KR20150137768A - 산질화물계 형광체 - Google Patents

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Abstract

실시예는 화학식 BaXSiYOaNbAcBd:zM (1≤X≤3, 3≤Y≤7, 0.001≤Z≤1.0, 0≤a≤5, 0.1≤b≤9, 0.01≤c≤0.3, 0.01≤d≤0.3)으로 표시되는 산질화물계 형광체를 제공하며, 실시예의 산질화물계 형광체는 자외선광 또는 청색광에 의하여 여기 되어 황색(Amber) 계열의 발광 파장 특성을 구현할 수 있다.

Description

산질화물계 형광체{OXINITRIDE PHOSPHORE}
실시예는 산질화물계 형광체에 관한 것이다.
반도체의 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광 소자는 박막 성장기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색광선도 구현이 가능하며 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
백색광을 구현하는 방법에 있어서는 단일 칩 형태의 방법으로 청색이나 자외선 (UV : Ultra Violet)발광 다이오드 칩 위에 형광물질을 결합하는 것과 멀티 칩 형태로 제조하여 이를 서로 조합하여 백색광을 얻는 방법으로 나누어진다.
멀티 칩 형태의 경우 대표적으로 RGB(Red, Green, Blue)의 3 종류의 칩을 조합하여 제작하는 방법이 있으며, 이는 각각의 칩마다 동작전압의 불균일성이나, 주변 환경에 의하여 각각의 칩의 출력의 차이로 인하여 색좌표가 달라지는 문제점을 가진다.
또한, 단일칩으로 백색광을 구현하는 경우에 있어서는 청색 LED로부터 발광하는 빛과 이를 이용해서 Y3Al5O12:Ce3 +(YAG:Ce) 형광체를 여기 시켜 백색광을 얻는 방법이 사용되고 있으나, YAG:Ce 형광체를 사용할 경우 색온도와 연색성 지수(Color Rendering Index :CRI)의 조절이 용이하지 않은 문제가 있다.
실시예는 광 특성이 양호한 황색(Amber) 계열의 산질화물계 형광체를 구현 하고자 한다.
실시예는 화학식 BaXSiYOaNbAcBd:zR (1≤X≤3, 3≤Y≤7, 0.001≤Z≤1.0, 0≤a≤5, 0.1≤b≤9, 0.001≤c≤0.3, 0.001≤d≤0.3)으로 표시되는 산질화물계 형광체를 제공한다.
상기 산질화물계 형광체의 A는 Li, Na 및 K로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, B는 F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 산질화물계 형광체의 R은 Eu, Mn, Ce, Cr, Tm, Pr, Yb, Dy, Sm, Tb 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으며, 산질화물계 형광체에서 A는 Li이고 B는 F일 수 있다.
산질화물계 형광체는 화학식 BaxSi5OaNbLiF:zEu (0<a<8, a+b=8, 0.01≤z≤0.5, X+Z=2)으로 표시될 수 있다.
산질화물계 형광체의 발광 피크의 중심 파장은 580 내지 610nm일 수 있으며, 여기 파장 영역은 300 내지 550nm일 수 있다.
실시예에 따른 산질화물계 형광체는 자외선광 또는 청색광에 의하여 여기되어 황색계열의 발광 스펙트럼을 가지며, 휘도가 개선되고 연색지수가 양호한 광특성을 구현할 수 있다.
도 1은 산질화물계 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이고,
도 2는 산질화물계 형광체의 여기 스펙트럼을 나타낸 도면이고,
도 3은 비교예와 실시예의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이고,
도 4는 산질화물계 형광체 입자 형상을 보여주는 도면이고,
도 5는 발광 소자 패키지의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 6a 내지 6b는 비교예 및 실시예의 산질화물계 형광체를 적용한 발광 소자 패키지의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 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 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2", "상/상부/위" 및 "하/하부/아래"등과 같은 관계적 용어들은 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
실시예에 따른 산질화물계 형광체는, 아래의 화학식 1으로 표시될 수 있다.
