KR20190088925A - Led 조명장치 - Google Patents

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KR20190088925A KR1020190070441A KR20190070441A KR20190088925A KR 20190088925 A KR20190088925 A KR 20190088925A KR 1020190070441 A KR1020190070441 A KR 1020190070441A KR 20190070441 A KR20190070441 A KR 20190070441A KR 20190088925 A KR20190088925 A KR 20190088925A
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Abstract

본 발명은 고 연색성을 구현하는 최고급형 LED 조명장치를 제공한다. 본 발명에 따른 LED 조명장치는 기판, 상기 기판 상 실장된 LED 베어칩, 및 상기 LED 베어칩 상에 형성되고, 상기 LED 베어칩에서 출사된 광을 1차 여기하는 형광체 층, 및 상기 형광체 층 상에 형성되고, 상기 형광체 층이 여기한 광을 2차 여기하는 양자점 층,을 포함한다.

Description

LED 조명장치{LED LIGHTING DEVICE}
본 발명은 LED 조명장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 고연색성을 구현하는 LED 조명장치에 대한 것이다.
최근 LED 조명이 대중적으로 보급되는 추세가 되었다. LED 즉, 발광 다이오드(light emitting diode)는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭하며, GaAsP 등을 이용한 적색 발광 다이오드, GaP 등을 이용한 녹색 발광 다이오드, InGaN/AlGaN 더블 헤테로(double hetero) 구조를 이용한 청색 발광 다이오드 등이 있다.
최근의 조명용 발광장치는 발광 다이오드 칩과 형광체 몰드를 결합하여 백색광을 구현한다. 예를 들어, 청색을 발광하는 발광다이오드 칩 상부에 형광체를 배치시켜 발광 다이오드 칩의 청색 발광과 형광체의 황색 발광에 의해 백색을 얻고 있다. 즉, 430nm 내지 480㎚ 파장을 발광하는 반도체 성분으로 이루어진 청색 발광 다이오드 칩과 청색광을 여기원으로 하여 황록색 및 황색광을 발생시키는 형광체의 조합으로 백색광을 구현한다.
이때, 조명광이 물체색의 보임에 미치는 영향을 연색(color rendering)이라고 하며, 광원이 조명된 피사체의 색 재현 충실도를 나타내는 광원의 성질을 연색성이라 한다. 빛이 색에 미치는 효과인 연색성을 평가하는 단위는 연색지수(Ra)로 나타내며 연색지수는 물건의 색이 자연광 아래서 본 경우와 어느 정도 유사한가를 수치로 나타낸 것이다. 연색지수가 100에 가까울수록 연색성이 좋은 것을 의미한다.
그런데, 현재 가장 많이 사용되는 InGaN계 청색 발광다이오드에 YAG계 형광체를 조합한 백색 발광다이오드는 발광다이오드의 청색과 형광체의 노란색과의 파장간격이 넓다. 따라서 색 분리로 인한 섬광효과(Halo effect)로 인해 색좌표가 동일한 백색 발광다이오드의 양산이 어렵고, 또한 조명 광원에서 중요한 변수인 CCT(Correlated Color Temperature)와 CRI(Color Rendering Index)의 조절도 비교적 어려운 편이다.
이러한 문제점을 개선하고자 적색 또는 오렌지 색을 내는 형광물질을 첨가하고 발광 스펙트럼을 넓혀서 연색 지수를 높이는 방법이 고안되고 있다. 그러나 적색 형광체가 발광다이오드의 발광 효율을 떨어뜨리기 때문에 CRI를 더 높이는 데는 한계가 있는 실정이다.
[선행기술문헌]
한국등록특허 제 10-1085230호(2011. 11. 14.)
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고 연색성을 구현하는 LED 조명장치를 제공한다.
