KR102193591B1 - Broad band light-emitting device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자외, 근자외, 가시광, 근적외에 걸쳐 연속적으로 폭 넓은 발광 스펙트럼 분포를 가지는 단일 광대역 발광 장치에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 350nm 이상 410nm 이하에 발광의 피크를 가지는 자외 또는 근자외 발광 반도체 LED 소자; 및 (b) 상기 LED 소자의 파장에 의해 여기되어 발광되며, 투명 수지 층에 분산되어 있는 가시광 형광체 및 근적외 형광체를 포함하는 형광체층을 포함하는 광대역 발광 장치에 있어서, 상기 근적외 형광체는, (i) 650~850nm에 발광의 피크를 가지는 제 1 형광체 및 (ii) 800~1150nm에 발광의 피크를 가지는 제 2 형광체로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 형광체를 포함하며, 상기 제 1 형광체는 Mn계 산화물이며, 제 2 형광체는 Ca계 산화물인 것을 특징으로 하는 광대역 발광 장치를 제공한다.The present invention relates to a single broadband light emitting device having a broad emission spectrum distribution continuously over ultraviolet, near ultraviolet, visible, and near infrared. The present invention includes (a) an ultraviolet or near ultraviolet light emitting semiconductor LED device having a peak of light emission at 350 nm or more and 410 nm or less; And (b) a phosphor layer including a visible light phosphor and a near-infrared phosphor, which is excited by the wavelength of the LED element to emit light, and is dispersed in a transparent resin layer, wherein the near-infrared phosphor comprises ( i) at least one phosphor selected from the group consisting of a first phosphor having an emission peak at 650 to 850 nm and (ii) a second phosphor having an emission peak at 800 to 1150 nm, wherein the first phosphor is It is an Mn-based oxide, and the second phosphor is a Ca-based oxide.

Description

광대역 발광 장치{Broad band light-emitting device}Broad band light-emitting device

본 발명은 광대역 발광 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자외, 근자외, 가시광, 근적외에 걸쳐 연속적으로 폭 넓은 발광 스펙트럼 분포를 가지는 단일 광대역 발광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a broadband light emitting device, and more particularly, to a single broadband light emitting device having a broad emission spectrum distribution continuously over ultraviolet, near ultraviolet, visible, and near infrared.

지금까지, 백색광을 얻는 방법은 다양하게 고안되어, 1990년 후반에 우선 청색LED 칩과 황색 형광체의 조합이 최초로 실용화되고, 다음으로 연색성을 높일 목적으로 청색LED 칩과 녹색 형광체와 적색 형광체의 조합이 실용화되었다. 2000년대 초반에 자색LED 칩을 이용한 청색 형광체, 녹색 형광체, 적색 형광체의 발광을 이용한 빛의3원색 혼합에 의한 형광체 여기 방식에 따른 고연색 백색LED 조명이 개발되었다. 이 백색LED의 특징은, 여기광 자신이 백색광을 구성하지 않는 점이 청색LED 여기의 경우와 근본적으로 상이하다. 따라서, 각종 형광체의 가시 발광의 배광 특성이 램버시안 배광에 따라 백색광을 합성하므로 AAA 고연색 형광 램프의 발광 특성에 근접한다.Until now, various methods of obtaining white light have been devised, and in the late 1990s, a combination of a blue LED chip and a yellow phosphor was first put into practical use, followed by a combination of a blue LED chip, a green phosphor and a red phosphor for the purpose of improving color rendering. Became practical. In the early 2000s, high color rendering white LED lighting was developed according to the phosphor excitation method by mixing the three primary colors of light using the emission of a blue phosphor, a green phosphor, and a red phosphor using a purple LED chip. The characteristic of this white LED is fundamentally different from the case of blue LED excitation in that the excitation light itself does not constitute white light. Accordingly, since the light distribution characteristics of visible light of various phosphors synthesize white light according to the Lambertian light distribution, the light emission characteristics of AAA high color rendering fluorescent lamps are approached.

또한, 사용 가능한 형광체의 종류도 다종 다양하여 빛의 질을 개선시킬 수 있는 가능성을 감추고 있다. 따라서, 장차 색 재현성 및 색 충실성이 엄격히 요구되는 색 평가용 조명 분야로의 응용이 기대된다.In addition, there are many types of phosphors that can be used, hiding the possibility of improving the quality of light. Therefore, in the future, application to the lighting field for color evaluation where color reproducibility and color fidelity are strictly required is expected.

InAlGaN, InGaAs 및 InAlSb계 3원 및 4원 화합물 반도체에 의한 발광 다이오드(LED) 작제에 관한 에피텍셜 설장 기술과 양자 우물 형성 기술의 전개가 놀랍도록 발전하여 심자외(~260nm)에서 중적외(~3μm) 영역을 방사하는 발광 소자가 실용화되고 있다.The development of epitaxial installation technology and quantum well formation technology for the manufacture of light-emitting diodes (LEDs) using InAlGaN, InGaAs and InAlSb-based ternary and quaternary compound semiconductors has been remarkably developed. Light-emitting elements emitting a region of 3 μm) have been put into practical use.

그러나, 반도체 특유의 밴드 간 전이에 기반한 재결합 발광 기구를 이용하기 때문에 발광의 반치폭(수십 nm 정도)가 좁아서 폭 넓은 파장 영역에 걸친 발광 소자를 제작할 경우에는 복수개의 LED 소자를 조합해야만 한다. 이 때문에 순방향 전압이 상이하다는 불편함이 수반된다. 또한, 폭 넓은 파장 영역을 커버하기 위해서는 복수의 LED 소자를 조합하기 때문에 가격 면에서 불리하다. However, since a semiconductor-specific recombination light-emitting device based on a band-to-band transition is used, the half-width (about several tens of nm) of light emission is narrow, so when manufacturing a light-emitting device over a wide wavelength range, a plurality of LED devices must be combined. For this reason, the inconvenience that the forward voltage is different is accompanied. In addition, in order to cover a wide wavelength range, it is disadvantageous in terms of cost because a plurality of LED elements are combined.

지금까지, 한 종류의 화합물 반도체 재료를 이용한 단일 LED 소자에서 자외, 근자외, 가시광, 근적외 영역을 모두 커버할 수 있는 실용적인 광대역 발광 장치는 제조되지 않았다. Until now, a practical broadband light emitting device capable of covering all of the ultraviolet, near ultraviolet, visible, and near infrared regions in a single LED device using one kind of compound semiconductor material has not been manufactured.

한편, 1993년에 청색 LED가 개발되어 YAG:Ce 황색 형광체와의 조합에 의해 유사 백색 발광 장치가 실현되었다. 최근 들어 이러한 방식은 일반 조명 광원으로서 백열 전구, 형광 램프 대체 광원 작제 기술로 보급되어 있다. 이 기술은, 기본적으로는 형광체로부터 파장 변환된 황색 형광과 청색광의 혼합을 이용한다. 현재, 자색 및 청색 LED 칩을 이용하여 형광체를 파장 변환하는 방식에 의해 청색, 녹색, 황색, 적색의 가시광 발광이 가능하다. On the other hand, in 1993, a blue LED was developed, and a similar white light emitting device was realized by combination with a YAG:Ce yellow phosphor. In recent years, this method has been widely used as a technology for constructing a light source replacing an incandescent light bulb and a fluorescent lamp as a general illumination light source. This technique basically uses a mixture of yellow fluorescence and blue light converted by wavelength from a phosphor. Currently, it is possible to emit blue, green, yellow, and red visible light by wavelength conversion of phosphors using purple and blue LED chips.