<화학식 1>
BaXSiYOaNbAcBd:zR (1≤X≤3, 3≤Y≤7, 0.001≤Z≤1.0, 0≤a≤5, 0.1≤b≤9, 0.001≤c≤0.3, 0.001≤d≤0.3)
상기 화학식 1으로 표시되는 산질화물계 형광체는 제1 파장 영역의 광에 의하여 여기 되어 제2 파장 영역의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1의 산질화물계 형광체는 자외선 광 또는 청색 광에 의하여 여기 될 수 있으며, 상기 산질화물계 형광체는 황색(amber) 계열의 발광 파장 특성을 가지는 광을 방출할 수 있다.
화학식 1의 산질화물계 형광체의 경우 구성성분의 함량 비율에 따라 발광 피크의 중심파장이 변경될 수 있으며, 실시예의 산질화물계 형광체는 580 내지 610nm의 발광 중심 파장을 가질 수 있다.
도 1은 실시예의 산질화물 형광체와 비교예에 사용된 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 1에서 도시된 비교예는 Ca-α-SiAlON형광체를 사용한 경우이며, 실시예 1 및 실시예 2는 화학식 1의 산질화물계 형광체 조성을 가지는 실시예들의 경우를 나타낸 것이다.
실시예 1 및 실시예 2의 산질화물계 형광체의 경우, 화학식 1에서 R은 Eu(Europium), A는 Li(Lithium), B는 F(Fluorine)인 경우로서, 산질화물계 형광체의 다른 조성성분은 동일한 조건으로 하고 Li과 F의 함량이 다른 경우일 수 있다. 즉, 실시예 1은 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9Li0 .05F0.05:0.04Eu 의 형광체 조성식으로 표현될 수 있으며, 실시예 2는 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9Li0 .2F0.2:0.04Eu 의 형광체 조성식으로 표현될 수 있다.
도 1을 참조하면, 실시예들의 산질화물계 형광체의 발광 피크의 중심 파장은 580 내지 610nm일 수 있다.
실시예 1의 산질화물계 형광체의 경우 비교예의 형광체 조성보다 단파장에서 발광 중심파장을 가질 수 있으며, 실시예 2의 산질화물계 형광체는 비교예와 발광 중심 파장이 유사한 것일 수 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 비교예와 실시예 1 및 실시예 2의 형광체들의 발광 피크 파장영역은 500 내지 750nm일 수 있으며, 발광 피크의 중심 파장이 580 내지 610nm인 황색(Amber)계열의 형광체일 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면 비교예와 유사한 발광 중심파장을 가지는 실시예 2의 경우 발광 피크의 내부 면적이 비교예에 비하여 넓게 나타나는 것을 확인할 수 있으며, 이러한 광학 특성을 고려할 때 실시예 2의 산질화물계 형광체 조성물의 경우 비교예의 형광체 조성물에 비하여 연색지수가 높을 수 있다.
도 2는 상술한 산질화물계 형광체 실시예들의 여기 파장 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
산질화물계 형광체 실시예들은 300 내지 550nm의 파장 영역대에서 여기 될 수 있으며, 예를 들어, 도 2를 참조하면 상술한 비교예의 Ca-α-SiAlON형광체와 실시예 1 및 실시예 2의 산질화물계 형광체는 350nm 에서 550nm에서 여기 되는 것을 확인할 수 있으며, 특히 450nm이하의 청색광 및 자외선광 영역의 여기광에서 상대적으로 높은 발광 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예의 산질화물계 형광체의 경우 자외선 영역의 광 또는 청색광을 발광하는 발광 소자에 적용되어 사용될 경우 백색광을 구현할 수 있다.
표 1은 화학식 1로 표시되는 산질화물계 형광체 실시예들의 광특성 값을 나타낸 것이다.
