KR20170068728A - Art Lightening LDE device and module satisfying art lightening spectrum based on white LED device using qauntumn dot - Google Patents
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Abstract
양자점을 포함하는, 미술관 및 박물관용 LED 소자로, 상기 양자점은 형광체에 포함되거나, 별도의 필름층을 형성하며, 상기 양자점은 상기 LED 소자의 광원으로부터 발생된 광의 최대 에미션 파장을 700nm 대역까지 이동시키는 것을 특징으로 하는 양자점을 포함하는, 미술관 및 박물관용 LED 소자가 제공된다. Wherein the quantum dots include a fluorescent material or form a separate film layer, and the quantum dots move the maximum emission wavelength of light generated from the light source of the LED element to 700 nm band And a quantum dot, which is characterized in that the quantum dots are provided.
Description
본 발명은 양자점 물질을 적용한 미술관 및 박물관용 LED 소자 및 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양자점을 이용하여 형광체의 최대 emission 파장을 650nm 대역에서 700nm까지 구현시켜 태양광 유사스펙트럼을 만드는 것이 가능한 양자점 물질을 적용한 미술관 및 박물관용 LED 소자 및 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to an LED device and a module for a museum and a museum to which a quantum dot material is applied. More particularly, the present invention relates to a quantum dot material capable of forming a maximum spectrum wavelength of a fluorescent material from 650 nm to 700 nm using a quantum dot, To a museum and an LED element and a module for a museum.
최근 들어 반도체 발광소자를 이용한 LED (Light Emitting Diode) 소자의 조명장치의 실용화 기술로서, 반도체 발광소자 (LED Chip)의 표면에 형광체를 도포하고, LED 발광소자를 구성하는 수지 중에 형광체 분말을 소정의 중량% 함유 시키며, 반도체 발광소자 본래의 청색 발광색 이외의 발광색, 예를 들면 백색 발광을 얻는 것이 실용화되고 있다. 2. Description of the Related Art In recent years, as a technique for practical use of a lighting device of an LED (Light Emitting Diode) device using a semiconductor light emitting device, a phosphor is applied to the surface of a semiconductor light emitting device (LED chip), and a phosphor powder By weight, and it is practically used to obtain a luminescent color other than the original luminescent color of the semiconductor light emitting element, for example, white luminescence.
종래의 조명 장치에는 중심파장이 460 nm 부근의 청색을 발광하는(청색 스파이크) GaN 계 반도체 발광소자를 이용하는 것이 일반적이었다. 그러나 이러한 백색 LED는 스펙트럼 분석을 해보면 청색광을 많이 포함하고 있어서 색 안정성과 연색성 향상 등 광학특성 개선의 여지가 있다. 특히 450-460nm의 청색 스파이크는 유화의 염료 등을 변질시켜 미술관 조명으로 사용하지 못하는 문제가 있으며, 아울러 도 1에서 도시한 바와 같이 400nm 수준의 발광 칩을 이용하여 우수한 연색지수와 3,500K ± 500K의 색온도지수를 동시에 만족하는 기술은 개시되지 못한 상황이다. In the conventional illumination device, a (blue spike) GaN-based semiconductor light emitting element which emits blue light having a center wavelength of about 460 nm was generally used. However, spectrum analysis of such a white LED includes a lot of blue light, and there is room for improvement of optical characteristics such as improvement of color stability and color rendering. In particular, blue spikes of 450-460 nm have a problem that they can not be used as lighting for art galleries by altering dyes of emulsions. In addition, as shown in FIG. 1, using a 400 nm light emitting chip, The technology that simultaneously satisfies the color temperature index has not been disclosed yet.
