KR20210148799A - 그린월용 ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

그린월용 ｌｅｄ 패키지 Download PDF

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KR20210148799A
KR20210148799A KR1020200115919A KR20200115919A KR20210148799A KR 20210148799 A KR20210148799 A KR 20210148799A KR 1020200115919 A KR1020200115919 A KR 1020200115919A KR 20200115919 A KR20200115919 A KR 20200115919A KR 20210148799 A KR20210148799 A KR 20210148799A
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김종원
박동호
멘델 파비안
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(주)넥스트사이언스
파루스 컴퍼니 엘티디
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
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Abstract

본 발명은, 한쌍의 리드 단자, 상기 한쌍의 리드 단자 사이에 서로 직렬로 연결되는 2개의 청색 LED 칩 및 1개의 적색 LED 칩을 포함하고, 상기 적색 LED 칩은 AlN 층, 상기 AlN 층 상에 형성되는 반사층, 상기 반사층 상에 각각 형성되는 p형층과 p형 전극, 상기 p형층 상에 형성되는 다중양자 우물층(Multi Quantum Well), 상기 다중양자 우물층 상에 형성되는 n형 전극을 포함하는 그린월용 LED 패키지를 제공한다.

Description

그린월용 ＬＥＤ 패키지{LED PACKAGE FOR GREEN WALL}
본 발명은 그린월용 LED 패키지에 관한 것이다.
지구는 산업화로 인한 기후변화로 인해 농작물 수확량이 감소되고, 이는 더욱 심해질 것이라는 예측이다.
식물재배에 있어서 특정대역의 광파장이 영향을 미친다. 청색광(450nm)은 생장을 억제하고 꽃눈형성을 촉진하고, 녹색광(500nm)은 카로티노이드 광 수용체에 흡수되어 광합성 반응계를 보호하는 작용을 한다. 적색광(660nm)은 잎과 줄기의 생장을 촉진해 엽록소를 만들고 광합성에 작용한다. 또한 적외광(730nm)는 발아와 배축신장에 관여하는 파이토크롬(phytochrome) 광수용체의 활성과 소실에 중요한 역할을 하며, 자외광(380nm)은 크립토크롬(cryptochrome), 포토트로핀(phototropin)광 수용체에 작용하여 물질합성과 생리기능 조절에 관여한다. 따라서 식물에 대한 광환경을 제어하여 식물의 생장형태, 개화의 결실, 기능성 물질의 합성 등을 조절할 수 있다.
빛의 파장을 이용한 농업용 LED 조명은 식물의 발아, 개화, 배포 등 성장 과정과 광합성에 필요한 최적의 파장을 구현할 수 있다. 농업용 LED 조명은 식물이 흡수하는 빛의 양을 백열등이나 형광등에 비해 2~3배 높여주기 때문에 성장 효율성을 높일 수 있다. 또한, 날씨나 계절에 관계없이 언제든지 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 식물 재배용 LED 조명을 나타낸 도면이다. 도시되는 바와 같이, 종래 기술에서는 식물에 적합한 파장을 구현하기 위하여 백색 LED 패키지(11)와 적색 LED 패키지(10)가 식물 재배용 LED 조명(12)에 반복하여 배치된다. 상기와 같이 구성된 식물 재배용 LED 조명(12)을 이용한 식물 재배 장치는 도 2에 도시되는 바와 같이 핑크색이 발현되므로 식물의 생장에는 적합하나, 인테리어 용으로 사용하기 위해서는 사람의 눈에 피로감을 주며 연색성이 낮아 식물의 색과 형상을 파악하는데 문제점이 있다. 또한 적색광(660nm) LED 패키지와 백색광 LED 패키지를 교차하여 직렬로 연결하여 사용하는 경우 적색과 백색의 스팟이 생겨 인테리어에 활용되는 이동형 식물재배 그린월에 적용하는데 어려운 문제점이 있다.
한국 공개 특허 10-2010-0129986 한국 공개 특허 10-2012-0128375
본 발명은 인테리어를 위하여 사용가능한 식물 재배 그린월용 LED 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 사람의 눈에 피로감을 주지 않고, 연색성이 뛰어난 식물 재배 그린월용 LED 패키지를 제공한다.
본 발명은,
한쌍의 리드 단자,
상기 한쌍의 리드 단자 사이에 서로 직렬로 연결되는 2개의 청색 LED 칩 및 1개의 적색 LED 칩을 포함하고,
상기 적색 LED 칩은 AlN 층, 상기 AlN 층 상에 형성되는 반사층, 상기 반사층 상에 각각 형성되는 p형층과 p형 전극, 상기 p형층 상에 형성되는 다중양자 우물층(Multi Quantum Well), 상기 다중양자 우물층 상에 형성되는 n형 전극을 포함하는 그린월용 LED 패키지를 제공한다.
상기 적색 LED 칩은
상면에 상기 p형 전극과 상기 n형 전극이 형성되어 상기 청색 LED 칩과 상면 와이어로 직렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 그린월용 LED 패키지를 포함하는 그린월용 LED 조명을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, AlN 층, 상기 AlN 층 상에 형성되는 반사층, 상기 반사층 상에 각각 형성되는 p형층과 p형 전극, 상기 p형층 상에 형성되는 다중양자 우물층(Multi Quantum Well), 상기 다중양자 우물층 상에 형성되는 n형 전극을 포함하는 그린월용 적색 LED 칩을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면 사람의 눈에 피로감을 주지 않고, 연색성이 뛰어난 식물 재배 그린월용 LED 패키지를 제공할 수 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 식물 재배용 LED 조명을 나타낸 도면이다.
