KR20150109872A - 자외선 발광 다이오드를 이용한 발광 소자 및 이를 포함하는 조명장치 - Google Patents
자외선 발광 다이오드를 이용한 발광 소자 및 이를 포함하는 조명장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 자외선 발광 다이오드를 이용한 발광 소자 및 이를 포함하는 조명장치에 대한 것이다. 본 발명에 따른 발광 소자는 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 자외선 발광 다이오드; 상기 자외선 발광 다이오드에 의해 여기되는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함하고, 상기 자외선 발광 다이오드, 상기 청색 형광체, 상기 녹색 형광체 및 상기 적색 형광체에서 방출되는 광의 합성에 의해 백색광이 형성되되, 상기 백색광은 자외선광, 녹색광, 청색광 및 적색광을 포함하고, 상기 녹색광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 1.8 내지 2.1배 범위 내이고, 상기 적색광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 2.8 내지 3.1배 범위 내이다.
Description
본 발명은 발광 소자 및 이를 포함하는 조명장치에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 자외선 발광 다이오드를 이용한 발광 소자 및 이를 포함하는 조명장치에 대한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode: LED)는 p-n 접합 구조를 가지는 화합물 반도체로서, 소수 캐리어(전자 또는 정공)들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭한다. 발광 다이오드는 소비 전력이 적고 수명이 길며, 협소한 공간에 설치가 가능하다. 또한, 발광 다이오드는 진동에 강한 특성을 제공함에 따라 각종 정보처리 및 통신 장비의 부품뿐만 아니라, 각종 조명용 소자로서 이용이 증가하고 있다.
한편, 발광 다이오드는 각종 어플리케이션에 적합한 다양한 형태의 발광 소자로 제작되고 있다. 특히, 최근에는 청색, 녹색 또는 적색 등의 단일 파장을 발광하는 소자 외에 백색 발광 소자들이 출시되고 있으며, 백색 발광 소자는 자동차용 및 일반 조명용 제품에 응용되면서, 그 수요가 급속히 증가할 것으로 예상된다.
백색 발광 소자를 구현하는 방식으로는, 청색 발광 다이오드 칩, 녹색 발광 다이오드 칩 및 적색 발광 다이오드 칩을 이용하여 백색을 구현하는 방식과 청색 발광 다이오드에서 발광된 청색광과 상기 청색광의 일부에 의하여 여기된 형광체로부터 방출되는 황색광의 혼색에 의하여 백색광을 구현하는 방식이 있다. 상술한 방식들 중에서 후자의 방식은 그 구성이 간단하여 양산성이 우수하고 경제적인 장점이 있다. 그러나, 상기 백색광은 낮은 연색지수를 가지는 단점이 있다.
대한민국 공개특허 10-2004-0032456호를 참조하면, 청색으로 발광하는 발광 다이오드 칩 위에 그 광의 일부를 여기원으로서 황록색 내지 황색 발광하는 형광체를 부착하여 발광 다이오드의 청색 발광과 형광체의 황록색 내지 황색 발광에 따라 백색 발광하는 발광 다이오드를 개시하고 있다.
청색 발광 다이오드 칩을 이용하여 백색광을 구현하는 경우에는, 강한 세기를 가지는 청색광을 포함하는 백색광이 구현된다. 즉, 백색광으로 보이지만, 실제로는 440 내지 460nm 범위 내의 파장을 가지는 청색광이 주광의 역할을 한다.
그러나, 인공조명이 포함하는 청색광은 인체의 멜라토닌 분비에 악영향을 미친다. 멜라토닌 분비의 감소는 사람의 수명 사이클을 교란시키고, 유방암 발생률을 높인다. 이에 따라, 조명장치가 방출하는 광 스펙트럼 중에서, 460 내지 500nm 범위 내의 파장을 가지는 광은 나쁜 빛(bad light)로 구분된다.
