KR20130050459A - Phosphor coating matrix using globular ppm and lighting device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
실시 예는 구 형상(globular)의 PPM(Phosphor Polymer Matrix)을 이용한 광 여기체 및 이를 이용한 조명 장치에 관한 것이다.
Embodiments relate to an optical exciter using a globular PPM (Phosphor Polymer Matrix) and a lighting device using the same.
일반적으로, 발광 다이오드(Light Emission Diode: 이하, 'LED'라 함)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성함으로써 다양한 색을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.In general, a light emitting diode (LED) is a semiconductor device capable of realizing various colors by forming a light emitting source using a compound semiconductor material such as GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN, and AlGaInP. Say.
상기 LED 소자의 특성을 결정하는 기준으로는 고출력 발광 및 휘도, 발광색의 범위 등이 있고, 이러한 LED 소자의 특성은 1차적으로는 LED소자에 사용되고 있는 화합물 반도체 재료에 의해 결정되지만, 2차적인 요소로 칩을 실장하기 위한 패키지의 구조에 의해서도 큰 영향을 받는다. 고휘도와 사용자 요구에 따른 휘도 각 분포를 얻기 위해서는 재료개발 등에 의한 1차적인 요소만으로는 한계가 있어 패키지 구조 등에 많은 관심을 갖게 되었다.Criteria for determining the characteristics of the LED device include high output light emission, luminance, emission color range, and the like. The characteristics of the LED device are primarily determined by the compound semiconductor material used in the LED device. It is also greatly affected by the structure of the package for mounting the chip. In order to obtain high luminance and luminance angle distribution according to user's demands, the primary factor due to material development is limited.
종래의 조명 장치에 사용되는 광 여기체는 LED 패키지로부터 발생하는 광을 투과하고 확산(Diffuse)하며, 상기 LED 패키지로부터 방출된 특정 색의 광을 여기시키는 역할을 한다. 이러한 종래의 광 여기체는 하부에 개구부를 갖는 반구형 형상을 가지며, PPM(Phosphor Polymer Matrix) 방식으로 형성되거나 PCM(Phosphor Coating Matrix) 방식으로 형성된다. 여기서, 상기 PPM 방식은 형광체(Phosphor)가 포함된 폴리머(polymer)를 사용하여 사출로 형성하는 방식이고, 상기 PCM 방식은 폴리머 기판에 형광체가 포함된 코팅층을 형성하는 방식이다.The light excitation body used in the conventional lighting device transmits and diffuses light generated from the LED package, and serves to excite light of a specific color emitted from the LED package. Such a conventional optical excitation body has a hemispherical shape having an opening at a lower portion thereof, and is formed by a PPM (Phosphor Polymer Matrix) method or a PCM (Phosphor Coating Matrix) method. Here, the PPM method is a method of forming by injection using a polymer containing a phosphor (Phosphor), the PCM method is a method of forming a coating layer containing a phosphor on a polymer substrate.
종래의 PPM 방식으로 형성된 광 여기체는 레진(Resin) 속의 디퓨저 비즈(Diffuser Beads) 함량이 증가하고, 동일 색좌표(CIE)에서 CRI 및 광속 대비 형광체 함량이 증가하며, 두께 편차에 따른 색좌표(CIE) 불량률이 증가하는 문제가 있다.
The optical excitons formed by the conventional PPM method increase the content of diffuser beads in the resin, increase the phosphor content relative to the CRI and the light flux in the same color coordinate (CIE), and the color coordinate (CIE) according to the thickness variation. There is a problem that the defective rate increases.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 블루(Blue) 광원의 믹싱(Mixing) 및 산란(Scattering)을 돕는 마이크로(Micro) 구조를 갖는 구 형상(globular)의 PPM을 이용한 광 여기체 및 이를 이용한 조명 장치를 제시하는 데 있다.In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention provides an optical excitation using a globular PPM having a micro structure that helps to mix and scatter a blue light source. The present invention relates to a sieve and a lighting device using the same.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 레진(Resin) 속 디퓨저 비즈(Diffuser Beads) 함량을 감소시킬 수 있는 구 형상의 PPM을 이용한 광 여기체 및 이를 이용한 조명 장치를 제시하는 데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the embodiment is to propose an optical excitation using a spherical PPM that can reduce the content of diffuser beads in the resin (Resin) and an illumination device using the same.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 두께 편차에 따른 색좌표(CIE) 불량률을 감소시킬 수 있는 구 형상의 PPM을 이용한 광 여기체 및 이를 이용한 조명 장치를 제시하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an optical exciter using a spherical PPM and a lighting device using the same, which can reduce a color coordinate (CIE) defect rate due to thickness variation.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 동일 색좌표(CIE), CRI 및 광속 대비 형광체 함량을 감소시킬 수 있는 구 형상의 PPM을 이용한 광 여기체 및 이를 이용한 조명 장치를 제시하는 데 있다.
