KR20210082152A - 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
발광 장치가 개시된다. 발광 장치는, 백색 발광 장치에 있어서, 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부를 포함하고, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 레드 형광체 및 제2 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체 및 시안광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 시안 형광체를 포함하며, 상기 제1 레드 형광체와 상기 제2 레드 형광체는 다른 물질이고, 상기 발광 장치로부터 방출된 광은 90 이상의 CRI 값을 갖는다.
Description
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 특히, 고 연색성 및 광량을 갖는 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 최근, 조명, 디스플레이, 의학 등 다양한 분야에서 새로운 고체 광원으로 이용되고 있다. 이러한 발광 다이오드는 그 응용 분야에 적합하도록, 발광 다이오드 패키지 또는 발광 다이오드 모듈 등 형태로 가공된 발광 장치에 적용될 수 있다.
발광 다이오드는 대체로 좁은 반치폭의 피크 파장을 갖는 광을 방출하므로, 하나의 발광 다이오드로 백색광을 구현하려면 상기 하나의 발광 다이오드 내에 다양한 파장대의 광을 방출하는 복수의 활성층이 요구된다. 그러나, 이러한 복수의 활성층을 갖는 발광 다이오드를 제조하는 것은 기술적 및 공정상의 이유로 효율성이 매우 떨어진다.
따라서, 발광 다이오드를 이용하여 백색 발광 장치를 구현하기 위하여, 일반적으로, 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드에서 방출된 광을 다른 파장대의 광으로 여기시키는 형광체를 포함하는 발광 장치를 이용한다. 이 경우, 발광 다이오드에서 방출되는 광과 형광체에 의해 여기된 광의 혼색을 통해 백색광을 구현할 수 있다.
구체적으로, 청색 발광 다이오드 칩 상에 청색광의 일부를 여기광으로 흡수하여 황록색 또는 황색을 발광하는 형광체를 도포하여 백색광을 얻을 수 있다. 대한민국 공개특허 10-2004-0032456호를 참조하면, 청색으로 발광하는 발광 다이오드 칩 위에 그 광의 일부를 여기원으로서 황록색 내지 황색 발광하는 형광체를 부착하여 발광 다이오드의 청색 발광과 형광체의 황록색 내지 황색 발광에 따라 백색 발광하는 발광 다이오드를 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방식을 사용하는 백색 발광 다이오드 패키지는 황색 형광체의 발광을 활용하므로, 방출되는 광의 녹색 및 적색 영역의 스펙트럼 결핍으로 인해 연색성 및 색재현성이 낮다. 따라서, 이러한 형태의 발광 장치는 조명 또는 디스플레이 분야에 적용하는데 한계가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 청색 발광 다이오드 칩과 청색광을 여기광으로 하여 녹색 및 적색을 발광하는 형광체들을 사용하여 발광 다이오드를 제조한다. 즉, 청색광과 청색광에 의해 여기되어 나오는 녹색광 및 적색광의 혼색을 통하여, 높은 연색성을 가지는 백색광을 구현할 수 있다. 그러나, 일반적으로 사용되는 약 450nm 파장의 광을 발광하는 청색 발광 다이오드 칩을 사용하는 발광 장치에 있어서, 이를 조명으로 사용하는 경우, 인체에 여러가지 부작용이 발생할 수 있다. 예를 들어, 멜라토닌의 억제가 야기될 수 있으며, 이에 의해 생체 주기 리듬이 영향받을 수 있다. 예를 들어 수면 장애 등이 발생할 우려가 높다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 향상된 연색성 및 광량을 가지는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는, 백색 발광 장치에 있어서, 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부를 포함하고, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 레드 형광체 및 제2 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체, 및 시안광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 시안 형광체를 포함하며, 상기 제1 레드 형광체와 상기 제2 레드 형광체는 다른 물질이고, 상기 발광 장치로부터 방출된 광은 90 이상의 CRI 값을 갖는다. 이에 따라, 연색성이 우수할 뿐만 아니라 광량이 우수한 발광 장치가 제공될 수 있다.
상기 제1 레드 형광체는 A2MF6: Mn 화학식으로 표현되는 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 A는 Li, Na, K, Rb, Ce 및 NH4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M은 Si, Ti, Nb 및 Ta로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.
상기 그린 형광체는 실리케이트 계열의 형광체를 포함할 수 있다.
