KR102562092B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 흑체의 색좌표 궤적(blackbody locus, BBL)을 충실히 구현할 수 있는 발광소자 패키지에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 색온도가 1750~2400K인 백색광을 방출하는 제1발광부; 색온도가 2400~4000K인 백색광을 방출하는 제2발광부; 색온도가 4000~7000K인 백색광을 방출하는 제3발광부; 및 색온도가 7000~18000K인 백색광을 방출하는 제4발광부;를 포함하고, 상기 제1발광부 내지 제4발광부는 각각 독립적으로 구동되며, 적어도 하나 이상의 발광부가 구동되는 것을 특징으로 한다.

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 흑체의 색좌표 궤적(blackbody locus, BBL)을 충실히 구현할 수 있는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전기에너지를 빛 에너지로 변환하는 화합물 반도체 소자로서, 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
아울러, 발광 다이오드는 형광등이나 백열등 등과 같은 기존 광원에 비하여 소비 전력이 획기적으로 적으며, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안정성 그리고 환경 친화적인 장점까지 두루 보유하고 있는바, 다양한 분야에서 기존 광원을 빠른 속도로 대체하고 있다.
한편, 인간은 하루 정도의 주기로 생체 리듬이 되풀이되는 일주기성 리듬(circadian rhythm)을 갖는다. 예를 들어, 스트레스 호르몬으로 알려진 코티솔(cortisol)과 수면 호르몬으로 알려진 멜라토닌(melatonin)은 활동성과 수면에 큰 영향을 끼치는데, 일일 활동량의 토대가 되는 코티솔 수치는 낮에는 증가하다가 밤에는 다시 감소하여 최소가 된다. 반면에 수면을 야기하는 멜라토닌 수치는 낮에는 감소하여 졸음이 사라지다가 밤에는 증가하여 건강한 수면을 유도한다(도 1 참조).
일반적으로, 빛은 이러한 인간의 생체 리듬에 많은 영향을 끼치며, 특히 햇빛은 이러한 효과에 매우 큰 역할을 한다. 햇빛의 색온도는 오전에 6000K보다도 높은 색온도를 나타내다가 오후에 점차 감소하게 된다. 색온도(color temperature)는 광원의 색에 대한 물리적인 수치를 나타낸 것으로, 캘빈도(K)로 표시되어 색온도가 높을수록 빛의 색깔은 청색을 띠고 색온도가 낮을수록 적황색이 강한 빛을 발하게 된다. 또한 색온도가 높을수록 뇌의 활동성과 집중력이 커지고, 색온도가 낮을수록 감성이 활발해지고 마음을 편안하게 해준다.
이와 같이 빛은 파장 또는 색온도 등에 따라 다양한 느낌을 주고 인간의 생체 리듬에 많은 영향을 끼치며, 생체 리듬이 제대로 적응을 하지 못하는 경우에 소화 기능의 장애, 만성 피로 등 여러 가지 질병을 야기할 수 있다. 이에, 인간의 일주기성 리듬을 고려한 조명 장치에 대한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
그러나, 종래의 조명 장치들은 흑체의 색좌표 궤적을 충실히 구현하지 못하여 일주기성 리듬을 만족시키지 못한다는 문제가 있었다. 따라서, 이러한 문제점을 개선할 수 있는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0137446호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 흑체의 색좌표 궤적(blackbody locus, BBL)을 충실히 구현할 수 있는 발광소자 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 색온도가 1750~2400K인 백색광을 방출하는 제1발광부; 색온도가 2400~4000K인 백색광을 방출하는 제2발광부; 색온도가 4000~7000K인 백색광을 방출하는 제3발광부; 및 색온도가 7000~18000K인 백색광을 방출하는 제4발광부;를 포함하고, 제1발광부 내지 제4발광부는 각각 독립적으로 구동되며, 적어도 하나 이상의 발광부가 구동되는 발광소자 패키지에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게, 제1발광부 내지 제4발광부는, 청색광을 방출하는 광원; 및 형광체를 포함하고, 상기 광원을 둘러싸며 배치되는 몰딩부;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 광원은, 458~470nm 파장 영역의 청색광을 방출할 수 있다.
