KR20190082019A - Package structure of artificial light source device suitable for plant growth of plant factory - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a package structure of an artificial light source device used in a plant factory. A package structure of a light emitting diode is improved to have a wider distribution area suitable for growth of plants and more favorable distribution uniformity such that an LED chip (red or blue LED chips) which emits light in a specific wavelength range required according to growth stages of a plant and an LED chip (white LED chip) which emits light (pseudo white light: white) excited in a wide emission wavelength bandwidth are separately arranged in one package. Accordingly, it is possible to prevent a red wavelength emitted by the red LED chip from being reflected (scattered reflection) and attenuated by a material constituting a fluorescent substance to be applied on the blue LED chip to form the white LED chip. In addition, an appropriate amount of mixed light is emitted with substantially the same distribution in each of LED light emitting packages which are separately arranged, and accordingly, it is possible to obtain uniform distribution uniformity in a relatively large area of a plant growing stand to which the light is emitted.

Description

식물 공장의 식물성장에 적합한 인공 광원 장치의 패키지 구조 {Package structure of artificial light source device suitable for plant growth of plant factory}[0001] The present invention relates to a package structure of an artificial light source device suitable for plant growth of a plant factory,

본 발명은 식물 공장 등에서 사용하는 인공 광원 장치의 패키지 구조에 대한 것으로서, 식물 성장에 적합한 넓은 배광 영역을 가지고 보다 양호한 배광 균제도를 갖도록 하는 발광다이오드(LED)의 패키지 구조의 개선에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a package structure of an artificial light source device used in a plant factory and the like, and relates to improvement of a package structure of a light emitting diode (LED) having a broad light distribution area suitable for plant growth and having better light distribution uniformity.

현대에 들어서 산업화 및 도시화가 지속적으로 가속되면서 일반적인 농지에서 곡물류 중심의 농작물을 재배하는 농지 작물 방법에서 탈피하여, 도시 인근에서 신선한 야채류를 집약적으로 재배하여 최대한 짧은 이동 시간을 거쳐서 수용자에게 공급되도록 하는 방법을 달성할 수 있도록 실내에서 작물을 공장 방식으로 재배하는 식물 공장 시스템이 매우 활발하게 개발되고 있는 실정이다.In modern times, as industrialization and urbanization continue to accelerate, we have to move away from the farmland crop method of cultivating crops centered on grains in general farmland, intensively cultivating fresh vegetables near the city, and supplying them to the prisoners in the shortest possible time Plant plant systems for growing crops indoors are being actively developed.

즉, 식물재배의 개념이 농업과 공업을 접목하여 식물 공장의 개념의 발전하는 단계에 이르렀다고 볼 수 있다. 토지 이용 효율 극대화를 위하여 다단 적층 방식의 식물 재배대를 실내 공간에 배치하고 식물을 재해하는 방식으로 진행되는 식물 공장에서는 협소한 공간에서 인접 배치되는 각각의 식물이 충분한 광합성을 할 수 있도록 인공 광원을 사용하는 것이 필수적인 요소가 되는데, 인공 광원의 경우에는 태양광에 유사한 성능을 구현하기가 어려울 뿐만 아니라 높은 소비전력이 요구되고 또한 고가의 설비와 광원 장치를 사용해야 하기에 결과적으로 수익성을 저하시키는 문제점이 있다.In other words, the concept of plant cultivation has reached the development stage of the concept of plant factories by combining agriculture and industry. In order to maximize the efficiency of land use, a multi-layered plant growing plant is placed in an indoor space, and a plant plant proceeding in a plant disaster mode is provided with an artificial light source In the artificial light source, it is difficult to realize the similar performance to the sunlight. In addition, high power consumption is required, and expensive facilities and light source devices must be used. As a result, have.

이와 같은 이유로, 식물 재배에 최적화된 발광 스펙트럼을 구현하면서도 소비 전력을 최소화하는 LED 광원 및 이를 포함한 패키지를 제공함으로써 적은 에너지 소모를 통해서도 양호한 식물 재배 효과의 성과를 거둘 수 있는 LED 광원 장치의 개발이 절실히 필요하다.For this reason, the development of an LED light source device capable of achieving a good plant cultivation effect through low energy consumption by providing an LED light source that minimizes power consumption while implementing an emission spectrum optimized for plant cultivation and a package including the LED light source need.

그런데, 식물 재배의 성장을 촉진하는 발광 스펙트럼은 LED의 청색 영역(440nm 부근)과 초적색 영역(655nm 부근)의 조합이 95% 정도 좌우하는데, 이러한 파장을 내기 위한 LED는 반도체의 특성상 고광도를 구현하기 힘들어 낮은 밝기의 광원을 제공할 수밖에 없는 실정이다.However, the emission spectrum that promotes the growth of plant cultivation depends on 95% of the combination of the blue region (near 440nm) and the ultra red region (near 655nm) of the LED. The LED for emitting such wavelength has high light intensity And it is inevitable to provide a light source of low brightness.

또한 스펙트럼 파장 또한 좁은 영역으로 95%를 제외한 기타의 5% 이상의 다른 영역의 스펙트럼이 필요한 부분을 완벽하게 제공하기 힘든 구조의 발광 특성을 지니고 있다는 한계가 있다.In addition, there is a limit in that the spectral wavelength is also narrow and the light emission characteristic of the structure which is difficult to completely provide the portion where the spectrum of other region of 5% or more of the guitar is required except 95%.