상술한 백색광을 구현하는 방식 외에, 자외선 발광 다이오드와 형광체들을 이용하여 백색광을 구현하는 방식이 있다. 그러나, 상기 방식으로 구현된 백색광이 포함하는 청색광의 세기는, 형광체의 종류 및 배합 조건에 따라 변화되므로, 멜라토닌 생성을 방해하지 않는 최적의 백색광을 구현하기가 어렵다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인체 친화적인 광을 방출하는 발광 다이오드 및 이를 포함하는 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 인체의 멜라토닌 생성을 방해하지 않는 광을 방출하는 발광 다이오드 및 이를 포함하는 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 저강도의 청색광을 포함하는 백색광을 방출하는 발광 다이오드 및 이를 포함하는 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 향상된 연색지수를 가지는 백색광을 방출하는 발광 다이오드 및 이를 포함하는 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 자외선 발광 다이오드; 상기 자외선 발광 다이오드에 의해 여기되는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함하고, 상기 자외선 발광 다이오드, 상기 청색 형광체, 상기 녹색 형광체 및 상기 적색 형광체에서 방출되는 광의 합성에 의해 백색광이 형성되되, 상기 백색광은 자외선광, 녹색광, 청색광 및 적색광을 포함하고, 상기 녹색광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 1.8 내지 2.1배 범위 내이고, 상기 적색광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 2.8 내지 3.1배 범위 내일 수 있다. 이에 따라, 저강도의 청색광을 포함하는 백색광을 방출하는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
또한, 상기 자외선광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 3.8 내지 4.1배 범위 내일 수 있다.
나아가, 상기 백색광은 95 이상의 연색지수(CRI)를 가질 수 있다.
상기 백색광은 90 이상의 특수 연색지수(R9)를 가질 수 있다.
또한, 상기 청색 형광체의 피크 파장은 460 내지 482nm 범위 내에 위치하고, 상기 녹색 형광체의 피크 파장은 520 내지 545nm 범위 내에 위치하고, 상기 적색 형광체의 피크 파장은 610 내지 650nm 범위 내에 위치할 수 있다.
상기 자외선 발광 다이오드의 피크 파장은 380 내지 420nm 범위 내에 위치할 수 있다.
상기 청색 형광체의 피크 파장의 반치폭은 80 내지 85nm 범위 내에 위치하고, 상기 녹색 형광체의 피크 파장의 반치폭은 49 내지 82nm 범위 내에 위치하고, 상기 적색 형광체의 피크 파장의 반치폭은 66 내지 93nm 범위 내에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 하우징; 및 몰딩부를 더 포함하고, 상기 자외선 발광 다이오드는 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 몰딩부는 상기 자외선 발광 다이오드를 덮을 수 있다.
또한, 상기 청색 형광체, 상기 녹색 형광체 및 상기 적색 형광체는 상기 몰딩부 내에 분포할 수 있다.
상기 하우징은 상기 자외선 발광 다이오드에서 방출된 광을 반사하는 리플렉터를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 하우징은 상기 리플렉터를 덮는 베리어 리플렉터를 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 몰딩부와 상기 자외선 발광 다이오드 칩 사이에 배치되는 버퍼부를 더 포함하되, 상기 버퍼부는 몰딩부보다 낮은 경도를 가질 수 있다.
또한, 상기 몰딩부는 상기 자외선 발광 다이오드를 덮는 제1 몰딩부; 상기 제1 몰딩부를 덮는 제2 몰딩부; 및 상기 제2 몰딩부를 덮는 제3 몰딩부를 포함하고, 상기 제1 몰딩부는 적색 형광체를 함유하고, 상기 제2 몰딩부는 녹색 형광체를 함유하며, 상기 제3 몰딩부는 청색 형광체를 함유할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 하우징; 및 상기 청색 형광체, 상기 녹색 형광체 및 상기 적색 형광체를 포함하는 형광체 플레이트를 더 포함하고, 상기 자외선 발광 다이오드는 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 형광체 플레이트는 상기 자외선 발광 다이오드 상에 이격되어 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치는 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 자외선 발광 다이오드; 상기 자외선 발광 다이오드에 의해 여기되는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함하고, 상기 자외선 발광 다이오드, 상기 청색 형광체, 상기 녹색 형광체 및 상기 적색 형광체에서 방출되는 광의 합성에 의한 백색광이 형성되되, 상기 백색광의 스펙트럼은 자외선광, 녹색광, 청색광 및 적색광을 포함하고, 상기 녹색광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 1.8 내지 2.1배 범위 내이고, 상기 적색광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 2.8 내지 3.1배 범위 내인 발광 소자를 포함할 수 있다. 이에 따라, 저강도의 청색광을 포함하는 백색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
나아가, 상기 자외선광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 3.8 내지 4.1배 범위 내일 수 있다.
