WO2012015250A2 - 엘이디 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

엘이디 소자 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2012015250A2
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white light
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박화경
나민국
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(주)율진이엔지
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    • Y10S362/00—Illumination
    • Y10S362/80—Light emitting diode

Definitions

  • the stems and roots are grown to be thicker, and the roots are thickened and the roots are increased.
  • incandescent lamps, fluorescent lamps, sodium lamps, etc. have been used to compensate for the insufficient amount of light or to provide suitable growth conditions for flowering control and coloring. If the wavelength of a specific band is needed, it also irradiates unnecessary wavelengths together.
  • the module since the module emits only necessary wavelengths such as red, blue, green, yellow, and far infrared, a method of providing an optical environment requirement using the same is being researched and developed.
  • the plant growth and growth apparatus of a lighting device having a light emitting diode for plant cultivation which has been recently used, is characterized by the growth and growth of plants by irradiating light with the optimum wavelength band and brightness according to the characteristics of the plant and the parameters to be controlled.
  • An apparatus for plant growth and growth using a light emitting diode that can be configured and controlled by a control unit is used.
  • various types of LEDs that emit light of the optimum wavelength according to the type of plant and the growth process are combined at an appropriate ratio.
  • LEDs such as red, blue, green, white, infrared, and ultraviolet light are combined. They can be placed on boards in appropriate proportions so that they can be replaced depending on the type of plant or growth conditions.
  • the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-75386 has a red LED having a wavelength of 650 ⁇ 660nm; A blue LED having a wavelength of 450 to 460 nm; With a super red LED having a wavelength of 720 ⁇ 730 nm, and the red LED, blue LED, super red LED is a plant cultivation LED lighting device, characterized in that it comprises a control box configured to simultaneously or individually lit It is described.
  • the LED lamp when used as a light source, too much red light or blue light is irradiated, which provides a very favorable condition for photosynthesis of plants, but it is accompanied by inconvenience that a person cannot feel comfortable.
  • the color of light suitable for the indoor general living environment is white light, but because the plant cultivation system irradiates only 660 nm of red light and 460 nm of blue light, white light cannot be realized. In other words, the system is suitable for adoption in large-scale cultivation farms, but it is not easy to install it as a hobby in a general home.
  • the present invention to solve the above problems
  • the present invention is the yellow phosphor is selected from the YAG: Ce series,
  • Red phosphor is (Ca (1-x) M x ) A a B b S s : Eu 2+ , Q series
  • M is a divalent cation selected from the group consisting of Mg, Sr, Ba, and Zn
  • A is a tetravalent cation selected from the group consisting of Si, Ge
  • B is Al
  • Q is characterized in that at least one member selected from the group consisting of halogen elements, x is 0 to 0.2, a is 0 ⁇ a ⁇ 0.5, b is 0 ⁇ b ⁇ 1.0, and s is 1 + 2a + 3b / 2).
  • the LED device of the present invention is expected to realize the effect of white light while irradiating red light 660nm, blue light 460nm suitable for plant cultivation and growth, it is useful and psychological not only for plant cultivation, but also for table interior and mini garden. Since white light is emitted to give a sense of stability, the effect of phototherapy is also expected.
  • FIG. 2 is a photograph showing how white light is expressed when the device of FIG. 1 is turned on.
  • FIG. 2 is a photograph showing how white light is expressed when the device of FIG. 1 is turned on.
  • FIG. 3 is a view showing a comparison of the emission spectrum of the LED lighting and the LED device of the present invention to implement the conventional white light.
  • the yellow phosphor may be YAG: Ce based, but Y 3 Al 4 O 12 : Ce 0.02 is used in the embodiment of the present invention.
  • the present invention is not limited to this, and those skilled in the art can appropriately design and change the implementation.
  • the red phosphor is selected from (Ca (1-x) M x ) A a B b S s : Eu 2+ , Q series.