바람직하게, 형광체는, 중심 파장이 515~570nm인 제1형광체; 및 중심 파장이 580~670nm인 제2형광체;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 제1형광체는 하기 화학식 1로 표현되는 LuAG 계열의 형광체, 하기 화학식 2로 표현되는 YAG 계열의 형광체 및 하기 화학식 3으로 표현되는 LSN 계열의 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
(Lu, Y, Gd)3-x(Al, Ga)5O12:Ce3+ x
(화학식 1에서, 0< x ≤0.1)
[화학식 2]
(Y, Lu, Gd)3-x(Al, Ga)5O12:Ce3+ x
(화학식 2에서, 0< x ≤0.1)
[화학식 3]
La3-xSi6N11:Ce3+ x
(화학식 3에서, 0< x ≤0.1)
바람직하게, 제2형광체는, 하기 화학식 4로 표현되는 SCASN 계열의 형광체, 하기 화학식 5로 표현되는 CASN 계열의 형광체, 하기 화학식 6으로 표현되는 SSN 계열의 형광체, 하기 화학식 7로 표현되는 BSSN 계열의 형광체 및 하기 화학식 8로 표현되는 KSF 계열의 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 4]
(Ca, Sr)1-xAlSiN3:Eu2+ x
(화학식 4에서, 0< x ≤ 0.50)
[화학식 5]
Ca1-xAlSiN3:Eu2+ x
(화학식 5에서, 0< x ≤ 0.50)
[화학식 6]
Sr2-xSi5N8:Eu2+ x
(화학식 6에서, 0< x ≤ 0.50)
[화학식 7]
(Ba, Sr)2-xSi5N8:Eu2+ x
(화학식 7에서, 0< x ≤ 0.50)
[화학식 8]
K2Si1-xF6:Mn4+ x
(화학식 8에서, 0< x ≤ 0.20)
바람직하게, 형광체는, 중심 파장이 490~505nm인 제3형광체를 더 포함할 수 있고, 제3형광체는, 하기 화학식 9로 표현되는 형광체, 하기 화학식 10으로 표현되는 형광체 및 하기 화학식 11로 표현되는 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 9]
(Ba, Mg)3-aSi6-bO3.5-cN8.5-d(Li, Cl, F, P)1-e:Eu2+ a
(화학식 9에서, 0< a ≤0.50, 0≤ b ≤0.5, 0≤ c ≤3.0, 0≤ d ≤3.0, 0.01≤ e ≤0.99)
[화학식 10]
(Ba, Mg, Ca, Sr)3-aSi6O3N8:Eu2+ a
(화학식 10에서, 0< a ≤0.50)
[화학식 11]
(Ba, Mg, Ca, Sr)1-aSi2O2N2:Eu2+ a
(화학식 11에서, 0< a ≤0.50)
상기와 같은 본 발명에 따르면, 흑체의 색좌표 궤적(blackbody locus, BBL)을 충실히 구현할 수 있는 효과가 있다.
구체적으로, 다양한 색온도의 백색광을 방출하는 발광부를 포함하고, 이를 효과적으로 구동함으로써 흑체의 색좌표 궤적을 충실하게 구현함으로써, 수면질 개선, 우울증 경감, 각성 및 집중력 강화, 학습 또는 업무능력의 향상, 기억력 강화 등의 효과를 가질 수 있다.
또한, 인체(눈)에 해로운 파장대의 광원을 배제함으로써 광독성 효과를 억제할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 인체의 호르몬 중 코티솔(cortisol)과 멜라토닌(melatonin)의 하루 중 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 구비하는 발광소자 패키지의 개념도이다.
