KR100616812B1 - White light emitting device - Google Patents

Abstract

휘도와 연색지수가 개선된 백색 발광 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 백색 발광 장치는, 자외선을 방출하는 자외선 광원과; 420 내지 480nm의 피크 방출 파장을 갖는 제1 형광체와; 490 내지 550nm의 피크 방출 파장을 갖는 제2 형광체와; 580 내지 620nm의 피크 방출 파장을 갖는 제3 형광체를 포함하고, 상기 제1 형광체는 상기 자외선에 의해 여기되어 청색광을 방출하고, 상기 제2 형광체는 상기 자외선과 상기 제1 형광체의 방출광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하고, 상기 제3 형광체는 상기 자외선과 상기 제1 형광체의 방출광과 상기 제2 형광체의 방출광에 의해 여기되어 적색광을 방출한다. Provided is a white light emitting device having improved luminance and color rendering index. A white light emitting device according to the present invention includes an ultraviolet light source for emitting ultraviolet light; A first phosphor having a peak emission wavelength of 420 to 480 nm; A second phosphor having a peak emission wavelength of 490 to 550 nm; A third phosphor having a peak emission wavelength of 580 to 620 nm, wherein the first phosphor is excited by the ultraviolet light to emit blue light, and the second phosphor is excited by the light emitted from the ultraviolet light and the first phosphor And emits green light, and the third phosphor is excited by the ultraviolet light, the emission light of the first phosphor, and the emission light of the second phosphor to emit red light.

발광 다이오드, LED, 백색 발광, 형광체 Light Emitting Diode, LED, White Light Emitting Phosphor

Description

백색 발광 장치{WHITE LIGHT EMITTING DEVICE} White light emitting device {WHITE LIGHT EMITTING DEVICE}

도 1은 종래의 백색 발광 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 1 is a conceptual diagram schematically showing a conventional white light emitting device.

도 2는 본 발명의 백색 발광 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 2 is a conceptual diagram schematically showing a white light emitting device of the present invention.

도 3은 본 발명의 백색 발광 장치의 동작 원리를 나타낸 모식도이다.3 is a schematic diagram showing an operating principle of the white light emitting device of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시형태의 백색 발광 장치에 사용되는 형광체들간의 에너지 전이를 개략적으로 나타낸 모식도이다.4 is a schematic diagram schematically showing energy transfer between phosphors used in the white light emitting device of one embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 적색 형광체의 여기 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing an excitation spectrum and an emission spectrum of a red phosphor used in one embodiment of the present invention.

도 6a는 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 청색 형광체의 여기 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.6A is a graph showing an excitation spectrum of a blue phosphor used in one embodiment of the present invention.

도 6b는 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 청색 형광체의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.6B is a graph showing the emission spectrum of the blue phosphor used in one embodiment of the present invention.

도 7a는 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 녹색 형광체의 여기 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.7A is a graph showing an excitation spectrum of a green phosphor used in one embodiment of the present invention.

도 7b는 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 녹색 형광체의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.7B is a graph showing the emission spectrum of the green phosphor used in one embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 백색 발광 장치를 나타내는 측단면도 이다.8 is a side sectional view showing a white light emitting device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: UV 광원 2: 자외선1: UV light source 2: UV light

4, 5, 6: 청색광 7, 8, 9: 녹색광4, 5, 6: Blue light 7, 8, 9: Green light

10, 11, 12: 적색광 13: 백색광10, 11, 12: red light 13: white light

14: 관찰자 31, 32, 33: 형광체14: observers 31, 32, 33: phosphor

본 발명은 백색 발광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 광원과 이로부터 방출되는 자외선을 변환시켜 발광하는 형광 물질들을 구비하는 백색 발광 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a white light emitting device, and more particularly, to a white light emitting device having an ultraviolet light source and fluorescent materials that emit light by converting the ultraviolet light emitted therefrom.

백색 LED 장치는, 종래의 소형 램프 또는 형광 램프 대신에 액정 표시 장치의 백라이트(backlight)로 사용되고 있다. S. Nakamura 외의 "The Blue Laser", pp. 216-221 (Springer 1997)의 Chapter 10.4에서 논의된 바와 같이, 백색 LED 장치는 청색 LED의 출사면 상에 세라믹 형광체층을 형성함으로써 제조될 수 있다. The white LED device is used as a backlight of a liquid crystal display device instead of a conventional small lamp or a fluorescent lamp. S. Nakamura et al. "The Blue Laser", pp. As discussed in Chapter 10.4 of 216-221 (Springer 1997), white LED devices can be fabricated by forming a ceramic phosphor layer on the exit face of a blue LED.

종래의 대표적인 백색 LED 장치에서는, 청색 LED로서 InGaN 단일 양자 우물 을 갖는 LED를 사용하고, 형광체로서 세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(YAG:Ce), 즉 Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺를 사용한다. 청색 LED로부터 방출된 청색광은 상기 형광체를 여기시킴으로써 황색광을 방출시킨다. 청색 LED로부터 방출된 일부 청색광은 형광체를 투과하여 상기 형광체에 의해 방출된 황색광과 혼합된다. 이러한 청색광과 황색광의 혼색은, 관찰자(보는 사람)에게는 백색광으로 인식하게 된다. 청색 LED는 약 420 내지 480nm의 파장을 갖는 빛(청색광)을 방출한다. 이러한 청색광이 황색 형광체와 결합되면, 약 6000-8000K의 색온도와 약 77의 연색 지수(color rendering index(CRI))를 갖는 백색광이 생기게 된다. In a typical representative white LED device, an LED having an InGaN single quantum well is used as a blue LED, and a yttrium aluminum garnet (YAG: Ce) doped with cerium as a phosphor, that is, Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce ³⁺ is used. do. The blue light emitted from the blue LED emits yellow light by exciting the phosphor. Some blue light emitted from the blue LED is transmitted through the phosphor and mixed with the yellow light emitted by the phosphor. Such a mixture of blue light and yellow light is perceived by the observer (viewer) as white light. Blue LEDs emit light (blue light) with a wavelength of about 420-480 nm. When such blue light is combined with a yellow phosphor, white light has a color temperature of about 6000-8000K and a color rendering index (CRI) of about 77.

또한, 백색광을 발생시키기 위해, 청색 LED는 청색광을 적색광으로 변환시키는 형광체 및 녹색광으로 변환시키는 형광체와 결합될 수 있다. 적절한 형광체는 약 420 내지 480nm의 범위에서 높은 여기 효율과 넓은 색도 영역(chromatic zone)을 가져야 한다.In addition, to generate white light, a blue LED may be combined with a phosphor that converts blue light into red light and a phosphor that converts into green light. Suitable phosphors should have high excitation efficiency and a wide chromatic zone in the range of about 420-480 nm.

또한, 백색광은 적색, 녹색 및 청색 LED를 결합함으로써 얻을 수 있다. 그러나, 다른 LED는 다른 전기적 광학적 특성(예컨대, 광속(lumen) 대 수명 프로파일, 출력광의 파워 대 입력 전류 곡선, 및 저항 대 온도 곡선 등)을 갖기 때문에, 이러한 LED들의 조합은 일관적인 색도 및 균일성을 갖는 빛을 내지 못한다. 또한, 상기 3개의 LED는 3개의 전류 조절기(current regulator)를 필요로 하여 장치의 제조 비 용을 증가시키고 소형화하기가 어렵다.White light can also be obtained by combining red, green and blue LEDs. However, since different LEDs have different electro-optical characteristics (eg, lumens vs. lifetime profiles, power vs. input current curves of output light, and resistance vs. temperature curves), the combination of these LEDs is consistent in color and uniformity. Does not emit light. In addition, the three LEDs require three current regulators, increasing the manufacturing cost of the device and making it difficult to miniaturize.