식물재배에 있어서 특정 대역의 광파장이 영향을 미친다는 것은 널리 알려져 있는 사실인데, 예를 들어 500nm 파장의 청색광의 경우는 줄기와 뿌리를 생장시켜 보다 굵게 성장시키며, 나아가 잔뿌리(측근)을 증가시키는 효과가 있다. 그리고 660nm의 적생광은 엽록소를 만들고 광합성을 촉진하여 잎과 줄기의 생장을 촉진시키는 주요 작용을 하게 된다. 한편, 황색광이나 원적색광의 경우에는 병충해 예방에 효과가 있다고 알려져 있다.It is well known that a specific wavelength of light affects plant cultivation. For example, in the case of blue light with a wavelength of 500 nm, stem and root are grown to grow thicker, and further, . And the 660nm red light makes the chlorophyll and accelerates the photosynthesis, thus promoting the growth of leaves and stems. On the other hand, in the case of yellow light or raw red light, it is known to be effective for the prevention of insect pests.

Figure pat00001
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한편, 광합성과 관련하여 청색광과 적생광이 식물 생장에 중요한 특정 파장임은 널리 알려져 있기에 청색광 LED(BLUE LED)와 적색광 LED(RED LED)를 이용함이 일반적인데, 이와 같이 일반적으로 이용되는 청색광 LED(BLUE LED)와 적색광 LED(RED LED)만을 사용하는 식물 공장에서 다양한 식물종에서 다양한 생장 단계에서 항상 우수한 효과를 거두기 어렵다는 것이 다수의 식물 재배 경험을 통하여 사실상 확인되었기 때문에 최근에는 자연광에 유사한 백색광 LED(WHITE LED)를 식물 공장에 적절한 설치 공간에 추가적으로 설치하고 있는 실정에 있다.It is widely known that blue light and red light are important wavelengths for plant growth in relation to photosynthesis. It is common to use blue LED (red LED) and red LED (red LED) BLUE LED) and red light LED (RED LED), it is difficult to obtain excellent effects at various growth stages in various plant species. Since it has been confirmed through many plant cultivation experiences, recently, white light LED WHITE LED) is additionally installed in an appropriate installation space in a plant factory.

이와 같은 청색광 LED(BLUE LED), 적색광 LED(RED LED), 백색광 LED(WHITE LED)들은 첨부 도면 도 1a에 도시된 바와 같이 각각의 다른 파장의 LED가 별도로 설치된 LED 패키지(모듈)(200)를 구성하고, 이들 LED 패키지(200)들을 식물 공장의 일정 영역에 도 1b에 도시된 바와 같이 적색광 LED 패키지(200: 200r), 청색광 LED 패키지(200: 200b), 및 백색광 LED 패키지(200: 200w)를 순차적으로 적절한 간격을 두고서 이격하여 번갈아 배치하는 구조를 채택하는 것이 일반적인데, 도 1b에 나타낸 바와 같이 상기 식물 재배대(300)의 제1 영역(300a)와 제2 영역(300b)에서 특정 파장대가 강화된 광선이 조사되어 배광 균제성이 떨어지는 문제점이 있고, 두 색상의 LED를 각각 조합하기 위해 회로기판 위에 적당한 수량으로 수량 비율을 조합하여 모듈화한 광원을 제공하기 위하여 매 광원마다 다른 조합이 이루어져야 하기 때문에 광원의 대량생산이 어려운 문제점도 있다.As shown in FIG. 1A, a blue LED (red LED), a red LED (red LED), and a white LED (white LED) may include LED packages (modules) 200 having LEDs of different wavelengths A blue LED package 200 200b and a white LED package 200 200w as shown in FIG. 1B in a certain area of a plant factory. As shown in FIG. 1B, the first and second regions 300a and 300b of the plant growing bed 300 are arranged to be spaced apart from each other by a proper interval, There is a problem in that the light distribution uniformity is deteriorated due to the irradiation of the reinforced light rays. In order to combine the LEDs of the two colors, in order to provide a modular light source by combining the quantity ratios on the circuit board in appropriate quantities, Because it made it difficult even for mass production of light issues.

한편, 인공 광원으로 제공되는 LED 광원의 파장 대역에 못지 않게 식물재배에 있어서 빛(광선)의 균일한 배광은 균일한 식물성장에 매우 중요하다고 알려져 있는데, 도 1b에 도시된 바와 같이 서로 상이한 파장 대역의 LED를 설치한 LED 패키지(모듈)을 간격을 두고서 배치하는 구조의 문제점을 해결하기 위한 하나의 방안으로서, 첨부 도면 도 1c와 도 1d(도 1c의 A-A선 단면도)에 도시된 바와 같이 하나의 LED 패키지 공간에 2개의 청색 LED칩(12a,12b)과, 이와 이격 장착되는 것으로서 보조의 적색 빛을 발산하는 1개의 적색 LED칩(13)을 구비한 패키지 몰드부재가 한국 등록 특허 제10-1578142호(2015. 12. 10. 공고)에 소개되고 있는데, 이것의 반사부(14a)에 수지와 적색 형광체(16a)가 혼합된 수지봉지재(16)가 충전되는 구조로서, 여기에 사용되는 형광체는 단파장의 발광 칩의 발산 파장에 의해 여기되어 적색으로 발산되는 액상 또는 고상의 적색 형광체가 이용될 수 있다.On the other hand, it is known that uniform light distribution of light (light rays) in plant cultivation is very important for uniform plant growth as well as the wavelength band of the LED light source provided as an artificial light source. As shown in FIG. 1B, As shown in FIGS. 1C and 1D (cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1C), as one method for solving the problem of arranging LED packages (modules) provided with LEDs at intervals, A package mold member having two blue LED chips 12a and 12b in an LED package space and one red LED chip 13 which is separately mounted thereon and emits auxiliary red light is disclosed in Korean Patent No. 10-1578142 (Published on Dec. 10, 2015), in which a resin encapsulant 16 in which a resin and a red phosphor 16a are mixed is filled in the reflector 14a of the reflector 14a, Emitting chip of short wavelength A liquid or solid red phosphor excited by a divergent wavelength and divergent to red can be used.