도 4는 흑체의 색좌표 궤적(blackbody locus, BBL)을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지가 표현할 수 있는 색의 영역을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)의 개념도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 색온도가 1750~2400K인 백색광을 방출하는 제1발광부(10A); 색온도가 2400~4000K인 백색광을 방출하는 제2발광부(10B); 색온도가 4000~7000K인 백색광을 방출하는 제3발광부(10C); 및 색온도가 7000~18000K인 백색광을 방출하는 제4발광부(10D);를 포함한다. 본 발명은 서로 다른 색온도의 백색광을 방출하는 발광부를 구비하고, 적어도 하나 이상의 발광부를 구동하여 다양한 광스펙트럼 및 색온도를 갖는 백색광을 나타냄으로써 흑체의 색좌표 궤적(blackbody locus, BBL)을 충실히 구현할 수 있는 효과를 가진다. 특히, 이를 여러 조명장치들에 적용함으로써 수면질 개선, 우울증 경감, 각성 및 집중력 강화, 학습 또는 업무능력의 향상, 기억력 강화 등의 다양한 효과를 가질 수 있다.
각 발광부인 제1발광부(10A) 내지 제4발광부(10D)는 각각 독립적으로 구동되며, 적어도 하나 이상의 발광부가 구동될 수 있다. 이를 위하여, 각각의 발광부는 도 3과 같이, 각 발광부에 인가되는 전압을 제어함으로써 각 발광부의 on/off를 제어할 수 있는 제어부를 구비할 수 있다.
도 4는 흑체의 색좌표 궤적(blackbody locus, BBL)을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)가 표현할 수 있는 색의 영역을 나타낸 도면(제1발광부(10A)의 색온도는 1800K, 제2발광부(10B)의 색온도는 2700K, 제3발광부(10C)의 색온도는 6500K, 제4발광부(10D)의 색온도는 12000K)이다. 도 4및 도 5를 참조하여, 각 발광부의 동작 및 제어에 따른 효과를 구체적으로 설명한다. 먼저, 하나의 발광부가 구동되는 경우를 설명한다. 제1제어부에 의해 제1발광부(10A)만 구동되는 경우, 발광소자 패키지(100)는 색온도가 1750~2400K인 백색광을 방출할 수 있고, 제2제어부에 의해 제2발광부(10B)만 구동되는 경우, 색온도가 2400~4000K인 백색광을 방출할 수 있다. 또한, 제3제어부에 의해 제3발광부(10C)만 구동되는 경우, 색온도가 4000~7000K인 백색광을 방출할 수 있고, 제4제어부에 의해 제4발광부(10D)만 구동되는 경우, 색온도가 7000~18000K인 백색광을 방출할 수 있다.
다음으로, 2개의 발광부가 구동되는 경우를 설명한다. 제1제어부 및 제2제어부에 의해 제1발광부(10A)와 제2발광부(10B)가 동시에 구동되는 경우, 제1발광부(10A)와 제2발광부(10B)에서 방출되는 백색광이 혼합된 색온도 영역의 백색광을 방출할 수 있고, 제2제어부 및 제3제어부에 의해 제2발광부(10B)와 제3발광부(10C)가 동시에 구동되는 경우, 제2발광부(10B)와 제3발광부(10C)에서 방출되는 백색광이 혼합된 색온도 영역의 백색광을 방출할 수 있으며, 제3제어부 및 제4제어부에 의해 제3발광부(10C)와 제4발광부(10D)가 동시에 구동되는 경우, 제3발광부(10C)와 제4발광부(10D)에서 방출되는 백색광이 혼합된 색온도 영역의 백색광을 방출할 수 있다. 같은 원리로, 제1발광부(10A), 제4발광부(10D)를 동시에 구동하는 등 4가지 발광부 중 서로 다른 2개의 발광부를 동시에 구동하는 것도 가능하다.
다음으로, 3가지 이상의 발광부가 구동되는 경우를 설명한다. 제1제어부 내지 제3제어부에 의해 제1발광부(10A) 내지 제3발광부(10C)가 동시에 구동되는 경우, 제1발광부(10A) 내지 제3발광부(10C)에서 방출되는 백색광이 혼합된 색온도 영역의 백색광을 방출할 있고, 같은 원리로 4가지 발광부 중 3개의 발광부를 동시에 구동하여 이들이 방출하는 백색광의 혼합된 색온도 영역의 백색광을 방출할 수 있다. 나아가, 4가지 발광부 모두를 구동하여 이들이 방출하는 백색광의 혼합된 색온도 영역의 백색광을 방출할 수 있다. 결과적으로, 도 5와 같이, 넓은 색온도 범위의 색 영역을 표현할 수 있으면서도, 흑체의 색좌표 궤적(blackbody locus, BBL)을 충실히 구현할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하여 각 발광부의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
제1발광부(10A)는 색온도가 1750~2400K인 백색광을 방출하여 일출, 일몰, 촛불을 모사할 수 있고, 이를 통해 수면의 질을 향상시킬 수 있다. 제1발광부(10A)는 청색광을 방출하는 광원; 및 형광체(13)를 포함하고, 상기 광원을 둘러싸며 배치되는 몰딩부(12);를 포함한다.