더 나아가, 형광체가 가지는 최대 에미션 파장대가 650 nm 대역이라는 한계에 의하여 태양광 유사스펙트럼을 만드는 것이 어려운 상황이었다. Furthermore, it was difficult to make a solar spectrum similar to that of a phosphor with a maximum emission wavelength band of 650 nm.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 형광체의 최대 에미션 파장을 700nm 대역까지 시켜 태양광 유사 스펙트럼 형성이 가능한, 미술관 및 박물관용 LED 소자 및 모듈을 제공하는 것이다Accordingly, it is an object of the present invention to provide an LED element and module for a museum and a museum, which can form a solar spectrum at a maximum emission wavelength of 700 nm band
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 양자점을 포함하는, 미술관 및 박물관용 LED 소자로, 상기 양자점은 형광체에 포함되거나, 별도의 필름층을 형성하며, 상기 양자점은 상기 LED 소자의 광원으로부터 발생된 광의 최대 에미션 파장을 700nm 대역까지 이동시키는 것을 특징으로 하는 양자점을 포함하는, 미술관 및 박물관용 LED 소자를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an LED device for a museum and a museum including a quantum dot, wherein the quantum dot is included in a phosphor or forms a separate film layer, And moving the maximum emission wavelength of light up to a band of 700 nm. The present invention also provides an LED device for museums and museums, including quantum dots.
또한 본 발명은 미술 조명용 스펙트럼 특성을 만족하는 발광 다이오드 소자로서, 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위의 발광피크를 가지는 발광 다이오드 칩; 및 상기 발광 다이오드 칩 상에 구비되어 상기 발광 다이오드 칩으로부터 조사되는 빛에 의하여 여기되며, 하기 5 종류의 형광체가 실리콘 수지에 분산된 발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 소자를 제공한다.The present invention also provides a light emitting diode device satisfying spectral characteristics for art illumination, comprising: a light emitting diode chip having an emission peak in a wavelength range of 350 nm to 410 nm; And a light emitting portion provided on the light emitting diode chip, the light emitting portion being excited by light emitted from the light emitting diode chip and having five kinds of phosphors dispersed in a silicone resin.
- 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 450 nm ~ 470 nm인 제 1 형광체- a first phosphor capable of exciting in a wavelength range of 350 nm to 410 nm and having a peak wavelength of 450 nm to 470 nm of the main emission peak
- 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 510 nm ~ 550 nm인 제 2 형광체- a second phosphor capable of exciting in a wavelength range of 350 nm to 410 nm and having a peak wavelength of the main emission peak of 510 nm to 550 nm
- 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 630 nm ~ 660 nm인 제 3 형광체A third phosphor capable of excitation in a wavelength range of 350 nm to 410 nm and having a peak emission wavelength of 630 nm to 660 nm,
- 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 550 nm ~ 590 nm인 제 4 형광체- a fourth phosphor capable of excitation in the wavelength range of 350 nm to 410 nm and having a peak wavelength of the main emission peak of 550 nm to 590 nm
350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 660 nm ~ 730 nm인 제 5 형광체.A fifth phosphor capable of exciting in a wavelength range of 350 nm to 410 nm and having a peak wavelength of the main emission peak of 660 nm to 730 nm.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 다이오드 칩은, 표면에 요철이 형성된 사파이어 기판상에 적층된 GaN 계 결정층; 및 상기 GaN 계 결정층 상에 구비된 발광층의 구조를 가지며, 상기 발광 다이오드 칩의 발광파장은 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위의 발광 피크를 갖는다. In one embodiment of the present invention, the light emitting diode chip comprises: a GaN-based crystal layer laminated on a sapphire substrate having a concavo-convex surface formed; And a structure of a light emitting layer provided on the GaN-based crystal layer, wherein an emission wavelength of the light emitting diode chip has an emission peak in a wavelength range of 350 nm to 410 nm.
본 발명은 또한 상술한 발광 다이오드 소자를 포함하는 발광 다이오드 모듈을 제공한다. The present invention also provides a light emitting diode module including the above-described light emitting diode device.
