KR20110096923A - 백색 발광 다이오드 광원 - Google Patents
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Abstract
제1청색 발광 다이오드 칩 및 상기 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 500nm 내지 550nm인 빛을 발광해내는 제1형광체를 포함하여 구성되는 복수 개의 제1발광다이오드패키지;
제2청색 발광 다이오드 칩 및 상기 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 600nm 내지 700nm인 빛을 발광해내는 제2형광체를 포함하여 구성되는 복수 개의 제2발광다이오드패키지; 및
상기 복수 개의 제1발광다이오드패키지 및 복수 개의 제2발광다이오드패키지가 각각 번갈아 실장되어 있는 플레이트; 및
상기 복수 개의 제1 및 제2발광다이오드패키지들이 출사하는 광을 가이드하는 도광판을 포함하여 구성되는 백색 발광 다이오드 광원이 개시된다.
이러한 백색 발광 다이오드 광원에서, 상기 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장이 상기 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장보다 길 수 있다.
제2청색 발광 다이오드 칩 및 상기 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 600nm 내지 700nm인 빛을 발광해내는 제2형광체를 포함하여 구성되는 복수 개의 제2발광다이오드패키지; 및
상기 복수 개의 제1발광다이오드패키지 및 복수 개의 제2발광다이오드패키지가 각각 번갈아 실장되어 있는 플레이트; 및
상기 복수 개의 제1 및 제2발광다이오드패키지들이 출사하는 광을 가이드하는 도광판을 포함하여 구성되는 백색 발광 다이오드 광원이 개시된다.
이러한 백색 발광 다이오드 광원에서, 상기 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장이 상기 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장보다 길 수 있다.
Description
본 발명은 백색 발광 다이오드(LED) 광원에 관한 것으로서, 상세하게는 복수 개의 청색 발광 다이오드 칩, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 이용하여 백색을 구현하는 발광 다이오드 광원에 관한 것이다.
발광 다이오드는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 빛으로 전환시키는 소자로서, 차세대 광원으로서 다양하게 이용 및 개발되고 있다. 이러한 발광 다이오드는 색상 표현 및 소비 전력의 측면에서 매우 유리하여, 노트북, TV 등의 백라이트 유닛(BLU)에 이용되던 종래의 냉음극형광램프(CCFL)를 대체하는 광원으로서 매우 주목받고 있는 실정이다.
백라이트 유닛 또는 각종 조명에 사용되는 LED로 최근 가장 많이 사용되는 것은 백색 LED 광원으로서, 백색 LED 광원 모듈을 구현하는 몇 가지 방식이 존재한다. 첫 번째 방법은, 청색 발광 다이오드 칩을 몰딩하고, 황색 형광체를 도포하여 백색 LED를 구현하는 방식이다. 이러한 방식은 구조가 상당히 간단하고 칩을 하나만 쓰기 때문에 비용이 적게 든다는 장점이 있기는 하지만, 녹색광, 적색광의 출력이 낮아서 전체적인 색재현성이 양호하지 못하다는 단점을 지닌다.
기존의 두 번째 방식은, 청색 발광 다이오드 칩, 녹색 발광 다이오드 칩 및 적색 발광 다이오드 칩을 모두 사용하여 백색 LED를 구현하는 방식이다. 이는 R, G, B LED를 모두 사용하기 때문에 색재현성은 비교적 우수하며 각각의 발광 다이오드 칩 제어를 통해 전체적인 광출력을 제어할 수 있다는 장점을 지니지만, 3 개의 칩을 사용하기 때문에 개별 칩을 구동하기 위한 구동회로가 복잡해질 뿐만 아니라 제작비용도 많이 든다는 중대한 문제점을 지니고 있고, 색균일성도 좋지 아니하여 실제 제품에 적용하기에는 다소 무리가 있는 방식이다.
또 다른 방식으로서, 청색 발광 다이오드 칩에 녹색(G) 형광체 및 적색(R) 형광체를 함께 도포하여 백색을 구현하는 방식이 최근 널리 이용되고 있다. 황색 형광체를 사용할 때보다 색재현성을 높일 수 있으며 적정 수준의 색균일성도 달성할 수 있는 방안이라 할 수 있다. 그러나, 적색 형광체는 청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장 및 녹색형광체의 발광 파장에 의해 여기되어 적색광을 발광는데, 녹색형광체의 발광 파장에 의해 여기되어 적색광을 발하는 변환과정에서의 광효율이 좋지 못하여 휘도 및 색재현성에 있어서 상당한 한계를 지니고 있다.
