KR20090004344A - White LED device - Google Patents
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Abstract
우수한 연색성과 높은 색재현성을 나타내고 백색 균일도가 양호한 백색 LED 장치를 제공한다. 본 발명의 백색 LED 장치는, 450 내지 470nm의 피크 파장으로 청색광을 내는 청색 LED 칩과; 상기 청색 LED 칩 상에 배치되고 상기 청색 LED 칩에 의해 여기되어 525 내지 535nm의 피크 파장으로 녹색광을 내는 녹색 형광체와; 상기 청색 LED 칩 상에 배치되고 상기 청색 LED 칩에 의해 여기되어 605 내지 610nm의 피크 파장으로 오렌지색광을 내는 오렌지색 형광체를 포함한다. Provided is a white LED device having excellent color rendering and high color reproducibility and good white uniformity. The white LED device of the present invention comprises: a blue LED chip emitting blue light at a peak wavelength of 450 to 470 nm; A green phosphor disposed on the blue LED chip and excited by the blue LED chip to emit green light at a peak wavelength of 525 to 535 nm; And an orange phosphor disposed on the blue LED chip and excited by the blue LED chip to emit orange light at a peak wavelength of 605 to 610 nm.
Description
본 발명은 LCD 디스플레이의 백라이트 유닛, 조명 등에 사용되는 백색발광의 LED 장치에 관한 것으로서, 특히 특정 파장대의 혼합물 형광체와 청색 LED 칩을 사용하여 높은 연색지수와 안정성을 나타내는 고품질 백색 LED 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to white light emitting diode devices used in backlight units, lighting, etc. of LCD displays, and more particularly, to high quality white LED devices exhibiting high color rendering index and stability by using a mixture of phosphors and blue LED chips of a specific wavelength band.
최근 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)라고 하는 반도체 발광소자를 사용한 백색 발광 장치(이하, 백색 LED 장치라 함)가 조명용 백색 광원이나 백라이트 유닛(Backlight Unit: BLU)의 백색 광원으로서 주목받고 있다. 노트북, 핸드폰, 네비게이션 등에 사용되는 LCD 디스플레이의 BLU 백색 광원으로서 종래부터 냉음극 형광램프(CCFL)가 사용되어 왔으나, 근래에는 우수한 구동 특성, 소형, 환경의 측면에서 보다 유리한 백색 LED 장치에 대한 수요가 점점 증가하고 있다. Recently, a white light emitting device (hereinafter referred to as a white LED device) using a semiconductor light emitting element called a light emitting diode (LED) has attracted attention as a white light source for illumination or a white light source of a backlight unit (BLU). Cold cathode fluorescent lamps (CCFLs) have conventionally been used as BLU white light sources for LCD displays used in notebooks, mobile phones, navigation systems, etc., but in recent years, there is a demand for more advantageous white LED devices in terms of excellent driving characteristics, small size, and environment. It is increasing.
종래의 BLU용 백색 LED 장치는, 청, 녹 및 적색 LED를 별도로 구비하여 이들을 PCB 기판상에 다수개 탑재함으로써 구현되었다. 이러한 3원색 LED들을 사용한 백색 LED 장치는 우수한 단색성 피크파장을 갖지만, 연색성이 부족한 문제가 있다. 즉, 종래 RBG 3원색 LED들을 사용한 백색 LED 장치의 발광 스펙트럼에 있어서는, 청색 영역과 녹색 영역 사이, 녹색 영역과 적색 영역 사이의 파장 영역에서 광강도가 상대적으로 작은 골짜기 부분이 넓게 존재하며, 특히 녹색 영역과 적색 영역 사이에는 골짜기 부분의 폭이 넓고 광강도 또한 상당히 낮게 나타난다. 따라서, 이들 골짜기 영역에서 매우 낮은 연색지수를 나타내므로, 전체적인 연색성(평균 연색지수)는 50 미만으로 상당히 낮다. 또한 3원색 LED들의 색혼합이 잘 이루어지지 않아 색얼룩이 생기는 경우도 있다. The conventional white LED device for BLU is implemented by separately providing blue, green, and red LEDs and mounting a plurality of them on a PCB substrate. A white LED device using these three primary LEDs has excellent monochromatic peak wavelength, but lacks color rendering. That is, in the emission spectrum of the white LED device using the conventional RBG trichromatic LEDs, a valley portion having a relatively small light intensity exists widely in the wavelength region between the blue region and the green region, and between the green region and the red region, in particular, green Between the region and the red region, the valley is wide and the light intensity is also very low. Thus, because of the very low color rendering index in these valley regions, the overall color rendering (average color rendering index) is considerably lower than 50. In addition, the color mixing of the three primary LEDs may not be well done, causing color spots.