  • M is a divalent cation selected from the group consisting of Mg, Sr, Ba, Zn,
  • A is a tetravalent cation selected from the group consisting of Si, Ge, B is a trivalent cation selected from the group consisting of Al, Ga, Sc, Y, La and Gd,
  • Q is at least one member selected from the group consisting of halogen elements
  • x is 0 to 0.2
  • a 0 ⁇ a ⁇ 0.5
  • the mixing ratio of the yellow phosphor and the red phosphor is 40 to 60% based on the weight ratio of the yellow phosphor.
  • the ratio of the red phosphor is lower than the ratio, the red light is insufficient in the light emitted from the final LED, so that a wavelength not suitable for plant growth is irradiated.
  • the ratio of the red phosphor is higher than the ratio, the blue light is remarkably insufficient, which is not suitable for plant growth as well, and the overall brightness of the LED device is reduced and white light cannot be realized.
  • the molding liquid applied to the blue LED uses an epoxy or silicon based molding liquid.
  • a mixture of yellow phosphor and red phosphor as much as 7 to 10% by weight of the molding liquid.
  • the red light is not smoothly expressed, and thus the wavelength suitable for plant growth is not irradiated, and the white light is out of the region of the white light.
  • the mixture of the phosphor is added more than the above amount, the overall brightness of the LED device is reduced, the power consumption is increased.
  • the molding solution is cured for 8 to 24 hours at 100 ⁇ 120 °C.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and a person of ordinary skill in the art may change the curing temperature and time as appropriate in consideration of working conditions, for example, the number of blue LEDs, the mixing ratio of the phosphors, and the like.
  • FIG. 3 is a view showing a comparison of the emission spectrum of the LED lighting and the LED device of the present invention to implement the conventional white light.
  • the black spectrum represents the spectrum of the wavelength exhibited by the LED lighting that implements the conventional white light
  • the red spectrum represents the emission spectrum of the LED device of the present invention.
  • the LED device of the present invention can be seen that the red region of the wavelength is increased. This is because the LED device of the present invention, unlike the conventional LED lighting that implements white light, added a red phosphor.
  • LED lighting has added only a yellow phosphor to a blue LED in order to implement white light, such a lighting device can implement a white light suitable for the human body, but could not irradiate a wavelength of 660nm in the red light region suitable for plant growth.
  • the LED device of the present invention is manufactured by properly mixing the yellow and red phosphors with the blue LED as described above, so that not only the white light suitable for the human body is realized but also the wavelength of the red light region 660nm which can promote plant growth is sufficient. You can investigate.
  • the amount of the mixed red phosphor was 1.8 g and the same procedure as in Example 1.
  • the amount of the mixed red phosphor was 16 g and the same procedure as in Example 2.
  • the amount of the mixed red phosphor to 1.8g was carried out in the same manner as in Example 3.
  • Yellow phosphor (Y 3 Al 4 O 12 : Ce 0.02 (Yuljin ENG)) 10g and red phosphor ((Ca0.92Ba 0.08 ) Si 0.225 Ga 0.5 S 2.2 : Eu 2+ , Cl in 166g of epoxy-based molding solution - , Source: Yuljin ENG) 15g was mixed and injected into a base substrate on which blue LEDs were placed and cured at 100 ° C. for 15 hours.
  • the amount of the mixed red phosphor was 16 g and the same procedure as in Example 4 was carried out.
  • Examples 1 to 4 are summarized in the following table.
  • Y means the weight of the red phosphor mixed with the weight (10g) of the yellow phosphor as a value (g)
  • M P is the weight of the mixed phosphor mixture compared to the weight (10g) of the molding liquid Meaned by (g).
  • Example 1 to 4 As shown in Table 1, the results of Examples 1 to 4 were found to express human-friendly white light while irradiating a wavelength of sufficient red light region suitable for plant growth, and Comparative Examples 1 to 4 showed red light or blue light region. It has been found that power consumption is increased due to insufficient irradiation of light of a wavelength or low intensity of a light source.