청색광을 방출하는 광원은 기판(14) 상에 위치한다. 이때, 기판(14)은 캐비티가 형성된 기판(14)을 사용할 수 있다. 캐비티는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있고, 캐비티의 측면은 바닥면에 대하여 수직이거나 경사지게 형성될 수 있으며, 그 크기 및 형태가 다양할 수 있다. 캐비티를 위에서 바라본 형상은 원형, 다각형, 타원형 등일 수 있으며, 모서리가 곡선인 형상일 수도 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형태를 가진 기판(14)을 사용할 수 있다. 광원은 광독성 효과를 줄이고, 인체 생리에 필요한 파장 영역에 해당하는 빛의 방출을 강화하기 위하여 주파장(Wd) 영역이 458~470nm인 청색광을 방출하는 광원을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 415~455nm 파장 영역은 인체에 해로운 것으로 알려져 있고, 465~495nm 파장 영역은 인체 생리에 필요한 파장 영역으로 알려져 있는데, 본 발명은 주파장(Wd) 영역이 458~470nm인 청색광을 방출하는 광원을 사용하고, 후술하는 형광체(13)와의 조합에 의해 인체에 해로운 영역은 줄이고, 유익한 영역은 증가시킬 수 있는 빛을 방출할 수 있는 효과를 가질 수 있으며, 나아가, 연색지수 중 R9을 상승시킬 수 있는 효과도 가질 수 있다.
몰딩부(12)는 형광체(13)를 포함하고, 광원을 둘러싸며 배치된다. 몰딩부(12)는 실리콘 수지와 형광체(13)를 배합하여 이루어지고, 광원이 형성된 기판(14)에 도팅하여 형성될 수 있다. 이때, 실리콘 수지와 형광체(13)의 배합비는 실리콘 수지 100 중량부에 대해서 형광체(13)가 70 중량부를 초과하여 배합되는 것이 바람직하다. 또한, 형광체(13)는 백색광을 방출하기 위하여 중심 파장이 515~570nm인 제1형광체; 및 중심 파장이 580~670nm인 제2형광체;를 포함할 수 있다.
제1형광체는 녹색 형광체로, 하기 화학식 1로 표현되는 LuAG 계열의 형광체, 하기 화학식 2로 표현되는 YAG 계열의 형광체 및 하기 화학식 3으로 표현되는 LSN 계열의 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
(Lu, Gd)3-x(Al, Ga)5O12:Ce3+ x
(화학식 1에서, 0< x ≤0.1)
[화학식 2]
(Y, Gd)3-x(Al, Ga)5O12:Ce3+x
(화학식 2에서, 0< x ≤0.1)
[화학식 3]
La3-xSi6N11:Ce3+ x
(화학식 3에서, 0< x ≤0.1)
제2형광체는 적색 형광체로, 하기 화학식 4로 표현되는 SCASN 계열의 형광체, 하기 화학식 5로 표현되는 CASN 계열의 형광체, 하기 화학식 6으로 표현되는 SSN 계열의 형광체, 하기 화학식 7로 표현되는 BSSN 계열의 형광체 및 하기 화학식 8로 표현되는 KSF 계열의 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 4]
(Ca, Sr)1-xAlSiN3:Eu2+ x
(화학식 4에서, 0< x ≤ 0.50)
[화학식 5]
Ca1-xAlSiN3:Eu2+ x
(화학식 5에서, 0< x ≤ 0.50)
[화학식 6]
Sr2-xSi5N8:Eu2+ x
(화학식 6에서, 0< x ≤ 0.50)
[화학식 7]
(Ba, Sr)2-xSi5N8:Eu2+ x