In addition, another technical problem to be achieved by the embodiment is to propose an optical excitation using a spherical PPM that can reduce the content of the phosphor relative to the same color coordinate (CIE), CRI and luminous flux, and an illumination device using the same.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 실시 예의 광 여기체는, 투광성(透光性) 재질로 형성되며, 형광체를 포함하는 반구형의 모체 및, 상기 모체의 내측 면과 외측 면 중 적어도 하나의 면에 일체로 형성된 복수 개의 확산체를 포함하고 있다.As a means for solving the above-described technical problem, the optical excitation body of the embodiment is formed of a light-transmissive material, the hemispherical matrix containing the phosphor, and at least one of the inner surface and the outer surface of the matrix It includes a plurality of diffusers integrally formed on the surface.
여기서, 상기 확산체는 양각 또는 음각 형태로 구성될 수 있으며, 반구 형상, 다각기둥 형상, 다각 뿔 형상, 복수의 굴곡을 갖는 형상을 포함한 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 또한, 상기 확산체는 UV 레진(Resin) 또는 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계의 레진 중 어느 하나로 구성될 수 있다.Here, the diffuser may be embossed or engraved, and may be formed in any one of a shape including a hemispherical shape, a polygonal pillar shape, a polygonal horn shape, and a plurality of curved shapes. In addition, the diffuser may be composed of any one of a UV resin (Resin) or an acrylic, silicone, urethane-based resin.
상기 확산체는 상기 모체의 외측 면에 복수 개로 형성되며, 상기 모체와 동일 재질을 가질 수 있다.The diffusion body may be formed in plural on the outer surface of the mother body, and may have the same material as the mother body.
또한, 상기 확산체는 상기 모체의 내측 면에 복수 개로 형성되며, 상기 모체와 동일 재질을 가질 수 있다.In addition, the diffusion body may be formed in plural on the inner surface of the mother body, and may have the same material as the mother body.
또한, 상기 확산체는 상기 모체의 내측 면과 외측 면에 각각 복수 개로 형성되되 내측 면과 외측 면에 형성된 확산체가 서로 교번되게 형성되며, 상기 모체와 동일 재질을 가질 수 있다.In addition, the diffusion body may be formed in plural on the inner side and the outer side of the mother, respectively, and the diffusions formed on the inner side and the outer side are alternately formed, and may have the same material as the base.
상기 투광성 재질은 폴리머(Polymer)를 포함하며, 상기 폴리머는, 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate: PEN), 아크릴 수지, 폴리스틸렌(Polystyrene: PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate: PMMA) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.The light transmissive material includes a polymer, and the polymer may include polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), acrylic resin, and polystyrene. PS) and polymethyl methacrylate (PMMA).
상기 광 여기체는 C = B = α×D, A = β×C의 관계식에 의해 크기가 결정되며, A는 상기 광 여기체의 내부 지름, B는 광원에서 상기 광 여기체의 외형 상부까지의 높이, C는 광원이 배치되는 상기 광 여기체의 개구부 지름, D는 서로 마주보고 있는 광원 사이의 지름, α 및 β는 상수이다. The optical excitons are sized by the relationship C = B = α × D, A = β × C, where A is the inner diameter of the optical exciter, B is the light source from the light source to the top of the outline The height, C is the opening diameter of the optical exciter in which the light source is arranged, D is the diameter between the light sources facing each other, and α and β are constant.
여기서, 상기 α는 2 내지 2.2 사이의 범위를 가지며, 상기 β는 1.1 내지 1.2 사이의 범위를 가질 수 있으며, 상기 α는 2.12, 상기 β는 1.15의 상수 값을 가지는 것이 좋다.Here, α has a range of 2 to 2.2, the β may have a range of 1.1 to 1.2, the α is 2.12, β is preferably a constant value of 1.15.
상기 확산체와 확산체 중심 사이의 거리는 2500㎛ 내지 3000㎛ 사이의 범위를 가질 수 있으며, 상기 확산체의 반지름(R) 값은 560㎛ 내지 800㎛ 사이의 범위를 가질 수 있다.The distance between the diffuser and the center of the diffuser may range from 2500 μm to 3000 μm, and the radius R value of the diffuser may range from 560 μm to 800 μm.
상기 모체는 광을 확산하는 확산물질을 더 포함할 수 있다.The matrix may further include a diffusion material for diffusing light.
또한, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 실시 예의 조명 장치는, 상기 광 여기체를 포함하여 구성될 수 있다.
In addition, as a means for solving the above technical problem, the lighting apparatus of the embodiment may be configured to include the optical excitation body.
