KR20120128464A - Led 형광체 도포 장치 및 그 검사 방법 - Google Patents

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KR20120128464A
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Abstract

본 발명에 따른 LED 형광체 도포 검사 장치는, 한 쌍의 리드 프레임과, 패키지 몰드와, LED 칩과, 몰딩재 및 형광체를 포함하는 LED 패키지에서 상기 형광체의 도포 공정을 수행하는 형광체 도포 수단과; 상기 LED 패키지가 노출되도록 윈도우 구조로 형성되며 상기 LED 패키지의 리드 프레임에 전류를 인가하는 윈도우 클램프와; 상기 형광체 도포 수단의 일측에 고정되도록 마련되고 상기 윈도우 클램프로부터 상기 LED 패키지의 리드 프레임에 전류가 인가되어 상기 LED 패키지가 발광하면 상기 도포된 형광체의 광특성을 검출하는 형광체 검출 수단을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따른 LED 형광체 도포 장치 및 그 검사 방법은 LED 패키지의 형광체를 도포하는 공정 중에 광특성을 검사하여 원하는 색좌표에 맞도록 형광체를 반복하여 도포함으로써 색좌표 불량으로 인해 폐기되는 LED 패키지를 절감할 수 있다.

Description

LED 형광체 도포 장치 및 그 검사 방법{LED FLUORESCENT SUBSTANCE DISPENSER AND THE DETECTING METHOD THEREOF}
본 발명은 LED 형광체 도포 장치 및 그 검사 방법에 관한 것으로, 특히 LED 패키지의 형광체를 도포하는 공정 중에 광특성을 검사하여 원하는 색좌표에 맞도록 형광체를 반복하여 도포함으로써 색좌표 불량으로 인해 폐기되는 LED 패키지를 절감할 수 있는 LED 형광체 도포 장치 및 그 검사 방법에 관한 것이다.
발광다이오드(light emission diode, 이하, LED라 함)는 다양한 색을 구현할 수 있는 반도체 소자이다. LED는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성할 수 있으므로 다양한 색의 광원으로 사용되고 있다.
이러한 LED는 조명용의 백색 LED 등 고출력, 고휘도 LED에 대한 수요가 증가함에 따라, LED 패키지의 성능과 신뢰성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
LED 제품의 성능을 높이기 위해서는, 우수한 광효율을 갖는 LED 칩 자체와 함께, 광을 효과적으로 추출하고 색순도가 우수하며 제품들간의 특성이 균일한 LED 패키지가 동시에 확보되어야 한다.
LED를 이용하여 백색광을 얻기 위해서는, 대개 청색 또는 자외선 LED 칩 상에 형광체(예컨대, 황색 형광체 등)를 도포하게 된다. 이 백색광의 품질은 도포되는 형광체 자체의 특성뿐만 아니라, 형광체의 분포 형태에 의해서도 많은 영향을 받는다.
실제로, 투명 수지와 형광체 분말의 혼합물을 LED 칩이 실장된 패키지의 컵 안에 주입하는 종래의 LED 패키지 공정에서는, 수지 봉지재 내의 형광체의 공간적인 분포를 균일하게 제어하는 것이 상당히 어렵다. 즉, LED 칩상에 도포된 형광체의 밀도가 불균일하기 때문에 출력광의 색좌표 편차가 심하고, 색분리 또는 색얼룩 현상이 발생하기 쉽다.
