KR101593799B1 - 형광체 시트의 광특성 측정 장치 - Google Patents
형광체 시트의 광특성 측정 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 LED 칩의 상부에 실장되는 형광체 시트의 광특성을 측정하여 평가하는 형광체 시트의 광특성 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 측정 대상 형광체 시트의 상부에 설치되어 형광체 여기용(勵起用) 빛을 출력하는 광원부; 상기 형광체 시트가 상기 광원부에서 출력된 빛에 여기되는 빛을 검출하는 영상 검출부; 상기 광원부와 영상 검출부의 동작 제어신호를 출력하고, 상기 영상 검출부가 검출한 빛의 스펙트럼을 분석하여 상기 형광체 시트의 광특성을 측정하며, 상기 측정 결과를 출력하는 분석 제어부; 및 상기 분석 제어부가 출력하는 측정 결과가 표시되도록 하는 디스플레이부를 포함한다. 따라서 본 발명은 투명재질의 고분자 필름 형광체 시트와, 불투명의 기판을 사용한 형광체 시트의 광특성을 모두 측정할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 형광체 시트의 광특성 측정 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 LED 칩의 상부에 실장되는 형광체 플레이트의 광특성을 측정하여 평가하는 형광체 시트의 광특성 측정 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)구조에서 전자와 정공이 재결합할 때 전위차에 의해서 빛을 발하는 반도체 발광장치로서 친환경, 저 전압, 긴 수명 및 저 가격의 특징을 갖고, 종래에는 표시용 램프나 숫자와 같은 단순 정보표시에 많이 응용되어 왔으나, 최근에는 산업기술의 발전, 특히 정보표시 기술과 반도체 기술의 발전으로 디스플레이 분야, 조명 장치, 자동차 헤드램프, 프로젝터 등 다방면에 걸쳐서 사용되기에 이르렀다.
발광장치는 발광 다이오드 칩과 형광체를 결합하여 백색광을 구현할 수 있으며, 예를 들어 430 내지 480㎚ 파장을 발광하는 반도체 성분으로 이루어진 청색 발광 다이오드 칩과 이로부터 출사된 청색광을 여기원으로 하여 황색광을 발생시킬 수 있는 황색 YAG계 형광체를 조합하여 백색광이 구현되도록 형광체를 봉지제 층에 도포하여 발광장치를 구성하는 것이 가능하다.
그러나 봉지제 층에 형광체를 섞어서 구성하는 발광장치는 형광체 함량의 불균일과 형광체 침전 등에 의한 뭉침 등의 문제가 있어서 LED 제품간 색좌표 편차와 휘도 편차가 발생하는 문제점이 있다.
최근에는, 형광체를 함유하는 수지의 몰딩 방법 대신, 형광체를 포함하는 층(layer) 또는 시트(sheet)를 발광 다이오드 칩의 상부에 배치시키는 방법이 한국 공개특허공보 제10-2014-0035979호(발명의 명칭 : 형광체 시트 형성용 수지 조성물)에서 제안되었다.
도 1은 일반적인 형광체 시트의 구조를 나타낸 단면도로서, 형광체 시트(10)는 고분자 필름과 같은 투명 기판(11)위에 형광체(12)를 균일한 두께로 코팅하여 구성된다.
도 2는 종래 기술에 따른 형광체 시트를 이용한 LED 패키지를 나타낸 도면으로서, LED 패키지(20)는 LED 칩(21)이 설치된 봉지재(22)의 상면에 형광체 시트(10)를 상기 LED 칩(21)의 크기에 맞게 재단하여 설치한다.
그러나 통상적으로 투명 재질의 고분자 필름에 코팅 방법을 사용하여 제작된 형광체 시트의 경우 투명한 고분자 필름의 특성으로 인해 코팅의 불균일(두께 편차발생)에 의한 형광체 시트의 색좌표 불균일 및 휘도 불균일과 같은 발광 불량이 발생하는 문제점이 있다.