위와 같은 3원색 LED들을 사용한 백색 LED 장치의 문제점을 개선하기 위해, 청색 LED 칩과 황색 형광체의 조합을 이용한 백색 LED 장치가 제안되었다. 도 1은 이러한 LED 칩 및 형광체 조합을 사용한 종래 LED 장치의 일례를 나타낸다. 도 1을참조하면, 백색 LED 장치(10)는 상부에 반사컵(12a)이 형성된 패키지 본체(12)와, 반사컵(12a)의 바닥에 실장된 청색 LED 칩(15)을 구비한다. 반사컵(12a) 내부에는 청색 LED 칩(15)을 도포하는 인캡슐런트 수지(encapsulant resin: 16)가 배치되고, 그 수지 포장부(16) 내에는 예컨대, YAG계 황색 형광체(13)가 분산되어 있다. 동작 중에, 청색 LED 칩(15)으로부터 나온 청색광의 일부는 황색 형광체(13)를 여기하여 형광체(13)로부터 황색광이 나오며, 형광체(13)의 황색광과 LED 칩(15)의 청색광이 혼색되어 백색광을 발하게 된다. In order to improve the problem of the white LED device using the three primary LEDs, a white LED device using a combination of a blue LED chip and a yellow phosphor has been proposed. 1 shows an example of a conventional LED device using such an LED chip and phosphor combination. Referring to FIG. 1, the
그러나, 청색 LED 칩과 황색 형광체의 조합을 이용한 백색 LED 장치(10) 또한 자연색광에 가까운 충분한 연색성을 나타내지 못하고 있다. 예를 들어, YAG계 황색 형광체를 사용한 백색 LED 장치(10)는 장파장인 적색 영역의 강도가 낮아 적색 영역의 색재현성이 좋지 못한 실정이다. 이를 좀 더 개선하기 위해 청색 LED 칩과 황화물계 녹색 및 적색 형광체의 조합을 사용한 백색 LED 장치가 제안되었으나, 황화물계 형광체는 황색 형광체를 사용한 경우에 비하여 휘도(IV)가 낮고 특히 습도 및 온도 등의 외부 환경에 취약하다.However, the
도 2는 종래의 백색 LED 장치의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 청색 LED 칩과 황색 형광체를 사용한 백색 LED 장치의 발광 스펙트럼은 특히 600nm 이상의 적색 영역의 강도가 매우 낮게 나타난다. 청색 LED 칩과 황화물계 녹색 형광체(SrGaS계) 및 적색 형광체(CaS계 또는 SrS계)를 사용한 백색 LED 장치의 발광 스펙트럼은 황색 형광체를 사용한 경우보다 높은 연색성을 나타낸다. 그러나, 이러한 황화물계 녹색 및 적색 형광체를 사용한 백색 LED 장치는, 전체 휘도가 낮고(황색 형광체를 사용한 경우에 비하여 약 50% 정도 수준의 휘도를 가짐) 고온 또는 고습 분위기에서 황화물계 형광체 재료가 쉽게 손상되어 신뢰성 및 수명에 문제가 많이 발생한다.2 is a graph showing an emission spectrum of a conventional white LED device. As shown in Fig. 2, the emission spectrum of a white LED device using a blue LED chip and a yellow phosphor is particularly low in intensity in the red region of 600 nm or more. The emission spectrum of a white LED device using a blue LED chip, a sulfide-based green phosphor (SrGaS-based), and a red phosphor (CaS-based or SrS-based) shows higher color rendering than when yellow phosphors are used. However, the white LED device using such sulfide-based green and red phosphors has a low overall luminance (about 50% of the luminance compared to the case of using yellow phosphors) and easily damages the sulfide-based phosphor material in a high temperature or high humidity atmosphere. There are many problems in reliability and lifespan.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 높은 연색성과 색균일도를 나타내고 또한 신뢰성이 우수한 백색 LED 장치를 제공하는 데에 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a white LED device having high color rendering and color uniformity and excellent in reliability.