최근 들어 일본을 중심으로 근적외선 및 근자외선의 생리적 효용이 입증되면서 가시광선 이외에 근적외선과 근자외선을 공급할 수 있는 조명의 필요성이 대두되고 있다. 하지만 이제까지의 백색조명에서 가시광선을 제외한 근자외선 및 근적외선은 손실로 여겨짐에 따라 이를 최소화하기 위한 노력을 지속하여 왔으며, 이에따라 대부분의 백색 조면은 근적외선 및 근자외선을 방사하지 못하고 있다. 따라서 기존의 방법에서는 대부분 추가적인 근적외선 및 근자외선 조명을 사용하거나 필터를 이용하여 가시광선을 근적외선 및 근자외선으로 전환하여 사용하고 있어 그 효율에 문제점을 가지고 있다.Recently, as the physiological utility of near-infrared and near-ultraviolet rays has been demonstrated, mainly in Japan, the need for lighting that can supply near-infrared and near-ultraviolet rays in addition to visible rays is emerging. However, since near-ultraviolet and near-infrared rays, excluding visible light, have been considered as losses in white illumination so far, efforts to minimize them have been continued, and accordingly, most of the white illuminations do not emit near- and near-ultraviolet rays. Therefore, in most of the existing methods, additional near-infrared and near-ultraviolet lighting is used or a filter is used to convert visible light into near-infrared and near-ultraviolet rays, which has a problem in its efficiency.

다만 최근에는 700nm에서 1150nm에 발광대를 가지는 근적외 형광체가 개발되었다(WO2017-159175). 그러나, 근적외 영역의 빛을 방사하는 고효율 형광체 파장 변환형 발광 장치의 실용화는 이루어지지 않았으며, 또한 자외, 근자외, 가시광에서 근적외 영역에 걸쳐 폭 넓은 발광 분포를 가지는 발광 장치도 실용화되어 있지 않아 이를 실용화하기 위한 노력이 필요하다.However, recently, near-infrared phosphors having a light emitting band from 700nm to 1150nm have been developed (WO2017-159175). However, a high-efficiency phosphor wavelength conversion type light-emitting device that emits light in the near-infrared region has not been put into practical use, and a light-emitting device having a wide luminescence distribution over the ultraviolet, near-ultraviolet, and visible to near-infrared regions has not been put into practical use. Therefore, efforts to put it into practice are needed.

(0001) 대한민국 등록특허 제10-0268567호(0001) Korean Patent Registration No. 10-0268567 (0002) 대한민국 등록특허 제10-1266431호(0002) Korean Patent Registration No. 10-1266431

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 자외, 근자외, 가시광, 근적외에 걸쳐 연속적으로 폭 넓은 발광 스펙트럼 분포를 가지는 단일 광대역 발광 장치를 제공하고자 한다.In order to solve the above-described problem, the present invention is to provide a single broadband light emitting device having a broad emission spectrum distribution continuously over ultraviolet, near ultraviolet, visible, and near infrared.

상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 (a) 350nm 이상 410nm 이하에 발광의 피크를 가지는 자외 또는 근자외 발광 반도체 LED 소자; 및 (b) 상기 LED 소자의 파장에 의해 여기되어 발광되며, 투명 수지 층에 분산되어 있는 가시광 형광체 및 근적외 형광체를 포함하는 형광체층을 포함하는 광대역 발광 장치에 있어서, 상기 근적외 형광체는, (i) 650~850nm에 발광의 피크를 가지는 제 1 형광체 및 (ii) 800~1150nm에 발광의 피크를 가지는 제 2 형광체로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 형광체를 포함하며, 상기 제 1 형광체는 Mn계 산화물이며, 제 2 형광체는 Ca계 산화물인 것을 특징으로 하는 광대역 발광 장치를 제공한다.In order to solve the above-described problem, the present invention includes: (a) an ultraviolet or near ultraviolet light emitting semiconductor LED device having a peak of light emission at 350 nm or more and 410 nm or less; And (b) a phosphor layer including a visible light phosphor and a near-infrared phosphor, which is excited by the wavelength of the LED element to emit light, and is dispersed in a transparent resin layer, wherein the near-infrared phosphor comprises ( i) at least one phosphor selected from the group consisting of a first phosphor having an emission peak at 650 to 850 nm and (ii) a second phosphor having an emission peak at 800 to 1150 nm, wherein the first phosphor is It is an Mn-based oxide, and the second phosphor is a Ca-based oxide.

상기 가시광 형광체는, (iii) 440~455nm에 피크를 가지는 제 3 형광체; (iv) 460~477nm에 피크를 가지는 제 4 형광체; (v) 500~550nm에 피크를 가지는 제 5 형광체; (vi) 550~590nm에 피크를 가지는 제 6 형광체; 및 (vii)630~660nm에 피크를 가지는 제 7 형광체를 포함할 수 있다.The visible light phosphor may include (iii) a third phosphor having a peak at 440 nm to 455 nm; (iv) a fourth phosphor having a peak at 460 to 477 nm; (v) a fifth phosphor having a peak at 500 to 550 nm; (vi) a sixth phosphor having a peak at 550 to 590 nm; And (vii) a seventh phosphor having a peak at 630 to 660 nm.

상기 가시광 형광체는 (iii) 제 3형광체로 Sr10(PO4)6Cl2:Eu; (iv) 제 4 형광체로 (Sr,Br)10(PO4)6Cl:Eu; (v) 제 5 형광체로 SiAlON:Eu; (vi) 제 6 형광체로 (Ba,Sr)Si2(O,Cl)2N2:Eu; 및 (vii) 제 7 형광체로 CaAlSi(ON)2:Eu를 포함할 수 있다.The visible light phosphor is (iii) a third phosphor, Sr10(PO4)6Cl2:Eu; (iv) (Sr,Br)10(PO4)6Cl:Eu as a fourth phosphor; (v) SiAlON:Eu as a fifth phosphor; (vi) (Ba,Sr)Si2(O,Cl)2N2:Eu as the sixth phosphor; And (vii) CaAlSi(ON)2:Eu as the seventh phosphor.

상기 제 1 형광체, 제 2 형광체, 제 3 형광체, 제 4 형광체, 제 5 형광체, 제 6 형광체 및 제 7 형광체의 중량비는 0~140 : 0~2.31 : 50 : 9.23~85 : 1 : 0.46~4 : 5.77~34일 수 있다.The weight ratio of the first phosphor, the second phosphor, the third phosphor, the fourth phosphor, the fifth phosphor, the sixth phosphor and the seventh phosphor is 0~140: 0~2.31: 50: 9.23~85: 1: 0.46~4 : May be 5.77~34.

상기 광대역 발광 장치는 발광 스펙트럼 분포가 380nm에서 1150nm까지 연속적으로 연결되어 있을 수 있다.The broadband light emitting device may have an emission spectrum distribution continuously connected from 380 nm to 1150 nm.

상기 광대역 발광장치의 발광 스펙트럼은 3000~5200K의 상관 색온도를 가질 수 있다.The emission spectrum of the broadband light emitting device may have a correlated color temperature of 3000 to 5200K.

상기 제2형광체는, 620~660nm에 발광의 피크를 가지는 적색 LED 소자 또는 적색 형광체에 의해 여기될 수 있다.The second phosphor may be excited by a red LED device or a red phosphor having an emission peak at 620 ~ 660 nm.

본 발명은 또한 상기 광대역 발광장치를 포함하는 발광모듈을 제공한다.The present invention also provides a light emitting module including the broadband light emitting device.

상기 발광모듈은 상기 광대역 발광장치가 COB기판상에 실장되어 있으며, 발광 효율은 55lm/W 이상, Ra는 85 이상 100 미만, R9는 90 이상 100 미만, R12는 90 이상 100 미만 및 전광속은 5000lm 이상일 수 있다.In the light emitting module, the broadband light emitting device is mounted on a COB substrate, and the luminous efficiency is 55lm/W or more, Ra is 85 or more and less than 100, R9 is 90 or more and less than 100, R12 is 90 or more and less than 100, and the total luminous flux is 5000lm. It can be more than that.

상기 발광모듈은 상이한 색온도를 가지는 2종 이상의 광대역 발광장치를 포함할 수 있다.The light emitting module may include two or more types of broadband light emitting devices having different color temperatures.

본 발명에 의한 광대역 발광 장치는 자외, 근자외, 가시광, 근적외 파장 영역에 걸쳐 연속된 발광 스펙트럼 분포를 가지는 점에서 D55, D50 기준 광원, 태양광(A.M.1.5) 할로겐 램프, 제논 램프와 유사한 발광 스펙트럼 분포를 제공할 수 있다. The broadband light emitting device according to the present invention emits light similar to D55, D50 reference light sources, sunlight (AM1.5) halogen lamps, and xenon lamps in that it has a continuous emission spectrum distribution over ultraviolet, near ultraviolet, visible, and near infrared wavelength regions. It can provide a spectral distribution.

