KR20070067478A - Light emitting device having fluorescent substance unit isolated from mold unit - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 개략적인 구성을 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a light emitting diode according to the prior art;
도 2는 종래 기술에 따른 발광 소자의 개략적인 구성을 나타내는 단면도,2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a light emitting device according to the prior art;
도 3은 본 발명에 따른 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자의 제1실시예를 나타내는 단면도,3 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a light emitting device having a phosphor portion separated from a mold portion according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자의 제2실시예를 나타내는 단면도,4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a light emitting device having a phosphor portion separated from a mold portion according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자의 제3실시예를 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a light emitting device having a phosphor portion separated from a mold portion according to the present invention.
***도면의 주요 부호의 설명****** Explanation of the Major Symbols in the Drawings ***
10 : 발광 다이오드 칩 20 : 형광체부10 light
30, 60, 70, 80 : 보호막(반사막, 반사 방지막) 30, 60, 70, 80: protective film (reflective film, antireflection film)
50 : 반사컵50: reflection cup
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 소자의 형광체부를 몰드부 및 외부 환경의 습기 등과 분리시킴으로써, 형광체의 변성을 방지하여 발광 소자의 효율 및 신뢰도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, by separating the phosphor part of the light emitting device from moisture in the mold part and the external environment, and the like, thereby preventing the denaturation of the phosphor and preventing the efficiency and reliability of the light emitting device from being lowered. A light emitting device having a phosphor portion separated from a portion.
발광 다이오드는 전자가 천이될 때 빛을 방출하는 현상을 이용한 발광 소자로서, 발광 다이오드의 발광은 반도체 전도대(conduction band)의 전자들이 가전자대(valence band)의 정공(hole)과 재결합하는 과정에서 일어난다. A light emitting diode is a light emitting device using a phenomenon that emits light when electrons are transitioned, the light emission of the light emitting diode occurs in the process of recombination of electrons in the semiconductor conduction band (hole) of the valence band (hole) .
발광 다이오드는 종래의 광원에 비해 소형이고, 수명은 길며, 전기 에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 전력이 적게 들고 효율이 좋다. 또한 고속응답이라 자동차 계기류의 표시소자, 광통신용 광원 등 각종 전자기기의 표시용 램프, 숫자표시 장치나 계산기의 카드 판독기 등에 쓰이고 있다. Light emitting diodes are smaller than conventional light sources, have a long lifespan, and have low power and good efficiency because electrical energy is directly converted into light energy. In addition, it is used for display devices of automotive instrumentation, display lamps for various electronic devices such as optical communication light sources, numeric display devices, and card readers for calculators.
최근에는 질화 갈륨을 이용한 발광 다이오드(LED;Light Emitting Diode), 레이저 다이오드(LD;Laser Diode)는 대규모 총천연색 평판 표시장치, 신호등, 실내 조명과 고밀도 광원, 고해상도 출력 시스템, 광통신 등의 응용 분야를 가지고 있어 많은 연구자들의 관심의 대상이 되고 있으며, 이의 상업화를 위한 시도도 끊임없이 진행되고 있는 실정이다.In recent years, light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) using gallium nitride have applications such as large scale full color flat panel display devices, traffic lights, indoor lighting and high density light sources, high resolution output systems, and optical communication. As a result, many researchers are attracting attention, and attempts for commercialization are ongoing.
상기 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 파장은 사용되는 반도체 재료의 밴드 갭 함수이다. 작은 밴드 갭(Band Gap)에서는 낮은 에너지와 더 긴 파장의 빛을 방출시키고, 더 짧은 파장의 빛을 방출하기 위해서는 더 넓은 밴드 갭을 갖는 재료가 요구된다.The wavelength of light emitted from the light emitting diode is a function of the band gap of the semiconductor material used. Small band gaps require materials with a wider band gap to emit lower energy and longer wavelengths of light, and shorter wavelengths of light.
