WO2016056836A1 - 발광 장치 - Google Patents

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WO2016056836A1
WO2016056836A1 PCT/KR2015/010589 KR2015010589W WO2016056836A1 WO 2016056836 A1 WO2016056836 A1 WO 2016056836A1 KR 2015010589 W KR2015010589 W KR 2015010589W WO 2016056836 A1 WO2016056836 A1 WO 2016056836A1
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WO
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phosphor
light
light emitting
emitting diode
wavelength conversion
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/010589
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English (en)
French (fr)
Inventor
오광용
강민경
김명진
남기범
오지연
박상신
Original Assignee
서울반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020140135337A external-priority patent/KR102256594B1/ko
Priority claimed from KR1020150011484A external-priority patent/KR102475623B1/ko
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device having high color reproducibility.
  • a light emitting diode (LED) package is a compound semiconductor having a p-n junction structure of a semiconductor and refers to a device that emits predetermined light by recombination of minority carriers (electrons or holes).
  • the light emitting device including the light emitting diode has a low power consumption, a long life, and can be miniaturized.
  • the light emitting device may implement white light using a phosphor that is a wavelength conversion means. That is, the phosphor may be disposed on the LED chip to implement white light through a mixture of a part of the primary light of the LED chip and the secondary light wavelength-converted by the phosphor.
  • White light emitting devices having such a structure are widely used because of their low cost and simple principle and structure.
  • white light may be obtained by coating a phosphor emitting yellow green or yellow by absorbing a part of blue light as excitation light on a blue light emitting diode chip.
  • a blue light emitting diode of a light emitting diode and a yellow green light emitting of a fluorescent substance are attached to a light emitting diode chip emitting blue light by attaching a phosphor emitting light of yellow green to yellow as an excitation source.
  • a light emitting diode emitting white light is disclosed.
  • the white light emitting device using this method utilizes the light emission of the yellow phosphor, and thus the color rendering is low due to the spectral deficiency of the green and red regions of the emitted light.
  • the white light emitting device using this method utilizes the light emission of the yellow phosphor, and thus the color rendering is low due to the spectral deficiency of the green and red regions of the emitted light.
  • a light emitting diode is manufactured by using a blue light emitting diode chip and phosphors emitting green and red light as excitation light. That is, white light having a high color rendering property can be spherical through a mixture of green light and red light excited by blue light and blue light.
  • white light emitting diode is used as the backlight unit, since the match with the color filter is very high, an image closer to natural colors can be realized.
  • the light emitted through the excitation of the phosphor has a full width at half maximum, compared to the light emitting diode chip.
  • a nitride phosphor a method of manufacturing the same, and a light emitting device are disclosed. Examining the emission spectrum of the light emitting device including the nitride phosphor, it can be seen that it has a wide half width in the red region. Since light having a wide half width is inferior in color reproducibility, it is difficult to implement a desired color coordinate in a display.
  • a fluoride-based phosphor is used as a phosphor emitting red light having a narrow half width.
  • fluoride phosphors are not only susceptible to moisture, but also have poor thermal stability, so reliability is a problem.
  • high reliability must be ensured. This is because the reliability of the light emitting device ultimately determines the reliability of the product to which the light emitting device is applied. Therefore, there is a need for the development of a light emitting device including a phosphor having a narrow half width and high reliability.
  • the human eye has a high visibility for light in the wavelength region of about 420nm in recognizing the blue region.
  • the conventional blue light emitting diode chip emits light in the wavelength region of about 450 nm, and thus does not coincide with a wavelength having high visibility. Therefore, humans have a problem that it is difficult to feel the liveness in the color implemented by the light emitting device.
  • An object of the present invention is to provide a light emitting device including a phosphor that maintains high reliability even in a high temperature and / or high humidity environment.
  • Another object of the present invention is to provide a light emitting device having improved color reproducibility, including a phosphor having a narrow half width.
  • Another object of the present invention is to provide a light emitting device having improved visibility, color reproducibility, and reliability.
  • a light emitting device includes a housing; A light emitting diode chip disposed in the housing; A wavelength conversion unit covering the light emitting diode chip; A first phosphor distributed in the wavelength conversion unit and emitting light having a peak wavelength of a green light band; Is distributed in the wavelength converter, comprising a second phosphor and a third phosphor that emits light having a peak wavelength of the red light range, wherein the second phosphor is A 2 MF 6: a phosphor having a chemical formula of Mn 4 +,
  • the A is one of Li, Na, K, Rb, Ce and NH 4
  • M is one of Si, Ti, Nb and Ta
  • the third phosphor is in the mass range of 0.1 to 1 wt% with respect to the wavelength conversion portion Can have
  • the peak wavelength of the light emitted from the second phosphor and the peak wavelength of the light emitted from the third phosphor may be different from each other.
  • the first phosphor is a BAM (Ba-Al-Mg) series phosphor, a quantum dot phosphor, a silicate (Silicate) series, a beta-SiAlON series, a Garnet series, an LSN It may be at least one of the series phosphor.
  • the third phosphor may include at least one of a nitride phosphor, a sulfide phosphor, and a quantum dot phosphor.
  • the nitride-based phosphor includes at least one of the phosphors represented by the formula MSiN 2 , MSiON 2 and M 2 Si 5 N 8 , wherein M may be one of Ca, Sr, Ba, Zn, Mg, and Eu. have.
  • the red light emitted by the second phosphor and the third phosphor may have a full width at half maximum (FWMH) of about 15 nm or less.
  • the peak wavelength of the green light band of the light emitted by the first phosphor is located within the range of 500 to 570 nm
  • the peak wavelength of the red light band of the light emitted by the second phosphor is located within the range of 610 to 650 nm
  • the third phosphor is The peak wavelength of the red light band of the emitted light may be located in the range of 630 to 670 nm.
  • the wavelength converter may include at least one of silicon, epoxy, PMMA, PE, and PS.
  • White light may be formed by synthesizing light emitted from the light emitting diode chip, the first phosphor, the second phosphor, and the third phosphor, and the white light may have an NTSC color saturation ratio of 85% or more. ..
  • the white light may have x and y color coordinates that form a point where the white light is in an area on the CIE chromaticity diagram, the x color coordinates may be 0.25 to 0.32, and the y color coordinates may be 0.22 to 0.32.
  • the light emitting diode chip may be a blue light emitting diode chip or an ultraviolet light emitting diode chip.
  • the display device may further include a buffer unit disposed between the wavelength converter and the light emitting diode chip, wherein the buffer unit may have a lower hardness than the wavelength converter.
  • the wavelength conversion unit may include a first wavelength conversion unit covering the light emitting diode chip; And a second wavelength converter covering the first wavelength converter, wherein the first wavelength converter includes the second phosphor and the third phosphor, and the second wavelength converter includes the first phosphor.
  • the housing may include a reflector reflecting light emitted from the LED chip.
  • the housing may further include a barrier reflector covering the reflector.
  • a light emitting device includes a light emitting diode chip that emits light having a peak wavelength in the range of 415 to 435 nm, and a wavelength conversion portion located on the light emitting diode chip, wherein the wavelength conversion portion is a red light band A red phosphor that emits light having a peak wavelength of, and a green phosphor that emits light having a peak wavelength of a green light band may be included.
  • a light emitting device includes a light emitting diode chip that emits light having a peak wavelength within the range of 415 to 435 nm, and a wavelength conversion portion located on the light emitting diode chip, wherein the wavelength conversion portion is a red light band
  • a red phosphor that emits light having a peak wavelength of, and a green phosphor that emits light having a peak wavelength of a green light band may be included.
  • the red phosphor may include a nitride-based phosphor, a sulfide-based phosphor, or a fluorine-based phosphor.
  • a light emitting device includes a light emitting diode chip that emits light having a peak wavelength within the range of 415 to 435 nm, and a wavelength conversion portion located on the light emitting diode chip, wherein the wavelength conversion portion is a red light band
  • a red phosphor that emits light having a peak wavelength of, and a green phosphor that emits light having a peak wavelength of a green light band may be included.
  • the green phosphor may include a nitride-based phosphor, a (Y, Lu, Ga) YG-based phosphor, or a silicate-based phosphor.
  • a light emitting device includes a light emitting diode chip that emits light having a peak wavelength within the range of 415 to 435 nm, and a wavelength conversion portion located on the light emitting diode chip, wherein the wavelength conversion portion is a red light band A red phosphor that emits light having a peak wavelength of, and a green phosphor that emits light having a peak wavelength of a green light band may be included.
