KR100771772B1

KR100771772B1 - 백색 ｌｅｄ 모듈

Info

Publication number: KR100771772B1
Application number: KR1020060081151A
Authority: KR
Inventors: 유철희; 김일구; 한성연; 김형석; 함헌주
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2007-10-30
Anticipated expiration: 2026-08-25
Also published as: JP2013225708A; TW201244186A; US20080197366A1; US20080048193A1; TWI455374B; TWI359240B; TW200833998A; JP2008053691A; JP2008235921A; TW200812122A

Abstract

본 발명에 따른 백색 LED 모듈은, 회로기판과; 상기 회로기판 상에 배치된 청색 LED 칩과; 상기 회로기판 상에 배치되고 LED 칩 또는 형광체로 된 녹색 광원과; 상기 회로기판 상에 배치되고 LED 칩 또는 형광체로 된 적색 광원을 포함한다. 상기 녹색 광원 및 적색 광원 중 적어도 하나는 형광체이고, 상기 형광체는 상기 청색 LED 칩에 의해 여기되어 빛을 발한다. 상기 청색 LED 칩은 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 (0.0123, 0.5346), (0.0676, 0.4633) 및 (0.17319, 0.0048)로 이루어지는 삼각구역 안의 색으로 발광하고, 상기 녹색 광원은 (0.025, 0.5203), (0.4479, 0.541) 및 (0.0722, 0.7894)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광하고, 상기 적색 광원은 (0.556, 0.4408), (0.6253, 0.3741) 및 (0.7346, 0.2654)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광한다.

발광 다이오드, LED, 형광체, 백색

Description

백색 ＬＥＤ 모듈{WHITE LIGHT LED MODULE}

도 1은 종래의 백라이트 유닛용 백색 LED 모듈의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 백색 LED 모듈의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 100' 200, 200' 300, 400, 500, 500': 백색 발광 LED 모듈

101, 101': 회로기판 104: 청색 LED 칩

106: 녹색 LED 칩 108: 적색 LED 칩

116: 녹색 형광체 118: 적색 형광체

130, 131, 132, 133: 수지 포장부 105, 115, 125, 135: 패키지 본체

본 발명은 백라이트 유닛에 이용될 수 있는 백색 LED 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색균일성 및 색재현성이 우수할 뿐만 아니라 제작이 용이하고 제조 단가가 절감된 백색 LED 모듈에 관한 것이다.

최근 화상표시장치의 박형화, 고성능화 경향에 따라, TV, 모니터 등에 액정 표시장치(LCD 디스플레이)가 많이 사용되고 있다. 액정 패널은 스스로 빛을 내지 못하기 때문에, 백라이트 유닛(Backlight Unit: 이하, BLU 라고도 함)이라고 하는 별도의 광원 유닛을 필요로 한다. BLU용의 백색 광원으로는 종래부터 냉음극 형광 램프(CCFL)가 사용되어 왔으나, 최근에는 색상 표현 및 소비전력 등의 측면에서 유리한 'LED 소자를 사용한 백색 광원 모듈(백색 LED 모듈)'이 주목 받고 있다.

기존의 BLU용 백색 LED 모듈은, 청, 녹 및 적색 LED 광원을 회로 기판 상에 배열함으로써 구현된다. 이러한 한 예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 백색 LED 모듈(10)은 PCB 등이 회로기판(11) 상에 배열된 청(B), 녹(G) 및 적색(R) LED 칩(14, 16, 18)을 포함한다. 각각의 LED 칩(14, 16, 18)은 회로기판(11) 상에 탑재된 각각의 패키지 본체(13, 15, 17) 내에 실장되어 있다. 이러한 R, G, B의 LED 패키지는 기판 상에 반복해서 배열될 수 있다. 이와 같이 R, G, B의 3원색 LED 칩을 사용하는 백색 LED 모듈(10)은, 색재현성이 비교적 우수하고 청, 녹 및 적색 LED의 광량 조절에 의해 전체적인 출력광 제어가 가능하다는 장점을 가지고 있다.

그러나, 상기한 백색 LED 모듈(10)에 따르면, R, G, B 광원(LED)이 서로 떨어져 있어서 색균일성(color uniformity)에 문제가 발생할 수 있다. 또한 단위 구역의 백색광을 얻기 위해 최소한 R, G, B의 3개 LED 칩이 필요하므로, 개별 컬러의 LED를 구동하고 제어하기 위해 회로 구성이 복잡해지고(이에 따라 회로 비용도 커짐) 패키지 제작 비용도 높아진다.

