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KR101948220B1 - 조명 장치 - Google Patents

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KR101948220B1
KR101948220B1 KR1020110084257A KR20110084257A KR101948220B1 KR 101948220 B1 KR101948220 B1 KR 101948220B1 KR 1020110084257 A KR1020110084257 A KR 1020110084257A KR 20110084257 A KR20110084257 A KR 20110084257A KR 101948220 B1 KR101948220 B1 KR 101948220B1
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light emitting
light
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blue
led chip
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박종찬
김영진
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예는 조명 장치에 관한 것이다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 기판 및 상기 기판 상에 배치된 청색 발광 소자와 적색 발광 소자를 갖는 광원부; 및 상기 광원부 상에 배치되고, 상기 청색 발광 소자와 상기 적색 발광 소자로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 황색 형광체와 녹색 형광체를 갖는 광 여기 판;을 포함하고, 상기 광 여기 판을 통과한 광은 CIE 1931 색도 다이어그램의 5개의 x, y 좌표들을 잇는 영역 내에 존재하고, 상기 5개의 x, y 좌표는 (0.31, 0.28), (0.29, 0.35), (0.38, 0.43), (0.48, 0.44) 및 (0.45, 0.37)이고, CIE 1931 색도 다이어그램에서, 상기 청색 발광 소자에서 방출되어 상기 광 여기 판을 통과한 광의 색점과 상기 적색 발광 소자에서 방출된 광의 색점을 잇는 선분은, 2500K에서 4500K 사이의 흑체 곡선과 교차한다.

Description

조명 장치{LIGHTING DEVICE}
실시 예는 조명 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 전류를 광으로 전환하는 공지된 반도체 장치이다. 다양한 발광 다이오드가 광범위한 목적으로 다양한 분야에 사용되고 있다. 더 구체적으로, 발광 다이오드는 p-n 접합 구조물을 가로질러 전위차가 인가될 때 광(자외선, 가시광선 또는 적외선)을 발산하는 반도체 장치이다.
발광 다이오드는 반도체 활성(발광) 층의 전도대와 가전자대 사이의 밴드 갭을 가로질러 전자를 여기시킴으로써 빛을 발생시킨다. 전자 전이는 밴드 갭에 따라 변하는 파장의 광을 발생시킨다. 따라서, 발광 다이오드에 의해 발산되는 광의 색상(파장)은 발광 다이오드의 활성층의 반도체 재료에 따라 달라진다.
한국공개특허 제2009-0086455호(공개일: 2009.08.12)
실시 예는 다양한 CCT를 구현할 수 있는 조명 장치를 제공한다.
또한, 실시 예는 흑체 곡선 상의 색을 구현할 수 있는 조명 장치를 제공한다.
또한, 실시 예는 CRI를 향상시킬 수 있는 조명 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 기판 및 상기 기판 상에 배치된 청색 발광 소자와 적색 발광 소자를 갖는 광원부; 및 상기 광원부 상에 배치되고, 상기 청색 발광 소자와 상기 적색 발광 소자로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 황색 형광체와 녹색 형광체를 갖는 광 여기 판;을 포함하고, 상기 광 여기 판을 통과한 광은 CIE 1931 색도 다이어그램의 5개의 x, y 좌표들을 잇는 영역 내에 존재하고, 상기 5개의 x, y 좌표는 (0.31, 0.28), (0.29, 0.35), (0.38, 0.43), (0.48, 0.44) 및 (0.45, 0.37)이다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 기판 및 상기 기판 상에 배치된 청색 발광 소자, 적색 발광 소자 및 녹색 발광 소자를 갖는 광원부; 및 상기 광원부 상에 배치되고, 상기 청색 발광 소자, 상기 적색 발광 소자 및 상기 녹색 발광 소자로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 황색 형광체와 녹색 형광체를 갖는 광 여기 판;을 포함하고, 상기 광 여기 판을 통과한 광은 CIE 1931 색도 다이어그램의 5개의 x, y 좌표들을 잇는 영역 내에 존재하고, 상기 5개의 x, y 좌표는 (0.31, 0.28), (0.29, 0.35), (0.38, 0.43), (0.48, 0.44) 및 (0.45, 0.37)이다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 기판 및 상기 기판 상에 배치된 백색 발광 소자를 갖는 광원부; 및 상기 광원부 상에 배치되고, 상기 백색 발광 소자로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 녹색 형광체를 갖는 광 여기 판;을 포함하고, 상기 광 여기 판은 적색 형광체를 더 포함하며, 상기 광 여기 판을 통해 방출되는 광은 90 이상의 CRI를 갖는다.
