WO2017007209A1 - 발광장치 - Google Patents

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WO2017007209A1
WO2017007209A1 PCT/KR2016/007215 KR2016007215W WO2017007209A1 WO 2017007209 A1 WO2017007209 A1 WO 2017007209A1 KR 2016007215 W KR2016007215 W KR 2016007215W WO 2017007209 A1 WO2017007209 A1 WO 2017007209A1
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wavelength
light
light emitting
peak
wavelength converter
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문지욱
송우석
노용진
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엘지이노텍 주식회사
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    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the embodiment relates to a light emitting device.
  • a light emitting device is a compound semiconductor device that converts electrical energy into light energy, and various colors can be realized by adjusting the composition ratio of the compound semiconductor.
  • the nitride semiconductor light emitting device has advantages of low power consumption, semi-permanent life, fast response speed, safety and environmental friendliness compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps. Therefore, LED backlights that replace the Cold Cathode Fluorescence Lamps (CCFLs) that make up the backlight of liquid crystal display (LCD) displays, white LED lighting devices that can replace fluorescent or incandescent bulbs, and automotive headlights. And the application is expanding to traffic lights.
  • CCFLs Cold Cathode Fluorescence Lamps
  • LCD liquid crystal display
  • the light emitting device may implement white light by combining a light emitting element (light emitting chip) and a phosphor.
  • white light may be realized using a blue light emitting device and a yellow phosphor (YAG), but there is a problem in that the color rendering is relatively poor.
  • the embodiment provides a light emitting device having excellent thermal characteristics.
  • a light emitting device for emitting excitation light; A first wavelength converter which partially absorbs the excitation light and emits light at a first emission wavelength; A second wavelength converter which partially absorbs the excitation light and emits light at a second emission wavelength; And a third wavelength converter which absorbs the excitation light and emits light at a third emission wavelength, wherein the first emission wavelength has a first emission peak at 530 nm to 540 nm and a second emission wavelength at 550 nm to 560 nm. It has a second light emission peak, and the third light emission wavelength has a third light emission peak at 620nm to 650nm.
  • the first to third wavelength converters may be nitride-based phosphors.
  • the half width of the first light emitting peak may be greater than the half width of the second light emitting peak.
  • the half value width of the first light emitting peak may be 105 nm to 115 nm, and the half value width of the second light emitting peak may be 80 nm to 90 nm.
  • the half width of the third light emitting peak may be 75 nm to 90 nm.
  • the first emission wavelength may have a sub emission peak at 570 nm to 610 nm, and the second emission peak may be located between the first emission peak and the sub emission peak.
  • An intensity ratio of the first light emitting peak to the sub light emitting peak may be 4: 2.5 to 4: 3.5.
  • the first wavelength converter may satisfy the following Equation 1.
  • x may be 2.5 to 3.5
  • y may be 5 to 7
  • z may be 9 to 13.
  • the second wavelength converter may satisfy the following Equation 2.
  • a and b may be 1 to 4, c may be 1 to 8, d may be 1 to 8, e may be 1 to 8.
  • the third wavelength converter may satisfy the following Equation 3.
  • a and b may be 0.5 to 3
  • c may be 0.5 to 3
  • d may be 0.5 to 3
  • e may be 1 to 5.
  • It may include a wavelength conversion layer comprising the first to third wavelength converter, and a light transmitting resin.
  • the first wavelength converter has a content of 30wt% to 80wt%
  • the second wavelength converter has a content of 10wt% to 65.5wt% based on the total 100wt% of the first to third wavelength converters.
  • the third wavelength converter may have a content of 0.5wt% to 10%.
  • It may include a body formed with a cavity for receiving the light emitting device and the wavelength conversion layer.
  • the total content of the first to third wavelength converters may be 5wt% to 40wt% of the total content of the wavelength conversion layer.
  • the luminance retention and the thermal characteristic of the light emitting device can be improved.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an emission spectrum of the second wavelength converter of FIG.
  • FIG. 5 is an emission spectrum of white light implemented in the light emitting device of FIG. 1 and an emission spectrum of white light implemented by a conventional phosphor;
  • FIG. 6 is a CIE color coordinate of white light implemented by the light emitting device of FIG. 1 and a CIE color coordinate of white light implemented by a conventional phosphor;
  • FIG. 8 is a graph illustrating a change in luminous flux according to time variation of the wavelength converter and the conventional phosphor of FIG. 1 under high temperature conditions;
  • FIG. 9 is a graph measuring changes in Cx coordinates according to time changes of the wavelength converter and the conventional phosphor of FIG. 1 under high temperature conditions;
  • FIG. 10 is a graph illustrating changes in Cy coordinates with time of the wavelength converter and the conventional phosphor of FIG. 1 under high temperature conditions.
  • FIG. 11 is a graph illustrating a change in luminous flux according to time variation of the wavelength converter and the conventional phosphor of FIG. 1 under high temperature / high humidity.
  • FIG. 13 is a graph illustrating changes in Cy coordinates with time of the wavelength converter and the conventional phosphor of FIG. 1 under high temperature / high humidity.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram of the light emitting device of FIG. 1;
  • 15 is a conceptual diagram of a light emitting device package according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a light emitting device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an emission spectrum of the first wavelength converter
  • FIG. 3 is an emission spectrum of the second wavelength converter
  • FIG. 4 is a third wavelength conversion.
  • the light emitting device of the embodiment includes a light emitting device 100 that emits excitation light L1, and a wavelength conversion layer 200 that absorbs and emits a portion of the excitation light L1.
  • the light emitting device 100 may be a blue light emitting device for emitting excitation light of 420 nm to 470 nm or a UV light emitting device for emitting excitation light of an ultraviolet wavelength band.
  • the electrode structure of the light emitting device 100 is not particularly limited.