백색 LED 모듈의 다른 구현 방식으로서, 청색(B) LED와 이에 의해 여기되는 황색(Y) 형광체를 사용하는 방안이 제안되었다. 이러한 '청색 LED + 황색 형광체'의 조합을 이용한 백색 LED 모듈은 회로 구성이 간단하고 가격이 저렴하다는 장점을 가지고 있으나 장파장에서의 낮은 광강도로 인해 색재현성이 좋지 않다. 따라서, 우수한 색재현성과 색균일성을 갖는 최적의 백색광을 출력할 수 있는 저비용 고품질의 백색 LED 모듈이 요구된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 우수한 색균일성 및 색재현성을 갖는 최적의 백색광을 출력할 뿐만 아니라 그 제작 비용이 비교적 저렴한 백색 LED 모듈을 제공하는 것이다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백색 LED 모듈은, 회로기판과; 상기 회로기판 상에 배치된 청색 LED 칩과; 상기 회로기판 상에 배치되고 LED 칩 또는 형광체로 된 녹색 광원과; 상기 회로기판 상에 배치되고 LED 칩 또는 형광체로 된 적색 광원을 포함하되, 상기 녹색 광원 및 적색 광원 중 적어도 하나는 형광체이고, 상기 형광체는 상기 청색 LED 칩에 의해 여기되어 빛을 발하고, 상기 청색 LED 칩은 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 (0.0123, 0.5346), (0.0676, 0.4633) 및 (0.17319, 0.0048)로 이루어지는 삼각구역 안의 색으로 발광하고, 상기 녹색 광원은 (0.025, 0.5203), (0.4479, 0.541) 및 (0.0722, 0.7894)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광하고, 상기 적색 광원은 (0.556, 0.4408), (0.6253, 0.3741) 및 (0.7346, 0.2654)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광한다. 상기 청색 LED, 녹색 광원 및 적색 광원의 빛이 혼색됨으로써 백색광을 발하게 된다.

상기 각각의 LED 칩은 상기 회로기판 상에 직접 실장될 수도 있고, 상기 회로기판 상에 탑재된 패키지 본체(의 반사컵) 내에 실장될 수도 있다. 상기 적색 광원으로서 적색 형광체를 사용할 경우, 상기 적색 형광체는 질화물계 형광체인 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 상기 녹색광원은 녹색 LED 칩이고, 상기 적색 광원은 적색 형광체이다. 일 실시형태에 따르면, 상기 청색 LED 칩 및 녹색 LED 칩은 상기 회로기판 상에 직접 실장되고, 상기 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩과 녹색 LED 칩을 둘다 덮을 수 있다.

다른 실시형태에 따르면, 상기 청색 LED 칩 및 녹색 LED 칩은 상기 회로 기판 상에 직접 실장되고, 상기 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩만을 덮을 수 있다.

또 다른 실시형태에 따르면, 상기 백색 LED 모듈은 상기 회로기판 상에 탑재되고 반사컵을 갖는 적어도 하나의 패키지 본체를 더 포함하되, 상기 청색 LED 칩과 녹색 LED 칩은 상기 적어도 하나의 패키지 본체의 상기 반사컵 내에 실장될 수 있다.

상기 청색 및 녹색 LED 칩은 하나의 패키지 본체의 반사컵 내에 함께 실장되고, 상기 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 및 녹색 LED 칩을 둘다 덮을 수 있다. 이와 달리, 상기 청색 및 녹색 LED 칩 각각은, 개개의 패키지 본체의 반사컵 내에 별도로 실장되고, 상기 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩을 덮을 수 있다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 상기 녹색 광원은 녹색 형광체이고, 상기 적 색 광원은 적색 LED칩이다. 일 실시형태에 따르면, 상기 청색 LED 칩 및 적색 LED 칩은 상기 회로기판 상에 직접 실장되고, 상기 녹색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩과 적색 LED 칩을 둘다 덮을 수 있다.

다른 실시형태에 따르면, 상기 청색 LED 칩 및 적색 LED 칩은 상기 회로기판 상에 직접 실장되고, 상기 녹색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩만을 덮을 수 있다.