그러나, 상기 적색 형광체(16a)는 청색계열의 단파장 LED칩의 파장대인 440nm∼460nm의 파장대에서 여기되고, 500nm 이상의 파장대에서는 여기되지 않으며, 상기 특정 파장대에서 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되어 540nm∼780nm의 파장대로 빛을 발산하도록 의도된 것이다. 즉, 적색 형광체(16a)는 발광 스펙트럼에서 1개 이상의 피크 파장을 갖고 주 파장이 620∼660nm 사이에 분포되며, 적색영역 파장 이외에 다른 파장을 다소 넓게 발산하는 광대역 발광 특성을 거지며, 여기에 추가적으로 설치된 적색 LED칩(13)에 의해 발산되는 적색 파장의 조합을 이루도록 하는 구조인 것이다.However, the red phosphor 16a is excited at a wavelength band of 440 to 460 nm, which is a wavelength range of a blue-based short-wavelength LED chip, excited at a wavelength band of 500 nm or more, and excited at a wide wavelength band width at the specific wavelength band It is intended to emit light in the wavelength range of 540 nm to 780 nm. That is, the red phosphor 16a has one or more peak wavelengths in the emission spectrum, the main wavelengths are distributed in the range of 620 to 660 nm, and the broad-band light emission characteristics in which the wavelengths other than the red wavelength are diverged are widely spread. And a combination of red wavelengths emitted by the red LED chip 13 installed.

그러나, 이와 같이 하나의 패키지를 구성하는 하나의 몰딩 공간 내부의 리드 프레임에 청색 LED칩(12a,12b)과, 1개의 적색 LED칩(13)을 함께 실장시키고 이들 모두에 적색 형광체(16a)를 도포하는 종래 기술의 제안에 따르게 된다면, 적색 LED칩(13)에 의해 발산되는 적색 파장이 형광체를 구성하는 재료에 의해 반사(난반사)되어서 그 감쇄되는 정도가 크게 되는 바, 종래 기술에서 추구하는 발광 효율의 극대화에 도달할 수 없다는 문제점을 가지게 된다.However, when the blue LED chips 12a and 12b and one red LED chip 13 are mounted together on the lead frame in one molding space constituting one package, and the red phosphors 16a are attached to both of them The red wavelength emitted by the red LED chip 13 is reflected (diffusely reflected) by the material constituting the phosphor, and the degree of attenuation thereof is increased. As a result, There is a problem that the efficiency can not be maximized.

뿐만 아니라 이러한 구조로써 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선을 발광할 수 있으나, 식물 생장 단계에 따라 특정 파장대의 빛이 요구되는 경우라면 또 다시 별도의 LED 패키지를 인접 배치하는 구성을 취할 수 밖에 없게 되기에, 결국 전체적인 시스템 효율을 높이면서도 넓은 영역에서의 균일한 배광 균제도를 얻기는 곤란한 구조라는 한계점을 가지게 되는 것이다.In addition, the light emitting device may emit a light beam excited by a wide wavelength band width with such a structure. However, if light of a specific wavelength band is required depending on a plant growth stage, another LED package may be disposed adjacent to the LED package It is difficult to obtain a uniform light distribution uniformity in a wide area while increasing the overall system efficiency.

따라서, 본 발명은 식물 공장의 식물성장에 적합한 인공 광원 장치의 패키지 구조를 제공하기 위한 것으로서, 식물 공장에서 식물 재배에 사용되는 인공 광원 장치로서 LED 광원(LED 칩)을 주요 요소로 포함하는 인공 광원 시스템에 있어서, 식물 생장 단계에 따라 요구되는 특정 파장대의 빛 뿐만 아니라 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선을 발광할 수 있도록 하며 그리고 광선이 조사(照射)되는 식물 재배대의 넓은 영역에서의 균일한 배광 균제도를 얻을 수 있도록 이격 설치되는 각각의 LED 발광 패키지에서 적절한 광량의 혼합광이 실질적으로 동일한 분포를 가지고 방출될 수 있도록 하는 패키지 구조를 구현하는 것을 그 기술적 과제로 삼고 있다.Accordingly, the present invention provides a package structure of an artificial light source device suitable for plant growth of a plant factory, and is an artificial light source device used for plant cultivation in a plant factory. The artificial light source (LED chip) System, it is possible to emit not only the light of a specific wavelength band required according to the plant growth stage but also the light excited by a wide emission wavelength band width, and to emit light in a wide area of a plant growing zone It is a technical object of the present invention to provide a package structure that allows mixed light of an appropriate amount of light to be emitted with substantially the same distribution in each LED light emitting package spaced apart so as to obtain a uniform light distribution uniformity.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, In order to solve the above-described problems,

