WO2015174566A1 - 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 led 조명 모듈 제조 방법 - Google Patents

발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 led 조명 모듈 제조 방법 Download PDF

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WO2015174566A1
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light
led
molding
lighting module
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박승현
추건국
정상헌
신천호
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주식회사 케이케이디씨
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an LED lighting module equipped with a fluorescent film capable of adjusting the emission angle, and more particularly, to form a white for lighting equipment using a monochromatic light emitting diode light source in the blue or UV wavelength range, the light conversion
  • the present invention relates to a method of manufacturing an LED lighting module having a fluorescent film capable of adjusting an emission angle capable of manufacturing a remote phosphor type LED based lighting module and a lighting device using a film including a phosphor.
  • the present invention implements an angle conversion micro lens array in the film containing the light conversion phosphor to enable the conversion of the light emission angle in the light emitting diode, a wide angle of more than 120 ° or a narrow angle of less than 90 °
  • the present invention relates to a method of manufacturing an LED lighting module including a fluorescent film capable of adjusting an emission angle to minimize light loss due to mounting an additional lens and to minimize a light efficiency reduction rate of an LED module or a lighting device.
  • the resin changes in viscosity with temperature, and the phosphor powder is also precipitated over time, and the mixing ratio of the mixed liquid injected into the syringe may not be constant. Therefore, when the production amount increases, there is a problem in that the initial mixture of the injected phosphor and the last injected phosphor is changed, resulting in the white color coordinates shaking during the manufacturing process.
  • the most demanding time in the packaging process is the thermosetting process of the resin containing the phosphor, which is more than 95% of the total process is consumed in the curing process, the curing process has been completed before the molding process
  • a resin containing it is possible to reduce the process time.
  • a process of additionally forming roughness in the film after the film and the element are combined is applied. This will cause the cost to rise.
  • the ratio of the luminous intensity emitted from the upper surface which is the widest surface of the device, accounts for about 90% of the ratio of the luminous intensity emitted from the device, and the ratio of the light beam emitted from the vertical surface of the attachment portion of the device is about 10%.
  • the distribution result of the color coordinates for each angle of the device is different within the direction angle range.
  • a resin containing a phosphor should be formed on a surface perpendicular to the light emitting surface of the device.
  • the implementation of this process involves changing the viscosity of the resin generated during the thermosetting process in the process of masking and molding the resin in the silk screen method. Since there is a problem that the constant width and thickness is not formed for the surface perpendicular to each device light emitting surface is not easy.
  • the molding of the primary molded lens of the LED PKG and the optical focus of the secondary lens are proceeding with respect to the orientation angle of the LED PKG.
  • the orientation angle of the LED PKG is set to 120 o depending on the structure of the PKG.
  • various types of secondary lenses are used to modify the directing angle of the LED PKG.
  • a secondary lens is additionally attached to the LED PKG. This method is easy to modify the directivity angle, but it is a factor that lowers the light efficiency.
  • the present invention proposes an LED module and a method of a light source separation method using a remote phosphor so as to uniformly apply the coating to improve color uniformity and improve light efficiency.
  • the present invention is to solve the above problems, by implementing a micro-lens array for the angle conversion in the film containing the light conversion phosphor to enable the conversion of the light-emitting angle in the light emitting diode, a wide angle or more of 120 ° or more By implementing a narrow angle of less than 90 °, LED light with a fluorescent film that can adjust the light emission angle to minimize the light loss due to the mounting of additional mounting lenses and to minimize the light efficiency reduction rate of the LED module or lighting device It is for providing a module manufacturing method.
  • the present invention is to secure the color uniformity based on the Remote Phosphor, and to apply the Micro Lens Array Sheet to minimize the color dispersion deviation for each light emission angle, rather than the lens mounting method for converting the light emission angle, LED film containing the light conversion phosphor
  • the present invention is to provide a method for manufacturing an LED lighting module equipped with a fluorescent film capable of adjusting the light emitting angle to maintain uniformity of color temperature and to secure a directing angle by applying to a lighting module and a lighting device based on the same.
  • a method of manufacturing an LED lighting module including a fluorescent film capable of adjusting an emission angle includes a single color light source of an LED device having a blue, violet, or UV wavelength on a PCB substrate. 1st process to arrange; A second process of coating the phosphor on the PCB substrate and injecting silicon to perform molding; A third step of attaching a film mixed with phosphor, silicon, or epoxy resin through a remote phosphor process after the second process is performed; And a fourth process of forming the lens shape on the plate or the sheet through molding or exposure through a micro lens array process after the third process is performed.