본 발명에 따른 LED 조명장치는 기판, 상기 기판 상 실장된 LED 베어칩, 및 상기 LED 베어칩 상에 형성되고, 상기 LED 베어칩에서 출사된 광을 1차 여기하는 형광체 층, 및 상기 형광체 층 상에 형성되고, 상기 형광체 층이 여기한 광을 2차 여기하는 양자점 층,을 포함한다.
이때, 상기 1차로 형광체에 의해 여기된 광과 상기 2차로 양자점에 의해 여기된 광은 상호 상보적 파장대역을 가질 수 있다.
또한, 상기 양자점 층은 상기 상보적 파장대역 범위 내에서 적어도 하나의 피크를 갖는 양자점 또는 적어도 하나의 연속된 파장대역(KETI 언급사항)을 갖는 양자점을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 형광체층은 Y계열의 형광체를 포함하고, 상기 양자점 층은 450nm 내지 500nm에 포함된 적어도 하나의 피크 또는 파장대역을 갖는 양자점을 포함하고, 그리고, 600 내지 660nm에 포함된 적어도 하나의 피크 또는 파장대역을 갖는 양자점을 포함할 수 있다.
또한, 상기 형광체 레이어는 형광체 시트가 상기 LED 베어칩 상에 부착되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 형광체 층은 상기 LED 베어칩 상에 몰딩 형성되고, 상기 양자점 층은 상기 형광체 층과 접촉 형성되며, 상기 기판에는 비아홀이 형성될 수 있다.
*또한, 상기 LED 베어칩과 상기 형광체 층 사이에는 광확산층 또는 광확산부가 형성되어 상기 LED 베어칩에서 출사된 광이 상기 형광체 층에 전달될 수 있다.
또한, 상기 LED 베어칩에서 출사된 광은 상기 형광체 층의 1차 여기에 의해 백색광으로 여기된 후 상기 양자점 층에 진입할 수 있다.
또한, 상기 양자점 층은 상기 형광체 층과 접촉 또는 근접 배치되고, 상기 LED 베어칩에서 출사된 광이 상기 양자점 층에 도달하기 전 상기 광의 전달 경로 상에서 별도의 열차단 수단을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 열차단 수단은 패시베이션 층 또는 상기 패시베이션 층에 형성된 비아홀을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 양자점 층은 제1베리어층, 제2베리어 층 및 상기 제1 및 제2 베리어층 사이에 형성된 QD층을 포함하여 이루어지고, 상기 양자점 층의 측면에는 코팅층이 형성되어 양자점 층 내부로의 수분 침투를 막을 수 있다.
또한, 상기 코팅층은 상기 양자점 층을 형성하는 경우와 동시에 측면이 밀봉되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 LED 조명장치는 여기된 광이 최후 출사되는 확산층을 더 포함하고, 상기 양자점 층은 상기 확산층 내부에 봉지되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 LED 조명장치는 확산층을 더 포함하고, 상기 확산층에는 상기 양자점 층이 형성되고, 상기 1차 여기된 광은 다른 광 경로를 형성 후 상기 양자점 층에 진입할 수 있다.
본 발명은 형광체에 의해 1차 여기된 광을 양자점 층을 통해 상보적으로 2차 여기시켜 태양광 풀스펙트럼과 같은 고연색성을 확보되면서도 발광효율이 확보되는 진정한 고품위 LED 조명장치를 구현한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 및 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치(1)의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 조명장치(1)는 기판(110), LED 베어칩 (121), 형광체 층(129), 및 양자점 층(139)를 포함하여 이루어진다.
기판(110)은 LED 베어칩(121)을 고밀도로 실장할 수 있는 기판이면 어느 것이나 가능하다. 제한적이지는 않으나, 예를 들어, 이러한 기판(110)으로는 알루미나(alumina), 수정(quartz), 칼슘지르코네이트(calcium zirconate), 감람석(forsterite), SiC, 흑연, 용융실리카(fusedsilica), 뮬라이트(mullite), 근청석(cordierite), 지르코니아(zirconia), 베릴리아(beryllia), 및 질화알루미늄(aluminum nitride), LTCC(lowtemperature co-fired ceramic) 등을 들 수 있다.