또 다른 실시형태에 따르면, 상기 백색 LED 모듈은 상기 회로기판 상에 탑재되고 반사컵을 갖는 적어도 하나의 패키지 본체를 더 포함하되, 상기 청색 LED 칩과 적색 LED 칩은 상기 적어도 하나의 패키지 본체의 상기 반사컵 내에 실장될 수 있다.

상기 청색 및 적색 LED 칩은 하나의 패키지 본체의 반사컵 내에 함께 실장되고, 상기 녹색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 및 적색 LED 칩을 둘다 덮을 수 있다. 이와 달리, 상기 청색 및 적색 LED 칩 각각은, 개개의 패키지 본체의 반사컵 내에 별도로 실장되고, 상기 녹색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩을 덮을 수 있다.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 상기 녹색 광원은 녹색 형광체이고, 상기 적 색 광원은 적색 형광체이다. 일 실시형태에 따르면, 상기 청색 LED 칩은 상기 회로기판 상에 직접 실장되고, 상기 녹색 및 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩을 덮을 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 상기 백색 LED 모듈은 상기 회로기판 상에 탑재되고 반사컵을 갖는 패키지 본체를 더 포함하되, 상기 청색 LED 칩은 상기 반사컵 내에 실장되고, 상기 녹색 및 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩을 덮을 수 있다.

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. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 백색 LED 모듈을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 백색 LED 모듈(100)은 PCB 등의 회로기판(101)과, 그 위에 배치된 청색(B) LED 칩(104)과, 녹색(G) LED 칩(106)과, 적색(R) 형광체를 포함한다. 특히 본 실시형태에서는, LED 칩들(104, 106)이 회로기판(101) 상에 직접 실장되어 있다. 청색 및 녹색 LED 칩(104, 106)을 둘다 덮고 있는 반구형상의 수지 포장부(130)에는 적색 형광체(118)가 함유되어 있다. 수지 포장부(130)는 LED 칩(104, 106)과 그의 연결부를 보호하는 역할을 할 뿐만 아니라 일종의 렌즈 역할도 한다. 이러한 칩 온 보드(Chip-On-Board) 방식을 사용함으로써 각 LED 광원으로부터 보다 큰 지향각을 용이하게 얻을 수 있게 된다. 청색 및 녹색 LED 칩(104, 106)과 적색 형광체(118)로 이루어진 단위 구역의 백색 광원부(150)가 회로기판(101) 상에 반복 배열됨으로써 원하는 면적의 면광원 또는 선광원을 형성할 수 있다.

백색 LED 모듈(100)의 동작 중에, 상기 청색 LED 칩(104)과 녹색 LED 칩(106)은 각각 청색광 및 녹색광을 발한다. 청색 LED 칩(104)은 370 내지 470nm의 파장 범위를 가질 수 있다. 적색 형광체(118)는 주로 청색 LED 칩(104)으로부터 나오는 빛에 의해 여기되어 적색광을 발한다. 바람직하게는, 상기 적색 형광체는 질화물계 형광체이다. 질화물계 형광체는 기존의 황화물계 형광체보다 열, 수분 등의 외부 환경에 대한 신뢰성이 우수할 뿐만 아니라 변색 위험이 작다.

상기한 청색 및 녹색 LED 칩(104, 106)으로부터 나온 청색광 및 녹색광과, 적색 형광체(118)로부터 나온 적색광이 혼색됨으로써 백색광을 출력하게 된다. 우수한 색재현성의 최적화된 백색광을 출력하기 위해, 상기한 청색광원(청색 LED 칩(104)), 녹색광원(녹색 LED 칩(106)) 및 적색광원(적색 형광체(118))는, CIE 1931(standard colorimetric system 1931) 색좌표계를 기준으로 특정한 삼각구역 안에 있는 색을 발한다.

구체적으로 말해서, 청색 LED 칩(104)은, CIE 1931 색좌표계를 기준으로 (0.0123, 0.5346), (0.0676, 0.4633) 및 (0.17319, 0.0048)로 이루어지는 삼각구역 안의 색으로 발광한다. 녹색 LED 칩(106)은 상기 색좌표계를 기준으로 (0.025, 0.5203), (0.4479, 0.541) 및 (0.0722, 0.7894)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광한다. 적색 형광체(118)는 상기 색좌표계를 기준으로 (0.556, 0.4408), (0.6253, 0.3741) 및 (0.7346, 0.2654)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광한다. 이러한 삼각구역 안의 색을 갖는 3원색이 혼색됨으로써, 자연광에 가까운, 색재현성이 우수한 최적의 백색광을 얻을 수 있게 된다.