  • a method of manufacturing an LED lighting module including a fluorescent film capable of adjusting an emission angle includes arranging a monochromatic light source of an LED device having a blue, violet, or UV wavelength on a PCB substrate. 1st process which makes; A second process of molding by injecting silicon onto the PCB substrate and coating a phosphor on the molded PCB substrate; A third step of attaching a film mixed with phosphor, silicon, or epoxy resin through a remote phosphor process after the second process is performed; And a fourth process of forming the lens shape on the plate or the sheet through molding or exposure through a micro lens array process after the third process is performed.
  • the LED lighting module manufacturing method equipped with a fluorescent film that can control the emission angle according to the present invention is a solution in which the phosphor and silicon-based resin is mixed with TiO having a light scattering function. 2 , the mixing ratio of the light scattering material such as glass beads and the mixed powder containing the phosphor is mixed by about 0.1 to 20% compared to the inclusion of the phosphor, the film of the 3 step is a uniform thickness, such as injection or molding process It is composed of a film, which is formed of a flexible film such as PC, PET, PMMA, PES, PVA, TAC, PE, PI, COC, characterized in that configured to selectively use any one of the flexible film It is done.
  • a uniform thickness such as injection or molding process It is composed of a film, which is formed of a flexible film such as PC, PET, PMMA, PES, PVA, TAC, PE, PI, COC, characterized in that configured to selectively use any one of the flexible film It is done.
  • a method of manufacturing an LED lighting module including a fluorescent film capable of adjusting an emission angle includes disposing a monochromatic light source of an LED device having a blue, violet, or UV wavelength on a PCB substrate. 1st process which makes; A second process of coating the phosphor on the PCB substrate and injecting silicon to perform molding; A third process of spray coating or dipping a transparent adhesive / adhesive component such as an optical clear adhesive (OCA) on the molded substrate after the second process is performed; And a fourth process of forming the lens shape on the plate or the sheet through molding or exposure through a micro lens array process after the third process is performed.
  • OCA optical clear adhesive
  • the LED lighting module manufacturing method equipped with a fluorescent film that can control the light emission angle according to an embodiment of the present invention, the light efficiency reduction due to the injection-type secondary lens to modify the light emission pattern for each angle during the large-area light conversion film manufacturing process
  • the phosphor is uniformly applied by applying a remote phosphor on the LED chip, thereby improving color uniformity and providing a light source capable of improving light efficiency in a light source separation method.
  • a method of manufacturing an LED lighting module including a fluorescent film capable of adjusting an emission angle may include modification of a directivity angle due to free change of a secondary emission surface by light distribution using a remote phosphor,
  • the phosphor is uniformly coated on the blue LED chip to minimize the light efficiency loss, and provides the effect of increasing the phosphor discoloration and light conversion efficiency.
  • a method of manufacturing an LED lighting module having a luminescent angle controllable fluorescent film may use a feature of a lighting device to which a remote phosphor is applied, so that glare suppression, life improvement, and light extraction efficiency may be improved.
  • a light emitting diode light source that can be increased and implement various angles, it provides an effect that can realize a light weight, ultra-thin module.
  • a method of manufacturing an LED lighting module including a fluorescent film capable of adjusting an emission angle may include sealing a phosphor film on an upper surface of a reflecting cup so that light emitted from an LED chip may be emitted from a phosphor film. Since the transition occurs to form white light, the loss of light is low, the system efficiency is increased, and the color stability is high, compared to the general white LED technology, thereby providing a uniform white light source.
  • 1 is a flow chart showing a manufacturing process of the LED lighting module having a fluorescent film capable of adjusting the emission angle according to the invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the LED lighting module having a fluorescent film capable of adjusting the emission angle according to Figure 1
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the LED lighting module with a fluorescent film capable of adjusting the light emitting angle according to FIG.
  • Figure 4 is a flow chart illustrating a manufacturing process of the LED lighting module having a fluorescent film capable of adjusting the emission angle according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the LED lighting module having a fluorescent film capable of adjusting the light emitting angle according to FIG.
  • Figure 6 is a flow chart showing a manufacturing process of the LED lighting module having a fluorescent film capable of adjusting the light emission angle according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the LED lighting module having a fluorescent film capable of adjusting the emission angle according to FIG.
  • the present invention minimizes the loss of light efficiency by uniformly applying the phosphor on the blue LED chip, and the modification of the orientation angle due to the free conversion of the secondary light emitting surface with the characteristics of light distribution utilizing the remote phosphor, and provides the light distribution characteristics According to the fluorescent coating procedure directly on the blue LED chip, a large portion of the light emitted from the blue LED is lost to the heat of the rear part, thereby directly contacting the LED chip and overcoming the reduction of phosphor discoloration and light conversion efficiency in a sealed structure. It is configured to be.