도 2 는 종래 기술에 따른 식물 재배용 LED 조명을 사용한 식물 재배 장치의 조명색을 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 그린월용 LED 패키지를 나타낸 평면도와 단면도이다.
도 4 는 도 3의 그린월용 LED 패키지의 적색 LED 칩을 나타낸 단면도이다.
도 5 는 도 4의 평면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6 은 도 3의 그린월용 LED 패키지가 적용되는 식물 재배용 LED 조명을 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 그린월용 LED 패키지의 전체 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 그린월용 LED와 기존의 그린월용 LED에 의한 식물 재배 결과를 나타낸 표이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 그린월용 LED 패키지를 나타낸 평면도와 단면도이고, 도 4 는 도 3의 그린월용 LED 패키지의 적색 LED 칩을 나타낸 단면도이고, 도 5 는 도 4의 평면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시되는 바와 같이, 그린월용 LED 패키지(20)는 한쌍의 리드 단자(31,35), 한쌍의 리드 단자 사이에 서로 직렬로 연결되는 2개의 청색 LED 칩(23)과 1개의 적색 LED 칩(22), 리드단자(31,35) 와 LED 칩(22,23)의 전극을 연결하는 골드 와이어(32), 바디(33), 베이스(34), LED 패키지 렌즈커버(36), 봉지제(37), 형광체(39)를 포함한다.
적색 LED 칩(22)은 도 4에 도시되는 바와 같이, AlN층(221), 상기 AlN층(221) 상에 형성되는 반사층(222), 상기 반사층(222) 상에 각각 형성되는 p형층(223)과 p형 전극(227), 상기 p형층(223) 상에 형성되는 다중양자 우물층(Multi Quantum Well, 224), 상기 다중양자 우물층(224) 상에 형성되는 n형 전극(226)을 포함한다. 상기와 구성된 본 발명의 실시예에 따른 그린월용 LED 패키지(20)에 적용되는 적색 LED 칩(22)은 도 5에 도시되는 바와 같이 상면에 p형 전극(227)과 n형 전극(226)이 모두 형성되어 청색 LED 칩(23)과 상면 와이어로 직렬 연결이 가능해 진다.
청색 LED 칩(23)은 상면에 2개의 전극이 모두 배치되는 일반 청색 LED 칩(23)을 사용한다.
베이스(24) 상에 적색 LED칩(22)과 한쌍의 청색 LED 칩(23)이 배치되고, 한쌍의 리드단자(31,35)가 와이어(32) 본딩에 의해 LED 칩(22,23)과 각각 직렬 연결된다. 와이어(32)는 Au을 사용하는 것이 바람직하다. LED 칩(22,23) 상부에 형광체(39)가 도포하여 식물과 인간 모두에게 적합한 스펙트럼을 구현할 수 있다.바디(33)가 LED 칩(22,23)이 배치되는 베이스(34)와 리드 단자(31,35)를 하우징한다. 리드 단자(31,35)는 바디(33) 바깥으로 단부가 노출되어 외부 전기가 연결될 수 있다. 바디(33) 상측으로 LED 패키지 실리콘(37)이 봉지재로 채워지고, LED 패키지 렌즈커버(36)가 결합한다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 그린월용 LED 패키지의 스펙트럼을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그린월용 LED와 기존의 그린월용 LED에 의한 식물 재배 결과를 나타낸 표이다.
이렇게 만들어진 그린월용 LED 패키지의 스펙트럼은 도 6에 도시되는 바와 같이, 식물의 광합성에 최적화 되고 인간의 시각에 접합한 가시광선대의 (400nm~700nm) 장 파장이 구현된다. 이는 CRI 95이상의 높은 연색성이 구현됨과 동시에 식물의 관점에서는 광합성이 활성화되어 건강한 성장을 유지하여 이산화 탄소나 유기화합물, 미세먼지 등의 인간에게 해로운 물질을 빠르게 흡수하여 실내의 공기질을 개선하는 효과가 있다. 인간의 관점에서는 높은 연색성으로 편안한 시감각으로 본 발명은 하나의 LED 패키지에 식물재배용으로 적합한 적색(660nm) 1개의 LED 칩과 청색(450nm) 2개의 LED 칩을 직렬로 실장하고 형광체를 도포하여 식물과 인간에게 가장 적합한 스펙트럼을 구현할 수 있게 된다.
도 7의 표에서, 첫번째와 두번째는 본 발명의 그로우 화이트 RBW LED의 파장, 재배되는 식물의 바이오 매스를 나타내고, 세번째는 핑크색 광을 발산하는 일반적인 식물 재배용 LED의 파장과 재배되는 식물의 바이오매스 등을 나타내고, 네번째는 일반적인 백색 LED를 나타낸다. 도시되는 바와 같이, 종래의 백색 LED는 식물 재배에 적절한 파장의 광을 발산하지 못하여 재배되는 식물의 바이오 매스가 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는 전체 RBW 스펙트럼은 클로로필 A와 B의 흡수를 최대화하도록 설계되었다. 520 - 560NM 사이의 증가된 녹색파장이 식물당 가장 큰 바이오매스를 생산하도록 더 깊은 캐노피 침투를 허용한다. 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는 식물 재배에 최적화된 파장의 광을 발산하면서, 자연스러운 백색광을 표현하여 인테리어용을 사용되어도 눈의 피로를 방지할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따르면, 적색 LED 상면에 2개의 전극이 모두 위치하여 적색 LED 칩과 청색 LED 칩을 상면 와이어 본딩으로 용이하게 직렬 연결할 수 있다. 또한, 제어가 어렵고 가격이 높은 녹색 LED 칩을 사용하지 않고도 백색광을 구현할 수 있게 된다. 또한, 하나의 LED 패키지로 식물 재배에 적합한 광 스펙트럼을 구현할 수 있으므로 경제적인 식물 재배용 LED 조명을 공급할 수 있게 된다.
20 그린월용 LED 패키지
22 적색 LED 칩
23 청색 LED 칩
31 리드 단자
32 Gold wire
33 Body
34 Base
35 리드 단자
36 LED package lens cover
37 LED package silicone
39 형광체

