KR102092676B1 - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로 특히, 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 발광 소자; 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 녹색 광을 발광하는 제1형광체; 및 상기 제1형광체와 혼합되어 혼합물을 이루며, Li을 금속성분으로 가지는 α형 SiAlON(Li-α-SiAlON)을 포함하고, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 중심파장이 550 내지 590 nm 대역에 위치하는 광을 발광하는 제2형광체를 포함하여 구성되고, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 혼합물은 황색 광을 발광할 수 있다.The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device including a light emitting diode. The present invention, a light emitting device; A first phosphor that is excited by light emitted from the light emitting element and emits green light; And an α-type SiAlON (Li-α-SiAlON) having Li as a metal component, mixed with the first phosphor, and excited by light emitted from the light emitting device to have a center wavelength of 550 to 590 nm. It comprises a second phosphor that emits light located in the band, and the mixture of the first phosphor and the second phosphor may emit yellow light.
Description
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로 특히, 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device including a light emitting diode.
발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 기존의 일반 조명 중 가장 대표적이라 할 수 있는 형광등을 대체 할 수 있는 차세대 발광 소자 후보 중의 하나이다.Light emitting diodes (LEDs) are one of the candidates for the next generation of light emitting devices that can replace fluorescent lamps, which are the most representative of conventional lighting.
LED는 기존의 광원보다 소비전력이 적으며, 형광등과 달리 수은을 포함하지 않아 친환경적이라 할 수 있다. 또한 기존의 광원과 비교하여 수명이 길며 응답 속도가 빠르다는 장점을 갖는다.LEDs have less power consumption than conventional light sources, and unlike fluorescent lamps, they do not contain mercury, so they can be said to be environmentally friendly. In addition, it has the advantage of long life and fast response speed compared to conventional light sources.
이러한 LED는 이 LED로부터 방출되는 광을 흡수하여 여러 색상의 광을 발광하는 형광체와 함께 이용될 수 있다. 이와 같은 형광체는 보통 황색, 녹색 및 적색 광을 발광할 수 있다.Such an LED can be used with a phosphor that absorbs light emitted from the LED and emits light of various colors. Such phosphors can usually emit yellow, green and red light.
백색 LED는 현재 청색 발광 LED와 발광 파장을 변환하는 형광체의 구성으로 제작되고 있다. 이러한 백색 LED의 사용 범위가 커질수록 더욱 효율적인 LED가 요구되고 있으며, 이를 위해서는 형광체의 발광 효율 개선이 요구되고 있다. 또한, 이에 따라 더 신뢰성이 우수한 LED의 요구가 높아지고 있다.The white LED is currently manufactured with a blue light emitting LED and a phosphor that converts light emission wavelengths. As the use range of the white LED is increased, more efficient LEDs are required, and for this, improvement in luminous efficiency of the phosphor is required. In addition, according to this, there is an increasing demand for more reliable LEDs.
LED에 이용되는 형광체로는 황색 형광체로 산화물 형광체인 미국 특허 등록 제5998925호로 대표되는 YAG(Yttrium Aluminium Garnet) 형광체가 알려져 있지만, 이러한 YAG 형광체는 열 안정성이 떨어지고 고온이 되면 휘도 저하, 색좌표의 변화 등의 문제가 발생할 수 있다. As the phosphor used for the LED, the YAG (Yttrium Aluminum Garnet) phosphor represented by U.S. Patent Registration No. 5998925, which is an oxide phosphor as a yellow phosphor, is known, but these YAG phosphors have poor thermal stability and deteriorate luminance and change color coordinates at high temperatures. Can cause problems.
또한, 황색 내지 녹색 계열의 형광체로서 산화물 형광체 및 실리케이트계 형광체가 알려져 있지만, 이들은 열 안정성이 상대적으로 낮으며 내 습성이 나쁘기 때문에 LED 패키지의 신뢰성에 악영향을 줄 수 있다.In addition, oxide phosphors and silicate-based phosphors are known as yellow to green-based phosphors, but these may have a negative effect on the reliability of the LED package because of their relatively low thermal stability and poor moisture resistance.
따라서, LED와 함께 백색광을 만들 수 있는 고효율의 신뢰성이 우수한 형광체의 개발이 요구된다.Accordingly, there is a need to develop a fluorescent material having high efficiency and reliability that can produce white light together with LEDs.
더욱이, 청색 발광 LED가 고출력화 될수록 파장이 단파장 측으로 이동할 수 있는데 이에 따라 단파장에서도 여기 효율이 높은 황색 발광 형광체의 개발이 요구된다.Moreover, as the blue light emitting LED becomes higher in power, the wavelength may move toward the shorter wavelength, and accordingly, the development of a yellow light emitting phosphor having high excitation efficiency even in the shorter wavelength is required.
본 발명은 발광 장치에 있어서, 고효율, 고휘도 및 높은 연색 특성을 가지는 황색 발광 형광체를 포함하는 발광 장치를 제공하는 데 있다.The present invention provides a light emitting device including a yellow light emitting phosphor having high efficiency, high brightness and high color rendering properties in a light emitting device.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 발광 소자; 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 녹색 광을 발광하는 제1형광체; 및 상기 제1형광체와 혼합되어 혼합물을 이루며, Li을 금속성분으로 가지는 α형 SiAlON(Li-α-SiAlON)을 포함하고, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 중심파장이 550 내지 590 nm 대역에 위치하는 광을 발광하는 제2형광체를 포함하여 구성되고, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 혼합물은 황색 광을 발광할 수 있다.As a first aspect for achieving the above technical problem, the present invention, a light emitting device; A first phosphor that is excited by light emitted from the light emitting element and emits green light; And an α-type SiAlON (Li-α-SiAlON) having Li as a metal component, mixed with the first phosphor, and excited by light emitted from the light emitting device to have a center wavelength of 550 to 590 nm. It comprises a second phosphor that emits light located in the band, and the mixture of the first phosphor and the second phosphor may emit yellow light.
여기서, 상기 제1형광체는, Lu3Al5O12:Ce, SrSi2O2N2 및 β형 SiAlON 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the first phosphor may include at least one of Lu 3 Al 5 O 12 : Ce, SrSi 2 O 2 N 2, and β-type SiAlON.
여기서, 상기 제2형광체는, 하기의 화학식 1로 표현되고, Here, the second phosphor is represented by Formula 1 below,
<화학식 1> 
상기 m 및 n은, 0 ≤ m ≤ 2 및 0 ≤ n ≤ 1 중 적어도 하나의 조건을 만족할 수 있다.The m and n may satisfy at least one condition of 0 ≤ m ≤ 2 and 0 ≤ n ≤ 1.
여기서, 상기 제2형광체는, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 합을 100 wt%로 했을 때, 40 내지 60 wt%의 함량을 가질 수 있다.Here, the second phosphor, when the sum of the first phosphor and the second phosphor is 100 wt%, may have a content of 40 to 60 wt%.