  • the remote phophor method does not have a phosphor on the surface of the LED chip, but seals the phosphor film on the upper surface of the reflecting cup so that the light emitted from the LED chip generates white light due to energy transfer with the phosphor on the phosphor film.
  • the system efficiency is increased by 30 to 40%, and the color stability is high, thereby providing a uniform white light source.
  • Micro Lens Array provides uniformity of illumination by forming the shape of lens on plate or sheet through imprinting molding or exposure process to enable light diffusion. Accordingly, it is possible to secure the light uniformity of the rough surface through light diffusion and to apply the deformation of the orientation angle variably.
  • the present invention applies a micro lens array for angle conversion to a film including a photoconversion phosphor to enable the conversion of the emission angle in the light emitting diode, so that a wide angle of 120 degrees or more or a narrow angle of less than 90 degrees
  • a directing angle it provides a LED lighting module equipped with a fluorescent film that can adjust the light emission angle to minimize the light loss due to the mounting of the additional lens mounted, and to minimize the light efficiency reduction rate of the LED module or lighting device.
  • the procedure and process are as follows.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an LED lighting module having a luminescent film with adjustable luminescence angle according to the present invention
  • Step S10 a monochromatic light source of the LED device of blue or violet, UV wavelength is disposed on the PCB substrate, (Step S10) After coating the phosphor on the PCB substrate (step S20), silicon is injected to perform molding process. (Step S30)
  • step S40 attach a film formed by mixing phosphor, silicon or epoxy resin to a predetermined thickness through a remote phosphor process (step S40), and form a lens on a plate or sheet through a molding or exposure process through a micro lens array process. Diffusion provides uniformity of illumination (step 50).
  • the solution is a mixture of the phosphor and the silicon-based resin attached through the remote phosphor process, the mixing ratio of the light scattering material such as TiO 2 , glass beads and the mixed powder containing the phosphor containing the light-scattering function of the phosphor It is mixed with 0.1 ⁇ 20% of contrast and consists of film of uniform thickness like film injection or molding process, which is flexible transparent film such as PC, PET, PMMA, PES, PVA, TAC, PE, PI, COC It is formed into, and can be applied using any one of the flexible film selectively.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an LED lighting module having a fluorescent film that can adjust the light emitting angle according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is provided with a fluorescent film that can adjust the light emitting angle according to FIG. 4.
  • a cross-sectional view of the led lighting module is shown.
  • the monochromatic light source of the LED device of blue or violet, UV wavelength is disposed on the PCB substrate, (Ste S100) After the molding process by injecting silicon (step S110), the phosphor is coated on the molded PCB substrate (step S120).
  • step S130 attach a film formed by mixing phosphor, silicon or epoxy resin to a predetermined thickness through a remote phosphor process (step S130), and form a lens on a plate or sheet through a molding or exposure process through a micro lens array process. Diffusion provides uniformity of illuminance (step S140).
  • the mixing ratio of the light scattering agent such as TiO 2 , glass beads and the mixed powder containing the phosphor is 0.1 to the inclusion of the phosphor.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an LED lighting module having a fluorescent film with adjustable light emitting angle according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a fluorescent film with adjustable light emitting angle according to FIG. 6. The cross section of the provided LED lighting module is shown.
  • the monochromatic light source of the LED device of blue or violet, UV wavelength is disposed on the PCB substrate, ( Step S200) After the phosphor is coated on the PCB substrate (step S210), the silicon is injected to perform the molding process.
  • a spray coating or dipping process of a component of a transparent adhesive / adhesive component such as an optical clear adhesive (OCA) is performed on the molded substrate (step S230), and a lens shape is formed through a molding or exposure process through a micro lens array process. Is formed on the plate or sheet to provide uniformity of illumination through light diffusion (step 240).
  • OCA optical clear adhesive
  • the above-described process may implement an illumination module capable of converting an emission angle by applying a micro lens array for angle conversion to a film including a light conversion phosphor.
  • the remote dispersing process is applied by applying the remote phosphor to the same light conversion as the shape of the chip.
  • color separation occurs due to the difference of light efficiency through apodization in the Micro Lens Array, so that the light conversion path of the blue light emitted from the LED device is minimized and uniformized. It can be secured and color uniformity can be secured.
  • LED lighting module equipped with a fluorescent film that can control the emission angle formed by the above procedure is made by applying a film formed by mixing a phosphor, silicon or epoxy resin to a certain thickness through a remote phosphor to the LED lighting module by applying the film Color uniformity can be provided.