백색 LED 장치를 구현하기 위한 다른 방안으로서, 자외선 LED(UV LED)와 이 UV LED로부터 방출되는 자외선을 변화시켜 백색광을 출력하는 형광체들을 결합할 수 있다. 이에 사용되는 각각의 형광체는 전자기 스펙트럼의 소정 영역에서 에너지를 흡수하여 다른 영역의 방사 에너지를 방출한다. 통상, 방출되는 광자의 에너지는 흡수되는 광자의 에너지보다 낮다. UV LED를 사용하여 백색광을 얻기 위해서는, UV LED와 결합되는 형광체들은 스펙트럼의 가시 영역 밖에 있는 방사 에너지의 흡수에 응답하여 스펙트럼의 가시 영역에 있는 방사 에너지를 방출하여야 한다. 이에 따라, 상기 형광체들은 육안으로는 감지되지 않는 전자기 방사를 육안으로 감지되는 전자기 방사로 변환시키게 된다. As another way to implement a white LED device, it is possible to combine an ultraviolet LED (UV LED) with phosphors that output white light by varying the ultraviolet light emitted from the UV LED. Each phosphor used for this absorbs energy in a given region of the electromagnetic spectrum and emits radiant energy in another region. Typically, the energy of photons emitted is lower than the energy of photons that are absorbed. In order to obtain white light using a UV LED, the phosphors combined with the UV LED must emit radiation energy in the visible region of the spectrum in response to absorption of radiant energy outside the visible region of the spectrum. Accordingly, the phosphors convert electromagnetic radiation that is not detected by the naked eye into electromagnetic radiation that is perceived by the naked eye.

그러나, 실제로 백색광을 얻기 위해, 자외선(UV)에 의해 여기되어 각각 적, 녹, 청색 영역의 빛을 발하는 적절한 3개의 형광체를 찾기가 매우 어렵다. 일반적으로, 적색 형광체의 양자 수율(quantum yield)은 녹색 및 청색 형광체에 비하여 매우 낮다. 따라서, 우수한 연색 지수를 갖는 고품질의 백색광을 얻지 못하고 있는 실정이다. However, in order to actually obtain white light, it is very difficult to find three suitable phosphors that are excited by ultraviolet (UV) light to emit red, green and blue light, respectively. In general, the quantum yield of red phosphors is very low compared to green and blue phosphors. Therefore, high quality white light having an excellent color rendering index has not been obtained.

도 1은 UV LED를 사용한 종래의 백색 LED 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 도 1을 참조하면, UV LED 광원에서 방출되는 자외선(350 내지 410nm)에 의해 청, 녹, 적색 형광체가 각각 여기되어 각각 420-480nm(청색), 490-550nm(녹색), 580-620nm(적색) 파장대의 가시광선을 방출한다. 이러한 가시광선들은 혼색되어 백색광으로 출력된다. 그러나, 이러한 종개 기술의 백색 발광 장치에 따르면, 청색 및 녹색 형광체에 비하여 적색 형광체의 양자 수율이 너무 낮다. 이에 따라, 전체 휘도와 연색지수는 낮고, 고품질의 출력광을 얻기가 힘들다.1 is a conceptual diagram schematically showing a conventional white LED device using a UV LED. Referring to FIG. 1, blue, green, and red phosphors are excited by ultraviolet rays (350 to 410 nm) emitted from a UV LED light source, respectively, and are respectively 420-480 nm (blue), 490-550 nm (green), and 580-620 nm (red). ) Emits visible light in the wavelength range. These visible rays are mixed and output as white light. However, according to this white light emitting device of the related art, the quantum yield of the red phosphor is too low as compared to the blue and green phosphors. Accordingly, the overall luminance and color rendering index are low, and it is difficult to obtain high quality output light.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 적색 및 녹색 형광체의 양자 수율이 높고 연색지수가 개선된 고품질 고휘도의 백색 발광 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-quality high-brightness white light emitting device having high quantum yield of red and green phosphors and improved color rendering index.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백색 발광 장치는, 자외선을 방출하는 자외선 광원(UV 광원)과; 420 내지 480nm의 피크 방출 파장(peak emission wavelength)을 갖는 제1 형광체와; 490 내지 550nm의 피크 방출 파장을 갖는 제2 형광체와; 580 내지 620nm의 피크 방출 파장을 갖는 제3 형광체를 포함하고, 상기 제1 형광체는 상기 자외선에 의해 여기되어 청색광을 방출하고, 상기 제2 형광체는 상기 자외선과 상기 제1 형광체의 방출광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하고, 상기 제3 형광체는 상기 자외선과 상기 제1 형광체의 방출광과 상기 제2 형광체의 방출광에 의해 여기되어 적색광을 방출한다.In order to achieve the above technical problem, a white light emitting device according to the present invention, the ultraviolet light source (UV light source) for emitting ultraviolet light; A first phosphor having a peak emission wavelength of 420 to 480 nm; A second phosphor having a peak emission wavelength of 490 to 550 nm; A third phosphor having a peak emission wavelength of 580 to 620 nm, wherein the first phosphor is excited by the ultraviolet light to emit blue light, and the second phosphor is excited by the light emitted from the ultraviolet light and the first phosphor And emits green light, and the third phosphor is excited by the ultraviolet light, the emission light of the first phosphor, and the emission light of the second phosphor to emit red light.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 UV 광원은 350 내지 410nm의 피크 방출 파장을 갖는 자외선 LED이다. 다른 실시형태로서, 상기 UV 광원은 수은 가스이거나, Ne, Ar 및 Xe으로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 비활성 가스일 수 있다.According to a preferred embodiment of the invention, the UV light source is an ultraviolet LED having a peak emission wavelength of 350 to 410 nm. In another embodiment, the UV light source may be a mercury gas or an inert gas selected from at least one group consisting of Ne, Ar, and Xe.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 제2 형광체는 350 내지 480nm의 파장 범위에서 피크 여기 파장(peak excitation wavelength)을 갖는다. According to a preferred embodiment of the present invention, the second phosphor has a peak excitation wavelength in the wavelength range of 350 to 480 nm.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 제3 형광체는 350 내지 550nm의 파장 범위에서 피크 여기 파장을 가진다. 또한, 더 바람직하게는, 상기 제3 형광체는 420 내지 480nm의 파장 범위 및 490 내지 550nm의 파장 범위에서 각각 피크 여기 파장을 갖는다. 더욱 더 바람직하게는, 상기 제3 형광체는 350 내지 410nm의 파장 범위, 420 내지 480 nm의 파장 범위 및 490 내지 550nm의 범위에서 각각 피크 여기 파장을 갖는다. According to a preferred embodiment of the present invention, the third phosphor has a peak excitation wavelength in the wavelength range of 350 to 550 nm. Further, more preferably, the third phosphor has a peak excitation wavelength in the wavelength range of 420 to 480 nm and the wavelength range of 490 to 550 nm, respectively. Even more preferably, the third phosphor has a peak excitation wavelength in the wavelength range of 350 to 410 nm, the wavelength range of 420 to 480 nm and the range of 490 to 550 nm, respectively.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 제1 형광체는 (Sr,Ca)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺, La_2.99Ce_0.01(SiS₄)₂I 및 Ce₃(SiS₄)₂X (X는 Cl, Br 또는 I)로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 형광체를 포함한다.According to a preferred embodiment of the invention, said first phosphor is (Sr, Ca) ₅ (PO ₄ ) ₃ Cl: Eu ²⁺ , La _2.99 Ce _0.01 (SiS ₄ ) ₂ I and Ce ₃ (SiS ₄ ) ₂ X (X is at least one phosphor selected from the group consisting of Cl, Br or I).

