface of the light emitting diode. 청구항 9에 있어서,
상기 제1 투명부재는 상기 제1면과 상기 제2면이 연속적으로 연결되며, 상기 제2면이 상기 기재와 접속되는 발광 소자.The method according to claim 9,
The first transparent member is a light emitting device in which the first surface and the second surface is continuously connected, the second surface is connected to the substrate. 청구항 9에 있어서,
상기 제1 파장 변환 물질층 상에 형성된 제2 투명부재를 더 포함하며, 상기 제2 투명부재는 상기 제1면에 대향하는 제3면 및 상기 제2면에 대향하는 제4면을 포함하는 발광 소자.The method according to claim 9,
And a second transparent member formed on the first wavelength converting material layer, wherein the second transparent member includes a third surface facing the first surface and a fourth surface facing the second surface. device. 청구항 10에 있어서,
상기 제3면과 제4면은 연속적으로 연결되며, 상기 제4면이 상기 기재와 접속되는 발광 소자.The method according to claim 10,
The third surface and the fourth surface is continuously connected, the fourth surface is connected to the substrate.
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