  • the wavelength conversion layer 200 includes first to third wavelength converters 201, 202, and 203.
  • the first to third wavelength converters 201, 202, and 203 may be dispersed in the light transmitting resin 204 in an amount of 5 wt% to 40 wt%. When dispersed at 5wt% to 40wt%, the white light may be uniformly dispersed in the light transmitting resin 204 while embodying white light on the CIE color coordinates.
  • the first to third wavelength converters 201, 202, and 203 may be nitride phosphors, but are not limited thereto.
  • the first wavelength converter 201 may have a content of 30wt% to 80wt%, and the second wavelength converter 202 may be 10wt% to It may have a content of 65.5wt%, the third wavelength converter 203 may have a content of 0.5wt% to 10%.
  • the structure of the wavelength conversion layer 200 is not limited.
  • the wavelength conversion layer 200 may be disposed only on an upper surface of the light emitting device 100, may be disposed on an upper surface and a side surface thereof, and may be filled in a cavity of the package to mold the light emitting device 100 as a whole.
  • the light transmissive resin 204 may be any one or more selected from the group consisting of an epoxy resin, a silicone resin, a polyimide resin, a urea resin, and an acrylic resin.
  • the excitation light L1 emitted from the light emitting device 100 and the light converted by the wavelength conversion layer 200 may be mixed to implement white light L2 on a CIE color coordinate.
  • the first wavelength converter may absorb some of the excitation light and emit light at the first emission wavelength Yellow 1.
  • a first wavelength converting material is La x Si y N z: may satisfy the structural formula of the Ce + 3. In this case, x may be 2.5 to 3.5, y may be 5 to 7, and z may be 9 to 13. Ce may be 0.01 to 0.3.
  • the first wavelength converter 201 may be a nitride phosphor represented by La 3 Si 6 N 11 : Ce 3+ .
  • the first emission wavelength may have a first emission peak P1 at 530 nm to 540 nm.
  • the first emission wavelength may further have a sub emission peak P4 at 570 nm to 610 nm.
  • Ce the activating element
  • the first wavelength converter 201 may have a plurality of sub peaks due to the difference in energy levels of the ground states. In FIG. 2, a spectrum having one sub emission peak is illustrated, but a plurality of sub emission peaks may be provided.
  • the decreasing slope of the light emission intensity may be relatively slow.
  • the intensity ratio of the first light emission peak P1 and the sub light emission peak P4 may be 4: 2.5 to 4: 3.5. If this range is satisfied, sufficient intensity can be ensured in the first section A1 by mixing with the light emission of the second wavelength converter 202.
  • the full width at half maximum of the first light emitting peak P1 may be 105 nm to 115 nm.
  • the half width may be the width of the point having half the intensity of the first light emitting peak P1.
  • the second wavelength converter may have a second emission wavelength (Yellow 2) by partially absorbing excitation light.
  • the second emission wavelength may have a second emission peak P2 at 550 nm to 560 nm.
  • the second emission peak P2 may be disposed between the first emission peak and the sub emission peak of the first wavelength converter.
  • the half value width F2 of the second light emitting peak P2 may be smaller than the half value width of the first light emitting peak.
  • the full width at half maximum of the second emission peak P2 may be about 80 nm to about 90 nm.
  • the second wavelength converter may serve to reinforce the light emission intensity of the first section of the first wavelength converter. Therefore, the emission intensity of 550 nm to 560 nm can be improved by the second wavelength converter.
  • the second wavelength converter is (M II ) 3 Si 6 O 3 N 8 : Eu 2 + , (M II ) 1 Si 2 O 2 N 2 : Eu 2 + , (M II) 3 Si 6 O 3 N 8 F: may satisfy any of the following structural formula of Eu 2 +.
  • M II may be at least one of Sr, Ba, Ca, and Mg.
  • a second wavelength converting material is (a Sr, Ba b) 3 Si c O d N e: may be represented by Eu2 +.
  • a and b may be 1 to 4
  • c may be 1 to 8
  • d may be 1 to 8
  • e may be 1 to 8.
  • Eu may be 0.01 to 0.3.
  • the second wavelength converter may be represented as (Sr, Ba, Mg) 3 Si 6 O 3 N 8 F: Eu 2+ .
  • the third wavelength converter may absorb some of the excitation light and emit light at the third emission wavelength Red.
  • the third emission wavelength may have a third emission peak P3 at 620 nm to 650 nm, and the half width F3 may be 75 nm to 90 nm.
  • a third wavelength converting material is (M II) AlSiN 3: Eu can be represented by a 2 +.
  • M II may be at least one of Sr, Ba, Ca, Mg.
  • the third wavelength converting material is (Sr a, Ca b) Al c Si d N e: can be expressed as Eu 2 +, a and b may be 0.5 to 3 day, c is 0.5 to 3 days And d may be 0.5 to 3, and e may be 1 to 5.
  • Eu may be 0.01 to 0.03.
  • FIG. 5 is an emission spectrum of white light implemented in the light emitting device of FIG. 1 and an emission spectrum of white light implemented by a conventional phosphor
  • FIG. 6 is implemented by a CIE color coordinate and a conventional phosphor of white light implemented by the light emitting device of FIG. CIE color coordinates of the white light.
  • the emission spectrum of the mixed light converted by the nitride-based first to third wavelength converters may have an emission wavelength of about 480 nm to 730 nm.
  • the mixed light may have an emission peak at about 530 nm to 580 nm, and the half width of the emission peak may be 110 nm or more.
  • the emission intensity of the color rendering property can be obtained by reinforcing the emission intensity of the first section of the first emission wavelength with the second wavelength converter.
  • the emission spectrum of the embodiment may be similar to the emission spectrum of white light using a conventional phosphor (Ref.).