특히, 700~1000nm의 근적외광은, 생체의 창으로 불리는 파장 영역으로, 폭 넓은 스펙트럼 분포를 가지는 광대역 발광 장치는 생체 내의 혈액 속 헤모글로빈의 활동 상태, 혈관 촬영 등의 의료용 화상 처리 광원으로서 기대된다. 또한, 가시광에서 근적외 전용의 검사 기기 및 의료용 관찰 광원으로서도 기대할 수 있다.In particular, near-infrared light of 700 to 1000 nm is a wavelength region called a window of a living body, and a broadband light-emitting device having a wide spectrum distribution is expected as a light source for medical image processing such as hemoglobin activity in blood and angiography in a living body. In addition, it can be expected as a near-infrared dedicated inspection device and medical observation light source in visible light.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 근자외 LED 소자(405nm)와 상관 색온도 5171K의 백색 LED에 의해 여기된 제 1 형광체를 포함하는 광대역 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 근자외 LED 소자(405nm)와 상관 색온도 5000K의 백색 LED에 의해 여기된 제 1 형광체를 포함하는 광대역 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 근자외 LED 소자(405nm)와 상관 색온도 3086K의 백색 LED에 의해 여기된 제 1 형광체를 포함하는 광대역 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 근자외 LED 소자(405nm)와 상관 색온도 5000K의 백색 LED에 의해 여기된 제 1 형광체와 제 2 형광체를 포함하는 광대역 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 620nm에 발광의 피크를 가지는 적색 LED 소자에 의해 여기된 제 2 형광체(중량 15%)의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 근자외 LED 소자(405nm)와 색온도 3385K의 백색 LED에 의해 여기된 제 2 형광체를 포함하는 광대역 발광 장치의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 근자외 LED 소자(405nm)와 색온도 3395K의 백색 LED에 의해 여기된 제 1 형광체와 제 2 형광체를 포함하는 광대역 발광 장치의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 근자외 LED 소자(405nm)와 색온도 5514K의 백색 LED에 의해 여기된 실시예(도 2)와 유사한 광대역 발광 장치를 탑재한 100W COB 발광 모듈의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.FIG. 1 shows a broadband emission spectrum including a near-ultraviolet LED device (405 nm) and a first phosphor excited by a white LED having a correlated color temperature of 5171K according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a broadband emission spectrum including a near-ultraviolet LED device (405 nm) and a first phosphor excited by a white LED having a correlated color temperature of 5000K according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a broadband emission spectrum including a near-ultraviolet LED device (405 nm) and a first phosphor excited by a white LED having a correlated color temperature of 3086K according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a broadband emission spectrum including a first phosphor and a second phosphor excited by a near-ultraviolet LED device (405 nm) and a white LED having a correlated color temperature of 5000K according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an emission spectrum of a second phosphor (15% by weight) excited by a red LED device having a peak of emission at 620 nm according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing an emission spectrum of a broadband light emitting device including a near-ultraviolet LED element (405 nm) and a second phosphor excited by a white LED having a color temperature of 3385K according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing an emission spectrum of a broadband light emitting device including a first phosphor and a second phosphor excited by a near-ultraviolet LED device (405 nm) and a white LED having a color temperature of 3395K according to an embodiment of the present invention.
8 shows the emission spectrum of a 100W COB light emitting module equipped with a broadband light emitting device similar to the embodiment (FIG. 2) excited by a near ultraviolet LED element (405 nm) and a white LED having a color temperature of 5514K according to an embodiment of the present invention. It is a figure shown.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is intended to illustrate specific embodiments and to be described in detail in the detailed description, since various transformations can be applied and various embodiments can be provided. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, terms such as include or have are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination of them described in the specification, and one or more other features, numbers, and steps. It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명은 (a) 350nm 이상 410nm 이하에 발광의 피크를 가지는 자외 또는 근자외 발광 반도체 LED 소자; 및 (b) 상기 LED 소자의 파장에 의해 여기되어 발광되며, 투명 수지 층에 분산되어 있는 가시광 형광체 및 근적외 형광체를 포함하는 형광체층을 포함하는 광대역 발광 장치에 있어서, 상기 근적외 형광체는, (i) 650~850nm에 발광의 피크를 가지는 제 1 형광체 및 (ii) 800~1150nm에 발광의 피크를 가지는 제 2 형광체로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 형광체를 포함하며, 상기 제 1 형광체는 Mn계 산화물이며, 제 2 형광체는 Ca계 산화물인 것을 특징으로 하는 광대역 발광 장치에 관한 것이다.The present invention includes (a) an ultraviolet or near ultraviolet light emitting semiconductor LED device having a peak of light emission at 350 nm or more and 410 nm or less; And (b) a phosphor layer including a visible light phosphor and a near-infrared phosphor, which is excited by the wavelength of the LED element to emit light, and is dispersed in a transparent resin layer, wherein the near-infrared phosphor comprises ( i) at least one phosphor selected from the group consisting of a first phosphor having an emission peak at 650 to 850 nm and (ii) a second phosphor having an emission peak at 800 to 1150 nm, wherein the first phosphor is It is an Mn-based oxide, and the second phosphor is a Ca-based oxide.

상기 발광 반도체 LED소자는 350nm 이상 410nm 이하에 발광의 피크를 가지는 자외 또는 근자외 발광 반도체 LED이며, 405nm에 중심 파장을 가지고 발광 반치폭 30nm인 여기용 LED 소자로서, GaN계 화합물 반도체로 구성되며 외부 양자 효율이 약 50% 이상인 LED를 사용하는 것이 바람직하다. 여상기 LED 소자는, 소자를 반전시켜 기판에 솔더 범프, 골드 범프, 도전성 페이스트 등을 이용하여 플립칩 실장하는 것이 바람직하다. 또한, LED 소자는 기판에 설계된 배선 도체에 와이어 본딩을 이용하여 접속되는 것도 가능하다.The light-emitting semiconductor LED device is an ultraviolet or near-ultraviolet light emitting semiconductor LED having a peak of light emission at 350 nm or more and 410 nm or less, and is an excitation LED device having a central wavelength at 405 nm and a light emission half width of 30 nm, and is composed of a GaN-based compound semiconductor, and both externally It is desirable to use LEDs with an efficiency of at least about 50%. It is preferable that the LED device is flip-chip mounted on a substrate by inverting the device and using a solder bump, a gold bump, or a conductive paste. In addition, the LED element may be connected to a wiring conductor designed on a substrate using wire bonding.

본 발명의 광대역 발광 장치는, 상기 반도체 LED 소자로부터의 발광 에너지에 의해 여기되는 가시광 형광체 및 근적외 형광체를 포함하는 형광체층을 포함할 수 있다. 즉 본 발명의 형광체층은 청색, 녹색, 황색 및 적색으로 구성되는 가시광 형광체 및 단파장의 근적외와 장파장의 근적외로 구성되는 근적외 형광체를 포함하여 5종류 이상 7종류 미만의 형광체를 함유하는 것이 바람직하다.The broadband light emitting device of the present invention may include a phosphor layer including a visible light phosphor and a near-infrared phosphor excited by light emission energy from the semiconductor LED device. That is, the phosphor layer of the present invention preferably contains 5 or more and less than 7 types of phosphors, including visible light phosphors composed of blue, green, yellow and red, and near-infrared phosphors composed of short wavelength near infrared and long wavelength near infrared. Do.