기판(110)은 직선형, 원형 또는 다각형상의 판으로 이루어질 수 있으며, 본 실시예에 따른 조명 장치(100)는 솔더링부(미도시)를 통해서 발광소자(베어칩)와 기판(110)이 전기적으로 연결되며 별도의 본딩 와이어를 갖지 않을 수 있다. 솔더링부는 표면실장 방식(SMT; Surface Mount Technology)으로 형성될 수 있다.
LED 베어칩(121)은 기판(110)에 실장되는 청색 발광 LED 칩으로서, 430nm 내지 480nm의 파장을 발광하는 반도체 성분으로 이루어질 수 있다. 다만, LED 베어칩(121)은 다른 컬러광을 출사하는 LED 베어칩이 사용될 수 있으며, 본 발명의 범위가 특정 LED 베어칩으로 제한되는 것은 아니다.
형광체층(129)은 LED 베어칩(121)으로부터 출사된 광을 1차적으로 여기하기된다. 이때, 형광체층(129)은 주로 여기되어 방출되는 파장이 노란색인 형광체(Y)를 주성분으로 하여 제조된다. 여기서, 본 실시예는 LED 베어칩(121)이 청색광을 출력하는 경우, 백색광을 만들기 위한 형광체층(129)를 구성하는 경우에 해당하지만, LED 베어칩(121)이 녹색광 또는 적색광을 출력하는 경우 형광체는 백색광을 만들기 위해 다른 형광체가 사용될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치(1)는 LED 베어칩(121)에서 출사된 광이 형광체층(129)에서 여기되어 백색광으로 여기된 이후에 후술하는 양자점 층(139)에 진입하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 조명용으로서의 백색광을 개선하기 위해 양자점 층에 의한 2차 여기 과정을 거치게 되는데, 이 경우 양자점(QD)의 블루 파장대 광에 의한 파괴를 방지하기 위해 형광체에 의한 1차 여기시 백색광을 나오도록 한다.
양자점 층(139)은 형광체 층(129) 상에 형성되고, 형광체 층(129)이 여기한 광을 2차적으로 여기한다. 양자점 층(139)은 고분자 수지와, 고분자 수지에 분산된 복수의 양자점(미도시)을 포함한다. 또한, 양자점 층(139) 수분의 유입을 막도록 밀폐된 시트 형태로 형성하기 위해 상부 및 하부에 접착 형성되는 제1베리어층(미도시) 및 제2베리어층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 LED 조명장치(1)는 양자점 층(139)의 측면에 코팅층(139a)이 형성될 수 있다. 상기한 제1 베리어 또는 제2 베리어는 수직방향의 수분 침투는 방지할 수 있지만, LED 조명의 제조 과정에서 필연적으로 양자점 층(139)은 재단되어 이용되어야 하므로, 양자점 층(139)의 측면(예를들어, 직사각형 형태인 경우에는 4개의 테두리)에는 열융착 또는 레이저 융착 등의 방식을 통해 코팅층(139a)이 형성된다.
이때 코팅층의 수분전도도는 10-3/day 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예의 경우에는 LED 패키지 구조를 예시하여 설명하고 있어 수분침투율을 10-3/day 이상으로 설정하였지만, LED 모듈 구조에서 복수의 LED 베어칩 상 양자점 층이 배치되는 경우에는 일부 내부로의 수분 침입 시 광효율 및 연색성에 미치는 영향이 미미할 수 있으므로 수분침투율의 다양한 적용이 가능할 수 있다.