상기 실리케이트 계열의 형광체는 (Ba,Sr,Ca)2SiO4: EU 화학식으로 표현되는 형광체를 포함할 수 있다.
상기 제2 레드 형광체는 CASN 계열의 형광체를 포함할 수 있다.
상기 CASN 계열의 형광체는 (Sr,Ca)AlSiN3: EU 또는 CaAlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 형광체를 포함할 수 있다.
상기 시안 형광체는 LuAG 계열의 형광체를 포함할 수 있다.
상기 LuAG 계열의 형광체는 Lu3Al5O12: Ce 또는 일부 Al이 다른 3족 원소로 치환된 Lu3(Al,X)5O12: Ce (X는 Al외 3족 원소)화학식으로 표현되는 형광체를 포함할 수 있다.
상기 시안 형광체와 상기 그린 형광체의 질량비는 8 내지 9.9 : 0.1 내지 2이며, 상기 제2 레드 형광체와 상기 제1 레드 형광체의 질량비는 2.5 내지 5 : 7.5 내지 5일 수 있다. 상기 질량비들을 만족하는 경우, 연색성이 우수할 뿐만 아니라 광량이 우수한 발광 장치가 제공될 수 있다.
상기 제1 레드 형광체 및 상기 제2 레드 형광체는 600 내지 660nm 파장을 갖는 광을 방출하고, 상기 녹색 형광체는 520 내지 550nm 파장을 갖는 광을 방출하고, 상기 시안 형광체는 490 내지 550nm 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.
상기 파장변환부는 상기 발광 다이오드의 적어도 일부를 덮을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 백색 발광 장치에 있어서, 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부를 포함하고, 상기 파장변환부는, A2MF6: Mn 화학식으로 표현되는 제1 레드 형광체, (Sr,Ca)AlSiN3: EU 또는 CaAlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 제2 레드 형광체, (Ba,Sr,Ca)2SiO4: EU 화학식으로 표현되는 그린 형광체, 및 Lu3Al5O12: Ce 또는 일부 Al이 다른 3족 원소로 치환된 Lu3(Al,X)5O12: Ce (X는 Al외 3족 원소)화학식으로 표현되는 시안 형광체를 포함하며, 상기 시안 형광체와 상기 그린 형광체의 질량비는 8 내지 9.9 : 0.1 내지 2이며, 상기 제2 레드 형광체와 상기 제1 레드 형광체의 질량비는 2.5 내지 5 : 7.5 내지 5일 수 있으며, 상기 A는 Li, Na, K, Rb, Ce 및 NH4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M은 Si, Ti, Nb 및 Ta로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 X는 Al외 3족 원소이다. 이에 따라, 연색성이 우수할 뿐만 아니라 광량이 우수한 발광 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 백색 발광 장치에 있어서, 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드, 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부를 포함하고, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체 및 시안광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 시안 형광체를 포함하며, 상기 발광 장치로부터 방출된 광은 90 이상의 CRI 값을 가지며, 하기 식 1의 광량 변화율이 100% 초과인 발광 장치가 제공될 수 있다.
[식 1]
광량 변화율(%) = [F1/F0]×100
F1 : 상기 발광 장치에서 방출된 광의 광량(lm)
F0 : 형광체로, Lu3Al5O12: Ce 또는 일부 Al이 다른 3족 원소로 치환된 Lu3(Al,X)5O12: Ce (X는 Al외 3족 원소)화학식으로 표현되는 LuAG 계열의 형광체와 (Sr,Ca)AlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 CASN 계열의 형광체만을 포함하는 파장변화부를 갖는 발광 장치에서 방출된 광의 광량(lm)
본 발명에 따른 발광 장치는 높은 연색성을 가지며, 동시에 높은 광량을 가지는 광을 방출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
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 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 발광 장치는, 발광 다이오드(120) 및 파장변환부(130)를 포함하고, 나아가, 베이스(110)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 발광 다이오드(120)는 베이스(110)상에 배치될 수 있다. 베이스(110)는, 예를 들어, 도시된 바와 같은 하우징일 수 있다.
상기 하우징은 상부 방향으로 개구된 캐비티를 포함할 수 있으며, 상기 캐비티 내에 발광 다이오드(120)가 실장될 수 있다. 상기 캐비티의 측면은 경사지도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 발광 다이오드(120)에서 방출된 광이 반사되어 본 실시예의 발광 장치의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 캐비티의 내부 측면에는 반사성 물질이 더 위치할 수 있다.