제 1 형광체는 350~410nm, 440~455nm, 460~477nm 또는 500~550nm의 파장 영역의 빛에 의해서 여기되며, 650~850nm의 발광피크 바람직하게는 720nm에 발광피크를 가지는 근적외 형광체를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 상기 350~410nm 파장영역의 빛은 상기 발광 반도체 LED소자에서 발광된 빛일 수 있으며, 상기 440~455nm, 460~477nm 또는 500~550nm 파장영역의 빛은 상기 가시광 형광체(제3형광체, 제4형광체 또는 제5형광체)에서 발광된 빛일 수 있다. 상기 제 1 형광체는 Mn계 산화물인 것이 바람직하다.The first phosphor is excited by light in a wavelength range of 350 to 410 nm, 440 to 455 nm, 460 to 477 nm or 500 to 550 nm, and a near-infrared phosphor having an emission peak of 650 to 850 nm, preferably 720 nm, is used. It is desirable. At this time, the light in the 350 ~ 410nm wavelength region may be light emitted from the light emitting semiconductor LED device, and the light in the 440 ~ 455nm, 460 ~ 477nm, or 500 ~ 550nm wavelength region is the visible light phosphor (3rd phosphor, 4th phosphor Alternatively, it may be light emitted from the fifth phosphor). It is preferable that the first phosphor is an Mn-based oxide.

제 2 형광체는 620~660nm에 파장 영역의 빛에 의해서 여기되며, 800~1150nm의 발광피크 바람직하게는 910nm의 발광피크를 가지는 근적외 형광체를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제2 형광체의 경우 상기 제 1 형광체보다 장파장인 발광 피크를 가지는 것이 바람직하다. 또한 상기 620~660nm에 파장 영역의 빛은 가시광 형광체(제7형광체)에서 발광된 빛일 수 있다. 상기 제2형광체는 Ca계 산화물인 것이 바람직하다. The second phosphor is excited by light in a wavelength range of 620 to 660 nm, and it is preferable to use a near-infrared phosphor having an emission peak of 800 to 1150 nm, preferably 910 nm. In the case of the second phosphor, it is preferable to have an emission peak having a longer wavelength than that of the first phosphor. In addition, the light in the wavelength range of 620 to 660 nm may be light emitted from a visible light phosphor (a seventh phosphor). It is preferable that the second phosphor is a Ca-based oxide.

제 3 형광체는 350~410nm의 파장 영역의 빛으로 여기되며, 440~455nm의 발광피크, 바람직하게는 450nm의 발광피크를 가지는 청색 형광체를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제3형광체는 Sr10(PO4)6Cl2:Eu를 사용하는 것이 바람직하다. The third phosphor is excited with light in a wavelength range of 350 to 410 nm, and it is preferable to use a blue phosphor having an emission peak of 440 to 455 nm, preferably 450 nm. It is preferable to use Sr10(PO4)6Cl2:Eu as the third phosphor.

제 4 형광체는 350~410nm의 파장 영역의 빛으로 여기되며, 460~477nm의 발광피크, 바람직하게는 465nm의 발광피크를 가지는 청색 형광체를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제4 형광체는 (Sr,Br)10(PO4)6Cl:Eu를 사용하는 것이 바람직하다. The fourth phosphor is excited with light in a wavelength range of 350 to 410 nm, and it is preferable to use a blue phosphor having an emission peak of 460 to 477 nm, preferably 465 nm. It is preferable to use (Sr,Br)10(PO4)6Cl:Eu as the fourth phosphor.

제 5 형광체는 350~410nm의 파장 영역의 빛으로 여기되며, 500~550nm의 발광피크, 바람직하게는 530nm의 발광피크를 가지는 녹색 형광체를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제5형광체는 SiAlON:Eu를 사용하는 것이 바람직하다. The fifth phosphor is excited with light in a wavelength range of 350 to 410 nm, and it is preferable to use a green phosphor having an emission peak of 500 to 550 nm, preferably 530 nm. It is preferable to use SiAlON:Eu as the fifth phosphor.

제 6 형광체는 350~410nm의 파장 영역의 빛으로 여기되며, 550~590nm의 발광피크, 바람직하게는 560nm의 발광피크를 가지는 황색 형광체를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제6형광체는 (Ba,Sr)Si2(O,Cl)2N2:Eu를 사용하는 거시 바람직하다. The sixth phosphor is excited with light in a wavelength range of 350 to 410 nm, and it is preferable to use a yellow phosphor having an emission peak of 550 to 590 nm, preferably 560 nm. The sixth phosphor is macroscopically preferable to use (Ba,Sr)Si2(O,Cl)2N2:Eu.

제 7 형광체는 350~410nm의 파장 영역의 빛으로 여기되며, 630~660nm의 발광피크, 바람직하게는 630nm의 발광피크를 가지는 녹색 형광체를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제7형광체는 CaAlSi(ON)2:Eu를 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 CaAlSiN:Eu를 사용할 수 있다. The seventh phosphor is excited with light in a wavelength range of 350 to 410 nm, and it is preferable to use a green phosphor having an emission peak of 630 to 660 nm, preferably 630 nm. It is preferable to use CaAlSi(ON)2:Eu as the seventh phosphor, and more preferably, CaAlSiN:Eu may be used.

상기 제 1 형광체, 제 2 형광체, 제 3 형광체, 제 4 형광체, 제 5 형광체, 제 6 형광체 및 제 7 형광체의 중량비는 0.01~140 : 0.01~2.31 : 50 : 9.23~85 : 1 : 0.46~4 : 5.77~34일 수 있다. 상기 중량비를 벗어나는 경우 원하는 발색이 되지 않거나, 자외선 및 적외선의 발광량이 많거나 적어져 원하는 성능을 내지 못할 수 있다.The weight ratio of the first phosphor, the second phosphor, the third phosphor, the fourth phosphor, the fifth phosphor, the sixth phosphor and the seventh phosphor is 0.01~140: 0.01~2.31: 50: 9.23~85: 1: 0.46~4 : May be 5.77~34. If it is out of the weight ratio, the desired color may not be developed, or the amount of light emitted from ultraviolet rays and infrared rays may be large or small, so that desired performance may not be achieved.

상기 광대역 발광 장치는 발광 스펙트럼 분포가 380nm에서 1150nm까지 연속적으로 연결되어 있을 수 있다. 본 발명에 의한 광대역 발광장치의 경우 도 8에 나타난 바와 같이, 발광 스펙트럼 분포가 연속적으로 연결되어 발광하는 특성을 가질 수 있다. 연속적으로 연결되지 않는 경우 D55, D50 기준 광원, 태양광(A.M.1.5) 할로겐 램프, 제논 램프와 유사한 발광 스펙트럼 분포를 나타낼 수 없어 그 사용처가 제한적일 수 밖에 없다.The broadband light emitting device may have an emission spectrum distribution continuously connected from 380 nm to 1150 nm. In the case of the broadband light emitting device according to the present invention, as shown in FIG. 8, the emission spectrum distribution may be continuously connected to have a characteristic of emitting light. If it is not connected continuously, it cannot show a luminous spectrum distribution similar to that of the D55, D50 reference light source, sunlight (A.M.1.5) halogen lamp, and xenon lamp, so its use is limited.

상기 광대역 발광장치의 발광 스펙트럼은 3000~5200K의 상관 색온도를 가질 수 있다. 상기 제1형광체를 주로 여기하기 위해서는 5000K에 가까운 상관색온도를 가지는 것이 바람직하며, 제2형광체를 주로 여기하기 위해서는 3300K에 가까운 발광색온도를 가지는 것이 바람직하다. 따라서 본원발명의 광대역 발광장치의 경우 3000~5200K의 상관 색온도를 가지도록 제작되어 각 상황에 따라 제1 및 제2형광체를 선택적으로 여기할 수 있다. 아울러 색온도의 조절에 따라서 상기 제1 및 제2형광체의 발광비율을 조절하거나 동시에 발광할 수도 있다.The emission spectrum of the broadband light emitting device may have a correlated color temperature of 3000 to 5200K. In order to mainly excite the first phosphor, it is preferable to have a correlated color temperature close to 5000K, and to mainly excite the second phosphor, it is preferable to have an emission color temperature close to 3300K. Therefore, in the case of the broadband light emitting device of the present invention, it is manufactured to have a correlated color temperature of 3000 to 5200K, so that the first and second phosphors can be selectively excited according to each situation. In addition, according to the adjustment of the color temperature, the emission ratios of the first and second phosphors may be adjusted or they may emit light at the same time.

본 발명은 또한 상기 광대역 발광장치를 포함하는 발광모듈에 관한 것이다.The present invention also relates to a light emitting module comprising the broadband light emitting device.