  • the conventional phosphor (Ref.) May be a combination of phosphors using the silicate phosphor instead of the second wavelength converter and using the first wavelength converter and the third wavelength converter.
  • the silicate phosphor may have a wavelength range similar to the second light emission wavelength and have a light emission peak at 550 nm to 560 nm.
  • Silicate phosphors (M II) 2 SiO 4: Eu 2 + can be expressed as, M II may be at least one of Sr, Ba, Ca.
  • this is exemplary and conventional phosphors can include any configuration in which at least one or more of the three phosphors being combined are silicate phosphors.
  • the CIE color coordinates of the mixed light implemented by the embodiment and the CIE color coordinates of the white light implemented by the conventional phosphor are both white light regions.
  • FIG. 7 is a graph illustrating a change in luminance of YAG phosphor, nitride phosphor, and silicate phosphor according to temperature change
  • FIG. 8 is a measurement of light flux change according to time change of the wavelength converter of FIG. 1 and a conventional phosphor under high temperature conditions
  • FIG. 9 is a graph illustrating changes in Cx coordinates according to time changes of the wavelength converter and the conventional phosphor of FIG. 1 under high temperature conditions
  • FIG. 10 is a time change of the wavelength converter and the conventional phosphor of FIG. 1 under high temperature conditions. This is a graph measuring the change in Cy coordinates.
  • the luminance of the YAG phosphor and the silicate phosphor decreases.
  • the silicate phosphor has a sudden decrease in luminance from a temperature exceeding 100 ° C., and thus the luminance change rate is 20% at 200 ° C.
  • the first to third wavelength converters which are nitride phosphors
  • the light flux decreases rapidly in the conventional phosphor as time passes. This is considered to be due to deterioration of the silicate phosphor.
  • 9 and 10 it can be seen that as time passes, the Cx and Cy color coordinates of the conventional phosphor change relatively rapidly compared to the Cx and Cy color coordinates of the embodiment (All).
  • the luminous flux and color coordinate of the conventional phosphor rapidly change compared to the luminous flux and color coordinate of the embodiment even under a high temperature of 85 ° C. and a high humidity of 85%.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram of the light emitting device of FIG. 1
  • FIG. 15 is a conceptual view of a light emitting device package according to an exemplary embodiment.
  • the substrate 110 of the light emitting device 100 includes a conductive substrate or an insulating substrate.
  • the substrate 110 may be a material or a carrier wafer suitable for growing a semiconductor material.
  • the substrate 110 may be formed of a material selected from sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, and Ge, but is not limited thereto.
  • the buffer layer 112 may mitigate lattice mismatch between the light emitting structure provided on the substrate 110 and the substrate 110.
  • the buffer layer 112 may grow as a single crystal on the substrate 110, and the buffer layer 112 grown as the single crystal may improve crystallinity of the first semiconductor layer 130.
  • the light emitting structure provided on the substrate 110 includes a first semiconductor layer 130, an active layer 140, and a second semiconductor layer 160.
  • the light emitting structure as described above may be separated into a plurality of substrates by cutting the substrate 110.
  • the first semiconductor layer 130 may be a compound semiconductor such as a III-V group or a II-VI group, and the first dopant may be doped into the first semiconductor layer 130.
  • the first semiconductor layer 130 is a semiconductor material having a composition formula of In x1 Al y1 Ga 1 -x1 -y1 N (0 ⁇ x1 ⁇ 1, 0 ⁇ y1 ⁇ 1, 0 ⁇ x1 + y1 ⁇ 1), for example GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN and the like can be selected.
  • the first dopant may be an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, or Te. When the first dopant is an n-type dopant, the first semiconductor layer 130 doped with the first dopant may be an n-type semiconductor layer.
  • the active layer 140 is a layer where electrons (or holes) injected through the first semiconductor layer 130 and holes (or electrons) injected through the second semiconductor layer 160 meet each other.
  • the active layer 140 may transition to a low energy level as electrons and holes recombine, and may generate light having a wavelength corresponding thereto. There is no restriction on the emission wavelength in this embodiment.
  • the active layer 140 may have any one of a single well structure, a multi well structure, a single quantum well structure, a multi quantum well (MQW) structure, a quantum dot structure, or a quantum line structure, and the active layer 140.
  • the structure of is not limited to this.
  • the active layer 140 may have a structure in which a plurality of well layers and barrier layers are alternately arranged.
  • the well layer and the barrier layer may have a composition formula of In x Al y Ga 1 -x- y N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1), and the energy band of the barrier layer
  • the gap may be larger than the energy bandgap of the well layer.
  • the second semiconductor layer 160 is formed on the active layer 140, and may be implemented as a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI, and the second semiconductor layer 160 may be doped with the second dopant.
  • the second semiconductor layer 160 may be formed of a semiconductor material having a composition formula of In x5 Al y2 Ga 1 -x5- y2 N (0 ⁇ x5 ⁇ 1, 0 ⁇ y2 ⁇ 1, 0 ⁇ x5 + y2 ⁇ 1) or AlInN, AlGaAs. It may be formed of a material selected from GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP.
  • the second dopant is a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba
  • the second semiconductor layer 160 doped with the second dopant may be a p-type semiconductor layer.
  • An electron blocking layer (EBL) 150 may be disposed between the active layer 140 and the second semiconductor layer 160.
  • the electron blocking layer 150 blocks the flow of electrons supplied from the first semiconductor layer 130 to the second semiconductor layer 160 to increase the probability of electrons and holes recombining in the active layer 140. have.
  • the energy bandgap of the electron blocking layer 150 may be larger than the energy bandgap of the active layer 140 and / or the second semiconductor layer 160.
  • the electron blocking layer 150 is a semiconductor material having a composition formula of In x1 Al y1 Ga 1 -x1- y1 N (0 ⁇ x1 ⁇ 1, 0 ⁇ y1 ⁇ 1, 0 ⁇ x1 + y1 ⁇ 1), for example AlGaN. , InGaN, InAlGaN, etc. may be selected, but is not limited thereto.