따라서, 기존의 방식에 비해 효율, 색재현성 및 색균일성이 향상된 새로운 백색 발광 다이오드 구현방식 및 그러한 백색 발광 다이오드 광원이 필요하다.
상기 설명한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1청색 발광 다이오드 칩 및 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 500nm 내지 570nm인 빛을 발광해내는 제1형광체를 포함하여 구성되는 제1발광다이오드패키지와, 제2청색 발광 다이오드 칩 및 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 600nm 내지 700nm인 빛을 발광해내는 제2형광체를 포함하여 구성되는 제2발광다이오드패키지, 그리고 상기 제1발광다이오드패키지 및 제2발광다이오드패키지가 실장되는 플레이트를 포함하여 구성되는 백색 발광 다이오드 광원을 개시한다. 본 백색 발광 다이오드 광원은, 제1발광다이오드패키지 및 제2발광다이오드패키지가 출사하는 광이 합성되어 휘도 및 색재현성이 매우 우수한 백색광을 구현해낸다.
나아가, 본 발명은 제1청색 발광 다이오드 칩 및 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 500nm 내지 570nm인 빛을 발광해내는 제1형광체를 포함하여 구성되는 복수 개의 제1발광다이오드패키지와, 제2청색 발광 다이오드 칩 및 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 600nm 내지 700nm인 빛을 발광해내는 제2형광체를 포함하여 구성되는 복수 개의 제2발광다이오드패키지와, 상기 복수 개의 제1발광다이오드패키지 및 복수 개의 제2발광다이오드패키지가 각각 번갈아 실장되어 있는 플레이트, 그리고 상기 복수 개의 제1 및 제2발광다이오드패키지들이 출사하는 광을 가이드하는 도광판을 포함하여 구성되는 백색 발광 다이오드 광원을 더 개시한다. 본 백색 발광 다이오드 광원은, 제1발광다이오드패키지 및 제2발광다이오드패키지가 출사하는 광이 합성되어 휘도 및 색재현성이 매우 우수한 백색광을 구현해낸다.
상기 백색 발광 다이오드 광원에서, 제1발광다이오드패키지는 제1청색 발광다이오드 칩의 청색광과 녹색형광체의 녹색광이 혼합된 광을 출사하고, 제2발광다이오드패키지는 제2청색 발광 다이오드 칩의 청색광과 적색형광체의 적색광이 혼합된 광을 것으로서, 이 광이 제2발광다이오드패키지(13)가 출사하는 적색광과 최종적으로 혼합될 경우 색재현성이 뛰어난 백색광을 구현해낸다.
또한, 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장이 상기 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장보다 길어서, 제1발광다이오드패키지 및 제2발광다이오드패키지가 출사하는 광이 합성되어 형성되는 백색광을 LCD 컬러필터로 필터링하면 높은 휘도와 풍부한 색감을 갖춘 청색광을 검출할 수 있다.
위의 백색 발광 다이오드 광원에서, 제1형광체는 실리케이트 녹색 형광체, 질화물계 형광체(예컨대 사이알론 계열 형광체), 또는 실리케이트 녹색 형광체와 질화물계 형광체가 소정 비율로 혼합된 형광체일 수 있다. 제2형광체로서는 질화물계 적색 형광체, 실리케이트 오렌지-적색 형광체, 황화물계 적색 형광체 등이 사용될 수 있다. 형광체의 종류에는 특별한 제한이 없음을 밝혀 둔다.
상기 백색 발광 다이오드 광원에서, 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장은 445nm 내지 455nm, 제1형광체의 발광 피크 파장은 520nm 내지 545nm, 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장은 455nm 내지 465nm, 그리고 제2형광체의 발광 피크 파장은 610nm 내지 660nm일 수 있다. 이러한 피크 파장 범위를 가질 때에 색재현성이 가장 최적화된다.