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 백색 LED 장치는, 450 내지 470nm의 피크 파장으로 청색광을 내는 청색 LED 칩과; 상기 청색 LED 칩 상에 배치되고 상기 청색 LED 칩에 의해 여기되어 515 내지 540nm의 피크 파장으로 녹색광을 내는 녹색 형광체와; 상기 청색 LED 칩 상에 배치되고 상기 청색 LED 칩에 의해 여기되어 600 내지 620nm의 피크 파장으로 오렌지색광을 내는 오렌지색 형광체를 포함한다. In order to achieve the above technical problem, the white LED device of the present invention, a blue LED chip for emitting blue light at a peak wavelength of 450 to 470nm; A green phosphor disposed on the blue LED chip and excited by the blue LED chip to emit green light at a peak wavelength of 515 to 540 nm; And an orange phosphor disposed on the blue LED chip and excited by the blue LED chip to emit orange light at a peak wavelength of 600 to 620 nm.
상기 백색 LED 장치는, 상기 청색 LED 칩으로부터 나온 청색광과, 상기 녹색 형광체로부터 나온 녹색광과, 상기 오렌지색 형광체로부터 나온 오렌지색광을 혼합하여 백색광을 출력한다. The white LED device outputs white light by mixing blue light emitted from the blue LED chip, green light emitted from the green phosphor, and orange light emitted from the orange phosphor.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 청색 LED 칩의 피크 파장은 460 내지 465nm이고, 상기 녹색 형광체의 피크 파장은 525 내지 530nm이고, 상기 오렌지색 형광체의 피크 파장은 600 내지 605nm일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the peak wavelength of the blue LED chip may be 460 to 465 nm, the peak wavelength of the green phosphor may be 525 to 530 nm, and the peak wavelength of the orange phosphor may be 600 to 605 nm.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 녹색 형광체 및 오렌지색 형광체는 실리케이트(silicate)계 형광체이다. 특히, 상기 녹색 광체는, Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 하나를 포함하는 실리케이트계 형광체이고, 오렌지색 형광체는 Sr을 포함하는 실리케이트계 형광체일 수 있다. 상기 실리케이트계 형광체는 나노 코팅층에 의해 코팅될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the green phosphor and the orange phosphor are silicate-based phosphors. In particular, the green body may be a silicate-based phosphor including at least one of Ba, Sr, and Ca, and the orange phosphor may be a silicate-based phosphor including Sr. The silicate-based phosphor may be coated by a nano coating layer.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 백색 LED 장치는, LED 칩을 수용하기 위한 패키지 본체를 더 포함하고, 상기 패키지 본체는 상부에 오목한 반사컵이 형성되어 있고, 상기 반사컵 내에 상기 청색 LED 칩이 실장되어 있다.According to an embodiment of the present invention, the white LED device further comprises a package main body for accommodating the LED chip, the package main body is formed with a concave reflective cup on the top, the blue LED chip is It is mounted.