상기 발광 다이오드의 발광 파장은 반도체에 첨가되는 불순물의 종류를 바꿈으로써 조절한다. 예를 들어, 인화 갈륨의 경우, 아연 및 산소 원자가 관여하는 발광은 적색(파장 700nm)이고, 질소 원자가 관여하는 발광은 녹색(파장 550nm)이다. 반면, 스펙트럼의 청색 또는 자외선 파장을 갖는 빛을 생성하기 위해서는 비교적 큰 밴드 갭을 갖는 반도체 재료인 실리콘 카바이드(SiC)와 Ⅲ족 질화물계 반도체, 특히 GaN(질화 갈륨)이 있다. 단파장 발광 다이오드는 색 자체 외에도, 광기록장치의 저장 공간을 증가시킬 수 있다는 장점(적색 광에 비해 약 4배 증가 가능)을 갖고 있다.The light emission wavelength of the light emitting diode is controlled by changing the type of impurities added to the semiconductor. For example, in the case of gallium phosphide, the light emission involving zinc and oxygen atoms is red (wavelength 700 nm), and the light emission involving nitrogen atoms is green (wavelength 550 nm). On the other hand, silicon carbide (SiC) and group III nitride semiconductors, in particular GaN (gallium nitride), which are semiconductor materials having a relatively large band gap, are used to generate light having a blue or ultraviolet wavelength of the spectrum. In addition to the color itself, the short wavelength light emitting diode has the advantage of increasing the storage space of the optical recording device (about four times larger than the red light).
이와 같은 청색광을 위한 질화물계 화합물 반도체중 GaN는 다른 Ⅲ족 질화물계와 마찬가지로, 벌크 단결정체를 형성할 수 있는 실용 가능한 기술이 없다. 따라서, GaN 결정의 성장에 적합한 기판을 사용하여야 하며, 대표적으로는 사파이어 기판, 즉, 알루미늄 옥사이드 기판이 있다.Among such nitride compound semiconductors for blue light, GaN has no practical technology capable of forming bulk single crystals like other group III nitride systems. Therefore, a substrate suitable for the growth of GaN crystals should be used, typically a sapphire substrate, that is, an aluminum oxide substrate.
도 1은 일반적인 발광 다이오드의 단면도로서, 사파이어 기판(110) 상부에 N-GaN층(111), 활성층(112)과 P-GaN층(113)이 순차적으로 형성되어 있고; 상기 P-GaN층(113)에서 N-GaN층(111)까지 메사(Mesa)식각되어 있고; 상기 메사 식각된 N-GaN층(111) 상부에 N-전극(115)이 형성되어 있고; 상기 P-GaN층(113) 상부에 P-전극(114)이 형성되어 있다.1 is a cross-sectional view of a general light emitting diode, in which an N-
이렇게 해서 완성된 칩은 P-전극(114)에 양의 부하를, N-전극(115)에 음의 부하를 가하게 되면, P-GaN층(113)과 N-GaN층(111)으로부터 각각 정공과 전자들이 활성층(112)으로 모여 재결합함으로써 활성층(112)에서 발광을 하게 된다. In this way, when the chip is loaded with a positive load on the P-
전술하였듯이, 발광 다이오드는 그 자체로 여러 파장대의 빛을 각각 발광할 수 있지만, 각각의 발광 다이오드 칩을 별도로 제조하여야 하므로 제조 원가가 상승할 뿐만 아니라, 원하는 파장의 빛을 얻기 위해서 각 발광 다이오드 칩의 전류를 조절해야 하고, 이를 위한 복잡한 회로 구성이 요구되는 문제가 있다. 또, 발광 다이오드를 이용하여 디스플레이를 구성할 경우, 단위 셀 안에 복수의 발광 다이오드 칩을 사용하여야 하여 공간상의 제약이 발생하므로 디스플레이의 해상도를 높이는데 장애가 된다. 따라서, 이러한 점을 고려하여 발광 다이오드와 형광체를 조합함으로써 다른 파장대의 빛을 발광하는 방법이 많이 연구되고 있다.As described above, the light emitting diodes can emit light of various wavelengths by themselves, but each LED chip must be manufactured separately, thereby increasing the manufacturing cost, and in order to obtain light of a desired wavelength, There is a problem that the current must be regulated, and a complicated circuit configuration for this is required. In addition, when a display is configured using a light emitting diode, a plurality of light emitting diode chips must be used in a unit cell, which causes a limitation in space, thereby making it difficult to increase the resolution of the display. Therefore, in view of this point, a method of emitting light of different wavelength bands by combining a light emitting diode and a phosphor has been studied.