위의 백색 발광 다이오드 광원에서, 발광 다이오드 패키지들의 효율 및 휘도를 더욱 높이기 위하여, 제1발광다이오드패키지는 제1청색 발광 다이오드 칩이 안착되며 절곡되어 있는 안착부와, 이 안착부를 둘러싸는 제1반사컵과, 제1반사컵을 둘러싸며 제1반사컵 상측에 형성된 제2반사컵을 포함하고, 제1형광체와 수지가 혼합된 몰드가 제1청색 발광 다이오드 칩 위에 도포되어 제1반사컵을 채우며, 몰드를 덮는 투명수지부가 제2반사컵에 충진된다. 또한, 제2발광다이오드패키지는 제2청색 발광 다이오드 칩이 안착되며 절곡되어 있는 안착부와, 안착부를 둘러싸는 제1반사컵과, 제1반사컵을 둘러싸며 제1반사컵 상측에 형성된 제2반사컵을 포함하고, 제2형광체와 수지가 혼합된 몰드가 제2청색 발광 다이오드 칩 위에 도포되어 제1반사컵을 채우고, 몰드를 덮는 투명수지부가 제2반사컵에 충진되는 구조일 수 있다.
또한, 발광 다이오드 패키지들의 광지향각 특성 및 효율을 더욱 강화하기 위하여, 패키지에 렌즈가 더 부가될 수 있으며, 이 렌즈는 광지향각 특성 강화를 위하여 주변부에 비해 중앙부가 함몰되어 인입되거나 요철부가 형성되는 등 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 이 렌즈는 제2반사컵에 충진되는 투명수지부와 일체로 형성되거나, 패키지 제조 완료 후에 부착될 수도 있다.
나아가, 본 발명은 제1청색 발광 다이오드 칩 및 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 500nm 내지 570nm인 빛을 발광해내는 제1형광체를 포함하여 구성되는 복수 개의 제1발광다이오드패키지와, 제2청색 발광 다이오드 칩 및 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 600nm 내지 700nm인 빛을 발광해내는 제2형광체를 포함하여 구성되는 복수 개의 제2발광다이오드패키지와, 상기 복수 개의 제1발광다이오드패키지 및 복수 개의 제2발광다이오드패키지가 각각 번갈아 실장되어 있는 플레이트, 상기 복수 개의 제1 및 제2발광다이오드패키지들이 출사하는 광을 가이드하는 도광판, 도광판 하부에 배치되는 반사판(또는 반사 시트), 도광판 상부에 배치되는 확산판, 확산판 상부에 배치되는 LCD 패널 등을 포함하여 구성되는 백색 백라이트 모듈을 더 개시한다.
본 발명에 따른 백색 발광 다이오드 광원은 제1패키지에 제1청색 발광 다이오드 칩과 녹색 형광체를 패키징하고, 별도의 제2패키지에 제2청색 발광 다이오드 칩 및 적색 형광체를 패키징함으로써, 녹색 형광체와 적색 형광체가 직접적으로는 영향받지 않는 구조로 백색 발광 다이오드 광원을 구성하여, 청색 발광 다이오드 칩에 녹색형광체 및 적색형광체를 함께 도포하던 기존 방식의 한계였던, 녹색광의 발광 파장에 의해 여기되어 적색광을 발하는 변환과정에서의 광효율이 좋지 못하여 휘도 및 색재현성이 떨어지는 문제점을 해결해낸다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 광원은, 백색 구현시 제1청색(B) 및 녹색(G)의 조합과 제2청색(B)과 적색(R)의 조합으로 백색을 구현하므로, 기존 방식에 비하여 녹색 형광체의 효율을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 적색광의 효율도 더욱 강화되어 백색 발광 다이오드 광원의 색재현성 및 휘도가 매우 향상된다.
또한, 에너지 측면에서 접근해보면, 일반적으로 빛에너지는 
(h: 플랑크 상수, ν(뉴): 진동수)의 수식이 성립하고, ν는 파장에 반비례한다. 하나의 LED 패키지에 청색 발광 다이오드 칩, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 패키징하는 기존 방식에서는, i) 녹색 형광체는 청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 녹색광을 발하고, ii) 적색 형광체는 청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 적색광을 발하고, iii) 적색 형광체는 녹색형광체의 발광 파장에 의해서도 여기되어 적색광을 발광하는바, 총 3개의 에너지 변화가 일어난다. 이를 식으로 나타내면 하기와 같다.