또한 상기 백색 LED 장치는 상기 반사컵 내에서 상기 청색 LED 칩을 도포하는 투광성 수지를 더 포함하고, 상기 녹색 및 오렌지색 형광체는 상기 투광성 수지 내에 분산될 수 있다. The white LED device may further include a translucent resin for coating the blue LED chip in the reflective cup, and the green and orange phosphors may be dispersed in the translucent resin.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 특정 범위의 피크 파장을 갖는 청색 LED 칩과, 녹색 형광체 및 오렌지색 형광체를 사용함으로써, 자연광에 가까운 높은 연색지수의 고품질 백색광을 얻을 수 있다. 또한, 상기 형광체들로서 실리케이트계 형광체를 사용함으로써, 종래의 황화물계 형광체에 비하여 우수한 신뢰성을 구현할 수 있다. 더욱이 실리케이트계 형광체를 나노 코팅물로 코팅함으로써 습도 에 대한 내성을 추가적으로 향상시킬 수도 있다. 본 발명의 백색 LED 장치를 LCD 디스플레이의 BLU 광원으로 사용할 경우, 연색지수(CRI)의 개선으로 인해 색재현도가 향상되며, 백색 균일도가 높아지게 된다. 결국, 종래의 CCFL을 대체할 수 있는,백색 LED를 사용한 고 색재현도 및 백색 균일도의 BLU를 실현할 수 있게 된다. 그 외에, 본 발명의 백색 LED 장치는 자연광에 가까운 백색광을 방출하는 조명 장치의 백색 광원으로 유용하게 이용될 수 있다. As described above, according to the present invention, high-quality white light having a high color rendering index close to natural light can be obtained by using a blue LED chip having a specific range of peak wavelengths, a green phosphor, and an orange phosphor. In addition, by using the silicate-based phosphors as the phosphors, it is possible to implement excellent reliability compared to the conventional sulfide-based phosphors. Furthermore, by coating the silicate-based phosphor with a nano-coating may further improve the resistance to humidity. When the white LED device of the present invention is used as a BLU light source of an LCD display, color reproducibility is improved due to an improvement in color rendering index (CRI) and white uniformity is increased. As a result, a high color reproducibility and white uniformity BLU using a white LED, which can replace the conventional CCFL, can be realized. In addition, the white LED device of the present invention can be usefully used as a white light source of a lighting device that emits white light close to natural light.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 각 구성요소의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. In the drawings, the shape and size of each component may be exaggerated for clarity.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백색 LED 장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다. 도 3을 참조하면, 백색 LED 장치(100)는 청색 LED 칩(105)과, 그 LED 칩(105)상에 배치된 녹색 형광체(104) 및 오렌지색 형광체(108)를 포함한다. 이들 형광체(104, 108) 조합 또는 형광체 혼합물은, 청색 LED 칩(105)을 포장하는(또는 도포하는) 투광성 수지(106) 내에 분산되어 배치되어 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 다른 방안으로서 녹색 형광체(104) 및 오렌지색 형광체(108)가 층 구조로 존재할 수도 있다. 3 is a side cross-sectional view schematically showing a white LED device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the
백색 LED 장치(100)는 또한 LED 칩(105)과 형광체(104, 108)를 수용하는 패키지 본체(102)를 더 구비할 수도 있다. 이 패키지 본체(102)의 상부에는, 출사 방향으로의 광 반사를 위해(또한 이러한 광 반사를 통한 광 추출 효율 향상을 위해) 오목한 반사컵(102a)이 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 청색 LED 칩(105) 및 형광체(104, 108)는 반사컵(102a) 내부에 위치한다. 편의상, LED 칩과 전기적으로 연결되는 패키지 본체 내의 전극 패턴이나 리드 프레임 등은 그 도시를 생략하였다. The
동작 중에, 청색 LED 칩(105)으로부터 청색광이 나오면, 그 일부가 녹색 및 오렌지색 형광체(104, 108)에 의하여 흡수된다. 이 흡수된 청색광의 광에너지에 의해 각 형광체(104, 108)는 여기되어 각각 녹색광 및 오렌지색광을 발하게 된다. 청색 LED 칩(105)으로부터 나온 청색광의 일부(형광체에 의해 흡수되지 않은 청색광 부분)와 상기 형광체들(104, 108)로부터 나온 녹색광 및 오렌지색광이 서로 혼합되어 백색광을 출력하게 된다. During operation, when blue light comes from the
종래에 비하여 우수한 연색성과 높은 색재현성을 실현하기 위해, 청색 LED 칩과 녹색 형광체 및 오렌지색 형광체의 각 피크 파장은 특정 범위로 한정된다. 구체적으로 말해서, 다수의 실험 결과, 450nm 이상의 발광 피크(피크 파장)을 갖는 청색 LED 칩(특히, 450 - 470nm)과, 515 - 540nm의 피크 파장을 갖는 녹색 형광체와, 600 - 620nm의 피크 파장을 갖는 오렌지색 형광체를 조합함으로써 종래에 비하여 현저히 개선된 연색성 및 색재형성을 나타낼 수 있음을 확인하였다(도 4 참조). In order to realize superior color rendering and high color reproducibility as compared with the related art, each peak wavelength of the blue LED chip, the green phosphor, and the orange phosphor is limited to a specific range. Specifically, as a result of many experiments, blue LED chips (especially 450-470 nm) having emission peaks (peak wavelengths) of 450 nm or more, green phosphors having peak wavelengths of 515-540 nm, and peak wavelengths of 600-620 nm It was confirmed that by combining the orange phosphor having it can exhibit a markedly improved color rendering and color reform compared to the conventional (see Fig. 4).