표 1에서 산질화물계 형광체들의 광특성은 450nm의 단일 파장에서 여기된 경우의 발광 피크파장(Wp)과 반치폭(Full width at Half Maximum)으로 나타내었다. 표 1의 비교예는 Ca-α-SiAlON형광체를 사용한 경우이며, 실시예 1 및 실시예 2는 상술한 산질화물계 형광체 조성을 가지는 실시예들의 경우를 나타낸 것이다.
표 1을 참조하면, 비교예에 사용된 형광체 조성물의 발광 피크의 중심파장은 595nm이고, 반치폭은 85nm에 해당한다.
실시예 1에서 사용된 산질화물계 형광체의 발광 피크의 중심파장은 585nm로 비교예의 형광체와 비교하여 단파장의 발광 특성을 가지고, 반치폭은 72nm 값을 나타낸다.
실시예 2의 경우 산질화물계 형광체의 발광 피크의 중심파장이 593nm이고 반치폭도 84nm로 비교예에서 사용된 형광체와 유사한 발광 피크를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
표 1의 데이터 값을 참조할 때, 실시예 2에 포함된 산질화물계 형광체의 광 특성이 비교예의 경우와 유사하게 나타나는 것으로부터, 화학식 1으로 표시되는 산질화물계 형광체로 종래의 상용되는 형광체인 Ca-α-SiAlON의 광특성 구현이 가능함을 확인할 수 있다.
Wp (nm) 반치폭 (nm)
비교예 595 85
실시예 1 585 72
실시예 2 593 84
상기 화학식 1의 산질화물계 형광체에서 R은 희토류 금속인 유로퓸(Eu), 세륨(Ce), 사마륨(Sm), 이테르븀(Yb), 디스프로슘(Dy), 가돌리늄(Gd), 툴륨(Tm) 및 루테륨(Lu) 중 적어도 하나 이상일 수 있다. 산질화물계 형광체에서 R은 부활제(activator)일 수 있으며, R의 몰농도가 높아질수록 형광체의 발광 주 피크의 중심 파장이 장파장으로 변화될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
예를 들어, R은 유로퓸(Eu)일수 있으며, 유로퓸(Eu)의 농도를 조절할 경우 산질화물계 형광체의 발광 파장 영역을 제어할 수 있다. 유로퓸(Eu)은 2가 이온인 Eu2+ 형태로 포함될 수 있다.
표 2는 R의 함량, 예를 들어 R이 유로퓸(Eu)인 경우에 있어서, 유로퓸(Eu)의 함량을 다르게 한 산질화물계 형광체 실시예들의 조성식을 나타낸 것이다. 표 2의 실시예들은 Ba(2-Z)Si5O0.1N7 .9Li0 .001F0.001:ZEu (0.001≤Z≤1.0)의 형광체 조성식을 가질 수 있다.
표 3은 표 2의 실시예들의 광특성을 나타낸 것이다. 실시예들의 광특성은 450nm의 파장에서 여기된 경우의 발광 파장 스펙트럼 및 휘도에 해당하며, 휘도는 실시예 3의 휘도를 100%로 하여 유로퓸(Eu) 함량에 따른 실시예의 휘도를 상대값으로 나타낸 것이다.
표 3을 참조할 때, 유로퓸(Eu)의 함량을 조절함에 따라 화학식 1으로 표시되는 산질화물계 형광체의 발광 중심 파장을 변화시킬 수 있다. 유로퓸(Eu)의 함량이 커질수록 발광 중심 파장은 장파장으로 변경될 수 있으며, 유로퓸(Eu)의 함량비를 조절하여 580 내지 615nm의 중심파장을 가지는 형광체를 구현할 수 있다. 산질화물계 형광체의 광특성 중 반치폭 값도 유로퓸(Eu)의 함량이 커질수록 증가되는 경향을 보이며, 유로퓸(Eu)의 함량에 따라 71nm에서 107nm까지 증가될 수 있다. 따라서, 유로퓸(Eu) 함량비가 높은 산질화물계 형광체의 경우 반치폭이 커서 이를 발광 소자 패키지에 적용 시 높은 연색지수를 나타낼 수 있다.