실시 예에 따른 조명 장치를 사용하면, 다양한 CCT를 구현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 실시 예는 흑체 곡선 상의 색을 구현할 수 있는 이점이 있다.
또한, CRI를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 제1 실시 예에 따른 조명 장치의 광원부를 위에서 바라본 평면도.
도 3은 제1 실시 예에 따른 조명 장치의 CIE 1931 색도 다이어그램.
도 4 내지 도 6은 제1 실시 예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 스펙트럼 그래프.
도 7은 제2 실시 예에 따른 조명 장치의 광원부를 위에서 바라본 평면도.
도 8은 제2 실시 예에 따른 조명 장치의 CIE 1931 색도 다이어그램.
도 9 내지 도 11은 제2 실시 예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 스펙트럼 그래프.
도 12는 제3 실시 예에 따른 조명 장치의 광원부를 위에서 바라본 평면도.
도 13은 제3 실시 예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 스펙트럼 그래프.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는, 방열체(110), 광원부(130), 반사체(150) 및 광 여기 판(170)을 포함할 수 있다.
방열체(110)는 광원부(130)로부터의 열을 전달받고, 이를 방출할 수 있다.
방열체(110)는 광원부(130)가 배치되는 하나의 면을 갖는다. 여기서, 상기 면은 평평한 면일 수도 있고, 소정의 굴곡을 갖는 면일 수도 있다.
방열체(110)는 방열핀(115)을 가질 수 있다. 방열핀(115)은 방열체(110)의 일 측에서 외측방향으로 돌출 또는 연장된 것일 수도 있다. 방열핀(115)은 방열체(110)의 방열 면적을 넓힌다. 따라서, 방열핀(115)에 의해 실시 예에 따른 조명 장치는 방열 효율이 향상될 수 있다.
방열체(110)는 열 방출 효율이 뛰어난 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 방열체(110)의 재질은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
광원부(130)는 방열체(110) 위에 배치되고, 소정의 광을 방열체(110) 위로 방출한다.
광원부(130)는 기판(131)과 발광 소자(133)을 포함할 수 있다.
기판(131)은 일반적인 PCB, 금속 코어 PCB(MCPCB), 표준형 FR-4 PCB 또는 유연성 PCB 중 어느 하나일 수 있다. 기판(131)은 방열체(110)와 직접 접촉할 수 있다. 기판(131)은 방열체(110)의 일 면 상에 배치될 수 있다.
기판(131) 상에는 하나 이상의 발광 소자(133)들이 배치된다.
기판(131) 상에는 발광 소자로(133)로부터의 광을 용이하게 반사하기 위해, 광 반사 물질이 코팅 또는 증착될 수 있다.
기판(131)은 구조적 목적상 및/또는 방열체(110)로의 열 전달을 향상시키기 위해 선택적으로 방열 테이프 또는 방열 패드 등을 가질 수 있다.
발광 소자(133)는 기판(131) 상에 복수로 배치될 수 있다. 복수의 발광 소자(133)들은 같은 파장의 광을 방출할 수 있고, 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자(133)들은 같은 색상의 광을 방출할 수 있고, 서로 다른 색상의 광을 방출할 수 있다.
발광 소자(133)는 청색광을 방출하는 청색 발광 소자, 녹색광을 방출하는 녹색 발광 소자, 적색광을 방출하는 적색 발광 소자 및 백색광을 방출하는 백색 발광 소자 중 어느 하나일 수 있다.
