KR20170090317A - 식물 성장용 발광 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

식물 성장용 발광 소자 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170090317A
KR20170090317A KR1020160011017A KR20160011017A KR20170090317A KR 20170090317 A KR20170090317 A KR 20170090317A KR 1020160011017 A KR1020160011017 A KR 1020160011017A KR 20160011017 A KR20160011017 A KR 20160011017A KR 20170090317 A KR20170090317 A KR 20170090317A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
light
emitting diode
diode chip
range
Prior art date
Application number
KR1020160011017A
Other languages
English (en)
Inventor
김명진
오광용
Original Assignee
서울반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울반도체 주식회사 filed Critical 서울반도체 주식회사
Priority to KR1020160011017A priority Critical patent/KR20170090317A/ko
Publication of KR20170090317A publication Critical patent/KR20170090317A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

식물 성장용 발광 소자와 발광 모듈 및 그 제조 방법이 개시된다. 식물 성장용 발광 소자는, 제1 발광 다이오드 칩; 제2 발광 다이오드 칩; 및 상기 제1 발광 다이오드 칩 및 상기 제2 발광 다이오드 칩 중 적어도 어느 하나로부터 방출된 광에 의해 적색광을 방출하는 제1 발광체를 포함하고, 상기 제1 발광 다이오드 칩은 400 내지 440nm 범위 내의 제1 피크 파장을 가지고, 상기 제2 발광 다이오드 칩은 440 내지 480nm 범위 내의 제2 피크 파장을 가지며, 상기 제1 발광체는 600 내지 800nm 범위 내에 적어도 하나의 피크를 가진다.
발광 모듈은, 제1 발광 소자; 및 제2 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 발광 소자는 청구항 1 내지 청구항 8의 어느 한 항에 기재된 발광 소자이고, 상기 제2 발광 소자는 백색광을 방출한다.
식물 성장용 발광 소자의 제조 방법은, 발광체의 종류 및 함량을 설정하고, 제1 발광 다이오드 칩 및 제2 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 제1 피크 파장의 광 및 제2 피크 파장의 광 중 적어도 하나를 흡수하도록 설정된 함량의 발광체를 배치하는 것을 포함하되, 상기 제1 발광 다이오드 칩은 400 내지 440nm 범위 내의 제1 피크 파장을 가지고, 상기 제2 발광 다이오드 칩은 440 내지 480nm 범위 내의 제2 피크 파장을 가지며, 상기 발광체는 600 내지 800nm 범위 내에 적어도 하나의 피크를 가지며, 상기 발광체의 종류 및 함량은, 대상 식물의 가시광 흡수 스펙트럼으로부터 380 내지 500nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합의 비를 산출하여, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩 및 상기 발광체로부터 방출되는 광의 스펙트럼이 380 내지 500nm 범위 내의 광 출력의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 광 출력의 총합의 비가 상기 산출된 비에 대응하도록 설정된다.

Description

식물 성장용 발광 소자 및 그 제조 방법 {LIGHT EMITTING DIODE DEVICE FOR GROWING PLANTS AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 식물 성장에 적합한 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 엽록소의 흡수 영역을 모두 포함하여 광합성의 효율을 높이고 경제적인 발광 소자와 그 제조 방법에 관한 것이다.
사람의 눈이 느낄 수 있는 가시광선의 파장은 400nm(보라)~700nm(빨강)이다. 엽록소가 흡수하는 빛도 이 가시광선의 파장과 거의 같은데, 그 중에서도 일부 파장의 빛은 특히 잘 흡수한다. 도 1을 참조하면, 엽록소는 청색으로부터는 청자색(파장400~500nm)의 빛과 적색으로부터는 황적색(파장 620~700nm)의 빛을 잘 흡수하며, 한편 대부분의 녹색(파장 500~600nm) 빛은 잘 흡수하지 않는다. 구체적으로, 엽록소 a는 428nm와 662nm에서 최대 흡수치를 보이며, 엽록소 b는 452nm와 644nm에서 최대 흡수치를 보인다. 이와 같은 녹색 식물의 특성에 따라 일반적으로 식물 성장용 LED 광원의 경우, 청색 발광 다이오드 칩(450nm)과 적색 발광 다이오드 칩의 패키지를 사용하여 모듈화한다.
