KR20150051780A - 고연색성 및 고효율 발광모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형광체를 이용하여 청색광원으로부터 백색광을 만드는 발광모듈로서, 연색지수 95이상의 초고연색성과 광추출효율 100lm/W 이상의 성능을 갖는 고연색성 및 고효율 발광모듈에 관한 것이다.
본 발명의 고연색성 및 고효율 발광모듈은, 기판 상에 배열된 다수의 발광다이오드 상부에 형광체를 덮어 백색광을 만드는 고효율 발광모듈에 있어서, 상기 발광다이오드는, 440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 제1군 발광다이오드와, 470㎚ 내지 510㎚의 파장을 갖는 제2군 발광다이오드로 이루어지고, 상기 제2군 발광다이오드는 상기 발광다이오드의 전체 수 100을 기준으로 3 내지 20의 비율로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

고연색성 및 고효율 발광모듈{Light emitting module}

본 발명은 형광체를 이용하여 청색광원으로부터 백색광을 만드는 발광모듈로서, 연색지수 95이상의 초고연색성과 광추출효율 100lm/W 이상의 성능을 갖는 고연색성 및 고효율 발광모듈에 관한 것이다.

일반적으로 발광 다이오드(LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 전기에너지를 빛에너지로 바꾸어 주어 발광시키는 전자부품이다.

즉 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 전자와 정공이 떨어져 있을 때보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.

이러한 발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 조사할 수 있으며, 조명이 필요한 다양한 분야에 사용될 수 있다.

이 중, 백색 발광다이오드는 자연광에 가까우며, 기존에 사용하는 백열전구에 비해 수명이 길고, 소형화가 가능하며, 저전압 구동이 가능하다.

한편, 조명광이 물체색에 미치는 영향을 연색(color rendering)이라고 하며, 광원에 의한 피사체의 색 재현 충실도를 나타내는 광원의 성질을 연색성이라 한다.

빛이 색에 미치는 효과인 연색성을 평가하는 단위는 연색지수(Ra)로 나타내어지며 연색지수는 물건의 색이 자연광 아래서 본 경우와 어느 정도 유사한가를 수치로 나타낸 것이다.

이러한 연색지수는 100에 가까울수록 연색성이 좋은 것을 의미한다.

종래에는 백색광을 얻기 위하여 청색광원과 녹/적/황 형광체를 이용하였는데, 이 경우 일부 파장의 빛에서 연색지수가 상대적으로 낮게 나오기 때문에 연색성이 떨어지는 문제점이 있다.

그리고 백색광을 얻기 위하여 형광체에서 적색 형광체의 비율을 높일 경우 광추출효율이 저하되어 에너지효율성이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 청색광 범위의 파장의 연색지수를 향상시켜 백색광의 평균연색지수를 높이고, 적색광 범위의 파장에 광원을 보강하여 광추출효율을 증대시키기 위한 고연색성 및 고효율 발광모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 고연색성 및 고효율 발광모듈은, 기판 상에 배열된 다수의 발광다이오드 상부에 형광체를 덮어 백색광을 만드는 고효율 발광모듈에 있어서, 상기 발광다이오드는, 440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 제1군 발광다이오드와, 470㎚ 내지 510㎚의 파장을 갖는 제2군 발광다이오드로 이루어지고, 상기 제2군 발광다이오드는 상기 발광다이오드의 전체 수 100을 기준으로 3 내지 20의 비율로 구성된다.

또한, 상기 발광다이오드는, 440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 제1군 발광다이오드와, 630㎚ 내지 700㎚의 파장을 갖는 제3군 발광다이오드로 이루어지고, 상기 제3군 발광다이오드는 상기 발광다이오드의 전체 수 100을 기준으로 3 내지 20의 비율로 구성된다.