상기한 백색 LED 모듈(100)에 따르면, R, G, B LED 칩을 사용한 종래의 백색 LED 모듈과 달리, 필요한 LED 칩 수가 줄어들 뿐만 아니라 LED 칩의 종류도 2가지(청색 및 녹색 LED)만으로 감소된다. 이에 따라, 패키지 제작 비용이 절감될 뿐만 아니라 구동 회로도 간단하게 된다. 또한, 단지 2개의 LED 칩과 이를 덮는 형광체를 통해서 단위 구역의 백색광를 구현하기 때문에, 종래의 R, G, B LED 칩을 사용한 경우에 비하여 색균일성이 우수하다. 더욱이, 상기 백색 LED 모듈(100)은 녹색 LED 칩(106)과 적색 형광체(118)를 통해 장파장대에서 충분한 강도를 얻을 수 있기 때문에, 종래 '청색 LED 칩과 황색 형광체'의 조합에 의한 백색 LED 모듈에 비하여 크게 향상된 색재현성을 나타낸다.

특히, 상기한 바와 같이 백색광을 출력하기 위해 청색 및 녹색 LED 칩과 적 색 형광체를 사용할 경우, 적색 LED 칩의 열적 열화에 의한 전체 색균일성의 저하 현상을 효과적으로 억제할 수 있다. 적색 LED 칩은 청색 또는 녹색 LED 칩에 비하여 열에 약하기 때문에, 일정시간 사용 후에는 적색 LED 칩의 광효율이 다른 LED 칩들에 비하여 두드러지게 저하된다. 따라서, 단위 구역의 백색광을 얻기 위해 R, G, B LED 칩을 사용할 경우, 사용중 발생하는 열에 의해 적색 LED 칩의 광효율 저하로 인하여 색균일성(color uniformity)이 크게 떨어지는 문제가 있다. 그러나, 본 실시형태에서는, 적색 LED 칩 대신에 적색 형광체(특히 질화물계 적색 형광체)가 사용되기 때문에 열에 의한 색균일성 저하 문제가 크게 개선된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈(200)을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3을 참조하면, 전술한 실시형태(도 2 참조)와 달리, 서로 분리된 수지 포장부(131, 132)가 청색 LED 칩(104)과 녹색 LED 칩(106)을 개별적으로 덮고 있다. 즉, 적색 형광체(118)를 함유한 수지 포장부(131)는 청색 LED 칩(104)만을 덮고 있으며, (형광체를 함유하지 않은) 투명 수지 포장부(132)는 녹색 LED 칩(106)을 덮고 있다. 백색 LED 모듈(200)은, 각 칩을 개별적으로 덮고 있는 수지 포장부외에는, 전술한 도 2의 백색 LED 모듈(100) 구성과 같은 구성을 갖는다.

적색 형광체(118)는 청색 LED 칩(104)에서 나온 빛에 의해 여기되어 적색광을 방출한다. 청색 및 녹색 LED 칩(104, 106)에서 나온 청색광 및 녹색광과, 적색 형광체에서 나온 적색광에 의해서 백색광을 출력하게 된다. '청색 LED 칩 및 적색 형광체'의 제1 광원부(161)와 '녹색 LED 칩'의 제2 광원부(162)가 기판(101) 상에 반복 배열됨으로써, 원하는 면적의 면광원 또는 선광원을 형성할 수 있다.

이 실시형태에서도 CIE 색좌표계 상에서 상기한 삼각구역 안의 색으로 3원색을 발광하고 장파장대에서 충분한 광강도를 나타내기 때문에, 백색 LED 모듈(200)은 우수한 색재현성을 갖는 최적의 백색광을 출력하게 된다. 또한 필요한 LED 칩 수와 패키지 비용이 감소되고, 구동 회로의 구성이 단순하며, 색균일성이 우수하다. 더욱이, 적색 LED 칩 대신에 적색 형광체를 사용함으로써, 사용중 열에 의한 색균일성의 저하 문제가 현저히 개선된다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈(300)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 이 실시형태에서는, 녹색 LED 칩 대신에 녹색 형광체(116)를 사용하고, 적색 형광체 대신에 적색 LED 칩(108)을 사용한다.