그러나 종래 기술과 같이 청색 발광 다이오드 칩(450nm)과 적색 발광 다이오드 칩을 사용하여 식물 성장용 광원으로 활용할 경우, 고가의 적색 발광 다이오드 칩을 사용하는 구조로 가격이 상승하여 시장의 확대에 큰 부담으로 작용하고 있으며, 자색 영역의 단파장광을 발생하지 못하는 구조를 가지고 있어 효율 또한 저하되는 문제점을 가지고 있다.
또한, 식물은 식물별로 성장에 유리한 가시광 흡수 스펙트럼이 다르다. 구체적으로, 성장에 유리한 가시광 흡수 스펙트럼의 380 내지 500nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합의 비율이 업채류, 근채류, 화훼류의 경우 3:7이고, 과채류, 일반 작물의 경우 4:6이다. 따라서, 모든 식물에 대하여 동일한 발광 스펙트럼으로 성장시킬 경우, 대상 식물에 적합한 효율적인 성장이 저해된다는 문제점을 가지고 있다.
이에 따라, 상술한 문제점들을 해결할 수 있는 발광 소자의 개발이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광합성 효율이 우수하며, 경제적인 식물 성장용 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 식물 성장용 발광 소자와 백색광을 방출하는 발광 소자가 포함된 발광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 대상 식물의 성장에 적합한 식물 성장용 발광 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 식물 성장용 발광 소자는, 제1 발광 다이오드 칩;
제2 발광 다이오드 칩; 및 상기 제1 발광 다이오드 칩 및 상기 제2 발광 다이오드 칩 중 적어도 어느 하나로부터 방출된 광에 의해 적색광을 방출하는 제1 발광체를 포함하고, 상기 제1 발광 다이오드 칩은 400 내지 440nm 범위 내의 제1 피크 파장을 가지고, 상기 제2 발광 다이오드 칩은 440 내지 480nm 범위 내의 제2 피크 파장을 가지며, 상기 제1 발광체는 600 내지 800nm 범위 내에 적어도 하나의 피크를 가진다.
본 발명의 다른 측면에 따른 발광 모듈은, 제1 발광 소자; 및 제2 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 발광 소자는 다양한 실시예에 기재된 식물 성장용으로 쓰이며, 상기 제2 발광 소자는 백색광을 방출한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 발광 소자의 제조 방법은 발광체의 종류 및 함량을 설정하고, 제1 발광 다이오드 칩 및 제2 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 제1 피크 파장의 광 및 제2 피크 파장의 광 중 적어도 하나를 흡수하도록 설정된 함량의 발광체를 배치하는 것을 포함하되, 상기 제1 발광 다이오드 칩은 400 내지 440nm 범위 내의 제1 피크 파장을 가지고, 상기 제2 발광 다이오드 칩은 440 내지 480nm 범위 내의 제2 피크 파장을 가지며, 상기 발광체는 600 내지 800nm 범위 내에 적어도 하나의 피크를 가지며, 상기 발광체의 종류 및 함량은, 대상 식물의 가시광 흡수 스펙트럼으로부터 380 내지 500nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합의 비를 산출하여, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩 및 상기 발광체로부터 방출되는 광의 스펙트럼이 380 내지 500nm 범위 내의 광 출력의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 광 출력의 총합의 비가 상기 산출된 비에 대응하도록 설정한다.
본 발명에 따르면, 광합성 효율이 우수하며, 경제적인 식물 성장용 발광 소자가 제공될 수 있다. 아울러, 상기 발광 소자는 백색광을 방출하는 발광 소자와 함께 나열되어, 발광 모듈을 구성할 수 있다. 이에 따라, 식물 성장과 조명 제공에 적합한 발광 모듈이 제공될 수 있다. 나아가, 대상 식물의 성장에 적합한 식물 성장용 발광 소자를 제조하는 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 엽록소의 흡수 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 엽록소의 흡수 스펙트럼과 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자의 발광 스펙트럼을 대조하여 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 성장용 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식물 성장용 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 모듈을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 소자는 제1 발광 다이오드 칩; 제2 발광 다이오드 칩; 및 상기 제1 발광 다이오드 칩 및 상기 제2 발광 다이오드 칩 중 적어도 어느 하나로부터 방출된 광에 의해 적색광을 방출하는 제1 발광체를 포함하고, 상기 제1 발광 다이오드 칩은 400 내지 440nm 범위 내의 제1 피크 파장을 가지고, 상기 제2 발광 다이오드 칩은 440 내지 480nm 범위 내의 제2 피크 파장을 가지며, 상기 제1 발광체는 600 내지 800nm 범위 내에 적어도 하나의 피크를 가진다.