  • the present invention attaches the fluorescent film to a certain thickness through the remote phosphor, and formed the lens form on the plate or sheet through the molding or exposure process through the Micro Lens Array process to manufacture the LED PKG to apply the illumination module
  • the resulting LED light can provide good color temperatures, such as s-line (2 steps) and e-line (3 steps) in the color temperature and region.
  • the present invention complements the directivity angle by utilizing the Micro Lens Array structure at the PKG level, not the white LED light source of the secondary lens type, which has been conventionally applied to modify the directivity angle, and the light distribution characteristics through the Remote Phosphor method. Minimize color separation, and achieve color uniformity (less than MacAdam ellipse 3step) of the light source in module performance.

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Abstract

본 발명은 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법에 관한 것이다. 그 절차는 청색 또는 자색, UV 파장의 LED 소자의 단색광원을 PCB 기판 상에 배치하는 제 1 공정; PCB 기판 상부에 형광체를 코팅 처리한 후 실리콘을 주입하여 몰딩 처리를 하는 제 2 공정; 제 2 공정이 이루어진 후, 형광체, 실리콘 또는 에폭시 수지가 혼합된 필름을 Remote phosphor 공정을 통해 부착하는 제 3 공정; 및 제 3 공정이 이루어진 후, Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하는 제 4 공정;을 포함하여 구성된다. 이에 의해, Remote Phosphor를 활용한 배광으로 2차 발광면의 자유로운 변화에 따른 지향각의 변형이 자유롭고, 고효율의 백색 LED를 제작하는 경우 형광체를 청색 LED 칩 위에 균일하게 도포하여 광효율 손실을 최소화할 수 있고, 형광체 변색 및 광변환 효율을 증가할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법
본 발명은 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 청색 또는 UV 파장영역대의 단색 발광다이오드 광원을 사용하여 조명기기용 백색을 형성함에 있어서, 광변환 형광체가 포함된 필름을 사용한 Remote phosphor방식의 LED 기반의 조명 모듈 및 조명장치를 제조할 수 있는 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 발광 다이이오드에서의 발광각도 변환이 가능하도록 광변환 형광체가 포함된 필름에 각도변환용 Micro lens array를 구현하여, 120°이상의 넓은 각도의 지향각 또는 90°미만의 좁은 각도의 지향각을 구현함으로써, 장착형 추가렌즈 장착에 의한 광손실을 최소화하고, LED 모듈 또는 조명장치의 광효율 감소율을 최소화할 수 있는 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법에 관한 것이다.
기존 엘이디(LED) 소자는 기본적으로 단색광을 발광하기 때문에 단색광을 이용하여 백색광을 발광하도록 하기 위해서는 추가적인 패키디 공정이 요구되는데, 기존의 패키지 공정은 백색을 구현하기 위한 도포공정에서 불균일하게 도포되는 문제가 발생할 수 있다. 이렇게 기존의 도포공정은 백색용 형광체와 에폭시나 실리콘 수지를 혼합하여 주사기에 주입한 후, 공압으로 패키지를 형성하는데, 이때, 형광체의 혼합 비율과 수지의 양에 따라서 색 좌표가 결정된다.
하지만, 수지는 온도에 따라 점도가 변화고, 형광체 가루 역시 시간의 경과에 따라 침전이 이루어지며, 주사기에 주입된 혼합액의 혼합 비율도 일정하지 않을 수 있다. 그러므로 생산량이 많아지는 경우에 초기 주입된 형광체 혼합비율과 마지막에 주입된 형광체 혼합 비율이 달라져, 백색의 색 좌표가 제조 과정에서 흔들리게 되는 결과가 나타나는 문제가 있다.
또한, 패키지 과정에서 가장 많은 시간을 요구하는 것이 형광체가 포함된 수지의 열경화 공정이며, 이는 전체 공정에서 소요되는 95% 이상이 경화공정에 소비되고 있으므로, 이러한 경화공정이 사전에 성형이 완료된 형광체가 포함된 수지를 적용하면, 공정시간을 줄일 수 있다. 더욱이, 백색 LED 소자에 적용하고 하는 도포방법이 사용되지 않는 형광체와 수지가 결합된 형광체 필름을 형성하는데 있어서, 필름과 소자가 결합된 이후에 필름에 거칠기를 추가로 형성하는 공정이 적용되고 있으므로, 원가를 상승시키는 원인이 된다. 그리고 백색 LED 소자의 경우 소자의 가장 넓은 면인 상면에서 발광하는 광도의 비율이 소자에서 발광하는 광도의 비율 중 90% 정도를 차지하고 있으며, 소자의 부착부위의 수직면에서 발광하는 광보의 비율이 10% 정도가 발생하기 때문에 형광체 필름을 형성하는데 소자의 측면까지 필름이 형성되지 않는 경우에는 소자의 각도별 색 좌표의 분포 결과가 지향각 범위 내에서 달라진다.