여기서, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 혼합물의 여기 스펙트럼은, 360 내지 460 nm의 파장 대역에서 YAG(Yttrium Aluminium Garnet) 형광체보다 높은 여기율을 가질 수 있다.Here, the excitation spectrum of the mixture of the first phosphor and the second phosphor may have a higher excitation rate than the YAG (Yttrium Aluminum Garnet) phosphor in the wavelength band of 360 to 460 nm.
이때, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 혼합물의 여기 스펙트럼은, 410 nm 파장에서 피크 대비 50 % 이상의 여기율을 가질 수 있다.At this time, the excitation spectrum of the mixture of the first phosphor and the second phosphor may have an excitation rate of 50% or more compared to a peak at a wavelength of 410 nm.
여기서, 더 좋게는 상기 제2형광체는, 중심 파장이 578 내지 588 nm대역에 위치하는 광을 발광하도록 할 수 있다.Here, more preferably, the second phosphor may emit light positioned at a center wavelength of 578 to 588 nm.
여기서, 제1형광체 및 제2형광체의 중심파장과 다른 중심파장을 가지는 제3형광체를 더 포함할 수 있다. 이러한 제3형광체는 적색 파장 대역의 광을 방출할 수 있다.Here, a third phosphor having a center wavelength different from that of the first phosphor and the second phosphor may be further included. The third phosphor may emit light in the red wavelength band.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 발광 소자; 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 중심파장이 530 내지 550 nm의 대역에 위치하는 광을 방출하는 제1형광체; 및 상기 제1형광체와 혼합되고, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 중심파장이 550 내지 590 nm 대역에 위치하는 광을 발광하는 것으로서, 하기의 화학식 1로 표현되고, As a second aspect for achieving the above technical problem, the present invention, a light emitting device; A first phosphor that is excited by light emitted from the light emitting element and emits light having a central wavelength located in a band of 530 to 550 nm; And mixed with the first phosphor, and excited by light emitted from the light emitting device to emit light having a central wavelength located in a band of 550 to 590 nm, represented by the following Chemical Formula 1,
<화학식 1> Lim -2 xEuxSi12 -(m+n)Alm + nOnN16 -n <Formula 1> Li m -2 x Eu x Si 12- (m + n) Al m + n OnN 16 -n
상기 m 및 n은, 0 ≤ m ≤ 2 및 0 ≤ n ≤ 1 중 적어도 하나의 조건을 만족하는 제2형광체를 포함하여 구성될 수 있다.The m and n may include a second phosphor that satisfies at least one of 0 ≤ m ≤ 2 and 0 ≤ n ≤ 1.
여기서, 상기 제1형광체는, Lu3Al5O12:Ce, SrSi2O2N2 및 β형 SiAlON 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the first phosphor may include at least one of Lu 3 Al 5 O 12 : Ce, SrSi 2 O 2 N 2, and β-type SiAlON.
여기서, 상기 제2형광체는, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 합을 100 wt%로 했을 때, 40 내지 60 wt%의 함량을 가질 수 있다.Here, the second phosphor, when the sum of the first phosphor and the second phosphor is 100 wt%, may have a content of 40 to 60 wt%.
여기서, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 혼합물의 여기 스펙트럼은, 360 내지 460 nm의 파장 대역에서 YAG(Yttrium Aluminium Garnet) 형광체보다 높은 여기율을 가질 수 있다.Here, the excitation spectrum of the mixture of the first phosphor and the second phosphor may have a higher excitation rate than the YAG (Yttrium Aluminum Garnet) phosphor in the wavelength band of 360 to 460 nm.
이때, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 혼합물의 여기 스펙트럼은, 410 nm 파장에서 피크 대비 50 % 이상의 여기율을 가질 수 있다.At this time, the excitation spectrum of the mixture of the first phosphor and the second phosphor may have an excitation rate of 50% or more compared to a peak at a wavelength of 410 nm.
여기서, 더 좋게는 상기 제2형광체는, 중심 파장이 578 내지 588 nm대역에 위치하는 광을 발광하도록 할 수 있다.Here, more preferably, the second phosphor may emit light positioned at a center wavelength of 578 to 588 nm.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제3관점으로서, 본 발명은, 발광 소자; Lu3Al5O12:Ce, SrSi2O2N2 및 β형 SiAlON 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제1형광체; 및 상기 제1형광체와 혼합되어 혼합물을 이루며, Li을 금속성분으로 가지는 α형 SiAlON(Li-α-SiAlON)을 포함하고, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 중심파장이 578 내지 588 nm 대역에 위치하는 광을 발광하는 제2형광체를 포함하여 구성되고, 상기 제2형광체는, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 합을 100 wt%로 했을 때, 40 내지 60 wt%의 함량을 가지고, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 혼합물은, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 황색 광을 발광할 수 있다.As a third aspect for achieving the above technical problem, the present invention, a light emitting device; Lu 3 Al 5 O 12 : a first phosphor including at least one of Ce, SrSi 2 O 2 N 2 and β-type SiAlON; And an α-type SiAlON (Li-α-SiAlON) having Li as a metal component, mixed with the first phosphor, and excited by light emitted from the light emitting device to have a center wavelength of 578 to 588 nm. It comprises a second phosphor that emits light located in the band, the second phosphor, when the sum of the first phosphor and the
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention has the following effects.
먼저, 본 발명의 시감 특성이 향상되고 휘도가 향상된 황색 발광 형광체를 포함하는 발광 장치를 제공할 수 있고, 이와 함께 연색 평가 지수가 향상되어, 고 효율의 발광 장치를 제공할 수 있다.First, it is possible to provide a light-emitting device including a yellow light-emitting phosphor having improved luminous properties and improved luminance of the present invention, along with an improved color rendering index, thereby providing a high-efficiency light-emitting device.
또한, 본 발명에서 이용되는 황색 발광 형광체는 450 nm 이하의 여기광에 의하여 여기율이 향상될 수 있고, 따라서, 발광 소자가 고출력화 될수록 발광 특성이 더 향상될 수 있다.In addition, in the yellow light-emitting phosphor used in the present invention, the excitation rate can be improved by excitation light of 450 nm or less, and accordingly, the higher the power of the light-emitting element, the more light-emitting characteristics can be improved.
도 1은 Li-α-SiAlON의 XRD 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 2는 Ca-α-SiAlON의 XRD 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 3은 사람의 시감 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 황색 발광 형광체의 여기 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 황색 발광 형광체의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 황색 발광 형광체를 이용하여 백색 발광 소자 패키지를 구현한 경우의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 황색 발광 형광체가 이용된 발광 소자 패키지의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 황색 발광 형광체가 이용된 발광 소자 패키지의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 황색 발광 형광체를 이용하여 백색광이 구현되는 과정을 설명하기 위한 도 7의 일부 확대도이다.1 is a graph showing the XRD spectrum of Li-α-SiAlON.
2 is a graph showing the XRD spectrum of Ca-α-SiAlON.
3 is a graph showing human visual characteristics.
4 is a graph showing the excitation spectrum of the yellow light-emitting phosphor of the present invention.
5 is a graph showing the emission spectrum of the yellow light-emitting phosphor of the present invention.