실시 예에 따르면, 레진(Resin) 속 디퓨저 비즈(Diffuser Beads) 함량을 감소시킬 수 있고, 동일 색좌표(CIE), CRI 및 광속 대비 형광체 함량을 감소시킬 수 있으며, 두께 편차에 따른 색좌표 불량률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the embodiment, it is possible to reduce the content of diffuser beads (Resin) in the resin, to reduce the phosphor content relative to the same color coordinate (CIE), CRI and luminous flux, and to reduce the color coordinate defect rate due to thickness variation It can be effective.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 제 1 실시 예에 의한 구 형상의 PPM을 이용한 광 여기체의 단면도
도 2는 제 2 실시 예에 의한 구 형상의 PPM을 이용한 광 여기체의 단면도
도 3은 제 3 실시 예에 의한 구 형상의 PPM을 이용한 광 여기체의 단면도
도 4는 제 1 내지 제 3 실시 예에 의한 광 여기체의 크기를 산출하는 방법을 나타낸 도면
도 5는 도 4에 의한 광 여기체의 산출 관계식에서 상수 α의 범위를 결정하기 위한 시뮬레이션 그래프
도 6은 도 4에 의한 광 여기체의 산출 관계식에서 상수 β의 범위를 결정하기 위한 시뮬레이션 그래프
도 7은 광 여기체의 크기 예를 나타낸 도면
도 8은 제 1 내지 제 3 실시 예에 의한 광 여기체의 부분 확대도
도 9는 제 1 내지 제 3 실시 예에 의한 광 여기체의 제 1 실험결과를 나타낸 실험 그래프
도 10은 제 1 내지 제 3 실시 예에 의한 광 여기체의 제 2 실험결과를 나타낸 실험 그래프1 is a cross-sectional view of an optical exciter using a spherical PPM according to the first embodiment
2 is a cross-sectional view of an optical exciter using a spherical PPM according to a second embodiment.
3 is a cross-sectional view of an optical exciter using a spherical PPM according to a third embodiment.
4 is a diagram illustrating a method of calculating the size of an optical excitation body according to the first to third embodiments;
FIG. 5 is a simulation graph for determining a range of the constant α in the calculation relation of the optical excitation body according to FIG. 4.
FIG. 6 is a simulation graph for determining the range of the constant β in the calculation relation of the optical excitation body according to FIG. 4.
7 shows an example of the size of an optical excitation body;
8 is a partially enlarged view of an optical exciter according to the first to third embodiments
FIG. 9 is an experimental graph showing a first experimental result of an optical exciter according to the first to third embodiments. FIG.
FIG. 10 is an experimental graph showing a second experiment result of the optical excitation body according to the first to third embodiments. FIG.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, when described as being formed on the "on or under" of each element, the (up) or down (on) or under) includes both two elements being directly contacted with each other or one or more other elements are formed indirectly between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제 1 실시 예First Embodiment
도 1은 제 1 실시 예에 의한 구 형상의 PPM을 이용한 광 여기체의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an optical exciter using a spherical PPM according to the first embodiment.
상기 제 1 실시 예에 의한 광 여기체는 도 1에 도시된 바와 같이, 투광성(透光性) 재질로 형성되며, 형광체를 포함하는 반구형의 모체(100)와, 상기 모체(100)의 외측 면에 일체로 형성된 복수 개의 확산체(101)를 포함하고 있다.As shown in FIG. 1, the optical excitation body according to the first embodiment is formed of a light-transmissive material, and has a
상기 반구형의 모체(100)는 상기 발광 소자(미도시)를 둘러싸도록 하부에 개구부가 형성되어 있으며, 적어도 하나 이상의 형광체를 포함하고 있다. 또한, 상기 반구형의 모체(100)는 상기 발광 소자로부터 방출된 광을 투과시킬 수 있는 투광성 재질의 폴리머(Polymer)를 포함하고 있다.The
여기서, 상기 폴리머(Polymer)는 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate: PEN), 아크릴 수지, 폴리스틸렌(Polystyrene: PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate: PMMA) 등으로 이루어진 군에서 어느 하나일 수 있다. 특히, 상기 반구형의 모체(100)는 내열성과 내화학성이 요구되는 경우에 폴리카보네이트(PC)로 구성될 수 있다.The polymer may include polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), acrylic resin, polystyrene (PS), polymethyl methacrylate. Rate (Polymethyl methacrylate: PMMA) may be any one from the group consisting of. In particular, the
상기 반구형의 모체(100)는 투광성 재질의 플라스틱(plastic)과 형광체(Phosphors)를 혼합하여 메탈 사출 성형(Metal Injection Molding) 방식을 이용하여 제작될 수 있다. 이때, 상기 반구형의 모체(100)를 형성할 때 상기 모체(100)의 외측 면에 복수 개의 확산체(101)도 일체로 형성된다.The
상기 확산체(101)는 상기 모체(100)의 외측 면에 반구 형상으로 형성되어 있지만, 다각기둥 형상, 다각 뿔 형상, 복수의 굴곡을 갖는 형상 등 그 밖에 여러 가지 모양의 양각 또는 음각 형태로 구성될 수 있다.The
상기 확산체(101)는 상기 반구형의 모체(100)와 동일한 재질로 일체로 형성되며, UV 레진(Resin) 또는 이크릴계, 실리콘계, 우레탄계의 레진 중 어느 하나로 구성될 수 있다.The
상기 반구형의 모체(100)는 광의 투과뿐만 아니라 광을 확산(Diffuse)하는 역할도 한다. 예를 들어, 상기 반구형의 모체(100)는 투광성 확산판(Diffuser plate)으로 구성되거나 확산제가 포함된 투명 기판으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 확산제는 산화실리콘(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황산바륨(BaSO4), 탄산칼슘(CaSO4), 탄산마그네슘(MgCO3), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 합성실리카, 글래스비드, 다이아몬드 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. 또한, 상기 확산제의 입자 크기는 빛의 확산에 적합한 크기로 선택될 수 있으며, 예를 들어 5~7μm의 지름을 가질 수 있다.The
계속해서, 상기 반구형의 모체(100)는 내부 공간에 믹싱(mixing) 공간이 형성되어 있다. 상기 믹싱 공간은 상기 발광 소자에서 방출되는 광이 믹싱되는 공간을 의미한다.Subsequently, the
또한, 상기 반구형의 모체(100)는 적어도 하나 이상의 형광체를 갖는다. 상기 형광체는 발광 소자에서 방출된 광을 여기 시키는 역할을 한다. 상기 형광체는 예를 들어, 실리케이트(Silicate) 계열, 설파이드(Sulfide, 황화물) 계열, YAG 계열 및 TAG 계열, Nitride계열 중에서 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 형광체는 황색, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 황색, 적색, 녹색 및 청색 형광체 중에서 적어도 하나 이상 포함할 수 있으나, 상기 형광체의 종류에 대해서는 한정하지 않는다. In addition, the phosphor may include at least one of yellow, red, green, and blue phosphors emitting yellow, red, green, and blue light, but the type of the phosphor is not limited.