상기 제1 피크 파장은 423 내지 433nm 파장범위 내에 위치하고 반치폭은 10 내지 30nm일 수 있다.
상기 제2 피크 파장은 447 내지 457nm 파장범위 내에 위치하고 반치폭은 5 내지 25nm일 수 있다.
상기 제1 발광체는 620nm와 660nm 사이에 피크 파장을 가질 수 있다.
상기 제1 발광체는 제3 피크 파장과 제4 피크 파장을 가지고, 상기 제3 피크 파장은 600 내지 640nm 내에 위치하고, 상기 제4 피크 파장은 640 내지 680nm 내에 위치할 수 있다.
상기 제1 발광체는 황화물(Sulfide), 불화물(Fluoride), 질화물(Nitride) 계열의 형광체 및 양자점(Quantum Dot) 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 다이오드 칩 및 상기 제2 발광 다이오드 칩 중 적어도 어느 하나로부터 방출된 광에 의해 500 내지 600nm 파장범위 내에 위치하는 녹색광을 방출하는 제2 발광체를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 다이오드 칩, 상기 제2 발광 다이오드 칩, 상기 제1 발광체 및 상기 제2 발광체에서 방출되는 광의 합성에 의해 백색광이 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 발광 모듈은 제1 발광 소자; 및 제2 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 발광 소자는 청구항 1 내지 청구항 8의 어느 한 항에 기재된 발광 소자이고, 상기 제2 발광 소자는 백색광을 방출한다.
상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 복수 개로 이루어져 교대로 나열될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 식물 성장용 발광 소자의 제조 방법은 발광체의 종류 및 함량을 설정하고, 제1 발광 다이오드 칩 및 제2 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 제1 피크 파장의 광 및 제2 피크 파장의 광 중 적어도 하나를 흡수하도록 설정된 함량의 발광체를 배치하는 것을 포함하되, 상기 제1 발광 다이오드 칩은 400 내지 440nm 범위 내의 제1 피크 파장을 가지고, 상기 제2 발광 다이오드 칩은 440 내지 480nm 범위 내의 제2 피크 파장을 가지며, 상기 발광체는 600 내지 800nm 범위 내에 적어도 하나의 피크를 가지며, 상기 발광체의 종류 및 함량은, 대상 식물의 가시광 흡수 스펙트럼으로부터 380 내지 500nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합의 비를 산출하여, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩 및 상기 발광체로부터 방출되는 광의 스펙트럼이 380 내지 500nm 범위 내의 광 출력의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 광 출력의 총합의 비가 상기 산출된 비에 대응하도록 설정된다.
상기 제1 피크 파장은 423 내지 433nm 파장범위 내에 위치하고 반치폭은 10 내지 30nm일 수 있다.
상기 제2 피크 파장은 447 내지 457nm 파장범위 내에 위치하고 반치폭은 5 내지 25nm일 수 있다.
상기 제1 발광체는 620nm와 660nm 사이에 피크 파장을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩들을 덮는 몰딩부를 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 발광체는 몰딩부에 함유될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 엽록소의 흡수 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 엽록소 a는 428nm와 662nm에서 최대 흡수치를 보이며, 엽록소 b는 452nm와 644nm에서 최대 흡수치를 보인다.
도 2는 엽록소의 흡수 스펙트럼과 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자의 발광 스펙트럼을 대조하여 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 실선으로 표시된 엽록소의 흡수 스펙트럼의 제1 피크 파장(10)과 제2 피크 파장(20)을 중심으로 가지고, 각 10nm와 7.5nm를 반치폭으로 가지는, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자의 발광 스펙트럼이 점선으로 도시된다. 이에 따라, 상기 발광 소자로부터 방출되는 빛의 대부분이 엽록소의 피크 파장 내로 온전히 포함되므로, 손실을 최소화하여 식물 성장을 촉진할 수 있다.
구체적으로, 제1 피크 파장(10)이 428nm에 위치할 때, 제1 피크 파장(10)과 제1 피크 파장의 절반(11) 사이의 거리는 10nm이므로, 반치폭의 최소값은 제1 피크 파장(10)이 433nm에 위치할 때, 10nm에서 5nm를 뺀 값의 두배인 10nm가 되고, 반치폭의 최대 값은 제1 피크 파장(10)이 423nm에 위치할 때, 10nm에서 5nm를 더한 값의 두배인 30nm가 된다.