발광 소자(133)는 발광 다이오드(LED) 칩(chip)을 포함할 수 있다. LED 칩은 가시광 스펙트럼의 청색광을 방출하는 청색 LED 칩, 녹색광을 방출하는 녹색 LED 칩 및 적색광을 방출하는 적색 LED 칩 중 어느 하나일 수 있다. 여기서, 청색 LED 칩은 약 430nm부터 480nm 범위에서 주 파장을 갖고, 녹색 LED 칩은 약 510nm부터 535nm 범위에서 주 파장을 갖고, 적색 LED 칩은 약 600nm부터 630nm 범위에서 주 파장을 갖는다.
발광 소자(133)는 형광체(phosphor)를 더 포함할 수 있다. 상기 형광체는 용매인 수지에 혼합되어 LED 칩을 덮은 것일 수 있다. 상기 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 황색 형광체는 청색 LED 칩으로부터의 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 540nm부터 585nm 범위에서 주 파장을 갖는 백색광을 방출할 수 있다. 상기 녹색 형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 510nm부터 535nm 범위에서 주 파장을 갖는 녹색광을 방출할 수 있다. 상기 적색 형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 600nm부터 650nm 범위에서 주 파장을 갖는 적색광을 방출할 수 있다.
상기 황색 형광체는 실리케이트계, 가넷계의 야그(YAG), 옥시나이트라이드계 형광체일 수 있다. 황색 형광체는 청색광에 응답하여 555nm ~ 585nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 황색 형광체는 Y3Al5O12:Ce3+(Ce:YAG), CaAlSiN3:Ce3+, Eu2+-SiAlON 계열 중에서 선택된 형광체, 및/또는 BOSE 계열 중에서 선택된 것일 수 있다. 황색 형광체는 또한 원하는 파장의 광 출력을 제공하기 위해 임의의 적합한 레벨로 도핑될 수 있다. Ce 및/또는 Eu가 약 0.1% 내지 약 20% 범위의 도펀트 농도로 형광체에 도핑될 수 있다. 적당한 형광체로는 Mitsubishi Chemical Company(Japan, Tokyo 소재), Leuchtstoffwerk Breitungen GmbH(Germany, Breitungen 소재) 및 Intermatix Company (California, Fremont 소재)의 제품을 이용할 수 있다.
상기 녹색 형광체는 실리케이트계, 나이트라이드계, 옥시나이트라이드계 형광체일 수 있다. 녹색 형광체는 청색광에 응답하여 510nm ~ 535nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.
상기 적색 형광체는 나이트라이드계, 설파이드계 형광체일 수 있다. 적색 형광체는 청색광에 응답하여 600nm ~ 650nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 적색 형광체는 CaAlSiN3:Eu2+및 Sr2Si5N8:Eu2+를 포함할 수 있다. 이 형광체는 양자 효율을 150℃ 이상의 온도에서 80% 이상으로 유지할 수 있다. 이용될 수 있는 다른 적색 형광체는 CaSiN2:Ce3+, CaSiN2:Eu2+는 물론 Eu2+-SiAlON 형광체 계열 중에서 선택된 형광체, 및/또는 (Ca,Si,Ba)SiO4:Eu2+(BOSE) 계열 중에서 선택된 형광체를 포함한다. 특히 Mitsubishi Chemical Company의 CaAlSiN:Eu2+형광체는 약 624nm의 주파장, 약 628nm의 피크 파장 및 약 100nm의 FWHM을 가질 수 있다.
복수의 발광 소자(133)들은 1) 청색 발광 소자들과 적색 발광 소자들이 조합된 것일 수 있고, 2) 청색 발광 소자들, 적색 발광 소자들 및 녹색 발광 소자들이 조합된 것일 수 있고, 3) 백색 발광 소자들로만 구성된 것일 수 있다. 위 1), 2), 3) 각각에 대해서는 광 여기 판(170)을 설명한 이후에 구체적으로 설명하도록 한다.
