WO2017039406A1 - Biomaterial for led device using fluorescence protein, method for preparing same, and white led device using same - Google Patents

Biomaterial for led device using fluorescence protein, method for preparing same, and white led device using same Download PDF

Info

Publication number
WO2017039406A1
WO2017039406A1 PCT/KR2016/009881 KR2016009881W WO2017039406A1 WO 2017039406 A1 WO2017039406 A1 WO 2017039406A1 KR 2016009881 W KR2016009881 W KR 2016009881W WO 2017039406 A1 WO2017039406 A1 WO 2017039406A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
led device
biomaterial
white
present
fluorescent protein
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/009881
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
프래탑 래디 말렘시바
석줄기
박현수
정성훈
김종환
박진호
Original Assignee
영남대학교 산학협력단
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
Application filed by 영남대학교 산학협력단 filed Critical 영남대학교 산학협력단
Publication of WO2017039406A1 publication Critical patent/WO2017039406A1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Abstract

The present invention relates to a biomaterial for an LED device and a white light emitting diode (LED) device using the same. The present invention can provide: an eco-friendly biomaterial for an LED device, the biomaterial containing no harmful substances by containing red, green, and yellow fluorescence proteins, composed of an organic material, at a predetermined ratio; a method for preparing the same; and a white LED device.