또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 제2 형광체는 SrGa₂S₄:Eu²⁺ 및 (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 형광체를 포함한다. In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the second phosphor comprises at least one phosphor selected from the group consisting of SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ and (Ba, Sr) ₂ SiO ₄ : Eu ²⁺ .

또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 제3 형광체는 Ca(Eu_0.5La_0.5)Si₃O₁₃을 포함한다. Ca(Eu_0.5La_0.5)Si₃O₁₃로 이루어진 제3 형광체는, 613nm의 발광 파장에 대해, 350 내지 410nm의 파장 범위, 420 내지 480 nm의 파장 범위 및 490 내지 550nm의 범위에서 각각 피크 여기 파장을 갖는다. In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the third phosphor includes Ca (Eu _0.5 La _0.5 ) Si ₃ O ₁₃ . The third phosphor made of Ca (Eu _0.5 La _0.5 ) Si ₃ O ₁₃ has a peak excitation wavelength in the wavelength range of 350 to 410 nm, the wavelength range of 420 to 480 nm and the range of 490 to 550 nm, respectively, for the emission wavelength of 613 nm. Has

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 제1, 2 및 3 형광체는 각각 분리되어 있으며, 상기 자외선 광원 상에 불연속적인 층 구조를 형성한다. 바람직하게는, 상기 제3 형광체는 상기 자외선 광원 상에 있고, 상기 제2 형광체는 상기 제3 형광체 상에 있고, 상기 제1 형광체는 상기 제2 형광체 상에 있다.According to a preferred embodiment of the invention, the first, second and third phosphors are each separated and form a discontinuous layer structure on the ultraviolet light source. Preferably, the third phosphor is on the ultraviolet light source, the second phosphor is on the third phosphor, and the first phosphor is on the second phosphor.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 제1, 2 및 3 형광체는 몰딩 물질 내에 함유되어 있다. 이 경우, 상기 몰딩 물질로는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지를 사용할 수 있다.According to an embodiment of the invention, said first, second and third phosphors are contained within a molding material. In this case, an epoxy resin or a silicone resin may be used as the molding material.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 자외선 광원 상에 몰딩 물질을 더 포함하며, 상기 제1, 2 및 3 형광체는 상기 몰딩 물질에 분산되어 함유되어 있고, 상기 제1, 2 및 3 형광체는 상기 몰딩 물질 내에서 층 형태로 배치되어 있고, 상기 제3 형광체는 상기 자외선 광원 상에 있고, 상기 제2 형광체는 상기 제3 형광체 상에 있고, 상기 제1 형광체는 상기 제2 형광체층 상에 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, further comprising a molding material on the ultraviolet light source, wherein the first, second and third phosphors are dispersed and contained in the molding material, the first, second and third phosphors are Disposed in a layered form in a molding material, the third phosphor is on the ultraviolet light source, the second phosphor is on the third phosphor, and the first phosphor is on the second phosphor layer.

본 발명은 UV 광원과 결합되어 다중 여기되는(multi-excited) 형광체들의 조합을 제공한다. 상기 형광체들의 조합은 청색 형광체(제1 형광체), 녹색 형광체(제2 형광체) 및 적색 형광체(제3 형광체)로 구성된다. 이 형광체들의 조합은 UV 광원이 방출하는 자외선에 의해 여기된다. 또한, 상기 녹색 형광체(제2 형광체)는 청색 형광체(제1 형광체)의 방출광에(약 420 내지 480nm의 피크 방출 파장을 가짐) 의해서도 추가적으로 여기되어 녹색광을 방출한다. 또한, 상기 적색 형광체(제3 형광체)는 청색 형광체(제1 형광체)의 방출광과 녹색 형광체(제2 형광체)의 방출광(약 490 내지 550nm의 피크 방출 파장을 가짐)에 의해서도 추가적으로 여기되어 적색광을 방출한다. 이에 따라, 약 420 내지 770nm의 파장 범위에서 가시광선을 출력하여 백색광을 발하게 된다.The present invention provides a combination of multi-excited phosphors in combination with a UV light source. The combination of the phosphors is composed of a blue phosphor (first phosphor), a green phosphor (second phosphor) and a red phosphor (third phosphor). The combination of these phosphors is excited by the ultraviolet light emitted by the UV light source. In addition, the green phosphor (second phosphor) is further excited by the emission light of the blue phosphor (first phosphor) (having a peak emission wavelength of about 420 to 480 nm) to emit green light. In addition, the red phosphor (third phosphor) is further excited by the emission light of the blue phosphor (the first phosphor) and the emission light of the green phosphor (the second phosphor) (having a peak emission wavelength of about 490 to 550 nm). Emits. Accordingly, visible light is emitted in the wavelength range of about 420 to 770 nm to emit white light.

본 발명에 따르면, 녹색 형광체는 UV 광원과 청색 형광체에 의해 2중 여기된다. 또한, 적색 형광체는 UV 광원과 청색 형광체와 녹색 형광체에 의해 3중 여기된다. 이에 따라, 적색 형광체 및 녹색 형광체의 양자 수율은 더욱 커지게 된다. 결국, 백색 발광 장치의 전체 휘도(또는 발광 효율) 및 연색지수가 향상된다.According to the invention, the green phosphor is double excited by the UV light source and the blue phosphor. In addition, the red phosphor is triple excited by the UV light source, the blue phosphor and the green phosphor. Accordingly, the quantum yield of the red phosphor and the green phosphor is further increased. As a result, the overall luminance (or luminous efficiency) and color rendering index of the white light emitting device are improved.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2은 본 발명의 발광 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 도 2를 참조하면, UV LED 등 UV 광원으로부터 자외선이 방출된다. 청색, 녹색 및 적색 형광체는 상기 UV 광원으로부터 방출된 자외선에 의해 여기되어, 청색, 녹색 및 적색의 가시광선을 방출하게 된다. 방출된 청, 녹, 적색의 가시광선은 혼색되어 백색광을 출력하게 된다. 청색 형광체는 420 내지 480nm의 피크 방출 파장을 가지며, 녹색 형광체는 490 내지 550nm의 피크 방출 파장을 가지며, 적색 형광체는 580 내지 620m의 피크 방출 파장을 가진다. 바람직하게는, 상기 형광체들은 UV 광원의 특정 방출 파장에서 높은 광자 효율을 갖는다. 또한, 바람직하게는, 각 형광체들은 다른 형광체에 의해 방출된 가시광선에 대해 상당한 투광성을 가진다.2 is a conceptual diagram schematically showing a light emitting device of the present invention. Referring to FIG. 2, ultraviolet rays are emitted from a UV light source such as a UV LED. The blue, green and red phosphors are excited by the ultraviolet light emitted from the UV light source to emit blue, green and red visible light. The emitted blue, green and red visible light is mixed to output white light. The blue phosphor has a peak emission wavelength of 420 to 480 nm, the green phosphor has a peak emission wavelength of 490 to 550 nm, and the red phosphor has a peak emission wavelength of 580 to 620 m. Preferably, the phosphors have a high photon efficiency at a particular emission wavelength of the UV light source. Also, preferably, each phosphor has a significant light transmittance to visible light emitted by the other phosphor.

본 발명에 따르면, 녹색 형광체는 UV 광원에 의해 방출된 자외선에 의해 여기될 뿐만 아니라, 청색 형광체의 방출광(청색광)에 의해서도 여기된다. 바람직하게는, 자외선 및 청색광에 의해 충분히 효율적으로 여기될 수 있도록, 상기 녹색 형광체는 350 내지 480nm의 범위에서 피크 여기 파장을 갖는다. According to the invention, the green phosphor is excited not only by the ultraviolet rays emitted by the UV light source but also by the emitted light (blue light) of the blue phosphor. Preferably, the green phosphor has a peak excitation wavelength in the range of 350 to 480 nm so that it can be excited sufficiently by ultraviolet and blue light.