이러한 원인은 통산 2차 렌즈가 적용된 이후에 더 크게 나타나는데, 이를 색분리 현상이라 한다. 이를 억제하기 위해서는 소자의 발광면과 수직인 면에 대해서도 형광체가 포함된 수지가 형성되어야 하는데, 이를 구현하는 것은 실크스크린 방법에서 수지를 마스킹하고 성형하는 과정에서 열경화 과정에서 발생되는 수지의 점도 변화가 일어나기 때문 각각의 소자 발광면과 수직인 면에 대해 일정한 폭과 두께가 형성되지 않아 쉽지 않다는 문제가 있다.
한편, LED PKG의 지향각에 대해 LED PKG의 1차 몰딩형 렌즈의 성형과 2차렌즈의 광학적 초점을 맞추어 진행되고 있으며, 이에 따라 LED PKG의 지향각은 PKG의 구조에 따라서 최대 120o로 지정되어 사용되며, 이를 변형하기 위하여 다양한 2차렌즈 형태로 LED PKG의 지향각을 변형하여 사용하는데, 일반적으로 LED PKG의 지향각을 변형하기 위해서 LED PKG에 2차 렌즈를 추가로 부착하여 지향각을 변형하는 활용되고 있는데, 이러한 방식은 지향각 변형에는 용이하나, 광 효율을 저하하는 요인이 되고, 기존 광원은 밀봉재의 투과율, 화학적 안정성, 배광각의 한계, 고온에서의 변색으로 인한 광효율의 저하, 넓게 분포한 광원 제조 수율(MacAdam ellipses 5 ~ 7 Step)로 인한 색균일성이 떨어지는 등의 문제가 있다.
또한, 대면적 광변환 필름 제조 공정시 각도별 발광패턴을 변형하기 위하여 사용되고 있는 사출형 2차 렌즈에 인한 광효율 감소하는 문제가 있으며, 이에 본 출원인은 종래의 LED PKG 지향각 변형을 형광체를 LED 칩 위에 균일하게 도포하여 색 균일성이 향상되고 광효율을 향상할 수 있도록 Remote phosphor가 적용된 광원 이격 방식의 LED 모듈 및 그 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발광 다이이오드에서의 발광각도 변환이 가능하도록 광변환 형광체가 포함된 필름에 각도변환용 Micro lens array를 구현하여, 120°이상의 넓은 각도의 지향각 또는 90°미만의 좁은 각도의 지향각을 구현함으로써, 장착형 추가렌즈 장착에 의한 광손실을 최소화하고, LED 모듈 또는 조명장치의 광효율 감소율을 최소화할 수 있는 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 발광각도 변환용 렌즈장착 방식이 아닌, Remote Phosphor 기반으로 색균일성 확보, Micro Lens Array Sheet를 적용하여 발광 각도별 색분산 편차를 최소화하고, 광변환 형광체가 포함된 필름을 LED 기반의 조명 모듈 및 조명장치에 적용하여 색온도의 균일성을 유지하고, 지향각을 확보할 수 있는 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법은, 청색 또는 자색, UV 파장의 LED 소자의 단색광원을 PCB 기판 상에 배치하는 제 1 공정; PCB 기판 상부에 형광체를 코팅 처리한 후 실리콘을 주입하여 몰딩 처리를 하는 제 2 공정; 제 2 공정이 이루어진 후, 형광체, 실리콘 또는 에폭시 수지가 혼합된 필름을 Remote phosphor 공정을 통해 부착하는 제 3 공정; 및 제 3 공정이 이루어진 후, Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하는 제 4 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법은 청색 또는 자색, UV 파장의 LED 소자의 단색광원을 PCB 기판 상에 배치하는 제 1 공정; PCB 기판 상에 실리콘을 주입하여 몰딩 처리를 하고, 몰딩 처리된 PCB 기판 상부에 형광체를 코팅하는 제 2 공정; 제 2 공정이 이루어진 후, 형광체, 실리콘 또는 에폭시 수지가 혼합된 필름을 Remote phosphor 공정을 통해 부착하는 제 3 공정; 및 제 3 공정이 이루어진 후, Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하는 제 4 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법은 상기 제 2 공정의 Remote phosphor 공정을 통해 부착되는 형광체와 실리콘계열의 수지가 혼합된 용액은 광산란 기능이 있는 TiO2, Glass beads와 같은 광 산란체와 형광체가 포함된 혼합파우더의 혼합비율을 형광체의 포함대비 0.1 ~ 20% 내외로 혼합하여 구성되고, 상기 3 공정의 필름은 사출 또는 molding 공정과 같은 균일한 두께의 필름으로 구성되고, 이는 PC, PET, PMMA, PES, PVA, TAC, PE, PI, COC와 같은 플렉시블한 필름으로 형성되고, 해당 플렉시블한 필름 중 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법은 