베이스(110)가 하우징으로 형성된 경우, 상기 하우징은 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, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 베이스(110)는 적어도 두 개의 리드 단자를 포함할 수 있으며, 상기 리드 단자와 발광 다이오드(120)는 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 리드 단자는 발광 장치가 외부의 전원에 연결되도록 할 수 있다. 발광 다이오드(120)는 상기 리드 단자 상에 위치할 수도 있다.
한편, 베이스(110)는 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드(120)를 지지할 수 있는 구성이면 제한되지 않고, 다양한 공지의 구성을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 베이스(110)는 리드 프렘임과 같이 발광 다이오드(120)가 실장되는 도전성 또는 절연성의 기판, PCB를 포함할 수 있으며, 발광 다이오드(120)로부터 발생된 열을 방출하는 히트 싱크 등을 더 포함할 수도 있다.
발광 다이오드(120)는 n형 반도체층과 p형 반도체층을 포함하여 정공과 전자의 결합을 통해 광을 방출할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 발광 다이오드(120)는 수평형, 수직형 또는 플립칩형 등의 구조를 가질 수 있으며, 발광 다이오드(120)의 구성 및 형태는 제한되지 않는다.
발광 다이오드(120)는 가시광영역의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있으며, 특히, 415 내지 435nm의 범위 내에 위치하는 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 상술한 범위의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드(120)를 포함함으로써, 발광 다이오드로부터 방출된 자외선에 의해 발광 장치의 신뢰성 및 발광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 또한, 약 450nm의 파장대의 광을 최소화하여 인체에 대한 유해성을 최소화할 수 있다.
파장변환부(130)는 발광 다이오드(120) 상에 위치할 수 있고, 나아가, 발광 다이오드(120)를 적어도 부분적으로 덮을 수 있으며, 더 나아가, 발광 다이오드(120)를 봉지할 수도 있다. 즉, 파장변환부(130)는 발광 다이오드(120)의 광 방출 경로 상에 위치할 수 있다.
파장변환부(130)는 담지부(131), 상기 담지부(131) 내에 불규칙적으로 분산 배치된 레드 형광체(135), 그린 형광체(137), 및 시안 형광체(139)를 포함할 수 있다.
담지부(131)는 형광체(135, 137, 139)를 담지할 수 있는 물질이면 제한되지 않으며, 투명 또는 반투명 특성을 가질 수 있다. 담지부(131)는, 예를 들어, 실리콘(silicone) 계열, 에폭시(epoxy) 계열, PMMA(polymethyl methacrylate) 계열, PE(polyethylene) 계열 및 PS(polystyrene) 계열 중 적어도 하나를 포함하는 고분자로 형성될 수 있고, 또한, 유리와 같은 무기물로 형성될 수도 있다.
담지부(131)가 고분자 물질로 형성된 경우, 파장변환부(130)는 발광 다이오드(120)로부터 방출된 광을 파장변환하는 역할과 더불어, 발광 다이오드(120)를 봉지하는 봉지재 역할을 할 수도 있다. 또한, 파장변환부(130)는 베이스(110) 상에 위치할 수 있고, 본 실시예와 같이, 베이스(110)가 캐비티를 포함하는 경우 파장변환부(130)는 상기 캐비티 내에 배치될 수 있다. 나아가, 파장변환부(130)의 상면은 볼록 렌즈 형태, 평판 형태(미도시) 및 표면에 소정의 요철을 갖는 형태 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 파장변환부(130)는 볼록 렌즈 형태를 가지는 것으로 개시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
레드 형광체(135), 그린 형광체(137), 및 시안 형광체(139)는 담지부(131) 내에 불규칙적으로 분산되어 배치될 수 있다.
구체적으로, 레드 형광체(135)는 입사된 광을 여기시켜 적색광을 방출할 수 있고, 그린 형광체(137)는 입사된 광을 여기시켜 녹색광을 방출할 수 있으며, 시안 형광체(139)는 입사된 광을 여기시켜 시안(cyan)광을 방출할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 발광 장치는 발광 다이오드(120)로부터 방출된 자색(violet)광, 레드 형광체(135)에 의해 여기된 적색광, 그린 형광체(137)에 의해 여기된 녹색광, 및 시안 형광체(139)에 의해 여기된 시안광이 혼색되어 백색광을 방출할 수 있다.