또한, 상기 청색광의 피크 파장의 세기, 상기 녹색광의 피크 파장의 세기, 상기 적색광의 피크 파장의 세기 및 상기 자외선광의 피크 파장의 세기의 상대적인 비율은 4:1:2:3일 수 있다.
상기 백색광은 95 이상의 연색지수(CRI)를 가질 수 있다.
상기 백색광은 90 이상의 특수 연색지수(R9)를 가질 수 있다.
상기 청색 형광체의 피크 파장은 460 내지 480nm 범위 내에 위치하고, 상기 녹색 형광체의 피크 파장은 520 내지 545nm 범위 내에 위치하고, 상기 적색 형광체의 피크 파장은 610 내지 650nm 범위 내에 위치할 수 있다.
상기 자외선 발광 다이오드의 피크 파장은 380 내지 420nm 범위 내에 위치할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드가 방출하는 백색광은 낮은 세기를 가지는 청색광을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 발광 다이오드를 포함하는 조명장치는 인체의 멜라토닌 생성을 방해하지 않는다. 이에 따라, 인간의 수명 사이클의 교란을 방지하고, 고강도의 청색광으로 인해 유발되는 질병을 예방할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드는 향상된 연색지수를 가지는 백색광을 방출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자와 종래 기술에 따른 발광 소자가 방출하는 백색광들의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자와 종래 기술에 따른 발광 소자가 방출하는 백색광들의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 전형적인 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 발광 소자는 하우징(101), 자외선 발광 다이오드(102), 몰딩부(104), 녹색 형광체(105), 적색 형광체(106) 및 청색 형광체(107)를 포함한다.
하우징(101) 상에 자외선 발광 다이오드(102), 몰딩부(104), 녹색 형광체(105), 적색 형광체(106) 및 청색 형광체(107)가 배치된다. 자외선 발광 다이오드(102)는 하우징(101)의 바닥면에 배치된다. 하우징(101)에는 자외선 발광 다이오드(102)에 전력을 입력하기 위한 리드 단자들(미도시)이 설치될 수 있다. 몰딩부(104)는 형광체들(105, 106, 107)을 포함하고, 자외선 발광 다이오드(102)를 덮는다.
하우징(101)은 일반적인 플라스틱(폴리머), 메탈 또는 세라믹으로 형성될 수 있다. 하우징(101)이 세라믹 기판인 경우에는, 자외선 발광 다이오드(102)에서 방출된 자외선 광에 의해 세라믹 기판을 포함하는 하우징(101)이 변색되거나 변질될 우려가 없어 발광 소자의 신뢰성을 유지할 수 있다. 하우징(101)은 자외선 발광 다이오드(102)에서 방출되는 광의 반사를 위하여 경사진 내벽을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 발광 다이오드는 자외선 발광 다이오드(102)이므로, 하우징(101)은 세라믹 기판을 포함할 수 있다.
몰딩부(104)는 소정의 에폭시 또는 실리콘 수지와 형광체들(105, 106, 107)의 혼합물을 이용한 사출 공정을 통해 형성될 수 있다. 또한, 별도의 주형을 이용하여 제작한 다음, 이를 가압 또는 열처리하여 몰딩부(104)를 형성할 수 있다. 몰딩부(104)는 볼록 렌즈 형태, 평판 형태(미도시) 및 표면에 소정의 요철을 갖는 형태 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 소자는 볼록 렌즈 형태를 가지는 몰딩부(104)를 개시하였지만, 몰딩부(104)의 형상은 이에 제한되지 않는다.