청색 또는 자색, UV 파장의 LED 소자의 단색광원을 PCB 기판 상에 배치하는 제 1 공정; PCB 기판 상부에 형광체를 코팅 처리한 후 실리콘을 주입하여 몰딩 처리를 하는 제 2 공정; 제 2 공정이 이루어진 후, 몰딩처리된 기판 상부에 OCA(optical clear adhesive)와 같은 투명 점착/ 접착 성분을 스프레이 코팅 또는 dipping 공정을 진행하는 제 3 공정; 및 제 3 공정이 이루어진 후, Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하는 제 4 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법은, 대면적 광변환 필름 제조 공정시 각도별 발광패턴을 변형을 위해 사출형 2차 렌즈로 인한 광효율 감소를 억제를 위해 LED PKG 지향각 변형을 형광체를 LED 칩 위에 Remote phosphor를 적용하여 균일하게 도포하여 색균일성이 향상되고 광원 이격 방식으로 광효율을 향상시킬 수 있는 광원을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법은, Remote Phosphor를 활용한 배광으로 2차 발광면의 자유로운 변화에 따른 지향각의 변형이 자유롭고, 고효율의 백색 LED를 제작하는 경우 형광체를 청색 LED 칩 위에 균일하게 도포하여 광 효율 손실을 최소화할 수 있고, 형광체 변색 및 광변환 효율을 증가할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법은 Remote phosphor가 적용된 조명기기의 특징을 그대로 사용할 수 있기 때문에 글레어 억제, 수명 향상, 광추출 효율이 증대되고, 다양한 각도를 구현가능한 발광다이오드 광원을 적용함으로써, 모듈의 경량화, 초박화을 구현할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법은 반사컵의 상면에 형광체 막을 밀폐시켜 LED 칩에서 방출되는 빛이 형광체 막에 있는 형광체와 에너지 전이가 일어나 백색광을 형성됨으로써 빛의 손실이 적고, 일반적인 백색 LED 기술을 적용한 것에 비해 시스템 효율이 상승하고, 색상의 안정성도가 높아 균일한 색상의 백색 광원을 제공한다.
도 1은 발명에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 도시한 흐름도
도 2는 도 1에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 단면도
도 3는 도 1에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 도시한 모식도.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 도시한 흐름도
도 5은 도 4에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 단면도
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 도시한 흐름도
도 7은 도 6에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 단면도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명은 형광체를 청색 LED 칩 위에 균일하게 도포하여 광효율 손실을 최소화하고, Remote phosphor를 활용한 배광의 특성으로 2차 발광면의 자유로운 변환에 따른 지향각의 변형이 자유롭고, 배광특성을 제공함으로써 기존의 청색 LED 칩 위에 바로 형광코팅 절차에 따라 청색 LED에서 발생하는 빛의 상당 부분이 후면 부위의 열로 손실됨으로써 LED 칩과 직접적으로 접촉하고 밀폐구조로 되어 있는 형광체 변색 및 광변환 효율의 감소를 극복할 수 있도록 구성되어 있다.
Remote Phophor 방식은 형광체가 LED 칩 표면에 있는 것이 아니라 반사컵의 상면에 형광체 막을 밀폐시켜 LED 칩에서 방출되는 빛이 형광체 막에 있는 형광체와 에너지 전이가 일어나 백색광을 만드는 방식으로 기존 방식보다 빛의 손실이 적고, 일반적인 백색 LED 기술을 적용한 것에 비해 시스템 효율이 30 ~ 40%까지 상승하고, 색상의 안정성도가 높아 균일한 색상의 백색 광원을 제공한다.
또한, Micro Lens Array는 Imprinting 성형 또는 노광공정을 통해 Lens의 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성함으로써 조도의 균일성을 제공하여 광 확산을 가능하게 하는 것으로 이를 조명기기에 활용함으로써 Micro Lens Array Sheet를 적용에 따라 1차적으로는 광확산을 통한 조도면의 광균일성을 확보하고, 지향각의 변형을 가변적으로 적용할 수 있다.