6 is a graph showing a light emission spectrum when a white light emitting device package is implemented using the yellow light emitting phosphor of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing an example of a light emitting device package in which the yellow light emitting phosphor of the present invention is used.
8 is a cross-sectional view showing another example of a light emitting device package in which the yellow light emitting phosphor of the present invention is used.
9 is a partially enlarged view of FIG. 7 for explaining a process in which white light is implemented using the yellow light-emitting phosphor of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention allows for various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and illustrated in the drawings, which will be described in detail below. However, it is not intended to limit the invention to the specific forms disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents, and substitutes consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. When an element, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may be present directly on the other element or intermediate elements may be present therebetween. .
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. can be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, these elements, components, regions, layers and / or regions It will be understood that it should not be limited by these terms.
우선, 본 발명에 의한 황색 발광 형광체에 대하여 설명한다.First, the yellow light-emitting phosphor according to the present invention will be described.
본 발명에 의하면 근 자외선 및 청색 여기원에 의한 여기 효율이 우수한 녹색 및 호박색(Amber; 이하, 앰버라 칭함) 형광체를 혼합하여 휘도가 높은 황색 광을 구현할 수 있다.According to the present invention, green and amber phosphors having excellent excitation efficiency by near ultraviolet and blue excitation sources (Amber; hereinafter referred to as amber) phosphors can be mixed to realize high luminance yellow light.
이를 위하여, 본 발명에서 근 자외선 및 청색 여기광에 의한 발광 효율이 우수한 녹색(green)계열 형광체인 LuAG, SrSi2O2N2 및 β형 SiAlON(사이알론) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제1형광체를 이용할 수 있다. To this end, in the present invention, LuAG, SrSi 2 O 2 N 2 and β-type SiAlON (sialon), which are green-based phosphors having excellent luminous efficiency by near-ultraviolet and blue excitation light, include at least one of the first. Phosphors can be used.
이러한 제1형광체는 근 자외선 및 청색 여기광에 의하여 여기되어 녹색 파장 대역의 광을 발광할 수 있다. 이와 같은 제1형광체는 중심파장이 530 내지 550 nm의 대역에 위치할 수 있다.The first phosphor is excited by near ultraviolet and blue excitation light to emit light in the green wavelength band. The first phosphor may have a central wavelength in a band of 530 to 550 nm.
여기서, LuAG는 Lu3Al5O12:Ce의 화학식으로 알려져 있고, β형 SiAlON은 Si6 -zAlzOzN8-z의 기본 구조식에 Eu가 첨가된 화학식으로 표현될 수 있다. 이 외에도 LSN(La3Si6N11:Ce), SrSi2O2N2:Eu 형광체가 이용될 수 있다.Here, LuAG is known as a chemical formula of Lu 3 Al 5 O 12 : Ce, and β-type SiAlON can be expressed as a chemical formula in which Eu is added to the basic structural formula of Si 6 - zAl z O z N 8-z . In addition to this, LSN (La 3 Si 6 N 11 : Ce), SrSi 2 O 2 N 2 : Eu phosphor may be used.
또한, 시감 특성이 우수하며, 제1형광체와 혼합되어 높은 휘도의 황색 광을 발광할 수 있는 최적의 발광 파장을 가지는 새로운 조성의 제2형광체를 포함할 수 있다. 이러한 제2형광체는 근 자외선 및 청색 여기광에 의하여 여기되어 앰버 파장 대역의 광을 발광할 수 있다.In addition, it is possible to include a second phosphor having a new composition having excellent light-emitting characteristics and having an optimal emission wavelength capable of emitting high-luminance yellow light mixed with the first phosphor. The second phosphor is excited by near ultraviolet and blue excitation light to emit light in the amber wavelength band.
이와 같은 제1형광체 및 제2형광체의 혼합물은, 근 자외선 또는 청색 광에 의하여 여기되어 높은 휘도의 황색 광을 발광할 수 있다. 또한, 이러한 근 자외선 또는 청색 광에서 여기율이 우수하여 고 효율의 형광체 특성을 발휘할 수 있다.The mixture of the first phosphor and the second phosphor is excited by near ultraviolet or blue light to emit yellow light of high luminance. In addition, the excitation rate is excellent in such near ultraviolet or blue light, and thus it is possible to exhibit high-efficiency phosphor characteristics.
이러한 제2형광체는 리튬(Li)을 금속성분으로 가지는 α형 SiAlON(Li-α-SiAlON)을 포함할 수 있고, 근 자외선 또는 청색 광에 의하여 여기되어 중심파장이 550 내지 590 nm 대역에 위치하는 광을 발광할 수 있다.Such a second phosphor may include α-type SiAlON (Li-α-SiAlON) having lithium (Li) as a metal component, and excited by near ultraviolet or blue light so that the center wavelength is located in the 550 to 590 nm band. It can emit light.
이러한 제2형광체는 아래의 화학식 1로 표현될 수 있다.The second phosphor may be represented by Chemical Formula 1 below.
이러한 제2형광체는 보통 금속성분으로 Ca을 가지는 α형 SiAlON (Ca0.3Si9Al3O1N15)(Ca-α-SiAlON)에서 금속성분을 Li로 치환된 형광체(Li-α-SiAlON)로 볼 수 있다. 도 1에서는 이러한 Li-α-SiAlON의 XRD 스펙트럼을 나타내고 있고, 도 2에서는 Ca-α-SiAlON의 XRD 스펙트럼을 나타내고 있다. 따라서 본 발명에서 이용되는 Li-α-SiAlON은 Ca-α-SiAlON과 다른 특성을 가질 수 있다.The second phosphor is a phosphor (Li-α-SiAlON) in which the metal component is replaced by Li in the α-type SiAlON (Ca 0.3 Si 9 Al 3 O 1 N 15 ) (Ca-α-SiAlON), which usually has Ca as a metal component. Can be seen as. Fig. 1 shows the XRD spectrum of Li-α-SiAlON, and Fig. 2 shows the XRD spectrum of Ca-α-SiAlON. Therefore, Li-α-SiAlON used in the present invention may have different properties from Ca-α-SiAlON.
금속성분으로 Ca을 가지는 α형 SiAlON은 발광 중심파장이 600 nm 정도이나, 위에서 설명한 바와 같이, 중심파장이 550 내지 590 nm 대역인 Li-α-SiAlON을 이용하면 동일한 피크 세기를 가지는 발광에 대하여 시감 특성이 25 % 정도 높아질 수 있다. 더 좋게는 중심 파장이 578 내지 588 nm 대역에 위치하는 광을 발광하도록 하면 시감 특성은 더 향상될 수 있다. The α-type SiAlON having Ca as a metal component has a light emission center wavelength of about 600 nm, but as described above, when Li-α-SiAlON with a center wavelength of 550 to 590 nm is used, the light emission with the same peak intensity is observed. The properties can be as high as 25%. More preferably, when the central wavelength is to emit light located in the 578 to 588 nm band, the viewing characteristics can be further improved.
도 3은 사람의 시감(視感) 특성을 나타내는 그래프(Photonic curve)이다.3 is a graph (Photonic curve) showing a person's visual characteristics.