Description

형광 단백질을 이용한 LED 소자용 바이오 물질, 그 제조 방법 및 이를 이용한 백색 LED 소자Biomaterials for LED devices using fluorescent proteins, methods of manufacturing the same and white LED devices using the same
본 발명은 LED 소자용 바이오 물질 및 이를 이용한 백색 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 "LED"라 함) 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기물질로 이루어진 형광 단백질을 이용하여 청색 영역의 빛을 백색광으로 변환하는 바이오 물질, 그 제조 방법 및 이를 이용한 백색 LED 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a biomaterial for an LED device and a white light emitting diode (LED) device using the same, and more particularly to white light in a blue region using a fluorescent protein made of an organic material. The present invention relates to a biomaterial, a method of manufacturing the same, and a white LED device using the same.
LED 소자를 이용한 조명은 전기에너지 대비 빛에너지 변환 효율이 약 90%로 높은 효율을 갖고, 작동시간이 5만시간 이상으로 긴 수명을 갖고 있다. 그리고 초박형 설계가 가능하기 때문에 응용이 가능한 제품이 범위가 넓고, 충격에 강해 내구성 및 안정성이 뛰어난 장점이 있다. LED 소자는 고효율, 장수명, 초박형 구조 및 내구성 등과 같은 장점을 바탕으로 백열등 및 형광등과 같은 기존의 조명을 대체하고 있다.Lighting using LED devices has a high efficiency of about 90% of light energy conversion efficiency compared to electric energy, and has a long service life of 50,000 hours or more. And because of its ultra-thin design, the range of products that can be applied is wide, and it is strong in shock and has excellent durability and stability. LED devices are replacing conventional lighting such as incandescent and fluorescent lamps with the advantages of high efficiency, long life, ultra-thin structure and durability.
LED는 방출하는 빛의 파장에 따라 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED 및 자외선을 방출하는 UV LED 등으로 구분할 수 있다. LED를 이용하여 백색광을 생성하는 방법으로는 단순한 구조 및 높은 색 안정성으로 인하여 LED와 빛의 파장을 변환하는 형광체를 조합하는 방식이 널리 이용되고 있으며, 광원으로는 광원 자체의 파장을 이용할 수 있는 청색 LED가 많이 사용된다.LEDs can be classified into red LEDs, green LEDs, blue LEDs, and UV LEDs emitting ultraviolet rays, depending on the wavelength of light emitted. As a method of generating white light using an LED, a combination of an LED and a phosphor converting light wavelengths is widely used due to its simple structure and high color stability. LEDs are used a lot.
대표적인 청색 LED로는 AlN, GaN 및 InN 등과 같은 3족 질화물계 반도체를 기반한 LED가 있으며, 특히 GaN를 기반으로 한 LED는 약 450-500nm 파장의 빛을 생성하기 때문에 백색광의 광원으로서 유용한 특징을 갖는다.Representative blue LEDs include LEDs based on group III nitride semiconductors such as AlN, GaN, and InN. In particular, GaN-based LEDs have useful characteristics as light sources of white light because they generate light having a wavelength of about 450-500 nm.
도 1은 종래 기술에 의한 백색 LED 소자(10)를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a white LED device 10 according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 백색 LED 소자(10)는 전극(121)이 형성된 PCB기판(120), PCB 기판 상에 구비된 청색 LED(100), 청색 LED(100)와 전극(121)을 연결하는 와이어(110) 및 청색 LED(100) 상에 형성된 황색 형광체(200)를 포함한다. 종래 기술에 의한 백색 LED 소자(10)는 청색 LED(100)와 함께 수지(resin) 또는 에폭시(epoxy)와 결합한 황색 형광체(200, yellow phosphor, YAG:Ce)를 이용한다. 청색 LED(100)에 의해 생성된 청색광은 황색 형광체(200)를 여기하고, 여기된 황색 형광체(200)가 생성하는 적색광 및 녹색광 영역의 빛과 함께 백색광을 이루게 된다.As shown in FIG. 1, the white LED device 10 according to the related art includes a PCB substrate 120 on which electrodes 121 are formed, a blue LED 100 provided on a PCB substrate, a blue LED 100, and an electrode. A wire 110 connecting the 121 and a yellow phosphor 200 formed on the blue LED 100. The white LED device 10 according to the related art uses a yellow phosphor (200, yellow phosphor, YAG: Ce) combined with a resin or epoxy together with the blue LED 100. The blue light generated by the blue LED 100 excites the yellow phosphor 200, and forms white light together with the red and green light generated by the excited yellow phosphor 200.
도 2는 종래 기술에 의한 백색 LED 소자(10)의 발광 특성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing the light emission characteristics of the white LED device 10 according to the prior art.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 백색 LED 소자(10)가 생성하는 빛의 스펙트럼은 365~500nm 파장의 제1 영역과 500~750nm 사이의 제2 영역으로 구분할 수 있다. 제1 영역은 청색 LED에 의해 생성되는 빛의 파장으로 에너지가 비교적 짧은 파장의 영역에 집중되고, 제2 영역은 청색 LED에 의해 여기된 황색 형광체가 생성하는 빛의 파장으로 에너지가 비교적 긴 파장의 영역으로 분포된다. 백색 LED 소자(10)는 제1 영역과 제2 영역에 걸친 빛이 생성되면서 백색광을 방출할 수 있다.As shown in FIG. 2, the spectrum of light generated by the white LED device 10 according to the related art may be divided into a first region having a wavelength of 365 to 500 nm and a second region between 500 to 750 nm. The first region is a wavelength of light generated by a blue LED and is concentrated in a region of relatively short wavelength, and the second region is a wavelength of light generated by a yellow phosphor excited by a blue LED. Distributed into areas. The white LED device 10 may emit white light while light is generated across the first area and the second area.
그러나 종래 황색 형광체(200) 및 이를 이용한 백색 LED 소자(10)는 환경에 유해한 금속물질, 무기물 및 화학물질 등을 포함하고, 색온도가 높은 특성으로 인하여 적색 스펙트럼 영역에 에너지가 높아 효율 감소 및 발열량이 높고, 높은 발열에 따라 황색 형광체(200)의 수명이 짧아지고, 비싼 레진 및 에폭시를 사용하는 문제점이 있다.However, the conventional yellow phosphor 200 and the white LED device 10 using the same include metals, inorganics, and chemicals that are harmful to the environment, and have high energy in the red spectral region due to high color temperature. High and high heat generation shortens the life of the yellow phosphor 200, there is a problem using expensive resin and epoxy.