(화학식 7에서, 0< x ≤ 0.50)
[화학식 8]
K2Si1-xF6:Mn4+ x
(화학식 8에서, 0< x ≤ 0.20)
또한, 필요에 따라 형광체(13)는 중심 파장이 490~505nm인 제3형광체를 더 포함할 수도 있고, 제3형광체는, 하기 화학식 9로 표현되는 형광체, 하기 화학식 10으로 표현되는 형광체 및 하기 화학식 11로 표현되는 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 9]
(Ba, Mg)3-aSi6-bO3.5-cN8.5-d(Li, Cl, F, P)1-e:Eu2+ a
(화학식 9에서, 0< a ≤0.50, 0≤ b ≤0.5, 0≤ c ≤3.0, 0≤ d ≤3.0, 0.01≤ e ≤0.99)
[화학식 10]
(Ba, Mg, Ca, Sr)3-aSi6O3N8:Eu2+ a
(화학식 10에서, 0< a ≤0.50)
[화학식 11]
(Ba, Mg, Ca, Sr)1-aSi2O2N2:Eu2+ a
(화학식 11에서, 0< a ≤0.50)
제2발광부(10B)는 색온도가 2400~4000K인 백색광을 방출하여 편안한 실내 조명을 모사할 수 있고, 제3발광부(10C)는 색온도가 4000~7000K인 백색광을 방출하여 밝은 느낌의 실내 조명을 모사할 수 있으며, 제4발광부(10D)는 색온도가 7000~18000K인 백색광을 방출하여 맑은 날과 흐린 날 낮의 태양을 모사할 수 있어 신체의 활동성 및 인지능력 등을 향상시킬 수 있다. 제2발광부(10B) 내지 제4발광부(10D)의 구체적인 구성(광원, 몰딩부(12) 등)은 몰딩부(12)의 배합비를 제외하고는 제1발광부(10A)와 동일하다. 제2발광부(10B)의 몰딩부(12)에서 실리콘 수지와 형광체(13)의 배합비는 실리콘 수지 100 중량부에 대해서 형광체(13)가 51~70 중량부로 배합되는 것이 바람직하고, 제3발광부(10C)의 몰딩부(12)에서 실리콘 수지와 형광체(13)의 배합비는 실리콘 수지 100 중량부에 대해서 형광체(13)가 19~25 중량부로 배합되는 것이 바람직하며, 제4발광부(10D)의 몰딩부(12)에서 실리콘 수지와 형광체(13)의 배합비는 실리콘 수지 100 중량부에 대해서 형광체(13)가 19 중량부 미만으로 배합되는 것이 바람직하다. 그 외 제1발광부(10A)와 중복된 구성에 대해서 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)를 개략적으로 나타낸 도면으로, 본 발명은 도 7과 같이, 제1발광부(10A)는 적색 빛을 방출하는 광원(11b)으로 대체될 수 있고, 제4발광부(10D)는 청색 빛을 방출하는 광원(11c)으로 대체될 수 있다. 또한, 제1발광부(10A)만 적색 빛을 방출하는 광원(11b)으로 대체되거나, 제4발광부(10D)만 청색 빛을 방출하는 광원(11c)으로 대체되는 것도 가능하다. 즉, 4개의 광원부 중 색온도가 가장 낮은 영역의 백색광을 방출하는 제1발광부(10A)는 적색 빛을 방출하는 광원(11b)으로 대체하고, 색온도가 가장 높은 영역의 백색광을 방출하는 제4발광부(10D)는 청색 빛을 방출하는 광원(11c)으로 대체함으로써 흑체의 색좌표 궤적(blackbody locus, BBL)을 충실히 구현하면서도 구성을 단순화할 수 있는 장점을 가진다.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
하기 표 1과 같이, 발광소자 패키지를 준비하였다.