도시하는 바와 같이, 사람의 시감도의 값은 대략 555 nm 파장에서 최대값을 가진다. 즉, 동일한 강도의 빛에 대하여 사람은 555 nm 파장 대역의 빛을 가장 강한 것으로 감지한다. As shown, the value of human visibility has a maximum at approximately 555 nm wavelength. That is, for light of the same intensity, a person perceives light in the wavelength band of 555 nm as the strongest.
따라서, 통상 600 nm 정도의 발광 중심파장을 가지는 α형 SiAlON에 비하여, 본 발명에서 이용되는 중심파장이 550 내지 590 nm 대역인 Li-α-SiAlON은 시감 특성에서 우수할 수 있다.Therefore, compared to α-type SiAlON, which usually has a center wavelength of light emission of about 600 nm, Li-α-SiAlON having a center wavelength of 550 to 590 nm, which is used in the present invention, may be superior in luminous properties.
즉, 동일한 강도의 빛에 대하여 보다 밝게 감지할 수 있으므로, 이와 같은 발광 파장의 조절은 휘도가 증가하는 효과로 작용할 수 있다.That is, since the light of the same intensity can be detected brighter, the adjustment of the emission wavelength may act as an effect of increasing luminance.
이와 같은 본 발명의 제2형광체로 이용될 수 있는 Li-α-SiAlON은, 동일한 피크 세기의 발광에 대하여 Ca-α-SiAlON에 비하여 시감 특성이 25 % 정도 향상될 수 있다.Li-α-SiAlON, which can be used as the second phosphor of the present invention, can improve luminous properties by about 25% compared to Ca-α-SiAlON for light emission with the same peak intensity.
본 발명에서는 중심 파장이 550 내지 590 nm 대역인 발광을 구현하기 위하여 SiAlON 합성시 Li의 치환량을 조절하고 산소(Oxygen)의 양을 조절할 수 있다.In the present invention, in order to realize light emission having a center wavelength of 550 to 590 nm, the substitution amount of Li may be controlled and the amount of oxygen (Oxygen) may be adjusted during SiAlON synthesis.
표 1은 이러한 제2형광체 구현시 산소의 함량(n; 화학식 1에서의 값)을 조절하여 얻은 형광체의 발광 파장(피크 파장) 및 발광 휘도를 나타내고 있다.Table 1 shows the emission wavelength (peak wavelength) and emission luminance of the phosphor obtained by adjusting the oxygen content (n; value in Formula 1) when implementing the second phosphor.
이러한 발광을 위하여 화학식 1에서 m 및 n은, 0 ≤ m ≤ 2 및 0 ≤ n ≤ 1 중 적어도 하나의 조건을 만족할 수 있다. 또한, 화학식 1에서 x는 활성제(Eu)의 함량을 나타내며, 금속 이온(리튬(Li) 및 알루미늄(Al))과 10% 이내의 범위에서 치환되는 것이 보통이다. 즉, x는 0.01 내지 0.1 사이의 값을 가질 수 있다.In order to emit light, m and n in Formula 1 may satisfy at least one condition of 0 ≤ m ≤ 2 and 0 ≤ n ≤ 1. In addition, in Formula 1, x represents the content of the active agent (Eu), and is usually substituted within 10% of the metal ions (lithium (Li) and aluminum (Al)). That is, x may have a value between 0.01 and 0.1.
표 1에서 나타내는 바와 같이, 제2형광체의 산소(Oxygen)의 함량에 따라 발광 파장이 변경될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 산소(Oxygen)의 함량(n)이 0인 경우에 588 nm의 발광 파장을 가지고 이때의 발광 휘도는 95%를 가짐을 알 수 있고, 산소의 함량(n)이 1인 경우, 발광 파장은 578 nm까지 낮아질 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the emission wavelength may be changed according to the content of oxygen in the second phosphor. That is, when the content (n) of oxygen (n) is 0, it can be seen that it has an emission wavelength of 588 nm and the emission luminance at this time has 95%. When the oxygen content (n) is 1, the emission wavelength It can be seen that silver can be lowered to 578 nm.
그리고 추가적인 시감 특성을 통한 발광효율 개선을 위해 산소(Oxygen)의 함량(n)을 1 ≤ n ≤ 2 사이로 변화시킬 경우, 발광파장을 560 nm까지 변화시키는 것이 가능하다. 이와 같이, 산소의 함량을 조정함에 따라 발광 파장을 단파장으로 이동하는 것이 용이할 수 있다. In addition, when the content (n) of oxygen (Oxygen) is changed between 1 ≤ n ≤ 2 in order to improve the luminous efficiency through additional visibility characteristics, it is possible to change the emission wavelength to 560 nm. As such, it may be easy to shift the emission wavelength to a short wavelength by adjusting the oxygen content.
표 1에서 보면 산소(Oxygent)의 함량(n)이 0.1이고 발광파장이 583 nm일 때 발광 휘도가 가장 높음을 알 수 있다.In Table 1, it can be seen that the emission luminance is highest when the oxygen content (n) is 0.1 and the emission wavelength is 583 nm.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 녹색 발광 형광체인 제1형광체와 앰버 색상 발광 형광체인 제2형광체를 혼합하여 휘도가 우수한 황색 광을 구현할 수 있다.As described above, in the present invention, yellow light having excellent luminance can be realized by mixing the first phosphor that is a green light-emitting phosphor and the second phosphor that is an amber color light-emitting phosphor.
또한, 제1형광체 및 제2형광체 각각의 발광 파장 및 혼합 비율을 조절함으로써 발광 휘도를 향상시킬 수 있다. 이와 함께 광원의 연색성을 나타내는 연색 평가 지수(color rendering index; CRI)가 함께 개선될 수 있다.In addition, the emission luminance can be improved by adjusting the emission wavelength and the mixing ratio of each of the first phosphor and the second phosphor. Along with this, a color rendering index (CRI) indicating color rendering properties of the light source may be improved together.
이러한 연색 평가 지수(CRI)는 광원의 연색성을 나타내는 것을 목적으로 한 지수로서 시료 광원 아래에서 물체의 색 지각이 규정된 기준 광 아래서 동일한 물체의 색 지각에 합치되는 정도를 수치화한 것이다.The color rendering index (CRI) is an index for the purpose of indicating the color rendering property of a light source, and is a measure of the degree to which the color perception of an object coincides with the color perception of the same object under a defined reference light.
표 2는 이와 같이 제1형광체와 앰버 색상 발광 형광체인 제2형광체를 혼합하여 휘도 및 CRI가 향상될 수 있음을 나타내고 있다.Table 2 shows that the luminance and CRI can be improved by mixing the first phosphor and the second phosphor, which is an amber color-emitting phosphor.