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Abstract

본 발명은 식물재배에 유용한 백색광을 발현하는 LED소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 440~460 nm의 파장범위를 갖는 청색 LED와; 550~600 nm의 파장범위를 갖는 황색형광체와; 620~700 nm의 파장범위를 갖는 적색형광체로 구성된 식물재배에 유용한 백색광을 발현하는 LED소자를 구성상의 특징으로 한다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 23.08.2011]　엘이디 소자 및 이의 제조방법
본 발명은 LED(Light Emitting Device)소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
식물재배에 있어서 특정대역의 광파장이 영향을 미친다는 것은 익히 알려진 사실이다.
예를 들어 청색광(500nm)의 경우는 줄기와 뿌리를 생장시켜 굵게 하며 특히 뿌리를 굵게 하고 측근(잔뿌리)을늘리는 효과가 있다.
적색광(660nm)의 잎과 줄기의 생장을 촉진해 엽록소를 만들고 광합성에 작용한다. 또 황색이나 원적외색의 경우는 병충에 효과가 있다고 알려져 있다.
종래에는 부족한 광량을 보충하거나 개화조절, 착색 등을 위한 적당한 생육조건을 제공하기 위해 백열등, 형광등, 나트륨등 등을 이용하였으나 이러한 조명기구는 가시광선 이외의 적외선, 자외선 등 모든 파장 대역의 광이 섞여 있으며 특정대역의 파장이 필요한 경우 불필요한 파장까지 같이 조사하게 된다.
LED의 경우 적색, 청색, 녹색, 황색, 원적외색 등 필요한 파장만을 방사하는 모듈을 사용하므로 이를 이용한 광환경 요건을 제공하는 방법이 연구, 개발되고 있는 실정이다.
최근에 사용되는 식물재배용 발광다이오드를 가지고 있는 조명장치의 식물 성·생장 육성장치에는 식물의 특성에 따라 그리고 제어하고자 하는 매개변수에 따라 최적의 파장대역 및 밝기의 광을 조사함으로써 식물의 성·생장을 위한 제어부를 구성하여 제어할 수 있는 발광다이오드를 이용한 식물 성·생장 육성장치가 사용된다. 또한 식물의 종류와 생육과정에 맞추어 최적 파장의 빛을 발산하는 여러 종류의 LED를 적당한 비율로 조합하는데 적색, 청색, 녹색, 백색, 적외선, 자외선 등의 LED 중에서 선택되는 1종류 또는 2종류 이상의 LED를 보드상에 적당한 비율로 다수 배치하여 식물의 종류나 생육상황에 따라 교체할 수 있도록 구성되기도 한다.
또한, 색소식물을 재배하는데 있어서 좁은 공간에서 생산효율과 단시간에 재배가 가능하도록 만들어진 폐쇄형 LED 식물공장으로써 전력소비가 적고 광 효율이 높은 적색광 660nm, 청색광 460nm의 엘이디 램프를 광원으로 사용하고 광 폐쇄 공간에서 고효율 식물재배 시스템에 대해서도 알려져 있다.
대한민국 공개특허 10-2009-0124155에는 광환경 데이터를 수집하는 광환경 검출부와, 검출된 광환경 데이터를 저장하는 검출 광환경 데이터 저장부; 최적 광환경을 산출하는데 지표가 되는 정보를 저장하는 표본 데이터 저장부와, 표본 데이터를 입력하는 표본 데이터 입력부; 검출 광환경 데이터와 표본 데이터를 이용하여 최적 광환경을 산출하는 최적 광환경 산출부; 산출된 최적 관황경을 실제 구현하여 식물에 조사하는 기능을 LED조명부; 상기 각각의 기능부문들을 총체적으로 관리하고 제어하는 기능을 하는 주 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 식물재배 등기구 및 지능형 광환경 제어 시스템에 대하여 기재되어 있다.