예를 들면, 발광 다이오드를 사용하여 백색광을 구현하는 방법으로는 청색 발광 다이오드를 이용하는 방법과 자외선 발광 다이오드를 이용하는 방법이 있는데, 청색 발광 다이오드를 이용하는 경우에는 이트륨-알루미늄-가넷계(yittrium aluminum garnet, 이하 YAG) 형광체를 이용하여 청색광을 백색광으로 파장 변환한다. 즉, 청색 발광 다이오드로부터 발생된 청색파장이 YAG 형광체를 여기시켜 최종으로 백색광을 발광시킬 수 있다. 보다 상세하게 설명하자면, 청색 발광소자에 전원이 인가되어 질화갈륨계 청색 발광 다이오드로부터 청색광이 발광되면, 그 일부의 청색광은 YAG 형광체를 여기시킨다. 이 때, YAG 형광체는 질화갈륨계 청색 LED로부터 직접 발산되는 다른 일부의 청색광과 합성되어, 최종적으로 백색광을 발광하게 된다. For example, a method of implementing white light using a light emitting diode includes a method using a blue light emitting diode and a method using an ultraviolet light emitting diode. In the case of using a blue light emitting diode, a yttrium aluminum garnet, Hereinafter, blue light is converted into white light using a YAG) phosphor. That is, the blue wavelength generated from the blue light emitting diode may excite the YAG phosphor and finally emit white light. In more detail, when blue light is emitted from a gallium nitride-based blue light emitting diode by applying power to the blue light emitting element, a part of the blue light excites the YAG phosphor. At this time, the YAG phosphor is synthesized with other blue light directly emitted from the gallium nitride-based blue LED, and finally emits white light.
자외선 발광 다이오드를 이용하는 방식은 상기 청색 발광 다이오드를 이용하는 방식과 유사하다. 즉, 자외선 발광 다이오드로부터 발생된 자외선이 개별 형광체(예 : R(적색광), G(녹색광), B(청색광))를 여기시켜 최종으로 백색광을 발광시킬 수 있다. The method of using the ultraviolet light emitting diode is similar to the method of using the blue light emitting diode. That is, ultraviolet rays generated from the ultraviolet light emitting diode may excite individual phosphors (for example, R (red light), G (green light), and B (blue light)) to finally emit white light.
도 2는 종래의 발광 소자의 단면도로서, 반사컵(14), 상기 반사컵의 오목부 중심에 고정된 발광 다이오드 칩(11), 상기 발광 다이오드 칩을 감싸도록 오목부에 충진되며 형광체(12)와 투광성 수지로 이루어진(13) 몰드부를 포함하여 구성되며, 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 빛은 형광체를 여기시켜 다시 가시광을 방출한다. 2 is a cross-sectional view of a conventional light emitting device, and includes a
도시된 바와 같이, 상기 형광체는 합성 수지로 이루어진 몰드부에 분산되거나, 몰드부의 상부에 실장된다. 따라서, 형광체는 몰드부와 직접 접촉하거나, 외부 환경(공기 등)에 노출되는데, 이로 인해 형광체는 몰드부의 합성 수지 또는 외부의 습기 등과 반응하여 변성됨으로써 발광 효율이 저하되거나, 신뢰도가 낮아지는 문제점이 있다.As shown, the phosphor is dispersed in a mold portion made of a synthetic resin or mounted on top of the mold portion. Therefore, the phosphor is in direct contact with the mold part or exposed to an external environment (air, etc.), which causes the phosphor to denature in response to synthetic resin or external moisture of the mold part, thereby degrading luminous efficiency or lowering reliability. have.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 형광체의 변성을 방지할 수 있는 구조를 갖는 발광 소자의 개발이 필요하다.Therefore, in order to solve this problem, it is necessary to develop a light emitting device having a structure capable of preventing denaturation of the phosphor.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 소자의 형광체부를 몰드부 및 외부 환경의 습기 등과 분리시킴으로써, 형광체의 변성을 방지하여 발광 소자의 효율 및 신뢰도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above-described problem, by separating the fluorescent portion of the light emitting element, such as the mold portion and the humidity of the external environment, by preventing the denaturation of the phosphor to prevent the efficiency and reliability of the light emitting element is deteriorated A light emitting device having a phosphor portion separated from the above is provided.
본 발명은 중앙부에 빛의 반사를 위한 오목부가 형성되어 있는 반사컵; 상기 반사컵의 오목부에 고정되는 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩을 감싸도록 형성된 형광체부; 상기 형광체부를 감싸도록 형성된 보호막; 및 상기 보호막을 감싸도록 형성된 몰드부를 포함하여 이루어진 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비 한 발광 소자이다.The present invention is a reflection cup having a recess for reflecting light in the center; A light emitting diode chip fixed to a recess of the reflective cup; A phosphor unit formed to surround the light emitting diode chip; A protective film formed to surround the phosphor part; And a phosphor part separated from the mold part including a mold part formed to surround the protective film.