산질화물계 형광체의 광특성 중 휘도는 유로퓸(Eu)의 함량이 증가되면 일정비율까지 증가하나 유로퓸(Eu)함량이 더 늘어난 경우 다시 감소하는 경향을 보인다. 표 2에서 유로퓸(Eu) 함량이 0.02mol일 때 상대휘도가 최대가 되며, 이후 유로퓸(Eu) 함량이 더 증가되는 경우 휘도가 다시 감소되는 것을 확인할 수 있다.
구분 조성식
실시예3 Ba1 .99Si5O0 .1N7 .9Li0 .001F0.001:0.01Eu
실시예4 Ba1 .98Si5O0 .1N7 .9Li0 .001F0.001:0.02Eu
실시예5 Ba1 .97Si5O0 .1N7 .9Li0 .001F0.001:0.03Eu
실시예6 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9Li0 .001F0.001:0.04Eu
실시예7 Ba1 .95Si5O0 .1N7 .9Li0 .001F0.001:0.05Eu
휘도(%) 색좌표 (Cx) 색좌표 (Cy) Wp (nm) 반치폭 (nm)
실시예 3 100 0.520 0.467 582 71
실시예 4 117.9 0.540 0.448 587 77
실시예 5 108.2 0.558 0.430 595 88
실시예 6 109.7 0.578 0.410 604 93
실시예 7 110.7 0.583 0.406 613 107
산질화물계 형광체 조성에서 원하는 중심 파장을 가지는 형광체 조성물을 얻기 위하여 R 성분, 예를 들어, Eu의 농도를 최적화한 후에 형광체 조성물에서 A 및 B 성분의 함량비를 조절할 수 있다. 또한, A 및 B의 함량비를 조절하여 산질화물계 형광체의 발광 특성인 휘도를 조절할 수 있다.
화학식 1으로 표시되는 산질화물계 형광체에서 A는 알칼리 금속일 수 있으며, 예를 들어, Li(Lithium), Na(Sodium) 및 K(Potassium)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
화학식 1의 산질화물계 형광체에서 B는 할로겐 원소일 수 있으며, 예를 들어 F(Fluorine), Cl(Chlorine), Br(Bromine) 및 I(Indium)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
A 및 B는 전하 균형(charge balance)을 맞추기 위하여 동시에 산질화물계 형광체 조성에 포함될 수 있으며, A 및 B는 동일한 몰비로 포함될 수 있다.
A 및 B가 산질화물계 형광체에 결합되는 조성의 경우 결합되지 않은 산질화물계 형광체 조성에 비하여 휘도가 개선되어 형광체의 발광효율이 증대되는 효과를 기대할 수 있다. 예를 들어, A가 Li이고, B가 F일 때, 즉 Li과 F가 산질화물계 형광체에 결합된 경우에서 Li과 F가 결합되지 않은 산질화물계 형광체의 경우와 비교하여 휘도가 개선될 수 있다.
표 4 및 도 3은 화학식 1의 조성물에 있어서, A가 Li이며 B가 F인 경우, 즉 LiF가 산질화물계 형광체 조성물에 결합된 경우의 광특성을 나타낸 것이다.
표 4의 실시예인 Li과 F가 첨가된 경우는 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9Li0 .001F0.001:0.04Eu의 형광체 조성식을 가질 수 있다.
실시예의 산질화물계 형광체는 Li과 F가 결합됨으로 인하여 형광체의 발광 중심 파장 및 반치폭을 변화시킬 수 있다. 표 4의 결과를 참조하면, Li과 F가 미첨가 된 경우의 휘도를 100(%)로 기준으로 할 때, Li과 F가 결합된 경우의 휘도가 135.5%로 상대적으로 증가하였으며, Li과 F의 결합에 의하여 발광 중심 피크가 578nm에서 585nm로 장파장의 방향으로 변화되었으며, 반치폭도 증가되어 72nm를 나타내었다.