최근에는 투명한 고분자 필름을 이용한 형광체 플레이트를 대체하여 실리콘 웨이퍼 기판을 사용한 형광체 시트가 제안되고 있지만, 불투명한 실리콘 웨이퍼 기판의 형광체 시트는 측정용 광원이 실리콘 웨이퍼 기판을 투과하지 못하여 종래의 투명 재질의 형광체 시트만을 측정하기 위한 측정 장치로는 불투명한 형광체 시트의 광특성을 측정할 수 없는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 LED 칩의 상부에 실장되는 형광체 시트의 광특성을 측정하여 평가하는 형광체 시트의 광특성 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 형광체 시트의 광특성 측정 장치로서, 기판에 일정 간격으로 설치되고, 광원부에서 발광된 빛에 여기되어 임의의 색이 발광되도록 형광체가 코팅된 다수의 형광체 플레이트를 구비한 측정 대상인 형광체 시트의 상부에서 형광체 여기용(勵起用) 빛을 출력하는 광원부; 상기 광원부에서 출력된 빛에 여기되어 상기 형광체 시트(200)가 발광하는 빛의 이미지 정보를 검출하는 영상 검출부; 상기 광원부와 영상 검출부의 동작 제어신호를 출력하고, 상기 영상 검출부가 검출한 빛의 이미지 정보에서 상기 광원부에서 발광된 빛에 여기되어 상기 형광체 시트에서 발광된 빛의 스펙트럼을 분석하여 상기 형광체 시트 상에 배치된 형광체 플레이트의 위치와 상기 형광체 플레이트에서의 광특성 변화를 측정하며, 상기 형광체 플레이트가 동일한 발광 성능 및 광특성을 갖는지 여부와, 상기 형광체 플레이트의 발광 색좌표가 미리 설정된 색좌표와 동일한지 여부를 평가하여 측정 결과를 출력하는 분석 제어부 및 상기 분석 제어부가 출력하는 측정 결과가 표시되도록 하는 디스플레이부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광원부는 레이저 광원인 것을 특징으로 하고, 상기 광원부는 자외선 또는 청색 빛 중 적어도 하나의 빛을 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광특성은 광원부에서 발광된 빛에 여기되어 측정 대상 형광체 시트에서 발광되는 빛의 휘도 정보 및 색좌표 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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또한, 본 발명에 따른 상기 기판은 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 형광체 플레이트는 형광체를 구비한 세라믹, 고분자 필름, 글래스 재질 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 투명 재질의 고분자 필름 형광체 시트와, 불투명의 기판을 사용한 형광체 시트의 광특성을 모두 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 일반적인 형광체 시트의 구조를 나타낸 단면도.
도 2 는 종래 기술에 따른 형광체 시트를 이용한 LED 패키지의 구조를 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치를 나타낸 예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치 구성을 나타낸 블록도.
도 5 는 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치가 측정한 형광체 시트의 색좌표 정보를 나타낸 예시도.
도 2 는 종래 기술에 따른 형광체 시트를 이용한 LED 패키지의 구조를 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치를 나타낸 예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치 구성을 나타낸 블록도.
도 5 는 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치가 측정한 형광체 시트의 색좌표 정보를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치를 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치 구성을 나타낸 블록도이며, 도 5는 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치가 측정한 형광체 시트의 색좌표 정보를 나타낸 예시도이다.
도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 투명 재질의 고분자 필름 형광체 시트와, 불투명의 기판을 사용한 형광체 시트의 광특성을 모두 측정할 수 있도록 하우징(101)의 내측 상부에 설치되어 기판(210)과 형광체 플레이트(220)로 구성된 측정 대상 형광체 시트(200)의 상면으로 형광체 여기용(勵起用) 빛을 출력하는 광원부(110)와, 상기 형광체 시트(200)가 상기 광원부(110)에서 출력된 빛에 여기되는 빛을 검출하는 영상 검출부(120)와, 상기 광원부(110)와 영상 검출부(120)의 동작 제어신호를 출력하고, 상기 영상 검출부(120)가 검출한 빛의 스펙트럼을 분석하여 상기 형광체 시트(200)의 광특성을 측정하며, 상기 측정 결과를 출력하는 분석 제어부(130)와, 상기 분석 제어부(130)가 출력하는 측정 결과가 표시되도록 하는 디스플레이부(140)를 포함하여 구성된다.
상기 하우징(101)은 내부에 수납 공간을 형성하고, 일측에 개폐용 도어(미도시)를 구비한 사각 형상의 부재로서, 측정 과정에서 외부의 빛이 유입되지 않도록 한다.
상기 광원부(110)는 하우징(101)의 내측 상부에 설치된 광 출력수단으로서, 측정 대상 형광체 시트(200)의 상면으로 형광체를 여기(勵起)하기 위한 빛을 출력한다.
즉 상기 광원부(110)는 측정 대상 형광체 시트(200)에 포함된 형광체가 여기될 수 있도록 자외선 또는 청색 빛 중 적어도 하나의 빛을 출력하는 레이저 다이오드(LD) 등의 레이저 광원으로 이루어지고, 측정 대상 형광체 시트(200)에 포함된 형광체의 종류에 따라 상기 자외선 또는 청색 이외에 임의의 파장을 갖는 복수의 레이저 광원이 추가 설치될 수도 있다.