(
: 청색 칩의 발광 파장에 의한 녹색 형광체 conversion 효율, 
: 청색 칩의 발광 파장에 의한 적색 형광체 conversion 효율, 
: 녹색 형광체의 발광 파장에 의한 적색 형광체 conversion 효율)
상기 3가지 에너지 변화 중, iii)인 녹색형광체의 발광파장에 의해 여기되어 적색광을 발광하는 과정은, 녹색형광체의 발광 파장대인 520nm~560nm에 의해 여기되는 때의 발광효율이 좋지 못한 적색 형광체의 특성상 형광체 변환 효율이 좋지 아니하여, 즉 
값이 상대적으로 작기 때문에, 패키지 전체로 볼 때 광효율을 떨어뜨리는 원인이 된다.
반면에, 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드 광원은, 녹색 형광체와 적색 형광체가 함께 패키징되지 아니하고 각각 별개의 패키지로 패키징되므로, 상기 iii)의 에너지 변화 과정이 존재하지 아니하여, 광효율을 떨어뜨리는 원인이 되는 
을 없앨 수 있기에, 효율 측면에서 상당한 이점을 지닌다고 할 수 있다.
더불어, 각기 상이한 피크 파장을 갖는 제1청색 발광 다이오드 칩 및 제2청색 발광 다이오드 칩을 이용하므로, 본 발명의 백색 발광 다이오드 광원이 출사하는 백색광을 LCD 컬러필터로 필터링하면 효율은 유지하면서도 청색광의 색감을 더욱 풍부하게 할 수 있다. 예컨대 제1패키지는 발광 피크 파장을 450nm, 제2패키지는 460nm으로 하면 효율과 색재현성을 동시에 달성할 수 있다. 녹색 형광체의 경우에는 청색 칩의 발광 피크 파장이 커지면 광효율이 떨어지지만, 적색 형광체는 여기 스펙트럼 특성상 청색 칩의 발광 피크 파장이 다소 커지더라도 광효율이 떨어지지 않기 때문에, 적색 형광체가 포함된 제2패키지의 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장을 제1패키지의 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장보다 더 길게 하는 것이 유리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 다이오드 광원을 간략하게 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 광 출력량 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 광원 모듈을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 광 출력량 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 광원 모듈을 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있게끔 상세히 설명하겠다. 그러나, 본 발명은 여기에서 설명되는 세부내용과는 상이한 형태로도 구현될 수 있으며, 하기의 실시예에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
도면 전반에 걸쳐 동일한 구조물 또는 구성요소(부품)에는 동일한 참조번호가 쓰이며, 도면들은 개략적으로 나타낸 것으로서 도면에서의 상대적인 치수 및 비율은 도면의 명확성 및 편의를 위하여 다소 과장되거나 축소되어 도시된 것일 수 있다.
이제 도 1을 참조해 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 다이오드 광원(10)이 간략하게 도시되어 있다. 백색 발광 다이오드 광원(10)은, 제1발광다이오드패키지(12) 및 제2발광다이오드패키지(13)와, 이들이 실장되어 있는 기판(11)을 포함하여 구성된다. 제1발광다이오드패키지(12)는, 제1발광다이오드패키지(12)의 제1패키지본체를 구성하는 리드프레임(121)과 베이스부(124)를 포함하고, 리드프레임(121)에 안착된 제1청색 발광 다이오드 칩(122)과, 제1청색 발광 다이오드 칩(122) 위에 도포되어 제1발광다이오드패키지(12)를 채우는 제1몰드(125)를 더 포함하여 구성되며, 이 제1몰드(125)에는 녹색형광체(126)가 수지와 함께 혼입되어 있다.
제2발광다이오드패키지(13)는, 제2패키지본체를 구성하는 리드프레임(131)과 베이스부(134)를 포함하고, 리드프레임(131)에 안착된 제2청색 발광 다이오드 칩(132)과, 제2청색 발광 다이오드 칩(132) 위에 도포되어 제2발광다이오드패키지(13)를 채우는 제2몰드(135)를 더 포함하여 구성되며, 이 제2몰드(135)에는 적색형광체(136)가 수지와 함께 혼입되어 있다.