본 발명의 목적은 환경에 유해한 물질을 함유하지 않은 친환경적인 LED 소자용 바이오 물질, 그 제조 방법 및 이를 이용한 백색 LED 소자를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an eco-friendly biomaterial for an LED device, a method of manufacturing the same, and a white LED device using the same, which does not contain a material harmful to the environment.
본 발명의 다른 목적은 색온도가 높지 않은 LED 소자용 바이오 물질, 그 제조 방법 및 이를 이용한 백색 LED 소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a biomaterial for an LED device having a high color temperature, a method of manufacturing the same, and a white LED device using the same.
본 발명의 다른 목적은 제조비용이 낮은 LED 소자용 바이오 물질, 그 제조 방법 및 이를 이용한 백색 LED 소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a biomaterial for an LED device having a low manufacturing cost, a method of manufacturing the same, and a white LED device using the same.
본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질은 제1 비율의 적색 형광 단백질, 제2 비율의 녹색 형광 단백질 및 제3 비율의 황색 형광 단백질을 포함할 수 있다.The biomaterial for an LED device according to an embodiment of the present invention may include a first ratio of red fluorescent protein, a second ratio of green fluorescent protein, and a third ratio of yellow fluorescent protein.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 형광 물질은 난백(Egg white)을 더 포함할 수 있다.In addition, the fluorescent material for an LED device according to an embodiment of the present invention may further include egg white.
본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질의 제조 방법은, 적색, 녹색, 황색 형광 단백질을 혼합하는 단계, 상기 형광 단백질 혼합물과 난백(Egg-white)을 교반하여 교반물을 형성하는 단계 및 상기 교반물에 계면활성제를 첨가하여 침전물을 생성하고 수집하는 단계를 포함할 수 있다.The method of manufacturing a biomaterial for an LED device according to an embodiment of the present invention includes mixing red, green, and yellow fluorescent proteins, stirring the fluorescent protein mixture and egg-white to form a stirred substance, and Adding a surfactant to the agitate may include generating and collecting a precipitate.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질의 제조 방법은 상기 침전물을 건조하여 파우더로 생성하는 단계 및 상기 파우더를 수지와 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing a bio-material for an LED device according to an embodiment of the present invention may further comprise the step of drying the precipitate to produce a powder and mixing the powder with a resin.
본 발명의 실시예에 따른 백색 LED 소자는 상기 어느 하나의 LED 소자용 바이오 물질 및 청색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있다.The white LED device according to the embodiment of the present invention may include any one of the biomaterial for the LED device and a light emitting diode emitting blue light.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 백색 LED 소자는 상기 발광 다이오드 상에 형성된 폴리에틸렌을 포함하고, 상기 LED 소자용 바이오 물질은 상기 폴리에틸렌 상에 형성될 수 있다.In addition, the white LED device according to an embodiment of the present invention includes a polyethylene formed on the light emitting diode, the biomaterial for the LED device may be formed on the polyethylene.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 백색 LED 소자는 상기 발광 다이오드 상에 구비된 렌즈를 포함하고, 상기 LED 소자용 바이오 물질은 상기 렌즈 내측면에 형성될 수 있다.In addition, the white LED device according to an embodiment of the present invention includes a lens provided on the light emitting diode, the biomaterial for the LED device may be formed on the inner surface of the lens.
본 발명에 따른 LED용 바이오 물질은 유기물질인 형광 단백질을 포함함으로써 친환경적인 LED 소자용 바이오 물질, 그 제조 방법 및 백색 LED 소자를 제공할 수 있다.The biomaterial for LEDs according to the present invention may provide an environmentally friendly biomaterial for LED devices, a method for manufacturing the same, and a white LED device by including a fluorescent protein as an organic material.
또한, 본 발명에 따른 LED용 바이오 물질은 적색, 녹색, 청색 형광 단백질의 배합 비율을 조절함으로써 백색에 가까운 백색광을 생성할 수 있는 백색 LED 소자를 제공할 수 있다.In addition, the biomaterial for LEDs according to the present invention may provide a white LED device capable of generating white light close to white by adjusting the mixing ratio of red, green, and blue fluorescent proteins.
도 1은 종래 기술에 의한 LED 소자를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a LED device according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 의한 LED 소자가 생성하는 빛의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a spectrum of light generated by the LED device according to the prior art.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 형광 단백질을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a fluorescent protein according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 형광 단백질의 여기 및 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing excitation and emission spectra of fluorescent proteins according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질의 제조 과정을 나타내는 도면이다.5 is a view showing a manufacturing process of a biomaterial for an LED device according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질의 제조 과정을 나타내는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a biomaterial for an LED device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제1 실시예, 도 8은 본 발명의 제2 실시예, 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백색 LED 소자를 나타내는 도면이다.7 is a view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 8 is a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a white LED device according to the third embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자가 상온(room temperature) 및 고온(above temperature)에서 생성하는 빛의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a spectrum of light generated by an LED device according to an embodiment of the present invention at room temperature and above temperature.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 형광 단백질(310)을 나타내는 도면이다.3 illustrates a fluorescent protein 310 according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 형광 단백질은 녹색 형광 단백질(311), 황색 형광 단백질(312) 및 적색 형광 단백질(313)을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3, the fluorescent protein according to the present invention may include a green fluorescent protein 311, a yellow fluorescent protein 312, and a red fluorescent protein 313.