상기 광 여기체는 상기 형광체의 색상에 따라 입사되는 광의 파장에 응답하여 서로 다른 파장의 광을 방출한다. 따라서, 상기 발광 소자의 색상과 상기 형광체 색상의 조합에 따라 필요한 파장 또는 색상의 광을 조명 장치로부터 얻을 수 있다. The optical exciter emits light of different wavelengths in response to the wavelength of the incident light according to the color of the phosphor. Therefore, light of a required wavelength or color can be obtained from the illumination device according to the combination of the color of the light emitting element and the phosphor color.
한편, 상기 형광체는 심적색을 발광시키기 위한 대표적인 설파이드 계열의 무기 형광체로 CaS:Eu가 사용될 수 있다. 또한, 주황색 형광체로 설파이드 계열의 SrS:Eu 및 MgS:Eu 중에서 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 또한, 녹색 형광체로는 설파이드 계열의 SrGa2S4, Eu2+가 사용될 수 있다.Meanwhile, CaS: Eu may be used as the phosphor as a representative sulfide-based inorganic phosphor for emitting deep red light. At least one of SrS: Eu and MgS: Eu of the sulfide series may be used as the orange phosphor. As the green phosphor, sulfide-based SrGa2S4 and Eu2 + can be used.
상기 형광체는 발광 소자에 따라 상이한 종류 및 양이 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자가 백색광을 방출하는 경우, 상기 반구형의 모체(100)에는 녹색 및 적색 형광체가 포함될 수 있다. 또한, 상기 발광 소자가 청색광을 방출하는 경우에는 녹색, 황색 및 적색 형광체가 포함될 수 있다. 이와 같이, 상기 반구형의 모체(100) 내에 포함되는 상기 형광체의 종류 및 양은 상기 발광 소자의 종류에 따라 달라질 수 있다.The phosphor may include different kinds and amounts depending on the light emitting device. For example, when the light emitting device emits white light, the
한편, 상기 반구형의 모체(100)에는 확산제, 소포제(antifoaming agent), 첨가제, 경화제 중 적어도 하나 이상이 더 포함될 수도 있다. Meanwhile, the
상기 확산제는 상기 반구형의 모체(100)에 입사되는 빛을 산란시킴으로써 광을 확산시키는 역할을 한다. 상기 확산제의 예로는, 산화실리콘(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황산바륨(BaSO4), 탄산칼슘(CaSO4), 탄산마그네슘(MgCO3), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 합성실리카, 글래스비드, 다이아몬드 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.The diffusing agent diffuses light by scattering light incident on the
상기 소포제는 상기 반구형의 모체(100) 내의 기포를 제거함으로써 신뢰성을 확보할 수 있다. 특히, 상기 반구형의 모체(100)를 메탈 사출 성형(Metal Injection Molding) 방식을 이용하여 제작할 때 기포가 발생하는 문제를 해결할 수 있다. 상기 소포제의 예로는 옥탄올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜 또는 각종 계면활성제 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.The antifoaming agent can secure the reliability by removing the bubbles in the hemispherical matrix (100). In particular, when the
상기 경화제는 상기 반구형의 모체(100)를 경화시키는 역할을 한다.The curing agent serves to cure the
상기 첨가제는 상기 형광체를 상기 반구형의 모체(100) 내에 고르게 분산시키는 역할을 한다.The additive serves to evenly disperse the phosphor in the
이러한 상기 광 여기체는 발광 소자에서 방출되는 광의 파장을 변화시키게 된다. 따라서, 상기 광 여기체는 각종 조명 장치, 백라이트 유닛, 발광 소자, 표시 장치 등의 광원에 적용되어, 다양한 파장을 가지는 빛을 생성하는 데에 사용되거나, 상기 광원의 연색 지수(CRI)를 향상시키는 등의 용도로 사용될 수 있다.Such photoexcitation changes the wavelength of light emitted from the light emitting device. Accordingly, the optical excitation body is applied to light sources such as various lighting devices, backlight units, light emitting devices, and display devices, and used to generate light having various wavelengths, or to improve color rendering index (CRI) of the light source. It can be used for such purposes.