한편, 본 실시예의 발광 장치에 의해 방출된 백색광은 90 이상의 CRI값을 가질 수 있다.
레드 형광체(135)로부터 방출되는 레드광의 피크 파장은 600 내지 660nm 파장 범위 내에 위치할 수 있다. 레드 형광체(135)는 제1 레드 형광체(133) 및 제2 레드 형광체(134)를 포함한다.
상기 제1 레드 형광체(133)은 A2MF6: Mn 화학식으로 표현되는 형광체를 포함하며, 상기 A는 Li, Na, K, Rb, Ce 및 NH4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M은 Si, Ti, Nb 및 Ta로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다. 본 발명에서 사용되는 제1 레드 형광체(133)는 625 내지 660nm의 파장 범위에서 피크 파장을 가질 수 있다. 제2 레드 형광체(134)는 CASN 계열 형광체를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 CASN 계열 형광체는 600 내지 650nm의 파장 범위에서 피크 파장을 가질 수 있다. CASN 계열 형광체는 (Sr,Ca)AlSiN3: EU 또는 CaAlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 형광체를 포함할 수 있다.
그린 형광체(137)는 실리케이트 계열의 형광체를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 실리케이트 계열의 형광체는 520 내지 550nm의 파장 범위에서 피크 파장을 가질 수 있다. 실리케이트 계열의 형광체는 (Ba,Sr,Ca)2SiO4: EU 화학식으로 표현되는 형광체를 포함할 수 있다.
시안 형광체(139)는 LuAG 계열의 형광체를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 LuAG 계열의 형광체는 490 내지 550nm의 파장 범위에서 피크 파장을 가질 수 있다. LuAG 계열의 형광체는 Lu3Al5O12: Ce 또는 일부 Al이 같은 족 원소, 예를 들어 Ga, In 등으로 치환된 Lu3(Al,X)5O12: Ce (X는 Al외 3족 원소)화학식으로 표현되는 형광체를 포함할 수 있다. 구체적으로, LuAG 계열의 형광체는 일부 Al이 Ga으로 치환된 Lu3(Al,Ga)5O12: Ce 화학식으로 표현되는 형광체를 포함할 수 있다. 특히, 일부 Al이 Ga으로 치환된 Lu3(Al,Ga)5O12: Ce 화학식으로 표현되는 형광체는 490 내지 520nm의 파장 범위에서 피크 파장을 가질 수 있으며, 구체적으로, 약 505nm의 피크 파장을 가질 수도 있다.
파장변환부 내의 제2 레드 형광체(134)와 제1 레드 형광체(133)의 질량비는 2.5 내지 5 : 7.5 내지 5일 수 있다. 구체적으로, 파장변환부 내의 (Sr,Ca)AlSiN3: EU 또는 CaAlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 형광체와 A2MF6: Mn 화학식으로 표현되는 형광체의 질량비는 2.5 내지 5 : 7.5 내지 5일 수 있으며, 상기 A는 Li, Na, K, Rb, Ce 및 NH4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M은 Si, Ti, Nb 및 Ta로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.
파장변환부 내의 LuAG 계열의 형광체와 실리케이트 계열의 형광체의 질량비는 8 내지 9.9 : 0.1 내지 2일 수 있다. 구체적으로, 파장변환부 내의 Lu3Al5O12: Ce 또는 일부 Al이 다른 3족 원소로 치환된 Lu3(Al,X)5O12: Ce (X는 Al외 3족 원소)화학식으로 표현되는 형광체와 (Ba,Sr,Ca)2SiO4: EU 화학식으로 표현되는 형광체의 질량비는 8 내지 9.9 : 0.1 내지 2일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, CRI가 90이상이며, 광량이 우수한 발광 장치를 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 백색 발광 장치는 하기 식 1의 광량 변화율이 100% 초과일 수 있다.
[식 1]
광량 변화율(%) = [F1/F0]×100
F1 : 상기 발광 장치에서 방출된 광의 광량(lm)
F0 : 형광체로, Lu3(Al,Ga)5O12: Ce 화학식으로 표현되는 LuAG 계열의 형광체와 (Sr,Ca)AlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 CASN 계열의 형광체만을 포함하는 파장변화부를 갖는 발광 장치에서 방출된 광의 광량(lm)
실시예 및 비교예
실시예 1 : 발광 장치의 제조
도 1을 참조하면, 약 425nm의 피크 파장을 방출하는 발광 다이오드로서 크기가 860㎛×540㎛인 사각형의 발광 칩을 리드 프레임(미도시) 상에 실장시켰다.