상기 발광모듈은 상기 광대역 발광장치가 COB기판상에 실장되어 있으며, 발광 효율은 55lm/W 이상, Ra는 85 이상 100 미만, R9는 90 이상 100 미만, R12는 90 이상 100 미만 및 전광속은 5000lm 이상일 수 있다.In the light emitting module, the broadband light emitting device is mounted on a COB substrate, and the luminous efficiency is 55lm/W or more, Ra is 85 or more and less than 100, R9 is 90 or more and less than 100, R12 is 90 or more and less than 100, and the total luminous flux is 5000lm. It can be more than that.

상기 발광모듈은 상이한 색온도를 가지는 2종 이상의 광대역 발광장치를 포함할 수 있다. 위에서 살펴본 바와 같이, 제1형광체 및 제2형광체를 각기 발광시키거나 일정한 비율로 발광하는 것이 가능하므로, 이러한 광대역 발광장치를 조합하여 발광모듈을 제작하는 것이 가능하다. 특히 2종 이상의 색상이 필요한 경우 또는 2종이상의 색온도가 필요한 경우 상기 광대역 발광장치를 조합하여 발광모듈을 제조함으로서, 다양한 빛을 동시에 제공할 수 있는 발광모듈을 제조할 수 있다.The light emitting module may include two or more types of broadband light emitting devices having different color temperatures. As described above, since it is possible to emit light from each of the first and second phosphors or to emit light at a constant rate, it is possible to manufacture a light emitting module by combining such broadband light emitting devices. In particular, when two or more kinds of colors are required or two or more kinds of color temperatures are required, a light-emitting module capable of simultaneously providing various lights can be manufactured by manufacturing a light-emitting module by combining the broadband light-emitting devices.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or a known configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, certain features presented in the drawings are enlarged or reduced or simplified for ease of description, and the drawings and their components are not necessarily drawn to scale. However, those skilled in the art will readily understand these details.

실시예Example

반도체 LED 소자, 봉지재, 형광체 재료로서 하기 재료를 이용하여, 광대역 발광 장치 작제와 평가를 하였다. Broadband light emitting devices were fabricated and evaluated using the following materials as semiconductor LED elements, encapsulants, and phosphor materials.

(1) 반도체 LED 소자(1) Semiconductor LED device

반도체 LED 소자로서, 발광 피크 파장 405nm, 반치폭 30nm의 InGaN/GaN 다중 양자 우물 구조를 발광층으로 하는 것을 사용하였다. As a semiconductor LED device, a light emitting layer having an InGaN/GaN multiple quantum well structure having an emission peak wavelength of 405 nm and a half width of 30 nm was used.

(2) 봉지재(2) Encapsulant

실리콘 수지와, 더불어 침강재로서 실리카 파우더(SiO2)를 사용하였다. In addition to the silicone resin, silica powder (SiO2) was used as a settling material.

(3) 형광체(3) phosphor

형광체로서, 하기 형광체 재료를 사용하였다. As the phosphor, the following phosphor materials were used.

근적외 형광체: Mn계 산화물Near-infrared phosphor: Mn-based oxide

근적외 형광체: Ca계 산화물Near-infrared phosphor: Ca-based oxide

청색 형광체: Sr10(PO4)6Cl2:EuBlue phosphor: Sr10(PO4)6Cl2:Eu

청색 형광체: (Sr,Br)10(PO4)6Cl2:EuBlue phosphor: (Sr,Br)10(PO4)6Cl2:Eu

녹색 형광체: SiAlON:EuGreen phosphor: SiAlON:Eu

황색 형광체: (Ba,Sr)Si2(O,Cl)2N2:EuYellow phosphor: (Ba,Sr)Si2(O,Cl)2N2:Eu

적색 형광체: CaAlSi(ON)2:Eu及びCaAlSiN:EuRed phosphor: CaAlSi(ON)2:Eu及びCaAlSiN:Eu

전술한 InGaN/GaN 다중 우물 구조를 가지는 근자외 LED 소자를 전극 배선한 세라믹 패키지에 플립칩 실장하여 상기 7종류의 형광체를 하기의 표 1에 나타낸 각각의 배합비에 맞게 전술한 실리콘 수지에 분산시킨 형광체 함유 조성물을 이용해 봉지하였다. 형광체 혼합액은 디스펜서를 이용하여 근자외 LED 소자 상에 직접 빈틈 없이 도포하였다. 또한, 적색 LED 칩 위에는 실리콘 수지에 확산시킨 근적외 형광체를 도포하였다. Phosphors obtained by flip-chip mounting the above-described near-ultraviolet LED device having the aforementioned InGaN/GaN multi-well structure on a ceramic package with electrode wiring, and dispersing the above seven types of phosphors in the aforementioned silicone resin according to the respective mixing ratios shown in Table 1 below. It was sealed using the containing composition. The phosphor mixture was applied directly onto the near-ultraviolet LED device using a dispenser. In addition, on the red LED chip, a near-infrared phosphor diffused in a silicone resin was applied.

실험예Experimental example

발광 스펙트럼 측정은 20~65mA의 순방향 전류, 3.3Ｖ의 순방향 전압 인가 조건 하에 실온에서 실시하였다. COB 기판에 실장한 광대역 발광 장치 모듈에서는, 순방향 전류 2A, 전압 50V 조건으로 히트 싱크를 부착하여 실온에서 측정을 실시하였다. 발광 스펙트럼 측정은 파장 영역 350nm에서 950nm에 걸쳐 광전자정밀제 WHITELIGHT 분광기(한국제 OPI-100)를 이용하여 실온에서 실시하였다. The emission spectrum measurement was performed at room temperature under conditions of applying a forward current of 20 to 65 mA and a forward voltage of 3.3 V. In the broadband light emitting device module mounted on the COB substrate, a heat sink was attached under conditions of a forward current of 2 A and a voltage of 50 V, and measurement was performed at room temperature. The emission spectrum measurement was carried out at room temperature using a WHITELIGHT spectrometer (Hankuk OPI-100) made by photoelectric precision over a wavelength range of 350 nm to 950 nm.

표 1은, 본 발명의 실시 예(1에서 7)에 있어서 5종류에서 7종류 형광체 배합비에 관해 발광 스펙트럼의 최적 조건을 구하기 위한 값을 나타내었다. Table 1 shows values for obtaining the optimum conditions of the emission spectrum for the mixing ratio of 5 to 7 types of phosphors in Examples (1 to 7) of the present invention.

형광체를 도포하기 전에 실온에서의 발광 스펙트럼을 측정하여 미리 최적의 배합비와 최적의 발광 스펙트럼 분포 관계를 구하였다. Before applying the phosphor, the emission spectrum at room temperature was measured to obtain an optimum mixing ratio and an optimum emission spectrum distribution relationship in advance.

하기의 표 1은 본 발명의 실시 예에서 사용한 제 5 형광체(녹색)에 대한 각종 형광체의 중량비. 여기에서는 각 실시 예의 광대역 발광 장치의 색온도 및 CIE 색도 좌표점도 나타내었다.Table 1 below is a weight ratio of various phosphors to the fifth phosphor (green) used in the embodiment of the present invention. Here, the color temperature and CIE chromaticity coordinate points of the broadband light emitting device of each embodiment are also shown.

실시예Example 색온도 및 CIE 색도 좌표
(x, y)Color temperature and CIE chromaticity coordinates
(x, y) 형광체 중량비Phosphor weight ratio 제 1 형광체
(적색/근적외)
First phosphor
(Red/near infrared)
 제 2 형광체
(근적외)Second phosphor
(Near infrared) 제 3 형광체
(청색)3rd phosphor
(blue) 제 4 형광체
(청색)Fourth phosphor
(blue) 제 5 형광체
(녹색)5th phosphor
(green) 제 6 형광체
(황색)6th phosphor
(yellow) 제 7 형광체
(적색)7th phosphor
(Red) １１ 5171K5171K 140140 00 5050 8585 1One 44 3434 ２２ 5000K5000K 140140 00 5050 8585 1One 44 3434 ３3 3086K3086K 7.697.69 00 00 9.239.23 1One 0.460.46 5.775.77 ４４ (0.2014,
0.2014)(0.2014,
0.2014) 140140 100100 5050 8585 1One 44 3434 ５5 3385K3385K 00 2.312.31 00 9.239.23 1One 0.460.46 9.239.23 ６6 3395K3395K 9.239.23 2.312.31 00 9.239.23 1One 0.460.46 9.239.23 77 5514K5514K 140140 00 5050 8585 1One 44 3434

실시예 1Example 1

도 1은, 근자외 LED 칩(405nm)를 여기원으로 사용하여 제 1 형광체와 가시광 형광체를 여기시켰을 때(색온도 5171K)의 광대역 발광 장치의 발광 스펙트럼을 나타낸다. Fig. 1 shows the emission spectrum of a broadband light-emitting device when a near-ultraviolet LED chip (405 nm) is used as an excitation source to excite a first phosphor and a visible phosphor (color temperature 5171 K).