자외선 발광 다이오드(102)는 자외선 파장 영역 내의 광을 방출할 수 있다. 자외선 발광 다이오드(102)가 방출하는 광의 피크 파장은 380 내지 420nm 범위 내에 위치할 수 있다. 자외선 발광 다이오드(102)는 해당 파장 영역 내의 광을 방출할 수 있다면, 그 종류 및 재료는 제한되지 않는다.
적색 형광체(106)는 자외선 발광 다이오드(102)에 여기되어 적색광을 방출할 수 있다. 적색 형광체(106)가 방출하는 적색광의 피크 파장은 610 내지 650nm 범위 내에 위치할 수 있다. 적색 형광체(106)는 66 내지 93nm의 반치폭을 가지는 적색광을 방출할 수 있다.
녹색 형광체(105)는 자외선 발광 다이오드(102)에 여기되어 녹색광을 방출할 수 있다. 녹색 형광체(105)가 방출하는 녹색광의 피크 파장은 520 내지 545nm 범위 내에 위치할 수 있다. 녹색 형광체(105)는 49 내지 82nm의 반치폭을 가지는 녹색광을 방출할 수 있다.
청색 형광체(107)는 자외선 발광 다이오드(102)에 여기되어 청색광을 방출할 수 있다. 청색 형광체(107)가 방출하는 청색광의 피크 파장은 460 내지 482nm 범위 내에 위치할 수 있다. 청색 형광체(107)는 80 내지 85nm의 반치폭을 가지는 청색광을 방출할 수 있다.
적색 형광체(106), 녹색 형광체(105) 및 청색 형광체(107) 중 적어도 하나는 실리케이트 형광체, YAG계 형광체, 질화물계 형광체, TAG계 형광체, 황화물계 형광체, BAM 계열 형광체, 할로겐 계열 형광체 및 불화물계 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기에 형광체들(105, 106, 107)의 종류를 서술하였지만, 본 발명에 따른 형광체들(105, 106, 107)의 종류는 이에 제한되지 않고, 상술한 피크 파장 및 반치폭을 가지는 형광체는 모두 포함될 수 있다..
자외선 발광 다이오드(102), 적색 형광체(106), 녹색 형광체(105) 및 청색 형광체(107)에서 방출되는 광의 합성에 의해 백색광이 방출될 수 있다. 방출되는 백색광의 연색지수(color rendering index: CRI)는 95 이상일 수 있다. 또한, 방출되는 백색광의 특수 연색지수(special color rendering index)인 R9는 90이상일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 발광 소자 및 이를 포함하는 조명장치는 자연광에 가까운 백색광을 방출할 수 있다. 또한, 높은 연색성을 가지는 적색광을 포함하는 백색광을 방출할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 소자가 방출하는 백색광은 자외선광, 녹색광, 청색광 및 적색광을 포함할 수 있다. 녹색광의 피크 파장의 세기는 청색광의 피크 파장 세기의 1.8 내지 2.1배 범위 내일 수 있다. 적색광의 피크 파장의 세기는 청색광의 피크 파장 세기의 2.8 내지 3.1배 범위 내일 수 있다. 자외선광의 피크 파장의 세기는 청색광의 피크 파장 세기의 3.8 내지 4.1배 범위 내일 수 있다. 가장 바람직하게는, 자외선광 피크 파장의 세기, 청색광 피크 파장의 세기, 녹색광 피크 파장의 세기 및 적색광 피크 파장의 세기의 상대적 비율은 4:1:2:3일 수 있다. 본 발명에 있어서 상술한 범위의 세기를 자외선광, 녹색광, 청색광 및 적색광이 가지는 경우에, 발광 소자가 방출하는 백색광은 높은 연색지수와 저강도의 청색광을 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자와 종래 기술에 따른 발광 소자가 방출하는 백색광들의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 선b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자가 방출하는 백색광의 스펙트럼을 나타내는 그래프이고, 선a는 종래 기술에 따른 발광 소자가 방출하는 백색광들의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
청색광 파장 영역인 460 내지 480nm 파장 영역에서 선a와 선b를 비교하면, 본 발명에 따른 발광 소자가 상대적으로 저강도의 청색광을 포함하는 백색광을 방출하는 것을 알 수 있다. 또한, 선b를 검토하면, 자외선광 피크 파장의 세기, 청색광 피크 파장의 세기, 녹색광 피크 파장의 세기 및 적색광 피크 파장의 세기의 상대적인 비율이 대략 4:1:2:3인 것을 알 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 발광 소자가 방출하는 백색광의 연색지수는 95로 측정되었다.