식물 공장의 식물성장에 적합한 인공 광원 장치의 패키지 구조에 있어서,A package structure of an artificial light source device suitable for plant growth of a plant factory,

하나의 LED 발광 패키지에서 LED칩이 와이어 본딩에 의해 실장되는 리드 프레임이 설치되는 몰딩 공간을 3개 이상 복수개로 분리 구획 형성하고, A molding space in which a lead frame, in which an LED chip is mounted by wire bonding, in a single LED light emitting package is divided into a plurality of three or more molding spaces,

구분된 각각의 몰딩 공간 중에 하나 이상의 몰딩 공간(제1 몰딩 공간)에 실장되는 청색 LED칩의 발광부를 주위에서 감싸도록 설치되는 투명 실리콘 재료의 반사판을 제공하고, 상기 반사판 내부에 황색(YELLOW) 형광체를 도포하여 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: Pseudo-WHITE)을 발광하도록 하며, 그리고(EN) A reflective plate for a transparent silicon material which is installed so as to surround a light emitting portion of a blue LED chip mounted in at least one molding space (first molding space) among respective divided molding spaces, and a YELLOW phosphor (Pseudo-WHITE) excited by a wide emission wavelength band width to emit light, and

서로 상이한 특정 파장대의 빛을 발광하는 청색 또는 적색 LED칩을 분리된 나머지 몰딩 공간(제2 몰딩 공간 또는 제3 몰딩 공간) 내에 각각 분리 설치하되, 청색 LED칩이 분리 설치된 하나 이상의 몰딩 공간(제2 몰딩 공간)과, 적색 LED칩(1200)이 분리 설치된 하나 이상의 몰딩 공간(제3 몰딩 공간) 각각에는 LED칩의 발광부를 주위에서 감싸도록 설치되는 투명 실리콘 재료의 반사판(1000a)이 제공되는 것을 특징으로 하는 인공 광원 장치의 패키지 구조를 제공한다.
(Blue or red LED chips emitting light of a specific wavelength band different from each other) are separately disposed in the remaining remaining molding spaces (the second molding space or the third molding space), and one or more molding spaces (A third molding space) in which the red LED chip 1200 is separated from the first LED chip 1200, and a reflection plate 1000a of a transparent silicon material installed to surround the light emitting portion of the LED chip are provided in each of the at least one molding space The present invention also provides a package structure of an artificial light source device.

본 발명에 따르면, 식물 공장에서 식물 재배에 사용되는 인공 광원 장치로서 LED 광원(LED 칩)을 주요 요소로 포함하는 인공 광원 시스템에서, 식물 생장 단계에 따라 요구되는 특정 파장대의 빛을 발광하는 LED 칩(적색 LED칩 또는 청색 LED칩)과 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: WHITE)을 발광하는 LED 칩(백색 LED칩) 부분이 하나의 패키지에서 서로 분리된 위치에 설치되도록 함으로써, 적색 LED칩에 의해 발산되는 적색 파장이 백색 LED칩을 형성하도록 청색 LED칩 상에 도포되는 형광체를 구성하는 재료에 의해 반사(난반사)되면서 감쇄되는 현상이 초래되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공하며, 아울러 이격 설치되는 각각의 LED 발광 패키지에서 적절한 광량의 혼합광이 실질적으로 동일한 분포를 가지고 방출되도록 함으로써 광선이 조사(照射)되는 식물 재배대의 넓은 영역에서의 균일한 배광 균제도를 얻을 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
According to the present invention, in an artificial light source system including an LED light source (LED chip) as an artificial light source device used for plant cultivation in a plant factory, an LED chip (White LED chip) portions emitting light beams (white LED light) excited by a wide wavelength band width (red LED chip or blue LED chip) are installed at positions separated from each other in one package It is possible to prevent a phenomenon that the red wavelength emitted by the red LED chip is attenuated while being reflected (diffusely reflected) by the material constituting the phosphor coated on the blue LED chip so as to form a white LED chip And the mixed light of the appropriate amount of light is emitted with substantially the same distribution in each of the separately arranged LED light emitting packages, It provides an effect that allows to obtain the survey (照射) a uniform light distribution uniformity in plant cultivation one wide area.