반사체(150)는 광원부(130)로부터의 광을 반사한다.
반사체(150)는 광원부(130)를 둘러싸며, 광원부(130)로부터의 광을 광 여기 판(170)으로 용이하게 반사할 수 있다.
반사체(150)는 광원부(130)로부터의 광을 반사하는 반사면을 가질 수 있다. 상기 반사면은 기판(131)과 실질적으로 수직을 이룰 수도 있고, 기판(131)의 상면과 둔각을 이룰 수도 있다. 상기 반사면은 광을 용이하게 반사할 수 있는 재료로 코팅 또는 증착된 것일 수 있다.
광 여기 판(170)은 광원부(130)로부터 광을 여기시킨다. 또한, 광 여기 판(170)은 광원부(130)에서 방출되어 반사체(150)에 반사된 광을 여기시킬 수 있다.
광 여기 판(170)은 광원부(130)로부터 소정 간격 이격되어 배치된다. 광 여기 판(170)은 광원부(130)로부터 소정 간격 이격 배치되기 위해, 반사체(150)의 상단부에 배치될 수 있다.
광 여기 판(170), 반사체(150) 및 방열체(110)에 의해, 믹싱 공간(160)이 형성될 수 있다. 믹싱 공간(160)은 광원부(130)에서 방출되는 또는 광원부(130)에서 방출되어 반사체(150)에서 반사된 광들이 믹싱되는 공간을 의미한다.
광 여기 판(170)은 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 상기 황색 형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 540nm부터 585nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출한다. 상기 녹색 형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 510nm부터 535nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출한다. 상기 적색 형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 600nm부터 650nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출한다.
이하에서는, 광원부(130)의 발광 소자(133)와 광 여기 판(170)에 따른 CRI 향상, CCT 변환 및 구현 색온도 범위를 설명하도록 한다.
<제 1 실시 예>
도 2는 제1 실시 예에 따른 조명 장치의 광원부를 위에서 바라본 평면도이다.
도 2를 참조하면, 기판(131) 상에 복수의 발광 소자(133)들이 어레이 형태로 배열될 수 있다.
발광 소자(133)는 제1 발광 소자(133a)를 갖는 제1 그룹과 제2 발광 소자(133b)를 갖는 제2 그룹을 포함할 수 있다. 제1 발광 소자(133a)들과 제2 발광 소자(133b)들은 균일하게 혼합되어 배치될 수 있다.
제1 그룹의 제1 발광 소자(133a)는 청색 발광 소자이고, 제2 그룹의 제2 발광 소자(133b)는 적색 발광 소자일 수 있다.
청색 발광 소자(133a)는 430nm ~ 480nm 범위에서 주 파장을 갖는 청색광을 방출하고, 적색 발광 소자(133b)는 600nm ~ 630nm 범위에서 주 파장을 갖는 적색광을 방출한다. 여기서, 청색 발광 소자(133a)는 청색 LED 칩으로 구현될 수 있고, 적색 발광 소자(133b)는 청색 LED 칩과 적색 형광체로 구현될 수 있다.
청색 발광 소자(133a)와 적색 발광 소자(133b)로 인가되는 전류 제어를 통해, 도 2에 도시된 발광 소자(133)들이 광을 방출하면, 방출된 광은 도 1에 도시된 믹싱 공간(160)에서 믹싱되어 도 1에 도시된 광 여기 판(170)으로 입사된다. 광 여기 판(170)은 입사되는 광에 응답하여 510nm ~ 585nm 범위의 주 파장을 갖는 광을 방출한다.
광 여기 판(170)을 통해 방출되는 광은 CIE 1931 색도 다이어그램 상의 2500K ~ 4500K 영역의 광을 흑체 곡선 상으로 이동시킬 수 있다. 즉, CCT를 변환시킬 수 있다. 또한, 구현된 CCT에서 90 이상의 CRI를 가질 수 있다.