즉, 종래의 황색 형광체(Yellow 형광체; 통상적으로 많이 사용되는 YAG(Yttrium Aluminium Garnet) 형광체를 나타낸다.)와 Ca-α-SiAlON를 이용하여 황색 발광 형광체를 구현한 것에 대비하여, 본 발명의 제1형광체(535 nm 피크 파장을 갖는 경우) 및 제2형광체(583 nm 피크 파장을 갖는 경우)를 사용함으로써 발광 휘도 및 CRI가 종래의 황색 형광체에 비하여 향상될 수 있음을 알 수 있다.That is, in contrast to the conventional yellow phosphor (Yellow phosphor; represents a commonly used YAG (Yttrium Aluminum Garnet) phosphor) and Ca-α-SiAlON to implement a yellow phosphor, the first of the present invention It can be seen that the luminescence brightness and CRI can be improved compared to a conventional yellow phosphor by using a phosphor (when having a peak wavelength of 535 nm) and a second phosphor (when having a peak wavelength of 583 nm).
<실시예><Example>
표 3은 제1형광체로서 535 nm의 녹색(green) 파장(피크 파장) 대역의 광을 발광하는 LuAG 형광체를 이용하고, 제2형광체로서 583 nm의 앰버(Amber) 색상 파장(피크 파장) 대역의 광을 발광하는 Li-α-SiAlON을 혼합하여 황색 발광 형광체를 구현한 예를 나타내고 있다.Table 3 uses a LuAG phosphor that emits light in a green wavelength (peak wavelength) band of 535 nm as the first phosphor, and an Amber color wavelength (peak wavelength) band of 583 nm as the second phosphor. An example in which a yellow light-emitting phosphor is implemented by mixing Li-α-SiAlON that emits light is shown.
(100%)535nm Green
(100%)
(0%)583nm Amber
(0%)
(90%)535nm Green
(90%)
(10%)583nm Amber
(10%)
(80%)535nm Green
(80%)
(20%)583nm Amber
(20%)
(70%)535nm Green
(70%)
(30%)583nm Amber
(30%)
(60%)535nm Green
(60%)
(40%)583nm Amber
(40%)
(50%)(50%)
(50%)(50%)
(40%)535nm Green
(40%)
(60%)583nm Amber
(60%)
(30%)535nm Green
(30%)
(70%)583nm Amber
(70%)
(20%)535nm Green
(20%)
(80%)583nm Amber
(80%)
(10%)535nm Green
(10%)
(90%)583nm Amber
(90%)
(0%)535nm Green
(0%)
(100%)583nm Amber
(100%)
이러한 예에서, 제1형광체와 제2형광체의 함량을 각각 0 내지 100 wt%로 조절하면서 각각의 경우의 색좌표, CRI 및 발광 휘도를 측정한 결과가 표 3에 나타나 있다. 즉, 제1형광체가 100 wt%이고 제2형광체가 0 wt%인 경우부터 제1형광체가 0 wt%이고 제2형광체가 100 wt%인 경우를 순차적으로 나타내고 있다. 여기서 함량(%)은 중량%(wt%)를 나타낸다.In this example, the results of measuring color coordinates, CRI, and luminescence luminance in each case are shown in Table 3 while adjusting the contents of the first phosphor and the second phosphor to 0 to 100 wt%, respectively. That is, the case in which the first phosphor is 0 wt% and the second phosphor is 100 wt% is sequentially shown when the first phosphor is 100 wt% and the second phosphor is 0 wt%. Here, the content (%) represents weight% (wt%).
비교가 되는 황색 형광체(Yellow)는 YAG 형광체의 예를 나타내고 있으며, 이러한 YAG 형광체는 색좌표가 CIE x 및 CIE y가 각각 0.454 및 0.531이고, CRI가 36.5인 것을 알 수 있다. 이때, YAG 형광체의 발광 휘도를 100으로 설정한 경우를 나타내고 있다.The yellow phosphor (Yellow) to be compared shows an example of a YAG phosphor, and it can be seen that these YAG phosphors have CIE x and CIE y of 0.454 and 0.531, and CRI of 36.5, respectively. At this time, the case where the emission luminance of the YAG phosphor is set to 100 is shown.
표 3에서 나타내는 바와 같이, 본 발명의 황색 형광체는 종래의 황색 형광체에 비하여 대부분의 경우에 발광 휘도가 향상됨을 알 수 있다. 발광 휘도는 제1형광체의 함량이 증가함에 따라 대체적으로 증가하는 경향을 보이고 있다.As shown in Table 3, it can be seen that the yellow phosphor of the present invention has improved luminescence brightness in most cases compared to the conventional yellow phosphor. The emission luminance tends to increase as the content of the first phosphor increases.
또한, CRI의 경우에는 제1형광체가 60 wt%이고 제2형광체가 40 wt%인 경우부터 종래의 황색 형광체에 비하여 향상됨을 알 수 있다. 이러한 CRI의 경우에는 제2형광체의 함량이 증가함에 따라 대체적으로 증가하는 경향을 보이고 있다.In addition, it can be seen that in the case of CRI, the first phosphor is 60 wt% and the second phosphor is 40 wt%, compared to the conventional yellow phosphor. In the case of such CRI, as the content of the second phosphor increases, it tends to increase.
이러한 CRI 및 발광 휘도와 관련된 결과를 고려할 때, 제1형광체 및 제2형광체의 비율이 60 wt% 대 40 wt%(6:4)에서 40 wt% 대 60 wt%(4:6) 사이의 비율을 가지는 경우에 그 효과가 가장 우수함을 알 수 있다.Considering the results related to such CRI and luminance, the ratio of the first phosphor and the second phosphor is between 60 wt% and 40 wt% (6: 4) to 40 wt% to 60 wt% (4: 6) It can be seen that the effect is the best in the case of having.
즉, 제2형광체는, 제1형광체 및 제2형광체의 합을 100 wt%로 했을 때, 40 내지 60 wt%의 함량을 가질 수 있다.That is, when the sum of the first phosphor and the second phosphor is 100 wt%, the second phosphor may have a content of 40 to 60 wt%.
이 중에서도 제1형광체 및 제2형광체의 비율이 50 wt% 대 50 wt%(5:5)인 경우에는 CRI 및 발광 휘도를 종합할 때 황색 발광 형광체로서 가장 특성이 우수하다고 할 수 있다.Among them, when the ratio of the first phosphor and the second phosphor is 50 wt% to 50 wt% (5: 5), it can be said that when combining CRI and luminescence brightness, it can be said to be the most excellent yellow luminescence phosphor.
도 4는 본 발명의 황색 발광 형광체의 여기 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 이러한 스펙트럼은 본 발명의 황색 발광 형광체가 여기되는 파장 대역 및 해당 파장에서의 여기의 정도를 나타내고 있다.4 is a graph showing the excitation spectrum of the yellow light-emitting phosphor of the present invention. This spectrum shows the wavelength band in which the yellow light-emitting phosphor of the present invention is excited and the degree of excitation at that wavelength.
도 4에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 황색 발광 형광체는 점선으로 표시된 종래의 황색 발광 형광체(Yellow; 일례로서, YAG 형광체)에 비하여 단파장에서의 여기 정도가 우수함을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the yellow light-emitting phosphor of the present invention has superior excitation at a short wavelength compared to a conventional yellow light-emitting phosphor (Yellow, for example, YAG phosphor) indicated by a dotted line.