  • the light emitting device may further include a filter positioned on the wavelength converter, and the filter may include a blue filter having a peak wavelength of a transmission spectrum within a range of 440 to 470 nm.
  • a liquid crystal display module includes a backlight unit and a liquid crystal display panel positioned on the backlight unit, wherein the backlight unit emits light having a peak wavelength within a range of 415 to 435 nm. chip; And a wavelength conversion part positioned on the light emitting diode chip, wherein the wavelength conversion part may include a red phosphor emitting light having a peak wavelength in a red light band, and a green phosphor emitting light having a peak wavelength in a green light band. have.
  • the wavelength conversion part may include a red phosphor emitting light having a peak wavelength in a red light band, and a green phosphor emitting light having a peak wavelength in a green light band.
  • a liquid crystal display module includes a backlight unit and a liquid crystal display panel positioned on the backlight unit, wherein the backlight unit emits light having a peak wavelength within a range of 415 to 435 nm. chip; And a wavelength conversion part positioned on the light emitting diode chip, wherein the wavelength conversion part may include a red phosphor emitting light having a peak wavelength in a red light band, and a green phosphor emitting light having a peak wavelength in a green light band. have.
  • the liquid crystal display panel may include a blue filter having a peak wavelength of a transmission spectrum within a range of 440 to 470 nm.
  • the light emitting device according to the present invention includes a phosphor whose deterioration phenomenon is prevented even in a high temperature and / or high humidity environment. Therefore, the phosphor exhibits excellent reliability, and accordingly, the reliability of the light emitting device can also be improved. In addition, since the phosphor has a narrow half width, the light emitting device according to the present invention including the phosphor may implement excellent color reproducibility. In addition, the light emitting device according to the present invention emits light having a high visibility and can express live color, and has high color reproducibility and high reliability at the same time.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining a liquid crystal display module according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the light emitting device includes a housing 101, a light emitting diode chip 102, a first phosphor 105, a second phosphor 106, a third phosphor 107, and a wavelength converter 104. do.
  • the light emitting diode chip 102, the first phosphor 105, the second phosphor 106, the third phosphor 107, and the wavelength converter 104 may be disposed on the housing 101.
  • the light emitting diode chip 102 may be disposed on the bottom surface of the housing 101.
  • Leading terminals (not shown) for inputting power to the light emitting diode chip 102 may be installed in the housing 101.
  • the wavelength converter 104 may include the first, second, and third phosphors 105, 106, and 107, and may cover the light emitting diode chip 102.
  • the housing 101 may be formed of a common plastic (polymer) or ABS (acrylonitrile butadiene styrene), liquid crystalline polymer (LCP), polyamide (PA), polyphenylene sulfide (IPS), thermoplastic elastomer (TPE), or the like. It may be formed of a ceramic.
  • the housing 101 may be formed of ceramic.
  • the housing 101 is a ceramic, there is no fear that the housing 101 including the ceramic will be discolored or deteriorated by ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting diode chip, thereby maintaining the reliability of the light emitting device.
  • the housing 101 When the housing 101 is metal, the housing 101 may include two or more metal frames, and the metal frames may be insulated from each other. Through the housing 101 including the metal, it is possible to improve the heat dissipation capability of the light emitting device. Although the materials capable of forming the housing 101 have been mentioned above, the housing 101 may be formed of various materials without being limited thereto.
  • the housing 101 may include an inclined inner wall for reflecting light emitted from the light emitting diode chip 102.
  • the wavelength converter 104 may be formed of a material having a high hardness. Specifically, when the hardness of the wavelength converter 104 is measured by Shore hardness, the measured value may be 69 to 71, and the indexer type may be a D type.
  • the wavelength converter 104 may be formed of a material including at least one of silicon, epoxy, polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene (PE), and polystyrene (PS) to have high hardness. .
  • the wavelength converter 104 may be formed through an injection process using a mixture of the above materials and the first, second, and third phosphors 105, 106, and 107. In addition, after manufacturing using a separate mold, it can be formed by converting the wavelength conversion unit 104 by pressing or heat treatment.
  • the wavelength converter 104 may be formed in various shapes such as a convex lens shape, a flat plate shape (not shown), and a shape having predetermined irregularities on the surface thereof.
  • the light emitting device according to the present invention discloses a wavelength converter 104 having a convex lens shape, the shape of the wavelength converter 104 is not limited thereto.
  • the light emitting diode chip 102 may be an ultraviolet light emitting diode chip or a blue light emitting diode chip.
  • the peak wavelength of the emitted light may be in the range of 410 to 490 nm.
  • the full width at half maximum (FWHM) of the peak wavelength of the blue light emitted from the light emitting diode chip 102 may be 40 nm or less.
  • the first phosphor 105 may be excited by the LED chip 102 to emit light having a peak wavelength of the green light band.
  • the second phosphor 106 and the third phosphor 107 may be excited by the light emitting diode chip 102 to emit light having a peak wavelength of a red light band.
  • the peak wavelength of the green light band of the light emitted by the first phosphor 105 may be located in the range of 500 to 570 nm.
  • the first phosphor 105 may emit green light having a half width of less than 35 nm.
  • the first phosphor 105 is a BAM (Ba-Al-Mg) series phosphor, a quantum dot phosphor, a silicate series, a beta-SiAlON series, a garnet series, an LSN It may include at least one phosphor selected from series and fluoride series phosphor.
  • the fluoride-based phosphor may be a phosphor having a chemical formula of A 2 MF 6 : Mn 4 + .
  • A is Li, Na, K, Ba, Rb, Cs, Mg, Ca, Ce, Se, NH 4 and Zn
  • M is Ti, Nd, Ta, Si, Zr, Sn and Ge It may be one of the.
  • the half width of the green light is narrower, green light having high color purity can be realized.
  • the full width at half maximum is 35 nm or more, it is difficult to reproduce more than 85% of the full color reproduction range determined by the NTSC (National Television System Committee) standard adopted as a color television broadcasting system because the color purity of light emitted is low. . Therefore, in order to implement NTSC color saturation of 85% or more of the white light emitted by the light emitting device according to the present invention, the first phosphor emits green light having a half width of 35 nm or less.
  • the second phosphor 106 may be excited by the light emitting diode chip 102 to emit light having a peak wavelength in the red light band.
  • the peak wavelength of the red light band of the light emitted by the second phosphor 106 may be located within the range of 610 to 650 nm.
  • the second phosphor 106 may include at least one phosphor selected from a quantum dot phosphor, a sulfide phosphor, and a fluoride phosphor.
  • the fluoride series phosphor may be a phosphor having a chemical formula of A 2 MF 6 : Mn 4 + .
  • A may be one of Li, Na, K, Ba, Rb, Cs, Mg, Ca, Se, and Zn
  • M may be one of Ti, Si, Zr, Sn, and Ge.
  • the second phosphor 106 may emit red light having a narrow half width. Specifically, red light having a half width of 30 to 40 nm for a quantum dot phosphor, a half width of 65 nm or less for a sulfide-based phosphor, and a half width of 15 nm or less for a fluoride-based phosphor can be emitted. That is, when the second phosphor 106 is a fluoride series phosphor, red light having the narrowest half width can be emitted.
  • the third phosphor 107 may be excited by the light emitting diode chip 102 to emit light having a red light band.
  • the peak wavelength of the red light emitted by the third phosphor 107 may be different from the peak wavelength of the red light band of the light emitted by the second phosphor 106.
  • the peak wavelength of the red light emitted by the third phosphor 107 may be located within the range of 630 to 670 nm.
  • the third phosphor 107 may be a nitride phosphor.
  • the nitride-based phosphor may include at least one of phosphors represented by MSiN 2 , MSiON 2 and M 2 Si 5 N 8 chemical formulas, and M may be one of Ca, Sr, Ba, Zn, Mg, and Eu. have.
  • the third phosphor 107 may include at least one of a quantum dot phosphor and a sulfide phosphor.
  • the third phosphor 107 may have a mass range of 0.1 to 1 wt% with respect to the wavelength converter 104. Since the third phosphor 107 has the mass range, the light emitting device according to the present invention may have color reproducibility (NTSC) of 85% or more. In the case where the second phosphor 106 is a fluoride phosphor, the fluoride phosphor is relatively vulnerable to moisture and heat. However, when the third phosphor 107 is one of the above-described phosphors, the third phosphor 107 is relatively resistant to moisture and heat compared to the fluoride phosphor.