양자점은 나노미터 크기의 반도체 물질로서 양자제한 효과를 나타내며, '나노 형광체'로 지칭될 수 있다.양자점은 여기원으로부터 빛을 흡수하여 에너지 여기 상태에 이르면, 자신의 에너지 밴드 갭에 해당하는 에너지를 방출함으로써 여기원의 빛(여기광)을 파장 변환(변조)시킨다. 여기원은 통상적으로 LED칩 또는 자외선 LED칩을 사용하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치는 여기원으로서 전술한 바와 같이 형광체의 의해 1차 여기된 광을 사용한다.
한편, 양자점 플라즈모닉 필름은 양자점의 물질 조성과 입자 크기를 변화시킴으로써 양자점의 에너지 밴드 갭을조절할 수 있고, 여기원의 파장에 대해 원하는 파장 변조를 실현할 수 있다. 양자점은 Si계 나노결정, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노결정, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 나노결정, 및 이들의 혼합물과 복합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노결정은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, 및 HgZnSTe 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 나노결정은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
고분자 수지는 상온에서 단단하지만 열을 가하면 유연해져 쉽게 변형(가공)될 수 있는 열가소성 수지일 수있다. 예를 들어, 고분자 수지는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene erephthalate, PET), 폴리메틸 메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane), PDMS), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC), 및 폴리에테르술폰(poly ether sulfone, PES) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 LED 조명장치(1)는 전술한 형광체 층(129)과 양자점 층(139)이 서로 상보적 파장 대역을 갖는다. 즉, 양자점 층(139)에 포함되는 양자점은 LED칩(121)에서 출사된 광이 형광체 층(129)에서 1차 여기된 후 태양광 대비 차이가 유발되는 파장 대역에서 적어도 하나 이상의 파장 피크 또는 파장 범위를 구비하도록 설정함이 바람직하다.
다시 말해, LED칩(121)에서 블루기반의 광이 출사되고, 형광체 층(129)이 옐로우 기반의 형광체(Y)를 사용하는 경우에 양자점 층(139)의 양자점이 450nm 내지 500nm에 포함된 적어도 하나의 피크 또는 대역을 갖도록 설정하고, 나아가 600 내지 660nm에 포함된 적어도 하나의 피크 또는 대역을 깆도록 설정된 경우에, 가시광 풀스펙스럼과 매우 유사한 고연색성의 구현된다.
즉, 양자점 층(139)은 상보적 파장대역 범위 내에서 적어도 하나의 피크를 갖는 양자점을 가지거나, 적어도 하나의 연속된 파장대역을 갖는 양자점을 포함하여 이루어질 수 있다. 이에 따라 고연색성의 확보가 가능하면서도 광학 데미지가 최소화되어 단파장 에너지가 분산시키는 구조가 되어 보다 신뢰성있는 LED 조명장치가 제공될 수 있게 되었다.
한편, 본 실시예에서는 형광체 층(129)이 LED 베어칩(121) 상에 몰딩되어 공간을 채우도록 형성될 수 있는데(LED 패키지 구조), 이 경우에는 양자점 층(139)이 형광체 층(129)과 접촉 형성될 수 있다. 따라서, 형광체 층(129)이 LED 베어칩(121)의 열이동 통로 역할을 수행할 수 있으므로 기판(110)에는 비아홀이 형성되어 LED 베어칩의 발산 열량을 외부로 배출하여 결과적으로 양자점 층(139)으로 열 이동을 방지하는 것이 바람직하다. 한편, 본 실시예의 참조번호 150은 확산층을 나타낸다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
먼저 도 2를 참조하면, 블루계열의 LED 베어칩 또는 패키지와 인접하여 내열성 및 광효율이 좋은 옐로우계 형광체를 접목하여 1차 여기 후 컨버젼되어 나오는 백색 1차광을 구성하고, 양자점 층에 의해 2차 여기되어 스펙트럼이 보완된 2차광을 구성하는 것을 나타낸다. 양자점은 480nm, 500nm, 520nm, 및 650nm의 피크를 갖는 것을 조합 사용하였다. 이에 따라 보다 신뢰성있는 다파장 자연광에 가까운 최종 광원을 구현하였다.