도 1에 나타난 바와 같이, 발광은 600nm에서 장파장인 900nm까지 관찰된다. 즉, 심적색에서 근적외까지의 발광 강도가 유지되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 스펙트럼의 미세한 구조는 형광체에 부활되어 있는 Mn 원자의 여기대의 2중 구조(710nm, 730nm)를 반영한 것으로 추측된다. 발광의 반치 전폭은 약 110nm이다. As shown in FIG. 1, light emission is observed from 600 nm to 900 nm, which is a long wavelength. That is, it can be seen that the light emission intensity from deep red to near infrared is maintained. In addition, it is assumed that the fine structure of the spectrum reflects the double structure (710 nm, 730 nm) of the excitation band of the Mn atom revived in the phosphor. The full width at half maximum of light emission is about 110 nm.

발광 효율은 55lm/W, 평균 연색 평가수(Ra)는 94, 특수 연색 평가수 R9와 R12는 각각 81과 90로 나타났다. The luminous efficiency was 55lm/W, the average color rendering index (Ra) was 94, and the special color rendering indexes R9 and R12 were 81 and 90, respectively.

실시예 2Example 2

실시예 2에서는 초고연색 발광 장치 작제를 목적으로, 각종 형광체의 최적 중량을 조정하고 실리콘 수지에 대한 함유량을 최적화하여 색온도를 상기 실시예 1보다 낮게 설정하였다. 근자외 LED 소자(405nm)를 여기원으로 사용하여 실시예 1과 동일하게 가시광 형광체를 여기한 광대역 발광 장치이며 제1형광체만 포함되어 있다.In Example 2, for the purpose of constructing an ultra-high color rendering device, the color temperature was set lower than in Example 1 by adjusting the optimum weight of various phosphors and optimizing the content of the silicone resin. It is a broadband light-emitting device in which a visible light phosphor is excited in the same manner as in Example 1 by using a near-ultraviolet LED element (405 nm) as an excitation source, and only the first phosphor is included.

도 2는, 표 1의 중량비로 배합한 형광체의 조합으로 작제된 광대역 발광 장치의 발광 스펙트럼이다. 색온도는 실리콘 수지의 농도를 미세하게 증가시켜 실시 예 1보다 약 200K 정도 낮게 한 결과, 상관 색온도는 5000K였다. 실시예 2의 경우 실시예 1과 동일하게 제2형광체는 포함되어 있지 않다. FIG. 2 is an emission spectrum of a broadband light-emitting device constructed from a combination of phosphors blended in the weight ratio of Table 1. FIG. The color temperature was made to be about 200K lower than that of Example 1 by slightly increasing the concentration of the silicone resin, and as a result, the correlated color temperature was 5000K. In the case of Example 2, the second phosphor was not included as in Example 1.

도 1의 발광 스펙트럼과 마찬가지로, 제1형광체로부터의 발광에서 유래되는 발광대가 지배적으로 나타난다. 발광 스펙트럼 강도 분포는 420nm의 저하 부분을 제외하면 405nm의 근자외광 강도와 가시광 파장 영역(450~730nm)의 발광 강도는 거의 동일하며, 그 스펙트럼 분포도 거의 평탄하다. 이 도 2에 나타난 바와 같이, 380nm에서 약 850nm의 넓은 파장 영역을 커버하는 광대역 분광 스펙트럼 분포를 얻을 수 있었다. Like the emission spectrum of Fig. 1, a light emission band derived from light emission from the first phosphor appears dominantly. The light emission spectrum intensity distribution is almost the same as the near ultraviolet light intensity of 405 nm and the light emission intensity in the visible light wavelength region (450 to 730 nm), except for the lower portion of 420 nm, and the spectral distribution is almost flat. As shown in FIG. 2, a broadband spectral spectrum distribution covering a wide wavelength range from 380 nm to about 850 nm was obtained.

발광 효율은 60lm/W, Ra는 98, R9는 96, R12는 98로 매우 뛰어난 초고연색 특성을 나타내었다. 제1형광체를 첨가하고, 그 외의 형광체의 중량비를 최적화함으로 인해 R9와 R12의 값이 균형 있게 높은 값을 나타내는 것을 알 수 있다. The luminous efficiency was 60lm/W, Ra was 98, R9 was 96, and R12 was 98, showing very excellent ultra-high color rendering characteristics. By adding the first phosphor and optimizing the weight ratio of the other phosphors, it can be seen that the values of R9 and R12 are balanced and high.

실시예 3Example 3

도 3은, 근자외 LED 소자(405nm)를 여기원으로 사용하여 실시예 1 및 실시예 2와 동일하게 가시광 형광체를 여기시킨 광대역 발광 장치의 발광 스펙트럼을 나타낸 것으로, 제1형광체만 포함되어 있다. 실시예 3의 상관 색온도는 3086K이다. 약 700nm에서 850nm에 걸쳐 스펙트럼 강도는 증가되는 것을 알 수 있다.3 shows an emission spectrum of a broadband light emitting device in which a visible light phosphor is excited in the same manner as in Examples 1 and 2 using a near-ultraviolet LED element (405 nm) as an excitation source, and only the first phosphor is included. The correlated color temperature of Example 3 is 3086K. It can be seen that the spectral intensity increases from about 700 nm to 850 nm.

발광 효율은 53lm/W, Ra는 94, R9와 R12는 각각 76과 85로 나타났다 제1형광체의 함유량을 증가시키면, 700nm에서 850nm의 발광 강도가 증가하는 경향을 보였다.The luminous efficiency was 53lm/W, Ra was 94, and R9 and R12 were 76 and 85, respectively. When the content of the first phosphor was increased, the luminous intensity of 700nm to 850nm tended to increase.

실시예 4Example 4

도 4는, 표 1에 나타낸 실시예 4의 형광체 배합비로 작제된 2종류의 근적외 형광체로서, 제1형광체와 제2형광체를 포함하는 광대역 발광 장치의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. FIG. 4 shows emission spectra of a broadband light-emitting device including a first phosphor and a second phosphor as two types of near-infrared phosphors prepared at the phosphor compounding ratio of Example 4 shown in Table 1. FIG.

실시예 1과 실시예 2에 나타난 바와 같이, 제2형광체가 포함되어 있지 않은 경우에는, 발광 장치의 상관 색온도는 5000K이지만, 제2형광체를 첨가함으로 인해 광대역 발광 장치의 색온도는 CIE의 색도 좌표에서 표현되는 백색 영역에서 벗어나 색도 좌표(x, y)는 (0.2014, 0.2014)이다 As shown in Examples 1 and 2, when the second phosphor is not included, the correlated color temperature of the light emitting device is 5000K, but by adding the second phosphor, the color temperature of the broadband light emitting device is at the chromaticity coordinates of the CIE. The chromaticity coordinates (x, y) outside the represented white area are (0.2014, 0.2014)

즉, 도 1 및 도 2와 비교해 보면, 제2형광체를 첨가함으로 인해 630nm 부근의 적색 발광 강도가 감소하는 것을 알 수 있다. 이것은, 적색 발광의 에너지로 제 2 형광체를 여기시키기 때문에 소비되는 것으로 추측할 수 있다. 이에 따라 910nm에 발광의 피크가 출현하고, 그 발광은 장파장 쪽으로 약 1150nm(미도시)까지 미친다. 스펙트럼 분포의 요철은 관찰되지만, 발광 스펙트럼은 연속적으로 계속되어 약 380nm에서 약 1150nm까지의 광범위한 파장 영역에 걸친 발광 스펙트럼 분포를 얻을 수 있었다. That is, compared with FIGS. 1 and 2, it can be seen that the red light emission intensity near 630 nm decreases due to the addition of the second phosphor. It can be assumed that this is consumed because the second phosphor is excited with energy of red light emission. Accordingly, a peak of luminescence appears at 910 nm, and the luminescence extends to about 1150 nm (not shown) toward the long wavelength. Although irregularities in the spectral distribution were observed, the emission spectrum continued continuously, and the emission spectrum distribution over a wide wavelength range from about 380 nm to about 1150 nm could be obtained.