  • the third phosphor 107 when the third phosphor 107 is included in the wavelength converter 104 in place of a part of the second phosphor 106, the moisture resistance and the heat resistance of the entire phosphor may be improved to improve reliability. However, if the third phosphor 107 is excessively included in the wavelength conversion unit 104 in place of the second phosphor 106, the half width of the red light emitted by the third phosphor 107 and the second phosphor 106 is exceeded. Since this becomes wider, the color reproducibility of the light emitting device can be lowered.
  • the third phosphor 107 is distributed in the wavelength conversion part 104 with a mass range of 0.1 to 1 wt% with respect to the wavelength conversion part 104, the reliability is secured at the same time. More than 85% of color reproducibility (NTSC) can be obtained. That is, when the third phosphor 107 is distributed in the wavelength converter 104 with a mass of less than 0.1 wt% with respect to the wavelength converter 104, reliability of the phosphor may be problematic.
  • the third phosphor 107 is distributed in the wavelength converter 104 with a mass of more than 1 wt% with respect to the wavelength converter 104, the half width of the light emitted by the phosphor is widened, so that color reproducibility of the light emitting device is problematic. Can be.
  • the white light emitted by the light emitting device including the third phosphor 107 within the above-described mass range has x and y color coordinates forming a point where the white light is in an area on the CIE chromaticity diagram, wherein the x color coordinate is 0.25 to 0.32, The y color coordinate may be 0.22 to 0.32.
  • the light emitting device includes a housing 101, a light emitting diode chip 102, a wavelength conversion unit 104, a first phosphor 105, a second phosphor 106, a third phosphor 107, and a buffer. Section 109.
  • the light emitting device according to the present exemplary embodiment is generally similar to the light emitting device according to the exemplary embodiment except for the buffer unit 109, and thus a redundant description thereof is omitted.
  • the buffer unit 109 may be disposed between the light emitting diode chip 102 and the wavelength converter 104.
  • the buffer part may be formed of a material including at least one of silicone, epoxy, polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene (PE), and polystyrene (PS).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PE polyethylene
  • PS polystyrene
  • the hardness of the buffer unit 109 may be smaller than the wavelength converter 104.
  • the buffer unit 109 has been disclosed in the case where the light emitting diode chip 102 is disposed around the buffer unit 109, the buffer unit 109 is disposed in a wide area so as to contact both the left and right walls of the housing 101. It may be arranged.
  • the light emitting device includes a housing 101, a light emitting diode chip 102, a wavelength converting unit 104, a first phosphor 105, a second phosphor 106, a third phosphor 107, and a reflector. 111 and the barrier reflector 112.
  • the light emitting device according to the present exemplary embodiment is generally similar to the light emitting device according to the exemplary embodiment except for the reflector 111 and the barrier reflector 112, and thus, a redundant description thereof is omitted.
  • the reflector 111 may be spaced apart from the light emitting diode chip 102 and disposed on a side surface thereof.
  • the reflector 111 may increase light emission efficiency by maximizing reflection of light emitted from the light emitting diode chip 102, the first, second and third phosphors 105, 106, and 107.
  • the reflector 111 may be formed of any one of a reflective coating film and a reflective coating material layer.
  • the reflector 111 may be formed of at least one of an inorganic material, an organic material, a metal material, and a metal oxide material having excellent heat resistance and light resistance.
  • the reflector 111 may include a metal or a metal oxide having high reflectance such as aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), titanium dioxide (TiO 2 ), or the like.
  • the reflector 111 may be formed by depositing or coating a metal or metal oxide on the housing 101, or may be formed by printing a metal ink.
  • the reflector 111 may be formed by adhering a reflective film or a reflective sheet on the housing 101.
  • the barrier reflector 112 may cover the reflector 111.
  • the barrier reflector 112 may prevent deterioration of the reflector 111 due to heat emitted from the light emitting diode chip 102.
  • the barrier reflector 112 may be formed of an inorganic material or a metal material having high light resistance and high reflectance.
  • the light emitting device includes a housing 101, a light emitting diode chip 102, a wavelength converter 104, a first phosphor 105, a second phosphor 106, and a third phosphor 107.
  • the wavelength converter 104 may further include a first wavelength converter 104b and a second wavelength converter 104a.
  • the light emitting device according to the present exemplary embodiment is generally similar to the light emitting device according to the exemplary embodiment except for the first wavelength converting unit 104b and the second wavelength converting unit 104a, and thus a redundant description thereof will be omitted.
  • the first wavelength converter 104b may cover the light emitting diode chip 102.
  • the second wavelength converter 104a may cover the first wavelength converter 104b.
  • the first wavelength converter 104b may be formed of a material having the same hardness as the second wavelength converter 104a or may be formed of a material having a different hardness.
  • the hardness of the first wavelength converter 104b may be lower than that of the second wavelength converter 104a. In this case, as in the buffer unit 109 of the above-described embodiment, the thermal stress due to the light emitting diode chip 102 may be reduced.
  • the first wavelength converter 104b may include a second phosphor 106 and a third phosphor 107 that emit light having a peak wavelength of a red light band.
  • the second wavelength converter 104a may include a first phosphor 105 that emits light having a peak wavelength of the green light band.
  • FIG. 5 is a view for explaining a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the light emitting device may include a light emitting diode chip 102 and a wavelength converter 120.
  • the light emitting diode chip 102 may include a n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer to have a structure capable of emitting light through a combination of holes and electrons.
  • the light emitting diode chip 102 may have a structure such as a horizontal type, a vertical type, or a flip chip type, and the configuration and shape of the light emitting diode chip 102 are not limited.
  • the light emitting diode chip 102 may emit light having a peak wavelength in the visible light region, and in particular, may emit light having a peak wavelength located in a range of 415 to 435 nm.
  • the light emitting diode chip 102 that emits light having a peak wavelength in the above-described range, it is possible to prevent the reliability and luminous efficiency of the light emitting device from being lowered by the ultraviolet light emitted from the light emitting diode chip 102, In addition, it is possible to minimize the harmful to the human body by minimizing light of the wavelength band of about 450nm.
  • the color implemented through the light emitting diode chip 102 having the peak wavelength in the above-described range may have high vitality.
  • the light emitting diode chip having a peak wavelength at about 450nm it is possible to emit light in a shorter wavelength range, so that a wider variety of colors can be expressed, thereby improving color reproducibility.
  • the wavelength converter 120 may include a supporter 121, a red phosphor 122, and a green phosphor 123 that are irregularly distributed in the supporter 121.
  • the supporting part 121 is not limited as long as it is a material capable of supporting phosphors, and may have a transparent or translucent property.
  • the supporting part 121 may be formed of, for example, a polymer including at least one of a silicone series, an epoxy series, a polymethyl methacrylate (PMMA) series, a polyethylene (PE) series, and a polystyrene (PS) series. It may also be formed of an inorganic material such as glass.
  • the wavelength conversion part 120 plays a role of an encapsulant for encapsulating the light emitting diode chip 102 as well as converting light emitted from the light emitting diode chip 102. You may.
  • the wavelength converter 120 may be located on the base, and as in the present embodiment, when the base includes the cavity, the wavelength converter 120 may be disposed in the cavity.
  • the upper surface of the wavelength conversion unit 120 may be formed in various shapes such as a convex lens shape, a flat plate shape (not shown), and a shape having a predetermined unevenness on the surface. According to the present embodiment, the wavelength converter 120 is disclosed as having a convex lens shape, but is not limited thereto.
  • the red phosphor 122 and the green phosphor 123 may be disposed to be irregularly distributed in the supporting portion 121.
  • the red phosphor 122 may excite incident light to emit red light
  • the green phosphor 123 may excite incident light to emit green light. Accordingly, in the light emitting device of the present invention, the violet light emitted from the light emitting diode chip 102, the red light excited by the red phosphor 122, and the green light excited by the green phosphor 123 are mixed to produce white light. Can be released.
  • the red phosphor 122 may include a nitride-based phosphor, a sulfide-based phosphor, or a fluorine-based phosphor.
  • the green phosphor 123 may include a nitride-based phosphor, a (Y, Lu, Ga) YG-based phosphor, or a silicate (silicate) phosphor.