녹색 형광체는 UV LED 뿐만 아니라 청색 형광체에 의해서도 여기되어 녹색광을 방출하므로, 녹색 형광체의 양자 수율은 높아지게 된다. 특히 종래에 쓸데없이 버려지는 청색 방출광(예컨데, 출사면의 후방으로 빠져나가는 청색 방출광)을 녹색 형광체를 여기시키는 데에 사용한다면, 전체적인 발광 효율은 더욱 더 커지게 된다.Since the green phosphor is excited not only by the UV LED but also by the blue phosphor to emit green light, the quantum yield of the green phosphor is increased. In particular, if the conventionally used blue emission light (e.g., blue emission light exiting to the rear of the exit surface) is used to excite the green phosphor, the overall luminous efficiency becomes even greater.

또한, 본 발명에 따르면, 적색 형광체는 UV 광원에 의해 방출된 자외선에 의해 여기될 뿐만 아니라, 청색 형광체의 방출광(청색광) 및 녹색 형광체의 방출광(녹색광)에 의해서도 여기된다. 바람직하게는, 상기 청색광 및 녹색광에 의해 충분히 효율적으로 여기될 수 있도록, 상기 적색 형광체는 420 내지 480nm의 범위 및 490 내지 550nm의 범위에서 각각 피크 여기 파장를 갖는다. 특히, 상기 UV 광원이 UV LED인 경우, 상기 적색 형광체는 바람직하게는, 350 내지 410nm의 범위, 420 내지 480nm의 범위 및 490 내지 550nm의 범위에서 각각 피크 여기 파장을 갖는다. Further, according to the present invention, the red phosphor is excited not only by the ultraviolet rays emitted by the UV light source but also by the emitted light (blue light) of the blue phosphor and the emitted light (green light) of the green phosphor. Preferably, the red phosphor has a peak excitation wavelength in the range of 420 to 480 nm and the range of 490 to 550 nm, respectively, so as to be sufficiently efficiently excited by the blue and green light. In particular, when the UV light source is a UV LED, the red phosphor preferably has a peak excitation wavelength in the range of 350 to 410 nm, the range of 420 to 480 nm and the range of 490 to 550 nm, respectively.

적색 형광체는 UV 광원 뿐만 아니라 청색 형광체 및 녹색 형광체에 의해서도 여기되어 적색광을 방출하므로, 적색 형광체의 양자 수율은 높아지게 된다. 특히 종래 문제가 되었던 적색 형광체의 낮은 양자 수율은 본 발명에 따라 극복 또는 경감될 수 있다. 더욱이 종래에 쓸데없이 버려지는 청색광 및 녹색광(예컨대, 출사면의 후방으로 빠져 나가는 청색 방출광 및 녹색 방출광)을 적색 형광체를 여기시키는 데에 사용한다면, 전체적인 발광 효율은 더욱 더 커지게 된다.Since the red phosphor is excited not only by the UV light source but also by the blue phosphor and the green phosphor to emit red light, the quantum yield of the red phosphor is increased. In particular, the low quantum yield of the red phosphor, which has been a conventional problem, can be overcome or reduced according to the present invention. Moreover, if the conventionally discarded blue light and green light (eg, blue emission light and green emission light exiting to the rear of the exit surface) are used to excite the red phosphor, the overall luminous efficiency becomes even greater.

이와 같이 녹색 형광체는 UV 광원 및 청색 형광체에 의해 2중 여기되고 적색 형광체는 UV 광원, 청색 형광체 및 녹색 형광체에 의해 3중 여기되어, 이들의 양자 수율이 증대될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따르면, 전체적인 발광 효율, 휘도 및 연색지수가 종래에 비하여 개선된 고품질의 백색광을 출력하게 된다.As such, the green phosphor is double excited by the UV light source and the blue phosphor, and the red phosphor is triple excited by the UV light source, the blue phosphor and the green phosphor, so that their quantum yield can be increased. Accordingly, according to the present invention, the overall luminous efficiency, luminance and color rendering index are outputted with high quality white light, which is improved compared to the conventional art.

도 3은 본 발명의 백색 발광 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 모식도이다. 도 3을 참조하면, UV LED 등의 UV 광원(1)은 자외선(2)을 방출하여 이를 3종류의 형광체(30), 즉 형광체Ⅰ(31), 형광체Ⅱ(32) 및 형광체Ⅲ(33)에 입사시킨다. 이 형광체들(30)은 서로 분리된 층 구조를 형성하는 것이 바람직하다. 이는, 형광체들의 혼합물을 이용하는 것보다 각각 분리된 층구조의 형광체를 이용하는 것이, 출사면 후방으로 방출되는 버려지는 방출광을 효율적으로 이용하기에 더 적합하기 때문이다. 이 때, 형광체Ⅰ(31), 형광체Ⅱ(32) 및 형광체Ⅲ(33)의 배치 순서가 중요하다. 바람직하게는, 형광체Ⅰ(31)보다 형광체Ⅱ(32)를 더 후방으로(즉, UV 광원에 더 가깝게) 배치하고, 형광체Ⅱ(32)보다 형광체Ⅲ(33)를 더 후방으로 배치한다.3 is a schematic view for explaining the operation principle of the white light emitting device of the present invention. Referring to FIG. 3, a UV light source 1 such as a UV LED emits ultraviolet rays 2 and emits three kinds of phosphors 30, that is, phosphor I 31, phosphor II 32, and phosphor III 33. To enter. It is preferable that these phosphors 30 form a layer structure separated from each other. This is because it is more suitable to use the discarded emission light emitted behind the exit surface more efficiently than using the mixture of phosphors, respectively. At this time, the arrangement order of phosphor I (31), phosphor II (32) and phosphor III (33) is important. Preferably, phosphor II 32 is disposed more rearward (ie closer to the UV light source) than phosphor I 31 and phosphor III 33 is disposed further rearward than phosphor II 32.

UV 광원(1)에서 방출되는 자외선은 육안으로는 감지되지 않으며, 420nm 미만의 파장을 갖는다. 바람직하게는, 상기 UV 광원(1)은 370 내지 410nm의 피크 방출 파장을 갖는 UV LED이다. 형광체Ⅰ(31)은 상기 자외선(2)을 흡수하여(즉, 상기 자외선(2)에 의해 여기되어), 420 내지 480nm의 피크 방출 파장을 갖는 청색광(4, 5, 6)을 방출한다. The ultraviolet rays emitted from the UV light source 1 are not visually sensed and have a wavelength of less than 420 nm. Preferably, the UV light source 1 is a UV LED having a peak emission wavelength of 370 to 410 nm. Phosphor I 31 absorbs the ultraviolet 2 (i.e., is excited by the ultraviolet 2) and emits blue light 4, 5, 6 having a peak emission wavelength of 420 to 480 nm.