[표 1]
상기 표 1에서, 몰딩부의 배합비는 실리콘 수지 100 중량부에 대한 전체 형광체의 중량부를 의미하고, 형광체의 파장은 중심 파장을 의미한다. 이때, 제1형광체는 LuAG 계열의 형광체를 사용하였고, 제2형광체는 SCASN 계열의 형광체를 사용하였다.
[실험예 1 : 제1발광부의 구동]
실시예의 제1발광부만을 구동(EP)하여 CRI를 측정하고, 시중에 판매되는 제품(Ordinary)과 비교하여 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 2 및 도 8~9에 나타내었다. 도 9에서 빨간색 빗금친 영역(415~455nm)은 인체에 해로운 영역, 녹색 빗금친 영역(465~495nm)은 인체에 필요한 영역을 나타내고, 표 2에서 위험 비율(Hazard ratio), 생리적 비율(physiological ratio)은 태양광의 양을 100으로 하였을 때, 비교한 수치로 나타내었으며, <455 ratio는 455nm 파장 미만의 양을 나타내었다.
[표 2]
상기 표 2 및 도 8~9를 통해 알 수 있듯이, 실시예(EP)의 경우, CRI가 80 이상이면서 기존의 제품(ordinary)에 비해 위험 비율은 감소시키고, 생리적 비율은 증가시켰다는 것을 알 수 있었다.
[실험예 2 : 제2발광부의 구동]
실시예의 제2발광부만을 구동(EP)하여 CRI를 측정하고, 시중에 판매되는 제품(Ordinary)과 비교하여 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 3 및 도 10~11에 나타내었다. 도 11에서 빨간색 빗금친 영역(415~455nm)은 인체에 해로운 영역, 녹색 빗금친 영역(465~495nm)은 인체에 필요한 영역을 나타내고, 표 3에서 위험 비율(Hazard ratio), 생리적 비율(physiological ratio)은 태양광의 양을 100으로 하였을 때, 비교한 수치로 나타내었으며, <455 ratio는 455nm 파장 미만의 양을 나타내었다.
[표 3]
상기 표 3 및 도 10~11을 통해 알 수 있듯이, 실시예(EP)의 경우, CRI가 80 이상이면서 기존의 제품(ordinary)에 비해 위험 비율은 감소시키고, 생리적 비율은 증가시켰다는 것을 알 수 있었다. 또한, R9 지수도 향상시킬 수 있었다.
[실험예 3 : 제3발광부의 구동]
실시예의 제3발광부만을 구동(EP)하여 CRI를 측정하고, 시중에 판매되는 제품(Ordinary)과 비교하여 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 4 및 도 12~13에 나타내었다. 도 13에서 빨간색 빗금친 영역(415~455nm)은 인체에 해로운 영역, 녹색 빗금친 영역(465~495nm)은 인체에 필요한 영역을 나타내고, 표 4에서 위험 비율(Hazard ratio), 생리적 비율(physiological ratio)은 태양광의 양을 100으로 하였을 때, 비교한 수치로 나타내었으며, <455 ratio는 455nm 파장 미만의 양을 나타내었다.
[표 4]
상기 표 4 및 도 12~13을 통해 알 수 있듯이, 실시예(EP)의 경우, CRI가 80 이상이면서 기존의 제품(ordinary)에 비해 위험 비율은 감소시키고, 생리적 비율은 증가시켰다는 것을 알 수 있었다. 또한, R9 지수도 향상시킬 수 있었다.
[실험예 4 : 제4발광부의 구동]
실시예의 제4발광부만을 구동(EP)하여 CRI를 측정하고, 시중에 판매되는 제품(Ordinary)과 비교하여 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 5 및 도 14~15에 나타내었다. 도 15에서 빨간색 빗금친 영역(415~455nm)은 인체에 해로운 영역, 녹색 빗금친 영역(465~495nm)은 인체에 필요한 영역을 나타내고, 표 5에서 위험 비율(Hazard ratio), 생리적 비율(physiological ratio)은 태양광의 양을 100으로 하였을 때, 비교한 수치로 나타내었으며, <455 ratio는 455nm 파장 미만의 양을 나타내었다.