이러한 피크 파장들을 갖는 LED 칩과 녹색 및 오렌지색 형광체를 사용하여 백색광을 출력할 경우, 평균 연색지수(CRI: Color Rendering Index) 85 이상의 높은 연색성을 달성할 수 있다. 특히 청색 LED 칩의 피크 파장을 460 내지 470nm으로 할 경우, 90에 가까운 높은 연색지수를 나타냄으로써, 자연광에 가까운 백색광을 출력할 수 있게 된다. When white light is output using an LED chip having such peak wavelengths and green and orange phosphors, high color rendering property of 85 or more of an average color rendering index (CRI) can be achieved. In particular, when the peak wavelength of the blue LED chip is set to 460 to 470 nm, a high color rendering index close to 90 is obtained, thereby allowing the output of white light close to natural light.
상술한 피크 파장범위를 갖는 청색 LED 칩으로는 예를 들어 InxGayAl1 -x- yN계 3족 질화물 반도체 LED를 사용할 수 있다. 이러한 질화물 반도체 LED의 활성층(단일 양자우물 또는 다중 양자우물 구조)의 밴드갭 물질(예컨대, InGaN)을 조절함으로써, 특정 범위의 피크 파장을 갖는 청색 LED를 얻을 수 있다. 또한, 상기 피크 파장범위를 갖는 녹색 형광체 및 오렌지색 형광체로는, 실리케이트(silicate)계 형광체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리케이트계 녹색 형광체로서 (Ba,Sr, Ca)2SiO4:Eu 등의 Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 하나를 포함하는 실리케이트계 형광체를 사용할 수 있다. 또한 실리케이트계 오렌지색 형광체로서 Sr3SiO5:Eu 등의 Sr을 포함하는 실리케이트계 형광체를 사용할 수 있다. A blue LED chip having the above-described peak wavelength range, for example, In x Ga y Al 1 -x- y N -based Group III nitride semiconductor LED can be used. By adjusting the bandgap material (eg, InGaN) of the active layer (single quantum well or multiple quantum well structure) of the nitride semiconductor LED, a blue LED having a specific range of peak wavelengths can be obtained. In addition, as the green phosphor and the orange phosphor having the peak wavelength range, a silicate-based phosphor may be used. For example, a silicate-based phosphor including at least one of Ba, Sr, and Ca, such as (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu, may be used as the silicate-based green phosphor. As the silicate orange phosphor, a silicate phosphor containing Sr such as Sr 3 SiO 5 : Eu can be used.
상기한 바와 같이, 종래의 황화물계 녹색 및 적색 형광체 대신에, 상기의 피크 파장으로 한정된 실리케이트계 녹색 및 오렌지색 형광체를 사용할 경우, 연색성이 우수할 뿐만 아니라 상온 및 고온에서의 형광체 내성도 우수하다. 실리케이트계 녹색 및 오렌지색 형광체는 습도에 대한 내성 또한 황화물계 형광체에 비하여 양호하나 특히 고습 분위기에서의 신뢰성 및 수명 개선을 위해서, 상술한 실리케이트계 형광체 표면에 나노 스케일의 보호 코팅층(예컨대, 실리카 코팅층)을 형성시킬 수 있다. As described above, when silicate-based green and orange phosphors limited to the peak wavelengths are used instead of the conventional sulfide-based green and red phosphors, not only the color rendering property is excellent but also the phosphor resistance at room temperature and high temperature is excellent. The silicate-based green and orange phosphors are more resistant to humidity and better than sulfide-based phosphors, but in order to improve the reliability and lifespan, especially in a high humidity atmosphere, the above-mentioned silicate-based phosphors are coated with nano-scale protective coating layers (eg, silica coating layers). Can be formed.