또, 중앙부에 빛의 반사를 위한 오목부가 형성되어 있는 반사컵; 상기 반사컵의 오목부에 고정되는 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩을 감싸도록 형성된 몰드부; 상기 몰드부 위에 형성된 제1보호막; 상기 제1보호막 위에 형성된 형광체부; 및 상기 형광체부 위에 형성된 제2보호막을 포함하여 이루어진 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자이다. In addition, a reflection cup is formed in the central portion with a recess for reflecting light; A light emitting diode chip fixed to a recess of the reflective cup; A mold part formed to surround the light emitting diode chip; A first protective film formed on the mold part; A phosphor part formed on the first passivation layer; And a phosphor portion separated from a mold portion including a second protective film formed on the phosphor portion.
또, 상기 보호막은, λ1/4n(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n:굴절률)의 두께를 갖는 박막이 적어도 하나 이상 적층되어 형성된 반사 방지막 또는, λ2/4n1(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n1:제1박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제1박막과, 제1박막보다 굴절률이 큰 물질로 이루어지며, λ2/4n2(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n2:제2박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제2박막이 적어도 한 쌍 이상 교대로 적층되어 형성된 반사막인 것을 특징으로 하는 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자이다.The protective film is an antireflection film formed by laminating at least one thin film having a thickness of λ 1 / 4n (λ 1 : wavelength of light excited by a phosphor, n: refractive index) or λ 2 / 4n 1 ( λ 2 : a first thin film having a thickness of light emitted from the light emitting diode chip, n 1 : refractive index of the first thin film), and a material having a refractive index larger than that of the first thin film, λ 2 / 4n 2 (λ 2 is a reflective film formed by alternately stacking at least one pair of second thin films having a thickness of light emitted from a light emitting diode chip and n 2 : refractive index of a second thin film). It is a light emitting element provided with a part.
또, 상기 발광 다이오드 칩과 형광체부 사이에는, λ2/4n(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n:굴절률)의 두께를 갖는 박막이 적어도 하나 이 상 적층된 반사 방지막 또는, λ1/4n1(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n1:제1박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제1박막과, 제1박막보다 굴절률이 큰 물질로 이루어지며, λ1/4n2(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n2:제2박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제2박막이 적어도 한 쌍 이상 교대로 적층된 반사막을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자이다.In addition, an anti-reflection film in which at least one thin film having a thickness of λ 2 / 4n (λ 2 : wavelength of light emitted from the light emitting diode chip, n: refractive index) is laminated between the light emitting diode chip and the phosphor portion, a first thin film having a thickness of λ 1 / 4n 1 (λ 1 : wavelength of light excited by the phosphor portion, n 1 : refractive index of the first thin film), and a material having a refractive index larger than that of the first thin film, λ 1 / 4n 2 that is formed by further including a reflective film laminated to the above (λ 1:: wavelength of the light excited by the phosphor unit, n 2 the refractive index of the second thin film), the second thin film is at least one pair has a thickness of shift It is a light emitting element provided with the phosphor part isolate | separated from the mold part characterized by the above-mentioned.
또, 상기 제1보호막은, λ2/4n(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n:굴절률)의 두께를 갖는 박막이 적어도 하나 이상 적층되어 형성된 반사 방지막 또는, λ1/4n1(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n1:제1박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제1박막과, 제1박막보다 굴절률이 큰 물질로 이루어지며, λ1/4n2(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n2:제2박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제2박막이 적어도 한 쌍 이상 교대로 적층되어 형성된 반사막인 것을 특징으로 하는 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자이다.The first protective film is an antireflection film formed by stacking at least one thin film having a thickness of λ 2 / 4n (λ 2 : wavelength of light emitted from a light emitting diode chip, n: refractive index), or λ 1 / 4n. A first thin film having a thickness of 1 (λ 1 : wavelength of light excited by the phosphor portion, n 1 : refractive index of the first thin film), and a material having a refractive index larger than that of the first thin film, and λ 1 / 4n 2 A second thin film having a thickness of (λ 1 : wavelength of light excited by the phosphor part, n 2 : refractive index of the second thin film) is a reflective film formed by alternately stacking at least one pair or more from the mold part It is a light emitting element provided with the fluorescent substance part.