  • FIG. 6 is a view for explaining a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • the light emitting device is similar to the light emitting device described with reference to FIG. 5, except that the light emitting device may further include a filter 130.
  • the filter 130 may be located on the wavelength converter 120.
  • the filter selectively transmits light having a specific wavelength region among the white light formed by the light emitting diode chip 102 and the wavelength converter 120.
  • the filter may include, but is not limited to, a blue filter having a peak wavelength in the transmission spectrum in a range of 440 to 470 nm.
  • the light emitting device is similar to the light emitting device described with reference to FIG. 6 except that the peak wavelength of the transmission spectrum of the blue filter is in the range of 415 to 435 nm. In this case, a region where the wavelength region of the blue light and the green light overlap may be reduced, and color reproducibility may be improved. In addition, since light in the lower wavelength region can be transmitted at a higher rate, color reproducibility can be further improved, and visibility and color liveness can be improved.
  • FIG. 7 is a view for explaining a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the lighting apparatus includes a diffusion cover 1010, a light emitting device module 1020, and a body portion 1030.
  • the body portion 1030 may accommodate the light emitting device module 1020, and the diffusion cover 1010 may be disposed on the body portion 1030 to cover the upper portion of the light emitting device module 1020.
  • the body portion 1030 is not limited as long as it can receive and support the light emitting device module 1020 and supply electric power to the light emitting device module 1020.
  • the body portion 1030 may include a body case 1031, a power supply device 1033, a power case 1035, and a power connection portion 1037.
  • the light emitting device module 1020 includes a substrate 1023 and a light emitting device 1021 disposed on the substrate 1023.
  • the light emitting device module 1020 may be disposed on the body case 1031 and electrically connected to the power supply device 1033.
  • the substrate 1023 is not limited as long as it is a substrate capable of supporting the light emitting device 1021.
  • the substrate 1023 may be a printed circuit board including wiring.
  • the substrate 1023 may have a shape corresponding to the fixing portion of the upper portion of the body case 1031 so as to be stably fixed to the body case 1031.
  • the light emitting device 1021 may include at least one of the light emitting devices according to the embodiments of the present invention described above.
  • the diffusion cover 1010 may be disposed on the light emitting device 1021, and may be fixed to the body case 1031 to cover the light emitting device 1021.
  • the diffusion cover 1010 may have a translucent material and may adjust the directivity of the lighting device by adjusting the shape and the light transmittance of the diffusion cover 1010. Therefore, the diffusion cover 1010 may be modified in various forms according to the purpose of use of the lighting device and the application aspect.
  • FIG. 8 is a view for explaining a liquid crystal display module according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • a liquid crystal display module including a backlight unit and a liquid crystal display panel.
  • the backlight unit may include a light emitting diode package 20 positioned on the substrate 240 and the substrate 240 and including a light emitting diode chip and a wavelength converter. Description of the light emitting diode chip and the wavelength converter is the same as described above.
  • the liquid crystal display panel may be positioned on the backlight unit.
  • the liquid crystal display panel may include a liquid crystal layer 250 and a filter 230.
  • the filter may include, but is not limited to, a blue filter having a peak wavelength in the transmission spectrum in a range of 440 to 470 nm.
  • the blue filter may have a peak wavelength of 145 nm to 435 nm in the transmission spectrum, and the description thereof is the same as described above.
  • a rectangular light emitting chip having a size of 950 ⁇ m x 500 ⁇ m was mounted on a lead frame (not shown).
  • the silicone resin was mixed with the phosphor of the present invention based on the total weight of the wavelength conversion portion, a slurry was prepared, and then dropped into the cavity of the housing. Thereafter, the silicon resin was cured by heat treatment at a temperature of 150 ° C. to manufacture a light emitting device including the wavelength conversion portion.
  • the wavelength change unit in the above process was manufactured to include a Nitride-based phosphor emitting red light and excitation light and a Nitride-based phosphor emitting green light.
  • a light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a light emitting diode chip emitting a peak wavelength of 450 nm was used instead of a light emitting diode chip emitting a peak wavelength of 425 nm in Example 1.
  • Light is emitted by applying the same driving conditions to the LED packages manufactured in Example 1 and Comparative Example 1, and the emitted light is a blue filter having a peak wavelength of 440 to 470 nm, and a range of 520 to 540 nm.
  • the eggplant was transmitted through a green filter and a red filter having a range of 610 to 630 nm, and then measured in color gamut.

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Abstract

본 발명은 좁은 반치폭을 가지는 형광체를 포함하는 발광 장치에 대한 것이다. 본 발명에 따른 발광 장치는 하우징; 하우징에 배치되는 발광 다이오드 칩; 발광 다이오드 칩을 덮는 파장변환부; 파장변환부 내에 분포되어, 녹색광을 방출하는 제1 형광체; 파장변환부 내에 분포되어, 적색광을 방출하는 제2 형광체 및 제3 형광체를 포함하되, 제2 형광체는 A2MF6: Mn4+의 화학식을 가지는 형광체이고, A는 Li, Na, K, Rb, Ce 및 NH4 중 하나이고, M은 Si, Ti, Nb 및 Ta 중 하나이며, 제3 형광체는 파장변환부에 대하여 0.1 내지 1 wt%의 질량범위를 가진다.

Description

발광 장치
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 특히 색재현성이 높은 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패키지는 반도체의 p-n 접합 구조를 가지는 화합물 반도체로서 소수 캐리어(전자 또는 정공)들의 재결합에 의하여 소정의 광을 발산하는 소자를 지칭한다. 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치는 소비 전력이 적고 수명이 길며, 소형화가 가능하다.
발광 장치는 파장 변환 수단인 형광체를 사용하여 백색광을 구현할 수 있다. 즉, 형광체를 발광 다이오드 칩 상에 배치하여, 발광 다이오드 칩의 1차 광의 일부와 형광체에 의해 파장 변환된 2차 광의 혼색을 통하여 백색광을 구현할 수 있다. 이런 구조의 백색 발광 장치는 가격이 싸고, 원리적 및 구조적으로 간단하기 때문에 널리 이용되고 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 황색을 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 장치는 황색 형광체의 발광을 활용하므로, 방출되는 광의 녹색 및 적색 영역의 스펙트럼 결핍으로 인해 연색성이 낮다. 특히, 백라이트 유닛(backlight unit)으로 사용 시, 색 필터를 투과한 이후의 낮은 색순도로 인하여 자연색에 가까운 색 구현이 어렵다.
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 구형할 수 있다. 이러한, 백색 발광 다이오드를 백라이트 유닛으로 사용할 경우, 색 필터와의 일치도가 매우 높기 때문에, 보다 자연색에 가까운 영상을 구현할 수 있다. 그러나, 형광체의 여기를 통하여 방출되는 광은 발광 다이오드 칩과 비교하여, 넓은 반치폭(full width at half maximum)을 가진다. 또한, 대한민국 등록특허 10-0961324호를 참조하면, 질화물 형광체와 그 제조 방법 및 발광 장치가 개시되어 있다. 질화물 형광체를 포함하는 발광 장치의 발광 스펙트럼을 검토하면, 적색 영역에서 넓은 반치폭을 가짐을 알 수 있다. 넓은 반치폭을 가지는 광은 색재현성이 떨어지므로, 디스플레이에서 원하는 색좌표를 구현하기 어렵다.
따라서, 보다 높은 색재현성을 가지는 백색광을 구현하기 위해서는, 보다 좁은 반치폭을 가지는 형광체의 사용이 필요하다. 이를 위해, 좁은 반치폭을 가지는 적색광을 방출하는 형광체로 불화물계 형광체가 사용된다. 그러나, 불화물계 형광체는 수분에 취약할 뿐만 아니라, 열 안정성도 떨어지므로 신뢰성이 문제된다. 형광체를 포함하는 발광 장치가 다양한 제품에 적용되기 위해서는 높은 신뢰성이 보장되어야 한다. 발광 장치의 신뢰성이 결국에 발광 장치가 적용된 제품의 신뢰성을 좌우하기 때문이다. 따라서, 좁은 반치폭을 가지면서도 높은 신뢰성이 가지는 형광체를 포함하는 발광 장치의 개발이 요구된다.