도 4를 참조하면, 회로기판(101) 상에 청색 LED 칩(104)과 적색 LED 칩(108)이 직접 실장되어 있다. 또한 녹색 형광체(116)를 함유한 반구 형상의 수지 포장부(130')가 청색 LED 칩(104) 및 적색 LED 칩(108)을 둘다 덮고 있다. 이 녹색 형광체(116)는 청색 LED 칩(104)에 의해 여기되어 녹색광을 발한다. 원하는 면적의 면광원 또는 선광원을 얻기 위해, '청색 LED 칩과 적색 LED 칩과 녹색 형광체'로 구성된 단위 구역의 광원부(151)가 기판(101) 상에 반복하여 배열될 수 있다.

상기한 3원색의 광원(104, 116, 108)으로부터 나온 청색, 녹색 및 적색광이 혼색됨으로써 백색광을 출력하게 된다. 우수한 색재현성의 최적화된 백색광을 출력하기 위해, 청색 LED 칩(104), 녹색 형광체(116)) 및 적색 LED 칩(118)은, CIE 1931 색좌표계를 기준으로 전술한 특정한 삼각구역 안에 있는 색을 발한다.

즉, 청색 LED 칩(104)은 상기 색좌표계를 기준으로 (0.0123, 0.5346), (0.0676, 0.4633) 및 (0.17319, 0.0048)로 이루어지는 삼각구역 안의 색으로 발광하고, 적색 LED 칩(108)은 상기 색좌표계를 기준으로 (0.556, 0.4408), (0.6253, 0.3741) 및 (0.7346, 0.2654)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광한다. 또한 녹색 형광체(116)는 상기 색좌표계를 기준으로 (0.025, 0.5203), (0.4479, 0.541) 및 (0.0722, 0.7894)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광한다. 이러한 삼각구역 안의 색을 갖는 3원색이 혼색됨으로써, 자연광에 가까운, 색재현성이 우수한 최적의 백색광을 얻을 수 있게 된다.

상기한 백색 LED 모듈(300)에 따르면, R, G, B LED 칩을 사용한 종래의 백색 LED 모듈과 달리, 필요한 LED 칩 수가 줄어들 뿐만 아니라 LED 칩의 종류도 2가지(청색 및 적색 LED)만으로 감소된다. 이에 따라, 패키지 제작 비용이 절감될 뿐만 아니라 구동 회로도 간단하게 된다. 또한, 단지 2개의 LED 칩과 이를 덮는 형광체 를 통해서 단위 구역의 백색광를 구현하기 때문에, 종래의 R, G, B LED 칩을 사용한 경우에 비하여 색균일성이 우수하다. 더욱이, 상기 백색 LED 모듈(300)은 적색 LED 칩(108)과 녹색 형광체(116)를 통해 장파장대에서 충분한 강도를 얻을 수 있기 때문에, 종래 '청색 LED 칩과 황색 형광체'의 조합에 의한 백색 LED 모듈에 비하여 크게 향상된 색재현성을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈(400)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 도 4의 실시형태와 달리, 서로 분리된 수지 포장부(131', 132')가 청색 LED 칩(104)과 적색 LED 칩(108)을 개별적으로 덮고 있다. 즉, 녹색 형광체(116)를 함유한 수지 포장부(131')는 청색 LED 칩(104)만을 덮고 있으며, (형광체를 함유하지 않은) 투명 수지 포장부(132')는 적색 LED 칩(108)을 덮고 있다. 백색 LED 모듈(400)은, 각 칩을 개별적으로 덮고 있는 수지 포장부외에는, 도 4의 백색 LED 모듈(300)의 구성과 같은 구성을 갖는다.

녹색 형광체(116)는 청색 LED 칩(104)에서 나온 빛에 의해 여기되어 녹색광을 방출한다. 청색 및 적색 LED 칩(104, 108)에서 나온 청색광 및 적색광과, 녹색 형광체에서 나온 녹색광에 의해서 백색광을 출력하게 된다. '청색 LED 칩 및 녹색 형광체'의 제1 광원부(163)와 '적색 LED 칩'의 제2 광원부(164)가 기판(101) 상에 반복 배열됨으로써, 원하는 면적의 면광원 또는 선광원을 형성할 수 있다.