도 4의 결과에서 판단했을 때, 한층 더 상관 색온도를 낮춰서 적색 발광을 증강한 광대역 발광 장치를 작제하는 목적으로 표 1에 나타낸 배합비를 설정하여, 최적의 조건에서 발광 장치를 작제하였다. 그 결과를 이하의 실시예 5~7에 나타내었다. As judged from the results of FIG. 4, for the purpose of constructing a broadband light emitting device in which red light emission was enhanced by further lowering the correlated color temperature, the blending ratio shown in Table 1 was set, and the light emitting device was constructed under optimal conditions. The results are shown in Examples 5 to 7 below.

실시예 5Example 5

실시예 5에서는 제1형광체를 포함하지 않는 조건으로 각종 형광체의 배합 조건을 결정하였다. 상기 도 4에 나타난 바와 같이, 제2형광체는 적색 형광 에너지로 강하게 여기되기 때문에 635nm에 발광의 피크를 가지는 적색 LED 소자(칩)으로 제 2 형광체만을 발광시킬 경우의 발광 스펙트럼을 도 5에 나타내었다.In Example 5, mixing conditions of various phosphors were determined under the condition that the first phosphor was not included. As shown in FIG. 4, since the second phosphor is strongly excited with red fluorescence energy, the emission spectrum when only the second phosphor is emitted with a red LED device (chip) having a peak of emission at 635 nm is shown in FIG. 5. .

제2형광체의 발광 피크는 도 4와 마찬가지로 910nm에 출현하였다. 두 피크는 명백하게 분리되어 관측되며, 제2형광체의 발광은 800nm부터 발생하는 것으로 나타났다. 이때 발광의 반치 전폭은 약 150nm이다. The emission peak of the second phosphor appeared at 910 nm as in FIG. 4. The two peaks were clearly separated and observed, and it was found that the emission of the second phosphor occurred from 800 nm. At this time, the full width at half of the light emission is about 150 nm.

이에 따라, 본 발명에서는 적색 발광이 지배적으로 나타나는 색온도의 백색 발광 소자를 작제하는 경우, 효율적으로 제 2 형광체를 여기시켜 강한 발광을 얻을 수 있을 것이다. Accordingly, in the present invention, when a white light emitting device having a color temperature in which red light emission is dominant is constructed, strong light emission can be obtained by efficiently exciting the second phosphor.

이를 검토한 결과, 상관 색온도 3300K의 백색 발광이 최적이라는 최적인 것으로 확인되었다. 3300K의 상관 색온도의 백색 발광은, 청색, 녹색, 황색, 적색 성분의 빛을 포함하며, 전구색에 가까운 색온도로, 제2형광체의 여기 스펙트럼과 유사한 것으로 확인되었다.As a result of examining this, it was confirmed that white light emission with a correlated color temperature of 3300K is optimal. White light emission with a correlated color temperature of 3300K includes light of blue, green, yellow, and red components, and has a color temperature close to the color of a light bulb, and is confirmed to be similar to the excitation spectrum of the second phosphor.

표 1의 실시예 5에 나타낸 형광체의 중량비를 가지는 광대역 발광 장치를 작제하고 발광 스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 이 도 6에서 알 수 있듯이, 제7형광체에 의한 적색 발광 성분이 증가됨에 따라 실시예 4의 도 4의 경우와는 달리 제2형광체는 유효하게 여기되어 910nm를 중심으로 강한 근적외 발광이 관측된다. 이때의 상관 색온도는 3385K이다. 800nm 부근의 발광 강도 감소는 있으나, 근자외, 가시광, 및 근적외 발광은 연속적으로 연결되어 있는 것으로 나타났다. A broadband light-emitting device having a weight ratio of the phosphors shown in Example 5 of Table 1 was constructed and an emission spectrum was measured, and the results are shown in FIG. 6. As can be seen from FIG. 6, as the red light emission component of the seventh phosphor increases, unlike the case of FIG. 4 of Example 4, the second phosphor is effectively excited and strong near-infrared light emission is observed around 910 nm. . The correlated color temperature at this time is 3385K. Although there was a decrease in luminous intensity around 800 nm, near-ultraviolet, visible, and near-infrared emission were found to be continuously connected.

여기에서, 도 6의 680nm의 강도를 R, 800nm의 강도를 D, 910nm의 강도를 NI로 하면, R과 D의 비는 약 6배, NI와 D의 비는 약 6.5배이다. 또한, R과 NI의 비는 약 1.1배이다. R과 D의 발광 강도 비를 적게 함으로 인해 보다 매끄러운 스펙트럼 분포를 얻을 수 있을 것이다. Here, if the intensity of 680 nm in FIG. 6 is R, the intensity of 800 nm is D, and the intensity of 910 nm is NI, the ratio of R to D is about 6 times, and the ratio of NI to D is about 6.5 times. Also, the ratio of R and NI is about 1.1 times. By reducing the ratio of the luminescence intensity of R and D, a smoother spectral distribution can be obtained.

이때 발광 효율은 20lm/W 이상, Ra는 89 이상 100 미만으로 나타났다.In this case, the luminous efficiency was 20lm/W or more, and Ra was 89 or more and less than 100.

실시예 6Example 6

상기 실시예 5의 R과 D의 비를 개선하기 위해, 실시예 5와 같은 조건으로 제 1 형광체와 제 2 형광체를 혼합하여 이 때의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 상관 색온도는 3395K로 나타났으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.In order to improve the ratio of R and D in Example 5, the first phosphor and the second phosphor were mixed under the same conditions as in Example 5, and the emission spectrum at this time was measured. The correlated color temperature was found to be 3395K, and the results are shown in FIG. 7.

도 7에서 알 수 있듯이, 800nm의 파장 강도 저하는 상당히 개선되어, 그 비의 값은 3배 정도로 수렴된다. 그리고 R과 NI의 비는 개선되어 약 1.5배 정도가 되는 것을 알 수 있다. 전체 발광 스펙트럼을 보면, 약 400nm에서 1150nm(미도시)까지 근자외, 가시광, 근적외까지 연속적으로 연결되는 발광 스펙트럼 분포가 되고 있다.As can be seen from Fig. 7, the decrease in wavelength intensity of 800 nm is considerably improved, and the value of the ratio converges to about three times. And it can be seen that the ratio of R and NI is improved and becomes about 1.5 times. Looking at the entire emission spectrum, the emission spectrum distribution is continuously connected from about 400 nm to 1150 nm (not shown) to near ultraviolet, visible, and near infrared.

이상, 실시 예 1에서 실시 예 6에서 기술한 바와 같이 여기, 발광 메커니즘은 제1형광체와 제2형광체에서는 상이하기 때문에, 아래에 각각의 근적외 형광체 발광 기구를 설명한다. As described above in Example 1 to Example 6, since the excitation and light emission mechanisms are different between the first and second phosphors, each of the near-infrared phosphor light-emitting mechanisms will be described below.

(1) 제 1 형광체: 이 형광체는 자외 및 근자외의 에너지로 직접 여기된다. 또한, 청색과 녹색 빛의 파장대, 450~550nm의 가시광에서도 여기된다. 그 결과, 720nm에 피크를 가지는 발광을 발생시킨다. 발광의 반치 전폭은 약 110nm이다.(1) First phosphor: This phosphor is directly excited with ultraviolet and near ultraviolet energy. In addition, it is excited in the wavelength band of blue and green light, visible light of 450 to 550 nm. As a result, light emission having a peak at 720 nm is generated. The full width at half maximum of light emission is about 110 nm.