일반적으로 백색 LED 소자(10)용 형광체로는 청색 LED(100)가 생성하는 빛의 파장과 혼합될 때 백색에 가까운 스펙트럼을 가질 수 있는 황색 형광체(200)를 사용한다. 본 발명의 실시예에 따른 바이오 물질(300)은 황색 형광 단백질(312)을 기본적으로 포함할 수 있지만, 반드시 황색 형광 단백질(312)에 한정되는 것은 아니고 적색 형광 단백질(313) 또는 녹색 형광 단백질(311) 등 다양한 색상의 형광 단백질(310)을 포함할 수도 있다.In general, as the phosphor for the white LED device 10, when the blue LED 100 is mixed with the wavelength of the light generated, the yellow phosphor 200 which may have a spectrum close to white is used. The biomaterial 300 according to the embodiment of the present invention may basically include the yellow fluorescent protein 312, but is not necessarily limited to the yellow fluorescent protein 312, and the red fluorescent protein 313 or the green fluorescent protein ( 311) may include fluorescent proteins 310 of various colors.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 형광 단백질(310)의 여기 및 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도 4a 내지 4c는 녹색, 황색 및 적색 형광 단백질(311, 312, 313)이 여기되는 빛의 스펙트럼을 나타내는 도면이고, 도 4d 내지 4f는 여기된 녹색, 황색 및 적색 형광 단백질(311, 312, 313)의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating excitation and emission spectra of fluorescent protein 310 according to an embodiment of the present invention. 4A to 4C show spectra of light to which green, yellow and red fluorescent proteins 311, 312 and 313 are excited, and FIGS. 4D to 4F show excited green, yellow and red fluorescent proteins 311, 312 and 313. Is a diagram showing an emission spectrum of?).
도 4a 내지 4c에 도시된 바와 같이, 녹색, 황색 및 적색 형광 단백질(311, 312, 313)은 각 여기되는 스펙트럼의 분포에서 다소 차이가 있지만, 공통적으로 500~530nm 영역의 파장에서 가장 높은 강도(이하 '피크 강도'라 함)를 나타내며, 550nm 이상의 파장에서는 매우 낮은 강도를 나타낸다.As shown in Figs. 4A to 4C, the green, yellow and red fluorescent proteins 311, 312 and 313 differ slightly in the distribution of the respective excited spectra, but in general have the highest intensity at wavelengths in the 500-530 nm region. Hereinafter referred to as 'peak intensity', and shows a very low intensity at a wavelength of 550 nm or more.
도 4d 내지 4f에 도시된 바와 같이, 여기된 녹색, 황색 및 적색 형광 단백질(311, 312, 313)은 피크 강도의 파장이 500~550nm 사이에 분포되어 있고, 500nm 이하의 파장에서는 매우 낮은 강도를 나타낸다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 형광 단백질(310)은 550nm 보다 짧은 파장의 빛을 흡수하여 500nm 보다 긴 파장의 빛을 방출하는 특징을 갖는다.As shown in Figs. 4D to 4F, the excited green, yellow and red fluorescent proteins 311, 312 and 313 have a wavelength of peak intensity distributed between 500 and 550 nm, and have very low intensity at wavelengths of 500 nm or less. Indicates. That is, as shown in FIG. 4, the fluorescent protein 310 according to the exemplary embodiment of the present invention absorbs light having a wavelength shorter than 550 nm and emits light having a wavelength longer than 500 nm.
본 발명의 실시예에 따른 형광 단백질(310)은 각 색상 별로 피크 강도의 파장 및 스펙트럼의 분포가 다르므로 청색 LED(100)가 방출하는 빛의 스펙트럼에 따라 형광 단백질(310)들 중 하나 이상을 선택 및 조합함으로써 백색광을 생성할 수 있다.도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질(300)의 제조 과정을 나타내는 도면이다.도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 소자용 바이오 물질(300)는 제1 비율의 적색 형광 단백질(313), 제2 비율의 녹색 형광 단백질(311) 및 제3 비율의 황색 형광 단백질(312)을 포함할 수 있다. 혼합된 형광 단백질(314)의 구성 비율은 청색 LED(100)의 스펙트럼과 혼합될 때 백색광을 생성할 수 있도록 녹색, 황색 및 적색 형광 단백질(311, 312, 313)을 각 2:4:1로 혼합할 수 있다. 상기와 같은 비율로 혼합될 경우, 도 4에 도시된 녹색, 황색 및 적색 형광 단백질(311, 312, 313)의 발광 스펙트럼이 형광 단백질(310)의 각 비율에 따라 조절된다. 도 5에는 2:4:1의 혼합 비율이 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니고 청색 LED(10)의 발광 스펙트럼 및 형광 단백질(310)의 발광 스펙트럼에 따라 적절히 혼합 비율을 조절할 수 있다. Since the fluorescent protein 310 according to the embodiment of the present invention has a different wavelength and spectrum distribution of peak intensity for each color, one or more of the fluorescent proteins 310 may be selected according to the spectrum of light emitted from the blue LED 100. White light can be generated by selection and combination. FIG. 5 is a view illustrating a manufacturing process of a biomaterial 300 for an LED device according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, an LED according to the present invention is illustrated. The device biomaterial 300 may include a first ratio of red fluorescent protein 313, a second ratio of green fluorescent protein 311, and a third ratio of yellow fluorescent protein 312. The composition ratio of the mixed fluorescent protein 314 is 2: 4: 1 for green, yellow, and red fluorescent proteins 311, 312, 313 to produce white light when mixed with the spectrum of the blue LED 100. You can mix. When mixed in the above ratio, the emission spectra of the green, yellow, and red fluorescent proteins 311, 312, and 313 shown in FIG. 4 are adjusted according to each ratio of the fluorescent protein 310. Although a mixing ratio of 2: 4: 1 is illustrated in FIG. 5, the mixing ratio is not necessarily limited thereto, and the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the emission spectrum of the blue LED 10 and the emission spectrum of the fluorescent protein 310.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질(300)은 형광 단백질(310)의 혼합 비율을 조절함으로써 다양한 색온도의 백색광을 생성할 수 있다.In particular, the biomaterial 300 for the LED device according to the embodiment of the present invention may generate white light having various color temperatures by adjusting the mixing ratio of the fluorescent protein 310.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질(300)은 형광 단백질(310)과 난백(320, egg-white)을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 5, the biomaterial 300 for the LED device according to the embodiment of the present invention may include a fluorescent protein 310 and an egg white (eg, egg-white).