도 1a는 청색광 LED(BLUE LED), 적색광 LED(RED LED), 백색광 LED(WHITE LED)들이 설치되는 LED 패키지(모듈)의 구성도.
도 1b는 LED 패키지들을 식물 공장의 일정 영역에 적색광 LED 패키지, 청색광 LED 패키지, 및 백색광 LED 패키지의 순서로 적절한 간격을 두고서 이격하여 번갈아 배치하는 구조를 도시한 모식도.
도 1c 및 도 1d는 하나의 LED 패키지 내부에 복수개의 LED 칩이 실장되고 투광부에 적색 형광체가 도포된 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 발광 패키지 구조를 달성하기 위한 기본 구조체로서, LED칩이 와이어 본딩에 의해 실장되는 리드 프레임이 설치되는 몰딩 공간이 4개로 분리 구획 형성되어 3개의 청색 LED칩 및 1개의 적색 LED칩이 4개의 몰딩 공간에 각각 분리 설치되고, 각각의 몰딩 공간의 발광부 측에 투명 실리콘 반사판이 설치된 상태를 도시한 도면.
도 3a는 도 2에 도시된 3개의 청색 LED칩 중에서 1개의 청색 LED칩이 설치된 몰딩 공간의 반사판 내부를 황색(YELLOW) 형광체로 도포하여 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: Pseudo-WHITE)을 발광하도록 구성된 본 발명의 제1 실시예를 도시한 도면.
도 3b는 도 2에 도시된 3개의 청색 LED칩 중에서 2개의 청색 LED칩이 설치된 몰딩 공간의 반사판 내부를 황색(YELLOW) 형광체로 도포하여 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: Pseudo-WHITE)을 발광하도록 구성된 본 발명의 제2 실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 작용, 효과는 모식적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 변형 실시예로서 LED칩이 와이어 본딩에 의해 실장되는 리드 프레임이 설치되는 몰딩 공간이 3개로 분리 구획 형성되어 2개의 청색 LED칩 및 1개의 적색 LED칩이 3개의 몰딩 공간에 각각 분리 설치되고, 각각의 몰딩 공간의 발광부 측에 투명 실리콘 반사판이 설치된 상태에서, 2개의 청색 LED칩 중에서 1개의 청색 LED칩이 설치된 몰딩 공간의 반사판 내부를 황색(YELLOW) 형광체로 도포하여 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: Pseudo-WHITE)을 발광하도록 구성된 본 발명의 제3 실시예를 도시한 도면.FIG. 1A is a configuration diagram of an LED package (module) in which a blue light LED (red LED), a red light LED (red LED), and a white light LED (white LED) are installed.
FIG. 1B is a schematic diagram showing a structure in which LED packages are alternately arranged in a certain area of a plant factory in a sequence of a red light LED package, a blue light LED package, and a white light LED package, with appropriate intervals therebetween.
1C and 1D are views showing a structure in which a plurality of LED chips are mounted in one LED package and a red phosphor is applied to the light-transmitting portion.
FIG. 2 is a basic structure for achieving the LED light emitting package structure according to the first embodiment of the present invention, in which a molding space in which a lead frame, in which an LED chip is mounted by wire bonding, In which LED chips and one red LED chip are separately provided in four molding spaces and transparent silicon reflectors are provided on the side of the light emitting portion of each molding space.
FIG. 3A is a view illustrating a light beam excited by a wide wavelength band width by applying the inside of a reflection plate of a molding space provided with one blue LED chip of FIG. 2 with a yellow fluorescent material, : Pseudo-WHITE). ≪ / RTI >
FIG. 3B is a schematic view illustrating a light beam excited by a wide wavelength band width by applying the inside of a reflection plate of a molding space provided with two blue LED chips of a three blue LED chips shown in FIG. 2 as a YELLOW phosphor, : Pseudo-WHITE) according to a second embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically showing an operation and an effect of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating another embodiment of the present invention. In FIG. 5, a molding space in which a lead frame, in which an LED chip is mounted by wire bonding, is provided is divided into three sections, so that two blue LED chips and one red LED chip are divided into three moldings And a transparent silicone reflector is provided on the side of the light emitting portion of each molding space, the inside of the reflection plate of the molding space provided with one blue LED chip out of the two blue LED chips is coated with a yellow fluorescent material (Pseudo-WHITE) that is excited by a wide wavelength band width and is excited by a wide wavelength band width (Bandwidth).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 발광 패키지 구조를 달성하기 위한 기본 구조체로서, LED칩이 와이어 본딩에 의해 실장되는 리드 프레임이 설치되는 몰딩 공간이 4개로 분리 구획 형성되어 3개의 청색 LED칩 및 1개의 적색 LED칩이 4개의 몰딩 공간에 각각 분리 설치되고, 각각의 몰딩 공간의 발광부 측에 투명 실리콘 반사판이 설치된 상태를 도시한 도면이고, 여기에서 나아가 도 3a는 도 2에 도시된 3개의 청색 LED칩 중에서 1개의 청색 LED칩이 설치된 몰딩 공간의 반사판 내부를 황색(YELLOW) 형광체로 도포하여 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: Pseudo-WHITE)을 발광하도록 구성된 본 발명의 제1 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a basic structure for achieving the LED light emitting package structure according to the first embodiment of the present invention, in which a molding space in which a lead frame, in which an LED chip is mounted by wire bonding, LED chip and one red LED chip are separately provided in four molding spaces and a transparent silicon reflector is provided on the side of the light emitting portion of each molding space. (Pseudo-WHITE) which is excited with a wide wavelength band width by applying the inside of the reflection plate of the molding space provided with one blue LED chip among the three blue LED chips with a yellow phosphor to emit light FIG. 2 is a view showing a first embodiment of the present invention configured to perform the above-described operation.

그리고 도 3b는 백색광을 강호하도록 도 2에 도시된 3개의 청색 LED칩 중에서 2개의 청색 LED칩이 설치된 몰딩 공간의 반사판 내부를 황색(YELLOW) 형광체로 도포하여 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: Pseudo-WHITE)을 발광하도록 구성된 본 발명의 제2 실시예를 도시한 도면이다.3B, the inside of the reflection plate of the molding space provided with two blue LED chips among the three blue LED chips shown in FIG. 2 is coated with a yellow fluorescent material so as to strengthen the white light, (Pseudo-WHITE) emitted from a light source (not shown).