[표 5]
상기 표 5 및 도 14~15를 통해 알 수 있듯이, 실시예(EP)의 경우, CRI가 80 이상이면서 기존의 제품(ordinary)에 비해 위험 비율은 감소시키고, 생리적 비율은 증가시켰다는 것을 알 수 있었다. 또한, R9 지수도 향상시킬 수 있었다.
한편, 이상에서 설명된 본 발명에 따른 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 광원 장치로 구현될 수 있다.
또한, 광원 장치는 기판과 본 발명에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열체, 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원 장치는, 램프, 헤드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 광원 장치는 출력되는 광이 필요한 제품에 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 광원 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 위에 배치되는 반사판과, 광을 방출하며 반도체 소자를 포함하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
광원 장치의 또 다른 예로, 헤드 램프는 기판 상에 배치되는 발광소자 패키지를 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 발광소자 패키지
10A : 제1발광부
10B : 제2발광부
10C : 제3발광부
10D : 제4발광부
11a, 11b, 11c : 광원
12 : 몰딩부
13 : 형광체
14 : 기판

Claims (8)

  1. 기판 상에 배치되고, 적색광을 방출하는 적색 광원;
    상기 기판 상에 배치되고, 색온도가 2400~4000K인 백색광을 방출하는 제2발광부;
    상기 기판 상에 배치되고, 색온도가 4000~7000K인 백색광을 방출하는 제3발광부; 및
    상기 기판 상에 배치되고, 청색광을 방출하는 청색 광원;
    를 포함하고,
    상기 제2발광부 내지 제3발광부는,
    청색광을 방출하는 광원과,
    형광체를 포함하면서, 상기 광원을 둘러싸며 배치되는 몰딩부를 포함하며,
    상기 적색 광원, 상기 청색 광원 및 상기 제2발광부 내지 제3발광부는,
    각각 독립적으로 구동되거나, 적어도 둘 이상의 발광부가 동시에 구동되고,
    상기 형광체는,
    제1형광체 및 제2형광체를 포함하며,
    상기 제1형광체는 하기 화학식 3으로 표현되는 LSN 계열의 형광체를 포함하고,
    상기 제2형광체는 하기 화학식 8로 표현되는 KSF 계열의 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광소자 패키지,
    [화학식 3]
    La3-xSi6N11:Ce3+ x (화학식 3에서, 0< x ≤0.1),
    [화학식 8]
    K2Si1-xF6:Mn4+ x (화학식 8에서, 0< x ≤ 0.20).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원은,
    458~470nm 파장 영역의 청색광을 방출하는 것을 특징으로 하는, 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1형광체는, 중심 파장이 515~570nm이고,
    상기 제2형광체는, 중심 파장이 580~670nm인 것을 특징으로 하는, 발광소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1형광체는,
    하기 화학식 1로 표현되는 LuAG 계열의 형광체, 및 하기 화학식 2로 표현되는 YAG 계열의 형광체 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광소자 패키지,
    [화학식 1]
    (Lu, Gd)3-x(Al, Ga)5O12:Ce3+ x
    (화학식 1에서, 0< x ≤0.1),
    [화학식 2]
    (Y, Gd)3-x(Al, Ga)5O12:Ce3+ x
    (화학식 2에서, 0< x ≤0.1).
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2형광체는,
    하기 화학식 4로 표현되는 SCASN 계열의 형광체, 하기 화학식 5로 표현되는 CASN 계열의 형광체, 하기 화학식 6으로 표현되는 SSN 계열의 형광체, 및 하기 화학식 7로 표현되는 BSSN 계열의 형광체 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광소자 패키지,
    [화학식 4]
    (Ca, Sr)1-xAlSiN3:Eu2+ x
    (화학식 4에서, 0< x ≤ 0.50),
    [화학식 5]
    Ca1-xAlSiN3:Eu2+ x
    (화학식 5에서, 0< x ≤ 0.50),
    [화학식 6]
    Sr2-xSi5N8:Eu2+ x
    (화학식 6에서, 0< x ≤ 0.50),
    [화학식 7]
    (Ba, Sr)2-xSi5N8:Eu2+ x
    (화학식 7에서, 0< x ≤ 0.50).
  7. 삭제
  8. 삭제
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