제1패키지(12) 및 제2패키지(13)에서, 제1몰드(125) 및 제2몰드(135)는 그 상면(127, 137)이 제1 및 제2 패키지(12, 13)의 상부면(128, 138)보다 높지 않게 채워질 수 있다.
백색 발광 다이오드 광원(10)에서, 제1발광다이오드패키지(12)는 제1청색 발광다이오드 칩(122)의 청색광과 녹색형광체(126)의 녹색광이 혼합된 광을 출사하고, 제2발광다이오드패키지(13)는 제2청색 발광 다이오드 칩(132)의 청색광과 적색형광체(136)의 적색광이 혼합된 광을 출사하여, 이 2 가지의 광이 최종적으로 혼합될 경우 색재현성이 뛰어난 백색광을 구현해낸다.
일 실시예에서, 제1청색 발광 다이오드 칩(122)의 발광 피크 파장은 445nm 내지 455nm, 녹색형광체(126)의 발광 피크 파장은 520nm 내지 545nm, 제2청색 발광 다이오드 칩(132)의 발광 피크 파장은 455nm 내지 465nm, 그리고 적색형광체(132)의 발광 피크 파장은 610nm 내지 660nm일 수 있다. 이러한 피크 파장 범위를 가질 때에 색재현성이 가장 최적화된다.
특히, 제1청색 발광 다이오드 칩(122)의 발광 피크 파장보다 제2청색 발광 다이오드 칩(132)의 발광 피크 파장을 5nm 내지 15nm 정도 길게 함으로써, 백색 발광 다이오드 광원(10)이 출사하는 백색광 중 청색광 성분을 보다 풍부한 색감을 갖도록 하여, 백색 발광 다이오드 광원(10)이 사용되는 제품, 예컨대 LED TV, 모니터 등의 품질을 높일 수 있다. 일 예로써, 제1청색 발광 다이오드 칩(122)으로는 발광 피크 파장이 450nm인 칩을 사용하고, 제2청색 발광 다이오드 칩(132)으로는 발광 피크 파장이 460nm인 칩을 사용할 수 있다. 이 경우, 제1발광다이오드패키지(12) 및 제2발광다이오드패키지(13)가 출사하는 광이 합성되어 형성되는 백색광을 LCD 컬러필터로 필터링하면 높은 휘도와 풍부한 색감을 갖춘 청색광을 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 녹색형광체(126)는 발광 피크 파장이 510nm 내지 535nm인 실리케이트 형광체로서, i) (Sr, A1)x(Si, A2)(O, A3)2+x:Eu2 +(A1은 적어도 하나의 2+ 이온, 1+ 및 3+ 이온의 조합, 또는 이들의 조합이고; A2는 3+, 4+, 또는 5+ 이온이며; A3는 1-, 2-, 또는 3- 이온이고; 그리고 x는 1.5와 2.5 사이의 임의의 값(1.5 및 2.5 포함))으로 표현되는 실리케이트계 그린 형광체, ii) 일반식이 (Sr1 -x-yBaxMy)2SiO4:Eu2+F(여기서 M은 Ca, Mg, Zn, 또는 Cd 중 하나이고 y는 0≤y≤0.5의 범위의 양이다)으로 표현되는 실리케이트계 그린 형광체, iii) 일반식이 M1aM2bM3cOd(M1 은 적어도 Ce 을 함유하는 부활제 원소, M2 는 2 가의 금속 원소, M3 은 3 가의 금속 원소를 각각 나타내고, a 는 0.0001≤a≤0.2, b 는 0.8≤b≤1.2, c 는 1.6≤c≤2.4, d 는 3.2≤d≤4.8 의 범위의 수)인 실리케이트 녹색 형광체, 및 iv) 2가의 유러퓸으로 활성화된 알칼리 토류 금속 실리케이트로 이루어진 것으로서, 일반식이 (2-x-y)SrOㆍx(Ba, Ca)Oㆍ(1-a-b-c-d)SiO2ㆍaP205 bAl2O3 cB2O3 dGeO2 : yEu2＋ (식 중, 0＜x＜ 1.6, 0.005＜y＜0.5, 0 ＜ a, b, c, d ＜ 0.5임)인 2가의 유러퓸으로 활성화된 알칼리 토류 금속 실리케이트 또는 (2-x-y)BaOㆍx(Sr, Ca)Oㆍ(1-a-b-c-d)SiO2ㆍaP205 bAl2O3 cB2O3 dGeO2 : yEu2 ＋ (식 중, 0.01＜x＜1.6, 0.005＜y＜0.5, 0＜a, b, c, d＜0.5임) 로 나타내는 2가의 유러퓸으로 활성화된 알칼리 토류 금속 실리케이트 형광체 중 하나일 수 있다.