한편, 인간의 눈은 청색 영역을 인식하는데 있어서, 약 420nm 파장 영역의 광에 대해 높은 시감도를 가지고 있다. 그러나, 기존의 청색 발광 다이오드 칩은 약 450nm 파장 영역의 광을 방출하므로, 높은 시감도를 갖는 파장과 일치하지 않는다. 따라서, 인간은 발광 장치에 의해 구현된 색에서 생동감을 느끼기 어려운 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고온 및/또는 고습 환경에서도 높은 신뢰성을 유지하는 형광체를 포함하는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 좁은 반치폭을 가지는 형광체를 포함하여, 색재현성이 향상된 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 향상된 시감도, 색재현성 및 신뢰성이 향상된 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 하우징; 상기 하우징에 배치되는 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 파장변환부; 상기 파장변환부 내에 분포되어, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 형광체; 상기 파장변환부 내에 분포되어, 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제2 형광체 및 제3 형광체를 포함하되, 상기 제2 형광체는 A2MF6: Mn4 +의 화학식을 가지는 형광체이고, 상기 A는 Li, Na, K, Rb, Ce 및 NH4 중 하나이고, M은 Si, Ti, Nb 및 Ta 중 하나이며, 상기 제3 형광체는 파장변환부에 대하여 0.1 내지 1 wt%의 질량범위 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 형광체에서 방출되는 광의 피크 파장과 제3 형광체에서 방출되는 광의 피크 파장은 서로 다를 수 있다.
나아가, 상기 제1 형광체는 BAM(Ba-Al-Mg) 계열의 형광체, 양자점(quantum dot) 형광체, 실리케이트(Silicate) 계열, 베타-사이알론(beta-SiAlON) 계열, 가넷(Garnet) 계열, LSN 계열 형광체 중 적어도 하나일 수 있다.
한편, 상기 제3 형광체는 질화물계 형광체, 황화물계 형광체 및 양자점 형광체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 질화물계 형광체는 MSiN2, MSiON2 및 M2Si5N8 화학식으로 표현되는 형광체들 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 M은 Ca, Sr, Ba, Zn, Mg 및 Eu 중 하나일 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 제2 형광체 및 제3 형광체가 방출하는 적색광은 15nm 이하의 반치폭(FWMH)을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 형광체가 방출하는 광의 녹색광 대역의 피크 파장은 500 내지 570nm 범위 내에 위치하고, 상기 제2 형광체가 방출하는 광의 적색광 대역의 피크 파장은 610 내지 650nm 범위 내에 위치하며, 상기 제3 형광체가 방출하는 광의 적색광 대역의 피크 파장은 630 내지 670nm 범위 내에 위치할 수 있다.
한편, 상기 파장변환부는 실리콘, 에폭시, PMMA, PE 및 PS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩, 상기 제1 형광체, 상기 제2 형광체 및 상기 제3 형광체에서 방출되는 광의 합성에 의해 백색광이 형성되고, 상기 백색광은 85% 이상의 NTSC(national television system committee) 색채 포화도를 가질 수 있다..
나아가, 상기 백색광은 백색광은 CIE 색도도 상의 영역 내에 있는 지점을 형성하는 x 및 y 색좌표를 가지며, 상기 x 색좌표는 0.25 내지 0.32이고, 상기 y 색좌표는 0.22 내지 0.32일 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩은 청색 발광 다이오드 칩 또는 자외선 발광 다이오드 칩일 수 있다.
또한, 상기 파장변환부와 상기 발광 다이오드 칩 사이에 배치되는 버퍼부를 더 포함하되, 상기 버퍼부는 상기 파장변환부보다 낮은 경도를 가질 수 있다.
상기 파장변환부는 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 제1 파장변환부; 및 상기 제1 파장변환부를 덮는 제2 파장변환부를 포함하되, 상기 제1 파장변환부는 상기 제2 형광체 및 제3 형광체를 함유하고, 상기 제2 파장변환부는 상기 제1 형광체를 함유할 수 있다.
상기 하우징은 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광을 반사하는 리플렉터를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 상기 리플렉터를 덮는 베리어 리플렉터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드 칩, 및 상기 발광 다이오드 칩 상에 위치하는 파장변환부를 포함하며, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드 칩, 및 상기 발광 다이오드 칩 상에 위치하는 파장변환부 포함하며, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 상기 레드 형광체는 질화물 계열의 형광체, 황화물 계열의 형광체 또는 플루오린 계열의 형광체를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드 칩, 및 상기 발광 다이오드 칩 상에 위치하는 파장변환부 포함하며, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 상기 그린 형광체는 질화물 계열의 형광체, (Y,Lu,Ga)YG 계열의 형광체 또는 실리케이트 계열의 형광체를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드 칩, 및 상기 발광 다이오드 칩 상에 위치하는 파장변환부 포함하며, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 상기 발광 장치는 상기 파장변환부 상에 위치하는 필터를 더 포함하며, 상기 필터는 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm 범위 내인 청색 필터를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 모듈은 백라이트 유닛, 및 상기 백라이트 유닛 상에 위치하는 액정 표시 패널을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드 칩; 및 상기 발광 다이오드 칩 상에 위치하는 파장변환부를 포함하고, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 모듈은 백라이트 유닛, 및 상기 백라이트 유닛 상에 위치하는 액정 표시 패널을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드 칩; 및 상기 발광 다이오드 칩 상에 위치하는 파장변환부를 포함하고, 상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 액정 표시 패널은 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm 범위 내인 청색 필터를 포함할 수 있다. 이를 통해, 높은 시감도를 가지는 파장 영역의 광을 방출할 수 있어, 구현된 색의 생동감이 개선될 수 있다. 또한, 장기간 광을 방출하더라도 발광 장치의 성능이 유지되어 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 발광 장치는 고온 및/또는 고습 환경에서도 열화 현상이 방지되는 형광체를 포함한다. 따라서, 상기 형광체는 우수한 신뢰성을 보이며, 이에 따라 상기 발광 장치의 신뢰성 역시 향상될 수 있다. 또한, 상기 형광체는 좁은 반치폭을 가지므로, 상기 형광체를 포함하는 본 발명에 따른 발광 장치는 우수한 색재현성을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 발광 장치는 시감도가 높은 파장의 광을 방출하여 생동감 있는 색을 표현할 수 있으며, 높은 색재현성을 가지며, 동시에 높은 신뢰성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
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.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 전형적인 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다. 도 1를 참조하면, 발광 장치는 하우징(101), 발광 다이오드 칩(102), 제1 형광체(105), 제2 형광체(106), 제3 형광체(107) 및 파장변환부(104)를 포함한다.
상기 하우징(101) 상에 발광 다이오드 칩(102), 제1 형광체(105), 제2 형광체(106), 제3 형광체(107) 및 파장변환부(104)가 배치될 수 있다. 발광 다이오드 칩(102)은 하우징(101)의 바닥면에 배치될 수 있다, 하우징(101)에는 발광 다이오드 칩(102)에 전력을 입력하기 위한 리드 단자들(미도시)이 설치될 수 있다. 파장변환부(104)는 제1, 제2 및 제3 형광체(105, 106, 107)들을 포함하고, 발광 다이오드 칩(102)을 덮을 수 있다.
하우징(101)은 일반적인 플라스틱(폴리머) 또는 ABS(acrylonitrile butadiene styrene), LCP(liquid crystalline polymer), PA(polyamide), IPS(polyphenylene sulfide), TPE(thermoplastic elastomer)등으로 형성될 수 있고, 메탈 또는 세라믹으로 형성될 수 있다. 발광 다이오드 칩(102)이 자외선 발광 다이오드 칩인 경우에는, 하우징(101)은 세라믹으로 형성될 수 있다. 하우징(101)이 세라믹인 경우에는, 자외선 발광 다이오드 칩에서 방출된 자외선 광에 의해 세라믹을 포함하는 하우징(101)이 변색되거나 변질될 우려가 없어, 발광 장치의 신뢰성을 유지할 수 있다. 하우징(101)이 메탈인 경우에는, 하우징(101)은 둘 이상의 금속 프레임들을 포함할 수 있고, 금속 프레임들은 서로 절연될 수 있다. 메탈을 포함하는 하우징(101)을 통해, 발광 장치의 방열 능력을 향상시킬 수 있다. 하우징(101)을 형성할 수 있는 물질들을 상기에 언급하였지만, 하우징(101)은 이에 제한되지 않고 다양한 물질들로 형성할 수 있다.