(2) 제 2 형광체: 이 형광체는 자외와 근자외 빛으로는 직접 여기되지 않는다. 가시광인 청색, 녹색, 황색, 적색의 파장대, 450nm~660nm의 가시광에 의해 유효하게 여기된다. 그 결과, 910nm에 피크를 가지는 발광을 발생 시킨다. 발광의 반치 전폭은 약 150nm이다.(2) Second phosphor: This phosphor is not directly excited by ultraviolet and near ultraviolet light. It is effectively excited by visible light in the wavelength range of blue, green, yellow, and red, and 450nm to 660nm. As a result, light emission having a peak at 910 nm is generated. The full width at half maximum of light emission is about 150 nm.

실시예 7Example 7

고출력, 고조도 발광 모듈을 작제하기 위해, 실시예 2에서 나타낸 가장 바람직한 특성을 가지는 광대역 발광 장치를 집적화한 발광 모듈의 일례를 나타내었다. 본 실시예 7에서는 제2형광체는 포함되지 않는다. In order to manufacture a high-power, high-illuminance light-emitting module, an example of a light-emitting module in which a broadband light-emitting device having the most desirable characteristics shown in Example 2 is integrated is shown. In the seventh embodiment, the second phosphor is not included.

도 8은, 표 1에 나타낸 실시예 2의 배합비로 형광체의 중량비를 조정하여 근자외 LED 소자(405nm) 상에 6종류의 형광체를 도포한 광대역 발광 장치의 발광 스펙트럼이다. Fig. 8 is an emission spectrum of a broadband light emitting device in which six types of phosphors are coated on a near-ultraviolet LED element (405 nm) by adjusting the weight ratio of the phosphor to the blending ratio of Example 2 shown in Table 1.

전력으로는 100W를 투입하였다. 상관 색온도는 5514K로, 발광 효율은 55lm/W 이상, 전광속이 약 5500lm 이상, Ra는 95 이상 100 미만이다. R9와 R12는 전형적인 예로서 각각 85 이상 100 미만과 93 이상 100 미만이다. 발광 스펙트럼은 380~900nm까지 연속적으로 연결된 넓은 분포이다. 100W was input as power. Correlated color temperature is 5514K, luminous efficiency is 55lm/W or more, total luminous flux is about 5500lm or more, Ra is 95 or more and less than 100. As typical examples, R9 and R12 are 85 or more and less than 100 and 93 or more and less than 100, respectively. The emission spectrum is a wide distribution continuously connected from 380 to 900 nm.

또한, 실시예 2와 실시예 5의 색온도가 상이한 광대역 발광 장치를 조합한 발광 모듈을 작제하는 것도 가능하다. In addition, it is also possible to construct a light-emitting module in which a broadband light-emitting device having different color temperatures of Example 2 and Example 5 is combined.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above, specific parts of the present invention have been described in detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that these specific techniques are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. will be. Accordingly, it will be said that the substantial scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (10)

(a) 350nm 이상 410nm 미만에 발광의 피크를 가지는 자외 또는 근자외 발광 반도체 LED 소자; 및
(b) 상기 LED 소자의 파장에 의해 여기되어 발광되며, 투명 수지 층에 분산되어 있는 가시광 형광체 및 근적외 형광체를 포함하는 형광체층;
을 포함하는 광대역 발광 장치에 있어서,
상기 근적외 형광체는,
(i) 650~850nm에 발광의 피크를 가지는 제 1 형광체 및
(ii) 800~1150nm에 발광의 피크를 가지는 제 2 형광체를 포함하며,
상기 제 1 형광체는 Mn계 산화물이며,
제 2 형광체는 Ca계 산화물인 것이고,
상기 가시광 형광체는,
(iii) 440~455nm에 피크를 가지는 제 3 형광체로서, Sr10(PO4)6Cl2:Eu;
(iv) 460~477nm에 피크를 가지는 제 4 형광체로서, (Sr,Br)10(PO4)6Cl:Eu;
(v) 500~550nm에 피크를 가지는 제 5 형광체로서, SiAlON:Eu;
(vi) 550~590nm에 피크를 가지는 제 6 형광체로서, (Ba,Sr)Si2(O,Cl)2N2:Eu; 및
(vii)630~660nm에 피크를 가지는 제 7 형광체로서, CaAlSi(ON)2:Eu;
를 포함하는 것이며,
상기 제 1 형광체, 제 2 형광체, 제 3 형광체, 제 4 형광체, 제 5 형광체, 제 6 형광체 및 제 7 형광체는 140 : 100 : 50 : 9.23~85 : 1 : 0.46~4 : 5.77~34 의 중량비로 포함되는 것이고,
상기 광대역 발광 장치는 발광 스펙트럼 분포가 380nm에서 1150nm까지 연속적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 광대역 발광 장치.
(a) an ultraviolet or near-ultraviolet light emitting semiconductor LED device having a peak of light emission at 350 nm or more and less than 410 nm; And
(b) a phosphor layer that is excited by the wavelength of the LED device to emit light, and includes a visible light phosphor and a near-infrared phosphor dispersed in a transparent resin layer;
In the broadband light emitting device comprising a,
The near-infrared phosphor is,
(i) a first phosphor having an emission peak at 650 to 850 nm, and
(ii) including a second phosphor having a peak of light emission at 800 ~ 1150nm,
The first phosphor is an Mn-based oxide,
The second phosphor is a Ca-based oxide,
The visible light phosphor,
(iii) As a third phosphor having a peak at 440 ~ 455nm, Sr 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 :Eu;
(iv) a fourth phosphor having a peak at 460 to 477 nm, (Sr,Br) 10 (PO 4 ) 6 Cl:Eu;
(v) a fifth phosphor having a peak at 500 to 550 nm, comprising: SiAlON:Eu;
(vi) As a sixth phosphor having a peak at 550 ~ 590nm, (Ba,Sr)Si 2 (O,Cl) 2 N 2 :Eu; And
(vii) As a seventh phosphor having a peak at 630 to 660 nm, CaAlSi(ON) 2 :Eu;
It includes,
The weight ratio of the first phosphor, the second phosphor, the third phosphor, the fourth phosphor, the fifth phosphor, the sixth phosphor and the seventh phosphor is 140: 100: 50: 9.23 ~ 85: 1: 0.46 ~ 4: 5.77 ~ 34 Is included as,
The broadband light emitting device is a broadband light emitting device, characterized in that the light emission spectrum distribution is continuously connected from 380nm to 1150nm.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서;
상기 광대역 발광장치의 발광 스펙트럼은 3000~5200K의 상관 색온도를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 발광 장치.
The method of claim 1;
Broadband light emitting device, characterized in that the light emission spectrum of the broadband light emitting device has a correlated color temperature of 3000 ~ 5200K.
 제1항에 있어서,
상기 제2형광체는, 620~660nm에 발광의 피크를 가지는 적색 LED 소자 또는 적색 형광체에 의해 여기되는 것을 특징으로 하는 광대역 발광 장치.
The method of claim 1,
The second phosphor is a broadband light emitting device, characterized in that excited by a red LED element or a red phosphor having a peak of light emission at 620 ~ 660nm.
 제1항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항의 광대역 발광장치를 포함하는 발광모듈.
A light-emitting module comprising the broadband light-emitting device of any one of claims 1, 6 and 7.
 제8항에 있어서
상기 발광모듈은 상기 광대역 발광장치가 COB기판상에 실장되어 있으며, 발광 효율은 55lm/W 이상, Ra는 85 이상 100 미만, R9는 90 이상 100 미만, R12는 90 이상 100 미만 및 전광속은 5000lm 이상인 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
According to claim 8
In the light emitting module, the broadband light emitting device is mounted on a COB substrate, and the luminous efficiency is 55lm/W or more, Ra is 85 or more and less than 100, R9 is 90 or more and less than 100, R12 is 90 or more and less than 100, and the total luminous flux is 5000lm. Light-emitting module, characterized in that the above.
 제8항에 있어서,
상기 발광모듈은 상이한 색온도를 가지는 2종 이상의 광대역 발광장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광모듈.The method of claim 8,
The light emitting module, characterized in that it comprises two or more broadband light emitting devices having different color temperatures.
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