형광체Ⅱ(32)는 상기 자외선(2)과 형광체Ⅰ(31)의 방출광(청색광(5))을 흡수 한 후, 490 내지 550nm의 피크 방출 파장을 갖는 녹색광(7, 8, 9)을 방출한다. 녹색광(7)은 형광체Ⅰ(31)의 방출광(5)의 흡수로 인해 형광체Ⅱ(32)에 의해 방출된 녹색광이다. 녹색광(9)은 UV 광원(1)의 방출광, 즉 자외선(2)의 흡수로 인해 형광체Ⅱ(32)에 의해 방출된 녹색광이다. 따라서, 형광체Ⅱ(32)는 UV 광원(1) 및 형광체Ⅰ(31)에 의해 2중 여기되어 녹색광을 방출한다.Phosphor II (32) absorbs the ultraviolet light (2) and the emission light (blue light (5)) of phosphor I (31), and then emits green light (7, 8, 9) having a peak emission wavelength of 490-550 nm. do. The green light 7 is the green light emitted by the phosphor II 32 due to the absorption of the emitted light 5 of the phosphor I 31. The green light 9 is the emitted light of the UV light source 1, that is, the green light emitted by the phosphor II 32 due to the absorption of the ultraviolet light 2. Therefore, phosphor II 32 is double excited by UV light source 1 and phosphor I 31 to emit green light.

형광체Ⅲ(33)은 상기 자외선(2), 형광체Ⅰ(31)의 방출광(청색광(6)) 및 형광체Ⅱ(32)의 방출광(녹색광(8))을 흡수한 후, 580 내지 620nm의 피크 방출 파장을 갖는 적색광(10, 11, 12)을 방출한다. 특히 형광체Ⅲ(33)가 420 내지 480nm의 범위 및 490 내지 550nm의 범위에서 각각 피크 여기 파장을 가질 경우, 상기 청색광(6) 및 녹색광(8)을 효과적으로 흡수할 수 있다. 적색광(10)은 형광체Ⅰ(31)의 방출광(6)의 흡수로 인해 형광체Ⅲ(33)에 의해 방출된 적색광이다. 적색광(11)은 형광체Ⅱ(32)의 방출광(8)의 흡수로 인해 형광체Ⅲ(33)에 의해 방출된 적색광이다. 적색광(12)는 UV 광원(1)의 방출광(2)의 흡수로 인해 형광체Ⅲ(33)에 의해 방출된 적색광이다. 따라서, 형광체Ⅲ(33)은, UV 광원(1), 형광체Ⅰ(31) 및 형광체Ⅱ(32)에 의해 3중 여기되어 적색광을 방출한다. 관찰자(14)는 청색광(4), 녹색광(7, 9) 및 적색광(10, 11, 12)의 조합을 백색광(13)으로 감지하게 된다. Phosphor III (33) absorbs the ultraviolet light (2), the emission light of the phosphor I (31) (blue light (6)) and the emission light of the phosphor II (32) (green light (8)), and then the 580 to 620 nm It emits red light (10, 11, 12) having a peak emission wavelength. In particular, when the phosphor III (33) has a peak excitation wavelength in the range of 420 to 480 nm and the range of 490 to 550 nm, respectively, the blue light 6 and the green light 8 can be effectively absorbed. The red light 10 is red light emitted by the phosphor III 33 due to absorption of the emission light 6 of the phosphor I 31. The red light 11 is red light emitted by the phosphor III 33 due to absorption of the emission light 8 of the phosphor II 32. The red light 12 is the red light emitted by the phosphor III 33 due to the absorption of the emitted light 2 of the UV light source 1. Accordingly, phosphor III (33) is triple excited by UV light source (1), phosphor (I) 31 and phosphor (II) 32 to emit red light. The observer 14 detects the combination of the blue light 4, the green light 7, 9, and the red light 10, 11, 12 as the white light 13.

이상 설명한 바와 같이, 형광체Ⅱ(32)는 UV 광원(1) 및 형광체Ⅰ(31)에 의해 2중 여기되어 녹색광을 방출하며, 형광체Ⅲ(33)은 UV 광원(1), 형광체Ⅰ(31) 및 형 광체Ⅱ(32)에 의해 3중 여기되어 적색광을 방출한다. 따라서, 형광체Ⅱ(녹색 형광체)(32) 및 형광체Ⅲ(적색 형광체)(33)의 광자 수율이 향상된다. 이에 따라, 전체적인 휘도 증가와 연색 지수 개선을 기대할 수 있다. 구체적으로는, 녹색 형광체의 양자 수율은 약 5-10% 정도 증대될 것으로 기대되며, 적색 형광체의 양자 수율은 약 15-20% 정도 증대될 것으로 기대된다. 또한, 발광 장치의 전체 휘도는 약 15-20% 정도 증가하고 연색 지수는 약 15-20% 정도 향상될 것으로 기대된다.As described above, the phosphor II 32 is double excited by the UV light source 1 and the phosphor I 31 to emit green light, and the phosphor III 33 is the UV light source 1 and the phosphor I 31. And triple excited by phosphor II (32) to emit red light. Therefore, the photon yield of the phosphor II (green phosphor) 32 and the phosphor III (red phosphor) 33 is improved. Accordingly, an increase in overall luminance and an improvement in color rendering index can be expected. Specifically, the quantum yield of the green phosphor is expected to be increased by about 5-10%, and the quantum yield of the red phosphor is expected to be increased by about 15-20%. In addition, the overall brightness of the light emitting device is expected to increase by about 15-20% and the color rendering index is improved by about 15-20%.

상기 UV 광원(1)은, 자외선을 방출하여 형광체Ⅰ,Ⅱ 및 Ⅲ을 여기시킬 수 있는 어떠한 광원도 가능한다. 바람직하게는, UV 광원(1)은 350 내지 410nm의 피크 방출 파장을 갖는 UV LED이다. 그러나, 그 외에도 상기 광원(1)으로서, 예를 들어 형광 램프 또는 고압 수은 증기 램프 등에 사용되는 수은 가스을 사용하거나, 또는 플라즈마 디스플레이에 사용되는 Ne, Ar 및/또는 Xe 등의 비활성 가스를 사용할 수도 있다.The UV light source 1 can be any light source capable of emitting ultraviolet rays to excite the phosphors I, II and III. Preferably, the UV light source 1 is a UV LED having a peak emission wavelength of 350 to 410 nm. However, besides, as the light source 1, for example, a mercury gas used for a fluorescent lamp or a high pressure mercury vapor lamp or the like, or an inert gas such as Ne, Ar, and / or Xe used in a plasma display may be used. .

상기 형광체Ⅰ(31)은, UV 광원(1)의 방출광(2)에 응하여 420 내지 480nm의 피크 방출 파장을 갖는 청색광을 방출하는 어떠한 형광체도 가능하다. UV 광원(1)으로 350 내지 410nm의 피크 방출 파장을 갖는 UV LED를 사용할 경우, 상기 형광체Ⅰ(31)로는, 420 내지 480의 피크 방출 파장을 가지면서 상기 UV LED의 방출광(자외선)에 대한 높은 광자 효율을 갖는 형광체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 형광 체Ⅰ(31)로는, (Sr, Ca)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺, La_2.99Ce_0.01(SiS₄)₂I 및 Ce₃(SiS₄)₂X (X는 Cl, Br 또는 I)로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 형광체를 사용할 수 있다. 이들 형광체는 약 450 내지 480nm의 범위에서 피크 방출 파장을 갖는 것으로 알려져 있다. The phosphor I 31 may be any phosphor that emits blue light having a peak emission wavelength of 420 to 480 nm in response to the emission light 2 of the UV light source 1. In the case of using a UV LED having a peak emission wavelength of 350 to 410 nm as the UV light source 1, the phosphor I 31 has a peak emission wavelength of 420 to 480 while Phosphors with high photon efficiency can be used. For example, as the phosphor I (31), (Sr, Ca) ₅ (PO ₄ ) ₃ Cl: Eu ²⁺ , La _2.99 Ce _0.01 (SiS ₄ ) ₂ I and Ce ₃ (SiS ₄ ) ₂ X (X May use at least one phosphor selected from the group consisting of Cl, Br or I). These phosphors are known to have peak emission wavelengths in the range of about 450 to 480 nm.