또한, 광 여기 판(170)을 통해 방출되는 광은, 도 3에 도시된 바와 같이, CIE 1931 색도 다이어그램에서, 소정의 5개의 색좌표(x, y)들을 잇는 영역(구현 색온도 범위) 내에 해당될 수 있다.
또한, 광 여기 판(170)을 통해 방출되는 광은, 웜 화이트(warm white) 영역에서 향상된 CRI 값을 얻을 수 있다.
도 3에서, 가로축은 x축을 의미하고, 세로축은 y축을 의미한다. 그리고, 도 3에서의 상기 5개의 색좌표(x, y)들은 (0.31, 0.28), (0.29, 0.35), (0.38, 0.43), (0.48, 0.44) 및 (0.45, 0.37)이다.
도 4는 제1 실시 예에 따른 조명 장치의 청색 발광 소자(133a)로부터 방출되어 광 여기 판(170)을 통과한 광의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 430nm ~ 480nm 사이의 주 파장은 청색 발광 소자(133a)의 청색 LED 칩에서 방출된 광이고, 555nm ~ 585nm 사이의 주 파장은 광 여기 판(170)의 형광체에 의한 광이다.
도 5는 제1 실시 예에 따른 조명 장치의 적색 발광 소자(133b)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 430nm ~ 480nm 사이의 주 파장은 적색 발광 소자(133b)의 청색 LED 칩에서 방출된 광이고, 600nm ~ 630nm 사이의 주 파장은 적색 발광 소자(133b)의 형광체에 의한 광이다.
도 6은 제1 실시 예에 따른 조명 장치의 청색 발광 소자(133a)와 적색 발광 소자(133b)로부터 방출되어 광 여기 판(170)을 통과한 혼합광의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 청색 발광 소자(133a)와 적색 발광 소자(133b)가 턴온된 경우, 광 여기 판(170)을 통과한 광은 1) 청색 발광 소자(133a)와 적색 발광 소자(133b)의 청색 LED 칩, 2) 적색 발광 소자(133b)의 적색 형광체, 3) 광 여기 판(170)의 황색 또는 녹색 형광체에 의한 것임을 확인할 수 있다.
<제 2 실시 예>
도 7은 제2 실시 예에 따른 조명 장치의 광원부를 위에서 바라본 평면도이다.
도 7을 참조하면, 기판(131) 상에 복수의 발광 소자(133’)들이 어레이 형태로 배열될 수 있다.
발광 소자(133’)는 제1 발광 소자(133a’)를 갖는 제1 그룹, 제2 발광 소자(133b’)를 갖는 제2 그룹 및 제3 발광 소자(133c’)를 갖는 제3 그룹을 포함할 수 있다. 제1 발광 소자(133a’)들, 제2 발광 소자(133b’)들 및 제3 발광 소자(133c’)들은 균일하게 혼합되어 배치될 수 있다.
제1 그룹의 제1 발광 소자(133a’)는 청색 발광 소자이고, 제2 그룹의 제2 발광 소자(133b’)는 적색 발광 소자이고, 제3 그룹의 제3 발광 소자(133c’)는 녹색 발광 소자일 수 있다.
청색 발광 소자(133a’)는 430nm ~ 480nm 범위에서 주 파장을 갖는 청색광을 방출하고, 적색 발광 소자(133b’)는 600nm ~ 630nm 범위에서 주 파장을 갖는 적색광을 방출하고, 녹색 발광 소자(133c’)는 510nm ~ 535nm 범위에서 주 파장을 갖는 녹색광을 방출한다. 여기서, 청색 발광 소자(133a’)는 청색 LED 칩으로 구현될 수 있고, 적색 발광 소자(133b’)는 청색 LED 칩과 적색 형광체로 구현될 수 있고, 녹색 발광 소자(133c’)는 녹색 LED 칩으로 구현될 수 있다.