리드 프레임 상단에 캐비티를 가지는 하우징을 EMC(Epoxy Molding Compound)를 사용하여 트랜스퍼 몰딩 방법으로 형성시켰다.
본 발명의 형광체에 파장변환부 전체 중량 기준으로 90 중량%의 실리콘 수지를 혼합하여, 슬러리를 제작한 후에, 하우징의 캐비티에 적하하였다. 그 후, 150℃의 온도에서 열처리하여 실리콘 수지를 경화하여 파장변환부를 포함하는 발광 장치를 제조하였다. 상기 공정에서, 형광체는 LED 램프의 색도(CIE)가 x=0.458 내지 0.462, y=0.412 내지 0.417의 범위로 들어가도록, 미리 필요한 수량의 형광체를 준비해 두고, 슬러리 제조를 행하는 것으로 하였다. 또한, 상기 공정에서 파장변화부가, (Sr,Ca)AlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 제2 레드 형광체와 K2SiF6: Mn 화학식으로 표현되는 제1 레드 형광체를 4:6의 질량비로 포함하고, Lu3(Al,Ga)5O12: Ce 화학식으로 표현되는 LuAG 계열의 형광체와 (Ba,Sr,Ca)2SiO4: EU 화학식으로 표현되는 실리케이트 계열의 형광체를 9:1의 질량비로 포함하도록 제조하였다.
비교예 1 : 발광 장치의 제조
상기 실시예 1에서 (Sr,Ca)AlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 제2 레드 형광체와 K2SiF6: Mn 화학식으로 표현되는 제1 레드 형광체를 4:6의 질량비가 아닌 7:3의 질량비로 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발광 장치를 제조하였다.
비교예 2 : 발광 장치의 제조
상기 실시예 1에서 (Sr,Ca)AlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 제2 레드 형광체와 K2SiF6: Mn 화학식으로 표현되는 제1 레드 형광체를 4:6의 질량비가 아닌 2:8의 질량비로 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발광 장치를 제조하였다.
비교예 3 : 발광 장치의 제조
상기 실시예 1에서 K2SiF6: Mn 화학식으로 표현되는 제1 레드 형광체와 (Ba,Sr,Ca)2SiO4: EU 화학식으로 표현되는 실리케이트 계열의 형광체를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발광 장치를 제조하였다.
실험예
실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 발광 장치에 대해 전원(100mA의 정격 전류, 6.1V의 전압)을 공급하여 CRI 값, R9을 측정하였다. 또한 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 Flux(lm)를 측정하여 비교예 3의 Flux를 100% 기준으로 했을 때의 각 실시예 및 비교예의 광량 변화율(Δ)을 % 단위로 표현하였다. 상기 수치들은 하기 표 1에 나타낸다.
|
|
CIE x | CIE y | L/Flux(lm) | @equal CIE x,y | CRI | R9 | |
| Flux(lm) | Δ(%) | ||||||
| 실시예 1 | 0.460 | 0.413 | 71.0 | 71.7 | 104.4 | 91.1 | 40.0 |
| 비교예 1 | 0.460 | 0.416 | 72.3 | 72.3 | 105.4 | 89.1 | 33.5 |
| 비교예 2 | 0.460 | 0.416 | 67.9 | 67.9 | 99.0 | 94.5 | 60.2 |
| 비교예 3 | 0.460 | 0.416 | 68.0 | 68.6 | 100 | 92.4 | 43.6 |
상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치는 CRI가 90이상이며, 동시에 광량 변화율(%)이 104.4%이므로, 제1 레드 형광체를 사용하지 않은 비교예 3에 비해 Flux가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 2는 CRI가 90이상이나 광량 변화율이 99.0%로 나타나, 광량이 저하됨을 확인할 수 있다. 비교예 1은 광량 변화율은 105.4%이므로, 광량은 이득이 있었으나, CRI가 89.1에 그쳐, 연색성이 저하됨을 확인할 수 있다. 비교예 3의 수치는 평가를 위한 기준으로 비교예 3에 대한 확인은 의미가 없다.