이와 유사하게, 제2 피크 파장(10)이 452nm에 위치할 때, 제2 피크 파장(20)과 제2 피크 파장의 절반(21) 사이의 거리는 7.5nm이므로, 반치폭의 최소값은 제2 피크 파장(20)이 457nm에 위치할 때, 7.5nm에서 5nm를 뺀 값의 두배인 5nm가 되고, 반치폭의 최대 값은 제2 피크 파장(20)이 4447nm에 위치할 때, 7.5nm에서 5nm를 더한 값의 두배인 25nm가 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 성장용 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 식물 성장용 발광 소자는 하우징(101), 제1 발광 다이오드 칩(102), 제2 발광 다이오드 칩(103), 몰딩부(104), 제1 형광체(105)를 포함한다.
본 실시예에 있어서, 하우징(101) 상에 제1 발광 다이오드 칩(102), 제2 발광 다이오드 칩(103), 몰딩부(104), 제1 형광체(105)가 배치될 수 있다. 하우징(101)에는 발광 다이오드 칩(102)에 전력을 입력하기 위한 리드 단자들(미도시)이 설치될 수 있다. 하우징(101)은 제1 발광 다이오드 칩(102), 제2 발광 다이오드 칩(103)의 실장을 위한 실장영역을 포함할 수 있으며, 제1 발광 다이오드 칩(102), 제2 발광 다이오드 칩(103)은 페이스트 등을 통하여 상기 실장영역 상에 실장될 수 있다. 제1 형광체(105)들은 몰딩부(104) 내에 분포될 수 있으며, 몰딩부(104)는 발광 다이오드 칩(102)의 적어도 일부 영역을 덮을 수 있다.
하우징(101)은 폴리머 등을 포함하는 일반적인 플라스틱, ABS(acrylonitrile butadiene styrene), LCP(liquid crystalline polymer), PA(polyamide), IPS(polyphenylene sulfide) 또는 TPE(thermoplastic elastomer) 등으로 형성되거나, 메탈 또는 세라믹으로 형성될 수도 있다. 다만, 하우징(101)을 형성하는 물질이 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 하우징(101)은 제1 발광 다이오드 칩(102), 제2 발광 다이오드 칩(103), 제1 형광체(105)들에서 방출되는 광의 반사를 위하여 경사진 내벽을 포함할 수 있다.
제1 발광 다이오드 칩(102), 제2 발광 다이오드 칩(103)은 상면 및 하면을 포함하며, 특히, 상기 하면 상에 위치하는 전극 패드들(미도시)을 포함할 수 있다. 제1 발광 다이오드 칩(102), 제2 발광 다이오드 칩(103)이 하면에 위치하는 전극 패드들을 포함함으로써, 발광 장치에 별도로 전극을 마련할 필요가 없고, 상기 전극 패드들이 곧 발광 장치의 전극 역할을 할 수 있다.
제1 발광 다이오드 칩(102), 제2 발광 다이오드 칩(103)은 하면에 전극 패드들을 가지며, 발광할 수 있는 소자이면 한정되지 않으며, 예를 들어, 플립칩형 발광 다이오드 등일 수 있다.
몰딩부(104)는 실리콘(silicone) 계열, 에폭시(epoxy) 계열, PMMA(polymethyl methacrylate) 계열, PE(polyethylene) 계열 및 PS(polystyrene) 계열 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 몰딩부(104)는 상술한 물질과 제1 형광체(105)들의 혼합물을 이용한 사출 공정을 통해 형성할 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 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 발광 소자는 볼록 렌즈 형태를 가지는 몰딩부(104)를 개시하였지만, 몰딩부(104)의 형상은 이에 국한되지 않는다.
본 발명에 있어서, 제1 발광 다이오드 칩(102)은 423 내지 433nm의 파장 범위 내에 위치하는 제1 피크 파장을 가지는 광을 방출할 수 있다. 또한, 제1 발광 다이오드 칩(102)이 방출하는 광의 제1 피크 파장의 반치폭(full width half maxium: FWHM)은 10 내지 30nm일 수 있다.
이와 유사하게, 제2 발광 다이오드 칩(103)은 447 내지 457nm의 파장 범위 내에 위치하는 제2 피크 파장을 가지는 광을 방출할 수 있다. 또한, 제2 발광 다이오드 칩(103)이 방출하는 광의 제2 피크 파장의 반치폭(full width half maxium: FWHM)은 5 내지 25nm일 수 있다.