또한, 상기 발광다이오드는, 440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 제1군 발광다이오드와, 470㎚ 내지 510㎚의 파장을 갖는 제2군 발광다이오드와, 630㎚ 내지 700㎚의 파장을 갖는 제3군 발광다이오드로 이루어지고, 상기 제2군 발광다이오드와 제3군 발광다이오드는 각각 상기 발광다이오드의 전체 수 100을 기준으로 3 내지 20의 비율로 구성된다.

본 발명에 따른 고연색성 및 고효율 발광모듈은 다음과 같은 효과가 있다.

청색 광원인 제1군 발광다이오드를 주광원으로 하고 적/녹/황 형광체를 덮어 백색광을 만드는 발광다이오드 구조에 470㎚ 내지 510㎚의 파장을 갖는 제2군 발광다이오드를 추가/혼입함으로써 발광모듈의 평균연색지수를 향상시킬 수 있다.

또한, 청색 광원인 제1군 발광다이오드를 주광원으로 하고 적/녹/황 형광체를 덮어 백색광을 만드는 발광다이오드 구조에 630㎚ 내지 700㎚의 파장을 갖는 제3군 발광다이오드를 추가/혼입함으로써 발광모듈의 광추출효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 청색 광원인 제1군 발광다이오드를 주광원으로 하고 적/녹/황 형광체를 덮어 백색광을 만드는 발광다이오드 구조에 470㎚ 내지 510㎚의 파장을 갖는 제2군 발광다이오드와 630㎚ 내지 700㎚의 파장을 갖는 제3군 발광다이오드를 추가/혼입함으로써 발광모듈의 평균연색지수를 향상시키면서 광추출효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고연색성 및 고효율 발광모듈의 평면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고연색성 및 고효율 발광모듈의 측면도,

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고연색성 및 고효율 발광모듈의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고연색성 및 고효율 발광모듈의 측면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 고연색성 및 고효율 발광모듈은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전극을 통해 전원이 연결되는 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 배열된 다수의 발광다이오드(120,121,122)와, 상기 발광다이오드를 덮도록 기판(110)에 장착되는 형광체(130)로 이루어진다.

발광모듈은 440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 청색 발광다이오드 상부에 적색/녹색/황색 형광체(130)를 도포하여 400㎚~700㎚의 연속적인 분광분포를 갖는 백색광을 얻고 있다.

이때 태양광과 동일하거나 유사한 광원을 제작하기 위하여 상대적으로 낮은 값으로 나타나는 강한청색(R12)의 연색지수를 향상시킬 필요가 있다.

이를 위하여, 440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 청색 발광다이오드를 주광원으로 하고, 470㎚ 내지 510㎚의 파장을 갖는 발광다이오드를 혼합하여 R1~R15까지 색깔의 평균연색지수를 향상시킬 수 있다.

또한, 고연색성을 갖는 백색광의 발광모듈 제작시 강한적색(R9)의 연색지수를 향상시키기 위해서 적색 형광체(130)의 비율을 높여야 한다.

하지만 적색 형광체(130)의 비율을 증가시키게 되면 광추출효율(lm/W, 단위전력당 광속)을 저하시키는 요인으로 작용하여 고효율에너지기자재로서의 조건을 충분히 만족시키지 못하게 된다.

이러한 이유로, 적색 형광체(130)의 비율을 줄이고 630㎚ 내지 700㎚의 파장을 갖는 적색 발광다이오드를 혼합하여 광추출효율의 저하를 방지하면서 고연색성을 갖는 발광모듈을 제작할 수 있다.

이하, 각 실시예에 따른 본 발명의 고연색성 및 고효율 발광모듈에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

실시예 1에 따른 발광모듈의 발광다이오드는 제1군 발광다이오드(120)와 제2군 발광다이오드(121)로 구성된다.

제1군 발광다이오드(120)는 440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 발광다이오드들로 이루어지며, 제2군 발광다이오드(121)는 470㎚ 내지 510㎚의 파장을 갖는 발광다이오드들로 이루어진다.