  • the first electrode 180 may be formed on the first semiconductor layer 130 partially exposed.
  • a second electrode 170 may be formed on the second semiconductor layer 160.
  • Various metals and transparent electrodes may be applied to the first electrode 180 and the second electrode 190.
  • the first electrode 180 and the second electrode 170 are In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, It may include any one of metals selected from Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, and WTi. If necessary, it may further include an ohmic electrode layer.
  • the light emitting device package 10 may include a first lead frame 11, a second lead frame 12, a light emitting device 100, a wavelength conversion layer 200, and a body 13. ).
  • the light emitting device 100 may be a light emitting device having various structures that emit light in the blue or ultraviolet wavelength range. In addition, the configuration described with reference to FIG. 14 may be applied to the light emitting device 100 as it is.
  • the light emitting device 100 is electrically connected to the first lead frame 11 and the second lead frame 12.
  • the electrical connection between the light emitting device 100 and the first and second lead frames 11 and 12 may be modified according to the electrode structure (vertical or horizontal type) of the light emitting device.
  • the body 13 fixes the first lead frame 11 and the second lead frame 12 and includes a cavity 13a through which the light emitting device 100 is exposed.
  • the body 13 may include a polymer resin such as polyphthalamide (PPA).
  • the wavelength conversion layer 200 is disposed in the cavity 13a and includes first to third wavelength converters 201, 202, and 203.
  • the first to third wavelength converters 201, 202, and 203 may be dispersed in the light transmitting resin 204 in an amount of 5 wt% to 40 wt%.
  • the first to third wavelength converters 201, 202, and 203 may include the aforementioned features as they are.
  • the light emitting device or the light emitting device package according to the embodiment may further include an optical member such as a light guide plate, a prism sheet, and a diffusion sheet to function as a backlight unit.
  • the light emitting device of the embodiment may be further applied to a display device, a lighting device, and a pointing device.
  • the display device may include a bottom cover, a reflector, a light emitting module, a light guide plate, an optical sheet, a display panel, an image signal output circuit, and a color filter.
  • the bottom cover, the reflector, the light emitting module, the light guide plate, and the optical sheet may form a backlight unit.
  • the reflecting plate is disposed on the bottom cover, and the light emitting module emits light.
  • the light guide plate is disposed in front of the reflective plate to guide light emitted from the light emitting module to the front, and the optical sheet includes a prism sheet or the like and is disposed in front of the light guide plate.
  • the display panel is disposed in front of the optical sheet, the image signal output circuit supplies the image signal to the display panel, and the color filter is disposed in front of the display panel.
  • the lighting apparatus may include a light source module including a substrate and a light emitting device according to an embodiment, a heat dissipation unit for dissipating heat of the light source module, and a power supply unit for processing or converting an electrical signal provided from the outside and providing the light source module to the light source module.
  • the lighting device may include a lamp, a head lamp, a street lamp or the like.

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Abstract

실시 예는 여기광을 방출하는 발광소자; 상기 여기광을 일부 흡수하여 제1발광파장에서 발광하는 제1파장변환체; 상기 여기광을 일부 흡수하여 제2발광파장에서 발광하는 제2파장변환체; 및 상기 여기광을 일부 흡수하여 제3발광파장에서 발광하는 제3파장변환체를 포함하고, 상기 제1발광파장은 530nm 내지 540nm에서 제1발광피크를 갖고, 제2발광파장은 550nm 내지 560nm에서 제2발광피크를 갖고, 상기 제3발광파장은 620nm 내지 650nm에서 제3발광피크를 갖는다.

Description

발광장치
실시 예는 발광장치에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device, LED)는 전기에너지를 빛 에너지로 변환하는 화합물 반도체 소자로서, 화합물반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
질화물반도체 발광소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 갖고 있다. 따라서, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
발광장치는 발광소자(발광 칩)와 형광체를 조합하여 백색광을 구현할 수 있다. 일반적으로 청색 발광소자와 황색 형광체(YAG)를 이용하여 백색광을 구현할 수 있으나, 상대적으로 연색성이 떨어지는 문제가 있다.
최근에는 실리케이트 형광체와 질화물 형광체를 혼합하여 백색광을 구현하는 기술이 개발되고 있으나, 실리케이트 형광체는 수분 및 열에 취약하여 발광장치의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.
실시 예는 열 특성이 우수한 발광장치를 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치는, 여기광을 방출하는 발광소자; 상기 여기광을 일부 흡수하여 제1발광파장에서 발광하는 제1파장변환체; 상기 여기광을 일부 흡수하여 제2발광파장에서 발광하는 제2파장변환체; 및 상기 여기광을 일부 흡수하여 제3발광파장에서 발광하는 제3파장변환체를 포함하고, 상기 제1발광파장은 530nm 내지 540nm에서 제1발광피크를 갖고, 제2발광파장은 550nm 내지 560nm에서 제2발광피크를 갖고, 상기 제3발광파장은 620nm 내지 650nm에서 제3발광피크를 갖는다.
상기 제1 내지 제3파장변환체는 질화물계 형광체일 수 있다.
상기 제1발광피크의 반치폭은 상기 제2발광피크의 반치폭보다 클 수 있다.
상기 제1발광피크의 반치폭은 105nm 내지 115nm이고, 제2발광피크의 반치폭은 80nm 내지 90nm일 수 있다.
상기 제3발광피크의 반치폭은 75nm 내지 90nm일 수 있다.
상기 제1발광파장은 570nm 내지 610nm에서 서브 발광피크를 갖고, 상기 제2발광피크는 상기 제1발광피크와 서브 발광피크의 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1발광피크와 서브 발광피크의 강도비는 4:2.5 내지 4:3.5일 수 있다.