본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질(300)의 제조 과정에 대해 구체적으로 살펴보면, 자력교반기(Magnetic Stirrer) 등과 같은 교반기를 이용하여 글라스에 담긴 50mL의 난백(320)을 4시간 동안 교반(攪拌)한다. 난백(320)의 교반이후 혼합된 형광 단백질(314)을 넣고 다시 교반한다. 혼합된 형광 단백질(314)과 교반된 난백(320)은 수용성이기 때문에 용액의 형태로 존재한다. 상기 용액으로부터 바이오 물질(300)을 추출하기 위해 계면활성제(330)를 첨가한다. 계면활성제(330)는 이온 교환 반응(ion-exchange reaction)을 통해 난백(320)과 형광 단백질(310)의 결합력을 강화시키고, 침전반응을 일으켜 난백(320)과 결합된 형광 단백질(310)의 침전물(350)을 생성시킨다. 상기 침전물(350)을 청색 LED(100) 상에 도포함으로써 LED 소자용 바이오 물질(300)로 사용할 수 있다.Looking at the manufacturing process of the LED device biomaterial 300 according to an embodiment of the present invention in detail, using a stirrer, such as a magnetic stirrer (Magnetic Stirrer) and stirred in a glass 50mL egg white 320 for 4 hours (Iii) After stirring the egg white 320, the mixed fluorescent protein 314 is added and stirred again. The mixed fluorescent protein 314 and stirred egg white 320 are in the form of a solution because they are water soluble. A surfactant 330 is added to extract the biomaterial 300 from the solution. The surfactant 330 enhances the binding force between the egg white 320 and the fluorescent protein 310 through an ion-exchange reaction, and causes a precipitation reaction to cause the fluorescent protein 310 to be combined with the egg white 320. Generates a precipitate 350. The deposit 350 may be applied to the blue LED 100 to be used as the biomaterial 300 for the LED device.
난백(320)에는 단백질, DNA 및 RNA가 포함되어 있고, 난백(320)과 교반된 형광 단백질(310)은 난백(320)에 포함된 DNA와 교차결합(cross-link)을 이룬다. 난백(320)과 교차결합을 이루는 형광 단백질(310)은 70℃ 이상의 고온에서도 안정된 형광 특성을 유지할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 바이오 물질(300)은 고온에서의 안정성을 기초로 침전물(350)을 수집하여 건조한 후 파우더의 형태로 제작될 수도 있다.The egg white 320 includes proteins, DNA and RNA, and the egg white 320 and the stirred fluorescent protein 310 cross-link with the DNA contained in the egg white 320. The fluorescent protein 310 crosslinking with the egg white 320 may maintain stable fluorescence even at a high temperature of 70 ° C. or higher. Therefore, the biomaterial 300 according to the embodiment of the present invention may be manufactured in the form of powder after collecting and drying the precipitate 350 based on stability at high temperature.
도 5에 도시된 본 발명의 실시예에서는 세틸트리메틸암모니움(330, Cetyltrimethylammonium, CTMA)을 계면활성제로 첨가하지만 이온 교환 반응 및 침전반응을 일으킬 수 있는 것이라면 다른 종류의 계면활성제를 첨가하더라도 무방하다.In the embodiment of the present invention shown in FIG. 5, cetyltrimethylammonium (330, Cetyltrimethylammonium, CTMA) may be added as a surfactant, but other types of surfactant may be added as long as it can cause an ion exchange reaction and a precipitation reaction.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질(300)의 제조 방법(20)을 나타내는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method 20 of manufacturing a biomaterial 300 for an LED device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질(300)의 제조 방법(20)은 녹색, 황색 및 적색 형광 단백질(311, 312, 313)을 혼합하는 단계(21), 혼합된 형광 단백질(314)과 난백(320)을 교반하여 교반물을 형성하는 단계(22), 상기 교반물에 계면활성제(330, CTMA)를 첨가하여 침전물(350)을 생성하고 수집하는 단계(23) 및 침전물(350)을 청색 LED(100)에 도포하는 단계를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6A, the method 20 for manufacturing the biomaterial 300 for an LED device according to an exemplary embodiment of the present invention includes mixing green, yellow, and red fluorescent proteins 311, 312, and 313 (21). ), The mixed fluorescent protein 314 and the egg white 320 is stirred to form an agitation (22), and a surfactant (330, CTMA) is added to the agitator to generate and collect a precipitate (350). Step 23 and the deposit 350 may be applied to the blue LED (100).
또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 침전물(350)을 건조하여 파우더를 생성하는 단계(24), 상기 파우더를 수지(또는 에폭시)와 혼합하는 단계(25) 및 상기 파우더와 수지(또는 에폭시) 혼합물을 청색 LED(100)에 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, as shown in Figure 6b, drying the precipitate 350 to produce a powder (24), mixing the powder with a resin (or epoxy) (25) and the powder and resin (or epoxy) The method may further include applying the mixture to the blue LED 100.