상기 형광체Ⅱ(32)는, UV 광원(1)의 방출광(2) 및 형광체Ⅰ(31)의 방출광(5) 에 응하여 490 내지 550nm의 피크 방출 파장을 갖는 녹색광을 방출하는 어떠한 형광체도 가능하다. UV 광원(1)으로 350 내지 410nm의 피크 방출 파장을 갖는 UV LED를 사용할 경우, 상기 형광체Ⅱ(32)로는, 490 내지 550nm의 피크 방출 파장과 350 내지 480nm의 피크 여기 파장을 가지면서 상기 UV LED의 방출광(자외선)에 대한 높은 광자 효율을 갖는 형광체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 형광체Ⅱ(32)로는 SrGa₂S₄:Eu²⁺ 및 (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 형광체를 사용할 수 있다. 이들 형광체는 약 490 내지 530nm의 범위에서 피크 방출 파장을 갖는 것으로 알려져 있다. 특히, SrGa₂S₄:Eu²⁺ 형광체가 바람직하다. 이는 SrGa₂S₄:Eu²⁺ 형광체가 350 내지 500nm의 파장을 갖는 입사광에 대해 적어도 90%의 양자 효율을 갖고 있으며 선택적인 흡수가 거의 없기 때문이다.The phosphor II 32 can be any phosphor that emits green light having a peak emission wavelength of 490 to 550 nm in response to the emission light 2 of the UV light source 1 and the emission light 5 of the phosphor I 31. Do. When using a UV LED having a peak emission wavelength of 350 to 410 nm as the UV light source 1, as the phosphor II 32, the UV LED having a peak emission wavelength of 490 to 550 nm and a peak excitation wavelength of 350 to 480 nm It is possible to use a phosphor having a high photon efficiency with respect to the emitted light (ultraviolet ray). For example, phosphor II (32) may be used a phosphor selected from the group consisting of SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ and (Ba, Sr) ₂ SiO ₄ : Eu ²⁺ . These phosphors are known to have peak emission wavelengths in the range of about 490-530 nm. In particular, SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ phosphors are preferred. This is because the SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ phosphor has at least 90% quantum efficiency for incident light having a wavelength of 350 to 500 nm and little selective absorption.

형광체Ⅰ(31) 및 형광체Ⅱ(32)로서, 상기한 형광체들뿐만 아니라 다른 형광체를 사용할 수도 있다. 예를 들어, UV 광원(1)으로서 UV LED 이외의 다른 광원을 사용하는 경우, 254nm 또는 147nm의 피크 파장을 갖는 입사광에 대한 높은 양자 효율을 갖는 형광체가 형광 램프 또는 플라즈마 디스플레이 적용을 위해 사용될 수 있다. 형광 램프에서의 수은 가스 방출은 254nm의 피크 방출 파장을 가지며, 플라즈마 디스플레이에서의 Xe 플라즈마 방전은 147nm의 피크 방출 파장을 가진다.As the phosphor I (31) and the phosphor II (32), not only the above-mentioned phosphors but also other phosphors may be used. For example, when using a light source other than a UV LED as the UV light source 1, a phosphor having high quantum efficiency for incident light having a peak wavelength of 254 nm or 147 nm can be used for fluorescent lamp or plasma display applications. . Mercury gas emissions in fluorescent lamps have a peak emission wavelength of 254 nm and Xe plasma discharges in plasma displays have a peak emission wavelength of 147 nm.

상기 형광체Ⅲ(33)는 UV 광원(1)의 방출광(2), 형광체Ⅰ(31)의 방출광(6) 및 형광체Ⅱ(32)의 방출광(8)에 응하여 580 내지 620nm의 피크 방출 파장을 갖는 적색광을 방출하는 어떠한 형광체도 가능하다. 바람직하게는, 상기 형광체Ⅲ(33)는 350 내지 410nm의 UV 광원(1)의 방출광, 420 내지 480nm의 형광체Ⅰ(31)의 방출광, 490 내지 550nm의 형광체Ⅱ(32)의 방출광을 흡수하여 580 내지 620nm의 적색광을 방출할 수 있다. The phosphor III (33) has a peak emission of 580 to 620 nm in response to the emission light 2 of the UV light source 1, the emission light 6 of the phosphor I 31 and the emission light 8 of the phosphor II 32. Any phosphor that emits red light having a wavelength is possible. Preferably, the phosphor III 33 emits light from the UV light source 1 of 350 to 410 nm, emits light of the phosphor I 31 of 420 to 480 nm, and emits light of the phosphor II 32 of 490 to 550 nm. It can absorb and emit red light of 580-620nm.

예를 들어, 형광체Ⅲ(33)로는 Ca(Eu_0.5La_0.5)Si₃O₁₃을 사용할 수 있다. 이 형광체는 자외선 영역(350 내지 410nm), 청색 영역(420 내지 480nm) 및 녹색 영역(490 내지 550nm)에서 각각 피크 여기 파장을 갖는다. 따라서, 3중 여기 형광체(triple excited phosphor)에 대한 유력한 후보 물질이 된다.For example, Ca (Eu _0.5 La _0.5 ) Si ₃ O ₁₃ may be used as the phosphor III (33). This phosphor has peak excitation wavelengths in the ultraviolet region (350-410 nm), blue region (420-480 nm), and green region (490-550 nm), respectively. Thus, it is a potent candidate for triple excited phosphors.

이와 같이, 2중 여기되는 녹색 형광체인 형광체Ⅱ(32)와 3중 여기되는 적색 형광체인 형광체Ⅲ(33)를 사용함으로써, 적색 및 녹색 형광체의 양자 수율(특히, 적색 형광체의 양자 수율)을 높일 수 있고 전체적인 발광 효율, 휘도 및 연색 지수를 개선할 수 있게 된다.Thus, by using phosphor II (32), which is a double-excited green phosphor, and phosphor III (33), which is a triplet-excited red phosphor, the quantum yield of red and green phosphors (particularly, the quantum yield of red phosphors) is increased. It is possible to improve the overall luminous efficiency, brightness and color rendering index.

도 4는 본 발명의 일 실시형태의 백색 발광 장치에 사용되는 형광체들간의 에너지 전이를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 4를 참조하면, 형광체Ⅰ은 400nm 정도의 자외선을 흡수하여(즉, 자외선에 의해 여기되어) 465nm 정도의 청색광을 방출한다. 형광체Ⅱ는 400nm 정도의 자외선뿐만 아니라 형광체Ⅰ의 방출광 일부를 흡수하여 530nm 정도의 녹색광을 방출한다. 형광체Ⅲ은 자외선, 형광체Ⅰ의 방출광 및 형광체Ⅱ의 방출광을 흡수하여 613nm 정도의 적색광을 방출한다. 이와 같이 본 발명의 백색 발광 장치에서는 다중 흡수 또는 다중 여기를 기초로 동작하여 백색광을 출력한다.4 is a schematic diagram schematically showing energy transfer between phosphors used in the white light emitting device of one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, phosphor I absorbs ultraviolet light of about 400 nm (i.e., is excited by ultraviolet light) and emits blue light of about 465 nm. Phosphor II absorbs not only about 400 nm of ultraviolet light but also part of the emitted light of phosphor I and emits about 530 nm of green light. Phosphor III absorbs ultraviolet rays, emitted light of phosphor I and emitted light of phosphor II, and emits about 613 nm of red light. As described above, the white light emitting device of the present invention outputs white light by operating on the basis of multiple absorption or multiple excitation.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 적색 형광체의 여기 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 특히, 도 5는 Ca(Eu_0.5La_0.5)Si₃O₁₃의 여기 스펙트럼(excitation spectrum)과 발광 스펙트럼(emission spectrum)을 나타낸다. 도 5의 여기 스펙트럼은 613nm의 발광 파장에서 측정한 여기 스펙트럼이며, 도 5의 발광 스펙트럼은 395nm의 여기광 파장을 사용하여 얻은 발광 스펙트럼이다. 도 5에 도시된 바와 같이, Ca(Eu_0.5La_0.5)Si₃O₁₃은 약 395nm에서 뿐만 아니라, 약 460nm 및 약530nm에서도 피크 여기 파장을 갖는다. 피크 방출 파장은 약 613nm 정도이다. 따라서, Ca(Eu_0.5La_0.5)Si₃O₁₃은 전술한 바와 같은 '3중 여기가 가능한 적색 형광체'에 해당한다.5 is a graph showing an excitation spectrum and an emission spectrum of a red phosphor used in one embodiment of the present invention. In particular, FIG. 5 shows an excitation spectrum and an emission spectrum of Ca (Eu _0.5 La _0.5 ) Si ₃ O ₁₃ . The excitation spectrum of FIG. 5 is an excitation spectrum measured at an emission wavelength of 613 nm, and the emission spectrum of FIG. 5 is an emission spectrum obtained using an excitation light wavelength of 395 nm. As shown in FIG. 5, Ca (Eu _0.5 La _0.5 ) Si ₃ O ₁₃ has a peak excitation wavelength at about 395 nm as well as at about 460 nm and about 530 nm. The peak emission wavelength is about 613 nm. Therefore, Ca (Eu _0.5 La _0.5 ) Si ₃ O ₁₃ corresponds to the 'red phosphor capable of triple excitation' as described above.