또한 대한민국 공개특허공보 10-2011-75386에는 650~660nm의 파장을 갖는 적색 LED와; 450~460nm의 파장을 갖는 청색 LED와; 720~730nm의 파장을 갖는 초적색 LED로 구성되고, 상기 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED가 동시 또는 개별적으로 점등되도록 하는 컨트롤박스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배용 LED 조명장치에 대하여 기재되어 있다.
그러나 상기 종래 기술에 의한 식물 생육장치 등은 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다. 상술한 바와 같이, 종래에는 식물성장이나 발아, 개화에 필요한 파장의 광원을 생산하기 위하여 네트워크를 통한 제어부를 설치해야 하고 그 제어부는 시스템과 결합되어 통합 운영되는 구성이다. 이러한 방식은 이론적으로는 가능하나 실제 적용이 되지 않을 뿐 아니라 비효율을 초래한다.
또한 상기 엘이디 램프를 광원으로 사용할 경우 적색광 또는 청색광이 지나치게 많이 조사되는데 이는 식물의 광합성에는 매우 유리한 조건을 제공하지만 사람이 쾌적함을 느낄 수 없는 불편함이 수반된다. 실내 일반생활환경에 적합한 빛의 색깔은 백색광이나 상기 식물재배 시스템은 적색광 660nm, 청색광 460nm 만이 조사되므로 백색광을 구현할 수 없기 때문이다. 다시 말하자면 상기 시스템은 대규모 시설재배농가에서 채택하기에는 적합한 시스템이나 일반 가정에서 취미로 설치하기에는 다소 무리가 있다.
본 발명에서는 종래의 식물재배 시스템의 문제점인 백색광을 구현할 수 없다는 문제점을 해결하고자 하는 주된 과제로 삼는다.
또한 본 발명은 식물의 재배와 성장 촉진에 적합한 적색광 660nm, 청색광 460nm이 조사되면서도 백색광을 구현할 수 있는 식물재배용 LED소자 및 이를 적용한 식물재배시스템을 제공함을 주된 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은
베이스 기판과;
상기 베이스 기판에 배치되는 440~460 nm의 파장범위를 갖는 청색 LED와;
상기 청색 LED에 도포되는 에폭시 또는 실리콘 계열의 몰딩액과;
상기 몰딩액에 혼합되는 550~600 nm의 파장범위를 갖는 황색형광체와 6 50~670 nm의 파장범위를 갖는 적색형광체의 혼합물이 상기 몰딩액의 중량대비 7~10% 만큼 첨가되고;
상기 혼합물은 황색형광체의 중량비 기준으로 40~60% 만큼의 적색형광체가 혼합되어 100~120℃에서 8~24시간 동안 경화시킨 것으로 구성된 것을 특징으로 한 식물재배에 유용한 백색광을 발현하는 LED 장치를 과제해결을 위한 주요수단으로 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 황색형광체는 YAG:Ce 계열로부터에서 선택되며,
적색형광체는 (Ca(1-x)Mx)AaBbSs:Eu2+,Q 계열
(상기 식에서, M은 Mg, Sr, Ba, Zn 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2가의 양이온인 것을 특징으로 하고, A는 Si, Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 4가의 양이온인 것을 특징으로 하고, B는 Al, Ga, Sc, Y, La 및 Gd로 이루어진 그룹으로부터 선택된 3가의 양이온인 것을 특징으로 하고, Q는 할로겐 원소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하며, x는 0 내지 0.2 이고, a는 0<a≤0.5 이고, b는 0<b≤1.0, s는 1+2a+3b/2 이다)로부터 선택된다.
본 발명의 LED 소자를 사용하면 식물의 재배와 성장 촉진에 적합한 적색광 660nm, 청색광 460nm이 조사되면서도 백색광을 구현할 수 있는 효과가 기대되므로, 식물재배 뿐만 아니라 탁상형, 미니정원 등 실내 인테리어에도 유용하고 심리적인 안정감을 주는 백색광이 조사되므로 포토테라피의 효과 또한 기대된다.
도 1은 베이스 기판에 본 발명의 백색광을 발현하는 LED 칩이 형성된 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 장치를 점등시켰을 때 백색광을 발현하고 있는 모습을 나타내는 사진이다.