따라서, 상기 제 1 실시 예에 의한 광 여기체는, 투광성(透光性) 재질의 수지와 형광체(Phosphors)를 혼합하여 메탈 사출 성형(Metal Injection Molding) 방식으로 반구형의 모체(100)를 형성하되, 상기 모체(100)의 외측 면에 복수 개의 확산체(101)를 일체로 형성함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
Accordingly, the optical excitation body according to the first embodiment forms a
제 2 실시 예Second Embodiment
도 2는 제 2 실시 예에 의한 구 형상의 PPM을 이용한 광 여기체의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of an optical exciter using a spherical PPM according to a second embodiment.
상기 제 2 실시 예에 의한 광 여기체는 도 2에 도시된 바와 같이, 투광성(透光性) 재질로 형성되며, 형광체를 포함하는 반구형의 모체(110)와, 상기 모체(110)의 내측 면에 일체로 형성된 복수 개의 확산체(111)를 포함하고 있다. 상기 제 2 실시 예에 의한 광 여기체는 상기 복수 개의 확산체(111)가 상기 반구형의 모체(110) 내측 면에 형성된 점이 상기 제 1 실시 예와 다르다. As shown in FIG. 2, the optical excitation body according to the second embodiment is formed of a light-transmissive material, and has a
상기 반구형의 모체(110)는 제 1 실시 예와 마찬가지로, 상기 발광 소자를 둘러싸도록 하부에 개구부가 형성되어 있으며, 적어도 하나 이상의 형광체를 포함하고 있다. 또한, 상기 반구형의 모체(110)는 상기 발광 소자로부터 방출된 광을 투과시킬 수 있는 투광성 재질의 폴리머(Polymer)를 포함하고 있다. 또한, 상기 반구형의 모체(110)는 내부 공간에 믹싱(mixing) 공간이 형성되어 있다. Like the first embodiment, the
상기 반구형의 모체(110)는 투광성 재질의 플라스틱(plastic)과 형광체(Phosphors)를 혼합하여 메탈 사출 성형(Metal Injection Molding) 방식을 이용하여 제작될 수 있다. 이때, 상기 반구형의 모체(110)를 형성할 때 상기 모체(110)의 내측 면에 복수 개의 확산체(111)도 일체로 형성된다.The
상기 확산체(111)는 상기 모체(110)의 내측 면에 반구 형상으로 형성되어 있지만, 다각기둥 형상, 다각 뿔 형상, 복수의 굴곡을 갖는 형상 등 그 밖에 여러 가지 모양의 양각 또는 음각 형태로 구성될 수 있다.The
상기 확산체(111)는 상기 반구형의 모체(110)와 동일한 재질로 일체로 형성되며, UV 레진(Resin) 또는 이크릴계, 실리콘계, 우레탄계의 레진 중 어느 하나로 구성될 수 있다.The
상기 반구형의 모체(110)는 상기 제 1 실시 예와 마찬가지로, 적어도 하나 이상의 형광체를 포함하고 있으며, 확산제, 소포제, 첨가제, 경화제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Like the first embodiment, the
따라서, 상기 제 2 실시 예에 의한 광 여기체는, 투광성(透光性) 재질의 수지와 형광체(Phosphors)를 혼합하여 메탈 사출 성형(Metal Injection Molding) 방식으로 반구형의 모체(110)를 형성하되, 상기 모체(110)의 내측 면에 복수 개의 확산체(111)를 일체로 형성함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
Accordingly, the optical excitation body according to the second embodiment forms a
제 3 실시 예Third Embodiment
도 3은 제 3 실시 예에 의한 구 형상의 PPM을 이용한 광 여기체의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an optical exciter using a spherical PPM according to the third embodiment.