제1 발광 다이오드 칩(102), 제2 발광 다이오드 칩(103)에서 방출되는 광을 통하여, 제1 형광체(105)가 여기될 수 있다. 제1 형광체(105)는 여기되어 적색광을 방출할 수 있다.
제1 형광체(105)가 방출하는 적색광의 피크 파장은 620 내지 660nm의 파장 범위 내에 위치할 수 있다. 제1 형광체(105)는 황화물(Sulfide), 불화물(Fluoride), 질화물(Nitride) 계열의 형광체 및 양자점(Quantum Dot) 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 형광체(105)는 CASN, CASON 및 SCASN로 표현되는 질화물계 형광체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 제1 발광 다이오드 칩(102), 제2 발광 다이오드 칩(103)은 각각 423 내지 433nm, 447 내지 457nm의 파장 범위를 가지는 광을 방출할 수 있고, 제1 형광체(105)는 발광 다이오드 칩(102)에서 방출되는 광을 통해 여기되어, 620 내지 660nm의 파장 범위를 가지는 광을 방출한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 발광 소자가 방출하는 광은 상술한 엽록소의 스펙트럼, 즉 428nm와 452nm 파장 및 적색광을 중심으로 밀집된 광 스펙트럼을 가진다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 청색 영역의 제1 발광 다이오드 칩(102)과 제2 발광 다이오드 칩(103)을 사용하여, 경제적인 식물 성장용 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 400 내지 440nm 범위 내의 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 발광 다이오드(102)로부터 자색광을 방출하므로, 단파장으로 자색광 영역의 빛을 발생할 수 있어, 식물 성장에 효율적이다. 따라서, 광합성 효율이 우수하며, 경제적인 식물 성장용 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식물 성장용 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 이하, 본 실시예들의 발광 장치에 대해 설명하며, 상술한 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 상기 발광 장치는, 제1 발광 다이오드 칩(120), 제2 발광 다이오드 칩(121), 제1 형광체(122)를 포함한다.
제1 발광 다이오드 칩(120), 제2 발광 다이오드 칩(121)은 상면 및 하면을 포함하며, 특히, 상기 하면 상에 위치하는 전극 패드들(미도시)을 포함할 수 있다. 제1 발광 다이오드 칩(120), 제2 발광 다이오드 칩(121)이 하면에 위치하는 전극 패드들을 포함함으로써, 발광 장치에 별도로 전극을 마련할 필요가 없고, 상기 전극 패드들이 곧 발광 장치의 전극 역할을 할 수 있다.
제1 발광 다이오드 칩(120), 제2 발광 다이오드 칩(121)은 하면에 전극 패드들을 가지며, 발광할 수 있는 소자이면 한정되지 않으며, 예를 들어, 플립칩형 발광 다이오드 등일 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 모듈을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 발광 모듈(200)은 식물 성장용 발광 소자(210), 백색광을 방출하는 조명용 발광 소자(220)을 포함한다. 제1 발광 소자(210), 제2 발광 소자(220)는 복수 개로 이루어져 교대로 나열될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예들에 따르면, 경제적인 식물 성장용 발광 소자와 백색광을 방출하는 조명용 발광 소자를 사용하여, 식물 성장에 적합한 발광 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 대상 식물의 성장에 적합한 식물 성장용 발광 소자를 제조하는 방법이 제공된다.
식물은 식물별로 성장에 유리한 가시광 흡수 스펙트럼이 다르다. 구체적으로, 성장에 유리한 가시광 흡수 스펙트럼의 380 내지 500nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합의 비율이 업채류, 근채류, 화훼류의 경우 3:7이고, 과채류, 일반 작물의 경우 4:6이다.
이를 위해, 우선적으로 대상 식물의 가시광 흡수 스펙트럼으로부터 380 내지 500nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합의 비가 산출한다.
이를 토대로, 제1 및 제2 발광 다이오드 칩 및 발광체로부터 방출되는 광의 스펙트럼에서 380 내지 500nm 범위 내의 광 출력의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 광 출력의 총합의 비가 상기 산출된 비에 대응하도록 발광체의 종류 및 함량이 설정한다.
따라서, 대상 식물마다 그 성장에 적합한 가시광 발광 스펙트럼이 제공될 수 있다.
이상, 상술한 다양한 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.