상기 영상 검출부(120)는 하우징(101)의 내측 상부에 설치되어 광원부(110)에서 발광된 레이저 빛을 받아 측정 대상 형광체 시트(200)의 형광체에 의해 여기되어 발광하는 빛을 검출한 이미지 정보를 출력하는 구성으로서, 상기 여기되는 빛을 검출하기 위해 CCD 센서 또는 CMOS 센서를 이용한 카메라로 이루어진다.
또한, 상기 영상 검출부(120)는 우수한 공간 분해능을 제공하기 위해 일정 해상도 이상을 갖는 카메라를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 분석 제어부(130)는 하우징(101)의 외부에 일체로 설치되거나 또는 케이블을 통해 일정 거리 이격되어 설치되고, 광원부(110)와 영상 검출부(120)로 온/오프 동작 제어신호를 출력하며, 상기 영상 검출부(120)가 검출한 이미지 정보에서 광원부(110)에서 발광된 빛에 여기되어 형광체 시트(200)에서 발광된 빛의 스펙트럼을 미리 저장된 이미지 신호 분석 프로그램을 통해 분석하여 상기 형광체 시트(200)에서 여기되며 발광된 빛의 휘도 정보와 색좌표 정보를 포함한 광특성을 측정하고, 상기 측정된 결과는 메모리(미도시)에 저장하며 또한 디스플레이부(140)를 통해 출력되도록 한다.
즉 상기 분석 제어부(130)는 광원부(110)에서 발광된 빛에 여기되어 형광체 시트(200)에서 발광되는 빛의 스펙트럼 분포를 분석하여 측정 대상 형광체 시트(200)의 형광체 코팅 불균일에 의한 편차 발생으로 휘도의 불균일이 발생하는지 여부를 측정한다.
또한, 도 5와 같이 광원부(110)에서 발광된 빛에 여기되어 측정 대상 형광체 시트(200)에서 발광되는 빛의 스펙트럼을 분석하여 제 1 발광 분포(300) 또는 제 2 발광 분포(310)와 같이 색좌표의 불균일에 의한 발광 불량이 발생하는지 여부를 측정한다.
또한, 상기 분석 제어부(130)는 광원부(110)에서 발광된 빛에 여기되어 측정 대상 형광체 시트(200)에서 발광되는 빛의 스펙트럼 분포를 상기 형광체 시트(200)상에 배치된 형광체 플레이트(220)의 위치와 상기 형광체 플레이트(220)에서의 광특성 변화를 측정하여 형광체 플레이트(220)의 발광 성능이 균일한지 여부와 상기 형광체 플레이트(220)의 발광 색좌표가 균일한지 여부를 평가하고, 상기 평가 결과는 메모리(미도시)에 저장하며 또한 디스플레이부(140)를 통해 출력되도록 한다.
상기 디스플레이부(140)는 분석 제어부(130)가 출력하는 측정 결과와 평가 결과가 표시되도록 하는 구성으로서 바람직하게는 모니터이다.
상기 측정 대상인 형광체 시트(200)는 기판(210)과, 상기 기판(210)에 일정 간격으로 설치된 다수의 형광체 플레이트(220)를 포함하여 구성된다.
상기 측정 대상인 형광체 시트(200)의 기판(210)은 편평한 기판으로서, 바람직하게는 실리콘 웨이퍼로 이루어진다.
상기 형광체 플레이트(220)는 광원부(110)에서 발광된 빛에 여기되어 임의의 색이 발광되도록 형광체가 코팅된 구성으로서, 세라믹, 고분자 필름, 글래스 재질 중 어느 하나의 재료에 상기 형광체가 설치된다.
다음은 본 발명에 따른 형광체 시트의 광특성 측정 장치의 동작 과정을 설명한다.
하우징(101)에 측정 대상 형광체 시트(200)를 설치하면, 분석 제어부(130)가 자외선 또는 임의의 파장을 갖는 빛(예를 들면, 청색)이 상기 형광체 시트(200)으 상면에 조사되도록 광원부(110)를 점등한다.
상기 광원부(110)가 점등되면, 영상 검출부(120)가 광원부(110)에서 발광된 빛에 여기(勵起)되어 형광체 시트(200)에서 발광되는 빛을 촬영하여 이미지 정보로 출력한다.