도 7은 본 발명의 제1 실시예, 도 8은 본 발명의 제2 실시예, 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백색 LED 소자(10)를 나타내는 도면이다. 도 7a, 8a, 9a는 본 발명의 실시예에 따른 백색 LED 소자(10)를 나타내는 사시도이고, 도 7b, 8b, 9b는 a-a'을 따른 단면을 나타내는 도면이다. FIG. 7 shows a first embodiment of the present invention, FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows a white LED device 10 according to the third embodiment of the present invention. 7A, 8A, and 9A are perspective views showing a white LED device 10 according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 7B, 8B and 9B are cross-sectional views taken along the line a-a '.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 백색 LED 소자(10)는 중앙에 공동부가 형성된 PCB 기판(120), PCB 기판(120)의 상기 공동부 상에 형성된 전극(121), 전극(121) 사이의 상기 공동부 상에 형성된 청색 LED(100), 청색 LED(100)와 전극(121)을 전기적으로 연결하는 와이어(110) 및 청색 LED(100) 상에 형성된 LED 소자용 바이오 물질(300)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7, the white LED device 10 according to the embodiment of the present invention includes a PCB substrate 120 having a cavity formed in the center, an electrode 121 formed on the cavity of the PCB substrate 120, A blue LED 100 formed on the cavity between the electrodes 121, a wire 110 electrically connecting the blue LED 100 and the electrode 121, and a biotechnology for LED devices formed on the blue LED 100. It may include material 300.
상기 LED 소자용 바이오 물질(300)은 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 바이오 물질(300) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The biomaterial 300 for the LED device may include any one of the biomaterials 300 according to the embodiment of the present invention as described above.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 LED 소자(10)는 청색 LED(100)와 LED 소자용 바이오 물질(300) 사이에 형성된 폴리에틸렌(500)을 더 포함할 수 있다. 폴리에틸렌(500)은 청색 LED(100)가 생성하는 빛을 투과시키면서도 열전도율이 낮기 때문에 청색 LED(100)가 발산하는 열이 형광 단백질(310)로 전달되는 것을 감소시킨다. 따라서, 도 8에 도시된 실시예에 따른 백색 LED 소자(10)는 고온에서의 안정성이 향상된다.As shown in FIG. 8, the white LED device 10 according to another embodiment of the present invention may further include a polyethylene 500 formed between the blue LED 100 and the biomaterial 300 for the LED device. . Since the polyethylene 500 transmits the light generated by the blue LED 100 and has low thermal conductivity, the polyethylene 500 reduces the heat transmitted by the blue LED 100 to the fluorescent protein 310. Therefore, the white LED device 10 according to the embodiment shown in FIG. 8 has improved stability at high temperature.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 LED 소자(10)는 중앙에 공동부가 형성된 PCB 기판(120), PCB 기판(120)의 상기 공동부 상에 형성된 전극(121), 전극(121) 사이의 상기 공동부 상에 형성된 청색 LED(100), 청색 LED(100)와 전극(121)을 전기적으로 연결하는 와이어(110), 내측면이 청색 LED(100)로부터 소정 간격 이격되어 형성된 렌즈(400) 및 렌즈(400)의 내측면에 형성된 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질(300)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 9, the white LED device 10 according to another embodiment of the present invention includes a PCB substrate 120 having a cavity formed in the center thereof, and an electrode 121 formed on the cavity of the PCB substrate 120. , A blue LED 100 formed on the cavity between the electrodes 121, a wire 110 electrically connecting the blue LED 100 and the electrode 121, and an inner surface of the blue LED 100 from a blue LED 100. It may include the lens 400 and the biomaterial 300 for the LED device according to the embodiment of the present invention formed on the inner surface of the lens 400 spaced apart.
도 9에 도시된 실시예에 따른 백색 LED 소자(10)는 LED 소자용 바이오 물질(300)이 열을 발산하는 청색 LED(100)로부터 소정 간격 이격되어 있기 때문에 고온으로 인한 형광 단백질(310)의 성능 저하를 줄일 수 있다.In the white LED device 10 according to the embodiment illustrated in FIG. 9, the biomaterial 300 for the LED device is spaced apart from the blue LED 100 for dissipating heat, and thus, the white LED device 10 may have a high temperature. It can reduce performance degradation.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 백색 LED 소자(10)가 생성하는 빛의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.10 is a view showing a spectrum of light generated by the white LED device 10 according to an embodiment of the present invention.
*도 10a는 상온에서의 발광 스펙트럼을 나타내고, 도 10b는 70℃에서의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 백색 LED 소자(10)는 350~500nm 파장의 제1 영역, 500~750nm 파장의 제2 영역에 걸쳐 스펙트럼이 분산되어 있으며, 이는 도 2에 도시된 종래 기술에 의한 백색 LED 소자(10)의 발광 스펙트럼과 비교하여 유사한 특성을 보여준다.Fig. 10A shows the emission spectrum at room temperature, and Fig. 10B shows the emission spectrum at 70 ° C. As shown in FIG. 10, the white LED device 10 according to the exemplary embodiment of the present invention has a spectrum scattered over a first region of 350 to 500 nm and a second region of 500 to 750 nm. Compared with the emission spectrum of the white LED device 10 according to the prior art shown in Fig. Shows similar characteristics.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 LED 소자용 바이오 물질(300) 및 이를 이용한 백색 LED 소자(10)는 형광 단백질(310)을 이용함으로써 유해물질을 포함하지 않은 친환경적인 백색 LED 소자(10)를 제공할 수 있다.That is, the biomaterial 300 for the LED device and the white LED device 10 using the same according to the embodiment of the present invention use the fluorescent protein 310 to produce an eco-friendly white LED device 10 that does not contain harmful substances. Can provide.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, and the like described in the above embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. In addition, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, contents related to such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the above description has been made with reference to the embodiments, which are merely examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may be illustrated as above without departing from the essential characteristics of the present embodiments. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