청색 발광 소자(133a’)와 적색 발광 소자(133b’) 및 녹색 발광 소자(133c’)로 인가되는 전류 제어를 통해, 도 7에 도시된 발광 소자(133’)들이 광을 방출하면, 방출된 광은 도 1에 도시된 믹싱 공간(160)에서 믹싱되어 도 1에 도시된 광 여기 판(170)으로 입사된다. 광 여기 판(170)은 입사되는 광에 응답하여 510nm ~ 585nm 범위의 주 파장을 갖는 광을 방출한다.
광 여기 판(170)을 통해 방출되는 광은 CIE 1931 색도 다이어그램 상의 2100K ~ 8900K 영역의 광을 흑체 곡선 상으로 이동시킬 수 있다. 즉, CCT를 변환시킬 수 있다. 또한, 구현된 CCT에서 90 이상의 CRI를 가질 수 있다.
광 여기 판(170)을 통해 방출되는 광은, 도 8에 도시된 바와 같이, CIE 1931 색도 다이어그램에서, 소정의 5개의 색좌표(x, y)들을 잇는 영역(구현 색온도 범위) 내에 해당될 수 있다.
또한, 광 여기 판(170)을 통해 방출되는 광은, 쿨 화이트(cool white) 영역에서 향상된 CRI 값을 얻을 수 있다.
도 8에서, 가로축은 x축을 의미하고, 세로축은 y축을 의미한다. 그리고, 도 3에서의 상기 5개의 색좌표(x, y)들은 (0.31, 0.28), (0.29, 0.35), (0.38, 0.43), (0.48, 0.44) 및 (0.45, 0.37)이다.
도 9는 제2 실시 예에 따른 조명 장치의 청색 발광 소자(133a’)로부터 방출되어 광 여기 판(170)을 통과한 광의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 430nm ~ 480nm 사이의 주 파장은 청색 발광 소자(133a’)의 청색 LED 칩에서 방출된 광이고, 555nm ~ 585nm 사이의 주 파장은 광 여기 판(170)의 형광체에 의한 광이다.
도 10은 제2 실시 예에 따른 조명 장치의 청색 발광 소자(133a’), 적색 발광 소자(133b’) 및 녹색 발광 소자(133c’)로부터 방출된 혼합광의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 11은 제2 실시 예에 따른 조명 장치의 청색 발광 소자(133a’), 적색 발광 소자(133b’) 및 녹색 발광 소자(133c’)로부터 방출되어 광 여기 판(170)을 통과한 혼합광의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 11을 참조하면, 청색 발광 소자(133a’), 적색 발광 소자(133b’) 및 녹색 발광 소자(133c’)가 턴온된 경우, 광 여기 판(170)을 통과한 광은 1) 청색 발광 소자(133a’)와 적색 발광 소자(133b’)의 청색 LED 칩, 2) 적색 발광 소자(133b)의 적색 형광체, 3) 녹색 발광 소자(133c’)의 녹색 LED 칩, 4) 광 여기 판(170)의 황색 또는 녹색 형광체에 의한 것임을 확인할 수 있다.
<제 3 실시 예>
도 12는 제3 실시 예에 따른 조명 장치의 광원부를 위에서 바라본 평면도이다.
도 12를 참조하면, 기판(131) 상에 복수의 발광 소자(133’’)들이 배치된다.
복수의 발광 소자(133’’)들은 기판(131) 상에 소정의 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.
발광 소자(133’’)는 백색 발광 소자일 수 있다.
백색 발광 소자(133’’)는 청색 LED 칩과 황색 형광체로 구현될 수 있다. 여기서, 청색 LED 칩은 430nm ~ 480nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출하고, 황색 형광체는 청색 LED 칩에 응답하여 555nm ~ 585nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출한다.