즉, 본 발명에 따른 발광 소자 및 이를 포함하는 조명장치는 저강도의 청색광을 포함하고, 높은 연색지수를 가지는 백색광을 방출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 발광 소자는 하우징(101), 자외선 발광 다이오드(102), 적색 형광체(106), 녹색 형광체(105), 청색 형광체(107) 및 버퍼부(109)를 포함한다. 본 실시예에 따른 발광 소자는 버퍼부(109)를 제외하면, 상기 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지와 대체로 유사하며, 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
버퍼부(109)는 자외선 발광 다이오드(102)와 몰딩부(104) 사이에 배치될 수 있다. 버퍼부(109)는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지로 형성될 수 있다. 버퍼부(109)의 경도는 몰딩부(104)보다 작을 수 있다. 버퍼부(109)을 이용하여, 자외선 발광 다이오드(102)에서 발생하는 열로 인한 몰딩부(104)의 열적 스트레스를 방지할 수 있다. 본 실시예에 따른 버퍼부(109)는 발광 다이오드 칩(102) 주변 영역에, 볼록한 반원 형태로 배치된 경우를 개시하였지만, 버퍼부(109)의 형태는 이에 국한되는 것은 아니며, 사각 형태일 수도 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 발광 소자는 하우징(101), 자외선 발광 다이오드(102), 적색 형광체(106), 녹색 형광체(105), 청색 형광체(107), 리플렉터(111) 및 베리어 리플렉터(112)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 소자는 리플렉터(111) 및 베리어 리플렉터(112)를 제외하면, 상기 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지와 대체로 유사하며, 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
리플렉터(111)는 자외선 발광 다이오드(102)와 이격되어 측면에 배치될 수 있다. 리플렉터(111)는 자외선 발광 다이오드 칩(102) 및 형광체들(105, 106, 107)에서 방출되는 광의 반사를 극대화하여 발광 효율을 증대시킬 수 있다. 리플렉터(111)는 반사 코팅 필름 및 반사 코팅 물질층 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 리플렉터(111)는 내열성 및 내광성이 우수한 무기 재료, 유기 재료, 금속 재료 및 금속 산화물 재료 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다. 일례로, 리플렉터(111)는 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 이산화 티타늄(TiO2) 등과 같이 높은 반사율을 가지는 금속 또는 금속 산화물을 포함하여 구성될 수 있다. 리플렉터(111)는 하우징(101) 상에 금속 또는 금속 산화물을 증착 또는 코팅하여 형성할 수 있으며, 금속 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있다. 또한, 리플렉터(111)는 하우징(101) 상에 반사 필름 또는 반사 시트(sheet)를 접착하여 형성할 수도 있다.
베리어 리플렉터(112)는 리플렉터(111)를 덮을 수 있다. 베리어 리플렉터(112)는 자외선 발광 다이오드(102)에서 방출되는 열로 인한 리플렉터(111)의 열화 등을 방지할 수 있다. 베리어 리플렉터(112)는 내광성 및 반사율이 높은 무기 재료 또는 금속 재료로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 발광 소자는 하우징(101), 자외선 발광 다이오드(102), 적색 형광체(106), 녹색 형광체(105), 청색 형광체(107), 제1 몰딩부(115), 제2 몰딩부(116) 및 제3 몰딩부(117)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 소자는 제1 몰딩부(115), 제2 몰딩부(116) 및 제3 몰딩부(117)를 제외하면, 상기 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지와 대체로 유사하며, 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
제1 몰딩부(115)는 자외선 발광 다이오드(102)를 덮을 수 있다. 제2 몰딩부(116)는 제1 몰딩부(115)를 덮을 수 있다. 제3 몰딩부(117)는 제2 몰딩부(116)를 덮을 수 있다. 제1 몰딩부(115), 제2 몰딩부(116) 및 제3 몰딩부(117)는 동일한 경도를 가지는 물질로 형성되거나, 다른 경도를 가지는 물질로 형성될 수 있다. 제1 몰딩부(115)의 경도는 제2 몰딩부(116)보다 낮을 수 있고. 제2 몰딩부(116)의 경도는 제3 몰딩부(117)보다 낮을 수 있다. 이런 경우, 상술한 실시예의 버퍼부(109)와 동일하게, 자외선 발광 다이오드(102)로 인한 열적 스트레스를 완화할 수 있다.