예를 들어, 여기 파장이 410 nm인 경우, 여기 정도가 470 nm 근처의 피크 강도에 비하여 대략 절반 정도(절반 이상)로 유지되는 것을 볼 수 있다.For example, when the excitation wavelength is 410 nm, it can be seen that the excitation degree is maintained at about half (half or more) compared to the peak intensity near 470 nm.
즉, 본 발명의 황색 발광 형광체의 여기 스펙트럼은, 410 nm 파장에서 피크 대비 50 % 이상의 여기율을 가질 수 있다.That is, the excitation spectrum of the yellow light-emitting phosphor of the present invention may have an excitation rate of 50% or more compared to a peak at a wavelength of 410 nm.
또한, 410 nm보다 단파장에서도 여기 정도가 크게 감소하지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 400 nm 파장에서도 410 nm와 유사한 정도의 여기율을 보임을 알 수 있다.In addition, it can be seen that even at a shorter wavelength than 410 nm, the degree of excitation does not decrease significantly. That is, it can be seen that even at a wavelength of 400 nm, the excitation rate is similar to that of 410 nm.
즉, 본 발명의 황색 발광 형광체의 여기 스펙트럼은, 450 nm 이하의 파장 대역에서 YAG 형광체보다 높은 여기율을 가질 수 있다.That is, the excitation spectrum of the yellow light-emitting phosphor of the present invention may have a higher excitation rate than the YAG phosphor in a wavelength band of 450 nm or less.
형광체를 여기시키는 근자외선 또는 청색 광은 단파장으로 갈수록 우수한 여기광을 보이므로, 이와 같이, 단파장 대역에서 여기 정도가 우수한 본 발명은 형광체로서의 특성이 상대적으로 우수함을 알 수 있다.Since near-ultraviolet or blue light that excites the phosphor shows excellent excitation light toward the short wavelength, it can be seen that the present invention, which has excellent excitation degree in the short wavelength band, has relatively excellent properties as a phosphor.
이는, 여기 광으로서 작용하는 근 자외선 또는 청색 광이 단파장으로 갈수록 발광의 세기 및 발광 품질 등이 우수한 경향을 보이고 있고, 이러한 근 자외선 또는 청색 광을 발광하는 발광 소자(예를 들어, LED)가 고출력화 됨에 따라 중심 파장이 450 nm 이하로 이동하는 경향을 보이고 있기 때문이다.This shows that the intensity of light emission and the quality of light emission tend to be superior as the near-ultraviolet or blue light acting as excitation light goes toward a shorter wavelength, and the light-emitting device (for example, LED) emitting the near-ultraviolet or blue light has a high output. This is because the center wavelength tends to move below 450 nm as it is converted.
예를 들어, 점선으로 표시된 황색 발광 형광체는 단파장으로 갈수록 여기 정도가 눈에 띄게 감소함을 알 수 있고, 이는 여기광을 발산하는 발광 소자가 고출력화됨에 따라 광 변환 효율이 낮아짐을 알 수 있다.For example, it can be seen that the excitation degree of the yellow light-emitting phosphor indicated by a dotted line decreases remarkably toward the shorter wavelength, and it can be seen that the light conversion efficiency decreases as the light-emitting element emitting excitation light becomes high-powered.
그러나, 본 발명의 황색 발광 형광체는 여기광을 발산하는 발광 소자가 고출력화 될수록 발광 특성이 더 향상될 수 있음을 알 수 있다.However, it can be seen that in the yellow light-emitting phosphor of the present invention, as the light-emitting element that emits excitation light becomes higher in power, the light-emitting characteristics can be further improved.
도 5는 본 발명의 황색 발광 형광체의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the emission spectrum of the yellow light-emitting phosphor of the present invention.
본 발명의 황색 발광 형광체는 녹색 발광과 앰버 발광의 혼합 광으로서 황색을 구현할 수 있으며, 도 5에서 실선으로 나타난 본 발명의 황색 광의 스펙트럼은 점선으로 표기된 종래의 황색 광(Yellow)보다 파장 대역 및 발광 강도가 우수함을 알 수 있다.The yellow light-emitting phosphor of the present invention may embody yellow light as a mixed light of green light emission and amber light emission, and the spectrum of the yellow light of the present invention shown by a solid line in FIG. 5 is a wavelength band and light emission than the conventional yellow light indicated by a dotted line. It can be seen that the strength is excellent.
도 6은 본 발명의 황색 발광 형광체를 이용하여 백색 발광 소자 패키지를 구현한 경우의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing a light emission spectrum when a white light emitting device package is implemented using the yellow light emitting phosphor of the present invention.
도 6에서 도시하는 바와 같이, 청색 여기광 및 이 청색광에 의하여 본 발명에 의한 황색 발광 형광체가 여기되어 발광한 황색광이 혼합되어 우수한 품질의 백색 광을 발산할 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, it can be seen that the blue light and the yellow light-emitting phosphor according to the present invention are excited by the blue light to mix and emit yellow light to emit white light of excellent quality.
즉, 본 발명의 황색 발광 형광체(Green + 583 nm Amber)는 종래의 황색 발광 형광체(Yellow) 및 아래에서 설명하는 비교예(Green + 600 nm Amber)에 비하여 향상된 광의 특성을 보이고 있다.That is, the yellow light-emitting phosphor of the present invention (Green + 583 nm Amber) shows improved light characteristics compared to the conventional yellow light-emitting phosphor (Yellow) and the comparative example (Green + 600 nm Amber) described below.
이와 같이, 황색 발광 대역에서 광의 강도 및 시감도가 우수하여, 근자외선 또는 청색 발광 소자와 함께 고 품질의 백색 광을 만들어낼 수 있다.As described above, the intensity and visibility of light in the yellow emission band are excellent, so that high-quality white light can be produced together with near-ultraviolet or blue light-emitting elements.
<비교예> <Comparative Example>
표 4는 535 nm의 녹색 파장(피크 파장) 대역의 광을 발광하는 LuAG 형광체(이하, 녹색 형광체)와 600 nm의 앰버 색상 파장(피크 파장) 대역의 광을 발광하는 Ca-α-SiAlON(이하, 앰버 형광체)을 혼합하여 황색 발광 형광체를 구현한 예를 나타내고 있다.Table 4 shows LuAG phosphors (hereinafter, green phosphors) that emit light in the green wavelength (peak wavelength) band of 535 nm and Ca-α-SiAlON (hereinafter, green) that emits light in the amber color wavelength (peak wavelength) band of 600 nm. , Amber phosphor) has been shown.