따라서, 이러한 형광체 도포로 인해 색좌표를 벗어나는 LED 패키지는 검사과정에서 불량품으로 판정되어 폐기하므로 손실이 증가하게 되는 문제점이 발생된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 LED 패키지의 형광체를 도포하는 공정 중에 광특성을 검사하여 원하는 색좌표에 맞도록 형광체를 반복하여 도포함으로써 색좌표 불량으로 인해 폐기되는 LED 패키지를 절감할 수 있는 LED 형광체 도포 검사 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 LED 형광체 도포 검사 장치는, 한 쌍의 리드 프레임과, 패키지 몰드와, LED 칩과, 몰딩재 및 형광체를 포함하는 LED 패키지에서 상기 형광체의 도포 공정을 수행하는 형광체 도포 수단과; 상기 LED 패키지가 노출되도록 윈도우 구조로 형성되며 상기 LED 패키지의 리드 프레임에 전류를 인가하는 윈도우 클램프와; 상기 형광체 도포 수단의 일측에 고정되도록 마련되고 상기 윈도우 클램프로부터 상기 LED 패키지의 리드 프레임에 전류가 인가되어 상기 LED 패키지가 발광하면 상기 도포된 형광체의 광특성을 검출하는 형광체 검출 수단을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 형광체 도포 수단은 공압출, 스크류 압출, 젯팅(jetting) 압출 및 스크린 프린팅 중 어느 하나의 디스펜싱 수단을 이용하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 윈도우 클램프는 절연성 물질로 형성되고, 상기 LED 패키지의 리드 프레임과 대응되는 영역에 +, - 전극을 형성하여 상기 LED 패키지의 리드 프레임에 전류를 인가하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 형광체 검출 수단은 상기 LED 패키지에서 발광된 광을 수광하여 광 파이버를 통해 광을 전달하는 광 프로브와; 상기 광 프로브로부터 광을 전달받아 광특성을 검출하는 LED 테스터기 및 전원 드라이버를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 LED 테스터기에서 검출하는 상기 광특성은 색좌표, 색온도, 파장, 광도, 연색지수 및 색재현성 등을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 형광체 도포 수단은 상기 형광체 검출 수단으로부터 상기 LED 패키지에 도포되는 형광체가 기 설정된 광특성 범위내로 검출되면 형광체 도포 공정을 중지하는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 LED 형광체 도포 검사 방법은, 한 쌍의 리드 프레임과, 패키지 몰드와, LED 칩과, 몰딩재 및 형광체를 포함하는 LED 패키지를 형성하는 방법에 있어서, 상기 한 쌍의 리드 프레임과, 패키지 몰드와, LED 칩 및 몰딩재가 형성된 LED 패키지의 결과물 상에 윈도우 클램프를 배치하는 단계와; 상기 윈도우 클램프 배치 후 상기 LED 패키지의 결과물 상에 형광체 도포 공정을 수행하는 단계와; 상기 윈도우 클램프에 전류를 인가하여 상기 LED 패키지가 발광하는 단계와; 상기 LED 패키지에서 발광된 광을 수광하여 광특성을 검출하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 광특성을 검출하는 단계이후, 상기 검출된 광특성이 기 설정된 범위 내인지 여부를 판단하는 단계와; 상기 검출된 광특성이 기 설정된 범위 미만이면 다시 상기 형광체 도포 공정 단계 및 그 이후 단계를 수행하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 윈도우 클램프를 배치하는 단계에서 상기 윈도우 클램프는 상기 LED 패키지의 리드 프레임과 대응되는 영역에 +, - 전극을 형성하고, 상기 LED 패키지와 대응되는 영역은 윈도우 형태로 절연성 물질로 형성하여 배치하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 광특성을 검출하는 단계에서 상기 광특성은 색좌표, 색온도, 파장, 광도, 연색지수 및 색재현성 등을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 LED 형광체 도포 장치 및 그 검사 방법은 LED 패키지의 형광체를 도포하는 공정 중에 광특성을 검사하여 원하는 색좌표에 맞도록 형광체를 반복하여 도포함으로써 색좌표 불량으로 인해 폐기되는 LED 패키지를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 형광체 도포 검사 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 윈도우 클램프가 LED 패키지 상에 배치하는 형태를 도시한 단면도.
도 3은 윈도우 클램프의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 LED 형광체 도포 검사 방법에 대한 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 형광체 도포 검사 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 리드 프레임과, 패키지 몰드와, LED 칩과, 몰딩재 및 형광체를 포함하는 LED 패키지에서 상기 형광체의 도포 공정을 수행하는 형광체 도포 수단(130)과, 상기 LED 패키지(110)가 노출되도록 윈도우 구조로 형성되며 상기 LED 패키지(110)의 리드 프레임에 전류를 인가하는 윈도우 클램프(120)와, 상기 형광체 도포 수단(130)의 일측에 고정되도록 마련되고 상기 윈도우 클램프(120)로부터 상기 LED 패키지(110)의 리드 프레임에 전류가 인가되어 상기 LED 패키지(110)가 발광하면 상기 도포된 형광체의 광특성을 검출하는 형광체 검출 수단(140)을 포함하여 구성된다.