제1 몰딩부(115)는 적색 형광체(106)를 함유할 수 있다. 제2 몰딩부(116)는 녹색 형광체(105)를 함유할 수 있다. 제3 몰딩부(117)는 청색 형광체(107)를 함유할 수 있다. 장파장을 방출하는 형광체들을 하부에 배치하고, 단파장을 방출하는 형광체들을 상부에 배치하여, 청색 형광체(107)에서 발광된 청색광이 녹색 및 적색 형광체(105, 106)에 다시 흡수되어 손실되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 발광 소자는 하우징(101), 자외선 발광 다이오드(102), 적색 형광체(106), 녹색 형광체(105), 청색 형광체(107), 형광체 플레이트(118) 및 이격 공간(119)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 몰딩부(104) 대신 형광체 플레이트(118)를 포함하는 것을 제외하면, 상기 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지와 대체로 유사하며, 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
형광체 플레이트(118)는 자외선 발광 다이오드(102)와 이격되어 상부에 배치되고, 형광체들(105, 106, 107)을 포함할 수 있다. 형광체 플레이트(118)는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성될 수 있다.
형광체들(105, 106, 107)이 자외선 발광 다이오드(102)와 이격되어 배치되기 때문에, 형광체들(105, 106, 107) 및 형광체 플레이트(118)의 열 또는 광에 의한 손상을 줄일 수 있다. 따라서, 형광체들(105, 106, 107)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
형광체 플레이트(118)와 자외선 발광 다이오드(120) 사이에는 이격 공간(119)이 형성될 수 있으며, 이격 공간(119)은 빈 공간이거나, 실리콘 또는 아크릴 수지가 채워질 수 있다.
이상으로, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 소자들을 설명하였다. 상술한 실시예들에 따른 발광 소자들은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 특히, 본 발명의 발광 소자들은 연색지수가 높고, 나쁜 빛(bad light)인 청색광의 강도가 저하되었으므로, 조명장치에 보다 적합하게 응용될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 하우징
102: 자외선 발광 다이오드
104: 몰딩부
105: 녹색 형광체
106: 적색 형광체
107: 청색 형광체
111: 리플렉터
112: 베리어 리플렉터
115: 제1 몰딩부
116: 제2 몰딩부
117: 제3 몰딩부
118: 형광체 플레이트
119: 이격 공간
102: 자외선 발광 다이오드
104: 몰딩부
105: 녹색 형광체
106: 적색 형광체
107: 청색 형광체
111: 리플렉터
112: 베리어 리플렉터
115: 제1 몰딩부
116: 제2 몰딩부
117: 제3 몰딩부
118: 형광체 플레이트
119: 이격 공간
Claims (20)
- 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 자외선 발광 다이오드;
상기 자외선 발광 다이오드에 의해 여기되는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함하고,
상기 자외선 발광 다이오드, 상기 청색 형광체, 상기 녹색 형광체 및 상기 적색 형광체에서 방출되는 광의 합성에 의해 백색광이 형성되되,
상기 백색광은 자외선광, 녹색광, 청색광 및 적색광을 포함하고,
상기 녹색광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 1.8 내지 2.1배 범위 내이고,