상기 제1파장변환체는 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
LaxSiyNz:Ce3+
이때, x는 2.5 내지 3.5일 수 있고, y는 5 내지 7일 수 있고, z는 9 내지 13일 수 있다.
상기 제2파장변환체는 하기 관계식 2를 만족할 수 있다.
[관계식 2]
(Sra,Bab)3SicOdNe:Eu2+
이때, a와 b는 1 내지 4일 수 있고, c는 1 내지 8일 수 있고, d는 1 내지 8일 수 있고, e는 1 내지 8일 수 있다.
상기 제3파장변환체는 하기 관계식 3을 만족할 수 있다.
[관계식 3]
(Sra,Cab)AlcSidNe:Eu2+
이때, a와 b는 0.5 내지 3일 수 있고, c는 0.5 내지 3일 수 있고, d는 0.5 내지 3일 수 있고, e는 1 내지 5일 수 있다.
상기 제1 내지 제3파장변환체, 및 광 투과성 수지를 포함하는 파장변환층을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3파장변환체의 합 100wt%를 기준으로, 상기 제1파장변환체는 30wt% 내지 80wt%의 함량을 갖고, 상기 제2파장변환체는 10wt% 내지 65.5wt%의 함량을 갖고, 상기 제3파장변환체는 0.5wt% 내지 10%의 함량을 가질 수 있다.
상기 발광소자 및 파장변환층을 수용하는 캐비티가 형성된 몸체를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3파장변환체의 전체 함량은 상기 파장변환층 전체 함량의 5wt% 내지 40wt%일 수 있다.
실시 예에 따르면 발광장치의 휘도 유지율 및 열적 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광장치의 개념도이고,
도 2는 도 1의 제1파장변환체의 발광 스펙트럼이고,
도 3은 도 1의 제2파장변환체의 발광 스펙트럼이고,
도 4는 도 1의 제3파장변환체의 발광 스펙트럼이고,
도 5는 도 1의 발광장치에 구현된 백색광의 발광 스펙트럼 및 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 발광 스펙트럼이고,
도 6은 도 1의 발광장치에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표 및 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표이고,
도 7은 온도 변화에 따라 YAG 형광체, 질화물 형광체, 및 실리케이트 형광체의 휘도 변화를 측정한 그래프이고,
도 8은 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 광속 변화를 측정한 그래프이고,
도 9는 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cx좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 10은 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cy좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 11은 고온/고습 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 광속 변화를 측정한 그래프이고,
도 12는 고온/고습 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cx좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 13은 고온/고습 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cy좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 14는 도 1의 발광소자의 개념도이고,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광장치의 개념도이고, 도 2는 제1파장변환체의 발광 스펙트럼이고, 도 3은 제2파장변환체의 발광 스펙트럼이고, 도 4는 제3파장변환체의 발광 스펙트럼이다.
도 1을 참고하면, 실시 예의 발광장치는 여기광(L1)을 방출하는 발광소자(100)와, 여기광(L1)의 일부를 흡수하여 발광하는 파장변환층(200)을 포함한다.
발광소자(100)는 420nm 내지 470nm의 여기광을 방출하는 청색 발광소자 또는 자외선 파장대의 여기광을 방출하는 UV 발광소자일 수 있다. 발광소자(100)의 전극 구조는 특별히 제한되지 않는다.
파장변환층(200)은 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)를 포함한다. 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)는 광 투과성 수지(204)에 5wt% 내지 40wt%의 함량으로 분산될 수 있다. 5wt% 내지 40wt%로 분산되는 경우 CIE 색좌표상 백색광을 구현하면서도 광 투과성 수지(204)에 균일하게 분산될 수 있다. 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)는 질화물 형광체일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지 않는다.
제1 내지 제3파장변환체의 합을 100wt%로 할 때, 제1파장변환체(201)는 30wt% 내지 80wt%의 함량을 가질 수 있고, 제2파장변환체(202)는 10wt% 내지 65.5wt%의 함량을 가질 수 있고, 제3파장변환체(203)는 0.5wt% 내지 10%의 함량을 가질 수 있다.
파장변환층(200)의 구조에는 제한이 없다. 파장변환층(200)은 발광소자(100)의 상면에만 배치될 수도 있고, 상면과 측면에 배치될 수도 있고, 패키지의 캐비티에 충진되어 발광소자(100)를 전체적으로 몰딩할 수도 있다. 광 투과성 수지(204)는 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 아크릴 수지로 이루어진 군에서 어느 하나 이상이 선택될 수 있다.
발광소자(100)에서 방출된 여기광(L1)과 파장변환층(200)에 의해 변환된 광은 혼합되어 CIE 색좌표상 백색광(L2)을 구현할 수 있다.
도 2를 참고하면, 제1파장변환체는 여기광을 일부 흡수하여 제1발광파장(Yellow 1)으로 발광할 수 있다. 제1파장변환체는 LaxSiyNz:Ce3 +의 구조식을 만족할 수 있다. 이때, x는 2.5 내지 3.5일 수 있고, y는 5 내지 7일 수 있고, z는 9 내지 13일 수 있다. Ce는 0.01 내지 0.3일 수 있다. 제1파장변환체(201)는 La3Si6N11:Ce3+로 표현되는 질화물 형광체일 수 있다.
제1발광파장은 530nm 내지 540nm에서 제1발광피크(P1)를 가질 수 있다. 또한, 제1발광파장은 570nm 내지 610nm에서 서브 발광피크(P4)를 더 가질 수 있다. 활성화 원소인 Ce는 다양한 형태의 기저 상태(ground state)를 가질 수 있으므로, 제1파장변환체(201)는 기저 상태의 에너지 레벨 차이에 의해 복수 개의 서브 피크를 가질 수 있다. 도 2에서는 1개의 서브 발광피크를 갖는 스펙트럼을 도시하였으나 서브 발광피크는 복수 개일 수도 있다.