다음으로 도 3 내지 도 5를 참조하면, 각각 LED 베어칩이 블루, 바이올렛, 레드 계열의 광을 출사하는 경우에 상보적 파장 피크를 가지는 양자점에 의해 광변환을 수행하였다. 이 경우에는 상대적으로 반치폭이 큰 옐로우 계열의 형광체에 의해 1차 여기 과정이 생략되어 실험예1에 비해 연색성은 떨어지나 양자점의 특성 상 매우 높은 효율의 광이 출사됨을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(2)의 단면도이다. 본 실시예에서는 편의 상 이전 실시예와 같은 구성에 대하여는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(2)는 형광체 층(129)이 레이어 형태로 형성되고, 형광체 층(129)과 양자점 층(139)이 적층 배치되어 있다.
이때, LED 베어칩(121)과 형광체 층(129) 사이에는 광확산층(또는 광확산부)(102)가 형성되어 LED 베어칩(121)에서 출사된 광을 형광체 층(129)에 전달하게 된다. 광확산층(102)은 에폭시계 수지로 이루어질 수 있으며, 폴리이미드계 수지로 이루어질 수도 있다. 또한, 언더 필링층(22)은 빛을 투과시키는 광투과성 물질로 이루어질 수 있으며, 빛을 반사시키는 흰색 또는 은색 물질로 이루어질 수도 있다. 광확산층(102)은 형광체 층(129)으로 전도되는 열을 흡수하여 양자점 층(139)로 도달하는 열을 최소화한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(3)의 단면도이다. 본 실시예에서는 편의 상 이전 실시예와 같은 구성에 대하여는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(3)는 LED 베어칩(121) 상에 형광체 시트(129')가 부착될 수 있다. 또한, 도면에서는 LED 패키지 구조를 예시하고 있지만, LED 베어칩이 복수개 실장된 모듈구조 상에서 형광체 시트(129')가 부착될 수 있음은 당연하다.
형광체 시트(129')는 형광체를 갖는 제1시트(미도시)와 접착성을 갖는 제2시트(미도시)를 포함한다. 제1시트는 수지에 형광체가 포함된 구조로 이루어지며, 수지와 형광체의 혼합물인 슬러리를 금형에서 시트 형상으로 프레스 성형하여 제조할 수 있다.
또한, 제2시트는 접착력을 갖는 시트로 이루어지며 UV 경화성 수지, 열경화성 수지, 실란트 등 투명한 접착제를 포함할 수 있다. 제1시트와 제2시트는 롤투롤(roll to roll) 공정에 의하여 가압 가열 접착될 수 있다.