본 발명의 일 실시예에서, 근 자색광을을 발광하는 반도체소자 (LED Chip)를 이용하고 근자외선을 흡수해 청색 빛을 발광하는 청색 발광 형광체, 녹색 빛을 발광하는 녹색 발광 형광체, 적색 빛을 발광하는 적색 발광 형광체를 포함하는 5 종류를 소정 배합 비율에 혼합하며, 백색 발광의 색 안정성 및 고연색지수를 얻는 방법으로 할로겐 램프에 주광 필터 (할로겐 램프 발광파장으로 황색빛으로부터 적색 영역을 흡수)를 삽입해 자연광 또는 태양광에 근사하는 색조를 얻을 수 있는 방법에 비하여 경제성이 우수하다. In an embodiment of the present invention, a blue light emitting phosphor emitting blue light by absorbing near ultraviolet rays, a green light emitting phosphor emitting green light, and a red light emitting phosphor using a semiconductor chip (LED Chip) (A red light region from a yellow light is absorbed by a halogen lamp emission wavelength) to a halogen lamp by mixing five kinds of red light emitting phosphors which emit light in a predetermined blending ratio and obtaining a color stability and a high color rendering index of white light emission, Which is excellent in economic efficiency as compared with a method in which natural light or a color tone approximating sunlight can be obtained.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈은 SMD 형태, LAMP 형태 및 COB 형태로 구성된 군으로부터 선택된 형태인 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the present invention, the light emitting diode module is a module selected from the group consisting of SMD type, LAMP type, and COB type.
본 발명에 따르면, 양자점을 형광체에 포함시키거나 또는 별도의 필름층으로 구성하여 형광체의 최대 에미션 파장을 700nm 대역까지 변화시킨다. 따라서, 태양광 유사 스펙트럼의 발광이 가능하며, 이로써 미술관 및 박물관용 LED 소자 및 모듈로서 사용이 가능하다. According to the present invention, the maximum emission wavelength of the phosphor is changed to the 700 nm band by incorporating the quantum dot into the phosphor or by using a separate film layer. Therefore, it is possible to emit light of a solar spectrum, and thus it can be used as an LED element and a module for museums and museums.
더 나아가, 본 발명에 따른 발광 다이오드는, 높은 연색지수와 광효율을 가지며, 청색 영역에서의 스파이크와 IR 광성분을 억제시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는, 종래의 백색 발광 다이오드가 가지는 문제, 즉, 450-460nm의 청색 스파이크에 의한 유화 염료 변질 등의 문제를 해결하여, 미술 조명용 스펙트럼 특성을 만족시킬 수 있다. Furthermore, the light emitting diode according to the present invention has high color rendering index and optical efficiency, and can suppress spikes and IR light components in the blue region. Therefore, the white light emitting diode according to the present invention can solve the problems of conventional white light emitting diodes, that is, deterioration of emulsion dye due to blue spike of 450 to 460 nm, and can satisfy spectral characteristics for art illumination.
도 1은 본 발명의 일 싱시예에 따른 양자점에 의한 광원의 최대 에미션 파장의 변화를 설명하는 도면이다.
도 2는 양자점 필름을 이용한 LED 램프의 광 분석 결과이다.
도 3은 기존의 할로겐 램프에 주광 필터를 장착한 경우의 발광 스펙트럼 분석의 예이다.
도 4는 청색광 여기 백색 LED의 스펙트럼 분석 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 상술한 5종류의 형광체를 동일 비율로 배합한 발광 다이오드의 발광 스펙트럼 분석 결과이다. FIG. 1 is a view for explaining a change of a maximum emission wavelength of a light source by a quantum dot according to one example of the present invention. FIG.
2 is a result of optical analysis of an LED lamp using a quantum dot film.
Fig. 3 shows an example of luminescence spectrum analysis when a conventional halogen lamp is equipped with a daylight filter.
4 shows the spectrum analysis result of the blue light-excited white LED.
5 is a result of an emission spectrum analysis of a light emitting diode in which the above-described five kinds of phosphors are blended in the same ratio according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 양자점을 이용하여 LED 소자의 광원이 갖는 최대 에미션 파장의 한계, 즉, 650nm 대역의 한계를 극복하여 상기 LED 소자의 최대 에미션 파장을 700nm까지 이동시킨다. In order to solve the above-described problems, the present invention overcomes the limit of the maximum emission wavelength of the light source of the LED device using the quantum dots, that is, the limit of the 650 nm band, and moves the maximum emission wavelength of the LED device up to 700 nm .