상기 제 3 실시 예에 의한 광 여기체는 도 3에 도시된 바와 같이, 투광성(透光性) 재질로 형성되며 형광체를 포함하는 반구형의 모체(120)와, 상기 모체(120)의 내측 면 및 외측 면에 일체로 형성된 복수 개의 확산체(121)를 포함하고 있다. 이때, 상기 내측 면에 형성된 확산체(121)와 상기 외측 면에 형성된 확산체(121)는 서로 교번되게 형성되어 있다.As shown in FIG. 3, the optical excitation body according to the third embodiment is formed of a light-transmissive material and includes a
상기 제 3 실시 예에 의한 광 여기체는 상기 복수 개의 확산체(121)가 상기 반구형의 모체(120) 내측 면 및 외측 면에 형성된 점이 상기 제 1 및 제 2 실시 예와 다르다. The optical excitation body according to the third embodiment is different from the first and second embodiments in that the plurality of
상기 반구형의 모체(120)는 제 1 실시 예와 마찬가지로, 상기 발광 소자를 둘러싸도록 하부에 개구부가 형성되어 있으며, 적어도 하나 이상의 형광체를 포함하고 있다. 또한, 상기 반구형의 모체(120)는 상기 발광 소자로부터 방출된 광을 투과시킬 수 있는 투광성 재질의 폴리머(Polymer)를 포함하고 있다. 또한, 상기 반구형의 모체(120)는 내부 공간에 믹싱(mixing) 공간이 형성되어 있다.Like the first embodiment, the
상기 반구형의 모체(120)는 투광성 재질의 플라스틱(plastic)과 형광체(Phosphors)를 혼합하여 메탈 사출 성형(Metal Injection Molding) 방식을 이용하여 제작될 수 있다. 이때, 상기 반구형의 모체(120)를 형성할 때 상기 모체(120)의 내측 면 및 외측 면에 복수 개의 확산체(121)도 일체로 형성된다.The
상기 확산체(121)는 상기 모체(120)의 내측 면 및 외측 면에 반구 형상으로 형성되어 있지만, 다각기둥 형상, 다각 뿔 형상, 복수의 굴곡을 갖는 형상 등 그 밖에 여러 가지 모양의 양각 또는 음각 형태로 구성될 수 있다.The
상기 확산체(121)는 상기 반구형의 모체(120)와 동일한 재질로 일체로 형성되며, UV 레진(Resin) 또는 이크릴계, 실리콘계, 우레탄계의 레진 중 어느 하나로 구성될 수 있다.The
상기 반구형의 모체(120)는 상기 제 1 실시 예와 마찬가지로, 적어도 하나 이상의 형광체를 포함하고 있으며, 확산제, 소포제, 첨가제, 경화제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Like the first embodiment, the
따라서, 상기 제 3 실시 예에 의한 광 여기체는, 투광성(透光性) 재질의 수지와 형광체(Phosphors)를 혼합하여 메탈 사출 성형(Metal Injection Molding) 방식으로 반구형의 모체(120)를 형성하되, 상기 모체(120)의 내측 면과 외측 면에 복수 개의 확산체(121)를 일체로 형성함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
Therefore, the optical excitation body according to the third embodiment forms a
광 ore 여기체의Here 크기 산출 방법 Size calculation method
도 4는 제 1 내지 제 3 실시 예에 의한 광 여기체의 크기를 산출하는 방법을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 의한 광 여기체의 산출 관계식에서 상수 α의 범위를 결정하기 위한 시뮬레이션 그래프이며, 도 6은 도 4에 의한 광 여기체의 산출 관계식에서 상수 β의 범위를 결정하기 위한 시뮬레이션 그래프이다. 4 is a diagram illustrating a method of calculating the size of an optical excitation body according to the first to third embodiments, and FIG. 5 is a simulation graph for determining a range of the constant α in the calculation relational formula of the optical excitation body according to FIG. 4. FIG. 6 is a simulation graph for determining a range of the constant β in the calculation relational formula of the optical excitation body shown in FIG. 4.
도 4를 참조하면, 상기 광 여기체(130)는 반구형을 가지며 광원을 배치하기 위한 개구부가 하부에 일체로 형성되어 있다. 상기 광 여기체(130)의 개구부 내에는 광원 모듈(140)이 배치되어 있고, 상기 광원 모듈(140)에는 복수 개의 발광소자(141)가 원 모양으로 배치되어 있다. 도 4의 광 여기체(130)는 반구형의 모체를 개략적으로 나타낸 것으로, 제 1 내지 제 3 실시 예와 같이, 내측 면과 외측 면 중 적어도 하나의 면에 복수 개의 확산체가 일체로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
상기 광 여기체(130)의 크기는 다음의 관계식에 의해 산출할 수 있다.The size of the
C = B = α×DC = B = α × D
A = β×CA = β × C
여기서, A는 상기 광 여기체(130)의 내부 지름, B는 광원에서 상기 광 여기체(130)의 외형 상부까지의 높이, C는 광원이 배치되는 상기 광 여기체(130)의 개구부 지름, D는 서로 마주보고 있는 광원(발광소자) 사이의 지름, α 및 β는 상수를 각각 나타낸다.Here, A is the inner diameter of the
이때, 상기 α 및 β는 도 5 및 도 6의 시뮬레이션 결과에 의해 결정될 수 있다. 즉, 상기 α는 2 내지 2.2 사이의 범위를 가질 수 있으며, 2.12 값을 가질 때 광 효율이 가장 높게 나타났다. 그리고, 상기 β는 1.1 내지 1.2 사이의 범위를 가질 수 있으며, 1.15 값을 가질 때 광 효율이 가장 높게 나타났다.In this case, α and β may be determined by the simulation results of FIGS. 5 and 6. That is, the α may have a range between 2 and 2.2, and has a highest light efficiency when it has a value of 2.12. In addition, the β may have a range between 1.1 and 1.2, and has a highest light efficiency when it has a value of 1.15.
도 7은 광 여기체의 크기 예를 나타낸 도면이다.7 is a view showing an example of the size of the optical excitation body.