도 3은 기존의 백색광을 구현하는 LED 조명과 본 발명의 LED 소자의 발광 스펙트럼을 비교하여 나타내는 도면이다.
에폭시 계열의 몰딩액 400g에 황색형광체 (Y3Al4O12:Ce0.02 (입수처: 율진이엔지 )10g과 적색형광체((Ca0.92Ba0.08)Si0.225Ga0.5S2.2:Eu2+,Cl- ,입수처: 율진이엔지)2g을 혼합하여 청색 LED가 배치된 베이스 기판에 주입시켜 120℃에서 10시간 동안 경화시켰다.
이하 도면과 실시예를 참고하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 상세한 설명에 사용된 용어와 실시예는 본 발명을 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 편의상 예시한 것에 불과할 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되어 해석되어서는 아니됨을 밝혀둔다.
도 1은 베이스 기판에 본 발명의 백색광을 발현하는 LED 칩이 형성된 장치를 나타내는 도면이다. 상기 장치는 베이스 기판과; 상기 베이스 기판에 배치되는 440~460 nm의 파장범위를 갖는 청색 LED와; 상기 청색 LED에 도포되는 에폭시 또는 실리콘 계열의 몰딩액을 몰딩시켜 구성된다.
상기 몰딩액에 몰딩액의 중량 대비 3~150% 첨가되는 황색형광체 및 적색형광체의 혼합물을 100~120℃에서 8~24시간 동안 경화시켜 구성한다.
상기 황색형광체는 YAG:Ce 계열이면 무방하나 본 발명의 실시예에서는 Y3Al4O12:Ce0.02 이 사용된다. 그러나 반스시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자라면 적절히 설계, 변경하여 실시할 수 있다.
상기 적색형광체는 (Ca(1-x)Mx)AaBbSs:Eu2+,Q 계열로부터 선택된다. (상기 식에서, M은 Mg, Sr, Ba, Zn로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2가의 양이온인 것을 특징으로 하고,
A는 Si, Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 4가의 양이온인 것을 특징으로 하고, B는 Al, Ga, Sc, Y, La 및 Gd로 이루어진 그룹으로부터 선택된 3가의 양이온인 것을 특징으로 하고,
Q는 할로겐 원소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하며,
x는 0 내지 0.2 이고,
a는 0<a≤0.5 이고,
b는 0<b≤1.0,
s는 1+2a+3b/2 이다)
본 발명의 실시예에서는 적색형광체로 (Ca0.92Ba0.08)Si0.225Ga0.5S2.2:Eu2+,Cl- 사용하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자라면 적절히 설계, 변경하여 실시할 수 있다. 본 발명에서 사용된 적색형광체의 제조방법과 이에 대한 더욱 상세한 기술은 본 출원인이 권리자인 대항민국 등록특허 10-818601를 참고한다.
상기 황색형광체와 적색형광체의 혼합 비율은 황색형광체의 중량비 기준으로 40~60%인 것을 특징으로 한다. 적색형광체의 비율이 상기 비율보다 낮을 경우 최종 LED에서 발광되는 빛에서 적색계열이 부족해져서 식물의 생장에 적합하지 않은 파장이 조사된다. 반대로 적색형광체의 비율이 상기 비율에 비해 높을 경우는 청색광이 현저히 부족해져 역시 식물의 생장에 적합하지 않을 뿐만 아니라 LED 소자의 전체적인 밝기가 감소하고 백색광을 구현할 수 없는 단점이 있다.
상기 청색 LED에 도포되는 몰딩액은 에폭시 또는 실리콘 계열의 몰딩액을 사용한다. 상기 몰딩액에 몰딩액의 중량 대비 7~10% 만큼의 황색형광체 및 적색형광체의 혼합물을 첨가시킨다. 형광체들의 첨가량이 상기한 양보다 적을 경우 적색광이 원활하게 발현되지 않아 식물의 생장에 적합한 파장이 조사되지 않을 뿐만 아니라 백색광의 영역에서 벗어나게 된다. 또한 형광체의 혼합물을 상기한 양보다 많이 첨가시킬 경우는 LED소자의 전체적인 밝기가 감소하여 전원 소비량이 증가하는 문제점이 발생된다.