상기 영상 검출부(120)에서 촬영된 이미지 정보는 분석 제어부(130)에서 이미지 분석 프로그램을 통해 여기된 빛의 스펙트럼을 분석하고, 상기 형광체 시트(200)에서 여기되는 빛의 휘도 정보와 색좌표 정보를 갖는 광특성을 측정한다.
또한, 상기 분석 제어부(130)는 광원부(110)에서 발광된 빛에 여기되어 측정 대상 형광체 시트(200)에서 발광되는 빛의 스펙트럼 분포를 상기 형광체 시트(200)상에 배치된 형광체 플레이트(220)의 위치와 상기 형광체 플레이트(220)에서의 광특성 변화를 측정하여 각각의 형광체 플레이트(220)가 동일한 발광 성능을 갖는지 여부를 판단하여 균일한 광특성을 갖는지 여부와, 상기 형광체 플레이트(220)의 발광 색좌표가 미리 설정된 색좌표 정보와 동일한지 여부를 판단하여 각각의 형광체 플레이트(220)가 균일한 광특성을 갖는지 여부를 평가한다.
상기 형광체 시트(200)의 측정과 평가가 완료되면 분석 제어부(130)는 측정 및 평가 완료된 형광체 시트(200)의 정보는 디스플레이부(140)를 통해 표시되도록 한다.
따라서 형광체 시트(200)의 발광 성능과 형광체에 의한 발광 색좌표 균일성을 측정하여 평가한 정보를 제공할 수 있고, 투명 재질의 고분자 필름 형광체 시트와, 불투명의 기판을 사용한 형광체 시트의 광특성을 모두 측정할 수 있으며, LED 패키지의 수율 향상과 제품의 성능을 개선할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 측정 장치
101 : 하우징
110 : 광원부
120 : 영상 검출부
130 : 분석 제어부
140 : 디스플레이부
200 : 형광체 시트
210 : 기판
220 : 형광체 플레이트
300 : 제 1 발광 분포
310 : 제 2 발광 분포
101 : 하우징
110 : 광원부
120 : 영상 검출부
130 : 분석 제어부
140 : 디스플레이부
200 : 형광체 시트
210 : 기판
220 : 형광체 플레이트
300 : 제 1 발광 분포
310 : 제 2 발광 분포
Claims (7)
- 형광체 시트의 광특성 측정 장치로서,
기판(210)에 일정 간격으로 설치되고, 광원부(110)에서 발광된 빛에 여기되어 임의의 색이 발광되도록 형광체가 코팅된 다수의 형광체 플레이트(220)를 구비한 측정 대상인 형광체 시트(200)의 상부에서 형광체 여기용(勵起用) 빛을 출력하는 광원부(110);
상기 광원부(110)에서 출력된 빛에 여기되어 상기 형광체 시트(200)가 발광하는 빛의 이미지 정보를 검출하는 영상 검출부(120);
상기 광원부(110)와 영상 검출부(120)의 동작 제어신호를 출력하고, 상기 영상 검출부(120)가 검출한 빛의 이미지 정보에서 상기 광원부(110)에서 발광된 빛에 여기되어 상기 형광체 시트(200)에서 발광된 빛의 스펙트럼을 분석하여 상기 형광체 시트(200) 상에 배치된 형광체 플레이트(220)의 위치와 상기 형광체 플레이트(220)에서의 광특성 변화를 측정하며, 상기 형광체 플레이트(220)가 동일한 발광 성능 및 광특성을 갖는지 여부와, 상기 형광체 플레이트(220)의 발광 색좌표가 미리 설정된 색좌표와 동일한지 여부를 평가하여 측정 결과를 출력하는 분석 제어부(130); 및
상기 분석 제어부(130)가 출력하는 측정 결과가 표시되도록 하는 디스플레이부(140)를 포함하는 형광체 시트의 광특성 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광원부(110)는 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 형광체 시트의 광특성 측정 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 광원부(110)는 자외선 또는 청색 빛 중 적어도 하나의 빛을 출력하는 것을 특징으로 하는 형광체 시트의 광특성 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광특성은 광원부(110)에서 발광된 빛에 여기되어 측정 대상 형광체 시트(200)에서 발광되는 빛의 휘도 정보 및 색좌표 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 시트의 광특성 측정 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 기판(210)은 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 형광체 시트의 광특성 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 형광체 플레이트(220)는 형광체를 구비한 세라믹, 고분자 필름, 글래스 재질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 형광체 시트의 광특성 측정 장치.
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