(100%) 535nm Green
(100%)
(0%) 600nm Amber
(0%)
(90%) 535nm Green
(90%)
(10%) 600nm Amber
(10%)
(80%) 535nm Green
(80%)
(20%) 600nm Amber
(20%)
(70%) 535nm Green
(70%)
(30%) 600nm Amber
(30%)
(60%) 535nm Green
(60%)
(40%) 600nm Amber
(40%)
(50%) (50%)
(50%) (50%)
(40%) 535nm Green
(40%)
(60%) 600nm Amber
(60%)
(30%) 535nm Green
(30%)
(70%) 600nm Amber
(70%)
(20%) 535nm Green
(20%)
(80%) 600nm Amber
(80%)
(10%) 535nm Green
(10%)
(90%) 600nm Amber
(90%)
(0%) 535nm Green
(0%)
(100%) 600nm Amber
(100%)
이러한 예에서는, 표 3의 경우와 유사하게, 녹색(green) 형광체와 앰버(Amber) 형광체의 함량을 각각 0 내지 100 wt%로 조절하면서 각각의 경우의 색좌표, CRI 및 발광 휘도를 측정한 결과가 표 4에 나타나 있다. 또한, 비교가 되는 황색 형광체(Yellow 형광체)는 YAG 형광체의 예를 나타내고 있다. 여기서 함량(%)은 중량%(wt%)를 나타낸다.In this example, similar to the case of Table 3, the results of measuring the color coordinates, CRI, and luminescence luminance in each case while adjusting the content of the green phosphor and the Amber phosphor to 0 to 100 wt%, respectively It is shown in Table 4. In addition, the comparative yellow phosphor (Yellow phosphor) shows an example of a YAG phosphor. Here, the content (%) represents weight% (wt%).
표 4에서 나타내는 바와 같이, 비교예로서의 황색 형광체는 종래의 황색 형광체에 비하여 CRI 특성은 상대적으로 우수하나 발광 휘도가 저하됨을 알 수 있다. 또한, 발광 휘도가 우수한 구간에서는 CRI가 저하됨을 볼 수 있다.As shown in Table 4, it can be seen that the yellow phosphor as a comparative example has relatively better CRI characteristics than the conventional yellow phosphor, but the emission luminance is lowered. In addition, it can be seen that the CRI is lowered in the section where the luminance is excellent.
<발광 소자 패키지><Light emitting device package>
도 7은 본 발명의 황색 발광 형광체가 이용된 발광 소자 패키지의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 램프형의 발광 소자 패키지(100)의 예를 나타내고 있다. 7 is a cross-sectional view showing an example of a light emitting device package in which the yellow light emitting phosphor of the present invention is used. 7 shows an example of a lamp-type light emitting
이러한 램프형의 백색 발광 소자 패키지(100)는 한 쌍의 리드 프레임(110, 120)과, 전압의 인가에 따라 빛을 발생시키는 발광 소자(130)를 포함한다.The lamp-type white light emitting
발광 소자(130)는 리드 프레임(110, 120)과 와이어(140)에 의하여 전기적으로 연결되고, 발광 소자(130) 상에는 광 투과성 수지(150)가 몰딩된다. 이러한 발광 소자(130)는 근 자외선 또는 청색 광을 발광할 수 있다.The
또한, 근 자외선 발광 소자 대신 동일한 파장 영역에 주 발광 피크를 가지는 발광 소자로서, 레이저 다이오드, 면 발광 레이저 다이오드, 무기 전계 발광 소자, 유기 전계 발광 소자 등을 사용할 수도 있다. 본 발명에서는 바람직한 응용 예로서 질화물 반도체 발광 다이오드가 이용되는 예를 나타내고 있다. 도 7에서 발광 소자(130)는 개략적으로 표현되고 있으며, 수평형 또는 수직형 질화물 반도체 발광 다이오드가 모두 이용될 수 있다.In addition, a laser diode, a surface emitting laser diode, an inorganic electroluminescent element, an organic electroluminescent element, or the like may be used as a light emitting element having a main emission peak in the same wavelength region instead of the near ultraviolet light emitting element. The present invention shows an example in which a nitride semiconductor light emitting diode is used as a preferred application example. In FIG. 7, the
이러한 광 투과성 수지(150)에는 형광체(170, 171; 도 9 참고)가 분산되어 구비될 수 있고, 광 투과성 수지(150) 상에는 소자 전체의 외부 공간을 마감하는 외장재(160)가 구비될 수 있다.
여기서 사용되는 형광체(170, 171)는 위에서 설명한 제1형광체(170) 및 제2형광체(171)를 포함하는 황색 발광 형광체 이외에 다른 형광체, 예를 들면 적색 발광 형광체(172)가 함께 분산되어 구비될 수 있다. 이러한 분산 형광체(172)는 경우에 따라 두 종류 이상이 구비될 수 있다.The
몰딩 부재로 사용되는 광 투과 수지(150)는 광 투과 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 아크릴 수지 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 광 투과 에폭시 수지 또는 광 투과 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다.The light-transmitting
본 실시예의 광 투과성 수지(150)도 발광 소자(130) 주위를 전체적으로 몰딩 할 수도 있지만 필요에 따라 발광 부위에 부분적으로 몰딩되어 구비될 수도 있다. The light-transmitting
즉, 고출력 발광 소자의 경우에는 발광 소자(130)의 대형화로 인해 전체적으로 몰딩할 경우, 광 투과성 수지(150)에 분산되는 형광체(170, 171)의 균일 분산에 불리할 수 있기 때문이다. 이 경우 발광 부위에 부분적으로 몰딩하는 것이 유리할 수 있다.That is, in the case of a high-power light-emitting element, when molding as a whole due to the enlargement of the light-emitting
도 8은 본 발명의 황색 발광 형광체가 이용된 발광 소자 패키지의 다른 예를 나타내는 단면도이다. 도 8은 표면 실장 형 발광 소자 패키지(200)를 나타내고 있다.8 is a cross-sectional view showing another example of a light emitting device package in which the yellow light emitting phosphor of the present invention is used. 8 shows a surface mount type light emitting
본 발명의 일 실시예에 따른 표면 실장 형 발광 소자 패키지(200)는 도 8에 도시된 바와 같이, 양극 및 음극의 리드 프레임(210, 220)이 구비되고, 이 양극 및 음극의 리드 프레임(210, 220) 중 어느 하나의 위에 위치하여 전압의 인가에 따라 빛을 발생시키는 발광 소자(240)를 포함한다. 이러한 발광 소자(240)는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 이용할 수 있다.The surface-mounted light emitting
도 8에서는 수평형 구조를 가지는 발광 소자(240)의 예를 도시하고 있으나, 수직형 구조의 발광 소자가 이용될 수 있음은 물론이다.8 shows an example of a
이러한 발광 소자(240)는 리드 프레임(210, 220)과 와이어(250)에 의하여 전기적으로 연결되고, 발광 소자(240) 상에는 광 투과성 수지(260)가 몰딩된다. 이러한 리드 프레임(210, 220)은 패키지 몸체(230)에 의하여 고정될 수 있고, 패키지 몸체(230)는 반사컵 형상을 제공할 수 있다.The
또한, 이러한 광 투과성 수지(260)에는 형광체(270, 271)가 분산되어 구성될 수 있다.In addition,
여기에 사용되는 형광체(270, 271)는 위에서 설명한 제1형광체(270) 및 제2형광체(271)가 혼합되어 분산되어 사용될 수 있으며, 이외에 다른 형광체가 함께 분산되어 구비될 수 있다. 예를 들면 적색 발광 형광체(272)가 함께 분산되어 구비될 수 있다. 이러한 분산 형광체(272)는 경우에 따라 두 종류 이상이 구비될 수 있다.The
몰딩 부재로 사용되는 광 투과성 수지(260)는 광 투과 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 아크릴 수지 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 광 투과 에폭시 수지 또는 광 투과 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다.The light-transmitting
이러한 광 투과성 수지(260)는 발광 소자(120) 주위를 전체적으로 몰딩할 수도 있지만 필요에 따라 발광 부위에 부분적으로 몰딩하는 것도 가능하다. The light-transmitting
그 외에 설명되지 않은 부분은 도 7을 참조하여 설명한 사항과 동일한 사항이 적용될 수 있다.Other parts not described may be the same as those described with reference to FIG. 7.