제1발광피크(P1)와 서브 발광피크(P4) 사이 영역인 제1구간(A1)에서는 상대적으로 발광 강도의 감소 기울기가 완만할 수 있다. 제1발광피크(P1)와 서브 발광피크(P4)의 강도비는 4:2.5 내지 4:3.5일 수 있다. 이 범위를 만족하면 제2파장변환체(202)의 발광과 혼합되어 제1구간(A1)에서 충분한 강도를 확보할 수 있다.
제1발광피크(P1)의 반치폭(F1)은 105nm 내지 115nm일 수 있다. 여기서, 반치폭은 제1발광피크(P1)의 절반 강도를 갖는 지점의 폭일 수 있다.
도 3을 참고하면, 제2파장변환체는 여기광을 일부 흡수하여 제2발광파장(Yellow 2)을 가질 수 있다. 제2발광파장은 550nm 내지 560nm에서 제2발광피크(P2)를 가질 수 있다.
제2발광피크(P2)는 제1파장변환체의 제1발광피크와 서브 발광피크 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제2발광피크(P2)의 반치폭(F2)은 제1발광피크의 반치폭보다 작을 수 있다. 제2발광피크(P2)의 반치폭(F2)은 80nm 내지 90nm일 수 있다.
즉, 제2파장변환체는 제1파장변환체의 제1구간의 발광 강도를 보강하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 제2파장변환체에 의해 550nm 내지 560nm의 발광 강도가 향상될 수 있다.
제2파장변환체는 (MII)3Si6O3N8:Eu2 +, (MII)1Si2O2N2:Eu2 +, (MII)3Si6O3N8F:Eu2 + 중 어느 하나의 구조식을 만족할 수 있다. MII 는 Sr, Ba, Ca, Mg 중 적어도 하나일 수 있다. 제2파장변환체는 (Sra,Bab)3SicOdNe:Eu2 +으로 표현될 수도 있다. 이때, a와 b는 1 내지 4일 수 있고, c는 1 내지 8일 수 있고, d는 1 내지 8일 수 있고, e는 1 내지 8일 수 있다. Eu는 0.01 내지 0.3일 수 있다. 일 예로, 제2파장변환체는 (Sr,Ba, Mg)3Si6O3N8F:Eu2+로 표현될 수 있다.
도 4를 참고하면, 제3파장변환체는 여기광을 일부 흡수하여 제3발광파장(Red)에서 발광할 수 있다. 제3발광파장은 620nm 내지 650nm에서 제3발광피크(P3)를 갖고, 반치폭(F3)은 75nm 내지 90nm일 수 있다.
제3파장변환체는 (MII)AlSiN3:Eu2 +로 표현될 수 있다. 이때, MII 는 Sr, Ba, Ca, Mg 중 적어도 하나일 수 있다. 일 예로, 제3파장변환체는 (Sra,Cab)AlcSidNe:Eu2 +으로 표현될 수 있으며, a와 b는 0.5 내지 3일 수 있고, c는 0.5 내지 3일 수 있고, d는 0.5 내지 3일 수 있고, e는 1 내지 5일 수 있다. Eu는 0.01 내지 0.03일 수 있다.
도 5는 도 1의 발광장치에 구현된 백색광의 발광 스펙트럼 및 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 발광 스펙트럼이고, 도 6은 도 1의 발광장치에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표 및 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표이다.
도 5를 참고하면, 질화물 계열인 제1 내지 제3파장변환체(All nitride)에 의해 변환된 혼합광의 발광 스펙트럼은 약 480nm 내지 730nm의 발광 파장을 가질 수 있다. 혼합광은 약 530nm 내지 580nm에서 발광 피크를 가질 수 있으며, 발광피크의 반치폭은 110nm이상일 수 있다.
따라서, 질화물 계열인 제1 내지 제3파장변환체를 이용하여 연색성이 우수한 백색광을 생성할 수 있다. 실시 예는 제1발광파장의 제1구간의 발광 강도를 제2파장변환체에 의해 보강하여 연색성이 우수한 발광 스펙트럼을 얻을 수 있다.
실시 예의 발광 스펙트럼은 종래 형광체(Ref.)를 이용한 백색광의 발광 스펙트럼과 유사할 수 있다. 여기서, 종래 형광체(Ref.)는 제1파장변환체와 제3파장변환체는 그대로 사용하고, 제2파장변환체 대신 실리케이트 형광체를 이용한 형광체 조합일 수 있다.
실리케이트 형광체는 제2발광파장과 유사한 파장 범위를 갖고 550nm 내지 560nm에서 발광피크를 가질 수 있다. 실리케이트 형광체는 (MII)2SiO4:Eu2 +로 표현될 수 있고, MII는 Sr, Ba, Ca 중 적어도 하나일 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것이고 종래 형광체는 조합되는 3개의 형광체 중 적어도 하나 이상이 실리케이트 형광체인 구성을 모두 포함할 수 있다.
도 6을 참고하면, 실시 예에 의해 구현된 혼합광의 CIE 색좌표와 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표는 모두 백색광 영역임을 알 수 있다.
도 7은 온도 변화에 따라 YAG 형광체, 질화물 형광체, 및 실리케이트 형광체의 휘도 변화를 측정한 그래프이고, 도 8은 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 광속 변화를 측정한 그래프이고, 도 9는 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cx좌표 변화를 측정한 그래프이고, 도 10은 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cy좌표 변화를 측정한 그래프이다.