상기 광 여기체는 도 7에 도시된 바와 같이, 하부에 개구부를 갖는 반구형 형상을 가지며, 반구형의 내경이 하부에 개구된 부분(개구부)의 지름보다 크게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반구형의 모체(100,110,120)는 내경이 25㎜이고, 개구된 부분의 지름이 22.3㎜이며, 높이가 22.4㎜를 갖도록 형성될 수 있다.
As shown in FIG. 7, the optical excitation body has a hemispherical shape having an opening at a lower portion thereof, and the hemispherical inner diameter may be larger than a diameter of a portion (opening portion) opened at the lower portion thereof. For example, the
실험 예Experimental Example
도 8은 제 1 내지 제 3 실시 예에 의한 광 여기체의 부분 확대도로서, 제 1 실시 예를 예로 들어 나타낸 것이다. 그리고, 도 9 및 도 10은 제 1 내지 제 3 실시 예에 의한 광 여기체의 제 1 및 제 2 실험결과를 나타낸 실험 그래프이다. 8 is a partially enlarged view of the optical excitation body according to the first to third embodiments, and shows the first embodiment as an example. 9 and 10 are experimental graphs showing first and second test results of the optical excitons according to the first to third embodiments.
도 8에서, 상기 확산체(101)의 반지름을 'R'이라고 하고, 상기 확산체(101)와 확산체(101) 중심 사이의 거리를 'L'이라고 가정한다. 이때, 발광 소자는 430~480㎚ 파장을 갖는 블루 LED를 사용하고, 형광체는 Yellow: 555~585㎚, Green: 510~535㎚, Red: 510~535㎚를 포함하고 있다. In FIG. 8, it is assumed that the radius of the
도 9는 상기 확산체(101)의 반지름(R) 값은 고정하고, 상기 확산체(101)의 형상도 고정한 상태에서 상기 확산체(101)와 확산체(101) 중심 사이의 거리(L) 값만 변화를 주면서 실험하였다.FIG. 9 illustrates a distance L between the
실험 결과, 도 9의 그래프에서도 확인할 수 있듯이, 상기 거리 L 값이 2500㎛~3000㎛ 사이의 범위에서 변환 능률(Conversion Efficacy)이 가장 높게 나타났다. 여기서, 상기 변환 능률(Conversion Efficacy)은 상기 확산체(101)의 반지름(R)과 상기 확산체(101)의 형상을 고정한 상태에서 상기 확산체(101)와 확산체(101) 중심 사이의 거리(L) 값이 변화함에 따라 출력되는 광 효율로써, 상기 변환 능률이 높을 수록 광 효율도 증가하고 두께 편차에 따른 색좌표 불량율도 감소할 수 있다.As a result of the experiment, as can be seen from the graph of FIG. 9, the conversion efficiency (Conversion Efficacy) was the highest when the distance L value was in the range of 2500 μm to 3000 μm. Here, the conversion efficiency is the distance between the center of the
도 10은 상기 확산체(101)와 확산체(101) 중심 사이의 거리(L) 값은 고정하고, 상기 확산체(101)의 형상도 고정한 상태에서 상기 확산체(101)의 반지름(R) 값만 변화를 주면서 실험하였다.FIG. 10 illustrates a radius R between the
실험 결과, 도 10의 그래프에서도 확인할 수 있듯이, 상기 확산체(101)의 반지름(R) 값이 560㎛~800㎛ 사이의 범위에서 변환 능률(Conversion Efficacy)이 가장 높게 나타났다. 이때, 상기 변환 능률(Conversion Efficacy)은 상기 확산체(101)와 확산체(101) 중심 사이의 거리(L) 값과 상기 확산체(101)의 형상을 고정한 상태에서 상기 확산체(101)의 반지름(R) 값이 변화함에 따라 출력되는 광 효율로써, 상기 변환 능률이 높을 수록 광 효율도 증가하고 두께 편차에 따른 색좌표 불량율도 감소할 수 있다.
As a result of the experiment, as shown in the graph of FIG. 10, the conversion efficiency (Conversion Efficacy) was the highest in the range of the radius (R) value of the
이와 같이 구성된 실시 예에 따른 광 여기체 및 이를 이용한 조명 장치는, PPM을 이용하여 반구형의 모체 한쪽 면 또는 양쪽 면에 복수 개의 확산체를 일체로 형성함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
The optical excitation body and the lighting device using the same according to the embodiment configured as described above can solve the technical problem of the present invention by integrally forming a plurality of diffusers on one or both surfaces of the hemispherical matrix using PPM.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Although the above description has been made with reference to the embodiments, these are merely examples and are not intended to limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains are not illustrated above without departing from the essential characteristics of the present embodiments. It will be appreciated that many variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
실시 예에 의한 광 여기체는 LED 패키지, 조명 모듈, 조명 장치, 백라이트 유니트(Back Light Unit: BLU) 등에 적용할 수 있다.
The optical excitation body according to the embodiment may be applied to an LED package, a lighting module, a lighting device, a back light unit (BLU), or the like.