위에서 상세히 설명한 본 발명에 따른 발광 소자 패키지(100, 200)는 백색 발광 소자 패키지로 구현될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지는 발광 장치를 이룰 수 있다.The light emitting device packages 100 and 200 according to the present invention described in detail above may be implemented as a white light emitting device package. The light emitting device package may form a light emitting device.
도 9는 도 7의 일부 확대도로서, 도 8을 함께 참조하여 백색광이 구현되는 과정을 설명하면 다음과 같다. FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG. 7, and the process of implementing white light with reference to FIG. 8 will be described as follows.
발광 소자(120, 220)에서 출사되는 근 자외선 또는 청색 광에 해당하는 400 내지 480 nm 파장 영역의 푸른 빛이 형광체(170, 171, 270, 271)를 통과하게 된다. 여기에 일부 빛은 형광체(170, 171, 270, 271)를 여기시켜 도 6에서 도시하는 바와 같은 발광 파장 중심이 500 내지 600 nm 범위의 주요 피크를 갖는 광을 발생시키고, 나머지 빛은 푸른 빛으로 그대로 투과시킨다.Blue light in the wavelength range of 400 to 480 nm, which corresponds to near ultraviolet or blue light emitted from the
그 결과, 400 내지 700 nm의 넓은 파장의 스펙트럼을 갖는 백색광을 발광하게 된다.As a result, white light having a broad wavelength spectrum of 400 to 700 nm is emitted.
형광체(170, 171, 270, 271)는 위에서 설명한 산 질화물 형광체 이외에 다른 형광체가 함께 분산되어 구비될 수 있다. The
예를 들어, 이들 형광체(170, 171, 270, 271)는 위에서 설명한 황색 발광 형광체 외에 다른 발광 피크를 가지는 형광체(제3형광체)가 혼합되어 함께 이용될 수 있다.For example, these
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains that other modified examples based on the technical idea of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
100, 200: 발광 소자 패키지 110, 120, 210, 220: 리드 프레임
130, 240: 발광 소자 140, 250: 와이어
150, 260: 광 투과 수지 160: 외장재
170, 171, 172, 270, 271, 272: 형광체
230: 패키지 몸체100, 200: light emitting
130, 240: light-emitting
150, 260: light transmitting resin 160: exterior material
170, 171, 172, 270, 271, 272: phosphor
230: package body
Claims (15)
Lu3Al5O12:Ce를 포함하고, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 녹색 광을 발광하는 제1형광체; 및
상기 제1형광체와 혼합되어 혼합물을 이루며, Li을 금속성분으로 가지는 α형 SiAlON(Li-α-SiAlON)을 포함하고, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 중심파장이 578 내지 588 nm 대역에 위치하는 광을 발광하는 제2형광체를 포함하여 구성되고,
상기 제1형광체 및 제2형광체의 혼합물은 황색 광을 발광하고,
상기 제2형광체는, 상기 제1형광체 및 제2형광체의 합을 100 wt%로 했을 때, 40 내지 60 wt%의 함량을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.Light emitting element;
A first phosphor containing Lu 3 Al 5 O 12 : Ce and excited by light emitted from the light emitting device to emit green light; And
It is mixed with the first phosphor to form a mixture, and includes α-type SiAlON (Li-α-SiAlON) having Li as a metal component, and is excited by light emitted from the light emitting device to have a center wavelength of 578 to 588 nm. It comprises a second phosphor that emits light located at,
The mixture of the first phosphor and the second phosphor emits yellow light,
The second phosphor, when the sum of the first phosphor and the second phosphor is 100 wt%, characterized in that it has a content of 40 to 60 wt%.
<화학식 1>
상기 x, m 및 n은, 0.01 ≤ x ≤ 0.1, 0 ≤ m ≤ 2 및 0 ≤ n ≤ 1 중 적어도 하나의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.The method of claim 1, wherein the second phosphor is represented by the following formula (1),
<Formula 1>
The x, m and n, 0.01 ≤ x ≤ 0.1, 0 ≤ m ≤ 2 and 0 ≤ n ≤ 1 satisfying at least one condition.
Lu3Al5O12:Ce를 포함하고, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 중심파장이 530 내지 550 nm의 대역에 위치하는 광을 방출하는 제1형광체; 및
상기 제1형광체와 혼합되고, 상기 발광 소자에서 방출된 광에 의하여 여기되어 중심파장이 578 내지 588 nm 대역에 위치하는 광을 발광하는 것으로서, 하기의 화학식 1로 표현되고,
<화학식 1>
상기 x, m 및 n은, 중심 파장이 578 내지 588 nm대역에 위치하는 광을 발광하도록, 0.01 ≤ x ≤ 0.1, 0 ≤ m ≤ 2 및 0 ≤ n ≤ 1 중 적어도 하나의 조건을 만족하는 제2형광체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.Light emitting element;
A first phosphor that includes Lu 3 Al 5 O 12 : Ce and is excited by light emitted from the light emitting element to emit light having a central wavelength located in a band of 530 to 550 nm; And
It is mixed with the first phosphor and excited by light emitted from the light emitting device to emit light having a central wavelength located in a 578 to 588 nm band, represented by the following Chemical Formula 1,
<Formula 1>
The x, m, and n are agents that satisfy at least one condition of 0.01 ≤ x ≤ 0.1, 0 ≤ m ≤ 2, and 0 ≤ n ≤ 1 so that the center wavelength emits light located in a band of 578 to 588 nm. A light emitting device comprising two phosphors.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006307081A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | National Institute For Materials Science | Lithium-containing sialon fluorescent material and manufacturing method thereof |
| WO2009045924A1 (en) | 2007-10-01 | 2009-04-09 | Intematix Corporation | Light emitting devices with phosphor wavelength conversion and methods of fabrication thereof |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006307081A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | National Institute For Materials Science | Lithium-containing sialon fluorescent material and manufacturing method thereof |
| US20100072498A1 (en) | 2005-04-28 | 2010-03-25 | National Institute For Materials Science | Lithium-containing sialon phosphor and method of manufactring the same |
| WO2009045924A1 (en) | 2007-10-01 | 2009-04-09 | Intematix Corporation | Light emitting devices with phosphor wavelength conversion and methods of fabrication thereof |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Chem. Mater. 2013, 25, 1852-1857* |
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