또, 상기 제2보호막은, λ1/4n(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n:굴절률)의 두께를 갖는 박막이 적어도 하나 이상 적층되어 형성된 반사 방지막 또는, λ2/4n1(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n1:제1박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제1박막과, 제1박막보다 굴절률이 큰 물질로 이루어지며, λ2/4n2(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n2:제2박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제2박막이 적어도 한 쌍 이상 교대로 적층되어 형성된 반사막인 것을 특징으로 하는 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자이다.The second protective film is an antireflection film formed by laminating at least one thin film having a thickness of λ 1 / 4n (λ 1 : wavelength of light excited by a phosphor, n: refractive index), or λ 2 / 4n A first thin film having a thickness of 1 (λ 2 : wavelength of light emitted from the light emitting diode chip, n 1 : refractive index of the first thin film), and a material having a refractive index larger than that of the first thin film, and λ 2 / 4n 2 a second thin film having a thickness of (λ 2 : wavelength of light emitted from the light emitting diode chip, n 2 : refractive index of the second thin film) is a reflective film formed by alternately stacking at least one pair or more from a mold part It is a light emitting element provided with the fluorescent substance part.
또, 상기 반사컵은 리드 프레임 선단의 오목부이거나 실리콘 광학 벤치인 것을 특징으로 하는 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자이다.The reflective cup is a light emitting device having a phosphor portion separated from a mold portion, characterized in that it is a recessed portion at the tip of a lead frame or a silicon optical bench.
또, 상기 몰드부는 에폭시(Epoxy) 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자이다.In addition, the mold portion is a light emitting device having a phosphor portion separated from the mold portion, characterized in that made of epoxy (Epoxy) resin.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 기술적 특징을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 실시예에 의하여 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 정해지는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the technical features of the present invention. The invention can be better understood by the examples, the following examples are for illustrative purposes of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
도 3은 본 발명에 따른 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자의 제1실시예를 나타내는 단면도로서, 중앙부에 빛의 반사를 위한 오목부가 형성되어 있는 반사컵(50); 상기 반사컵의 오목부에 고정되는 발광 다이오드 칩(10); 상기 발광 다이오드 칩을 감싸도록 형성된 형광체부(20); 상기 형광체부를 감싸도록 형성된 보호막(30); 및 상기 보호막을 감싸도록 형성된 몰드부(40)를 포함하여 이루어진다.3 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a light emitting device having a phosphor portion separated from a mold portion according to the present invention, in which a recessed portion for reflecting light is formed in a central portion thereof; A light
상기 반사컵(50)은 발광 다이오드 칩의 측면으로부터 방출되는 빛이 위쪽으로 향하도록 빛을 반사시켜주는 오목부가 형성되어 있다. 반사컵은 빛을 충분히 반사시킬수 있도록 반사율이 높아야하므로 금속재질인 것이 바람직하며, 리드 프레임(Lead Frame)의 선단에 오목부로서 형성되는 것이 경제적으로 유리하다. The
상기 반사컵으로 실리콘 광학 벤치(Silicon Optical Bench)가 사용될 수 있다. 이러한 실리콘 광학 벤치를 이용할 경우, 공정상의 복잡성 등을 해소함으로써, 발광 소자 제조공정의 효율을 높일 수 있다.As the reflective cup, a silicon optical bench may be used. In the case of using such a silicon optical bench, the efficiency of the light emitting device manufacturing process can be improved by eliminating process complexity and the like.
상기 반사컵의 오목부에는 발광 다이오드 칩(10)이 고정된다. 본 발명에 사용되는 발광 다이오드 칩은 N-GaN층, 활성층, P-GaN층을 포함하여 이루어지는 발광 다이오드 칩으로, 수평형 발광 다이오드, 수평형 발광 다이오드 등 공지된 것은 제한없이 사용될 수 있다.The light
상기 형광체부(20)는 상기 발광 다이오드 칩을 감싸도록 형성된다. 상기 형광체부는 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛을 여기하여 다른 파장의 빛을 방출한다. 예를 들어, 백색 발광 소자에 있어서, 발광 다이오드 칩이 방출하는 자외 선을 방출할 경우, 그 파장은 400nm 이하이고, 청색광을 방출할 경우, 그 파장은 400~480nm 이다. 형광체가 여기시키는 빛의 파장은 400~1000nm 정도의 가시광선이 주로 차지하게 된다. 따라서, 상기 형광체는 발광 다이오드 칩이 방출하는 빛의 파장에 따라 적절한 것이 사용된다. 발광 다이오드 칩이 청색광을 방출하는 경우에는 YAG 형광체가 사용되며, 자외선을 방출하는 경우에는 B(청색), G(녹색), R(적색) 형광체(각각, (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl:Eu2 +, ZnS:Cu,Al 및 L2O2S:Eu3 +)가 사용된다. The
상기 형광체부는 형광 물질과 유기 용제를 포함한 형광체 페이스트를 발광 다이오드 칩 외면에 도포하여 형성된다. 형광체 페이스트는 유동성이 있기 때문에, 형광체부는 도면처럼 각지게 형성되는 것보다는 굴곡을 갖고 완만하게 형성되며, 하부의 폭이 좀더 크게 형성된다. The phosphor part is formed by applying a phosphor paste including a fluorescent material and an organic solvent to an outer surface of a light emitting diode chip. Since the phosphor paste is fluid, the phosphor portion is formed smoothly with a curve rather than being angled as shown in the figure, and the width of the lower portion is formed larger.