도 7을 참고하면, 온도가 상승할수록 YAG 형광체, 및 실리케이트 형광체는 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다. 특히, 실리케이트 형광체는 온도가 100℃를 넘는 구간부터 급격히 휘도가 감소하여 200℃인 경우 휘도 변화율이 20%인 것을 알 수 있다. 이에 반해, 질화물 형광체인 제1 내지 제3파장변환체는 온도가 200℃인 경우에도 거의 변화가 없음을 알 수 있다. 따라서, 질화물 형광체인 제1 내지 제3파장변환체를 이용하는 경우 열 특성이 우수한 발광장치를 제작할 수 있다.
도 8을 참고하면, 시간이 경과할수록 종래 형광체는 급격히 광속이 감소함을 알 수 있다. 이는 실리케이트 형광체의 열화 때문인 것으로 판단된다. 도 9 및 도 10을 참고하면, 시간이 경과할수록 종래 형광체의 Cx, Cy 색좌표는 실시 예(All)의 Cx, Cy 색좌표에 비해 상대적으로 급격히 변화하는 것을 알 수 있다.
또한, 도 11 내지 도 13와 같이 85℃ 의 고온과 85%의 고습 조건하에서도 실시 예의 광속, 색좌표에 비해 종래 형광체의 광속, 색좌표가 급격히 변화하는 것을 알 수 있다.
이러한 결과를 종합할 때, 파장변환체를 모두 질화물 계열로 조합하는 경우 실리케이트 형광체를 조합한 경우에 비해, 휘도, 광속, 색좌표 면에서 더 우수함을 알 수 있다.
도 14는 도 1의 발광소자의 개념도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이다.
도 14를 참고하면, 발광소자(100)의 기판(110)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
버퍼층(112)은 기판(110) 상에 구비된 발광 구조물과 기판(110)의 격자 부정합을 완화할 수 있다. 버퍼층(112)은 기판(110) 상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층(112)은 제1반도체층(130)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
기판(110) 상에 구비되는 발광 구조물은 제1반도체층(130), 활성층(140), 및 제2반도체층(160)을 포함한다. 일반적으로 상기와 같은 발광 구조물은 기판(110)을 절단하여 복수 개로 분리될 수 있다.
제1반도체층(130)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체일 수 있으며, 제1반도체층(130)에 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1반도체층(130)은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1반도체층(130)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(140)은 제1반도체층(130)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)과 제2반도체층(160)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(140)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 본 실시 예에서 발광 파장에는 제한이 없다.
활성층(140)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(140)의 구조는 이에 한정하지 않는다.
활성층(140)은 복수 개의 우물층 및 장벽층이 교대로 배치되는 구조를 가질 수 있다. 우물층과 장벽층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가질 수 있고, 장벽층의 에너지 밴드갭은 우물층의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.
제2반도체층(160)은 활성층(140) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2반도체층(160)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제2반도체층(160)은 Inx5Aly2Ga1 -x5- y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2반도체층(160)은 p형 반도체층일 수 있다.
활성층(140)과 제2반도체층(160) 사이에는 전자 차단층(EBL, 150)이 배치될 수 있다. 전자 차단층(150)은 제1반도체층(130)에서 공급된 전자가 제2반도체층(160)으로 빠져나가는 흐름을 차단하여, 활성층(140) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다. 전자 차단층(150)의 에너지 밴드갭은 활성층(140) 및/또는 제2반도체층(160)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.
전자 차단층(150)은 Inx1Aly1Ga1 -x1- y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
제1전극(180)은 일부가 노출된 제1반도체층(130)상에 형성될 수 있다. 또한, 제2반도체층(160)상에는 제2전극(170)이 형성될 수 있다. 제1전극(180)과 제2전극(190)은 다양한 금속 및 투명전극이 모두 적용될 수 있다. 제1전극(180)과 제2전극(170)은 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 필요에 따라 오믹 전극층을 더 포함할 수 있다.
도 15를 참고하면, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(10)는 제1리드프레임(11), 제2리드프레임(12), 발광소자(100), 파장변환층(200), 및 몸체(13)를 포함한다.
발광소자(100)는 청색 또는 자외선 파장대의 광을 방출하는 다양한 구조의 발광소자가 적용될 수 있다. 또한, 발광소자(100)는 도 14에서 설명한 구성이 그대로 적용될 수도 있다. 발광소자(100)는 제1리드프레임(11)과 제2리드프레임(12)에 전기적으로 연결된다. 발광소자(100)와 제1, 제2리드프레임(11, 12)의 전기적 연결은 발광소자의 전극 구조(수직형 또는 수평형)에 따라 변형될 수 있다.
몸체(13)는 제1리드프레임(11) 및 제2리드프레임(12)을 고정하고, 발광소자(100)가 노출되는 캐비티(13a)를 포함한다. 몸체(13)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다.
파장변환층(200)은 캐비티(13a) 내에 배치되고, 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)를 포함한다. 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)는 광 투과성 수지(204)에 5wt% 내지 40wt%의 함량으로 분산될 수 있다. 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)는 전술한 특징을 그대로 포함할 수 있다.
실시 예의 발광 장치 또는 발광소자 패키지는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등의 광학 부재를 더 포함하여 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또한, 실시 예의 발광 소자는 표시 장치, 조명 장치, 지시 장치에 더 적용될 수 있다.
이 때, 표시 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출한다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치된다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치된다.