도 12에 도시된 백색 발광 소자(133’’)들이 광을 방출하면, 방출된 광은 도 1에 도시된 믹싱 공간(160)에서 믹싱되어 도 1에 도시된 광 여기 판(170)으로 입사된다. 여기서, 광 여기 판(170)은 녹색 형광체와 적색 형광체 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
녹색 형광체와 적색 형광체를 모두 갖는 광 여기 판(170)을 통해서는 CIE 1931 색도 다이어그램 상의 2100K ~ 4500K 영역에서 90 이상의 CRI를 갖는 광이 방출될 수 있다. 여기서, 녹색 형광체와 적색 형광체의 함량비를 변화시키면 색온도 변화를 구현할 수 있다.
한편, 녹색 형광체를 갖는 광 여기 판(170)을 통해서는 5700K ~ 8500K 영역에서 90 이상의 CRI를 갖는 광이 방출될 수 있다.
도 13은 제3 실시 예에 따른 조명 장치의 백색 발광 소자(133’’)로부터 방출되어 광 여기 판(170)을 통과한 혼합광의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 13을 참조하면, 백색 발광 소자(133’’)는 백색광을 방출하지만, 청색 LED 칩을 사용하므로, 청색 영역의 파장을 갖는 청색광(430nm ~ 480nm)이 존재한다. 이러한 청색광이 광 여기 판(170)에 포함된 녹색/적색 형광체에 의해 보강되어 광 여기 판(170)을 통과한 광은 높은 CRI를 가질 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 방열체
130: 광원부
150: 반사체
170: 광 여기 판

Claims (17)

  1. 기판 및 상기 기판 상에 배치된 청색 발광 소자와 적색 발광 소자를 갖는 광원부; 및
    상기 광원부 상에 배치되고, 상기 청색 발광 소자와 상기 적색 발광 소자로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 황색 형광체와 녹색 형광체를 갖는 광 여기 판;
    을 포함하고,
    상기 광 여기 판을 통과한 광은 CIE 1931 색도 다이어그램의 5개의 x, y 좌표들을 잇는 영역 내에 존재하고,
    상기 5개의 x, y 좌표는 (0.31, 0.28), (0.29, 0.35), (0.38, 0.43), (0.48, 0.44) 및 (0.45, 0.37)이고,
    CIE 1931 색도 다이어그램에서, 상기 청색 발광 소자에서 방출되어 상기 광 여기 판을 통과한 광의 색점과 상기 적색 발광 소자에서 방출된 광의 색점을 잇는 선분은, 2500K에서 4500K 사이의 흑체 곡선과 교차하는,
    조명 장치.
  2. 기판 및 상기 기판 상에 배치된 청색 발광 소자와 적색 발광 소자를 갖는 광원부; 및
    상기 광원부 상에 배치되고, 상기 청색 발광 소자와 상기 적색 발광 소자로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 황색 형광체와 녹색 형광체를 갖는 광 여기 판;
    을 포함하고,
    상기 광 여기 판을 통과한 광은 CIE 1931 색도 다이어그램의 5개의 x, y 좌표들을 잇는 영역 내에 존재하고,
    상기 5개의 x, y 좌표는 (0.31, 0.28), (0.29, 0.35), (0.38, 0.43), (0.48, 0.44) 및 (0.45, 0.37)이고,
    상기 청색 발광 소자는 제1 청색 LED 칩을 갖고,
    상기 적색 발광 소자는 제2 청색 LED 칩과 적색 형광체를 갖는 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 청색 발광 소자는 청색 LED 칩을 갖고,
    상기 적색 발광 소자는 적색 LED 칩을 갖는 조명 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    CIE 1931 색도 다이어그램에서, 상기 청색 발광 소자에서 방출되어 상기 광 여기 판을 통과한 광의 색점과 상기 적색 발광 소자에서 방출된 광의 색점을 잇는 선분은, 2500K에서 4500K 사이의 흑체 곡선과 교차하는 조명 장치.