따라서, 본 발명은 발광다이이오드에서의 발광각도 변환이 가능하도록 광변환 형광체가 포함된 필름에 각도 변환용 Micro lens array를 적용하여, 120도 이상의 넓은 각도의 지향각 또는 90도 미만의 좁은 각도의 지향각을 구현함으로써, 장착형 추가렌즈 장착에 의한 광손실을 최소화하고, LED 모듈 또는 조명장치의 광효율 감소율을 최소화할 수 있는 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈을 제공하는 것으로 그 세부절차 및 공정을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 도시한 흐름도이고, 도 2는 도 1에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 단면도이며, 도 3는 도 1에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 도시한 모식도를 나타낸다.
첨부된 1 내지 도 3을 참조하여 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 살펴보면, 먼저, 청색 또는 자색, UV 파장의 LED 소자의 단색광원을 PCB 기판 위에 배치하고,(S10 단계) PCB 기판 상부에 형광체를 코팅처리한 후(S20 단계) 실리콘을 주입하여 몰딩처리를 하게 된다.(S30 단계)
이후, 형광체, 실리콘 또는 에폭시 수지가 혼합되어 일정한 두께로 형성된 필름을 Remote phosphor 공정을 통해 부착하고(S40 단계) Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광 공정을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하여 광확산을 통해 조도의 균일성을 제공하게 된다.(50 단계)
즉, 상기의 공정에 의해 광변환 형광체가 포함된 필름에 각도 변환용 Micro lens array를 적용하여 Micro lens array를 적용하여 120도 이상의 넓은 각도의 지향각 또는 90도 미만의 좁은 각도의 지향각을 구현함으로써, LED 모듈 또는 조명장치의 광효율 감소율을 최소화할 수 있다.
한편, 상기의 Remote phosphor 공정을 통해 부착되는 형광체와 실리콘계열의 수지가 혼합된 용액은 광산란 기능이 있는 TiO2, Glass beads와 같은 광 산란체와 형광체가 포함된 혼합파우더의 혼합비율을 형광체의 포함대비 0.1~ 20% 내외로 혼합하고, 필름 사출 또는 molding 공정과 같은 균일한 두께의 필름으로 구성되는데, 이는 PC, PET, PMMA, PES, PVA, TAC, PE, PI, COC와 같은 플렉시블한 투명필름으로 형성되고, 해당 플렉시블한 필름 중 어느 하나를 선택적으로 사용하여 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 도시한 흐름도이고, 도 5는 도 4에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 단면도를 나타낸다.
첨부된 4 내지 도 5를 참조하여 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 살펴보면, 먼저, 청색 또는 자색, UV 파장의 LED 소자의 단색광원을 PCB 기판 위에 배치하고,(S100 단계) 실리콘을 주입하여 몰딩 처리를 한 후,(S110 단계) 몰딩 처리된 PCB 기판 상부에 형광체를 코팅한다.(S120 단계)
이후, 형광체, 실리콘 또는 에폭시 수지가 혼합되어 일정한 두께로 형성된 필름을 Remote phosphor 공정을 통해 부착하고(S130 단계) Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광 공정을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하여 광확산을 통해 조도의 균일성을 제공하게 된다.(S140 단계)
상기의 Remote phosphor 공정을 통해 부착되는 형광체와 실리콘계열의 수지가 혼합된 용액은 광산란 기능이 있는 TiO2, Glass beads와 같은 광산란체와 형광체가 포함된 혼합파우더의 혼합비율을 형광체의 포함대비 0.1~ 20% 내외로 혼합하고, 필름 사출 또는 molding 공정과 같은 균일한 두께의 필름으로 구성되는데, 이는 PC, PET, PMMA, PES, PVA, TAC, PE, PI, COC와 같은 플렉시블한 투명필름으로 형성되고, 해당 플렉시블한 필름 중 어느 하나를 선택적으로 사용하여 적용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 도시한 흐름도이고, 도 7은 도 6에 따른 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 단면도를 나타낸다.
첨부된 6 내지 도 7을 참조하여 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈의 제조공정을 살펴보면, 먼저, 청색 또는 자색, UV 파장의 LED 소자의 단색광원을 PCB 기판 위에 배치하고,(S200 단계) PCB 기판 상부에 형광체를 코팅처리한 후(S210 단계) 실리콘을 주입하여 몰딩 처리를 하게 된다.(S220 단계)
이후, 몰딩처리된 기판 상부에 OCA(Optical Clear Adhesive)와 같은 투명 점착/접착 성분의 성분을 스프레이 코팅 또는 dipping 공정을 진행하고(S230 단계) Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광 공정을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하여 광 확산을 통해 조도의 균일성을 제공하게 된다.(240 단계)
즉, 상기의 공정에 의해 광변환 형광체가 포함된 필름에 각도 변환용 Micro lens array를 적용하여 발광각도를 변환가능한 조명모듈을 구현할 수 있다.