본 발명에 따른 식물 공장의 식물성장에 적합한 인공 광원 장치의 패키지 구조의 바람직한 실시예에 따르면, 도 2 내지 도 3b, 및 도 5에 도시된 바와 같이, According to a preferred embodiment of the package structure of the artificial light source apparatus suitable for plant growth of the plant plant according to the present invention, as shown in FIGS. 2 to 3B and 5,

하나의 LED 발광 패키지(1000)에서 LED칩(1100, 1200)이 와이어 본딩에 의해 실장되는 리드 프레임(1500)이 설치되는 몰딩 공간을 3개 이상 복수개로 분리 구획 형성하고, A plurality of molding spaces in which a lead frame 1500 is mounted to which the LED chips 1100 and 1200 are mounted by wire bonding in one LED light emitting package 1000 are divided into a plurality of pieces,

구분된 각각의 몰딩 공간 중에 하나 이상의 몰딩 공간(제1 몰딩 공간)에 실장되는 청색 LED칩(1100)의 발광부를 주위에서 감싸도록 설치되는 투명 실리콘 재료의 반사판(1000a)을 제공하고, 상기 반사판(1000b) 내부에 황색(YELLOW) 형광체를 도포하여 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: Pseudo-WHITE)을 발광하도록 하며, 그리고A reflective plate (1000a) of a transparent silicon material is provided to surround a light emitting portion of a blue LED chip (1100) mounted in at least one molding space (first molding space) among the divided molding spaces, 1000b to emit a light beam (pseudo-WHITE) excited by a wide emission wavelength band width, and

서로 상이한 특정 파장대의 빛을 발광하는 청색 또는 적색 LED칩(1100, 1200)을 분리된 나머지 몰딩 공간(제2 몰딩 공간 또는 제3 몰딩 공간) 내에 각각 분리 설치하되, 청색 LED칩(1100)이 분리 설치된 하나 이상의 몰딩 공간(제2 몰딩 공간)과, 적색 LED칩(1200)이 분리 설치된 하나 이상의 몰딩 공간(제3 몰딩 공간) 각각에는 LED칩의 발광부를 주위에서 감싸도록 설치되는 투명 실리콘 재료의 반사판(1000a)이 제공되기는 하나, 여기에서는 반사판(1000b) 내부에 황색(YELLOW) 형광체를 도포되지 않게 된다.The blue LED chip 1100 and the blue LED chip 1100 which emit light of a specific wavelength band which are different from each other are separately installed in the remaining remaining molding spaces (the second molding space or the third molding space) In each of the at least one molding space (second molding space) in which the red LED chip 1200 is installed and at least one molding space (third molding space) in which the red LED chip 1200 is separately provided, The YELLOW phosphor is not applied to the inside of the reflector 1000b.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 도 3a(1개의 제1 몰딩 공간 형성: 제1 실시예) 및 도 3b(2개의 제1 몰딩 공간 형성: 제2 실시예)에 도시된 바와 같이 반사판(1000b) 내부에 도포되어 충진되는 황색(YELLOW) 형광체로는 YAG계 형광체를 사용하는 것이 바람직하고, 일반적으로 이용되는 YAG계 형광체 제품에는 소량의 적색 형광체가 포함되어 있는데, 본 발명에서는 적색 LED칩이 항상 함께 사용되는 구조를 제안하고 있기에 적색 형광체가 포함되지 않은 YAG계 형광체를 사용할 수 있음은 당연하다.According to a preferred embodiment of the present invention, as shown in Fig. 3A (formation of one first molding space: first embodiment) and Fig. 3B (formation of two first molding spaces: second embodiment) It is preferable to use a YAG-base phosphor as a yellow fluorescent material to be filled and filled inside. In general, a YAG-base fluorescent material product includes a small amount of red fluorescent material. In the present invention, It is natural that a YAG-base phosphor not containing a red phosphor can be used.

본 발명에 따라서 청색 LED칩에서 발광되는 단일 청색광에 의해 여기되는 YAG계 황색(YELLOW) 형광체를 통하여 550nm 내지 600nm의 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)의 황록색 영역이 강화된 의사 백생광(Pseudo-WHITE)의 여기 광선이 발생하게 되는데, 이와 청색광 및 적색광이 적절히 혼합되어 자연광에 가까우면서도 식물 생장에 최적화된 파장 분포를 달성할 수 있도록 하며, 나아가 식물 생장 단계에 따라 청색광과 적색광의 비율 조절(제1 실시예 참조)도 가능하도록 한다.According to the present invention, pseudo-WHITE (blue) light enhanced in yellowish green color having a broad emission wavelength band width of 550 to 600 nm is emitted through a YAG yellow phosphor excited by a single blue light emitted from a blue LED chip The blue light and the red light are appropriately mixed so that the wavelength distribution optimized for plant growth can be achieved while being close to natural light. Further, it is possible to control the ratio of the blue light and the red light according to the plant growth stage (See the embodiment).