이 실시형태에서도 CIE 색좌표계 상에서 상기한 삼각구역 안의 색으로 3원색을 발광하고 장파장대에서 충분한 광강도를 나타내기 때문에, 백색 LED 모듈(400)은 우수한 색재현성을 갖는 최적의 백색광을 출력하게 된다. 또한 필요한 LED 칩 수와 패키지 비용이 감소되고, 구동 회로의 구성이 단순하며, 색균일성이 우수하다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 6을 참조하면, 백색 LED 모듈(500)은 회로기판(101) 상에 배치된 청색 LED 칩(104)과, 녹색 형광체(116) 및 적색 형광체(118)를 포함한다. 청색 LED 칩(104)은 기판(101) 상에 직접 실장되고, 녹색 및 적색 형광체(116, 118)를 함유한 반구 형상의 수지 포장부(133)가 청색 LED 칩(104)을 덮고 있다. 이러한 칩 온 보드 방식의 LED 모듈을 사용함으로써 LED 광원으로부터 큰 지향각을 용이하게 얻을 수 있다. 원하는 면적의 면광원 또는 선광원을 얻기 위해, '청색 LED 칩(104)과 녹색 및 적색 형광체(116, 118)'의 광원부(170)가 기판(101) 상에 반복 배열될 수 있다.

수지 포장부(133)에 함유된 녹색 및 적색 형광체(116, 118)는, 청색 LED 칩(104)에 의해 여기되어 녹색광 및 적색광을 각각 발한다. 이 녹색광 및 적색광과 (청색 LED 칩으로부터 나온) 청색광이 혼색되어 백색광을 출력하게 된다. 이 실시형태에서도, 색재현성이 우수한 최적의 백색광을 출력하기 위해, 3원색의 각 광 원(104, 116, 118)은 색좌표계 상에서 상기한 삼각구역 안의 색으로 발광한다.

즉, 청색 LED 칩(104)은 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 (0.0123, 0.5346), (0.0676, 0.4633) 및 (0.17319, 0.0048)로 이루어지는 삼각구역 안의 색으로 발광한다. 녹색 형광체(116)는 상기 색좌표계를 기준으로 (0.025, 0.5203), (0.4479, 0.541) 및 (0.0722, 0.7894)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광하고, 적색 형광체(118)는 상기 색좌표계를 기준으로 (0.556, 0.4408), (0.6253, 0.3741) 및 (0.7346, 0.2654)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광한다.

백색 LED 모듈(500)에 따르면, R, G, B LED 칩을 사용한 종래의 백색 LED 모듈과 달리, 필요한 LED 칩 수가 줄어들 뿐만 아니라 LED 칩의 종류도 1가지(청색 LED 칩)만으로 감소된다. 이에 따라, 패키지 제작 비용이 크게 절감될 뿐만 아니라 구동 회로도 매우 간단하게 된다. 또한, 단지 1개의 LED 칩과 이를 덮는 형광체 혼합물을 통해서 단위 구역의 백색광를 구현하기 때문에, 종래의 R, G, B LED 칩을 사용한 경우에 비하여 색균일성이 우수하다. 더욱이, 상기 백색 LED 모듈(500)은 적색 형광체(118)과 녹색 형광체(116)를 통해 장파장대에서 충분한 강도를 얻을 수 있기 때문에, 종래 '청색 LED 칩과 황색 형광체'의 조합에 의한 백색 LED 모듈에 비하여 크게 향상된 색재현성을 나타낸다. 더욱이, 적색 LED 칩 대신에 적색 형광체를 사용함으로써, 열에 의한 적색 LED 칩의 광효율 저하 문제 및 이에 따른 색균일성의 저하 문제가 개선된다.