Claims (9)
- 백색 발광 장치에 있어서,
415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 자색광을 방출하는 발광 다이오드; 및
상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부를 포함하고,
상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 레드 형광체 및 제2 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체, 및 시안광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 시안 형광체를 포함하며,
상기 제1 레드 형광체와 상기 제2 레드 형광체는 서로 다른 물질이고,
상기 발광 장치로부터 방출된 광은 90 이상의 CRI 값을 가지며,
상기 적색광의 파장 대역은 600~660nm이고,
상기 녹색광의 파장 대역은 520~550nm이고,
상기 시안광의 파장 대역은 490~520nm이고,
상기 제1 레드 형광체는 A2MF6: Mn 화학식으로 표현되는 형광체이며, 상기 제2 레드 형광체는 CASN 계열의 형광체이고,
상기 A는 Li, Na, K, Rb, Ce 및 NH4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M은 Si, Ti, Nb 및 Ta로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나며,
상기 제2 레드 형광체와 상기 제1 레드 형광체의 질량비는 2 초과 7 미만 : 2 초과 8 미만이고,
상기 발광 장치는 상기 자색광, 상기 적색광, 상기 녹색광 및 상기 시안광이 혼색되어 백색광을 방출하는 발광 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 그린 형광체는 실리케이트 계열의 형광체를 포함하는 발광 장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 실리케이트 계열의 형광체는 (Ba,Sr,Ca)2SiO4: EU 화학식으로 표현되는 형광체인 발광 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 CASN 계열의 형광체는 (Sr,Ca)AlSiN3: EU 또는 CaAlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 형광체인 발광 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 시안 형광체는 LuAG 계열의 형광체를 포함하는 발광 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 LuAG 계열의 형광체는 Lu3Al5O12: Ce 또는 일부 Al이 다른 3족 원소로 치환된 Lu3(Al,X)5O12: Ce (X는 Al 이외의 3족 원소)화학식으로 표현되는 형광체인 발광 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 시안 형광체와 상기 그린 형광체의 질량비는 8 내지 9.9 : 0.1 내지 2이며,
상기 제2 레드 형광체와 상기 제1 레드 형광체의 질량비는 2.5 내지 5 : 7.5 내지 5인 발광 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 파장변환부는 상기 발광 다이오드의 적어도 일부를 덮는 발광 장치. - 백색 발광 장치에 있어서,
415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 자색광을 방출하는 발광 다이오드; 및
상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부를 포함하고,
상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체 및 시안광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 시안 형광체를 포함하며,
상기 적색광의 파장 대역은 600~660nm이고,
상기 녹색광의 파장 대역은 520~550nm이고,
상기 시안광의 파장 대역은 490~520nm이고,
상기 레드 형광체는 서로 다른 물질인 제1 레드 형광체 및 제2 레드 형광체를 포함하고,
상기 제1 레드 형광체는 A2MF6: Mn 화학식으로 표현되는 형광체이며, 상기 제2 레드 형광체는 CASN 계열의 형광체이고,
상기 A는 Li, Na, K, Rb, Ce 및 NH4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M은 Si, Ti, Nb 및 Ta로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나며,
상기 제2 레드 형광체와 상기 제1 레드 형광체의 질량비는 2 초과 7 미만 : 2 초과 8 미만이고,
상기 발광 장치는 상기 자색광, 상기 적색광, 상기 녹색광 및 상기 시안광이 혼색되어 백색광을 방출하고,
상기 발광 장치로부터 방출된 광은 90 이상의 CRI 값을 가지며,
하기 식 1의 광량 변화율이 100% 초과인 발광 장치.
[식 1]
광량 변화율(%) = [F1/F0]×100
F1 : 상기 발광 장치에서 방출된 광의 광량(lm)
F0 : 형광체로, Lu3Al5O12: Ce 또는 일부 Al이 다른 3족 원소로 치환된 Lu3(Al,X)5O12: Ce (X는 Al 이외의 3족 원소)화학식으로 표현되는 LuAG 계열의 형광체와 (Sr,Ca)AlSiN3: EU 화학식으로 표현되는 CASN 계열의 형광체만을 포함하는 파장변화부를 갖는 발광 장치에서 방출된 광의 광량(lm)
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- 2015-01-16 KR KR1020150008212A patent/KR20160088743A/ko not_active Application Discontinuation
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