Claims (7)

  1. 제1 비율의 적색 형광 단백질;A first ratio of red fluorescent protein;
    제2 비율의 녹색 형광 단백질; 및A second proportion of green fluorescent protein; And
    제3 비율의 황색 형광 단백질을 포함하는 LED 소자용 바이오 물질.A biomaterial for an LED device comprising a third ratio of yellow fluorescent protein.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    난백(Egg white)을 더 포함하는 LED 소자용 바이오 물질.A bio material for an LED device, further comprising egg white.
  3. 적색, 녹색, 황색 형광 단백질을 혼합하여 형광 단백질 혼합물을 형성하는 단계;Mixing the red, green, and yellow fluorescent proteins to form a fluorescent protein mixture;
    상기 형광 단백질 혼합물과 난백(Egg-white)을 교반하여 교반물을 형성하는 단계; 및Stirring the fluorescent protein mixture and egg-white to form a stirred solution; And
    상기 교반물에 계면활성제를 첨가하여 침전물을 생성하고 수집하는 단계를 포함하는 LED 소자용 바이오 물질의 제조 방법.The method of manufacturing a bio-material for an LED device comprising the step of adding a surfactant to the stirring to generate and collect the precipitate.
  4. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 침전물을 건조하여 파우더를 생성하는 단계; 및Drying the precipitate to produce a powder; And
    상기 파우더를 수지와 혼합하는 단계를 더 포함하는 LED 소자용 바이오 물질의 제조 방법.The method of manufacturing a bio-material for an LED device further comprising the step of mixing the powder with a resin.
  5. 청색광을 방출하는 발광 다이오드; 및A light emitting diode emitting blue light; And
    상기 발광 다이오드 상에 구비되는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 LED 소자용 바이오 물질을 포함하는 백색 LED 소자.A white LED device comprising the biomaterial for an LED device according to any one of claims 1 to 3, provided on the light emitting diode.
  6. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 발광 다이오드 상에 형성된 폴리에틸렌을 포함하고,Comprising polyethylene formed on the light emitting diode,
    상기 LED 소자용 바이오 물질은 상기 폴리에틸렌 상에 형성된 백색 LED 소자.The biomaterial for the LED device is a white LED device formed on the polyethylene.
  7. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 발광 다이오드 상에 구비된 렌즈를 포함하고,It includes a lens provided on the light emitting diode,
    상기 LED 소자용 바이오 물질은 상기 렌즈 내측면에 형성된 백색 LED 소자.The LED material biomaterial is a white LED device formed on the inner surface of the lens.
PCT/KR2016/009881 2015-09-04 2016-09-02 Biomaterial for led device using fluorescence protein, method for preparing same, and white led device using same WO2017039406A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0125437 2015-09-04
KR1020150125437A KR101770029B1 (en) 2015-09-04 2015-09-04 Bio-compositions for LED device using fluorescent proteins, method for producing thereof and white LED device using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017039406A1 true WO2017039406A1 (en) 2017-03-09