  5. 기판 및 상기 기판 상에 배치된 청색 발광 소자, 적색 발광 소자 및 녹색 발광 소자를 갖는 광원부; 및
    상기 광원부 상에 배치되고, 상기 청색 발광 소자, 상기 적색 발광 소자 및 상기 녹색 발광 소자로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 황색 형광체와 녹색 형광체를 갖는 광 여기 판;
    을 포함하고,
    상기 광 여기 판을 통과한 광은 CIE 1931 색도 다이어그램의 5개의 x, y 좌표들을 잇는 영역 내에 존재하고,
    상기 5개의 x, y 좌표는 (0.31, 0.28), (0.29, 0.35), (0.38, 0.43), (0.48, 0.44) 및 (0.45, 0.37)인 조명 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 청색 발광 소자는 제1 청색 LED 칩을 갖고,
    상기 적색 발광 소자는 제2 청색 LED 칩과 적색 형광체를 갖고,
    상기 녹색 발광 소자는 녹색 LED 칩을 갖는 조명 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 청색 발광 소자는 청색 LED 칩을 갖고,
    상기 적색 발광 소자는 적색 LED 칩을 갖고,
    상기 녹색 발광 소자는 녹색 LED 칩을 갖는 조명 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 청색 발광 소자는 제1 청색 LED 칩을 갖고,
    상기 적색 발광 소자는 적색 LED 칩을 갖고,
    상기 녹색 발광 소자는 제2 청색 LED 칩과 녹색 형광체를 갖는 조명 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 청색 발광 소자는 제1 청색 LED 칩을 갖고,
    상기 적색 발광 소자는 제2 청색 LED 칩과 적색 형광체를 갖고,
    상기 녹색 발광 소자는 제3 청색 LED 칩과 녹색 형광체를 갖는 조명 장치.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    CIE 1931 색도 다이어그램에서, 상기 청색 발광 소자에서 방출되어 상기 광 여기 판을 통과한 광의 색점과 상기 녹색 발광 소자에서 방출된 광의 색점을 잇는 선분 위의 한 점에서, 상기 적색 발광 소자에서 방출된 광의 색점 사이의 선분이 2100K에서 8900K 사이의 흑체 곡선과 교차하는 조명 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 청색 발광 소자는 청색 LED 칩을 갖고,
    상기 광 여기 판의 상기 황색 형광체는 상기 청색 LED 칩에서 방출된 광에 응답하여 540nm부터 585nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출하고,
    상기 광 여기 판의 상기 녹색 형광체는 상기 청색 LED 칩에서 방출된 광에 응답하여 510nm부터 535nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출하는 조명 장치.
  12. 기판 및 상기 기판 상에 배치된 백색 발광 소자를 갖는 광원부; 및
    상기 광원부 상에 배치되고, 상기 백색 발광 소자로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 녹색 형광체를 갖는 광 여기 판;
    을 포함하고,
    상기 광 여기 판은 적색 형광체를 더 포함하며,
    상기 광 여기 판을 통해 방출되는 광은 90 이상의 CRI를 갖는 조명 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 백색 발광 소자는 청색 LED 칩과 황색 형광체를 갖는 조명 장치.
  14. 기판 및 상기 기판 상에 배치된 청색 발광 소자와 적색 발광 소자를 갖는 광원부; 및
    상기 광원부 상에 배치되고, 상기 청색 발광 소자와 상기 적색 발광 소자로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 황색 형광체와 녹색 형광체를 갖는 광 여기 판;
    을 포함하고,
    상기 광 여기 판을 통과한 광은 CIE 1931 색도 다이어그램의 5개의 x, y 좌표들을 잇는 영역 내에 존재하고,
    상기 5개의 x, y 좌표는 (0.31, 0.28), (0.29, 0.35), (0.38, 0.43), (0.48, 0.44) 및 (0.45, 0.37)이고,
    상기 청색 발광 소자는 청색 LED 칩을 갖고,
    상기 광 여기 판의 상기 황색 형광체는 상기 청색 LED 칩에서 방출된 광에 응답하여 540nm부터 585nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출하고,
    상기 광 여기 판의 상기 녹색 형광체는 상기 청색 LED 칩에서 방출된 광에 응답하여 510nm부터 535nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출하는,
    조명 장치.
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