구분 휘도 (%) 색좌표 (Cx) 색좌표 (Cy) Wp (nm) 반치폭 (nm)
LiF 미첨가 100.0 0.516 0.471 578 67
LiF 첨가 135.5 0.532 0.455 585 72
실시예의 산질화물계 형광체는 A 및 B의 함량에 따라 휘도 및 광특성 값이 변화될 수 있다.
표 5는 Li과 F의 함량비에 따른 산질화물계 형광체 실시예들의 형광체 조성식을 나타낸 것이다. 표 5의 실시예들은 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9LicFd:0.04Eu (0.001≤c≤0.3, 0.001≤d≤0.3)의 형광체 조성식을 가질 수 있다.
표 6은 표 5의 산질화물계 형광체 실시예들의 광특성을 나타낸 것이다. 실시예들의 광특성은 450nm의 파장에서 여기된 경우의 발광 파장 스펙트럼 및 휘도에 해당하며, 휘도는 실시예 8의 휘도를 100%로 하여 Li과 F 함량에 따른 실시예의 휘도를 상대값으로 나타낸 것이다.
표 6을 참조하면, 광특성 중 휘도는 Li과 F의 함량이 각각 0.10mol이 되는 경우까지 증가되나, 이후 Li과 F의 함량이 더 높아질수록 휘도가 상대적으로 감소할 수 있다. 산질화물계 형광체의 발광 주 피크의 중심 파장은 Li과 F의 함량이 높아질수록 장 파장으로 변화될 수 있고, 반치폭도 증가될 수 있다.
구분 조성식
실시예 8 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9Li0 .05F0.05:0.04Eu
실시예 9 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9Li0 .10F0.10:0.04Eu
실시예 10 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9Li0 .15F0.15:0.04Eu
실시예 11 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9Li0 .20F0.20:0.04Eu
실시예 12 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9Li0 .25F0.25:0.04Eu
실시예 13 Ba1 .96Si5O0 .1N7 .9Li0 .30F0.30:0.04Eu
휘도 (%) 색좌표 (Cx) 색좌표 (Cy) Wp (nm) 반치폭 (nm)
실시예 8 100 0.536 0.452 585 74
실시예 9 105.4 0.541 0.447 586 76
실시예 10 98.4 0.545 0.443 586 78
실시예 11 71.0 0.557 0.431 593 84
실시예 12 62.2 0.555 0.433 589 92
실시예 13 75.1 0.549 0.439 588 82
산질화물계 형광체는 화학식 2로 표시되는 조성을 가질 수 있다.
<화학식 2>
BaXSi5OaNbLiF:zEu (0<a<8, a+b=8, 0.01≤Z≤0.5, X+Z=2)
실시예의 산질화물계 형광체에서 방출되는 발광 스펙트럼에서 발광 피크의 반치폭(full width at half maximum)은 70 내지 95 나노미터(nm)를 나타낼 수 있으며, 반치폭은 ±1나노미터(nm)의 오차를 가질 수 있다.
화학식 2의 산질화물계 형광체는 황색(Amber)계열의 발광 파장 특성을 가지는 형광체일 수 있으며, 자외선 광 또는 청색 광에 의하여 여기 되어 백색광을 방출할 수 있다.
도 4는 실시예의 산질화물계 형광체의 입자 형상을 나타낸 도면이다.
도 4는 주사 전자 현미경(SEM : Scanning Electron Microscope)으로 관찰한 산질화물계 형광체 입자의 사진이다. 도 5를 참조할 때, 실시예의 산질화물계 형광체의 경우 막대형의 형상을 가질 수 있으며, c축 방향으로 약 20㎛의 크기를 가지는 입자일 수 있다.
상기에서 예를 들어 기술한 산질화물계 형광체의 조성들의 경우 조성성분 분자 간 공유결합을 가질 수 있으며, 공유결합으로 인하여 형광체가 열진동에 안정적일 수 있어 이를 적용한 발광 소자에서도 열에 대하여 강한 내구성을 가질 수 있어 고출력 조명의 적용에 유리할 수 있다.