종래의 기술과 같이, 형광체가 몰드부에 분산되어 있는 경우, 분산의 균일성을 달성하기 어려워 보는 각도에 따라 색상이 달라지고, 빛의 분산으로 인하여 광효율이 저하될 염려가 있으나, 상기와 같이 형광체로 이루어진 형광체부를 구비하는 경우에는 위와 같은 문제점을 해결할 수 있다.As in the prior art, when the phosphor is dispersed in the mold part, the color varies depending on the viewing angle, which is difficult to achieve uniformity of dispersion, and there is a concern that the light efficiency may be reduced due to the dispersion of light. When provided with a phosphor portion consisting of the above problems can be solved.
상기 형광체부 위에는 보호막(30)이 형성된다. 상기 보호막은 형광체부를 몰드부의 합성수지와 단절시킴으로써, 형광 물질이 합성 수지와 반응하여 변성되는 것을 방지하는 역할을 한다. 형광체부에서 방출되는 빛은 상기 보호막을 지나가야 하므로, 상기 보호막은 형광체에서 방출되는 빛, 즉 가시광에 대하여 투광성을 가져야 한다. The
상기 보호막은 반사막 또는 반사 방지막으로 구성되는 것이 바람직하다. 단순히 투광성 물질로 보호막을 형성할 경우, 전반사 또는 계면에서의 반사 등에 의해 발광 소자의 효율이 저하될 염려가 있다.The protective film is preferably composed of a reflective film or an anti-reflection film. When the protective film is simply formed of a light transmitting material, there is a concern that the efficiency of the light emitting device is lowered due to total reflection or reflection at the interface.
먼저, 상기 보호막을 반사막으로 구성하고자 하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, λ2/4n1(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n1:제1박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제1박막과, 제1박막보다 굴절률이 큰 물질로 이루어지며, λ2/4n2(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n2:제2박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제2박막을 적어도 한 쌍 이상 교대로 적층하여 보호막을 형성한다.First, when the protective film is to be formed of a reflective film, as shown in FIG. 4, the thickness of λ 2 / 4n 1 (λ 2 : wavelength of light emitted from the light emitting diode chip, n 1 : refractive index of the first thin film) And a thickness of λ 2 / 4n 2 (λ 2 : wavelength of light emitted from the light emitting diode chip, n 2 : refractive index of the second thin film), and a material having a refractive index greater than that of the first thin film. The protective film is formed by alternately stacking at least one or more pairs of second thin films.
상기 구성은 빛의 간섭을 이용한 반사막의 일반적인 구성이다. 상기 굴절률이 비교적 작은 물질로는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등이 적당하며, 상기 굴절률이 비교적 큰 물질로는 금속 산화물, 금속 질화물 등이 적당하다. 본 실시예에서는 굴절률이 비교적 작은 물질로는 SiO2를, 굴절률이 비교적 큰 물질로는 TiO2를 사용한다.The above configuration is a general configuration of a reflective film using interference of light. As the material having a relatively small refractive index, silicon oxide, silicon nitride and the like are suitable, and as the material having a relatively large refractive index, metal oxide, metal nitride and the like are suitable. In this embodiment, SiO 2 is used as a material having a relatively small refractive index and TiO 2 is used as a material having a relatively large refractive index.
상기 반사막은 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛이 형광체부에 의해 여기되지 않고 외부로 빠져나가는 것을 방지함으로써 발광 소자의 효율을 증가시킬 수 있다.The reflective film may increase the efficiency of the light emitting device by preventing the light emitted from the light emitting diode chip from escaping to the outside without being excited by the phosphor part.