하우징(101)은 발광 다이오드 칩(102)에서 방출되는 광의 반사를 위하여 경사진 내벽을 포함할 수 있다.
파장변환부(104)는 높은 경도를 가지는 물질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 파장변환부(104)의 경도는 쇼어 경도(Shore hardness)로 측정했을 시, 측정 수치는 69 내지 71이고, 인덱터(indentor) 유형은 D type일 수 있다. 파장변환부(104)는 고경도를 가지기 위하여, 실리콘(silicone), 에폭시(epoxy), PMMA(polymethyl methacrylate), PE(polyethylene) 및 PS(polystyrene) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
파장변환부(104)는 상술한 물질과 제1, 제2 및 제3 형광체(105, 106, 107)들의 혼합물을 이용한 사출 공정을 통해 형성할 수 있다. 또한 별도의 주형을 이용하여 제작한 다음, 이를 가압 또는 열처리하여 파장변환부(104)를 형성할 수 있다. 파장변환부(104)는 볼록 렌즈 형태, 평판 형태(미도시) 및 표면에 소정의 요철을 갖는 형태 등 다양한 형상으로 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 발광 장치는 볼록 렌즈 형태를 가지는 파장변환부(104)를 개시하였지만, 파장변환부(104)의 형상은 이에 국한되지 않는다.
발광 다이오드 칩(102)은 자외선 발광 다이오드 칩 또는 청색 발광 다이오드 칩일 수 있다. 발광 다이오드 칩(102)이 청색 발광 다이오드 칩인 경우에는, 방출하는 광의 피크 파장은 410 내지 490nm 범위 내에 위치할 수 있다. 발광 다이오드 칩(102)이 방출하는 청색광의 피크 파장의 반치폭(full width at half maximum: FWHM)은 40nm 이하 일 수 있다. 본 발명에 따른 발광 장치는 하나의 발광 다이오드 칩(102)이 배치된 형태를 개시하였지만, 배치되는 발광 다이오드 칩(102)의 개수 및 배치 형태는 이에 제한되지 않는다.
제1 형광체(105)는 발광 다이오드 칩(102)에 여기되어 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 제2 형광체(106) 및 제3 형광체(107)는 발광 다이오드 칩(102)에 여기되어 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.
제1 형광체(105)가 방출하는 광의 녹색광 대역의 피크 파장은 500 내지 570nm 범위 내에 위치할 수 있다. 제1 형광체(105)는 35nm이하의 반치폭을 가지는 녹색광을 방출할 수 있다. 제1 형광체(105)는 BAM(Ba-Al-Mg) 계열의 형광체, 양자점(quantum dot) 형광체, 실리케이트(Silicate) 계열, 베타-사이알론(beta-SiAlON) 계열, 가넷(Garnet) 계열, LSN 계열 및 불화물 계열 형광체에서 선택된 적어도 하나의 형광체를 포함할 수 있다. 상기 불화물 계열 형광체는 A2MF6:Mn4 +의 화학식을 가지는 형광체일 수 있다. 상기 화학식에서 상기 A는 Li, Na, K, Ba, Rb, Cs, Mg, Ca, Ce, Se, NH4 및 Zn 중 하나이고, 상기 M은 Ti, Nd, Ta, Si, Zr, Sn 및 Ge 중 하나일 수 있다. 상기에 제1 형광체(105)의 종류를 서술하였지만, 본 발명에 따른 제1 형광체(105)의 종류는 이로 인해 제한되는 것은 아니다.
녹색광의 반치폭이 좁을수록 높은 색 순도를 가지는 녹색광을 구현할 수 있다. 반치폭이 35㎚ 이상인 경우에는, 발광하는 광의 색 순도가 낮기 때문에 컬러 텔레비전의 방송 방식으로서 채용되고 있는 NTSC(National Television System Committee) 방식의 규격으로 정해져 있는 전체 색 재현 범위의 85% 이상을 재현하기 어렵다. 따라서, 본 발명에 따른 발광 소자가 방출하는 백색광의 85% 이상의 NTSC 색채 포화도를 구현하기 위해, 상기 제1 형광체는 35㎚ 이하의 반치폭을 가지는 녹색광을 방출한다.
제2 형광체(106)는 발광 다이오드 칩(102)에 의해 여기되어 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 제2 형광체(106)가 방출하는 광의 적색광 대역의 피크 파장은 610 내지 650㎚ 범위 내에서 위치할 수 있다. 제2 형광체(106)는 양자점(quantum dot) 형광체, 황화물계 형광체 및 불화물 계열 형광체에서 선택된 적어도 하나의 형광체를 포함할 수 있다. 불화물 계열 형광체는 A2MF6:Mn4 +의 화학식을 가지는 형광체일 수 있다. 상기 화학식에서 상기 A는 Li, Na, K, Ba, Rb, Cs, Mg, Ca, Se 및 Zn 중 하나이고, 상기 M은 Ti, Si, Zr, Sn 및 Ge 중 하나일 수 있다. 제2 형광체(106)는 좁은 반치폭을 가지는 적색광을 방출할 수 있다. 구체적으로, 양자점 형광체의 경우에는 30 내지 40㎚의 반치폭을, 황화물계 형광체인 경우에는 65㎚ 이하의 반치폭을, 불화물 계열 형광체의 경우에는 15㎚ 이하의 반치폭을 가지는 적색광을 방출할 수 있다. 즉, 제2 형광체(106)가 불화물 계열 형광체인 경우에, 가장 좁은 반치폭을 가지는 적색광을 방출할 수 있다.
제3 형광체(107)는 발광 다이오드 칩(102)에 의해 여기되어 적색광 대역을 갖는 광을 방출할 수 있다. 제3 형광체(107)가 방출하는 적색광의 피크 파장은 제2 형광체(106)이 방출하는 광의 적색광 대역의 피크 파장과 다를 수 있다. 구체적으로, 제3 형광체(107)가 방출하는 적색광의 피크 파장은 630 내지 670nm 범위 내에서 위치할 수 있다. 제3 형광체(107)는 질화물계 형광체일 수 있다. 상기 질화물계 형광체는 MSiN2, MSiON2 및 M2Si5N8 화학식으로 표현되는 형광체들 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 M은 Ca, Sr, Ba, Zn, Mg 및 Eu 중 하나일 수 있다. 또한, 상기 제3 형광체(107)는 양자점(quantum dot) 형광체, 황화물계 형광체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제3 형광체(107)는 파장변환부(104)에 대하여, 0.1 내지 1wt%의 질량범위를 가질 수 있다. 제3 형광체(107)가 상기 질량범위를 가지므로, 본원 발명에 따른 발광 장치는 85% 이상의 색재현성(NTSC)를 가질 수 있다. 제2 형광체(106)가 불화물 형광체인 경우에, 불화물 형광체는 상대적으로 습기 및 열에 취약하다. 그러나, 제3 형광체(107)이 상술한 형광체들 중 하나인 경우에는 불화물 형광체와 비교하여 상대적으로 습기 및 열에 강하다. 따라서, 제3 형광체(107)가 제2 형광체(106)의 일부를 대신하여 파장변환부(104)에 포함되면, 전체적인 형광체들의 내습성 및 내열성을 향상시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 제3 형광체(107)를 파장변환부(104) 내에, 제2 형광체(106)를 대신하여 과도하게 포함시키면, 제3 형광체(107) 및 제2 형광체(106)가 방출하는 적색광의 반치폭이 넓어지므로, 발광 장치의 색재현성이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 발광 장치는 제3 형광체(107)가 파장변환부(104)에 대하여, 0.1 내지 1wt%의 질량범위를 가지고 파장변환부(104) 내에 분포되면, 신뢰성을 확보함과 동시에, 85% 이상의 색재현성(NTSC)을 확보할 수 있다. 즉, 제3 형광체(107)가 파장변환부(104)에 대하여, 0.1wt% 미만의 질량으로 파장변환부(104) 내에 분포되면, 형광체의 신뢰성이 문제될 수 있다. 또한, 제3 형광체(107)가 파장변환부(104)에 대하여, 1wt% 초과되는 질량으로 파장변환부(104) 내에 분포되면, 형광체가 방출하는 광의 반치폭이 넓어지므로 발광 장치의 색재현성이 문제될 수 있다.