상기 적색광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 2.8 내지 3.1배 범위 내인 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 자외선광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 3.8 내지 4.1배 범위 내인 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 백색광은 95 이상의 연색지수(CRI)를 갖는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 백색광은 90 이상의 특수 연색지수(R9)를 갖는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 청색 형광체의 피크 파장은 460 내지 482nm 범위 내에 위치하고, 상기 녹색 형광체의 피크 파장은 520 내지 545nm 범위 내에 위치하고, 상기 적색 형광체의 피크 파장은 610 내지 650nm 범위 내에 위치하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 자외선 발광 다이오드의 피크 파장은 380 내지 420nm 범위 내에 위치하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 청색 형광체의 피크 파장의 반치폭은 80 내지 85nm 범위 내에 위치하고, 상기 녹색 형광체의 피크 파장의 반치폭은 49 내지 82nm 범위 내에 위치하며, 상기 적색 형광체의 피크 파장의 반치폭은 66 내지 93nm 범위 내에 위치하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
하우징; 및
몰딩부를 더 포함하고,
상기 자외선 발광 다이오드는 상기 하우징 내에 배치되고,
상기 몰딩부는 상기 자외선 발광 다이오드를 덮는 발광 소자. - 청구항 8에 있어서,
상기 청색 형광체, 상기 녹색 형광체 및 상기 적색 형광체는 상기 몰딩부 내에 분포하는 발광 소자. - 청구항 8에 있어서,
상기 하우징은 상기 자외선 발광 다이오드에서 방출된 광을 반사하는 리플렉터를 더 포함하는 발광 소자. - 청구항 10에 있어서,
상기 하우징은 상기 리플렉터를 덮는 베리어 리플렉터를 더 포함하는 발광 소자. - 청구항 8에 있어서,
상기 몰딩부와 상기 자외선 발광 다이오드 칩 사이에 배치되는 버퍼부를 더 포함하되,
상기 버퍼부는 몰딩부보다 낮은 경도를 가지는 발광 소자. - 청구항 8에 있어서,
상기 몰딩부는 상기 자외선 발광 다이오드를 덮는 제1 몰딩부;
상기 제1 몰딩부를 덮는 제2 몰딩부; 및
상기 제2 몰딩부를 덮는 제3 몰딩부를 포함하고,
상기 제1 몰딩부는 적색 형광체를 함유하고, 상기 제2 몰딩부는 녹색 형광체를 함유하며, 상기 제3 몰딩부는 청색 형광체를 함유하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
하우징; 및
상기 청색 형광체, 상기 녹색 형광체 및 상기 적색 형광체를 포함하는 형광체 플레이트를 더 포함하고,
상기 자외선 발광 다이오드는 상기 하우징 내에 배치되고,
상기 형광체 플레이트는 상기 자외선 발광 다이오드 상에 이격되어 위치하는 발광 소자. - 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 자외선 발광 다이오드;
상기 자외선 발광 다이오드에 의해 청색 형광체, 녹색 형광체; 및 적색 형광체를 포함하고,
상기 자외선 발광 다이오드, 상기 청색 형광체, 상기 녹색 형광체 및 상기 적색 형광체에서 방출되는 광의 합성에 의한 백색광이 형성되되,
상기 백색광의 스펙트럼은 자외선광, 녹색광, 청색광 및 적색광을 포함하고,
상기 녹색광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 1.8 내지 2.1배 범위 내이고,
상기 적색광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 2.8 내지 3.1배 범위 내인 발광 소자를 포함하는 조명장치. - 청구항 15에 있어서,
상기 자외선광의 피크 파장의 세기는 상기 청색광의 피크 파장 세기의 3.8 내지 4.1배 범위 내인 조명장치. - 청구항 15에 있어서,
상기 백색광은 95 이상의 연색지수(CRI)를 갖는 조명장치. - 청구항 15에 있어서,
상기 백색광은 90 이상의 특수 연색지수(R9)를 갖는 조명장치. - 청구항 15에 있어서,
상기 청색 형광체의 피크 파장은 460 내지 480nm 범위 내에 위치하고, 상기 녹색 형광체의 피크 파장은 520 내지 545nm 범위 내에 위치하고, 상기 적색 형광체의 피크 파장은 610 내지 650nm 범위 내에 위치하는 조명장치. - 청구항 15에 있어서,
상기 자외선 발광 다이오드의 피크 파장은 380 내지 420nm 범위 내에 위치하는 조명장치.
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