상기 보호막을 반사 방지막으로 구성하고자 하는 경우, λ1/4n(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n:굴절률)의 두께를 갖는 박막을 적어도 하나 이상 적층 하여 보호막을 형성한다.When the protective film is to be formed as an antireflection film, at least one thin film having a thickness of λ 1 / 4n (λ 1 : wavelength of light excited by the phosphor portion, n: refractive index) is laminated to form a protective film.
상기 반사 방지막을 구성하는 물질의 굴절율은 1.1 내지 2.0 정도인 것이 바람직하며, 보다 상세하게는 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 금속 산화물, 금속 질화물의 단층 또는 다층 구조로 형성된다. The refractive index of the material constituting the antireflection film is preferably about 1.1 to 2.0, and more specifically, is formed of a single layer or multilayer structure of silicon nitride, silicon oxide, metal oxide, metal nitride.
단층 형성된 반사 방지막은 제조가 용이하지만, 다층 형성된 반사 방지막에 비해 반사 방지성이 뒤떨어진다. 다층 형성된 반사 방지막은 넓은 파장 영역에 걸쳐서 반사 방지 능력을 가지며, 광학 설계의 제한이 적다. 상기 반사 방지막의 가시광선 반사율은 2% 이하, 바람직하기로는 1% 이하인 것이 좋다. Although a single layer antireflection film is easy to manufacture, it is inferior to antireflection compared with a multilayer antireflection film. The multilayered antireflection film has an antireflection capability over a wide wavelength range and has a limited optical design. The visible light reflectance of the antireflection film is 2% or less, preferably 1% or less.
상기 반사 방지막은 형광체부에 의해 여기된 빛이, 형광체부와 몰드부의 계면에서 다시 내부로 반사되지 않고 외부로 빠져나갈 수 있도록 함으로써, 발광 소자의 효율을 증가시킨다.The anti-reflection film allows the light excited by the phosphor portion to escape outside at the interface of the phosphor portion and the mold portion without being reflected back inside, thereby increasing the efficiency of the light emitting element.
본 발명의 보호막은 상기 반사막 및 반사 방지막 구조를 모두 구비하여 형성될 수도 있다. The protective film of the present invention may be formed with both the reflective film and the anti-reflection film structure.
상기 반사막 및 반사 방지막은 전술한 실리콘 질화물 등을 대상면(형광체부 의 외면)에 증착하여 형성한다. 증착 방법은 전자빔 증착법 등 공지된 방법들이 제한 없이 사용될 수 있다.The reflective film and the anti-reflection film are formed by depositing the above-described silicon nitride or the like on an object surface (outer surface of the phosphor portion). As the deposition method, known methods such as electron beam deposition can be used without limitation.
상기 몰드부(40)는 빛이 잘 통과할 수 있도록 투광성 합성 수지로 이루어지며, 열에 대한 안정성 등을 고려하였을 때, 바람직하기로는 에폭시(Epoxy) 수지가 좋다.The
도 4는 본 발명에 따른 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자의 제2실시예를 나타내는 단면도로서, 중앙부에 빛의 반사를 위한 오목부가 형성되어 있는 반사컵(50); 상기 반사컵의 오목부에 고정되는 발광 다이오드 칩(10); 상기 발광 다이오드 칩을 감싸도록 형성된 형광체부(20); 상기 형광체부를 감싸도록 형성된 보호막(30); 및 상기 보호막을 감싸도록 형성된 몰드부(40)를 포함하여 이루어지며, 상기 형광체부와 발광 다이오드 칩 사이에, λ1/4n1(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n1:제1박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제1박막과, 제1박막보다 굴절률이 큰 물질로 이루어지며, λ1/4n2(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n2:제2박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제2박막이 적어도 한 쌍 이상 교대로 적층되어 형성된 반사막(60)을 포함한다.4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a light emitting device having a phosphor portion separated from a mold portion according to the present invention, in which a recessed portion for reflecting light is formed in a central portion thereof; A light emitting
상기 실시예는 형광체부와 발광 다이오드 칩 사이에 반사막을 더 구비한 것 이다. 이러한 경우, 형광체부에 의해 여기된 빛이 상기 반사막에서 반사됨으로써, 발광 다이오드 칩 내부에서 흡수, 감쇄되는 것을 방지할 수 있다. 상기 반사막 대신 λ2/4n(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n:굴절률)의 두께를 갖는 박막이 적어도 하나 이상 적층된 반사 방지막을 형성함으로써, 발광 다이오드 칩에서 방출되는 빛이 발광 다이오드 칩 내부로 다시 반사되는 것을 방지할 수 있으며, 전술한 실시예에서와 같이, 상기 반사막과 반사 방지막을 모두 포함할 수도 있다.The embodiment further includes a reflective film between the phosphor portion and the light emitting diode chip. In this case, the light excited by the phosphor portion is reflected by the reflective film, thereby preventing the absorption and attenuation inside the light emitting diode chip. The light emitted from the light emitting diode chip is formed by forming an anti-reflection film in which at least one thin film having a thickness of λ 2 / 4n (λ 2 : wavelength of light emitted from the light emitting diode chip, n: refractive index) is laminated instead of the reflective film. It is possible to prevent the reflection back into the light emitting diode chip, and as in the above-described embodiment, it may include both the reflective film and the anti-reflection film.