100 : 반구형의 모체 101 : 확산체(Diffuser)
110 : 반구형의 모체 111 : 확산체(Diffuser)
120 : 반구형의 모체 121 : 확산체(Diffuser)
130 : 광 여기체 140 : 광원 모듈
141 : 발광소자100: hemispherical matrix 101: diffuser
110: hemispherical matrix 111: diffuser
120: hemispherical matrix 121: diffuser
130: optical excitation 140: light source module
141: light emitting element
Claims (17)
상기 모체의 내측 면과 외측 면 중 적어도 하나의 면에 일체로 형성된 복수 개의 확산체;
를 포함하는 광 여기(勵起)체.
A hemispherical matrix formed of a light-transmissive material and including a phosphor; And
A plurality of diffusers integrally formed on at least one of an inner side and an outer side of the matrix;
Photoexcitation including the.
상기 확산체는 양각 또는 음각 형태로 구성된 광 여기체.
The method of claim 1,
The diffuser is an optical excitation in the form of an embossed or intaglio.
상기 확산체는 반구 형상, 다각기둥 형상, 다각 뿔 형상, 복수의 굴곡을 갖는 형상을 포함한 형상 중 어느 하나로 형성된 광 여기체.
The method of claim 1,
The diffuser is formed of any one of a shape including a hemispherical shape, polygonal pillar shape, polygonal horn shape, a shape having a plurality of bends.
상기 확산체는 UV 레진(Resin) 또는 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계의 레진 중 어느 하나로 구성된 광 여기체.
The method of claim 1,
The diffuser is an optical excitation body composed of any one of UV resin (resin) or acrylic, silicone, urethane resin.
상기 확산체는 상기 모체의 외측 면에 복수 개로 형성되며, 상기 모체와 동일 재질을 갖는 광 여기체.
The method of claim 1,
The diffusion body is formed in plural on the outer surface of the matrix, the optical excitation body having the same material as the matrix.
상기 확산체는 상기 모체의 내측 면에 복수 개로 형성되며, 상기 모체와 동일 재질을 갖는 광 여기체.
The method of claim 1,
The diffusing body is formed in plural on the inner surface of the matrix, the optical excitation body having the same material as the matrix.
상기 확산체는 상기 모체의 내측 면과 외측 면에 각각 복수 개로 형성되되 내측 면과 외측 면에 형성된 확산체가 서로 교번되게 형성되며, 상기 모체와 동일 재질을 갖는 광 여기체.
The method of claim 1,
The diffusion body is formed in a plurality of inner and outer surfaces of the mother, respectively, the optical excitation body having the same material as the mother, the diffusion formed on the inner surface and the outer surface are formed alternately with each other.
상기 투광성 재질은 폴리머(Polymer)를 포함하는 광 여기체.
The method of claim 1,
The light transmissive material includes a photopolymer.
상기 폴리머는, 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate: PEN), 아크릴 수지, 폴리스틸렌(Polystyrene: PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate: PMMA) 중 어느 하나인 광 여기체.
The method of claim 9,
The polymer is polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), acrylic resin, polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (Polymethyl methacrylate). : Optical exciton of any one of PMMA).
상기 광 여기체는 C = B = α×D, A = β×C의 관계식에 의해 크기가 결정되며,
상기 A는 상기 광 여기체의 내부 지름, 상기 B는 광원에서 상기 광 여기체의 외형 상부까지의 높이, 상기 C는 광원이 배치되는 상기 광 여기체의 개구부 지름, 상기 D는 서로 마주보고 있는 광원 사이의 지름, 상기 α 및 β는 상수인 광 여기체.
The method of claim 1,
The optical excitons are sized by the relationship of C = B = α × D, A = β × C,
A is an inner diameter of the optical excitation body, B is a height from the light source to an upper portion of the outer shape of the optical excitation body, C is an opening diameter of the optical excitation body in which the light source is disposed, and D is a light source facing each other. The diameter between, wherein α and β are constants of optical excitation.
상기 α는 2 내지 2.2 사이의 범위를 가지며,
상기 β는 1.1 내지 1.2 사이의 범위를 가지는 광 여기체.
11. The method of claim 10,
Α has a range between 2 and 2.2,
Wherein β is in the range of 1.1 to 1.2.
상기 α는 2.12이고,
상기 β는 1.15인 광 여기체.
11. The method of claim 10,
Α is 2.12,
Wherein β is 1.15.
상기 확산체와 확산체 중심 사이의 거리는 2500㎛ 내지 3000㎛ 사이의 범위를 갖는 광 여기체.
The method of claim 1,
And a distance between the diffuser and the diffuser center is in a range between 2500 μm and 3000 μm.
상기 확산체의 반지름(R) 값은 560㎛ 내지 800㎛ 사이의 범위를 갖는 광 여기체.
The method of claim 1,
The radius (R) of the diffuser has an optical excitation having a range between 560 μm and 800 μm.
상기 모체는 광을 확산하는 확산물질을 더 포함하는 광 여기체.
The method of claim 1,
The matrix further includes a diffusing material for diffusing light.
상기 형광체는 황색, 적색, 녹색 및 청색 형광체 중 적어도 하나 이상을 포함하는 광 여기체.
The method of claim 1,
The phosphor includes at least one or more of yellow, red, green and blue phosphors.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
AMND | Amendment | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) |