산질화물계 형광체는 구성 원소가 일정한 규칙에 따라 배열된 결정계 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 사방정계(Orthorhombic) 결정을 가질 수 있다.
도 5는 실시예의 산질화물계 형광체를 포함하는 발광 소자 패키지(100)의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
발광 소자 패키지(100)는 기판(120)과 기판 상에 배치된 제1 리드 프레임(Lead frame, 142)과 제2 리드 프레임(144), 제1 리드프레임 및 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결된 발광 소자(110), 발광 소자를 둘러싸고 배치되는 몰딩부(150) 및 형광체(170)를 포함할 수 있으며, 형광체(170)는 상기 실시예들의 산질화물계 형광체(170)를 포함할 수 있다.
기판(120)은 열전도성이 우수한 세라믹 물질로 이루어질 수 있으며 일 예로서 정사각형 형상의 사파이어(Al2O3)일 수 있고, 제1 리드 프레임(142)과 제2 리드 프레임(144)은 구리 등의 도전성 물질로 이루어질 수 있으며 일 예로 금(Au)을 도금하여 배치할 수 있다. 제1 리드 프레임(142)과 제2 리드 프레임(144)은 발광 소자(110)에서 방출된 빛을 반사시킬 수도 있다.
발광 소자(110)는 발광 다이오드 등이 배치될 수 있다.
도 5의 발광 소자 패키지(100)에는 도시된 수직형 발광 소자 이외에 수평형 발광 소자, 플립칩 타입의 발광 소자가 배치될 수 있으며, 발광 소자(110)는 제1 파장 영역의 광을 발광할 수 있으며, 제1 파장 영역은 청색광 또는 자외선 광의 영역일 수 있다.
발광 소자(110)는 와이어(146)를 통하여 제2 리드 프레임(144)과 전기적으로 연결될 수 있다. 와이어(146)는 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 지름 0.8 내지 1.6 밀리미터(mm) 정도의 금(Au)으로 이루어질 수 있다. 와이어(146)가 너무 얇으면 외력에 의하여 절단될 수 있으며, 너무 두꺼우면 재료비가 증가되고 발광소자(110)에서 방출되는 빛의 진행에 장애물이 될 수 있다.
도 5의 발광 소자 패키지(100) 실시예에서 발광 소자(110) 등을 둘러싸고 몰딩부(150)가 배치될 수 있다.
몰딩부(150)는 돔(dome) 타입으로 이루어질 수 있으며, 발광 소자 패키지(110)의 광 출사각을 조절하기 위하여 다른 형상으로 배치될 수도 있다. 몰딩부(150)는 발광소자(110)를 포위하여 보호하며 발광 소자(110)로부터 방출되는 빛의 진로를 변경하는 렌즈로 작용할 수 있다.
몰딩부(150)는 수지층을 포함하여 이루어질 수 있으며, 수지층은 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지 중 어느 하나를 포함하는 혼합물 또는 그 화합물의 그룹으로부터 선택된 수지를 포함할 수 있다.
상기 실시예들의 산질화물계 형광체(170)는 발광 소자(110)로부터 방출되는 제1 파장 영역의 광에 의하여 여기 되어 제2 파장 영역의 광을 방출할 수 있으며, 산질화물계 형광체(170)는 황색(Amber)계열의 발광 파장 특성을 가지는 형광체일 수 있다.
실시예의 발광 소자 패키지(100)는 청색 또는 가시광 영역의 광에 의하여 여기 된 산질화물계 형광체(170)를 포함하여 백색광을 발광할 수 있다.
형광체(170)는 발광 소자(110)에서 방출되는 청색 또는 자외선 파장 영역의 광에 의하여 여기 될 수 있으며, 상기의 산질화물계 형광체는 발광 피크파장의 중심 파장이 580 내지 615 nm(나노미터)일 수 있다.