Claims (4)

  1. 한쌍의 리드 단자,
    상기 한쌍의 리드 단자 사이에 서로 직렬로 연결되는 2개의 청색 LED 칩 및 1개의 적색 LED 칩을 포함하고,
    상기 적색 LED 칩은 AlN 층, 상기 AlN 층 상에 형성되는 반사층, 상기 반사층 상에 각각 형성되는 p형층과 p형 전극, 상기 p형층 상에 형성되는 다중양자 우물층(Multi Quantum Well), 상기 다중양자 우물층 상에 형성되는 n형 전극을 포함하는 그린월용 LED 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적색 LED 칩은
    상면에 상기 p형 전극과 상기 n형 전극이 형성되어 상기 청색 LED 칩과 상면 와이어로 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 그린월용 LED 패키지.
  3. 제 1 항의 그린월용 LED 패키지를 포함하는 그린월용 LED 조명.
  4. AlN 층, 상기 AlN 층 상에 형성되는 반사층, 상기 반사층 상에 각각 형성되는 p형층과 p형 전극, 상기 p형층 상에 형성되는 다중양자 우물층(Multi Quantum Well), 상기 다중양자 우물층 상에 형성되는 n형 전극을 포함하는 그린월용 적색 LED 칩.
KR1020200115919A 2020-06-01 2020-09-10 그린월용 ｌｅｄ 패키지 KR20210148799A (ko)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20100129986A (ko) 2009-06-02 2010-12-10 한국농수산대학 산학협력단 실내용 벽면 정원
KR20120128375A (ko) 2011-05-17 2012-11-27 전북대학교산학협력단 식물공장용 ｌｅｄ조명 재배장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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