상기 형광체 도포 수단(130)은 공압출, 스크류 압출, 젯팅(jetting) 압출 및 스크린 프린팅 중 어느 하나의 디스펜싱 수단을 이용한다. 그 중에서 많이 사용되고 있는 방식이 디스펜서를 이용하여 LED 칩의 주변에 정량의 형광체 수지를 주입하는 방식이다. 이 방식을 사용하는 기기를 보통 디스펜서(dispenser)라고 한다. 그리고 디스펜서내에 형광체 및 실리콘(또는 에폭시)를 넣어 일정량씩 토출시키게 된다.
이러한 디스펜서를 구비한 형광체 도포 수단은 형광체 도팅 타임(dotting time)은 수십 nsec로 한다.
도 2는 본 발명의 윈도우 클램프가 LED 패키지 상에 배치하는 형태를 도시한 단면도이고, 도 3은 윈도우 클램프의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 윈도우 클램프(120)는 절연성 물질로 형성되고, 상기 LED 패키지(110)의 리드 프레임과 대응되는 영역에 +, - 전극(121,122)을 형성하여 상기 LED 패키지의 리드 프레임에 전류를 인가한다.
보다 상세하게는, 상기 윈도우 클램프(120)는 상기 LED 패키지(110)가 각각 노출되도록 윈도우를 형성하고, 상기 윈도우 클램프(120)는 상기 LED 패키지(110)의 리드 프레임에 전류를 인가할 수 있도록 금속성 물질로 전극(121,122)을 형성하게 된다.
이러한 상기 윈도우 클램프(120)는 상기 LED 패키지(110)의 사이즈에 맞도록 제작되어 상기 형광체 도포 공정 전에 로딩되어 상기 LED 패키지(110) 상에 배치된다.
그리고, 상기 형광체 도포 공정의 수행과 동시에 상기 LED 패키지(110)에 전류를 인가하게 된다. 즉, 상기 윈도우 클램프(120)는 상기 형광체 도포 공정 중에 도포된 형광체의 광특성을 검사하기 위해 LED 패키지에 전류를 인가하여 LED 칩이 발광하도록 한다.
상기 형광체 검출 수단(140)은 광 프로브(141)와, LED 테스터기(미도시) 및 전원 드라이버(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 광 프로브(141)는 상기 LED 패키지에서 발광된 광을 수광하여 광 파이버를 통해 광을 전달한다. 여기서, 상기 광 프로브(141)는 일단 끝에 적분구를 장착하여 광량을 측정할 수 있다.
상기 LED 테스터기는 상기 광 프로브로부터 광을 전달받아 광특성을 검출한다. 상기 LED 테스터기에서 검출하는 상기 광특성은 색좌표, 색온도, 파장, 광도, 연색지수 및 색재현성 등을 포함한다. 이러한 상기 형광체 검출 수단에 의한 테스트 타임은 수십 msec 이내로 수행하여 전체 공정을 진행하는데 시간적인 제한 요소는 없다.
상기 형광체 검출 수단(140)은 상기 LED 패키지(110)에 도포된 형광체가 기 설정된 광특성 범위 내인지 여부를 검출하여 색좌표 등이 적정 범위 내에 들어오지 않았을 경우 다시 상기 형광체 도포 수단(130)에 형광체 도포 공정을 수행하도록 한다. 여기서, 형광체 도포 공정은 도포된 형광체의 광특성이 적정 범위내에 들어올 때까지 반복 수행할 수 있다.
또한, 도 4는 본 발명에 따른 LED 형광체 도포 검사 방법에 대한 순서도이다. 도 4에서와 같이, 본 발명의 LED 형광체 도포 검사 방법은, 한 쌍의 리드 프레임과, 패키지 몰드와, LED 칩과, 몰딩재 및 형광체를 포함하는 LED 패키지를 형성하는 방법에 있어서, 먼저, 상기 한 쌍의 리드 프레임과, 패키지 몰드와, LED 칩 및 몰딩재가 형성된 LED 패키지의 결과물 상에 윈도우 클램프를 배치하는 단계가 수행된다(S401).