이때, 도 7를 참조하면, 본 실시예에 따르면 LED칩(121)에서 출사된 광이 우선 형광체 층인 형광체 시트(129')에서 1차 여기되고, 이때 형광체 시트(129')에서 이격되어 형성된 시트 레이어인 양자점 층(139)을 통과하면서 2차 여기된다. 따라서, 양자점 층(139)의 열화를 방지한다. 더불어, 또한, 본 실시예에 따른 LED 조명장치(3)는 비아홀(107)이 기판(110)에 형성되어 리플렉터(101)에 전달된 열을 신속히 외부로 배출되도록 하여 양자점의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 양자점 층(139)의 측면에는 전술한 바와 같이 별도의 코팅층(139a)이 더욱 형성될 수 있다. 즉, 제품 적용시 QD 시트의 측면을 슬라이싱하게 되어 노출 파괴 이슈가 발생할 수 있으므로, 전술한 고분자 수지보다 수분 침투성이 높은 재질로 코팅함이 바람직하며, 이때의 코팅은 리플렉터(101)에 양자점 층(139)을 부착하는 경우 측면이 융착되면서 밀봉되어 형성함이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(4)의 단면도이다. 본 실시예에서는 편의 상 이전 실시예와 같은 구성에 대하여는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(4)는 양자점 층(139)이 형광체 층(129)과 접촉 또는 근접 배치되고, LED 베어칩(121)에서 출사된 광이 양자점 층(129)에 도달하기 전 광의 전달 경로 상에서 형성된 별도의 열차단 수단(140)을 더 포함한다. 이때, 열차단 수단(140)은 패시베이션 층으로 형성하거나 또는 상기 패시베이션 층에 형성된 비아홀을 포함하도록 구성할 수 있다. 이에 따라, 양자점의 추가적 신뢰성을 확보하도록 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(5)의 단면도이다. 본 실시예에서는 편의 상 이전 실시예와 같은 구성에 대하여는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 실시예에 따른 LED 조명장치(5)는 여기된 광이 최후 출사되는 확산층(150)을 더 포함하는데, 양자점 층(139)이 확산층(150)에 의해 봉지된 형태를 취한다. 이때, 도면에서와 같이 양자점 층(139)의 측면이 밀봉층(139a')에 의해 접합되면서 확산층(150)의 내부에 밀봉 배치되는 형태로 구성될 수 있다. 이에 양자점의 신뢰성 추가 확보가 가능해지고, 모듈 형태의 조명 구현 시 보다 용이한 양자점의 선택 조합 구성이 가능해 진다.
한편, 본 실시예에서는 LED 베어칩(121) 상에 형광체 시트(129)가 배치된 형태를 예시했는데, 이를 LED 패키지 구조로 구성하는 것도 당연하게 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(6)의 단면도이다. 본 실시예에서는 편의 상 이전 실시예와 같은 구성에 대하여는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치(6)는 엣지형 LED 조명 장치를 일례로 설명한다. 도면을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(6)는 기판(110), 절연부(105), LED 패키지(121'), 및 양자점 층(139)을 포함한다.
기판(110)은 LED 패키지이(121)를 고정하고, 절연부(105)는 전면에 형성된 기판(110)과, 압출 가이드 부재(103), 그리고 백커버(131) 간의 통전을 방지하는 역할을 수행하기 위해 기판(110)의 상부 끝단 및 하부 끝단에 단면이 "ㄷ" 형상으로 실이 방향을 따라 덮어진 구조로 형성됨으로써, 내전압 절연바의 기능을 수행한다.
반사판(133)은 도광판(135)의 배면에 형성됨으로써, 도광판(135)의 내부에서 굴절에 의해 산란되어 전면으로 향하는 광원을 제외한 배면으로 소멸되는 광원을 전면으로 다시 반사시키는 기능을 수행한다.
도광판(135)은 확산판(150)의 배면에 형성되며, 내부에 형성된 레이저 패턴(Laser Pattern: LP) 또는 인쇄패턴에 의해 LED 패키지 (121')로부터 조사된 광원(1차 여기된 광원)을 굴절시켜, 전면에 형성된 확산판(150)이 있는 방향으로 조사되도록 하는 기능을 수행한다.