도 4는 실시예 및 비교예의 백색 LED 장치의 발광 스펙트럼들을 나타낸 그래프이다. 도 4에서 비교예1의 백색 LED 장치(실선)는 440nm의 피크 파장을 갖는 청색 LED 칩과, 565nm의 피크 파장을 갖는 YAG계 황색 형광체를 사용하여 백색광을 내는 것이다. 비교예2의 백색 LED 장치(일점 쇄선)는 440nm의 피크 파장을 갖는 청색 LED칩과, 상술한 실리케이트계 녹색 및 오렌지색 형광체를 사용하여 백색광을 내는 것이다. 또한 비교예3(점선)은 460nm의 피크 파장을 갖는 청색 LED 칩과, 565nm의 피크 파장을 갖는 YAG계 황색 형광체를 사용하여 백색광을 내는 것이다. 도 4에 나타난 실시예의 백색 LED 장치(2점 쇄선)는, 460 내지 465nm 범위의 피크 파장을 갖는 청색 LED 칩과, 상술한 실리케이트계 녹색 및 오렌지색 형광체를 사용하여 백색광을 내는 것이다. 상기 실시예의 실리케이트계 녹색 형광체는 525 내지 530nm 범위의 피크 파장을 갖고, 실시예의 오렌지색 형광체는 600 내지 605nm 범위 의 피크 파장을 갖는 것이다. 4 is a graph showing emission spectra of the white LED device of Examples and Comparative Examples. In FIG. 4, the white LED device (solid line) of Comparative Example 1 emits white light by using a blue LED chip having a peak wavelength of 440 nm and a YAG-based yellow phosphor having a peak wavelength of 565 nm. The white LED device (dotted chain line) of Comparative Example 2 emits white light by using a blue LED chip having a peak wavelength of 440 nm and the above-described silicate green and orange phosphors. In Comparative Example 3 (dotted line), white light is emitted using a blue LED chip having a peak wavelength of 460 nm and a YAG-based yellow phosphor having a peak wavelength of 565 nm. The white LED device (two dashed line) of the embodiment shown in FIG. 4 emits white light using a blue LED chip having a peak wavelength in the range of 460 to 465 nm and the above-described silicate green and orange phosphors. The silicate-based green phosphor of the above example has a peak wavelength in the range of 525 to 530 nm, and the orange phosphor of the example has a peak wavelength in the range of 600 to 605 nm.
도 4의 발광 스펙트럼에 나타난 바와 같이, 종래의 백색 LED 장치와 같이 황색 형광체를 사용한 경우(비교예1 및 비교예3)에는, 600nm 이상의 장파장 영역의 광강도가 상당히 낮고 전체적인 연색성이 낮게 나타나며, 이에 따라 자연색에 가까운 고 색재현성을 구현하기가 어렵다. 또한 녹색 및 오렌지색 실리케이트계 형광체를 사용하더라도 청색 LED 칩의 피크 파장이 450nm 미만인 경우(비교예 2)에는, 470 내지 480nm의 파장 영역에서 광강도가 매우 낮아서 연색지수의 개선 효과가 거의 발생하지 않는다(비교예2의 경우, CRI가 약 75 정도 수준에 그침). As shown in the emission spectrum of FIG. 4, when the yellow phosphor is used as in the conventional white LED device (Comparative Examples 1 and 3), the light intensity of the long wavelength region of 600 nm or more is considerably low and the overall color rendering is low. Therefore, it is difficult to realize high color reproducibility close to natural color. In addition, even when the green and orange silicate-based phosphors are used, when the peak wavelength of the blue LED chip is less than 450 nm (Comparative Example 2), the light intensity is very low in the wavelength region of 470 to 480 nm, so that the effect of improving the color rendering index hardly occurs ( For Comparative Example 2, the CRI is only about 75).