도 5의 실시예에서 형광체(170)는 상기 몰딩부(150) 내에 포함될 수 있으며, 상기 발광 소자(110)와 접촉하며 코팅된 것일 수 있다.
실시예의 발광 소자 패키지(100)에서 기판(120)의 배면에는 3개의 패드(121, 122, 125)가 배치될 수 있으며, 패드(121, 122, 125)는 열전도성이 우수한 물질로 이루어질 수 있으며 기판(120)의 하부에 배치되어, 발광소자 패키지(100)를 하우징 등에 고정하고 열을 방출시키는 경로로 작용할 수 있다.
상술한 제1, 2 리드 프레임(142, 144)과 3개의 패드(121, 122, 125)는 전극으로 작용할 수 있다. 제1 리드 프레임(142)과 제2 리드 프레임(144)은 기판(120)의 상부에 배치되어 상부 전극으로 작용할 수 있고, 제1 패드(121)과 제2 패드(122)는 기판(130)의 하부에 배치되어 하부 전극으로 작용할 수 있고, 후술하는 비아 홀(147a, 147b)을 통하여 상부 전극과 하부 전극이 연결될 수 있다.
즉, 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임(142, 144)이 상부 전극을 이루고, 제1 패드(121)와 제2 패드(122)는 하부 전극을 이루고, 비아 홀(147a, 147b)의 내부에 도전성 물질이 채워져서 관통 전극을 이룰 수 있으며, 상술한 상부 전극과 하부 전극과 관통 전극을 제1,2 전극부라 할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 상술한 실시예의 산질화물 형광체를 발광 소자 패키지에 적용한 경우와 비교예의 형광체를 발광 소자 패키지에 적용한 경우에 있어서의 발광 스펙트럼을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 6a는 표 1의 실시예 1의 산질화물계 형광체를 적용한 경우이며, 도 6b는 표 1의 실시예 2의 산질화물계 형광체를 적용한 경우를 표 1의 비교예에 해당되는 형광체를 적용한 발광 소자 패키지에서의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조할 때 실시예 1 및 실시예 2의 산질화물계 형광체를 포함하는 발광 소자 패키지는 480 nm 에서 780nm의 가시광 영역 전체에서 발광이 일어나는 것을 확인할 수 있으며, 비교예와 실시예 1, 2의 발광 소자 패키지 모두 백색광의 구현이 가능한 것을 확인할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 실시예의 산질화물계 형광체를 포함하여 청색 또는 자외선 영역의 빛을 방출하는 발광 소자(110)로부터 광도가 저하되지 않은 백색광을 구현할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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.
100 : 발광 소자 패키지
110 : 발광 소자 120 : 기판
130: 몸체 142 : 제1 리드 프레임
144 : 제2 리드 프레임 150 : 몰딩부
170 : 형광체

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 산질화물계 형광체:
    [화학식 1]
    BaXSiYOaNbAcBd:zR
    상기 화학식 1에서 1≤X≤3, 3≤Y≤7, 0.001≤Z≤1.0, 0≤a≤5, 0.1≤b≤9, 0.001≤c≤0.3, 0.001≤d≤0.3이다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 A는 Li, Na 및 K로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 산질화물계 형광체.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 B는 F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 산질화물계 형광체.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 R은 Eu, Mn, Ce, Cr, Tm, Pr, Yb, Dy, Sm, Tb 중 적어도 하나를 포함하는 산질화물계 형광체.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 A는 Li이고 상기 B는 F인 산질화물계 형광체.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 화학식 1은 화학식 BaXSi5OaNbLiF:zEu (0<a<8, a+b=8, 0.01≤Z≤0.5, X+Z=2)으로 표시되는 산질화물계 형광체.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산질화물계 형광체의 발광 피크의 중심 파장은 580 내지 610nm인 산질화물계 형광체.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산질화물계 형광체의 여기 파장 영역은 300 내지 550nm인 산질화물계 형광체.
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