도 5는 본 발명에 따른 몰드부로부터 분리된 형광체부를 구비한 발광 소자의 제3실시예를 나타내는 단면도로서, 중앙부에 빛의 반사를 위한 오목부가 형성되어 있는 반사컵(50); 상기 반사컵의 오목부에 고정되는 발광 다이오드 칩(10); 상기 발광 다이오드 칩을 감싸도록 형성된 몰드부(40); 상기 몰드부 위에 형성된 제1보호막(70); 상기 제1보호막 위에 형성된 형광체부(20); 및 상기 형광체부 위에 형성된 제2보호막(80)으로 이루어진 몰드부로부터 분리된 형광체부를 이루어진다.5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a light emitting device having a phosphor portion separated from a mold portion according to the present invention, in which a recessed portion for reflecting light is formed in a central portion thereof; A light emitting
상기 실시예는 몰드부(40) 위에 형광체부(20)가 형성됨으로써, 형광체부의 표면적을 증가시킬 수 있는 형태이다. In the above embodiment, since the
전술한 바와 같이, 발광 소자의 효율을 증가시키기 위해서, 상기 제1보호막(70)은 λ2/4n(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n:굴절률)의 두 께를 갖는 박막이 적어도 하나 이상 적층되어 형성된 반사 방지막 또는, λ1/4n1(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n1:제1박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제1박막과, 제1박막보다 굴절률이 큰 물질로 이루어지며, λ1/4n2(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n2:제2박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제2박막이 적어도 한 쌍 이상 교대로 적층되어 형성된 반사막인 것이 바람직하며, 상기 제2보호막(80)은 λ1/4n(λ1:형광체부에 의해 여기된 빛의 파장, n:굴절률)의 두께를 갖는 박막이 적어도 하나 이상 적층되어 형성된 반사 방지막 또는, λ2/4n1(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n1:제1박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제1박막과, 제1박막보다 굴절률이 큰 물질로 이루어지며, λ2/4n2(λ2:발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 파장, n2:제2박막의 굴절률)의 두께를 갖는 제2박막이 적어도 한 쌍 이상 교대로 적층되어 형성된 반사막인 것이 바람직하다.As described above, in order to increase the efficiency of the light emitting device, the
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.
상술한 바와 같이, 본 발명은 형광체부를 몰드부의 합성 수지 및 외부 환경으로부터 분리시킴으로써, 형광체가 합성 수지 및 수분 등과 반응하여 변성되는 것을 방지하여 발광 소자의 효율 및 신뢰도의 저하를 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, by separating the phosphor part from the synthetic resin and the external environment of the mold part, the phosphor can be prevented from reacting with the synthetic resin, moisture, and the like to prevent degradation of the efficiency and reliability of the light emitting device.
또, 본 발명은 형광체부와 몰드부 사이 또는 형광체부와 발광 다이오드 칩 사이에 반사막 또는 반사 방지막을 형성함으로써, 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 빛이 형광체부에 의해 효과적으로 여기되고, 여기된 빛이 외부로 잘 방출될 수 있도록 함으로써, 발광 소자의 효율을 증가시킬 수 있다.In addition, the present invention forms a reflection film or an anti-reflection film between the phosphor portion and the mold portion or between the phosphor portion and the light emitting diode chip, whereby the light emitted from the light emitting diode chip is effectively excited by the phosphor portion, and the excited light is moved to the outside. By making it possible to emit well, the efficiency of the light emitting device can be increased.
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