더욱 구체적으로, 상기 LED 패키지를 형성하는 제조 공정에 대해 설명하기로 한다. 한편, LED 패키지의 제조공정을 대략 설명하기로 한다. 먼저, LED 칩을 지지하며 동시에 전기신호를 인가시키는 기능을 갖는 한 쌍의 리드프레임을 형성한다. 그런 다음, 상기 리드프레임의 일측을 수용하면서, 몰딩재 충진 공간이 구비된 패키지몰드를 형성한다. 상기 패키지몰드 내부의 상기 리드프레임 상에 LED 칩을 실장하고, 상기 LED 칩과 상기 리드프레임을 통전 와이어를 통해 접속시킨다.
그리고, 상기 패키지몰드의 상기 몰딩재 충진 공간에 몰딩재를 도포한다. 여기서, 상기 몰딩재의 도포시, 상기 몰딩재가 상기 몰딩재 충진 공간 전체를 채우지 않고, 일부만을 채우도록 도포하는 것이 바람직하고, 이때 상기 몰딩재는 상기 LED 칩 및 상기 통전 와이어를 모두 덮도록 도포되거나, 또는 LED 칩만을 덮도록 도포될 수 있다. 이때, 상기 몰딩재는 상술한 바와 같이, 구현하려는 LED 칩의 색상에 따라 투광성 수지, 또는 형광체가 섞인 투광성 수지 등으로 이루어질 수 있다.
상기 몰딩재의 도포는, 공압출, 스크류 압출, 젯팅(jetting) 압출, 또는 스크린 프린팅 등과 같은 디스펜싱 방법 등으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 몰딩재가 형성된 LED 패키지의 결과물상에 상기 윈도위 클램프를 배치하게 된다. 여기서, 상기 윈도우 클램프는 상기 LED 패키지의 리드 프레임과 대응되는 영역에 +, - 전극을 형성하고, 상기 LED 패키지와 대응되는 영역은 윈도우 형태의 절연성 물질로 형성하여 배치하게 된다.
그 다음으로, 상기 윈도우 클램프 배치 후 상기 LED 패키지의 결과물 상에 형광체 도포 공정을 수행하는 단계가 수행된다(S402). 그리고, 상기 몰딩재 상부의 상기 몰딩재 충진 공간에 형광체를 도포한다.
여기서, 상기 형광체는, 상술한 바와 같이 상기 LED 칩이 구동하지 않을 때에, 상기 LED 칩의 형상 또는 형광체의 색을 원래보다 흐리게 보이도록 하거나 보이지 않도록 하기 위한 것으로서, 실리콘 수지 자체로 이루어지거나, 또는 소정의 컬러를 갖는 안료, 분산제, 또는 형광체 등이 섞인 실리콘 수지 등의 충진제로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 형광체의 도포는, 상기한 몰딩재와 마찬가지로 공압출, 스크류 압출, 젯팅(jetting) 압출, 또는 스크린 프린팅 방법 등에 의해 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 윈도우 클램프에 전류를 인가하여 상기 LED 패키지가 발광하는 단계가 수행된다(S403).
보다 상세하게는, 상기 형광체 도포 공정 중에 상기 윈도우 클램프에 전류를 인가함으로써 LED 패키지가 발광하는 것을 테스트할 수 있게 된다. 즉, 상기 형광체 도포가 색좌표 등에 맞게 잘 도포되었는지 여부를 형광체 도포 공정 중에 알 수 있게 된다.
그리고, 상기 LED 패키지에서 발광된 광을 수광하여 광특성을 검출하는 단계가 수행된다(S404). 여기서, 상기 광특성은 색좌표, 색온도, 파장, 광도, 연색지수 및 색재현성 등을 포함한다. 이러한 상기 광특성 검출 시간은 수십 msec 이내로 수행하여 전체 공정을 진행하는데 시간적인 제한 요소는 없다.