10: 제1 피크 파장
20: 발광 다이오드 칩
101: 하우징
102: 제1 발광 다이오드 칩
103: 제2 발광 다이오드 칩
104: 몰딩부
105: 제1 형광체
120: 제1 발광 다이오드 칩
121: 제2 발광 다이오드 칩
122: 제1 형광체
200: 발광 모듈
210: 식물 성장용 발광 소자
220: 백색 조명용 발광 소자

Claims (15)

  1. 제1 발광 다이오드 칩;
    제2 발광 다이오드 칩; 및
    상기 제1 발광 다이오드 칩 및 상기 제2 발광 다이오드 칩 중 적어도 어느 하나로부터 방출된 광에 의해 적색광을 방출하는 제1 발광체를 포함하고,
    상기 제1 발광 다이오드 칩은 400 내지 440nm 범위 내의 제1 피크 파장을 가지고,
    상기 제2 발광 다이오드 칩은 440 내지 480nm 범위 내의 제2 피크 파장을 가지며,
    상기 제1 발광체는 600 내지 800nm 범위 내에 적어도 하나의 피크를 가지는 식물 성장용 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 피크 파장은 423 내지 433nm 파장범위 내에 위치하고 반치폭은 10 내지 30nm인 식물 성장용 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 피크 파장은 447 내지 457nm 파장범위 내에 위치하고 반치폭은 5 내지 25nm인 식물 성장용 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광체는 620nm와 660nm 사이에 피크 파장을 가지는 식물 성장용 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광체는 제3 피크 파장과 제4 피크 파장을 가지고,
    상기 제3 피크 파장은 600 내지 640nm 내에 위치하고,
    상기 제4 피크 파장은 640 내지 680nm 내에 위치하는 식물 성장용 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광체는 황화물(Sulfide), 불화물(Fluoride), 질화물(Nitride) 계열의 형광체 및 양자점(Quantum Dot) 중에 적어도 하나를 포함하는 식물 성장용 발광 소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드 칩 및 상기 제2 발광 다이오드 칩 중 적어도 어느 하나로부터 방출된 광에 의해 500 내지 600nm 파장범위 내에 위치하는 녹색광을 방출하는 제2 발광체를 더 포함하는 식물 성장용 발광 소자.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드 칩, 상기 제2 발광 다이오드 칩, 상기 제1 발광체 및 상기 제2 발광체에서 방출되는 광의 합성에 의해 백색광이 구현되는 식물 성장용 발광 소자.
  9. 제1 발광 소자; 및 제2 발광 소자를 포함하고,
    상기 제1 발광 소자는 청구항 1 내지 청구항 8의 어느 한 항에 기재된 발광 소자이고,
    상기 제2 발광 소자는 백색광을 방출하는 발광 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 복수 개로 이루어져 교대로 나열되는 발광 모듈.
  11. 발광체의 종류 및 함량을 설정하고,
    제1 발광 다이오드 칩 및 제2 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 제1 피크 파장의 광 및 제2 피크 파장의 광 중 적어도 하나를 흡수하도록 설정된 함량의 발광체를 배치하는 것을 포함하되,
    상기 제1 발광 다이오드 칩은 400 내지 440nm 범위 내의 제1 피크 파장을 가지고,
    상기 제2 발광 다이오드 칩은 440 내지 480nm 범위 내의 제2 피크 파장을 가지며,
    상기 발광체는 600 내지 800nm 범위 내에 적어도 하나의 피크를 가지며,
    상기 발광체의 종류 및 함량은, 대상 식물의 가시광 흡수 스펙트럼으로부터 380 내지 500nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 흡수 광 파워의 총합의 비를 산출하여, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩 및 상기 발광체로부터 방출되는 광의 스펙트럼이 380 내지 500nm 범위 내의 광 출력의 총합과 500 내지 780nm 범위 내의 광 출력의 총합의 비가 상기 산출된 비에 대응하도록 설정되는 식물 성장용 발광 소자의 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 피크 파장은 423 내지 433nm 파장범위 내에 위치하고 반치폭은 10 내지 30nm인 식물 성장용 발광 소자의 제조 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 피크 파장은 447 내지 457nm 파장범위 내에 위치하고 반치폭은 5 내지 25nm인 식물 성장용 발광 소자의 제조 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 발광체는 620nm와 660nm 사이에 피크 파장을 가지는 식물 성장용 발광 소자의 제조 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩들을 덮는 몰딩부를 형성하는 것을 더 포함하되,
    상기 발광체는 몰딩부에 함유된 식물 성장용 발광 소자의 제조 방법.