Family

ID=58188090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/009881 WO2017039406A1 (en) 2015-09-04 2016-09-02 Biomaterial for led device using fluorescence protein, method for preparing same, and white led device using same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101770029B1 (en)
WO (1) WO2017039406A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3495393A1 (en) 2017-12-11 2019-06-12 Fundación Imdea Materiales Long-living bio-hybrid light-emitting diode
EP3745477A1 (en) 2019-05-29 2020-12-02 Fundación Imdea Materiales Long-living bio light-emitting diode

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003298116A (en) * 2002-03-29 2003-10-17 Stanley Electric Co Ltd White light emitting diode and method of manufacturing the same
KR20080034580A (en) * 2006-10-17 2008-04-22 삼성전기주식회사 White light emitting diode
JP2010050438A (en) * 2008-08-22 2010-03-04 National Taiwan Univ Of Science & Technology White light-emitting diode
JP2010098272A (en) * 2008-10-14 2010-04-30 Masayuki Kumada White light emitting semiconductor element
JP2010215792A (en) * 2009-03-17 2010-09-30 Sony Corp Luminescent material, luminescent material composite, method for producing the same, fluorescent labeling reagent, method for producing the same and light emitting element
KR20130121536A (en) * 2012-04-27 2013-11-06 엘이디에스티 주식회사 White led

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003298116A (en) * 2002-03-29 2003-10-17 Stanley Electric Co Ltd White light emitting diode and method of manufacturing the same
KR20080034580A (en) * 2006-10-17 2008-04-22 삼성전기주식회사 White light emitting diode
JP2010050438A (en) * 2008-08-22 2010-03-04 National Taiwan Univ Of Science & Technology White light-emitting diode
JP2010098272A (en) * 2008-10-14 2010-04-30 Masayuki Kumada White light emitting semiconductor element
JP2010215792A (en) * 2009-03-17 2010-09-30 Sony Corp Luminescent material, luminescent material composite, method for producing the same, fluorescent labeling reagent, method for producing the same and light emitting element
KR20130121536A (en) * 2012-04-27 2013-11-06 엘이디에스티 주식회사 White led

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3495393A1 (en) 2017-12-11 2019-06-12 Fundación Imdea Materiales Long-living bio-hybrid light-emitting diode
WO2019115525A1 (en) 2017-12-11 2019-06-20 Fundación Imdea Materiales Long-living bio-hybrid light-emitting diode
EP3745477A1 (en) 2019-05-29 2020-12-02 Fundación Imdea Materiales Long-living bio light-emitting diode

Also Published As

Publication number Publication date
KR101770029B1 (en) 2017-08-21
KR20170028613A (en) 2017-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3367448B1 (en) Indoor light source and illumination device
CN1788361B (en) Light emitting device and phosphor for the same
US8207659B2 (en) Light emitting device and light emitting apparatus
CN103779346B (en) Near ultraviolet or ultraviolet excited LED light-emitting device
CN102646782B (en) Light-emitting device
CN102714260A (en) Solid state lighting devices including light mixtures
CN102652166A (en) Lighting device with light source and wavelength converting element
CN102714897A (en) High CRI adjustable color temperature lighting devices
US10982824B2 (en) High color rendering D50/D65 standard LED illuminant module and lighting apparatus
EP3648183B1 (en) Light emitting device and illumination device
US7884384B2 (en) Light emitting diode device and fabrication method thereof
JP5232783B2 (en) Fluorescent powder containing a kind of silicon, method for producing the same, and light emitting device using the same
CN107112320A (en) Light source with tunable emission spectrum
WO2017039406A1 (en) Biomaterial for led device using fluorescence protein, method for preparing same, and white led device using same
CN101233210B (en) Red phosphor, method for manufacturing the same and light emitting diode for using the same
US9799804B2 (en) Light-emitting device with near full spectrum light output
CN106318381B (en) A kind of Mn4+Sodium bifluoride red light material of doping and preparation method thereof
CN1788362A (en) Light emitting device and phosphor for the same
WO2008023954A1 (en) Light emitting device
KR101910236B1 (en) Bio Fluorescence materials using DNA-Curcumin, Methods for manufacturing the same and Lighting Devices using the same
TWI385782B (en) White light illuminating device
CN104315459A (en) Remote fluorescent coating for high-efficiency laser lighting and application thereof
CN103746061A (en) Fluorescent glue for COB-packaged LEDs
CN102135240A (en) Warm light LED light source and implementation method thereof
KR20050029795A (en) Silicate phosphor for chip of white leds, its preparation and white leds thereby

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16842372

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16842372

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1