도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 청색 형광체의 여기 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 특히, 도 6a는 La_2.99Ce_0.01(SiS₄)₂I 및 Ce₃(SiS₄)₂X (X는 Cl, Br 또는 I)의 여기 스펙트럼을 나타내며, 도 6b는 그 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 6a 및 도 6b에서 알 수 있는 바와 같이, La_2.99Ce_0.01(SiS₄)₂I 및 Ce₃(SiS₄)₂X (X는 Cl, Br 또는 I)는 350 내지 410nm의 자외선에 의해 효율적으로 여기되어 420 내지 480nm의 청색광을 방출할 수 있다.6A and 6B are graphs each showing an excitation spectrum and an emission spectrum of a blue phosphor used in one embodiment of the present invention. In particular, FIG. 6A shows an excitation spectrum of La _2.99 Ce _0.01 (SiS ₄ ) ₂ I and Ce ₃ (SiS ₄ ) ₂ X (X is Cl, Br or I), and FIG. 6B shows its emission spectrum. As can be seen in Figures 6a and 6b, La _2.99 Ce _0.01 (SiS ₄ ) ₂ I and Ce ₃ (SiS ₄ ) ₂ X (X is Cl, Br or I) is efficiently by UV light of 350 to 410nm It is excited and can emit blue light of 420-480 nm.

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 녹색 형광체의 여기 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 특히, 도 7a 및 7b는 각각 SrGa₂S₄:Eu²⁺의 여기 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 나타낸다. 도 7a에 도시된 바와 같이 SrGa₂S₄:Eu²⁺은 350 내지 410nm의 범위에서 뿐만 아니라 420 내지 480nm의 범위에서도 충분한 여기가 발생하여 상당한 강도의 녹색광을 방출시킬 수 있다. 따 라서, SrGa₂S₄:Eu²⁺은 350 내지 410nm의 광을 방출하는 자외선 LED 뿐만 아니라 420 내지 480nm의 피크 방출 파장을 갖는 청색 형광체에 의해서도 충분히 여기될 수 있다. 즉, SrGa₂S₄:Eu²⁺은 전술한 바와 같은 '2중 여기가 가능한 녹색 형광체'에 해당한다.7A and 7B are graphs showing excitation spectra and emission spectra of green phosphors used in one embodiment of the present invention, respectively. In particular, FIGS. 7A and 7B show excitation spectra and emission spectra of SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ , respectively. As shown in FIG. 7A, SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ is capable of generating sufficient excitation in the range of 350 to 410 nm as well as in the range of 420 to 480 nm to emit a considerable intensity of green light. Thus, SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ can be sufficiently excited by a blue phosphor having a peak emission wavelength of 420 to 480 nm as well as an ultraviolet LED emitting light of 350 to 410 nm. That is, SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ corresponds to the 'green phosphor capable of double excitation' as described above.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 형광체Ⅰ(31), Ⅱ(32) 및 Ⅲ(33)은 각각 분리되어 배치되며, 자외선 광원(1) 상에 불연속적인 층 구조를 형성한다. 바람직하게는, 형광체 Ⅲ(33)은 자외선 광원(1) 상에 있고, 형광체Ⅱ(32)는 형광체 Ⅲ(33) 상에 있고, 형광체Ⅰ(31)는 형광체Ⅱ(32) 상에 있다. 이 경우, 상층의 형광체는 하층의 형광체에 의해 방출되는 빛에 대해 상당한 투광성이 있어야 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the phosphors I 31, II 32 and III 33 are arranged separately and form a discontinuous layer structure on the ultraviolet light source 1. Preferably, phosphor III 33 is on ultraviolet light source 1, phosphor II 32 is on phosphor III 33, and phosphor I 31 is on phosphor II 32. In this case, the upper phosphor should have a substantial light transmittance to the light emitted by the lower phosphor.

이렇게 함으로써, 형광체Ⅰ(31)로부터 후방으로 방출된 빛(5, 6)은 형광체Ⅱ(32) 및 형광체Ⅲ(33)에 의해 용이하게 흡수되고, 형광체Ⅱ(32)로부터 후방으로 방출된 빛(8)은 형광체Ⅲ(33)에 의해 용이하게 흡수될 수 있다. 이에 따라, 형광체Ⅱ(32)의 추가적인 방출광(7)과 형광체 Ⅲ(33)의 추가적인 방출광(10, 11)은 발광 장치의 전체 휘도를 더욱 높이고 연색 지수도 더욱 향상시키게 된다. 또한, 후방으로 방출되어 버려질 빛(5, 6, 8)을 효과적으로 이용하게 된다. 이러한 층 구조의 형광 체 배치는 각각의 형광체가 분산되어 있는 몰딩 수지의 층을 형성함으로써 용이하게 구현될 수 있다.By doing so, the light 5, 6 emitted backward from the phosphor I 31 is easily absorbed by the phosphor II 32 and the phosphor III 33, and the light emitted backward from the phosphor II 32 8) can be easily absorbed by the phosphor III (33). Accordingly, the additional emission light 7 of the phosphor II 32 and the additional emission light 10, 11 of the phosphor III 33 further increase the overall luminance of the light emitting device and further improve the color rendering index. In addition, it effectively uses the light (5, 6, 8) to be emitted to the rear. Phosphor placement of such a layer structure can be easily implemented by forming a layer of molding resin in which each phosphor is dispersed.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 백색 발광 장치를 나타내는 측단면도이다. 도 8을 참조하면, 백색 발광 장치(100)는 케이싱(101)의 오목부에 자외선 LED(104)가 배치되어 있다. 케이싱(101)에 설치된 단자 전극(103)은 본딩 와이어(105)를 통해서 LED(104)와 전기적으로 접속하게 된다. LED(104) 상에는 전술한 형광체Ⅲ이 분산되어 있는 제1 몰딩층(130), 형광체Ⅱ가 분산되어 있는 제2 몰딩층(120) 및 형광체Ⅰ가 분산되어 있는 제3 몰딩층(110)이 순차적으로 적층되어 있다. 이러한 백색 발광 장치(100)에 의해, 녹색 형광체 및 적색 형광체의 양자 수율, 전체 휘도 및 연색지수가 개선된 고품질의 백색광을 얻을 수 있다.8 is a side sectional view showing a white light emitting device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, in the white light emitting device 100, an ultraviolet LED 104 is disposed in a recess of the casing 101. The terminal electrode 103 provided in the casing 101 is electrically connected to the LED 104 through the bonding wire 105. On the LED 104, the first molding layer 130 in which the phosphor III is dispersed, the second molding layer 120 in which the phosphor II is dispersed, and the third molding layer 110 in which the phosphor I are dispersed are sequentially formed. Are stacked. By the white light emitting device 100, high-quality white light having improved quantum yield, total brightness, and color rendering index of the green phosphor and the red phosphor can be obtained.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims, and various forms of substitution, modification, and within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes are possible.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 2중 여기되는 녹색 형광체와 3중 여기되는 적색 형광체를 사용함으로써, 적색 및 녹색의 양자 수율을 높이고 전체 휘도를 향상시키고 연색지수를 개선할 수 있다. 이에 따라, 고품질 고휘도의 백색 발광을 얻게 된다.As described above, according to the present invention, by using the double-excited green phosphor and the triple-excited red phosphor, it is possible to increase the quantum yield of red and green, improve the overall luminance, and improve the color rendering index. As a result, white light emission of high quality and high brightness is obtained.