상기 몰딩액은 100~120℃에서 8~24시간 동안 경화시킨다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자라면 작업 조건 예를 들면 청색 LED의 갯수, 형광체의 배합비율 등을 고려하여 경화 온도와 시간을 적절히 변경하여 실시할 수 있음은 물론이다.
도 2는 도 1의 장치를 점등시켰을 때 백색광을 발현하고 있는 모습을 나타내는 사진이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 장치는 인체에 적합하면서 식물생장을 촉진하는 백색광을 조사하고 있다.
도 3은 기존의 백색광을 구현하는 LED 조명과 본 발명의 LED 소자의 발광 스펙트럼을 비교하여 나타내는 도면이다. 흑색 스펙트럼은 기존의 백색광을 구현하는 LED 조명에서 나타내는 파장의 스펙트럼을 나타내며 적색 스펙트럼은 본 발명의 LED 소자의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 3에서 알 수 있듯이 본 발명의 LED 소자는 파장의 적색영역이 증대되었음을 알 수 있다. 이는 기존의 백색광을 구현하는 LED 조명과는 달리 본 발명의 LED 소자는 적색형광체를 첨가시켰기 때문이다. 기존의 LED 조명은 백색광을 구현하기 위하여 청색 LED에 황색형광체만을 첨가하였는 데, 이런 조명장치는 인체에 적합한 백색광을 구현할 수 있으나, 식물의 생장에 적합한 적색광 영역의 파장 660nm를 조사할 수는 없었다.
그러나 본 발명의 LED 소자는 전술한 바와 같이 청색 LED에 황색형광체 및 적색형광체를 적절히 혼합하여 제조한 것으로 인체에 적합한 백색광을 구현함은 물론 식물의 생장을 촉진시킬 수 있는 적색광 영역의 파장 660nm도 충분히 조사할 수 있다.
이하 본 첨부된 실시예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1. LED 소자의 제조
에폭시 계열의 몰딩액 400g에 황색형광체 (Y3Al4O12:Ce0.02 (입수처: 율진이엔지 )10g과 적색형광체((Ca0.92Ba0.08)Si0.225Ga0.5S2.2:Eu2+,Cl- ,입수처: 율진이엔지)2g을 혼합하여 청색 LED가 배치된 베이스 기판에 주입시켜 120℃에서 10시간 동안 경화시켰다.
상기 실시예 1에 의한 백색광의 발현 양태와 발광 스펙트럼은 각각 도 2, 도 3에 도시된 바와 같음을 확인할 수 있었다.
비교예 1. LED 소자의 제조
혼합된 적색형광체의 양을 1.8g으로 하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 2. LED 소자의 제조
에폭시 계열의 몰딩액 833g에 황색형광체 (Y3Al4O12:Ce0.02 (입수처:율진이엔지) )10g과 적색형광체((Ca0.92Ba0.08)Si0.225Ga0.5S2.2:Eu2+,Cl- ,입수처: 율진이엔지)15g을 혼합하여 청색 LED가 배치된 베이스 기판에 주입시켜 100℃에서 15시간 동안 경화시켰다.
비교예 2. LED 소자의 제조
혼합된 적색형광체의 양을 16g으로 하고 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
실시예 3. LED 소자의 제조
에폭시 계열의 몰딩액 80g에 황색형광체 (Y3Al4O12:Ce0.02 (입수처: 율진이엔지) )10g과 적색형광체((Ca0.92Ba0.08)Si0.225Ga0.5S2.2:Eu2+,Cl- ,입수처: 율진이엔지)2g을 혼합하여 청색 LED가 배치된 베이스 기판에 주입시켜 120℃에서 10시간 동안 경화시켰다.