본 발명의 일 실시예에서, 상기 양자점은 형광체에 포함되거나, 별도의 필름층을 형성한다. In one embodiment of the present invention, the quantum dot is contained in the phosphor or forms a separate film layer.
도 1은 본 발명의 일 싱시예에 따른 양자점에 의한 광원의 최대 에미션 파장의 변화를 설명하는 도면이다. FIG. 1 is a view for explaining a change of a maximum emission wavelength of a light source by a quantum dot according to one example of the present invention. FIG.
도 1을 참조하면, 양자점 사용을 통하여 LED 소자의 파장대가 적색 점선으로 표시되는 태양광 스펙트럼과 유사하게 이동하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 1, it can be seen that the wavelength band of the LED element moves through the use of a quantum dot, similar to a solar spectrum indicated by a red dotted line.
도 2는 양자점 필름을 이용한 LED 램프의 광 분석 결과이다. 2 is a result of optical analysis of an LED lamp using a quantum dot film.
도 2를 참조하면, 양자점 필름을 사용하는 경우, CRIrk 크게 증가하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 2, when the quantum dot film is used, CRIrk is greatly increased.
더 나아가, 본 발명은 상술한 바와 같이 400nm 파장대의 발광 칩으로, 3500K의 색온도지수를 가지며, 도 1에서 400nm~ 700nm 까지로 한정한 바와 같은 요구조건을 만족하는, 미술 조명용 스펙트럼 특성을 만족하는 발광 다이오드 소자 및 모듈을 제공한다. Further, the present invention relates to a light emitting chip having a wavelength of 400 nm as described above, which has a color temperature index of 3500 K and satisfies requirements as defined in the range of 400 to 700 nm in Fig. 1, A diode element and a module are provided.
이를 위하여 본 발명은 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위의 발광피크를 가지는 발광 다이오드 칩을 기본 발광 칩으로 사용하고, 상기 발광 다이오드 칩 상에 구비되어 상기 발광 다이오드 칩으로부터 조사되는 빛에 의하여 여기되며, 하기 5 종류의 형광체가 실리콘 수지에 분산된 발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 소자를 제공한다. For this purpose, the present invention uses a light emitting diode chip having an emission peak in a wavelength range of 350 nm to 410 nm as a basic light emitting chip, and the light emitting diode chip is excited by light emitted from the light emitting diode chip, There is provided a light emitting diode element characterized in that the following five kinds of phosphors include a light emitting portion dispersed in a silicone resin.
- 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 450 nm ~ 470 nm인 제 1 형광체- a first phosphor capable of exciting in a wavelength range of 350 nm to 410 nm and having a peak wavelength of 450 nm to 470 nm of the main emission peak
- 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 510 nm ~ 550 nm인 제 2 형광체- a second phosphor capable of exciting in a wavelength range of 350 nm to 410 nm and having a peak wavelength of the main emission peak of 510 nm to 550 nm
- 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 630 nm ~ 660 nm인 제 3 형광체A third phosphor capable of excitation in a wavelength range of 350 nm to 410 nm and having a peak emission wavelength of 630 nm to 660 nm,
- 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 550 nm ~ 590 nm인 제 4 형광체- a fourth phosphor capable of excitation in the wavelength range of 350 nm to 410 nm and having a peak wavelength of the main emission peak of 550 nm to 590 nm
- 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 660 nm ~ 730 nm인 제 5 형광체.- A fifth phosphor capable of excitation in the wavelength range of 350 nm to 410 nm and having a peak emission wavelength of 660 nm to 730 nm.
도 3은 기존의 할로겐 램프에 주광 필터를 장착한 경우의 발광 스펙트럼 분석의 예이다. Fig. 3 shows an example of luminescence spectrum analysis when a conventional halogen lamp is equipped with a daylight filter.
도 3을 참조하면, 700nm 파장 이후의 IR 성분이 제거되었고 또한 청색 스파이크(blue spike) 역시 제거 되었음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the IR component after 700 nm wavelength was removed, and the blue spike was also removed.