상술한 질량 범위 내의 제3 형광체(107)를 포함하는 발광 장치가 방출하는 백색광은 백색광은 CIE 색도도 상의 영역 내에 있는 지점을 형성하는 x 및 y 색좌표를 가지며, 상기 x 색좌표는 0.25 내지 0.32이고, 상기 y 색좌표는 0.22 내지 0.32일 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 발광 장치는 하우징(101), 발광 다이오드 칩(102), 파장변환부(104), 제1 형광체(105), 제2 형광체(106), 제3 형광체(107) 및 버퍼부(109)를 포함한다. 본 실시예에 따른 발광 장치는 버퍼부(109)를 제외하면, 상기 일 실시예에 따른 발광 장치와 대체로 유사하며, 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
버퍼부(109)는 발광 다이오드 칩(102)과 파장변환부(104) 사이에 배치될 수 있다. 버퍼부는 silicone, epoxy, PMMA(polymethyl methacrylate), PE(polyethylene) 및 PS(polystyrene) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 버퍼부(109)의 경도는 파장변환부(104)보다 작을 수 있다. 버퍼부(109)을 이용하여, 발광 다이오드 칩(102)에서 발생하는 열로 인한 파장변환부(104)의 열적 스트레스를 방지할 수 있다. 본 실시예에 따른 버퍼부(109)는 발광 다이오드 칩(102) 주변 영역에 배치된 경우를 개시하였지만, 버퍼부(109)는 하우징(101)의 좌측벽과 우측벽 모두와 접하도록 넓은 영역에 배치될 수 도 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다. 도 3를 참조하면, 발광 장치는 하우징(101), 발광 다이오드 칩(102), 파장변환부(104), 제1 형광체(105), 제2 형광체(106), 제3 형광체(107), 리플렉터(111) 및 베리어 리플렉터(112)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 장치는 리플렉터(111) 및 베리어 리플렉터(112)를 제외하면, 상기 일 실시예에 따른 발광 장치와 대체로 유사하며, 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
리플렉터(111)는 발광 다이오드 칩(102)과 이격되어 측면에 배치될 수 있다. 리플렉터(111)는 발광 다이오드 칩(102), 제1, 제2 및 제3 형광체(105, 106, 107)에서 방출되는 광의 반사를 극대화하여 발광 효율을 증대시킬 수 있다. 리플렉터(111)는 반사 코팅 필름 및 반사 코팅 물질층 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 리플렉터(111)는 내열성 및 내광성이 우수한 무기 재료, 유기 재료, 금속 재료 및 금속 산화물 재료 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다. 일례로, 리플렉터(111)는 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 이산화 티타늄(TiO2) 등과 같이 높은 반사율을 가지는 금속 또는 금속 산화물을 포함하여 구성될 수 있다. 리플렉터(111)는 하우징(101) 상에 금속 또는 금속 산화물을 증착 또는 코팅하여 형성할 수 있으며, 금속 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있다. 또한, 리플렉터(111)는 하우징(101) 상에 반사 필름 또는 반사 시트(sheet)를 접착하여 형성할 수도 있다.
베리어 리플렉터(112)는 리플렉터(111)를 덮을 수 있다. 베리어 리플렉터(112)는 발광 다이오드 칩(102)에서 방출되는 열로 인한 리플렉터(111)의 열화 등을 방지할 수 있다. 베리어 리플렉터(112)는 내광성 및 반사율이 높은 무기 재료 또는 금속 재료로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 발광 소자는 하우징(101), 발광 다이오드 칩(102), 파장변환부(104), 제1 형광체(105), 제2 형광체(106) 및 제3 형광체(107)를 포함하고, 파장변환부(104)는 제1 파장변환부(104b) 및 제2 파장변환부(104a)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 장치는 제1 파장변환부(104b) 및 제2 파장변환부(104a)를 제외하면, 상기 일 실시예에 따른 발광 장치와 대체로 유사하며, 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
제1 파장변환부(104b)는 발광 다이오드 칩(102)을 덮을 수 있다. 제2 파장변환부(104a)는 제1 파장변환부(104b)를 덮을 수 있다. 제1 파장변환부(104b)는 제2 파장변환부(104a)와 동일한 경도를 가지는 물질로 형성되거나, 다른 경도를 가지는 물질로 형성될 수 있다. 제1 파장변환부(104b)의 경도는 제2 파장변환부(104a)보다 낮을 수 있고, 이 경우, 상술한 실시예의 버퍼부(109)와 동일하게, 발광 다이오드 칩(102)에 인한 열 스트레스를 완화할 수 있다.
제1 파장변환부(104b)는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제2 형광체(106) 및 제3 형광체(107)를 함유할 수 있다. 제2 파장변환부(104a)는 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 형광체(105)를 함유할 수 있다. 장파장을 방출하는 형광체들을 하부에 배치하고, 단파장을 방출하는 형광체들을 상부에 배치하여, 제1 형광체(105)에서 발광된 녹색광이 제2 형광체(106) 및 제3 형광체(107)에 다시 흡수되어 손실되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 발광 다이오드 칩(102), 및 파장변환부(120)를 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩(102)은 n형 반도체층과 p형 반도체층을 포함하여 정공과 전자의 결합을 통해 광을 방출할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 발광 다이오드 칩(102)은 수평형, 수직형 또는 플립칩형 등의 구조를 가질 수 있으며, 발광 다이오드 칩(102)의 구성 및 형태는 제한되지 않는다.
발광 다이오드 칩(102)은 가시광 영역의 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 칩(102)을 포함함으로써, 발광 다이오드 칩(102)으로부터 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. 또한, 인간의 눈은 상술한 범위의 피크 파장을 갖는 광에 대해서 높은 시감도를 가지므로, 상술한 범위의 피크 파장을 갖는 발광 다이오드 칩(102)을 통해 구현된 색은 높은 생동감을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 약 450nm에서 피크 파장을 가지는 발광 다이오드 칩에 비해 더 짧은 파장 영역의 광을 방출할 수 있어서, 더 다양한 색 표현이 가능해지므로, 색재현성이 개선될 수 있다.
파장변환부(120)는 담지부(121), 담지부(121) 내에 불규칙적으로 분산 배치된 레드 형광체(122), 그린 형광체(123)를 포함할 수 있다.
담지부(121)는 형광체를 담지할 수 있는 물질이면 제한되지 않으며, 투명 또는 반투명 특성을 가질 수 있다. 담지부(121)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(121)가 고분자 물질로 형성된 경우, 파장변환부(120)는 발광 다이오드 칩(102)로부터 방출된 광을 파장변환하는 역할과 더불어, 발광 다이오드 칩(102)를 봉지하는 봉지재 역할을 할 수도 있다. 또한, 파장변환부(120)는 베이스 상에 위치할 수 있고, 본 실시예와 같이, 베이스가 캐비티를 포함하는 경우 파장변환부(120)는 상기 캐비티 내에 배치될 수 있다. 나아가, 파장변환부(120)의 상면은 볼록 렌즈 형태, 평판 형태(미도시) 및 표면에 소정의 요철을 갖는 형태 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 파장변환부(120)는 볼록 렌즈 형태를 가지는 것으로 개시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
레드 형광체(122) 및 그린 형광체(123)는 담지부(121) 내에 불규칙적으로 분산되어 배치될 수 있다.
구체적으로, 레드 형광체(122)는 입사된 광을 여기시켜 적색광을 방출할 수 있고, 그린 형광체(123)는 입사된 광을 여기시켜 녹색광을 방출할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 발광 장치는 발광 다이오드 칩(102)로부터 방출된 자색(violet)광, 레드 형광체(122)에 의해 여기된 적색광 및 그린 형광체(123)에 의해 여기된 녹색광이 혼색되어 백색광을 방출할 수 있다. 레드 형광체(122)는 질화물(Nitride) 계열의 형광체, 황화물(Sulfide) 계열의 형광체 또는 플루오린(Fluorine) 계열의 형광체를 포함할 수 있다. 그린 형광체(123)는 질화물 계열의 형광체, (Y,Lu,Ga)YG 계열의 형광체 또는 실리케이트(silicate) 계열의 형광체를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 도 5을 참조하여 설명한 발광 장치와 유사하나, 필터(130)를 더 포함할 수 있다는 점에서 차이가 있다. 필터(130)는 파장변환부(120) 상에 위치할 수 있다. 필터는 발광 다이오드 칩(102)과 파장변환부(120)에 의해 형성된 백색광 중 특정 파장 영역을 가지는 광을 선택적으로 투과시킨다. 필터는 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm 범위 내인 청색 필터를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는 도 6를 참조하여 설명한 발광 장치와 유사하나, 청색 필터의 투과 스펙트럼의 피크 파장이 415 내지 435nm 범위 내라는 점에서 차이가 있다. 이 경우, 청색광과 녹색광의 파장 영역이 겹치는 영역이 줄어들 수 있어서, 색재현성이 개선될 수 있다. 또한, 더 낮은 파장 영역의 광을 더 높은 비율로 투과시킬 수 있으므로, 색재현성이 더욱 개선될 수 있으며, 시감도 및 색의 생동감이 개선될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 소자 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 소자 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.