Claims (16)

자외선을 방출하는 자외선 광원과; An ultraviolet light source emitting ultraviolet light; 420 내지 480nm의 피크 방출 파장을 갖는 제1 형광체와; A first phosphor having a peak emission wavelength of 420 to 480 nm; 490 내지 550nm의 피크 방출 파장을 갖는 제2 형광체와; A second phosphor having a peak emission wavelength of 490 to 550 nm; 580 내지 620nm의 피크 방출 파장을 갖는 제3 형광체를 포함하고, A third phosphor having a peak emission wavelength of 580-620 nm, 상기 제1 형광체는 상기 자외선에 의해 여기되어 청색광을 방출하고, 상기 제2 형광체는 상기 자외선과 상기 제1 형광체의 방출광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하고, 상기 제3 형광체는 상기 자외선과 상기 제1 형광체의 방출광과 상기 제2 형광체의 방출광에 의해 여기되어 적색광을 방출하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.The first phosphor is excited by the ultraviolet light to emit blue light, the second phosphor is excited by the ultraviolet light and the emitted light of the first phosphor to emit green light, and the third phosphor is the ultraviolet light and the third light. A white light emitting device characterized by being excited by emission light of one phosphor and emission light of said second phosphor to emit red light. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 자외선 광원은 350 내지 410nm의 피크 방출 파장을 갖는 자외선 LED인 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.The ultraviolet light source is a white light emitting device, characterized in that the ultraviolet LED having a peak emission wavelength of 350 to 410nm. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 자외선 광원은 수은 가스인 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.The ultraviolet light source is a white light emitting device, characterized in that the mercury gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자외선 광원은 Ne, Ar 및 Xe으로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 비활성 가스인 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.The ultraviolet light source is a white light emitting device, characterized in that at least one selected from the group consisting of Ne, Ar and Xe. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 형광체는 350 내지 480nm의 파장 범위에서 피크 여기 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.And the second phosphor has a peak excitation wavelength in a wavelength range of 350 to 480 nm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제3 형광체는 350 내지 550nm의 파장 범위에서 피크 여기 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.And the third phosphor has a peak excitation wavelength in a wavelength range of 350 to 550 nm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제3 형광체는 420 내지 480nm의 파장 범위 및 490 내지 550nm의 파장 범위에서 각각 피크 여기 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.Wherein the third phosphor has a peak excitation wavelength in a wavelength range of 420 to 480 nm and a wavelength range of 490 to 550 nm, respectively. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제3 형광체는 350 내지 410nm의 파장 범위, 420 내지 480 nm의 파장 범위 및 490 내지 550nm의 범위에서 각각 피크 여기 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.Wherein the third phosphor has a peak excitation wavelength in a wavelength range of 350 to 410 nm, a wavelength range of 420 to 480 nm, and a range of 490 to 550 nm, respectively. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 형광체는 (Sr,Ca)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺, La_2.99Ce_0.01(SiS₄)₂I 및 Ce₃(SiS₄)₂X (X는 Cl, Br 또는 I)로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.The first phosphor is (Sr, Ca) ₅ (PO ₄ ) ₃ Cl: Eu ²⁺ , La _2.99 Ce _0.01 (SiS ₄ ) ₂ I and Ce ₃ (SiS ₄ ) ₂ X (X is Cl, Br or I) A white light emitting device, characterized in that it comprises at least one phosphor selected from the group consisting of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 형광체는 SrGa₂S₄:Eu²⁺ 및 (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.And the second phosphor comprises at least one phosphor selected from the group consisting of SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ and (Ba, Sr) ₂ SiO ₄ : Eu ²⁺ . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제3 형광체는 Ca(Eu_0.5La_0.5)Si₃O₁₃을 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치. The third phosphor is Ca (Eu _0.5 La _0.5 ) Si ₃ O ₁₃ A white light emitting device, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 형광체는 (Sr,Ca)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺, La_2.99Ce_0.01(SiS₄)₂I 및 Ce₃(SiS₄)₂X (X는 Cl, Br 또는 I)로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 형광체를 포함하고, The first phosphor is (Sr, Ca) ₅ (PO ₄ ) ₃ Cl: Eu ²⁺ , La _2.99 Ce _0.01 (SiS ₄ ) ₂ I and Ce ₃ (SiS ₄ ) ₂ X (X is Cl, Br or I) At least one phosphor selected from the group consisting of, 상기 제2 형광체는 SrGa₂S₄:Eu²⁺ 및 (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나 선택된 형광체를 포함하고,The second phosphor comprises at least one phosphor selected from the group consisting of SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ and (Ba, Sr) ₂ SiO ₄ : Eu ²⁺ , 상기 제3 형광체는 Ca(Eu_0.5La_0.5)Si₃O₁₃을 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치. The third phosphor is Ca (Eu _0.5 La _0.5 ) Si ₃ O ₁₃ A white light emitting device, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1, 2 및 3 형광체는 각각 분리되어 있으며, 상기 자외선 광원 상에 불연속적인 층 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.The first, second and third phosphors are separated from each other and are formed in a discontinuous layer structure on the ultraviolet light source. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 제3 형광체는 상기 자외선 광원 상에 있고, 상기 제2 형광체는 상기 제3 형광체 상에 있고, 상기 제1 형광체는 상기 제2 형광체 상에 있는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.And the third phosphor is on the ultraviolet light source, the second phosphor is on the third phosphor, and the first phosphor is on the second phosphor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1, 2 및 3 형광체는 몰딩 물질 내에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.And the first, second and third phosphors are contained in a molding material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자외선 광원 상에 형성된 몰딩 물질을 더 포함하고, Further comprising a molding material formed on the ultraviolet light source, 상기 제1, 2 및 3 형광체는 상기 몰딩 물질에 분산되어 함유되어 있고, The first, second and third phosphors are dispersed and contained in the molding material, 상기 제1, 2 및 3 형광체는 상기 몰딩 물질 내에서 층 형태로 배치되어 있고, The first, second and third phosphors are arranged in layers in the molding material, 상기 제3 형광체는 상기 자외선 광원 상에 있고, 상기 제2 형광체는 상기 제3 형광체 상에 있고, 상기 제1 형광체는 상기 제2 형광체층 상에 있는 것을 특징으로 하는 백색 발광 장치.And the third phosphor is on the ultraviolet light source, the second phosphor is on the third phosphor, and the first phosphor is on the second phosphor layer.

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