부가적으로 지향각별 색 분산이 최소한으로 유지되는 백색변환의 경우 Remote Phosphor을 chip의 형태와 동일한 광변환에 적용함으로써 기존 Dispensing 공정을 활용하게 되는 경우 중심부분에서의 광조도 및 상관 색온도 분포가 edge 부분과 차이를 발생하게 되어 색분리가 일어나는데, 이를 억제하기 위하여 Micro Lens Array 에서 apodization을 통한 광효율 억제하여 LED 소자에서 발광되는 청색광의 광변환 경로가 최소화되고 균일하게 되어, 조도면에서의 색 온도 균일성이 확보가 가능하고, 색 균일성을 확보할 수 있다.
상기의 절차에 의해 형성된 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈은 Remote phosphor를 통해 형광체, 실리콘 또는 에폭시 수지가 혼합되어 일정한 두께로 형성된 필름을 LED PKG을 제작하여 해당 조명화 모듈에 적용함으로써 색균일성을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 Remote phosphor을 통해 형광필름을 일정한 두께로 부착하고, Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광공정을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하여 LED PKG을 제작하여 해당 조명화 모듈의 적용을 통해 생성된 LED 조명은 색 온도 및 그 영역에서 s-line(2step)과 e-line(3step)처럼 좋은 색온도를 제공할 수 있다.
즉, 본 발명은 지향각을 변형하기 위하여 기존에 적용되어 왔던 2차 렌즈 형태의 백색 LED 광원이 아닌 PKG 수준에서의 Micro Lens Array 구조를 활용하여 지향각을 보완하고 Remote Phosphor 방식을 통해 배광 특성에 따른 색분리 현상을 최소화하고, 모듈 성능에 있어서 광원의 색균일성(MacAdam ellipse 3step 미만으로)을 달성할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (4)

  1. 청색 또는 자색, UV 파장의 LED 소자의 단색광원을 PCB 기판 상에 배치하는 제 1 공정;
    PCB 기판 상부에 형광체를 코팅 처리한 후 실리콘을 주입하여 몰딩 처리를 하는 제 2 공정;
    제 2 공정이 이루어진 후, 형광체, 실리콘 또는 에폭시 수지가 혼합된 필름을 Remote phosphor 공정을 통해 부착하는 제 3 공정; 및
    제 3 공정이 이루어진 후, Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하는 제 4 공정;을 포함하여 구성되는 것을 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법
  2. 청색 또는 자색, UV 파장의 LED 소자의 단색광원을 PCB 기판 상에 배치하는 제 1 공정;
    PCB 기판 상에 실리콘을 주입하여 몰딩 처리를 하고, 몰딩 처리된 PCB 기판 상부에 형광체를 코팅하는 제 2 공정;
    제 2 공정이 이루어진 후, 형광체, 실리콘 또는 에폭시 수지가 혼합된 필름을 Remote phosphor 공정을 통해 부착하는 제 3 공정; 및
    제 3 공정이 이루어진 후, Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하는 제 4 공정;을 포함하여 구성되는 것을 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 공정의
    Remote phosphor 공정을 통해 부착되는 형광체와 실리콘계열의 수지가 혼합된 용액은 광산란 기능이 있는 TiO2, Glass beads와 같은 광 산란체와 형광체가 포함된 혼합파우더의 혼합비율을 형광체의 포함대비 0.1~ 20% 내외로 혼합하여 구성되고,
    상기 3 공정의 필름은
    사출 또는 molding 공정과 같은 균일한 두께의 필름으로 구성되고, 이는 PC, PET, PMMA, PES, PVA, TAC, PE, PI, COC와 같은 플렉시블한 필름으로 형성되고, 해당 플렉시블한 필름 중 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법.
  4. 청색 또는 자색, UV 파장의 LED 소자의 단색광원을 PCB 기판 상에 배치하는 제 1 공정;
    PCB 기판 상부에 형광체를 코팅 처리한 후 실리콘을 주입하여 몰딩 처리를 하는 제 2 공정;
    제 2 공정이 이루어진 후, 몰딩처리된 기판 상부에 OCA(optical clear adhesive)와 같은 투명 점착/ 접착 성분을 스프레이 코팅 또는 dipping 공정을 진행하는 제 3 공정; 및
    제 3 공정이 이루어진 후, Micro Lens Array 공정을 통해 성형 또는 노광을 통해 Lens 형태를 Plate 또는 Sheet 위에 형성하는 제 4 공정;을 포함하여 구성되는 것을 발광각도 조절이 가능한 형광필름이 구비된 LED 조명 모듈 제조 방법
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