이상 설명한 실시형태들에서는, 각각의 LED 칩이 회로기판 상에 직접 실장되어 있지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, LED 칩이 회로기판 상에 탑재된 패키지 본체에 실장될 수도 있다. 별도의 패키지 본체를 사용한 실시형태들이 도 7 내지 도 9에 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 백색 LED 모듈(100')은, 도 2의 실시형태와 마찬가지로, 청색 및 녹색 LED 칩(104, 106)과 적색 형광체(118)를 포함한다. 회로기판(101') 상에는 오목한 반사컵을 갖는 패키지 본체(105)가 탑재되어 있다. 청색 LED 칩(104)과 녹색 LED 칩(106)은 패키지 본체(105)의 반사컵 내에 함께 실장되어 있고, 적색 형광체(118)를 함유한 수지 포장부(130'')가 청색 및 녹색 LED 칩(104, 106)을 둘다 덮고 있다. 원하는 면적의 면광원 또는 선광원을 얻기 위해, '청색 및 녹색 LED 칩(104, 106)과 적색 형광체(118)'을 포함하는 청색 LED 패키지(150')가 기판(101') 상에 반복 배열될 수 있다.

도 8을 참조하면, 백색 LED 모듈(200')은, 도 3의 실시형태와 유사하게, 서로 분리된 LED 광원부 또는 패키지(161', 162')를 포함한다. 청색 LED 칩(104)은 패키지 본체(115)의 반사컵에 실장되고, 녹색 LED 칩(106)은 다른 패키지 본체(125)의 반사컵에 실장된다. 적색 형광체(118)를 함유한 수지 포장부(131'')는 청색 LED 칩(104)을 덮으며, (형광체를 함유하지 않은) 투명 수지 포장부(132'')는 녹색 LED 칩(106)을 덮는다. 원하는 면적의 면광원 또는 선광원을 얻기 위해, '청 색 LED 칩(104)과 적색 형광체(118)'를 포함하는 LED 패키지(161')와 '녹색 LED 칩(106)'을 포함하는 LED 패키지(162')가 기판(101') 상에 반복 배열될 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 백색 LED 모듈(500')을 나타내는 단면도이다. 도 9를 참조하면, 백색 LED 모듈(500')은, 도 6의 실시형태와 마찬가지로, 청색 LED 칩(104)과 녹색 형광체(116)와 적색 형광체(118)를 포함한다. 기판(101') 상에는 반사컵을 갖는 패키지 본체(135)가 탑재되어 있으며, 청색 LED 칩(104)은 이 패키지 본체(135)의 반사컵 내에 실장된다. 녹색 및 적색 형광체(116, 118)를 함유한 수지 포장부(133')가 청색 LED 칩(104)을 덮는다. 원하는 면적의 면광원과 선광원을 얻기 위해, '청색 LED 칩(104)과 녹색 및 적색 형광체(116, 118)'를 포함한 LED 패키지(171')가 기판(101') 상에 반복 배열될 수 있다.

도 2, 3 및 6의 실시형태와 마찬가지로, 상기한 백색 LED 모듈(100', 200', 500')은 우수한 색재현성을 갖는 최적의 백색광을 출력하게 된다. 또한 필요한 LED 칩 수와 패키지 비용이 감소되고, 구동 회로의 구성이 단순하며, 색균일성이 우수하다. 특히, 적색 LED 대신에 적색 형광체를 사용함으로써, 사용중 열에 의한 색균일성 저하 문제가 크게 억제된다.

도 7 내지 9 외에도, 청색 및 적색 LED 칩과 녹색 형광체를 사용하여 LED 패 키지를 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8의 백색 LED 모듈(100', 200') 구성에 있어서 녹색 LED 칩(106) 대신에 적색 LED 칩(108)을 사용하고 적색 형광체(118) 대신에 녹색 형광체(116)를 사용할 수도 있다.

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.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 우수한 색재현성을 갖는 최적의 백색광을 출력하게 된다. 또한 백색 LED 모듈에 필요한 LED 칩 수와 패키지 비용이 감소되고, 구동 회로의 구성이 단순하며, 색균일성이 우수하다. 더욱이, 적색 LED 칩 대신에 적색 형광체를 사용할 경우, 열에 의한 적색 LED 칩의 광효율 저하 문제 및 이에 따른 색균일성의 저하 문제가 개선된다. 특히, 장시간 사용시에도 양호한 색균일성을 안정적으로 확보할 수 있다.