그리고, 상기 광특성을 검출하는 단계 이후, 상기 검출된 광특성이 기 설정된 범위 내인지 여부를 판단하는 단계가 수행된다(S405).
한편, 상기 검출된 광특성이 기 설정된 범위 미만이면 다시 상기 형광체 도포 공정 단계 및 그 이후 단계를 반복 수행하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 --- LED 패키지
120 --- 윈도우 클램프
130 --- 형광체 도포 수단
140 --- 형광체 검출 수단

Claims (10)

  1. 한 쌍의 리드 프레임과, 패키지 몰드와, LED 칩과, 몰딩재 및 형광체를 포함하는 LED 패키지에서 상기 형광체의 도포 공정을 수행하는 형광체 도포 수단과;
    상기 LED 패키지가 노출되도록 윈도우 구조로 형성되며 상기 LED 패키지의 리드 프레임에 전류를 인가하는 윈도우 클램프와;
    상기 형광체 도포 수단의 일측에 고정되도록 마련되고 상기 윈도우 클램프로부터 상기 LED 패키지의 리드 프레임에 전류가 인가되어 상기 LED 패키지가 발광하면 상기 도포된 형광체의 광특성을 검출하는 형광체 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 형광체 도포 검사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 형광체 도포 수단은 공압출, 스크류 압출, 젯팅(jetting) 압출 및 스크린 프린팅 중 어느 하나의 디스펜싱 수단을 이용하는 것을 특징으로 하는 LED 형광체 도포 검사 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 윈도우 클램프는 절연성 물질로 형성되고, 상기 LED 패키지의 리드 프레임과 대응되는 영역에 +, - 전극을 형성하여 상기 LED 패키지의 리드 프레임에 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 LED 형광체 도포 검사 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 형광체 검출 수단은
    상기 LED 패키지에서 발광된 광을 수광하여 광 파이버를 통해 광을 전달하는 광 프로브와;
    상기 광 프로브로부터 광을 전달받아 광특성을 검출하는 LED 테스터기 및
    전원 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 형광체 도포 검사 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 LED 테스터기에서 검출하는 상기 광특성은 색좌표, 색온도, 파장, 광도, 연색지수 및 색재현성 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 형광체 도포 검사 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 형광체 도포 수단은 상기 형광체 검출 수단으로부터 상기 LED 패키지에 도포되는 형광체가 기 설정된 광특성 범위내로 검출되면 형광체 도포 공정을 중지하는 것을 특징으로 하는 LED 형광체 도포 검사 장치.
  7. 한 쌍의 리드 프레임과, 패키지 몰드와, LED 칩과, 몰딩재 및 형광체를 포함하는 LED 패키지를 형성하는 방법에 있어서,
    상기 한 쌍의 리드 프레임과, 패키지 몰드와, LED 칩 및 몰딩재가 형성된 LED 패키지의 결과물 상에 윈도우 클램프를 배치하는 단계와;
    상기 윈도우 클램프 배치 후 상기 LED 패키지의 결과물 상에 형광체 도포 공정을 수행하는 단계와;
    상기 윈도우 클램프에 전류를 인가하여 상기 LED 패키지가 발광하는 단계와;
    상기 LED 패키지에서 발광된 광을 수광하여 광특성을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 형광체 도포 검사 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 광특성을 검출하는 단계이후,
    상기 검출된 광특성이 기 설정된 범위 내인지 여부를 판단하는 단계와;
    상기 검출된 광특성이 기 설정된 범위 미만이면 다시 상기 형광체 도포 공정 단계 및 그 이후 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 LED 형광체 도포 검사 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 윈도우 클램프를 배치하는 단계에서
    상기 윈도우 클램프는 상기 LED 패키지의 리드 프레임과 대응되는 영역에 +, - 전극을 형성하고, 상기 LED 패키지와 대응되는 영역은 윈도우 형태로 절연성 물질로 형성하여 배치하는 것을 특징으로 하는 LED 형광체 도포 검사 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 광특성을 검출하는 단계에서
    상기 광특성은 색좌표, 색온도, 파장, 광도, 연색지수 및 색재현성 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 형광체 도포 검사 방법.
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