이에 반하여, 450nm 이상 470nm 미만의 청색 LED 칩과 함께, 특정된 피크 파장 범위의 녹색 형광체(515-540nm) 및 오렌지색 형광체(600-620nm)를 사용하는 경우엔, 85 또는 그 이상의 평균 연색지수(CRI)를 나타낼 수 있음을 확인하였다. 특히, 도 4의 실시예에 나타난 바와 같이, 460 내지 465nm의 청색 LED 칩, 525 내지 530nm의 녹색 형광체, 그리고 600 내지 605nm의 오렌지색 형광체를 사용하는 경우에는, 90에 가까운 높은 평균 연색지수를 얻을 수 있다. 이러한 연색지수의 상승에 따라, 본 발명의 백색 LED 장치를 LCD의 BLU로 사용하면 색재현도가 향상되고 총천연색에 보다 가까운 LCD 디스플레이를 구현하기에 보다 적합하게 된다. In contrast, when using green LEDs (515-540 nm) and orange phosphors (600-620 nm) in the specified peak wavelength range with blue LED chips of 450 nm or more and less than 470 nm, an average color rendering index (CRI) of 85 or more. It was confirmed that it can be represented). In particular, as shown in the embodiment of Figure 4, when using a blue LED chip of 460 to 465 nm, a green phosphor of 525 to 530 nm, and an orange phosphor of 600 to 605 nm, a high average color rendering index close to 90 can be obtained. have. As the color rendering index rises, when the white LED device of the present invention is used as a BLU of the LCD, color reproducibility is improved and it is more suitable to realize an LCD display closer to the full color.
또한 실시예의 백색 LED 장치는 연색성을 개선할 뿐만 아니라, 종래 황화물 계 형광체에 비하여 온도 상승에 따른 재료적 안정성이 우수하여 신뢰성과 수명이 개선된다. 고습 환경에서의 습도에 대한 추가적 내성을 향상시키기 위해, 실리카등의 투명 코팅물을 형광체 입자에 코팅시킬 수도 있다. 이에 더하여, 기본적으로 '청색 LED와 그 위에 배치된 녹색 및 오렌지색 형광체들의 조합'을 사용함으로써, (특히 종래의 RGB 3원색 LED를 이용한 백색 LED 장치에 비하여) 백색 균일도를 높일 수 있다. In addition, the white LED device of the embodiment not only improves the color rendering properties, but also has excellent material stability due to temperature rise compared to the conventional sulfide-based phosphors, thereby improving reliability and lifespan. To improve further resistance to humidity in high humidity environments, transparent coatings such as silica may be coated on the phosphor particles. In addition, by using 'combination of blue LEDs and green and orange phosphors disposed thereon' basically, white uniformity can be increased (particularly compared to white LED devices using conventional RGB tri-color LEDs).
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 예컨대, 도 3의 실시예와 달리, 별도의 패키지 본체 없이, 청색 LED 칩을 PCB 기판에 직접 실장하고, 금형을 이용해 그 실장된 LED 칩을 투명 수지로 도포할 수도 있다. The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims, and various forms of substitution, modification, and within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes are possible. For example, unlike the embodiment of FIG. 3, a blue LED chip may be directly mounted on a PCB substrate without a separate package body, and the mounted LED chip may be coated with a transparent resin using a mold.
도 1은 종래의 백색 LED 장치의 개략적 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional white LED device.
도 2는 종래의 백색 LED 장치들의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing emission spectra of conventional white LED devices.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 LED 장치의 개략적인 단면도이다. 3 is a schematic cross-sectional view of a white LED device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 실시예 및 비교예의 백색 LED 장치의 발광 스펙트럼들을 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing emission spectra of the white LED device of Examples and Comparative Examples.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 백색 LED 장치 102 : 패키지 본체100: white LED device 102: package body
102a : 반사컵 104 : 녹색 형광체102a: reflection cup 104: green phosphor
105 : 청색 LED 칩 106 : 투광성 수지105: blue LED chip 106: translucent resin
108 : 오렌지색 형광체108: orange phosphor
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