Claims

회로기판;

상기 회로기판 상에 배치된 청색 LED 칩;

상기 회로기판 상에 배치되고 LED 칩 또는 형광체로 된 녹색 광원; 및

상기 회로기판 상에 배치되고 LED 칩 또는 형광체로 된 적색 광원을 포함하되,

상기 녹색 광원 및 적색 광원 중 적어도 하나는 형광체이고, 상기 형광체는 상기 청색 LED 칩에 의해 여기되어 빛을 발하고, 상기 청색 LED, 녹색 광원 및 적색 광원의 빛은 혼색되어 백색광을 발하며,

상기 청색 LED 칩은 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 (0.0123, 0.5346), (0.0676, 0.4633) 및 (0.17319, 0.0048)로 이루어지는 삼각구역 안의 색으로 발광하고, 상기 녹색 광원은 상기 색좌표계를 기준으로 (0.025, 0.5203), (0.4479, 0.541) 및 (0.0722, 0.7894)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광하고, 상기 적색 광원은 상기 색좌표계를 기준으로 (0.556, 0.4408), (0.6253, 0.3741) 및 (0.7346, 0.2654)로 이루어진 삼각구역 안의 색으로 발광하는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제1항에 있어서,

상기 각각의 LED 칩은 상기 회로기판 상에 직접 실장된 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제1항에 있어서,

상기 기판 상에 탑재되고 반사컵을 갖는 적어도 하나의 패키지 본체를 더 포함하되, 상기 각각의 LED 칩은 상기 패키지 본체의 반사컵 내에 실장된 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제1항에 있어서,

상기 적색 광원은 적색 질화물계 형광체인 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제1항에 있어서,

상기 녹색광원은 녹색 LED 칩이고, 상기 적색 광원은 적색 형광체인 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제5항에 있어서,

상기 청색 LED 칩 및 녹색 LED 칩은 상기 회로기판 상에 직접 실장되고, 상기 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩과 녹색 LED 칩을 둘다 덮는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제5항에 있어서,

상기 청색 LED 칩 및 녹색 LED 칩은 상기 회로 기판 상에 직접 실장되고, 상기 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩만을 덮는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제5항에 있어서,

상기 회로기판 상에 탑재되고 반사컵을 갖는 적어도 하나의 패키지 본체를 더 포함하되, 상기 청색 LED 칩과 녹색 LED 칩은 상기 적어도 하나의 패키지 본체의 반사컵 내에 실장된 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제8항에 있어서,

상기 청색 및 녹색 LED 칩은 하나의 패키지 본체의 반사컵 내에 함께 실장되 고, 상기 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 및 녹색 LED 칩을 둘다 덮는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제8항에 있어서,

상기 청색 및 녹색 LED 칩 각각은 개개의 패키지 본체의 반사컵 내에 별도로 실장되고, 상기 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩을 덮는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제1항에 있어서,

상기 녹색 광원은 녹색 형광체이고, 상기 적색 광원은 적색 LED칩인 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제11항에 있어서,

상기 청색 LED 칩 및 적색 LED 칩은 상기 회로기판 상에 직접 실장되고, 상기 녹색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩과 적색 LED 칩을 둘다 덮는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제11항에 있어서,

상기 청색 LED 칩 및 적색 LED 칩은 상기 회로기판 상에 직접 실장되고, 상기 녹색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩만을 덮는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제11항에 있어서,

상기 회로기판 상에 탑재되고 반사컵을 갖는 적어도 하나의 패키지 본체를 더 포함하되, 상기 청색 LED 칩과 적색 LED 칩은 상기 적어도 하나의 패키지 본체의 반사컵 내에 실장된 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제14항에 있어서,

상기 청색 및 적색 LED 칩은 하나의 패키지 본체의 반사컵 내에 함께 실장되고, 상기 녹색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 및 적색 LED 칩을 둘다 덮는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제14항에 있어서,

상기 청색 및 적색 LED 칩 각각은 개개의 패키지 본체의 반사컵 내에 별도로 실장되고, 상기 녹색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩을 덮는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제1항에 있어서,

상기 녹색 광원은 녹색 형광체이고, 상기 적색 광원은 적색 형광체인 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제17항에 있어서,

상기 청색 LED 칩은 상기 회로기판 상에 직접 실장되고, 상기 녹색 형광체 및 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩을 덮는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모듈.
제17항에 있어서,

상기 회로기판 상에 탑재되고 반사컵을 갖는 패키지 본체를 더 포함하되, 상기 청색 LED 칩은 상기 반사컵 내에 실장되고, 상기 녹색 형광체 및 적색 형광체를 함유한 수지 포장부가 상기 청색 LED 칩을 덮는 것을 특징으로 하는 백색 LED 모 듈.