도 4는 청색광 여기 백색 LED의 스펙트럼 분석 결과이다. 4 shows the spectrum analysis result of the blue light-excited white LED.
도 4를 참조하면, 여전히 매우 큰 청색 스파이크(blue spike)를 포함하고 있음을 알 수 있으며, 이는 미술제품 조명조건을 만족하지 못한다. 상기 청색 스파이크는 미술 작품의 염료를 변질시키므로, 상기 할로겐 램프에 주광 필터를 장착한 종래 백색 발광 다이오드는 미술관과 같은 장소에서는 사용하지 못하는 문제가 있다. Referring to FIG. 4, it can be seen that it still contains a very large blue spike, which does not meet the art product lighting conditions. Since the blue spike changes the dye of the art work, the conventional white light emitting diode equipped with the daylight filter on the halogen lamp has a problem that it can not be used in a place such as a museum.
하지만, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여, 상술한 제 1 내지 제 5 형광체를 동시에 소정 배합비로 사용하여 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위의 발광피크를 가지는 발광 다이오드 칩을 사용하면서도, 도 1의 발광 스펙트럼 조건을 만족하는 발광 다이오드와 이를 포함하는 모듈을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 형광체는 동일 중량비로 배합되었으나, 원하는 조건에 따라 0.1 내지 0.9 범위 내에서 자유로이 선택될 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 범위에 속한다. However, in order to solve the problems of the prior art described above, the present invention uses a light emitting diode chip having an emission peak in a wavelength range of 350 nm to 410 nm by simultaneously using the above-described first to fifth phosphors at a predetermined blending ratio , A light emitting diode satisfying the emission spectrum condition of FIG. 1, and a module including the light emitting diode. In one embodiment of the present invention, the phosphors are blended in the same weight ratio, but they can be freely selected within the range of 0.1 to 0.9 according to desired conditions, all belonging to the scope of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 상술한 5종류의 형광체를 동일 비율로 배합한 발광 다이오드의 발광 스펙트럼 분석 결과이다. 5 is a result of an emission spectrum analysis of a light emitting diode in which the above-described five kinds of phosphors are blended in the same ratio according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위에서 여기가 가능하고, 주 발광 피크의 피크 파장이 660 nm ~ 730 nm인 제 5 형광체 사용에 의하여, 400 nm를 주 파장대로 발광하는 발광 다이오드 칩에서도 색온도지수는 3500K까지 증가할 수 있으며, 청색 스파이크가 전혀 없는 것을 알 수 있다. 따라서, 종래의 450nm 대의 발광다이오드를 사용하지 않고서도, 350 nm ~ 410 nm의 파장 범위의 발광피크를 가지는 발광 다이오드와, 상이한 주 발광 피크의 피크 파장을 갖는 5 종류의 형광체를 사용하여, 발광 스펙트럼에 대응하는 미술품 조명용 발광 다이오드가 제공될 수 있다. Referring to FIG. 5, by using a fifth phosphor which can excite in a wavelength range of 350 nm to 410 nm and whose peak wavelength of the main emission peak is 660 nm to 730 nm, a light emitting diode On a chip, the color temperature index can be increased to 3500K, and there is no blue spike at all. Therefore, it is possible to use a light emitting diode having an emission peak in a wavelength range of 350 nm to 410 nm and five kinds of phosphors having different peak wavelengths of main emission peak, without using a conventional 450 nm light emitting diode, A light emitting diode for artwork illumination corresponding to the light emitting diode of the art can be provided.
특히 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는, 종래의 백색 발광 다이오드가 가지는 문제, 즉, 450-460nm의 청색 스파이크에 의한 유화 염료 변질 등의 문제를 해결하여, 미술 조명용 스펙트럼 특성을 만족시킬 수 있다. In particular, the white light emitting diode according to the present invention can solve the problems of conventional white light emitting diodes, that is, deterioration of emulsion dye due to blue spike of 450 to 460 nm, thereby satisfying spectral characteristics for art illumination.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to and can be readily made by a person of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all of the equivalent or equivalent variations will fall within the scope of the present invention.
Claims (1)
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