또한, 다른 실시예에서는, 상기 녹색형광체(126)는 발광 피크 파장이 530nm 내지 570nm인 사이알론(SiAlON) 계열 형광체로서, i) β형 Si3N4 결정구조를 가지는 결정인 β형 사이알론(Si6-zAlzOzN8-z, 0 ≤ z ≤ 4.2)에 Eu가 고용된, 질화물 또는 산질화물의 결정을 포함하고, 여기원을 조사함으로써 파장 500nm에서 600nm 범위의 파장에 피크를 가지는 형광을 발광하는 것을 특징으로 하며, 더 상세하게는, 540nm 근처에서 피크 파장을 가지고, 0 ≤ z ≤ 0.5인 β-사이알론 형광체, 또는 ii) 일반식 (Cax,My)(Si,Al)12(O,N)16(여기서 M은 Eu, Tb, Yb, Er로부터 선택되는 적어도 하나의 금속이고, 0.05<(x+y)<0.3)으로 표현되는 α-사이알론 형광체일 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 녹색형광체(126)는 실리케이트 녹색 형광체와 질화물계 형광체가 소정 비율로 혼합되어 있는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 적색형광체(136)로는 i) 일반식이 CaSiAlN3 :M(여기서, M은 Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, 및 Yb 로부터 선택된 하나 이상의 원소로서, 주로 Eu가 쓰인다)인 무기화합물을 포함하는 질화물계 적색 형광체, ii) 실리케이트 계열 오렌지색 또는 적색 형광체, 그리고 iii) 알칼리 토금속 황화물계 형광체 등이 이용될 수 있으며, 특별히 그 종류에 제한은 없다.
이제 도 2를 참조해 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지(20)가 도시되어 있으며, 이는 도 1의 제1발광다이오드패키지(12) 및 제2발광다이오드패키지(13) 모두에 적용 가능한 구조임을 밝혀둔다. 발광다이오드패키지의 효율을 더욱 높이고 색재현성을 더욱 향상시키기 위하여, 도 2의 백색 발광 다이오드 패키지(20)는, 리드프레임(21)의 중앙부가 절곡되어 형성된 제1반사컵(23)과, 제1반사컵(23)을 둘러싸며 제1반사컵(23)의 상측에 형성되며 리플렉터(베이스)(24)로 형성된 제2반사컵(24)과, 제1반사컵(23) 하면에 안착된 청색 발광 다이오드 칩(22)과, 내부에 형광체(26) 및 수지가 혼입되어 있으며 제1반사컵(23)에 충진되는 몰드(25)를 포함하여 구성되며, 제2반사컵(24)에는 투명한 수지(27)가 충진될 수 있다. 몰드(25)는 도 2에서와 같이 제1반사컵(23)의 상면보다 다소 높게 충진될 수 있으며, 이는 백색 발광 다이오드 패키지의 발광 효율을 증대시키는 효과를 낳는다. 이러한 구조가 제1발광다이오드패키지(12)에 적용되는 경우에는 청색 발광 다이오드 칩(22)은 제1청색 발광 다이오드 칩(122)이 되고, 형광체(26)는 녹색형광체(126)가 되며, 제2발광다이오드패키지(13)에 적용되는 경우에는 청색 발광 다이오드 칩(22)은 제2청색 발광 다이오드 칩(132)이 되고, 형광체(26)는 적색형광체(136)가 된다.