비교예 3. LED 소자의 제조
혼합된 적색형광체의 양을 1.8g으로 하고 실시예 3와 동일하게 실시하였다.
실시예 4. LED 소자의 제조
에폭시 계열의 몰딩액 166g에 황색형광체 (Y3Al4O12:Ce0.02 (입수처:율진이엔지) )10g과 적색형광체((Ca0.92Ba0.08)Si0.225Ga0.5S2.2:Eu2+,Cl- ,입수처: 율진이엔지)15g을 혼합하여 청색 LED가 배치된 베이스 기판에 주입시켜 100℃에서 15시간 동안 경화시켰다.
비교예 4. LED 소자의 제조
혼합된 적색형광체의 양을 16g으로 하고 실시예 4과 동일하게 실시하였다.
상기 실시예 1~비교예 4의 결과를 하기 표로 정리하면 다음과 같다. 여기서 Y:R는 황색형광체의 중량(10g) 대비 혼합된 적색형광체의 중량을 수치(g)로 나타낸 것을 의미하고, M:P는 몰딩액의 중량(10g) 대비 혼합된 형광체 혼합물의 중량을 수치(g)로 나타낸 것을 의미한다.
표 1 식물 생장에 적합한 LED 소자의 선택을 위한 물성치 결과
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
Y:R 4.0 6.0 4.0 6.0 1.8 16.0 1.8 16.0
M:P 1.0 1.0 0.7 0.7 1.0 1.0 1.5 1.5
최대파장nm 460/650 460/650 460/650 460/650 460/550 650 460/550 650
최소파장nm 500 500 500 500 500/650 500~550 500/650 500~550
광색 White White-pink White-blue White-purple White-yellow Purple White-yellow Purple
결과 적합 적합 적합 적합 부적합 부적합 부적합 부적합
상기 표 1에서 확인되듯이 실시예 1~4의 결과가 식물의 생장에 적합한 충분한 적색광 영역의 파장을 조사하면서도 인체에 친화적인 백색광을 발현하는 것으로 판명되었고 비교예 1 ~4는 적색광 또는 청색광 영역의 파장의 빛을 충분히 조사하지 못하거나 광원의 세기가 미약하여 전원의 소비가 증가하는 것으로 판명되었다.

Claims (2)

  1. 베이스 기판과;
    상기 베이스 기판에 배치되는 440~460 nm의 파장범위를 갖는 청색 LED와;
    상기 청색 LED에 도포되는 에폭시 또는 실리콘 계열의 몰딩액과;
    상기 몰딩액에 혼합되는 550~600 nm의 파장범위를 갖는 황색형광체와 6 50~670 nm의 파장범위를 갖는 적색형광체의 혼합물이 상기 몰딩액의 중량대비 7~10% 만큼 첨가되고;
    상기 혼합물은 황색형광체의 중량비 기준으로 40~60% 만큼의 적색형광체가 혼합되어 100~120℃에서 8~24시간 동안 경화시킨 것으로 구성된 것을 특징으로 한 식물재배에 유용한 백색광을 발현하는 LED 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 황색형광체는 YAG:Ce 계열로부터에서 선택되며,
    상기 적색형광체는 (Ca(1-x)Mx)AaBbSs:Eu2+,Q 계열(상기 식에서, M은 Mg, Sr, Ba, Zn로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2가의 양이온인 것을 특징으로 하고,
    A는 Si, Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 4가의 양이온인 것을 특징으로 하고, B는 Al, Ga, Sc, Y, La 및 Gd로 이루어진 그룹으로부터 선택된 3가의 양이온인 것을 특징으로 하고,
    Q는 할로겐 원소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하며,
    x는 0 내지 0.2 이고,
    a는 0<a≤0.5 이고,
    b는 0<b≤1.0,
    s는 1+2a+3b/2 이다)로부터 선택되는 것을 특징으로 한 식물재배에 유용한 백색광을 발현하는 LED 장치
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