한편, 도 3b(2개의 제1 몰딩 공간 형성: 제2 실시예)와 달리, 도 3a(1개의 제1 몰딩 공간)에 도시된 실시예(제1 실시예)에서는 상기 LED 발광 패키지(1000)에는 황색(YELLOW) 형광체가 도포되지 않은 청색 LED칩(1100) 설치 몰딩 공간이 2개(총 4개의 몰딩 공간 중 2개의 몰딩 공간)가 형성되기에, 전원 제어를 통하여 황색(YELLOW) 형광체가 도포되지 않은 청색 LED칩 설치 몰딩 공간에 설치된 다수개(예컨대 도 3a의 경우에는 2개)의 청색 LED칩(1100) 중에서 일부를 선택하여 작동시킴으로써 식물 생장 단계에 적합한 광선을 식물에 공급하기 위하여 적색 단일 파장대의 빛을 발광하는 적색 LED칩(1200)에 대한 청색 단일 파장대의 빛을 발광하는 청색 LED칩(1100)의 비율 조절이 가능하도록 할 수 있다.On the other hand, unlike FIG. 3B (formation of two first molding spaces: second embodiment), in the embodiment (first embodiment) shown in FIG. 3A (one first molding space) (Two molding spaces of four molding spaces in total) are formed in the space where the blue LED chip 1100 is not coated with the YELLOW phosphor, so that the YELLOW phosphor is applied through the power source control (For example, two in the case of FIG. 3A) of blue LED chips 1100 installed in the blue LED chip installation molding space that is not provided with the red LED chip 1100. In order to supply the plant with a light beam suitable for the plant growth stage, It is possible to adjust the ratio of the blue LED chip 1100 emitting light of a single blue wavelength band to the red LED chip 1200 emitting light of a wavelength band.

이와 같은 배치 구조를 가진 본 발명에 따르면 식물 생장 단계에 따라 요구되는 특정 파장대의 빛을 발광하는 LED 칩(적색 LED칩 또는 청색 LED칩)과 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: WHITE)을 발광하는 LED 칩(백색 LED칩) 부분이 하나의 패키지에서 서로 분리된 위치에 설치되도록 함으로써, 종래 기술에서 처럼 적색 LED칩에 의해 발산되는 적색 파장이 백색 LED칩을 형성하도록 청색 LED칩 상에 도포되는 형광체를 구성하는 재료에 의해 반사(난반사)되면서 감쇄되는 현상이 초래되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공하며, 아울러 도 4에 도시된 바와 같이, 이격 설치되는 각각의 LED 발광 패키지(1000)에서 적절한 광량의 혼합광이 실질적으로 동일한 분포를 가지고 방출되도록 함으로써 광선이 조사(照射)되는 식물 재배대(300)의 넓은 영역(제1 영역(300a), 제2 영역(300b))에서의 균일한 배광 균제도를 얻을 수 있도록 한다.According to the present invention having such an arrangement structure, an LED chip (a red LED chip or a blue LED chip) that emits light of a specific wavelength band required according to the plant growth stage, and a light beam excited by a wide emission wavelength band width (White LED chip) portions emitting white light (white light: WHITE) are installed at positions separated from each other in one package, so that the red wavelength emitted by the red LED chip, as in the prior art, The present invention provides an effect of preventing the phenomenon of being attenuated while being reflected (diffusely reflecting) by the material constituting the phosphor coated on the LED chip. Further, as shown in FIG. 4, The width of the plant growth platform 300 in which the light is irradiated by allowing the mixed light of the appropriate amount of light to be emitted with substantially the same distribution in the package 1000 Region so as to obtain a uniform light distribution uniformity in the (first region (300a), a second region (300b)).

나아가, 본 발명의 또 다른 변형 실시예로서 제공되는 도 5에 도시된 실시예(제3 실시예)와 같이, LED칩이 와이어 본딩에 의해 실장되는 리드 프레임이 설치되는 몰딩 공간이 3개로 분리 구획 형성되어 2개의 청색 LED칩 및 1개의 적색 LED칩이 3개의 몰딩 공간에 각각 분리 설치되고, 각각의 몰딩 공간의 발광부 측에 투명 실리콘 반사판이 설치된 상태에서, 2개의 청색 LED칩 중에서 1개의 청색 LED칩이 설치된 몰딩 공간의 반사판 내부를 황색(YELLOW) 형광체로 도포하여 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: Pseudo-WHITE)을 발광하도록 구성할 수 있다.Further, as in the embodiment (third embodiment) shown in Fig. 5, which is provided as yet another modified embodiment of the present invention, the molding space in which the lead frame, on which the LED chip is mounted by wire bonding, Two blue LED chips and one red LED chip are separately disposed in three molding spaces and a transparent silicon reflector is provided on the side of the light emitting portion of each molding space, The inside of the reflection plate of the molding space provided with the LED chip may be coated with a yellow phosphor to emit light (pseudo-WHITE) excited with a wide emission wavelength band width.