그리고, 조명 장치는 기판과 실시 예의 발광 소자를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 더욱이 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명 실시 예는 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 실시 예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명 실시 예가 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (13)

  1. 여기광을 방출하는 발광소자;
    상기 여기광을 일부 흡수하고 제1발광파장을 갖는 제1파장변환체;
    상기 여기광을 일부 흡수하고 제2발광파장을 갖는 제2파장변환체; 및
    상기 여기광을 일부 흡수하고 제3발광파장을 갖는 제3파장변환체를 포함하고,
    상기 제1발광파장은 530nm 내지 540nm에서 제1발광피크를 갖고, 상기 제2발광파장은 550nm 내지 560nm에서 제2발광피크를 갖고, 상기 제3발광파장은 620nm 내지 650nm에서 제3발광피크를 갖고,
    상기 제1 내지 제3파장변환체는 질화물계 형광체이고,
    상기 제1발광파장은 570nm 내지 610nm에서 서브 발광피크를 갖는 발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1발광피크의 반치폭은 상기 제2발광피크의 반치폭보다 큰 발광장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1발광피크의 반치폭은 105nm 내지 115nm이고, 제2발광피크의 반치폭은 80nm 내지 90nm인 발광장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3발광피크의 반치폭은 75nm 내지 90nm인 발광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2발광피크는 상기 제1발광피크와 서브 발광피크의 사이에 위치하는 발광장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1발광피크와 서브 발광피크의 강도비는 4:2.5 내지 4:3.5인 발광장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1파장변환체는 하기 관계식 1을 만족하는 발광장치.
    [관계식 1]
    LaxSiyNz:Ce3+
    이때, x는 2.5 내지 3.5일 수 있고, y는 5 내지 7일 수 있고, z는 9 내지 13일 수 있다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2파장변환체는 하기 관계식 2를 만족하는 발광장치.
    [관계식 2]
    (Sra,Bab)3SicOdNe:Eu2+
    이때, a와 b는 1 내지 4일 수 있고, c는 1 내지 8일 수 있고, d는 1 내지 8일 수 있고, e는 1 내지 8일 수 있다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제3파장변환체는 하기 관계식 3을 만족하는 발광장치.
    [관계식 3]
    (Sra,Cab)AlcSidNe:Eu2+
    이때, a와 b는 0.5 내지 3일 수 있고, c는 0.5 내지 3일 수 있고, d는 0.5 내지 3일 수 있고, e는 1 내지 5일 수 있다.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3파장변환체, 및 광 투과성 수지를 포함하는 파장변환층을 포함하는 발광장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3파장변환체의 합 100wt%를 기준으로,
    상기 제1파장변환체는 30wt% 내지 80wt%의 함량을 갖고,
    상기 제2파장변환체는 10wt% 내지 65.5wt%의 함량을 갖고,
    상기 제3파장변환체는 0.5wt% 내지 10%의 함량을 갖는 발광장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 발광소자 및 파장변환층을 수용하는 캐비티가 형성된 몸체를 포함하는 발광장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3파장변환체의 전체 함량은 상기 파장변환층 전체 함량의 5wt% 내지 40wt%인 발광장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4963705B2 (ja) * 2006-08-14 2012-06-27 株式会社フジクラ 発光デバイス及び照明装置
JP2013041876A (ja) * 2011-08-11 2013-02-28 Mitsubishi Chemicals Corp 白色発光装置および半導体発光システム
KR20130103360A (ko) * 2012-03-09 2013-09-23 가부시끼가이샤 도시바 백색 발광 장치
KR101417874B1 (ko) * 2013-10-02 2014-07-09 지엘비텍 주식회사 고연색성 백색 발광 소자
JP2015046607A (ja) * 2014-10-01 2015-03-12 シャープ株式会社 発光装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH545698A (ko) * 1971-11-01 1974-02-15
GB1437950A (en) 1972-08-22 1976-06-03 Unilever Ltd Detergent compositions
DE10036940A1 (de) * 2000-07-28 2002-02-07 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Lumineszenz-Konversions-LED
US7094362B2 (en) 2003-10-29 2006-08-22 General Electric Company Garnet phosphor materials having enhanced spectral characteristics
US8040041B2 (en) * 2008-01-21 2011-10-18 Nichia Corporation Light emitting apparatus
CN101939857B (zh) * 2008-02-07 2013-05-15 三菱化学株式会社 半导体发光装置、背光源、彩色图像显示装置以及这些中使用的荧光体
JP5682104B2 (ja) 2008-09-05 2015-03-11 三菱化学株式会社 蛍光体及びその製造方法と、その蛍光体を用いた蛍光体含有組成物及び発光装置、並びに、その発光装置を用いた画像表示装置及び照明装置
JP4974310B2 (ja) 2010-10-15 2012-07-11 三菱化学株式会社 白色発光装置及び照明器具
EP2753150A4 (en) 2011-09-02 2016-05-18 Citizen Electronics LIGHTING METHOD, AND LUMINESCENT DEVICE
CN104884573B (zh) * 2012-12-26 2018-03-06 三菱化学株式会社 荧光体、使用了该荧光体的含荧光体组合物和发光装置、以及使用了该发光装置的图像显示装置和照明装置
JP6380826B2 (ja) * 2013-09-20 2018-08-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源装置
JP2017157621A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 豊田合成株式会社 白色発光装置
EP3893286B1 (en) * 2016-05-26 2023-01-18 Nichia Corporation Light emitting device
US10270015B1 (en) * 2017-01-13 2019-04-23 Nichia Corporation Light-emitting device
JP6558378B2 (ja) * 2017-01-13 2019-08-14 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP2019016632A (ja) * 2017-07-04 2019-01-31 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6940764B2 (ja) * 2017-09-28 2021-09-29 日亜化学工業株式会社 発光装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4963705B2 (ja) * 2006-08-14 2012-06-27 株式会社フジクラ 発光デバイス及び照明装置
JP2013041876A (ja) * 2011-08-11 2013-02-28 Mitsubishi Chemicals Corp 白色発光装置および半導体発光システム
KR20130103360A (ko) * 2012-03-09 2013-09-23 가부시끼가이샤 도시바 백색 발광 장치
KR101417874B1 (ko) * 2013-10-02 2014-07-09 지엘비텍 주식회사 고연색성 백색 발광 소자
JP2015046607A (ja) * 2014-10-01 2015-03-12 シャープ株式会社 発光装置

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