확산판(150)은 조사된 광원이 도광판(135)에 의해 산란되어 나오면, 광원에 대해 전면으로 균일하게 확산시키는 기능을 수행하는데, 본 실시예에 따른 LED 조명장치(105)는 전술한 양자점 층(139)이 확산판의 하부에 접착되어 있다. 따라서, 광원과 최대 이격되어 양자점을 보호하면서 전술한 상보적 파장 대역 형성을 통해 고연색성의 실현이 가능해진다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1,2,3,4,5,6: 조명장치
101: 리플렉터
103: 압출가이드부재
105: 절연체
110: 기판
121: LED칩
129: 형광체 층
129;: 형광체 시트
131: 백커버
133: 반사판
135: 도광판
150: 확산층, 확산판
139: 양자점 층
139a: 코팅층

Claims (14)

  1. 기판;
    상기 기판 상 실장된 LED 베어칩; 및
    상기 LED 베어칩 상에 형성되고, 상기 LED 베어칩에서 출사된 광을 1차 여기하는 형광체 층; 및
    상기 형광체 층 상에 형성되고, 상기 형광체 층이 여기한 광을 2차 여기하는 양자점 층;을
    포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차로 형광체에 의해 여기된 광과 상기 2차로 양자점에 의해 여기된 광은 상호 상보적 파장대역을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 양자점 층은 상기 상보적 파장대역 범위 내에서 적어도 하나의 피크를 갖는 양자점 또는 적어도 하나의 연속된 파장대역을 갖는 양자점을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 형광체층은 Y계열의 형광체를 포함하고, 상기 양자점 층은 450nm 내지 500nm에 포함된 적어도 하나의 피크 또는 파장대역을 갖는 양자점을 포함하고, 그리고, 600 내지 660nm에 포함된 적어도 하나의 피크 또는 파장대역을 갖는 양자점을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 레이어는 형광체 시트가 상기 LED 베어칩 상에 부착되어 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 층은 상기 LED 베어칩 상에 몰딩 형성되고, 상기 양자점 층은 상기 형광체 층과 접촉 형성되며, 상기 기판에는 비아홀이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 LED 베어칩과 상기 형광체 층 사이에는 광확산층 또는 광확산부가 형성되어 상기 LED 베어칩에서 출사된 광이 상기 형광체 층에 전달되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 LED 베어칩에서 출사된 광은 상기 형광체 층의 1차 여기에 의해 백색광으로 여기된 후 상기 양자점 층에 진입하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 양자점 층은 상기 형광체 층과 접촉 또는 근접 배치되고, 상기 LED 베어칩에서 출사된 광이 상기 양자점 층에 도달하기 전 상기 광의 전달 경로 상에서 별도의 열차단 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열차단 수단은 패시베이션 층 또는 상기 패시베이션 층에 형성된 비아홀을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 조명.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 양자점 층은 제1베리어층, 제2베리어 층 및 상기 제1 및 제2 베리어층 사이에 형성된 QD층을 포함하여 이루어지고, 상기 양자점 층의 측면에는 코팅층이 형성되어 양자점 층 내부로의 수분 침투를 막는 것을 특징으로 하는 LED 조명.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 양자점 층을 형성하는 경우와 동시에 측면이 밀봉되어 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 LED 조명장치는 여기된 광이 최후 출사되는 확산층을 더 포함하고, 상기 양자점 층은 상기 확산층 내부에 봉지되어 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 LED 조명장치는 확산층을 더 포함하고, 상기 확산층에는 상기 양자점 층이 형성되고,
    상기 1차 여기된 광은 다른 광 경로를 형성 후 상기 양자점 층에 진입하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111240094A (zh) * 2020-03-12 2020-06-05 京东方科技集团股份有限公司 一种面光源
KR102461403B1 (ko) * 2021-09-03 2022-10-31 주식회사 소룩스 연색성 및 광효율을 향상시키는 퀀텀닷 led 조명
US20230151950A1 (en) * 2021-11-18 2023-05-18 Huizhou King Star Technology Co., Ltd. Full-spectrum eye-protecting led lamp panel structure and lamp
KR102640478B1 (ko) * 2023-07-04 2024-02-27 주식회사 바이더엠 퀀텀닷 활성화 구조로 광효율 및 연색성이 향상된 파장변환 led모듈

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US20230151950A1 (en) * 2021-11-18 2023-05-18 Huizhou King Star Technology Co., Ltd. Full-spectrum eye-protecting led lamp panel structure and lamp
KR102640478B1 (ko) * 2023-07-04 2024-02-27 주식회사 바이더엠 퀀텀닷 활성화 구조로 광효율 및 연색성이 향상된 파장변환 led모듈

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