KR1020160011017A 2016-01-28 2016-01-28 식물 성장용 발광 소자 및 그 제조 방법 KR20170090317A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160011017A KR20170090317A (ko) 2016-01-28 2016-01-28 식물 성장용 발광 소자 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160011017A KR20170090317A (ko) 2016-01-28 2016-01-28 식물 성장용 발광 소자 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170090317A true KR20170090317A (ko) 2017-08-07

Family

ID=59654018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160011017A KR20170090317A (ko) 2016-01-28 2016-01-28 식물 성장용 발광 소자 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170090317A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020010899A1 (zh) * 2018-07-10 2020-01-16 旭宇光电（深圳）股份有限公司 植物生长用发光二极管
WO2020235935A3 (ko) * 2019-05-20 2021-01-07 서울반도체 주식회사 식물재배용 광원
WO2021182846A1 (ko) * 2020-03-10 2021-09-16 서울바이오시스주식회사 식물 재배용 광원 모듈 및 그것을 포함하는 광 조사 장치
US11578839B2 (en) 2019-08-07 2023-02-14 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source unit for plant cultivation and plant cultivation assembly having the same

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020010899A1 (zh) * 2018-07-10 2020-01-16 旭宇光电（深圳）股份有限公司 植物生长用发光二极管
WO2020235935A3 (ko) * 2019-05-20 2021-01-07 서울반도체 주식회사 식물재배용 광원
CN112566489A (zh) * 2019-05-20 2021-03-26 首尔半导体株式会社 植物栽培用光源
US11304376B2 (en) 2019-05-20 2022-04-19 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light source for plant cultivation
US11622509B2 (en) 2019-05-20 2023-04-11 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light source for plant cultivation
US11980144B2 (en) 2019-05-20 2024-05-14 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light source for plant cultivation
US11578839B2 (en) 2019-08-07 2023-02-14 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source unit for plant cultivation and plant cultivation assembly having the same
US11953163B2 (en) 2019-08-07 2024-04-09 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source unit for plant cultivation and plant cultivation assembly having the same
WO2021182846A1 (ko) * 2020-03-10 2021-09-16 서울바이오시스주식회사 식물 재배용 광원 모듈 및 그것을 포함하는 광 조사 장치
US11578840B2 (en) 2020-03-10 2023-02-14 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source module for plant cultivation and light irradiation device including the same
US11879602B2 (en) 2020-03-10 2024-01-23 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source module for plant cultivation and light irradiation device including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102339134B1 (ko) 조명 장치에서의 컬러 필터링을 위한 재료 및 광학 구성요소
JP5651302B2 (ja) 植物栽培用光源
US20060138435A1 (en) Multiple component solid state white light
KR20170090317A (ko) 식물 성장용 발광 소자 및 그 제조 방법
KR101376456B1 (ko) 백색 ｌｅｄ 모듈
KR20140005389U (ko) 2칩 발광 다이오드
US10462978B2 (en) Flip-chip fluorescent lens, lighting module including the flip-chip fluorescent lens, organism cultivation apparatus, and lighting module modification method
KR101979581B1 (ko) 백색 발광다이오드 패키지
KR101313907B1 (ko) 식물공장용 led 조명모듈과 이를 탑재한 식물공장용 led 조명장치
KR20160081470A (ko) 백색 발광 장치
JP2013232588A (ja) 発光装置
CN104347606A (zh) 发光二极管封装结构及光源模块
JP6583572B2 (ja) 発光装置
KR20190024223A (ko) 식물재배 및 인간중심조명을 위한 포스포 컨버전 태양광 유사 백색 led 발광 소자
CA3148260A1 (en) Light source unit for plant cultivation, and plant cultivation device including same
US20090014733A1 (en) Light-emitting diode module
KR20150022278A (ko) 식물재배용 led 패키지
KR20180017751A (ko) 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈
KR102024592B1 (ko) 발광 소자 패키지
KR101399997B1 (ko) 헥사 구조를 갖는 ｌｅｄ 패키지
KR102450623B1 (ko) 발광 다이오드 패키지
KR101469121B1 (ko) 발광장치
TW200717854A (en) Surface mount light emitting diode package
KR20210100057A (ko) 발광 장치
KR101251962B1 (ko) 발광다이오드 패키지