제1군 발광다이오드(120)와 제2군 발광다이오드(121)로 구성된 전체 발광다이오드의 수를 100으로 볼 때, 제2군 발광다이오드(121)는 발광다이오드의 전체 수를 기준으로 3 내지 20의 비율로 구성된다.

실시예 2에 따른 발광모듈의 발광다이오드는 제1군 발광다이오드(120)와 제3군 발광다이오드(122)로 구성된다.

제1군 발광다이오드(120)는 440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 발광다이오드들로 이루어지며, 제3군 발광다이오드(122)는 630㎚ 내지 700㎚의 파장을 갖는 발광다이오드들로 이루어진다.

제1군 발광다이오드(120)와 제3군 발광다이오드(122)로 구성된 전체 발광다이오드의 수를 100으로 볼 때, 제3군 발광다이오드(122)는 발광다이오드의 전체 수를 기준으로 3 내지 20의 비율로 구성된다.

실시예 3에 따른 발광모듈의 발광다이오드는 제1군 발광다이오드(120), 제2군 발광다이오드(121) 및 제3군 발광다이오드(122)로 구성된다.

제1군 발광다이오드(120)는 440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 발광다이오드들로 이루어지며, 제2군 발광다이오드(121)는 470㎚ 내지 510㎚의 파장을 갖는 발광다이오드들로 이루이지고, 제3군 발광다이오드(122)는 630㎚ 내지 700㎚의 파장을 갖는 발광다이오드들로 이루어진다.

제1군 발광다이오드(120), 제2군 발광다이오드(121) 및 제3군 발광다이오드(122)로 구성된 전체 발광다이오드의 수를 100으로 볼 때, 제2군 발광다이오드(121)와 제3군 발광다이오드(122)는 각각 발광다이오드의 전체 수를 기준으로 3 내지 20의 비율로 구성된다.

본 발명인 고연색성 및 고효율 발광모듈은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

110 : 기판, 120 : 제1군 발광다이오드, 121 : 제2군 발광다이오드,
122 : 제3군 발광다이오드, 130 : 형광체,

Claims (3)

1. 기판 상에 배열된 다수의 발광다이오드 상부에 형광체를 덮어 백색광을 만드는 고연색성 및 고효율 발광모듈에 있어서,
   상기 발광다이오드는,
   440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 제1군 발광다이오드와,
   470㎚ 내지 510㎚의 파장을 갖는 제2군 발광다이오드로 이루어지고,
   상기 제2군 발광다이오드는 상기 발광다이오드의 전체 수 100을 기준으로 3 내지 20의 비율로 구성된 것을 특징으로 하는 고연색성 및 고효율 발광모듈.
2. 기판 상에 배열된 다수의 발광다이오드 상부에 형광체를 덮어 백색광을 만드는 고연색성 및 고효율 발광모듈에 있어서,
   상기 발광다이오드는,
   440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 제1군 발광다이오드와,
   630㎚ 내지 700㎚의 파장을 갖는 제3군 발광다이오드로 이루어지고,
   상기 제3군 발광다이오드는 상기 발광다이오드의 전체 수 100을 기준으로 3 내지 20의 비율로 구성된 것을 특징으로 하는 고연색성 및 고효율 발광모듈.
3. 기판 상에 배열된 다수의 발광다이오드 상부에 형광체를 덮어 백색광을 만드는 고연색성 및 고효율 발광모듈에 있어서,
   상기 발광다이오드는,
   440㎚ 내지 460㎚의 파장을 갖는 제1군 발광다이오드와,
   470㎚ 내지 510㎚의 파장을 갖는 제2군 발광다이오드와,
   630㎚ 내지 700㎚의 파장을 갖는 제3군 발광다이오드로 이루어지고,
   상기 제2군 발광다이오드와 제3군 발광다이오드는 각각 상기 발광다이오드의 전체 수 100을 기준으로 3 내지 20의 비율로 구성된 것을 특징으로 하는 고연색성 및 고효율 발광모듈.
   

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