여기서, 리드프레임(21)은 전기전도성 소재인 금속재로 구비되고, 양극 리드와 음극 리드를 포함하며, 리플렉터(24)는 리드프레임(21)과 따로 형성될 수도 있지만, 일체형으로 형성될 수도 있으며, 반사도가 높은 재질의 열경화성 및/또는 가소성 수지로 사출 또는 트랜스퍼 몰딩된 것일 수 있고, 금속 재질일 수도 있다.
이제 도 3a를 참조해 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지(30)가 도시되어 있으며, 이는 도 2와 마찬자기로 도 1의 제1발광다이오드패키지(12) 및 제2발광다이오드패키지(13) 모두에 적용 가능한 구조임을 밝혀둔다. 발광다이오드패키지(30)는 도 2의 패키지(20)와 같이 리드프레임(31)의 중앙부가 절곡되어 형성된 제1반사컵(33)과, 리플렉터(베이스)(34)로 형성된 제2반사컵(34)과, 제1반사컵(33) 하면에 안착된 청색 발광 다이오드 칩(32)과, 내부에 형광체(36) 및 수지가 혼입되어 있으며 제1반사컵(23)에 충진되는 몰드(35)를 포함하여 구성되며, 도 2의 패키지(20)의 투명수지부(27)와 일체로 된 렌즈(37)를 더 포함하여 구성된다. 이 렌즈(37)는 렌즈의 주변부(37-1)에 비해 중앙부(37-2)가 함몰되어 있고, 이는 광지향각 특성을 더욱 강화하여 발광다이오드패키지(30)의 효율을 더욱 높이기 위함이다. 주변부(37-1) 또는 중앙부(37-2) 중 어느 하나에는 요철이 형성될 수도 있으며, 필요에 따라서 함몰된 중앙부(37-2) 중 일부는 편평한 부분을 포함할 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 렌즈(37)가 부가된 패키지(30)를 제1발광다이오드패키지(12) 및 제2발광다이오드패키지(13)로 이용할 경우에는, 광지향각 특성이 강화되어 제1패키지(12) 및 제2패키지(13)가 출사하는 광이 서로 더욱 원활하게 섞이게 되어 색재현성이 뛰어난 백색 발광 다이오드 광원을 구현하기가 수월해진다.
또한, 도 3a의 패키지(30)는, 도시되지는 아니하였으나, 리드프레임(31) 및 리플렉터(34)와 렌즈(37) 사이의 접착력을 강화시키기 위하여, 리드프레임(31) 및 리플렉터(34) 일부분에 함몰부 또는 노치가 형성될 수 있다.
도 3b를 참조해 보면, 도 3a의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(30)의 광출력량 분포를 극좌표계 형식으로 나타낸 그래프가 도시되어 있다. 광출력량 분포를 살펴보면, 수직축 대한 측면 방향으로도 강한 빛이 출사되며, 그 지향각이 매우 큰 것을 확인할 수 있는바, 이로써 제1발광다이오드패키지(12)가 출사하는 제1광과 제2발광다이오드패키지(13)가 출사하는 제2광이 원활하게 혼합되어 백색광을 구현해낸다.
이제 도 4를 참조해 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 다이오드 패키지를 포함하여 구성되는 에지형 백색 백라이트 광원 모듈(40)을 나타낸 분해 사시도가 도시되어 있다. 에지형 백색 백라이트 광원 모듈(40)은, 복수의 백색 발광 다이오드 패키지들(41)과, 복수 개의 패키지들(41)이 실장된 플레이트 바(bar)(42)와, 패키지들(41)이 출사한 광을 위쪽으로 가이드하는 도광판(46)과, 도광판 하면에 배치된 반사 시트(43)와, 도광판 위쪽에 배치된 확산판(44)과, 확산판(44) 위쪽에 배치된 LCD 패널(45)을 포함하여 구성된다. 복수의 백색 발광 다이오드 패키지들(41)은, 제1발광다이오드패키지(12)와 제2발광다이오드패키지(13)가 번갈아 배열되는 형태로 실장되고, 이들은 각각 도 2의 패키지(20) 구조 또는 도 3a의 패키지 구조를 가질 수도 있다.