지금까지 도면의 예시를 통하여 설명한 실시예는 하나의 LED 발광 패키지(1000)에 4개 또는 3개의 분리 독립된 몰딩 공간이 형성된 것이나, 본 발명의 개념에 여기에 한정되지 않고 5개 이상의 몰딩 공간이 형성될 수 있는데, 이 경우에는 추가로 제공되는 몰딩 공간 내에 Green LED칩, IR(적외선) LED칩, 또는 UV(자외선) LED칩이 재배 식물의 종류나 성장 시기에 적합하게 선택적으로 설치될 수 있으며, 이로써 장치의 현장 적응성 및 확장성 향상에 기여할 수 있도록 한다.Although the embodiment described above with reference to the drawings has four or three separate and independent molding spaces formed in one LED light emitting package 1000, it is not limited to the concept of the present invention, and five or more molding spaces may be formed In this case, a Green LED chip, an IR (infrared) LED chip, or a UV (ultraviolet) LED chip may be selectively installed in the molding space provided in the additional molding space, Thereby contributing to improving the field adaptability and expandability of the device.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 도 3a(1개의 제1 몰딩 공간)에 도시된 실시예(제1 실시예)에서는 황색(YELLOW) 형광체가 도포되지 않은 청색 LED칩(1100) 설치 몰딩 공간이 2개(총 4개의 몰딩 공간 중 2개의 몰딩 공간)가 LED 발광 패키지(1000)에 형성되기에 이러한 2개의 몰딩 공간 중에서 1개의 몰딩 공간에는 청색 LED칩을 대신하여 다른 특정 파장대의 빛을 발광하는 Green LED칩, IR(적외선) LED칩, 또는 UV(자외선) LED칩이 설치될 수도 있을 것이다.As described above, in the embodiment (first embodiment) shown in FIG. 3A (one first molding space), the space for installing the blue LED chip 1100, which is not coated with the YELLOW phosphor, is two Two molding spaces among the four molding spaces) are formed in the LED light emitting package 1000. Accordingly, in one molding space out of the two molding spaces, a green LED chip, which emits light of another specific wavelength band instead of the blue LED chip , An IR (infrared) LED chip, or a UV (ultraviolet) LED chip.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 구체예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The form also belongs to the scope of the present invention.

1000: LED 발광 패키지
1000a: 반사판
1000b: 황색(YELLOW) 형광체
1100: 청색 LED칩
1200: 적색 LED칩
1500: 리드 프레임1000: LED light emitting package
1000a: reflector
1000b: YELLOW phosphor
1100: Blue LED chip
1200: Red LED chip
1500: Lead frame

Claims (2)

식물 공장의 식물성장에 적합한 인공 광원 장치의 패키지 구조에 있어서,
하나의 LED 발광 패키지(1000)에서 LED칩(1100, 1200)이 와이어 본딩에 의해 실장되는 리드 프레임(1500)이 설치되는 몰딩 공간을 3개 이상 복수개로 분리 구획 형성하고,
구분된 각각의 몰딩 공간 중에 하나 이상의 몰딩 공간(제1 몰딩 공간)에 실장되는 청색 LED칩(1100)의 발광부를 주위에서 감싸도록 설치되는 투명 실리콘 재료의 반사판(1000a)을 제공하고, 상기 반사판(1000b) 내부에 황색(YELLOW) 형광체를 도포하여 넓은 발광 파장 밴드폭(Bandwidth)으로 여기되는 광선(의사 백색광: Pseudo-WHITE)을 발광하도록 하며, 그리고
서로 상이한 특정 파장대의 빛을 발광하는 청색 또는 적색 LED칩(1100, 1200)을 분리된 나머지 몰딩 공간(제2 몰딩 공간 또는 제3 몰딩 공간) 내에 각각 분리 설치하되, 청색 LED칩(1100)이 분리 설치된 하나 이상의 몰딩 공간(제2 몰딩 공간)과, 적색 LED칩(1200)이 분리 설치된 하나 이상의 몰딩 공간(제3 몰딩 공간) 각각에는 LED칩의 발광부를 주위에서 감싸도록 설치되는 투명 실리콘 재료의 반사판(1000a)이 제공되는 것을 특징으로 하는 식물 공장의 식물성장에 적합한 인공 광원 장치의 패키지 구조.A package structure of an artificial light source device suitable for plant growth of a plant factory,
A plurality of molding spaces in which a lead frame 1500 is mounted to which the LED chips 1100 and 1200 are mounted by wire bonding in one LED light emitting package 1000 are divided into a plurality of pieces,
A reflective plate (1000a) of a transparent silicon material is provided to surround a light emitting portion of a blue LED chip (1100) mounted in at least one molding space (first molding space) among the divided molding spaces, 1000b to emit a light beam (pseudo-WHITE) excited by a wide emission wavelength band width, and
The blue LED chip 1100 and the blue LED chip 1100 which emit light of a specific wavelength band which are different from each other are separately installed in the remaining remaining molding spaces (the second molding space or the third molding space) In each of the at least one molding space (second molding space) in which the red LED chip 1200 is installed and at least one molding space (third molding space) in which the red LED chip 1200 is separately provided, (1000a) is provided on the upper surface of the light guide plate. 제 1항에 있어서, 상기 LED 발광 패키지(1000)에는 황색(YELLOW) 형광체가 도포되지 않은 청색 LED칩 설치 몰딩 공간이 2개 이상 설치되고, 전원 제어를 통하여 황색(YELLOW) 형광체가 도포되지 않은 청색 LED칩 설치 몰딩 공간에 설치된 다수개의 청색 LED칩 중에서 일부를 선택하여 작동시킴으로써, 적색 단일 파장대의 빛을 발광하는 적색 LED칩에 대한 청색 단일 파장대의 빛을 발광하는 청색 LED칩의 비율 조절이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 식물 공장의 식물성장에 적합한 인공 광원 장치의 패키지 구조.The LED lighting package according to claim 1, wherein at least two blue LED chip mounting molding spaces are provided in the LED light emitting package (1000), wherein a blue LED is not coated with a yellow phosphor, LED chip mounting A part of a plurality of blue LED chips installed in a molding space is selected and operated so that the ratio of the blue LED chip emitting light of a single blue wavelength band to the red LED chip emitting light of a single red wavelength band can be adjusted A package structure of an artificial light source device suitable for plant growth of a plant plant.
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