바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 소자 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다.
발광 소자 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 장치(1021)를 포함한다. 발광 소자 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(1023)은 발광 장치(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 장치(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
확산 커버(1010)는 발광 장치(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 장치(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 백라이트 유닛 및 액정 표시 패널을 포함하는 액정 표시 모듈이 제공된다. 백라이트 유닛은 기판(240) 및 기판(240) 상에 위치하며 발광 다이오드 칩 및 파장변환부를 포함하는 발광 다이오드 패키지(20)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드 칩 및 파장변환부에 대한 설명은 상술한 내용과 동일하다.
액정 표시 패널은 백라이트 유닛 상에 위치할 수 있다. 액정 표시 패널은 액정층(250) 및 필터(230)를 포함할 수 있다. 액정 표시 패널에 백라이트 유닛에서 발생한 광이 입사하면, 액정 표시 패널 내의 필터를 통해 특정 파장 영역의 광이 선택적으로 투과되어 방출될 수 있다. 필터는 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm 범위 내인 청색 필터를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 청색 필터는 투과 스펙트럼의 피크 파장이 415 내지 435nm 범위 내일 수 있으며, 이에 대한 설명은 상술한 내용과 동일하다.
실시예 및 비교예
실시예 1 : 발광 다이오드 패키지의 제조
425nm의 피크 파장을 방출하는 발광 다이오드 칩으로서 크기가 950㎛×500㎛인 사각형의 발광 칩을 리드 프레임(미도시) 상에 실장시켰다
본 발명의 형광체에 파장변환부 전체 중량 기준으로 5 내지 10중량%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=0.26 내지 0.278, y= 0.275 내지 0.310 의 범위로 들어가도록, 미리 필요한 수량의 형광체를 준비해 두고, 슬러리 제조를 행하는 것으로 하였다. 또한, 상기 공정에서 파장변화부가, 여기광을 받아 적색광을 방출하는 Nitride 계열의 형광체와 녹색광을 방출하는 Nitride 계열의 형광체를 포함하도록 제조하였다.
비교예 1 : 발광 다이오드 패키지의 제조
상기 실시예 1에서 425nm의 피크 파장을 방출하는 발광 다이오드 칩 대신, 450nm의 피크 파장을 방출하는 발광 다이오드 칩을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 발광 장치를 제조하였다.
실험예
색재현성 평가
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 발광 다이오드 패키지에 동일한 구동 조건을 가하여 광을 방출시키고, 방출된 광을 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm의 범위를 가지는 청색 필터, 520 내지 540nm의 범위를 가지는 녹색 필터, 610 내지 630nm의 범위를 가지는 적색 필터에 투과시킨 뒤, 색재현성(color gamut)을 측정하여 표 1에 나타내었다.
구분 color filter 통과 전 color filter 통과 후
CIE x CIE y CIE x CIE y NTSC DCI
비교예 1(450GR) 0.262 0.239 0.2664 0.2746 82.4 85.8
실시예 1(425GR) 0.262 0.238 0.2761 0.3056 85.8 89.3
표 1을 참조하면, 425nm 피크 파장을 방출하는 발광 다이오드 칩을 사용한 경우, NTSC 및 DCI 기준에서 색재현성이 개선됨을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 하우징;
    상기 하우징에 배치되는 발광 다이오드 칩;
    상기 발광 다이오드 칩을 덮는 파장변환부;
    상기 파장변환부 내에 분포되어, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 형광체;
    상기 파장변환부 내에 분포되어, 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제2 형광체 및 제3 형광체를 포함하되,
    상기 제2 형광체는 A2MF6: Mn4 +의 화학식을 가지는 형광체이고, 상기 A는 Li, Na, K, Rb, Ce 및 NH4 중 하나이고, 상기 M은 Si, Ti, Nb 및 Ta 중 하나이며,
    상기 제3 형광체는 파장변환부에 대하여 0.1 내지 1 wt%의 질량범위를 가지는 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 형광체에서 방출되는 광의 피크 파장 및 제3 형광체에서 방출되는 광의 피크 파장은 서로 다른 발광 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 형광체는 BAM(Ba-Al-Mg) 계열의 형광체, 양자점(quantum dot) 형광체, 실리케이트(Silicate) 계열, 베타-사이알론(beta-SiAlON) 계열, 가넷(Garnet) 계열, LSN 계열 형광체 중 적어도 하나인 발광 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 형광체는 질화물계 형광체, 황화물계 형광체 및 양자점 형광체 중에서 적어도 하나를 포함하는 발광 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 질화물계 형광체는 MSiN2, MSiON2 및 M2Si5N8 화학식으로 표현되는 형광체들 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 M은 Ca, Sr, Ba, Zn, Mg 및 Eu 중 하나인 발광 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 형광체 및 제3 형광체가 방출하는 적색광은 15nm 이하의 반치폭(FWMH)을 가지는 발광 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 형광체가 방출하는 광의 녹색광 대역의 피크 파장은 500 내지 570nm 범위 내에 위치하고,
    상기 제2 형광체가 방출하는 광의 적색광 대역의 피크 파장은 610 내지 650nm 범위 내에 위치하며,
    상기 제3 형광체가 방출하는 광의 적색광 대역의 피크 파장은 630 내지 670nm 범위 내에 위치하는 발광 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장변환부는 실리콘, 에폭시, PMMA, PE 및 PS 중 적어도 하나를 포함하는 발광 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩, 상기 제1 형광체, 상기 제2 형광체 및 상기 제3 형광체에서 방출되는 광의 합성에 의해 백색광이 형성되고,
    상기 백색광은 85% 이상의 NTSC(national television system committee) 색채 포화도를 가지는 발광 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 백색광은 백색광은 CIE 색도도 상의 영역 내에 있는 지점을 형성하는 x 및 y 색좌표를 가지며,
    상기 x 색좌표는 0.25 내지 0.32이고, 상기 y 색좌표는 0.22 내지 0.32인 발광 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 청색 발광 다이오드 칩 또는 자외선 발광 다이오드 칩인 발광 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장변환부와 상기 발광 다이오드 칩 사이에 배치되는 버퍼부를 더 포함하되,
    상기 버퍼부는 상기 파장변환부보다 낮은 경도를 가지는 발광 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장변환부는 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 제1 파장변환부; 및
    상기 제1 파장변환부를 덮는 제2 파장변환부를 포함하되,
    상기 제1 파장변환부는 상기 제2 형광체 및 제3 형광체를 함유하고,
    상기 제2 파장변환부는 상기 제1 형광체를 함유하는 발광 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광을 반사하는 리플렉터를 포함하는 발광 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 하우징은 상기 리플렉터를 덮는 베리어 리플렉터를 더 포함하는 발광 장치.
  16. 415 내지 435nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드 상에 위치하는 파장변환부;
    상기 파장변환부는 적색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레드 형광체, 녹색광 대역의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 그린 형광체를 포함하는 발광 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 레드 형광체는 질화물 계열의 형광체, 황화물 계열의 형광체 또는 플루오린 계열의 형광체를 포함하는 발광 장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 그린 형광체는 질화물 계열의 형광체, (Y,Lu,Ga)YG 계열의 형광체 또는 실리케이트 계열의 형광체를 포함하는 발광 장치.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 파장변환부 상에 위치하는 필터를 더 포함하며,
    상기 필터는 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm 범위 내인 청색 필터를 포함하는 발광 장치.
  20. 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛 상에 위치하는 액정 표시 패널을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은
    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 형광체를 포함하는 액정 표시 모듈.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 액정 표시 패널은 투과 스펙트럼의 피크 파장이 440 내지 470nm 범위 내인 청색 필터를 포함하는 액정 표시 모듈.
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