위 실시예에서, 제1발광다이오드패키지(12)와 제2발광다이오드패키지(13)가 각각 출사한 광은 서로 혼합되어 백색광을 구현하며, 이 백색광이 도광판(46)에 의하여 윗 방향으로 가이드되고, 가이드된 광은 확산판(44)과 LCD 패널(45)을 거쳐 최종적으로 출사된다. 이러한 에지형 백색 백라이트 광원 모듈(40)은 LED TV 제품 등에 사용될 수 있다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것으로서 특허청구범위에 의해서만 한정되며, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도에서 다양한 형태로 치환, 변경, 수정되어 실시될 수 있음이 당업자에게는 자명할 것이다.
Claims (8)
- 제1청색 발광 다이오드 칩 및 상기 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 500nm 내지 570nm인 빛을 발광해내는 제1형광체를 포함하여 구성되는 제1발광다이오드패키지;
제2청색 발광 다이오드 칩 및 상기 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 600nm 내지 700nm인 빛을 발광해내는 제2형광체를 포함하여 구성되는 제2발광다이오드패키지; 및
상기 제1발광다이오드패키지 및 제2발광다이오드패키지가 실장되는 플레이트를 포함하여 구성되는 백색 발광 다이오드 광원. - 제1청색 발광 다이오드 칩 및 상기 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 500nm 내지 550nm인 빛을 발광해내는 제1형광체를 포함하여 구성되는 복수 개의 제1발광다이오드패키지;
제2청색 발광 다이오드 칩 및 상기 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 파장에 의해 여기되어 피크 파장이 600nm 내지 700nm인 빛을 발광해내는 제2형광체를 포함하여 구성되는 복수 개의 제2발광다이오드패키지; 및
상기 복수 개의 제1발광다이오드패키지 및 복수 개의 제2발광다이오드패키지가 각각 번갈아 실장되어 있는 플레이트; 및
상기 복수 개의 제1 및 제2발광다이오드패키지들이 출사하는 광을 가이드하는 도광판을 포함하여 구성되는 백색 발광 다이오드 광원. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1발광다이오드패키지는
상기 제1청색 발광 다이오드 칩이 안착되며 절곡되어 있는 제1칩안착부와;
상기 제1칩안착부를 둘러싸는 제1반사컵과;
상기 제1반사컵을 둘러싸며 상기 제1-1반사컵 상측에 형성된 제2반사컵을 포함하고, 상기 제1형광체와 수지가 혼합된 제1몰드가 상기 청색 발광 다이오드 칩 위에 도포되어 제1반사컵을 채우며, 상기 제1몰드를 덮는 제1투명수지부가 상기 제2반사컵에 충진되고,
상기 제2발광다이오드패키지는
상기 제2청색 발광 다이오드 칩이 안착되며 절곡되어 있는 제2칩안착부와;
상기 제2칩안착부를 둘러싸는 제1반사컵과;
상기 제1반사컵을 둘러싸며 상기 제1반사컵 상측에 형성된 제2반사컵을 포함하고, 상기 제2형광체와 수지가 혼합된 제2몰드가 상기 제2청색 발광 다이오드 칩 위에 도포되어 상기 제1반사컵을 채우고, 상기 제2몰드를 덮는 제2투명수지부가 상기 제2반사컵에 충진되는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장이 상기 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장보다 긴 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1형광체는 실리케이트 녹색 형광체와 질화물계 형광체가 소정 비율로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장은 445nm 내지 455nm이고,
상기 제1형광체의 발광 피크 파장은 520nm 내지 545nm이며,
상기 제2청색 발광 다이오드 칩의 발광 피크 파장은 455nm 내지 465nm이고,
상기 제2형광체의 발광 피크 파장은 610nm 내지 660nm인 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원. - 제3항에 있어서,
상기 제1발광다이오드패키지는 상기 제1투명수지부와 일체로 형성된 제1렌즈를 더 포함하고,
상기 제2발광다이오드패키지는 상기 제2투명수지부와 일체로 형성된 제2렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원. - 제7항에 있어서,
상기 제1렌즈 및 제2렌즈는 각각 중앙부 주변부에 비하여 인입된 형태 또는 일부에 요철부를 구비한 형태인 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드 광원.
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|---|---|---|---|---|
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| CN106287337A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-01-04 | 深圳市影歌科技有限公司 | 一种提高白光led显色品质的照明装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |